JPH0738834A - ビデオ画像データの改良方法及びシステム、並びにプログラムコード手段を備える製品 - Google Patents

ビデオ画像データの改良方法及びシステム、並びにプログラムコード手段を備える製品

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JPH0738834A
JPH0738834A JP3263202A JP26320291A JPH0738834A JP H0738834 A JPH0738834 A JP H0738834A JP 3263202 A JP3263202 A JP 3263202A JP 26320291 A JP26320291 A JP 26320291A JP H0738834 A JPH0738834 A JP H0738834A
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  • Picture Signal Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンポーネントが急激に動くことによって発
生する画像の振動を除去すると共に、捕獲されたインタ
レース画像の解像度を保持するための方法を提供する。 【構成】 アナログビデオデータ入力はデジタルビデオ
捕獲システムのビデオディスプレイアダプタ６２によっ
て受信される。特定の実施例では、ビデオデータの１つ
のフレーム全体を構成する第一及び第二順次フィールド
が捕獲、デジタル化される。これらのフィールドは、次
に、捕獲された画像を表示するコンポーネントの急速な
動きによって乱れた領域を判定するために処理される。
急速な動きが検出された領域では、他方のフィールドに
基づいて、一方のフィールドにおいて画素の推定値が置
き換えられる。その結果、解像度の損失は、急速な動き
が原因で処理前に適切に画定されなかった小さな領域に
限定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は画像捕獲及び表示システ
ムに関し、より詳しくは、デジタル化ビデオ画像の品質
を高めるためのコンピュータ制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】デジタルビデオ技術において、複合ビデ
オまたはＲＧＢのような様々なフォーマットでアナログ
静止画像を捕獲又はデジタル化するためのシステムは、
以前から提供されている。一般的に、このような捕獲に
は、画像が受け取られるときに完全にデジタル化される
ライブ捕獲という形と、捕獲プロセスが時間に関して分
散されると共にビデオデータのいくつかのフレームから
派生されるコンポーネントを含む第二カテゴリーとがあ
る。
【０００３】後者の例は順次ＲＧＢ捕獲であり、この後
者のカテゴリーの欠点は、画像がぼやけるのを防ぐため
に、捕獲中は目標物を比較的静止した状態に置いておか
なければならないことである。ただし、インタレースさ
れたビデオ信号から比較的静止した画像をライブ捕獲す
る場合でも、意図的でなしに動くビデオを生成するとい
う問題が生じる。ビデオ技術の分野では従来のインタレ
ースビデオの場合、単一画像またはフレームは実際には
二つの画像、例えば、６０分の１秒間隔で撮られたフィ
ールドから構成される。第一画像には、偶数番号が付い
た走査線が含まれ、第二画像には、一連のカードを切り
混ぜる時に起こるインタレース状態の場合と同様に、第
一画像の表示後、偶数走査線の間に挿入またはインタレ
ースされる奇数番号の走査線が含まれている。このイン
タレース式走査の例は、従来の放送用テレビのラスタ走
査画像に見られる。
【０００４】上述のように、順次捕獲が６０分の１秒間
隔で起きている時でさえも、時間的に近接するこれら二
つのフィールドが捕獲される捕獲カメラに与えられる目
標物が静止していないと、問題が発生する。実例として
は、仮に主体が捕獲プロセス中に片方の手を動かすとし
たら、その手を明確に別々の二つの位置で捕獲するよう
な順次フィールドが生成されるであろう。ただし、一般
的なインタレースシステムの処理は、その二つのフィー
ルドが継続的に表示画面上で交互に再生されることを必
要とする。この結果、その手には１秒間に３０回の頻度
でジッターや震動が起こり、非常に好ましくない画像が
発生することになるであろう。
【０００５】この問題を回避するために、交互のフィー
ルドの一つと関連があるすべての走査線を捨てるような
システムが開発された。この結果において明らかに好ま
しくないのは、当然、画像の解像度が実質的に低下する
ことで、この例は、大衆消費ビデオカセットレコーダに
ついてよく見受けられる。このようなビデオテーププレ
イヤーの大部分には、凍結フレームモードが含まれる。
ビデオヘッドなどの装置には機構上の制限があるため、
このモードは、大衆消費ビデオに帰属する４８０本の走
査線のわずか半分である２４０本の走査線の単一フィー
ルドを表示する。これは、凍結フレームの再生前に、ビ
デオテープ上の最高解像度の画像から、視覚的に、ある
