JPH10333638A - 動画像表示方法及び動画像表示装置 - Google Patents
動画像表示方法及び動画像表示装置Info
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- JPH10333638A JPH10333638A JP9364054A JP36405497A JPH10333638A JP H10333638 A JPH10333638 A JP H10333638A JP 9364054 A JP9364054 A JP 9364054A JP 36405497 A JP36405497 A JP 36405497A JP H10333638 A JPH10333638 A JP H10333638A
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Abstract
装置において、動画を目で追従したときの偽輪郭の発生
を大幅に抑制すること。 【解決手段】 偽輪郭の発生する信号レベル近傍の区間
をしきい値にして現フィールド画像及び前フィールド画
像を2値化し、2値化画像を比較して動いた画素の移動
画素数及び移動方向を検出し、現フィールド画像で偽輪
郭の発生する信号レベルを持った動き画素をその移動画
素数及び移動方向に応じて補正する。
Description
レイパネル(以下、単に「PDP」と記述する)等にお
いて画像が移動する場合に発生する偽輪郭の発生を抑止
する動画像表示方法及びその装置に関する。
のとして、PDP,EL表示素子、蛍光表示管、液晶表
示素子等の薄型のマトリックスパネルが提供され始め
た。かかる薄型の表示装置の中で、特にPDPは大画面
で直視型の表示デバイスとしての期待が非常に大きい。
として、フィールド内時間分割法がある。この中間調表
示方法は1フィールドを輝度の重みの異なるN枚の画面
(これらを以下サブフィールドと呼ぶ)で構成する。輝
度の重みの小さい側からSF0,SF1,SF2,…・
・,SF(N−1)と呼ばれ、それらサブフィールドの
輝度の重みの比はそれぞれ、20,21,22,…・・,
2N-1である。1フィールド内の中間輝度は、これらの
サブフィールドの発光の有無を選択する事により行わ
れ、人間の視覚特性(残光特性)により、人間の目に感
じる輝度は発光サブフィールドの各々の輝度の和で表せ
る。この中間調表示方法で表現出来る中間調数は1フィ
ールド内のサブフィールド数、即ち2N通りである。
ィールド内の表示シーケンスを示す。1フィールドは8
枚(N=8)の輝度の重みの異なるサブフィールドで構
成され、輝度の重みの大きいほうからSF7,SF6,
…・・,SF0と呼ばれている。ここで、SF7を最上
位ビット(MSB)側、SF0を最下位ビット(LS
B)側と呼んでいる。各々のサブフィールドは1フィー
ルドの中に、SF0,SF1,…・・,SF7と輝度の
重みの小さいものから順に並んで発光を制御する場合が
多く用いられている。即ち、各サブフィールドの発光回
数の比は、SF0を“1”とすると、SF1は“2”,
SF2は“4”,…・・SF6は“64”,SF7は
“128”である。このサブフィールド数が8個のとき
は256階調まで表現できる。
る中間調表示方法は、1と0の2つの階調しか表現出来
ないPDPのような2値表示デバイスでも多階調表現が
可能な技術として優れた方法であり、このサブフィール
ドを用いた表示方法により、テレビ画像とほぼ同様な画
質がPDPにおいても得られるようになった。
化している被写体で動きのある映像が表示された場合、
テレビでは見られないPDP画像に特有のいわゆる偽輪
郭が発生する問題がある。この偽輪郭発生現象は視覚の
特性からくるもので、その映像信号レベルが256階調
表示のとき、上記の128,64,32,16などとい
った2のN乗の境界付近に沿って、あたかも階調が失わ
れたような状態で、更には本来表示すべき色と違った色
が縞状となって見られる現象である。しかし、静止画像
を表示した場合には偽輪郭は感じられない。動きのある
部分でかつ上記信号レベルの周辺でのみ認知されるのが
偽輪郭の特徴である。
調表示方法で偽輪郭が発生する原理について説明する。
図22(a)では1フィールド内のサブフィールド数が
8個でその配列が輝度の重みの小さい方、即ちSF0,
SF1,SF2,…,SF7の順に並ぶ場合を示してい
る。ある画素位置の信号レベルが127から128に変
化しているときに、この動画像が1フィールドで3画素
移動している。図22(b)は、観測者が画面上でこの
動画像を観測した結果を示す。
らSF6までの発光)と信号レベル128(SF7のみ
が発光)が隣り合っている場合、その階調差は1LSB
(1/256)であるが、人間の網膜上で感じる発光値
はこの発光時間の不均一性により画像の移動した画素分
