JPH06233257A - 動き信号検出方法および映像信号処理装置 - Google Patents

動き信号検出方法および映像信号処理装置

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JPH06233257A
JPH06233257A JP1305393A JP1305393A JPH06233257A JP H06233257 A JPH06233257 A JP H06233257A JP 1305393 A JP1305393 A JP 1305393A JP 1305393 A JP1305393 A JP 1305393A JP H06233257 A JPH06233257 A JP H06233257A
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JP
Japan
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signal
motion
video signal
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Application number
JP1305393A
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English (en)
Inventor
Masahiro Saeki
伯 理 宏 佐
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の映像特殊効果装置における動き信号検
出方法では、ノイズと同じレベルのフレーム間差分信号
をもつ映像信号と、細かい模様をもつ物体が平行移動し
たときの映像信号の両方で、良好な動き信号検出を行な
うことができないので、これを解決する。 【構成】 減算器3で得られるフレーム間差分信号か
ら、空間伸長回路4および重み付け係数算出回路5によ
って重み付け係数を算出し、減算器3で得られるフレー
ム間差分信号に重みづけ処理を行ない、これに絶対値処
理およびローパスフィルタ処理を行なうことで、ノイズ
と同じレベルのフレーム間差分信号をもつ映像信号と、
細かい模様をもつ物体が平行移動したときの映像信号の
両方で、良好な動き信号検出を行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、飛び越し走査映像信号
を順次走査映像信号に変換して処理を行なうテレビジョ
ン受信装置や映像特殊効果装置等における動き信号検出
方法および映像信号処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、飛び越し走査映像信号を順次走査
映像信号に変換することにより、テレビジョン受信装置
や、映像特殊効果装置の画質向上を図る処理が行なわれ
ている。これは、飛び越し走査映像信号の走査線の間に
補間走査線を生成して、順次走査映像信号を生成するこ
とにより、映像信号の垂直方向解像度を向上するととも
に表示映像のちらつきを抑制するものである。
【0003】このとき、静止している映像信号について
は、前フィールドのデータ用いて補間走査線を生成し、
動いている映像信号については、現フィールドのデータ
を用いて補間走査線を生成する。このように、飛び越し
走査映像信号を順次走査信号に変換するためには、映像
信号の動き情報を検出し、この検出結果に適応して補間
走査線の生成方法を変えなくてはならない。
【0004】飛び越し走査映像信号の動き情報を検出す
る方法としては、各種の方法が提案されているがその多
くは、入力映像信号と1フレーム遅延後の映像信号との
差分信号の大小により、動き情報を画素単位で検出して
いる。
【0005】このような動き情報の検出方法について
は、例えば1989年テレビジョン学会全国大会予稿集、第
211項から第212項に記載されている。
【0006】図4は従来の動き信号検出回路の構成の一
例を示している。図4において、41は映像信号入力端
子、42は1フレーム遅延器、43は減算器、44はロ
ーパスフィルタ、45は絶対値算出回路、46は最大値
算出回路、47はコアリング制御回路、48はローパス
フィルタ、49は垂直エッジ検出回路、50は時空間伸
長回路、そして50Aは動き信号出力端子である。
【0007】次に上記従来例の動作について説明する。
図4において、映像信号入力端子41に入力された映像
信号は、1フレーム遅延器42によって遅延された信号
との間で減算器43によって減算処理され、フレーム間
差分値が算出される。フレーム間差分値はローパスフィ
ルタ44によりノイズが除去され、絶対値算出回路45
で絶対値が算出される。算出された絶対値は、時空間伸
長回路50および最大値算出回路46により、時間的お
よび空間的に近傍の最大値が選択される。選択された最
大値は、垂直エッジ検出回路49およびコアリング制御
回路47により、入力画像の垂直エッジ強度に応じたコ