いは、画像に品質の実質的な低下として感知される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記および他の理由す
べてから、捕獲された画像から、急激に動いているコン
ポーネントなどの好ましくない画像震動のような動作ア
ーティファクトを除去すると同時に、充分にインタレー
スされた画像の解像度をほとんど保持できるように、ビ
デオ画像捕獲および表示システムの性能を高めるような
システムや方法が強く望まれている。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】元のインタレ
ースされた画像の解像度を実質的に保持すると同時に、
ライブ捕獲における動作アーティファクトを除去する、
捕獲されたアナログビデオデータのデジタル化ビデオ画
像を提供するためのシステムおよび方法が開示されてい
る。初めに、インタレースされたビデオソースからの静
止画像が、市販されている多くのビデオデジタル化シス
テムのいずれかを用いて、捕獲またはデジタル化され
る。この捕獲は、本発明の好ましい実施例において、完
全なフレームを構成する第一および第二の順次フィール
ドを含む。次に、目標物の相対的な動作によって乱れた
領域を判定するために、これらのフィールドはデジタル
に処理される。そのような動作が検出されたこれらの画
素領域において、残りのフィールドにある画素から得ら
れる推定値に基づいて、一つのフィールドの画素値が置
き換えられる。
【０００８】好ましい実施例では、先ず、震動している
領域を識別するために、該当領域におけるフィールド内
ディテールよりも大きい幾つかの画素の上に垂直、かつ
干渉性の状態で延びているフィールド間の差異がデジタ
ルプロセッサによって走査される。検出された動作領域
では、ここで第一または偶数フィールドと称される一つ
のフィールドだけが、元の捕獲状態から変化しない画素
を含む。残りの第二または奇数フィールドに関して、オ
ペレータは本発明に従ってこの奇数フィールドにある画
素の各々を修正する。
【０００９】本発明の特徴であると信じられる新規性
は、特許請求の範囲に明示されている。しかしながら、
本発明自身、他の特徴及びその利点は、添付図面と共に
好ましい実施例の以下の記載を読むことによって最もよ
く理解されるであろう。
【００１０】
【実施例】先ず最初に、図１と図２を参照して、ビデオ
画像を捕獲、デジタル化、処理、および表示するための
代表的システムに関する高いレベルの説明が提供され
る。この後に、所望のインタレース動作アーティファク
トの除去を成し遂げるために、システムに捕獲、格納さ
れたビデオデータと相互作用する図１と図２のシステム
に用いられた本発明のシステムと方法についての詳しい
説明が続く。図１と図２に示されたように用いられるシ
ステムの１つは、ニューヨーク州のアーモンクにあるＩ
ＢＭ社によって製造された、前述のようなビデオデータ
の捕獲、処理、および表示に必要なハードウェアとソフ
トウェアの両方を含むオーディオビジュアルコネクショ
ン、すなわちＡＶＣシステムである。そのようなシステ
ムを支援するドキュメンテーションは、「ＩＢＭオーデ
ィオビジュアルコネクションのユーザー用ガイド」、並
びに「ビデオ捕獲アダプタの設置および技術リファレン
スマニュアル」に見られる。
【００１１】各図面、特に図１を参照すると、本発明の
システムと方法に従って用いることのできるデジタルコ
ンピュータシステム１０が、ブロック図の形で図示され
ている。この図を見れば判るように、システム１０は、
好ましくはデジタルパーソナルコンピュータであり、当
該技術において周知の方法で中央処理装置またはホスト
ＰＣ４に結合された、ユーザー入力を提供するキーボー
ド６を含んでいる。ホスト４には、揮発性及び不揮発性
記憶装置の両方から成るメモリが搭載されている。ま
た、このホスト４には、磁気ディスクまたはテープ記憶
装置などの補助メモリも搭載されていることもある。
【００１２】ホスト４は、自身からの適切な制御信号及
びデータ信号をディスプレイ５及び１個以上のモニタ７
へ結合することによってビデオ画像のビジュアルな表示
を提供するために、当該技術において周知の方法で利用
される１個以上のディスプレイドライバ（図示されてい
ない）へも結合される。当業者は、ディスプレイ５とモ
ニタ７がＲＧＢ、Ｙ／Ｃ、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ等のフォー
マットを変更する上で、アナログビデオを受信するため
に使用される装置のような様々な装置から構成されても
よいことを認識するであろう。
【００１３】図１に示されるシステム１０には、ホスト
４へのアナログビデオリンク３２を有するビデオカメラ
３が更に含まれている。カメラ３は、システム１０によ
ってデジタル化されるべきビジュアルな画像を持ってい
るオブジェクト２に照準を当てるように示されている。
便宜上、オブジェクト２は静止して示されているが、こ
こに開示される主体となる発明の利点を最大限にするた
めに、より好ましくは、このオブジェクトは、人間、乗
り物等の動く主体という形をとり得ることは、認識され