だけ各々の信号レベルの発光が重なり合う結果、空間的
拡がりとなって網膜上には大きな値(積分値)として感じ
る。即ち、本来同じ画素で発光しているべき各々のサブ
フィールドの発光が動画像部では異なった画素位置で発
光していることになり、画素の中間調輝度が単に各サブ
フィールドの和で表現出来なくなる。これが偽輪郭とし
て感じられる理由である。
左側から右側へスクロールすると、上述の信号レベルの
境界部は明るい線として感じられ、反対に動画像が表示
画面の右側から左側へスクロールすると、上述の信号レ
ベルの境界部はサブフィールドの空間的分離として感じ
られ、暗い線として感じられることになる。一方、サブ
フィールドの配列が輝度の重みの大きい方、即ちSF
7、SF6,SF5,…,SF0と順に並んでいる表示
方法においては、動画像が表示画面の左側から右側へス
クロールすると、信号レベルの境界部は暗い線として感
じられ、反対に動画像が表示画面の右側から左側へスク
ロールすると、信号レベルの境界部は明るい線として感
じられることになる。つまり、表示画面の動画像の移動
方向によって、偽輪郭の見え方が異なることになる。
度にも依存し、動き速度が速い程、偽輪郭の及ぶ範囲は
大きい。例えば、1フィールド中に10画素移動する動
画像では偽輪郭の及ぶ画素幅は10画素にも及ぶ。
各種の提案がされており、特開平7−271325号公
報では、サブフィールドの表示順を、パルス数比率が
1,2,4,8,16,32,64,128のような単
純増加でなく、偽輪郭が目立たないような順序に並び替
える技術を開示している。例えば、サブフィールド中で
一番表示期間の長いサブフィールドをフィールドの中心
に配置するような順番に表示したり、1フィールド毎に
表示順番を変化させたりする方法などである。
ールド毎にサブフィールドの発光シーケンスを変えたの
では、動きの速い動画像に対する偽輪郭には対応出来な
いなど効果が極めて限定される。
動き検出を利用した偽輪郭の抑止技術が開示されてい
る。これは連続した2枚のフィールド画面の動画と背景
画に対応した画面から動き量と方向を求め、この検出値
と各サブフィールド画面の単位時間における分割時間割
合に基づいて動き補正量を求め、この補正量だけ対応す
るサブフィールド画面の発光パターンを移動させるとい
った技術である。
は、動きベクトルをフィールド間の表示データにより画
素ブロック毎に検出し、フィールド内の先頭サブフィー
ルドは入力データのそれに対応するデータを表示し、そ
れに続く各サブフィールドは各々の先頭サブフィールド
からの遅れ時間をフィールド周期で割った値を動きベク
トルに掛け算した値を用いて表示データを移動させ画像
を表示する技術内容が開示されている。
ルドの発光パターンを移動させたり表示データを変える
だけでは、動画像のブロック境界で不自然な階調変化や
髭が発生し、かえって副作用が目立つ場合がある。ま
た、視覚光量とのマッチングも難しく、動き量により単
にデータの移動だけでは対応出来ないことが視覚実験に
より判った。また、動き検出を利用した偽輪郭抑制で
は、偽輪郭を防止するための決め手は如何に精度良く動
き量を検出するかにかかっているにも拘わらず、実用性
のある動き検出の具体的構成が十分に開示されていな
い。
示された偽輪郭補正方法では、同一画素に対応する単位
画素データを少なくとも1フレーム期間だけ離れた前回
値と今回値とを比較して、双方の発光論理値の最上位ビ
ットの桁位置がお互いに異なる場合、今回値について補
正データを加算あるいは減算している。
動き方向が特定出来なければ効果が反対になる可能性が
ある。例えば、上位方向にビットの桁位置を検出した時
補正データを減算するが、前述したように画像が左方向
に動いているときに上記演算を行うとかえって偽輪郭が
強調され効果が反対になる場合が生じてくる。同様に下
位方向にビットを検出した時補正データを加算するが、
画像が反対方向に移動している場合は効果が逆となる。
また、速度の速い動画像にも対応できない欠点を有して
いる。
ある偽輪郭の抑止に関する技術では、動きの速い動画像
に発生する偽輪郭の防止には十分に対応することができ
なかった。
れたもので、サブフィールド法で階調表示を行う表示装
置において、動画を目で追従したときの偽輪郭の発生を
大幅に抑制できる動画像表示方法及び動画像表示装置を
提供することを目的とする。
に、本発明は以下のような手段を講じた。
信号レベル近傍の画素の動きを捉え、画素の動きに応じ
て現画像データを補正する構成を採る。この構成によれ
ば、偽輪郭の発生する信号レベル近傍で画素の動きを捉
えることで、画素値の分布の偏りに影響されることな
く、画像の局所的な変化を高速に検出することができ
る。偽輪郭部の発生する画素の動きは極めて局所的な検
出で十分であり、計算時間、回路構成等を簡単にでき