アリング処理が行なわれる。この回路では、垂直エッジ
が大きい部分では、静止画に近い処理を行なっており、
コアリング処理後の絶対値は、ローパスフィルタ48に
よりさらにノイズが除去され、動き信号として動き信号
出力端子50Aに出力される。
【0008】しかしながら、上記従来の動き信号検出回
路では、コアリング制御回路47のパラメータによって
動きと静止の判定条件が決まってしまうため、ノイズと
同レベルのフレーム間差分信号をもつ動き信号が検出で
きないという問題があった。
【0009】このような問題点を解決するために、動き
信号検出画素とその周辺画素のフレーム間差分信号を用
いた動き検出方法も提案されており、例えばテレビジョ
ン技術報告 Vo1、No.12第59項から第64項に記
載されている。
【0010】図5はこのような動き検出を行なう従来の
動き信号検出回路の第2の構成を示している。図5にお
いて、51は映像信号入力端子、52は1フレーム遅延
器、53は減算器、54は空間伸長回路、55は正負画
素数算出回路、56は動き量算出回路、そして57は動
き信号出力端子である。
【0011】次に上記第2の従来例の動作について説明
する。図5において、映像信号入力端子51に入力され
た映像信号は、1フレーム遅延器52によって遅延され
た信号との間で減算器53によって減算処理され、フレ
ーム間差分値が算出される。フレーム間差分値は、空間
伸長回路54によって動き信号検出注目画素の空間的な
周辺画素のフレーム間差分値とともに出力され、この回
路では、周辺5*5画素のフレーム間差分値が算出され
る。これら差分値は正負画素数算出回路55で差分値が
正の値を持つ画素の総数pと差分値が負の値を持つ画素
の総数nが算出される。続いて動き量算出回路56で
は、上記pとnから動き評価値αを以下のように算出す
る。 p ≦ n のとき α = p/n p > n のとき α = n/p 0 ≦ α ≦ 1 そして、動き量1-αを動き信号出力端子57から出力す
る。
【0012】ここで、動き量算出回路56の動作を図6
を参照しながら説明する。図6は減算器53の出力する
フレーム間差分信号の例である。図6において、点線は
ノイズがない場合の本来のフレーム間差分信号であり、
実線はノイズが付加されたフレーム間差分信号である。
図6のフレーム間差分信号を空間伸長回路54で空間伸
長し、pとnを算出すると、図6中の静止領域ではpと
nはほぼ同数になる。したがって、動き評価値αは1に
近くなり、0に近い動き量(静止)が出力される。ま
た、図6中の動き領域では、pとnの差が大きくなるの
で、動き量価値αは0に近くなり、1に近い動き量(動
き)が出力される。
【0013】このように、上記第2の従来の動き信号検
出方法でも、ノイズと同レベルのフレーム間差分信号を
もつ動き信号の検出が可能である。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
2の従来の動き検出処理方法では、ノイズと同レベルの
フレーム間差分信号をもつ動き信号は検出できるもの
の、細かい模様をもつ物体が平行移動したときに得られ
るような映像信号については、動きの検出ができなくな
ってしまう。つまり、このような映像信号のフレーム間
差分信号を算出すると、図6の静止領域と同様に、pと
nがほぼ同数となり、動き検出結果は静止領域であると
誤認識して出力されてしまうからである。
【0015】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、ノイズと同レベルのフレーム間差分信号
をもつ映像信号と、細かい模様をもつ物体が平行移動し
たときに得られるような映像信号の両方で動き情報の検
出を行なうことのできる優れた動き信号検出方法および
これを用いた映像信号処理装置を提供することを目的と
するものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、動き検出画素とその周辺画素のフレーム
間差分信号を用いて、動きの重み付け係数を算出し、上
記重み付け係数により、動き検出画素のフレーム間差分
信号に重み付けを行なうようにしたものである。
【0017】
【作用】本発明は上記構成により、ノイズと同レベルの
フレーム間差分信号をもつ映像信号のみならず、細かい
模様をもつ物体が平行移動したときに得られるような映
像信号についても、良好な動き情報の検出を行なうこと
ができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図1は本発明に係る映像信号処理装
置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【0019】図1において、1は映像信号入力端子、2
は1フレーム遅延器、3は減算器、4は空間伸長回路、
5は重み付け係数算出回路、6は乗算器、7は絶対値算
出回路、8はローパスフィルタ、9は1ライン遅延器、
10は平均値算出回路、11は1フィールド遅延器、1
2は選択器、13は倍速変換器、そして14は映像信号