るであろう。画像は、捕獲される時、本発明が提示して
いるぶれ効果を引き起こす。下記に述べる方法で、カメ
ラ３は、リンク３２上でホスト４へ伝えられるアナログ
電子信号へオブジェクト２のビジュアル画像を変化さ
せ、それらの信号は、続いてデジタル化及び処理され、
更にアナログ出力リンク３４上の出力のためにアナログ
形式に再変換され、最後に一つ以上のモニタ７に表示さ
れる。当然、システム１０は、他のコンポーネントを搭
載してもよく、一般的なデジタルコンピュータおよび表
示部分に関して、このシステムは、ニューヨーク州のア
ーモンクにあるＩＢＭ社が製造したＩＢＭモデルＮｏ．
８０ＰＳ／２コンピュータを用いて実行されるのが好ま
しい。
【００１４】パーソナルコンピュータに共通しているよ
うに、ホスト４は、当該技術で周知の方法で、システム
の様々なコンポーネントへの、データ、制御およびアド
レスの入出力を容易にするバスシステムを搭載してい
る。特に、上記モデル８０のホスト４に関しては、シス
テム１０の好ましい実施例において望まれる専売のマイ
クロチャネル (Micro Channel)TMバスシステムが用いら
れる。ただし、本発明は、特別なバス構造に限定される
ものではなく、他のバス構造との併用を意図するもので
ある。このマイクロチャネルバス構造および操作に関す
る更に詳しい説明については、モデル８０マシンに添付
の技術マニュアルを参照されたい。なお、上記のマイク
ロチャネル (Micro Channel)は、ＩＢＭ社の商標であ
る。
【００１５】また、図１に示されるシステム１０に関し
て、リンク３２上のアナログビデオ入力信号がカメラ３
から発信しているように図示されているが、そのような
アナログビデオソースマテリアルは、ありふれたＶＣＲ
やＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）などの他の多くのソ
ースから生成されてもよく、従って、本発明はそのよう
なアナログ信号を生成させるためにいずれかの特別なソ
ースとの併用に限定されないことは容易に認識されるで
あろう。当該技術において周知の如く、アナログビデオ
信号のこれらのソースは、前記ＲＧＢ，Ｙ／Ｃ，複合ビ
デオ、デジタル、又は他のフォーマット等、多くのフォ
ーマットをとることができる。そのようなフォーマット
されたビデオ情報の唯一のソースが図１に示されている
が、本発明では、ホスト４において次に行われる個々の
ビデオ画像やデータのデジタル化、およびそれらの処
理、更にその後、一つ以上のディスプレイ装置における
同時表示のためのアナログビデオ信号への再変換処理な
どに際して、複数のマルチフォーマットソースを収容す
ることが良く知られている。従来、ホスト４を含む汎用
パーソナルコンピュータシステムの一部分から成り、入
出力の目的からホスト４と共に使用されるコンピュータ
モニタ５が、図１に示されている。ただし、上述したよ
うに、モニタ７は、これらの再変換されたアナログビデ
オ信号を表示するためにも搭載されている。
【００１６】パーソナルコンピュータシステム１０に関
連があるバス構造について再び簡単に考慮すると、様々
な入手可能なホスト４において、複数のアダプタカード
や拡張スロットを提供することは、従来当たり前のこと
であった。これらのスロットの目的は、所望の機能を実
行するために、ユーザーがシステムをあつらえて構成で
きるようにすることである。スロットの一つにあるアダ
プタカードは、前記バスとのインタフェースによるコン
ピュータ制御の下で、デジタル化のためのこれらの信号
の一つを選択するカード上の複数のフォーマット、多重
化／制御ハードウェア等で、生のアナログビデオソース
データを受信するためにコネクタを有する。このアダプ
タカードは、更にこの予め選択された信号をデジタル化
するのに必要なアナログ−デジタル変換回路をも含む。
アダプタカードとバスの相互接続によって、本発明の特
徴が、前記の方法で動作アーティファクトを除去するた
めにバスを介してホスト４コンピュータの制御の下で処
理及び編集することによって、デジタル化画像を提供す
ることにあることは容易に認識されるであろう。アダプ
タカードのもう一つの機能には、処理または編集された
デジタル化ビデオ情報をアナログ形式に再変換すること
があり、この機能は、適切なデジタル−アナログ変換回
路を備えることによって、カードのボード上でも実行さ
れる。
【００１７】最後に、下記にもっと詳しく記述されてい
る好ましい実施例を参照すると、エンコーダ回路がアダ
プタカード上に提供されることによって、デジタル化ビ
デオ信号がアナログ形式に再変換される時に、これらの
信号は複数のフォーマットに変換される。複数のコネク
タが、従来のアナログビデオフォーマットの一つで前記
再変換されたデジタル化信号の一つを運ぶ個々のカード
上に提供されている。このように、前記コネクタの特別
な信号フォーマットを受信するために用いられる前記コ
ネクタの各々にモニタを接続することによって、ビデオ
画像を複数のフォーマット結果で同時に表示することが
可能となる。この再変換処理もまた、アダプタカードと