る。
信号レベル近傍の区間をしきい値により現フィールド画
像及び前フィールド画像を2値化し、2値化画像を比較
して動いた画素の移動画素数及び移動方向を検出し、現
フィールド画像で偽輪郭の発生する信号レベルを持った
動き画素をその移動画素数及び移動方向に応じて補正す
る構成を採る。この構成によれば、偽輪郭の発生する信
号レベル近傍のしきい値にて現フィールド画像及び前フ
ィールド画像を2値化するので、少領域でも原画像の特
徴を反映したものとなり、偽輪郭部の発生する画素の動
きを検出できる。また、動きの検出された画素の移動画
素数及び移動方向に応じて補正するので偽輪郭の発生を
防止できる。
化画像を複数の検出ブロックに分割し、検出ブロック毎
に前フィールド2値化画像内に参照領域を設定し、参照
領域内に複数設定した参照ブロックと検出ブロックとの
一致度を評価し、評価値の最も高い参照ブロックと前記
検出ブロックとの位置関係から動き画素の移動画素数及
び移動方向を検出する構成を採る。この構成によれば、
偽輪郭が発生しない画像の動きベクトルは無視すること
ができ、偽輪郭の発生する近傍の2値画像で動きを検出
することから、例えば8ビットで表された画素値(多値
画像)を用いる場合に比べて減算、比較等の演算時間を
大幅に減らすことができ、動きの速い動画像に対しても
十分に対応できる。
照ブロックとの比較で動きの検出されなかった検出ブロ
ックを不定ブロックとして仮登録し、動きが検出された
既知ブロックに囲まれた不定ブロックを既知ブロックと
同じ移動画素数及び移動方向にする構成を採る。この構
成によれば、動きが検出された既知ブロックに囲まれた
不定ブロックを既知ブロックと同じ動きがあったものと
して扱うので、動画像のエッジ部を含む複数のブロック
が1つ又は複数のブロックを囲む場合であっても、囲ま
れたブロックの動きを検出できる。
理は、それを囲む既知ブロックの移動画素数及び移動方
向により線形補間により、当該検出ブロックの移動画素
数及び移動方向を求める構成を採る。この構成によれ
ば、動きが検出された既知ブロックに囲まれた不定ブロ
ックをその近傍既知ブロックから線形補間により求める
ので、動画像のエッジ部を含む複数のブロックが1つ又
は複数の不定ブロックを囲む場合であっても、囲まれた
ブロックの動きをさらに高精度に検出できる。
R,G,Bの各色成分について移動画素数及び移動方向
を検出し、多数決判定により当該検出ブロックの移動画
素数及び移動方向を確定する構成を採る。この構成によ
れば、多数決判定により当該検出ブロックの移動画素数
及び移動方向を確定するので、そのブロックの動き判定
が実現できる。
出ブロックとその近傍ブロックの移動画素数及び移動方
向を取り出す際に、各色成分毎に数値の大きい順に並び
替えを行い、その中央値を代表値として求める構成を採
る。この構成によれば、当該検出ブロックの移動画素数
及び移動方向を、各色成分毎に求められた移動画素数及
び移動方向とそれを囲む近傍ブロックの移動画素数及び
移動方向の複数の値を使用して求めるため、さらに高精
度の動き判定が実現できる。
及び前フィールド画像を、2のN乗の信号レベル又はこ
れら信号レベルを組み合わせた信号レベルを中心とした
多階層のしきい値で2値化し、多階層画像データ毎に動
きを検出する構成を採る。この構成によれば、2のN乗
の信号レベル境界付近で偽輪郭が発生するので、偽輪郭
が発生する各信号レベル近傍の2値画像を抽出すること
ができ、多階層画像データ毎に動きを検出するので各信
号レベルで発生する偽輪郭をそれぞれ抑止できる。
及び前フィールド画像を2値化前に平滑化処理する構成
を採る。この構成によれば、現フィールド画像及び前フ
ィールド画像のノイズを除去できるので、正確に動きを
検出できる。
る信号レベルに対応して移動画素数及び移動方向に応じ
た補正データを補正テーブルに登録しておき、検出した
動き画素の移動画素数及び移動方向に基づいて前記補正
テーブルから補正データを取り出す構成を採る。この構
成によれば、動き画素の移動画素数及び移動方向を検出
でき、移動画素数及び移動方向に基づいて細かく補正デ
ータを設定した補正テーブルを使って補正することがで
きる。
に検出した移動画素数及び移動方向を動きベクトルテー
ブルに登録する一方、現フィールド画像から偽輪郭の発
生する信号レベルの座標データを検出して補正候補画素
を抽出し、この補正候補画素が属する検出ブロックの移
動画素数及び移動方向を前記動きベクトルテーブルから
取りだし、取り出された移動画素数及び移動方向と前記
偽輪郭発生信号レベルとに対応した補正データを前記補
正テーブルから取り出す構成を採る。この構成によれ
ば、偽輪郭の発生する信号レベルを持ち、かつ動きの検
出された画素について、信号レベル、動き画素数及び方
向に応じた最適な補正データを取得することができる。