出力端子である。
【0020】次に上記実施例の動作について、図2およ
び図3を参照して説明する。まず入力映像信号として、
ノイズと同一レベルの動き信号をもつ映像信号が映像信
号入力端子1に入力されたとする。この映像信号は、1
フレーム遅延器2によって1フレーム期間遅延した映像
信号とともに減算器3に入力され、差分値が算出され
る。つまり、減算器3の出力信号はフレーム間差分信号
になる。このときのフレーム間差分信号の例を図2
(A)に示す。次いで従来例と同様に、空間伸長回路4
によって、動き検出注目画素の空間的な周辺5*5画素
のフレーム間信号差分値が算出される。これら差分値か
ら、重み付け係数算出回路5が動き検出注目画素に対す
る重み付け係数を算出する。
【0021】次に、重み付け係数算出回路5の動作につ
いて説明する。重み付け係数算出回路5では、空間伸長
回路4から出力される25個の差分値を以下の3つのグ
ループに分け、各グループに属する画素数を算出する。 グループP:th1≦ 差分値 グループZ:th2< 差分値 <th1 グループN: 差分値 ≦ th2 ここでth1、th2はしきい値(th1≦th2) グループPに属する画素数 = p グループZに属する画素数 =z グループNに属する画素数 =n そして、p、nからつぎのようにして、中間変数eおよ
び重み付け係数αを算出する。 p> nのとき e = n/ p その他のとき e= p/ n 0 ≦e ≦d1のとき α=gain1 d1<e <d2のとき α=1.0 d2≦e ≦1 のとき α=gain2 ここでd1、d2はしきい値(d1≦d2) gain1,gain2は定数(gain 1≧1.0,gain2≦1.0) したがって、図2(A)のようなフレーム間差分信号に
対する重み付け係数αは、図2(B)のようになる。
【0022】次に乗算器6では、減算器3から出力され
るフレーム間差分信号と、重み付け算出回路5から出力
される重み付け係数αが乗算される。図2(A)および
(B)のような入力に対する乗算器6の出力は、図2
(C)のようになる。乗算器6の出力結果は、絶対値算
出回路7で絶対値が算出され、さらに、ローパスフィル
タ8によってノイズが除去され、動き信号として選択器
12に出力される。図2(C)の結果を絶対値処理およ
びローパスフィルタ処理した結果を図2(D)に示す。
このように、ノイズと同一レベルの動き信号について動
き検出が良好に動作していることがわかる。
【0023】また、入力映像信号は、1ライン遅延器9
で1ライン期間遅延された信号との間で、平均値算出回
路10で平均値が算出される。これは、同一フィールド
内の隣接する2ライン間の平均値であり、フィールド内
処理で補間走査線信号を生成していることになる。また
入力信号は、1フィールド遅延器11によって1フィー
ルド期間の遅延処理される。これは、前フィールドの信
号から補間走査線信号を生成していることになる。そし
て、選択器12では、ローパスフィルタ8から出力され
る動き信号に応じて、静止部分では1フィールド遅延器
11からの信号が選択され、動き部分では平均値算回路
10からの信号が選択され出力される。そして倍速変換
器13では、入力映像信号と選択器12の出力とが1ラ
インごとに交互に出力される。このとき、出力される信
号の速度は、入力映像信号の2倍となる。つまり、倍速
変換器13の出力は順次走査映像信号となり、映像信号
出力端子14から出力される。
【0024】次に、本実施例において、細かい模様をも
つ物体が平行移動したときに得られるような映像信号が
入力されたときの動作を説明する。このときの減算器3
の出力、つまりフレーム間差分信号の例を図3(A)に
示す。図3(A)では、x軸中央部分の振幅が大きい部
分が動き領域である。このようなフレーム間差分信号に
対する重み付け係数は、全領域において上記説明のp、
nがほぼ同数となるので、図3(B)のようにα=gain
2となる。したがって、乗算器6の出力は図3(C)の
ようになる。しかし、動き領域のフレーム間差分信号の
振幅は、静止領域のフレーム間差分信号の振幅に比べて
十分に大きいので、絶対値処理およびローパスフィルタ
処理後の出力は、図3(D)のようになり、動き検出が
良好に動作していることがわかる。これ以降の順次走査
映像信号への変換は、上記説明と同様である。
【0025】このように、上記実施例では、フレーム間
差分信号に重み付け係数αを乗じてから絶対値処理およ
びローパスフィルタ処理を行なうことにより、良好な動
き検出を行なうことができる。
【0026】なお、上記実施例では、フレーム間差分値
を算出する周辺画素数を5*5 画素に設定しているが、他
の画素数に設定しても良い。
【0027】また、上記実施例では、重み付け係数αの
算出において、中間変数eを、pとnの比から算出して
いるが、pとnの差分から算出しても良い。
【0028】また、上記実施例では、eにしきい値処理
を行なうことで重み付け係数αを算出しているが、適当
な関数からαを算出しても良い。
【0029】