関連エンコーダ回路がコンピュータ４のインタフェース
バスのプラグに差し込まれているので、コンピュータ４
の制御の下で実行されることに注意されたい。
【００１８】図２を参照すると、図１のシステム１０の
より詳細な機能ブロック図が図示されている。これにつ
いて以下に記載する。
【００１９】ライン３２で示されるように、様々なフォ
ーマットのアナログビデオ入力信号は、本発明のビデオ
アダプタ１６によって受信される。アダプタからステー
タスをライン３６で受信し、アダプタ１６のレジスタに
コマンドやデータをライン３８で送信するビデオ装置ド
ライバ１８によって、ビデオアダプタ１６はホストシス
テム１２に接続される。システム１０のバスは、アダプ
タ１６からホストプロセッサ１２内のビデオバッファ２
８へ入るライン２６上の出力によって部分的に図示され
る。このバスのもう一つの機能は、このビデオバッファ
２８に格納された情報がＰＣハードディスク２２などの
ホスト記憶装置にロードされることを示すライン３０に
よって図示される。再度、ライン２４によって図示され
る記憶装置２２からのバスによって、データがディスク
から受信され、ホスト１２のバッファ２８に戻される。
ビデオーデータをアダプタ１６のビデオメモリにロード
するために、これらのバッファ２８から、データが、読
み出され、次に、ホストバス接続を介して、ライン３２
でアダプタ１６へ送り返される。
【００２０】ビデオ装置ドライバ１８は、ライン１５に
よって示されるように、ホストシステム１０のビデオ捕
獲および編集機能１４と直接インタフェースするビデオ
アプリケーションプログラミングインタフェース２０を
備えている。アプリケーションプログラミングインタフ
ェース２０は、装置ドライバボックス１８を介し、最終
的にビデオアダプタ１６に送られる、ビデオ捕獲および
編集プロセスのためのマイクロコマンドを提供する。ビ
デオ捕獲および編集プログラム１４を実行した結果、コ
マンドはライン４０経由で送信され、ステータス情報が
ライン４２経由でホスト１２のシステムプロセッサから
受信される。この後、図１に示される一つ以上のモニタ
７の画面に画像が表示される。ホスト１２の画面１７
は、一般的にソースでないマテリアル、すなわち、パー
ソナルコンピュータシステムと関連がある従来の入出力
データを表示するためのものである。そのようなデータ
には、キーボード６からのオペレータ入力が含まれ、更
に、本発明の捕獲および表示機能を操作するための、ホ
スト１２から入力されるユーザインタフェース情報も含
まれる。表示された画像は、生の画像か、あるいは、ビ
デオ捕獲および編集モジュールによって選択された機能
によって制御される画像を含む複合画像である。ビデオ
捕獲および編集機能１４とアプリケーションプログラミ
ングインタフェース２０との間のパス１５は、ライン３
６とライン３８を横切る個別コマンドとステータス要求
へ次に変換されるマイクロコマンドによって存在する。
上記に示唆したように、ライン３２、３０、２４、およ
び２６によって示される機能は、すべてシステム１０の
バス自身を介して実際に操作され、一般的にディスク２
２の入出力とアダプタカード１６の入出力をあらわして
いる。
【００２１】以上から、図１と図２に示されるシステム
によって、ビデオデータの様々なフレームの画素のデジ
タル化表示という形で画像が一旦捕獲されると、望まし
い方法でそのようなデータを操作するためのソフトウェ
アが、ホストプロセッサ１２に提供されることを、認識
すべきであろう。当然、本発明に従う望ましい方法で、
このデジタル化されたデータ上で作動する、このような
コンピュータ化プロセスを提供することは、本発明の一
つの特徴である。従って、本発明の画像処理アプリケー
ションプログラムは、ＰＣディスク２２とバッファ２８
に格納された画素のこのようなデジタル表示の望ましい
操作と変形を成し遂げるよう、ビデオアプリケーション
プログラミングインタフェース２０とインタフェースす
るために提供される。次に、このように修正された表示
はＰＣディスク２２上に復元されるか、または、システ
ム１０と相互作用する処理ソフトウェアによってインタ
レース動作アーティファクトが除去された改善された画
像を表示するためのアナログ信号３４としてビデオアダ
プタ１６を介して出力される。
【００２２】捕獲システムの記述が提供されたので、本
発明に基づく処理アプリケーション４９が実行するこれ
らの捕獲画素のデジタル表示処理の詳細について、図３
と図４を参照して、以下に記載する。
【００２３】本発明のシステムと方法が、急速に動いて
いるコンポーネントにおける画像の震動を除去すると同
時に、完全にインタレースされた画像の解像度を最大に
保持することを思い起こすであろう。好ましい実施例で
は、これは二つのステップで達成される。第一ステップ
では、震動しているか、またはジッターを起こしてい
る、例えば、好ましくないノイズ動作を表している画像
の領域を識別し、第二ステップでは、前記識別領域のみ
において第二フィールドを捨てて、他のフィールドに基
づくこれらの領域の画素に対する推定値と置き換える。
従って、解像度の損失は、急速な動きのために、どのよ