る信号レベルの検出密度に基づいて補正候補画素を決定
する構成を採る。この構成によれば、視覚的に偽輪郭が
確認される画素密度の領域にある画素だけ補正すること
ができる。
る信号レベル近傍のしきい値で現フィールド画像及び前
フィールド画像を2値化する2値化処理手段と、フィー
ルド間で2値化画像を比較して画素の動きを検出する動
き検出手段と、偽輪郭の発生する信号レベル毎に移動画
素数及び移動方向に対応した補正データが登録された補
正テーブルと、現フィールド画像から偽輪郭の発生する
信号レベルの画素を抽出する抽出手段と、この抽出画素
の動き検出結果及び信号レベルに対応した補正データを
前記補正テーブルから取り出して当該画素を補正する補
正手段とを具備する構成を採る。この構成によれば、P
DP等において偽輪郭が見えない動画像表示を確実に得
ることができる。
を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の動画像表
示方法を適用した階調画像表示装置の全体構成を示して
いる。この階調画像表示装置は、ビデオ信号処理部1で
ビデオ信号をR,G,Bの各色成分に分離し、A/D変
換部2でR,G,Bの画像データに変換してから動き検
出処理部3に入力する。動き検出処理部3で、平滑化処
理、多階層2値化処理、ブロックマッチング処理、多数
決・統合判定処理を実施して入力画像の動き画素数及び
移動方向を検出する。動き検出処理部3で検出した動き
画素数、移動方向及び検出ブロック情報を、動き画素数
及び移動方向に応じた補正量が設定された補正テーブル
を備えたデータ補正処理部4へ入力して偽輪郭の発生す
る画素の階調データを補正して出力処理部5へ出力す
る。出力処理部5は、各画素の階調データを電圧印可時
間幅に対応したパルス数に変換してXスキャンドライバ
7及びYスキャンドライバ8に与えることでPDPで構
成された画像表示部6に中間調表示を行っている。
号から同期信号を分離して入力ビデオ信号に同期したタ
インミング信号をタイミング発生部10で生成して各部
に与えている。動き検出処理部3の具体的な構成を図2
に示す。A/D変換部2から入力した原画像データを、
現フィールドブロックB1に入力するとともに、遅延回
路20で1フィールド分遅延させてから前フィールドブ
ロックB2へ入力する。現フィールドブロックB1で
は、現フィールドの原画像データをR,G,Bの3つの
平滑化フィルタからなる平滑化フィルタブロック21−
1に入力し、各色毎に平滑化処理して原画像に含まれて
いるノイズ成分を除去する。平滑化処理した原画像デー
タをR,G,B毎に設けられた多階層2値化処理部から
なる多階層2値化ブロック22−1に入力して各色毎に
複数の2値化しきい値で2値化処理する。ここで、2値
化しきい値は偽輪郭の発生する信号レベル近傍に設定す
る。例えば、8ビットで256階調の表示を行う場合で
あれば、31から32、63から64、127から12
8及びその逆の信号レベルを含んだ値に設定する。各し
きい値毎に得られた2値化画像データ(多階層画像デー
タ)はそれぞれ多階層メモリブロック23−1の各色の
画像メモリに格納する。
ールドブロックB2は上記現フィールドブロックB1と
同様に構成されている。すなわち、平滑化フィルタブロ
ック21−2で1フィールド前の原画像データを各色毎
に平滑化処理し、R,G,B毎に設けられた多階層2値
化処理部からなる多階層2値化ブロック22−2で各色
毎に複数の2値化しきい値で2値化処理し、各しきい値
毎に得られた多階層画像データを多階層メモリブロック
23−2の各色の画像メモリに格納する。
において、現フィールド画像から切り出す検出ブロック
KBのアドレスマッピングをアドレスマッピング部24
−1が行い、前フィールド画像から切り出す参照ブロッ
クRBのブロックのアドレスマッピングをアドレスマッ
ピング部24−1が行う。検出ブロックKB及び参照ブ
ロックRBの各画像データは動きベクトル検出部25へ
入力する。
各色毎に設けられた2値演算ブロック26と、比較部が
各色毎に設けられた比較検出ブロック27とで構成さ
れ、ブロックマッチングによってフィールド間の画像の
動きを求める。
クKBの動き画素数及び動き方向を判定して、判定結果
を動きベクトルテーブル29に登録する。
ブル29及び予め視覚実験に基づいて作り込んだ補正テ
ーブルにより偽輪郭部の画素データを補正する。
の動作の詳細について説明する。図10は、図2に示す
動き検出処理部3の各ブロックでの処理内容を概念的に
抜き出した図である。以下、図10に示す動き検出処理
部3の各ブロックでの処理内容について説明する。
それぞれにつき、偽輪郭の発生する信号レベルに設定し
た2値化しきい値により2値化処理がなされる。
図11を参照して説明する。図11は横軸が画素位置、