【発明の効果】本発明は、上記実施例から明らかなよう
に、ノイズと同レベルのフレーム間差分信号をもつ映像
信号と、細かい模様をもつ物体が平行移動したときに得
られるような映像信号の両方で良好な動き情報の検出を
行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の動き検出方法を実施するための映像信
号処理装置の一実施例を示す概略ブロック図
【図2】同装置におけるノイズと同一レベルの動き信号
での動作を説明するための信号波形図
【図3】同装置における細かい模様をもつ物体が平行移
動した時得られる信号での動作を説明するための信号波
形図
【図4】従来の動き信号検出回路の概略ブロック図
【図5】従来の他の動き信号検出回路の概略ブロック図
【図6】従来例におけるノイズと同一レベルの動き信号
での動作を説明するための信号波形図
【符号の説明】
1 映像信号入力端子 2 1フレーム遅延器 3 減算器 4 空間伸長回路 5 重み付け係数算出回路 6 乗算器 7 絶対値算出回路 8 ローパスフィルタ 9 1ライン遅延器 10 平均値算出回路 11 1フィールド遅延器 12 選択器 13 倍速変換器 14 映像信号出力端子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力映像信号とこの入力映像信号を1フ
    レーム遅延させた信号とから注目画素位置の差分信号を
    算出し、次いで前記注目画素の空間的周辺画素位置の差
    分信号を算出し、この差分信号がしきい値th1以上の
    値となる画素の数としきい値th2以下の値となる画素
    の数とを算出し、前記しきい値th1以上の値になる画
    素の数と前記しきい値th2以下の値になる画素の数と
    から前記注目画素位置の動き情報の重み付け係数を算出
    し、この重み付け係数により前記注目画素位置の差分信
    号に重み付けを行ない、この重み付け後の差分信号によ
    り動き情報を検出する動き信号検出方法。
  2. 【請求項2】 入力映像信号とこの入力映像信号を1フ
    レーム遅延させた信号とから注目画素位置の差分信号を
    算出し、次いで前記注目画素の空間的周辺画素位置の差
    分信号を算出し、この差分信号がしきい値th1以上の
    値となる画素の数としきい値th2以下の値となる画素
    の数とを算出し、前記しきい値th1以上の値になる画
    素の数と前記しきい値th2以下の値になる画素の数と
    の比率を算出し、この比率から前記注目画素位置の動き
    情報の重み付け係数を算出し、この重み付け係数により
    上記注目画素位置の差分信号に重み付けを行ない、この
    重み付け後の差分信号により動き情報を検出する動き信
    号検出方法。
  3. 【請求項3】 入力映像信号とこの入力映像信号を1フ
    レーム遅延させた信号とから注目画素位置の差分信号を
    算出し、次いで前記注目画素の空間的周辺画素位置の差
    分信号を算出し、この差分信号がしきい値th1以上の
    値となる画素の数としきい値th2以下の値となる画素
    の数とを算出し、前記しきい値th1以上の値になる画
    素の数と前記しきい値th2以下の値になる画素の数と
    の差の絶対値を算出し、この絶対値から前記注目画素位
    置の動き情報の重み付け係数を算出し、この重み付け係
    数により前記注目画素位置の差分信号に重み付けを行な
    い、この重み付け後の差分信号により動き情報を検出す
    る動き信号検出方法。
  4. 【請求項4】 入力飛び越し走査映像信号を順次走査映
    像信号に変換する映像信号処理装置において、請求項1
    記載の動き信号検出方法を用いた動き検出手段と、前記
    動き検出手段から出力された動き信号により適応的にフ
    ィールド内補間処理とフィールド間補間処理とを切り替
    えて補間走査線を算出する補間走査線生成手段とを備え
    た映像信号処理装置。
  5. 【請求項5】 入力飛び越し走査映像信号を順次走査映
    像信号に変換する映像信号処理装置において、請求項2
    記載の動き信号検出方法を用いた動き検出手段と、前記
    動き検出手段から出力された動き信号により適応的にフ
    ィールド内補間処理とフィールド間補間処理とを切り替
    えて補間走査線を算出する補間走査線生成手段とを備え
    た映像信号処理装置。
  6. 【請求項6】 入力飛び越し走査映像信号を順次走査映
    像信号に変換する映像信号処理装置において、請求項3
    記載の動き信号検出方法を用いた動き検出手段と、前記
    動き検出手段から出力された動き信号により適応的にフ
    ィールド内補間処理とフィールド間補間処理とを切り替
    えて補間走査線を算出する補間走査線生成手段とを備え
    た映像信号処理装置。
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