うにしても明確に画定されなかった小さな領域に限定さ
れる。
【００２４】従って、震動を起こしている領域を識別す
る第一ステップでは、動作のために震動を起こしている
そのような領域は、コンピュータシステム１０によって
も識別され、オブザーバーの眼にも識別できる独特な特
徴を持っていることに注意されたい。震動している領域
では、その二つのフィールド間において、低い空間周波
数の間に大きな差異が生じる。この差異は、符号を変え
ることなく、多くの画素の上に広がっていく。
【００２５】震動と混同しやすいアーティファクトは、
好ましい高い空間周波数のディテールである。このディ
テールは、二つのフィールド間に大きな差異を生じさせ
得るが、フィールド間の差異は非常に稀には低い空間周
波数の場合があり、すなわち、このフィールド間の差異
の符号と大きさは、特に垂直方向において急速に変化す
る。更に、たいてい、最大空間周波数のディテールに
は、より低い空間周波数のディテールが付いている。単
一フィールドのより高い空間周波数のディテールはフレ
ームの最大周波数の半分の所にある。このディテール
は、単一フィールドから来るため、震動によって乱れる
ことはない。それ故、このフィールド内ディテールはし
きい値を与え、フィールド間の差異は、その値以下では
おそらくフィールド間ディテールとなる。従って、動作
震動を識別するため、垂直かつ干渉性を有して幾つかの
画素の上に広がり、さらに、その領域のフィールド内デ
ィテールよりももっと大きいフィールド間の差異（すな
わち、低い空間周波数のフィールド間の差異）に対して
捕獲された画素のデジタル化表示を調べることが、本発
明の一つの特徴である。
【００２６】図３を参照すると、動作領域では、一つの
フィールドに関連がある画素だけが保持されるであろ
う。これは、第一または偶数フィールドと称され、図３
の偶数フィールド画素５０から成る。もう一つのフィー
ルドは、第二または奇数フィールドと称され、奇数フィ
ールド画素５２から成る。本発明による方法は、奇数フ
ィールドだけを変化させ、操作が実行される画素を、画
像内の全ての画素数の半分に限定する。以下に記載する
プロセスは、この奇数フィールドのあらゆる画素に対し
て実行される。個々の画素における結果が、後続の計算
に影響を与えてはならない。この目的を達成する方法の
一つとして、変化しなかったソース画像から作動してい
る間に第二の生成画像を生成する方法がある。ただし、
この方法は、稀に、一つの画素だけが変化することもあ
るので、非効率である。従って、代替方法が、図３と図
４に関連する一般的な方法を記述した後に開示されるで
あろう。
【００２７】図３は捕獲された画像を構成する画素の一
部分を図示している。これらの画素は二つのグループ、
すなわち、奇数フィールド画素５０の第一グループと、
奇数フィールド画素の間に散りばめられた、もしくはイ
ンタレースされた偶数フィールド画素５２の第二グルー
プから構成されることが思い起こされるであろう。図示
する目的で、これらの画素のうち特別なものには画素５
６（Ｃ2 ）というように符号が付いており、この目的は
以下の記述において明確にされ、特別な画素のグレース
ケール値を参照している。
【００２８】一連の方程式は、下記に示すように、偶数
および奇数フィールド画素５０及び５２に対応させて、
定義付けされる。 Ｈ1 ＝Ａ1 −２Ｂ1 ＋２Ｃ1 −２Ｄ1 ＋Ｅ1 方程式 １ａ Ｈ2 ＝Ａ2 −２Ｂ2 ＋２Ｃ2 −２Ｄ2 ＋Ｅ2 方程式 １ｂ Ｈ3 ＝Ａ3 −２Ｂ3 ＋２Ｃ3 −２Ｄ3 ＋Ｅ3 方程式 １ｃ Ｔ1 ＝｜Ａ1 −２Ｃ1 ＋Ｅ1 ｜＋｜Ｂ1 −Ｄ1 ｜ 方程式 ２ａ Ｔ2 ＝｜Ａ2 −２Ｃ2 ＋Ｅ2 ｜＋｜Ｂ2 −Ｄ2 ｜ 方程式 ２ｂ Ｔ3 ＝｜Ａ3 −２Ｃ3 ＋Ｅ3 ｜＋｜Ｂ3 −Ｄ3 ｜ 方程式 ２ｃ Ｈ ＝｜Ｈ1 ＋２Ｈ2 ＋Ｈ3 ｜ 方程式 ３ａ Ｔ ＝ Ｔ1 ＋２Ｔ2 ＋Ｔ3 方程式 ３ｂ
【００２９】好ましい実施例では、係数Ｃ2 の幾つかの
特徴が望まれるので、Ｃ2 の値が設定される。まず、Ｔ
によって割り算されたＨが選択された第一しきい値より
も小さい場合、Ｃ2 は変わらないであろう。代わりに、
Ｔによって割り算されたＨが選択された第二しきい値よ
りも大きい場合、Ｃ2 にはＢ2 とＤ2 の平均値に等しい
値が代入される。最後に、Ｔによって割り算されたＨが
前記二つのしきい値の間にある場合は、望ましくは、Ｃ
2 は、変わらない場合の値と、Ｂ2 とＤ2 の平均値が割
り当てられる場合、の上記二つのケースの間の値に設定
される。方程式１ａ〜１ｃのＨの値は同一位相で垂直に
幾つかの画素の上に広がる高周波数のフィールド間ディ
テールを表していることに注意されたい。更に、方程式
２ａ〜２ｃのＴの値は、フィールド内ディテールに基づ
く相対的なしきい値を表している。
【００３０】第一および第二しきい値は、経験的に設定
される。第一しきい値に２を、第二しきい値には３を割
り当てると、良い結果を生むことが判る。仮にしきい値
が非常に高い値ならば、動作アーティファクトの幾つか
は除去されない。一方、非常に低い値ならば、画像ディ
テールがぼやける場合がある。