縦軸が画素値を示す。画素値の変域はn個のしきい値T
h1からThn(同図ではn=5)により、(n+1)
個の区間に分割されており、隣接区間では値が異なるよ
う2値化画素値が割り振られ、各画素は画素値がどの区
間に属するかに応じて2値化される。
響されることなく、画像の局所的な変化を表すことがで
きるので、2値化された画像は動きベクトル検出のブロ
ックのような少量域内でも原画像の特徴を反映したもの
となる。偽輪郭の発生する画素の動きは極めて局所的な
検出で十分であり、計算時間、回路構成等を簡単にでき
る。
マッチング処理について説明する。フィールド間の画像
の動きを求める方法としてブロックマッチング方法を用
いている。この方法は、前述したように検出ブロックK
Bを水平16画素、垂直16画素に、参照ブロックRB
も検出ブロックKBと同じサイズに設定したとき、参照
ブロックRBを含む参照領域Rを水平48画素、垂直4
8画素とすれば、水平方向(x方向)の動き画素数は−
16画素から+16画素まで検出でき、垂直方向(y方
向)の動き画素数も同様に−16画素から+16画素ま
で検出できる。動画像が表示画面で動くとき、その偽輪
郭が目立つのは、そのフィールド間の動きが6画素から
15画素近傍であるので、動き画素数の検出能力は上記
の程度必要である。図12に示すように、現フィールド
と前フィールド間の画像の動きを矩形のブロック単位で
求め、現フィールドを複数の参照領域Rに分割した各検
出ブロックKBについて最もよく一致する部分を前フィ
ールドの参照領域Rの中に含まれる参照ブロックRBの
中から見つけ、この間の量を動きベクトルとして求め
る。
れた評価関数値の大小により判定し動きベクトルの検出
は参照領域Rに含まれる多数の参照ブロックRBの中か
ら評価関数最小値を与えるものを探し出すことにより行
う。
場合、評価関数値の計算に多値(例えば8ビット)で表
された画素値を用いて減算、比較等の多量の演算を行う
ことにより実時間処理で評価出来る参照ブロックRBの
数が限られているため、正しい動きベクトルを与える参
照ブロックRBが評価されない場合が生じ、結果として
動きベクトルの検出精度が低くなるという問題を有して
いた。
偽輪郭の発生する信号レベルが判っているため、偽輪郭
の発生する近傍の画像の動きを求めるためには、この近
傍の画像を2値化し、その2値画像の動きベクトルを求
めることにより、計算時間及び精度が向上する。また、
偽輪郭が発生しない画像の動きベクトルは無視すること
ができる。
示す評価関数を計算する。図3に、検出ブロックKBサ
イズが4*4画素の場合の2値演算部の構成を示す。な
お、検出ブロックKBサイズは16*16、参照領域R
は48*48で説明するが、ここでは説明を簡単にする
ために4*4で説明する。
いてフィールド間のマッチングを検出する2値ラインマ
ッチング部30−1、30−2、30−3、30−4を
備えている。2値ラインマッチング部30−1は、現フ
ィールドと前フィールドとの間で第1ラインのラインマ
ッチングをみる。検出ブロックKBの第1ラインのライ
ンデータをシフトレジスタ31−1に入力し、参照ブロ
ックRBの第1ラインのラインデータをシフトレジスタ
31−2に入力する。シフトレジスタ31−1、31−
2は、4つの画素データを保持することができ、2つの
シフトレジスタから同一画素位置の画素データが同一の
排他的論理和回路32−1、32−2、32−3、32
−4へ入力するようにしている。排他的論理和回路の出
力をビット加算回路33で加算してマルチプレクサ34
へ入力する。
3、30−4も、上記2値ラインマッチング部30−1
と同じ構成を有しており、それぞれ第2から第4ライン
のラインマッチングを評価してライン評価値となるビッ
ト加算値をマルチプレクサ34へ入力する。マルチプレ
クサ34を介して2値ラインマッチング部30−1、3
0−2、30−3、30−4の出力を選択的に加算器3
5へ入力して4ラインのライン評価値を加算した加算値
を1ブロック分のブロック評価値としてレジスタ36に
保存する。レジスタ37は出力制御のためのものであ
る。
リから信号線を介して供給された検出ブロックKB、参
照ブロックRBのデータは走査線単位で2値ラインマッ
チング部30に送られる。各ラインマッチング部30−
1から30−4では、シフトレジスタ31−1、31−
2を用いて画素毎の2値データが取り出され、ブロック
内で同位置の画素同士で排他的論理輪回路32−1から
32−4により一致、不一致が評価され、不一致のとき
値1が、一致のとき値0がビット加算回路33に供給さ
れる。
られる。このビット加算値は走査線毎の不一致画素数を
示す。この和が信号線を介して2値ラインマッチング部
30より出力され、マルチプレクサ34に供給される。
マルチプレクサ34では、選択制御線より送られた選択