【００３１】ＨとＴの水平平均は、ノイズと対角ディテ
ールに対する感度を低下させる。係数と、絶対値の順序
づけは、ノイズなどを回避するため、図３と図４に関し
て記載された処理によってもたらされるフィルタの特徴
にとって重要である。そのような係数の選択は、計算の
複雑性を適度なレベルに限定している間に、動作アーテ
ィファクトの前記特徴の検出を強調するために実施され
る。
【００３２】図４を参照すると、本発明に従って画素を
処理する場合のフロー図が詳細に記述されている。この
フロー図が、ここに記載された本発明の利点を達成する
ため、システム１０によって実行可能なプログラムコー
ドで実施されやすいこと、および、そのようなコードが
この図を参照して当業者に明らかな多くの方法で実行さ
れうることが認識されるであろう。
【００３３】処理については、図４のフロー図に更に詳
しく記述されている。ビデオカメラ６０は、各々が時間
的に分離しているが一つの完全なフレームを共に構成す
る二つのインタレースされたフィールドを捕獲するビデ
オ捕獲アダプタ６２に接続される。ブロック６４は、動
作アーティファクトになる可能性がある高い空間周波数
のディテールについて、この画像を調べる。このディテ
ール「Ｈ」の大きさは、上記方程式を用いて計算され
る。ブロック６５は、画像ディテールと動作アーティフ
ァクトを区別する感度のしきい値を決定するために中程
度の周波数のディテールについて、画像を調べる。しき
い値「Ｔ」の大きさも、上記方程式を用いて計算され
る。
【００３４】次に、領域が動作によって乱れているか否
かについて、捕獲された画像の各セグメントを判定し、
更に、乱れの程度も判定するために、ブロック６８にお
いて、高い周波数のディテールがしきい値と比較され
る。
【００３５】その間、ブロック７０は、画像からすべて
の動作アーティファクトを除去する。好ましい実施例で
は、これは、ブロック６２によって捕獲された二つのフ
ィールドのうちの一つを捨て、残りのフィールドだけに
基づく該当フィールドの推定値と置き換えることによっ
て、達成される。これは、動作アーティファクトの無い
画像を生成するが、解像度は低下する。
【００３６】次に、混合ブロック７２は、動作検出ブロ
ック６８の出力による制御の下で、ライン７４の元の画
像とライン７６の動作は無いが解像度が低い画像との間
で選択、および混合する。この選択と混合は、領域ベー
スで結合されている。ブロック７０の時間的凍結機能は
ブロック６８の動作検出によって選択された該当領域上
での操作だけを必要とし、その結果、計算時間が削減さ
れることが認識される。
【００３７】最後に、ブロック７２から出力された混合
画像は、デジタル画像上で処理されるであろう。例え
ば、その画像は、ディスプレイアダプタ７８に入力さ
れ、ビデオ表示モニタ８０に表示される。
【００３８】本発明は、時間的凍結ブロック７０が一つ
のフィールドを完全に捨てることによって動作すること
に限定されず、このフィールドの情報を利用する実行も
認められている。例えば、幾つかの適用例においてブロ
ック７０は、複数のオフセットを用いて二つのフィール
ド上で相互相関を実施して、動作の大きさを判定した
後、判定された動作の大きさによって二つのフィールド
のうちの一つを残りのフィールドに対応して相対的にオ
フセットし、次に二つのフィールドを混合することによ
って時間的凍結機能を実行する。
【００３９】システム１０に格納された画素の値を操作
するための好ましいプロセスが、以下に記述される。前
述したように、このプロセスは、変化しなかったソース
画像から作動している間に第二の生成画像を生成するの
を回避し、この結果、メモリ領域を節約できる。という
のは、変化した画素の数は、一般的に変化しなかった画
素の数よりもかなり少ないからである。
【００４０】代表的な例としては、例示的目的で、第一
および第二しきい値を２と３に設定し、１から６４０ま
での範囲にあるＸ軸の値と１から４８０までの範囲にあ
るＹ軸の値によって便宜上配置された複数の画素を用い
て、画像が計算されてきたとみなされるであろう。
【００４１】Ｘ値が２から６３９までの範囲で、またＹ
値が３から４７７までの範囲で設定されている場合、二
つのステップを介し、本発明の代表的な実施例では、先
ず、１ａ〜１ｃと２ａ〜２ｃの方程式に従い、ＨとＴの
値を計算し、次に、２３８×６３８のマトリックスに結
果を格納するであろう。
【００４２】また、Ｘ値が２から６３９の範囲で、Ｙ値
が３から４７７の範囲で設定されている場合には、二つ
のステップを介し、下記の方程式４によって定義される
Ｘ値だけではなく、ＨとＴの値も計算される。 Ｘ＝Ｈ−Ｔ−Ｔ 方程式 ４
【００４３】仮にＸ値が０に等しいか、または０より小
さい場合は、そのプロセスは次の画素へ継続し、下記の
方程式５のステップに移るであろう。 Ｘ＝Ｘ−Ｔ 方程式 ５ 挿入
【００４４】仮にＸ値が０より大きい場合は、前記方程
式に従って処理されている画素は、その画素の上と下に
ある画素の平均と置き換えられるであろう。そうでない
場合には、その画素は、それ自身と、上と下にある画素
の平均との平均と置き換えられるであろう。
【００４５】予めＨとＴの値を計算しておくことによ
り、画像は、適所に修正され、画素を移動させる時間を
かなり節減することができる。というのは、大部分の画
素は、通常、変化しないからである。ＨとＴの値は、画
素の半数につき三回ではなく一回の割合で計算されるこ
とにも注意されたい。更に、望まれる場合には、２３８
ｘ６３８のマトリックスが、もっと効率を上げるために
繰り返し使用される、３ｘ６３８のマトリックス二個と
置き換えられることにも注意されたい。
【００４６】従って、上記の内容より、本発明に従っ
て、インタレースされたビデオソースから静止画を捕獲
する機能は、好ましくないインタレース動作アーティフ
ァクトを除去するために改善されうることが認識される
であろう。そのようなシステムでは、１つの完全なフレ
ームを構成する第一および第二順次フィールドが捕獲さ
れ、これらのフィールドで処理されたデジタル化画素
は、急速な動きによって乱れた領域を判定する。最後
に、急速な動きを検出したこれらの領域では、上記に従
って、一方の画素フィールドの置き換えが、もう一方の
フィールドに基づく推定の画素値によって実行される。
【００４７】本発明は特定の実施例に対応して表示、お
よび記述されてきたが、当業者は、形式や詳細における
前記および他の変更が本発明の精神と範囲からかけ離れ
ずに実施されることは理解されるであろう。
【００４８】
【発明の効果】上記に説明したように、本発明によっ
て、ビデオ画像捕獲及び表示システムにおいて、元のイ
ンタレース画像の解像度を保持しながら動作アーティフ
ァクトを捕獲画像から除去することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンピュータ化されたビデオ画像捕獲および処
理システムを図示する機能ブロック図である。
【図２】図１におけるシステムの更に詳しいブロック図
である。
【図３】図１および図２におけるシステムが捕獲および
表示する画像の奇数および偶数フィールドの画素を表す
略図である。
【図４】インタレース動作アーティファクトの除去を達
成するために、図１のシステムによって行われる、捕獲
した画像の処理を示すフロー図である。
【符号の説明】
２ オブジェクト ３ ビデオカメラ ４ ホスト ５ ディスプレイ ６ キーボード ７ モニタ １０ デジタルコンピュータシステム １２ ホストプロセッサ １４ ビデオ捕獲および編集機能 １５ ライン １６ ビデオ捕獲および編集機能 １７ 画面 １８ ビデオ装置ドライバ ２２ ＰＣディスク ２４ ライン ２６ ライン ２８ バッファ ３０ ライン ３２ ライン ３４ アナログ出力リンク ３６ ライン ３８ ライン ４０ ライン ４９ 画像処理アプリケーションプログラム ５０ 偶数フィールド画素 ５２ 奇数フィールド画素 ６０ ビデオカメラ ６２ デジタル化（Ａ／Ｄ）ブロック ６８ 動作検出ブロック ７０ 時間凍結ブロック ７２ 混合ブロック ７４ ライン ７６ ライン ７８ ディスプレイアダプタ（Ｄ／Ａ） ８０ キーボード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 5/92 7734−5Ｃ Ｈ０４Ｎ 5/92 Ｈ

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 目標物のビデオ画像データを改良するた
    めの方法であって、 前記デジタルビデオ画像データを複数のフィールドで捕
    獲するステップと、 前記目標物の動作に対応する画像領域を前記ビデオ画像
    内で検出するステップと、 前記複数のフィールドのうちの一つのフィールドから前
    記画像領域を消去するステップと、 前記一つのフィールドの前記領域において、前記複数の
    フィールドのうちのもう一つのフィールドからの、前記
    画像領域に機能上関連がある画像領域に置き換えるステ
    ップと、 を含むビデオ画像データの改良方法。
  2. 【請求項２】 前記機能上関連がある画像領域が、前記
    もう一つのフィールドに画像データを書き入れることに
    よって得られる請求項１に記載のビデオ画像データの改
    良方法。
  3. 【請求項３】 前記機能上関連がある画像領域が、前記
    フィールド間の目標物の動作に比例して変位された前記
    一つのフィールドと前記もう一つのフィールドとを混合
    することによって得られる請求項１に記載のビデオ画像
    データの改良方法。
  4. 【請求項４】 前記フィールドが順次生成される請求項
    ２に記載のビデオ画像データの改良方法。
  5. 【請求項５】 前記フィールドが前記目標物のインタレ
    ース走査から生成される請求項３に記載のビデオ画像デ
    ータの改良方法。
  6. 【請求項６】 前記検出ステップ、消去ステップ、およ
    び置き換えステップがデジタルコンピュータ上で実行さ
    れる請求項１に記載のビデオ画像データの改良方法。
  7. 【請求項７】 前記検出ステップおよび置き換えステッ
    プがデジタル信号プロセッサ上で実行される請求項１に