制御信号により各ラインのビット加算回路33の出力を
順次選択していき、信号線を介して加算器35に供給す
る。加算器35及びレジスタ36によりこの入力値の和
が求められ、ブロック間の不一致画素数が評価関数値と
して求められる。
する。図4に比較検出ブロック27の比較部の構成を示
している。比較部は、最小評価関数値を保持するレジス
タ41、最小評価関数値を示した参照ブロックRBのシ
フト量を保持するレジスタ42、現在の最小評価関数値
と今回比較対象の2値演算部出力(あるシフト量のブロ
ック評価関数値)とを比較する比較器43、マルチプレ
クサ44、45で構成されている。
おける評価関数値の最小値が保持され、レジスタ42に
その最小値に対応する参照ブロックRBのシフト量が保
持される。比較器43では信号線を介して供給される評
価関数値とレジスタ41から供給される評価関数最小値
とが比較され、その比較結果が信号線を介して2つのマ
ルチプレクサ44、45へ選択制御信号として送出され
る。2値演算部からの入力が小のとき、マルチプレクサ
44は2値演算部からの入力評価関数値で、レジスタ4
1の内容を更新し、かつマルチプレクサ45は2値演算
部からの入力シフト量でレジスタ42の内容を更新す
る。最終的にレジスタ42に保持されているシフト量が
この検出ブロックKBの動きベクトルとして多数決・統
合判定部28へ送出される。
明する。ここでは各R,G,B成分の検出ブロックと参
照ブロックとの比較で動きの検出されなかった検出ブロ
ック、即ち、不定ブロックを周囲の既知ブロックの情報
から演算する処理と各R,G,B成分の検出ブロックの
動きベクトル情報から一つの動きベクトルに統合演算す
る処理を行う。
出部25が現フィールドを複数分割した各検出ブロック
KBについて検出した動きベクトル情報が入力する。多
数決・統合判定部28は、不定ブロック処理及び多数決
処理により各検出ブロックKBの動き画素数及び動き方
向を判定して、判定結果を動きベクトルテーブル29に
登録する。
ブロック処理について図13から図15を参照して説明
する。
合、そのエッジ部がブロック内にある場合は動き画素数
を求めることができるが、ブロック内の画像データが全
て“1”の領域およびその領域が隣接している場合(図
13のFの符号を付した領域)は、そのブロックの領域
の動き画素数が見つけられない。
にこのブロック域での動き画素数を不定(例えば、フラ
グを1)とし、他のブロックと区別して仮登録してお
く。そして、既知ブロックKT領域で挟まれた不定ブロ
ックFT領域の動き画素数及び方向を既知ブロックKT
から求める。不定ブロックFT領域は既知ブロックKT
領域と同じ動きをするから、これらを囲む既知ブロック
KTの動き画素数と同一値を採用する。
られる。例えば、2値画像サイズが水平640画素、垂
直480画素のいわゆるVGAタイプの場合、動きベク
トルの検出ブロックKBが16*16画素であると、図
14に示すようにブロック数は水平40、垂直30の計
1200個のブロック域に分割できる。このため、40
*30画素のイメージマップとして不定ブロックFTを
囲む既知ブロックKTの形状からその不定ブロックFT
を求めることができる。ここで、不定ブロックFTを2
値画像でデータ“1”の領域とし、既知ブロックKTを
データ“0”の領域とする。
ジ検出ウィンドウオペレータを用いる。図15には3*
3のエッジ検出パターンの組み合わせのうち9例を示し
ている。このウィンドウで40*30のブロックイメー
ジを走査し、注目点を基準にしてエッジパターンと一致
したところがあれば、それは不定ブロックFT域と既知
ブロックKT域の境界であるから、その不定ブロックF
Tを既知ブロックKTに置き換えていく。その不定ブロ
ックFTの動き画素数は注目点を含む既知ブロックKT
の動き画素数と等しくなる。
間法について説明する。図16はこの方法による不定ブ
ロックを含んだブロック関係を示す。この場合の線形補
間の手順は次のように行われる。
の*印)を基準として右方向へフラグ’−1’の既知ブ
ロックの探索を行い、このブロックが存在すればその動
きベクトルを取り出し、参照ブロック1とする。この
時、参照ブロック1の位置の動きベクトルを(x1,y
1)で示し、注目ブロックからの距離をd1とする。な
お、動きベクトルは、動き画素数と動き方向(+/−)
で示すものとする。
フラグ’−1’の既知ブロックの探索を行い、このブロ
ックが存在すればその動きベクトルを取り出し、参照ブ
ロック2とする。この時、参照ブロック2の位置の動き
ベクトルを(x2,y2)で示し、注目ブロックからの
距離をd2とする。さらに、注目ブロックを基準として
上方向へフラグ’−1’の既知ブロックの探索を行い、
このブロックが存在すればその動きベクトルを取り出
し、参照ブロック3とする。この時、参照ブロック3の
位置の動きベクトルを(x3,y3)で示し、注目ブロ
ックからの距離をd3とする。最後に、注目ブロックを
基準として下方向へフラグ’−1’の既知ブロックの探
索を行い、このブロックが存在すればその動きベクトル
を取り出し、参照ブロック4とする。この時、参照ブロ
ック4の位置の動きベクトルを(x4,y4)で示し、
注目ブロックからの距離をd4とする。
り出した参照ブロックと注目ブロックとの距離から、各
参照ブロックへの重みを算出し、その重みと参照ブロッ
クの動きベクトルを用いて、以下に示す線形補間による
演算式に従って注目ブロックの動きベクトルを求める。
は、次式で与えられる。
クトル(mx,my)は
ックの動きベクトルが線形補間によって求められる。
す。ここで、i,j,k,lは注目点Pからの距離で、
Pi,Pj,Pk,PlはPからそれぞれi,j,k,
lだけ離れた点の値とすると、注目ブロック位置Pの補
間式は以下ようになる。
ロックFT領域の動きベクトルを周辺の既知ブロックK
Tの動き画素数から演算式により求める。そして、次に
R,G,Bそれぞれの動きベクトルから多数決判定など
の統合処理により各ブロックの動きベクトル値を求め
る。
照して多数決処理による統合処理の具体的な内容を説明
する。
ブロックであるため、当然動き方向及び動き画素数は同
じはずである。しかしながら、対象画像のブロックにお
ける2値演算及び比較部の演算誤差などにより差違が発
生する場合がある。
素数を取り込み(S1)、R、G、B毎にx、y移動方
向が一致しているかどうか判定する(S2)。この場
合、移動方向の補正・選定では(S3)、R,G,B各
ブロックの2値演算、比較検出ブロックから出力された
x、yの動き方向が第1象限から第4象限までの座標軸
を基準としてその符号が付与されているため、これが
R,G,Bで同じかどうか判断する。これは、R,G,
Bの動き方向のx方向とy方向のそれぞれについて、該
当のブロックとそれに隣接するブロックの動きの符号を
含めて、多数決判定し動き方向として動きベクトルテー
ブル29に登録する(S6)。このような手段により動
き方向の精度を向上させる。
様にR,G,B各ブロックの2値演算、比較検出ブロッ
ク26、27から出力されたx、yの動き画素数もR,
G,Bで同じかどうか判定する(S4)。この場合、
R,G,Bの動き画素数が全く違っていれば、お互いが
近い画素数で、かつその値の中央値から順に重み付けし
た値の平均値を採用し、動き画素数として動きベクトル
テーブル29に登録する(S6)。この平均値は通常四
捨五入した値をとる。
Bそれぞれ6、5、2であるとし、その重みを2、3、
1とする。x方向の動き画素数は、(2*6+3*5+
1*2)を(2+3+1)で割った値、すなわち5画素
とする。
値が2つ存在した場合も同様である。例えば、x方向の
動き画素数が、R,G,Bそれぞれ2、5、2であると
し、その重みは3、1、2であるから、x方向の動き画
素数は(3*2+1*5+2*2)を(3+1+2)で
割った値、すなわち3画素とする。y方向についても同
様に行えばよい。
ための統合処理方法を以下に説明する。
ら、一つの動きベクトルを求めるための動作フローチャ
ートである。
G,B画像の各注目ブロックのみによる演算処理のた
め、得られた動きベクトルの値が精度の点で実際の値と
一致しないブロックが発生する場合があり、この検証結
果では、精度向上のために注目ブロックが不定ブロック
なのか、更には既知ブロックなのかということと、注目
ブロックの周辺ブロックの動きベクトルをも考慮に入れ
る必要があるとういうことが示唆された。
すように、この統合処理では注目ブロックのフラグをま
ずチェックし(S10)、フラグが’1’(S11)
と’0’(S12)の場合は注目ブロックの動きベクト
ルを取り出さず、フラグが’−1’(S13)の場合に
のみ注目ブロックの動きベクトルを取り出す(S1
4)。しかる後に、注目ブロックを囲む周辺8近傍の動
きベクトルを取り出し(S15)、取り出した複数の動
きベクトルをx,y成分毎にそれぞれ並び替えを行い、
その中央値を代表値とする(S16)。
(S17)、その後代表値の個数に応じて処理を分け
る。代表値は各R,G,B成分毎に示されるものであ
り、この時、代表値が1個の場合には(S18)、統合
結果として注目ブロックの動きベクトル値はフラグ=−
1として、代表値そのままとする(S23)。又、対象
ブロックが偶数の場合など代表値が2個の場合は(S1
9)、2つの代表値の平均値を求め(S21)る。統合
結果として注目ブロックの動きベクトル値はフラグ=−
1として、その平均値演算結果を採る(S24)。さら
に、代表値が3個の場合は(S20)、3つの代表値の
平均値を求め(S22)る。統合結果は注目ブロックの
動きベクトル値をフラグ=−1として、その平均値演算