    記載のビデオ画像データの改良方法。
  8. 【請求項８】 動作に対応する前記画像領域を検出する
    前記ステップは前記複数のフィールド間にあるフィール
    ド間差異を検出するステップを含む請求項１に記載のビ
    デオ画像データの改良方法。
  9. 【請求項９】 前記検出ステップは、垂直範囲に及ぶフ
    ィールド間差異を平均化するステップを含む請求項８に
    記載のビデオ画像データの改良方法。
  10. 【請求項１０】 前記検出ステップは、前記フィールド
    間差異をフィールド内の画素の差異と比較するステップ
    をも含む請求項６に記載のビデオ画像データの改良方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記複数のフィールド間の高周波数フ
    ィールド間ディテールの測定値を生成するステップと、 前記フィールドの一つに存在する画素の関数として、フ
    ィールド内ディテールの相対的しきい値の測定値を生成
    するステップと、 第一しきい値を確立するステップと、 高周波数のフィールド間ディテールの前記測定値がフィ
    ールド内ディテールの前記相対的しきい値の前記測定値
    の前記第一しきい値の結果よりも小さい場合は、前記フ
    ィールドのうちの一つに存在する一つの画素を変更しな
    いままにするステップと、 を更に含む請求項１０に記載のビデオ画像データの改良
    方法。
  12. 【請求項１２】 高周波数フィールド間ディテールの前
    記測定値が、前記複数のフィールドのうちの前記第一及
    び第二フィールドから垂直に隣接するように並べられた
    複数の画素から派生する請求項１１に記載のビデオ画像
    データの改良方法。
  13. 【請求項１３】 複数の順次インタレースされたフィー
    ルドが複数のフレームを生成するために処理される請求
    項４に記載のビデオ画像データの改良方法。
  14. 【請求項１４】 次の順次フレームを処理する際に前記
    第二フィールドが前記第一フィールドに取って代わる請
    求項１３に記載のビデオ画像データの改良方法。
  15. 【請求項１５】 高周波数フィールド間ディテールの前
    記測定値と、フィールド内ディテールの相対的しきい値
    の前記測定値は、各々、複数の隣接する水平画素から生
    成される請求項１２に記載のビデオ画像データの改良方
    法。
  16. 【請求項１６】 目標物の捕獲されたビデオ画像データ
    を改良するためのプログラムコード手段を備える製品で
    あって、 前記デジタルビデオ画像データを複数のフィールドで捕
    獲するためのプログラムコード手段と、 前記目標物の動作に対応する画像領域を前記ビデオ画像
    内で検出するためのプログラムコード手段と、 前記複数のフィールドのうちの一つのフィールドから前
    記画像領域を消去するためのプログラムコード手段と、 前記一つのフィールドの前記領域において、前記複数の
    フィールドのうちのもう一つのフィールドからの、前記
    画像領域に機能上関連がある画像領域に置き換えるため
    のプログラムコード手段と、 を備える製品。
  17. 【請求項１７】 画像データを前記もう一つのフィール
    ドに書き入れることによって前記機能上関連がある画像
    領域を得るためのプログラムコード手段を更に含む請求
    項１６に記載の製品。
  18. 【請求項１８】 前記フイールド間の目標物の動作に比
    例して変位された前記一つのフィールドと前記もう一つ
    のフィールドを混合するためのプログラムコード手段を
    更に含む請求項１７に記載の製品。
  19. 【請求項１９】 目標物のビデオ画像データを改良する
    ためのシステムであって、 前記デジタルビデオ画像データを複数のフィールドで捕
    獲するための手段と、 前記目標物の動作に対応する画像領域を前記ビデオ画像
    内で検出するための手段と、 前記複数のフィールドのうちの一つのフィールドから前
    記画像領域を消去するための手段と、 前記一つのフィールドの前記領域において、前記複数の
    フィールドのうちのもう一つのフィールドからの、前記
    画像領域に機能上関連がある画像領域に置き換えるため
    の手段と、 を備えるビデオ画像データの改良システム。
  20. 【請求項２０】 画像データを前記もう一つのフィール
    ドに書き入れることによって前記機能上関連がある画像
    領域を得るための手段を更に含む請求項１９に記載のビ
    デオ画像データの改良システム。
  21. 【請求項２１】 前記フイールド間の目標物の動作に比
    例して変位された前記一つのフィールドと前記もう一つ
    のフィールドとを混合するための手段を更に含む請求項
    ２０に記載のビデオ画像データの改良システム。
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