結果を採る(S24)。この処理を全ブロック個数まで
求め(S26)、注目ブロックの動きベクトル値とす
る。
ックとその8近傍のブロックの動きベクトルの値から一
つの動きベクトルを求める統合処理の例を示す。
ベクトルについて、注目ブロックとその8近傍ブロック
動きベクトル値を取り出した時の例を示す。この時、網
線で記したブロックが注目ブロックである。又、図中
(−、−)で記したブロックは動きベクトルが検出され
ない領域(フラグ=0)のブロックを示す。図20
(b)はR,G,Bベクトルから動きベクトルの有効な
ブロックを取り出した時を示す。
て数値の大きい順に並び替える手順を示す。図20
(d)はR,G,Bそれぞれの代表値を算出する例を示
す。その際、動きベクトルのデータ数が奇数個の場合は
配列の中央値を選択し、偶数個の場合は中央2個の平均
値を算出する手順を示す。このとき、動きベクトル値は
小数点以下は切り捨てとする。このようにして、各R,
G,Bの代表値が求められる。
合処理を行う。つまり、代表値が1つの場合は、そのま
まの値を結果とし、代表値が2つの場合は、2つの値で
平均値を採る。代表値が3つの場合は、その3つの値で
平均値をとる。上記の平均値演算はいずれも小数点以下
は四捨五入を行う。
られる。
ベクトルは’1’と求まる。
80画素のVGAタイプでは、検出ブロックが16画素
x16画素であるため、総検出ブロック数は1200個
である。この統合処理によって得られた平均誤差は先述
の方式に比べ約20%改善され、そのバラツキも極端な
動きベクトルを示すことはなく、全体的な動きベクトル
が正しく反映した結果が得られた。
た動き画素数を各ブロック毎に1つの値に統合処理し、
動き画素数として動きベクトルテーブルに登録する。
いて説明する。
いる。動きベクトルテーブル29には現フィールドの各
検出ブロックKBの動きベクトル情報が登録されてい
る。
示している。図6は、例えば水平640画素、垂直48
0画素の表示ができるVGAタイプの場合の動きテーブ
ルの例を示している。この場合、検出ブロックが水平1
6画素、垂直16画素であれば、合計1200個のブロ
ックに分割され、その各々のブロックについて動き画素
数と方向がテーブル化されている。ここで、各ブロック
の左上を座標の原点としている。現フィールド画像につ
いて動き検出の済んだ検出ブロック順に、検出ブロック
KBのブロック番号と、その検出ブロックKBの原点か
らのオフセット値と、その検出ブロックKBの前フィー
ルドからの動き画素数(動き方向を含む)とを登録して
いる。
示しており、図8及び図9に具体的なテーブル構成を示
している。補正テーブル53は、検出ブロックKBの動
き方向を第1象限から第4象限に分け補正データを登録
している。第1象限には、水平方向となるx方向(+方
向)の動き画素数に応じて各補正データが登録され、第
2象限には、垂直方向となるy方向(+方向)の動き画
素数に応じて各補正データが登録されている。また、第
3象限には、水平方向となるx方向(−方向)の動き画
素数に応じて各補正データが登録され、第4象限には、
垂直方向となるy方向(−方向)の動き画素数に応じて
各補正データが登録されている。
ち、第1象限と第3象限への動きに対する補正データ
が、その信号レベルの変化とその位置に対応してマトリ
ックス表になっている。同様に図9はy方向への動きが
+及び−方向、即ち、第2象限と第4象限への動きに対
する補正データが、その信号レベルの変化とその位置に
対応してマトリックス表になっている。本説明では、補
正データは記入していない。
原画像データを偽輪郭発生レベル検出部51へ入力し
て、現フィールド画像の中から各画素の信号レベルによ
り偽輪郭が発生すると予測される偽輪郭発生予測点の
x、y座標を検出する。上述したように、偽輪郭の発生
する信号レベルは、2のN乗の信号レベル境界付近であ
るので、2のN乗の信号レベル境界付近の画素を抽出す
る。
ての偽輪郭発生予測点を偽輪郭発生画素候補検出部52
に供給し、視覚特性にあわせて実際の表示で偽輪郭とし
て認識される画素位置を偽輪郭発生予測点の中から特定
して偽輪郭発生画素候補とする。実際の表示で偽輪郭と
して認識される画素位置を選定するに当たり、偽輪郭発
生予測点の発生密度を反映させる。
のx,y座標を中心に3*3又は5*5のウインドウオ
ペレータによりその候補点の密度を検出することが可能
である。この検出点の数により候補点が1点で孤立して
いる場合に補正処理を行うかどうかを判定することがで
きる。
するのは、当該偽輪郭発生画素候補の属する検出ブロッ
クKBが実際に移動している場合である。
KBが移動ブロックの場合は、動きベクトルテーブル2
9から検出ブロック番号、x、yの動き画素数を取り出
して補正テーブル53へ供給する。補正テーブル53に
は動き画素数に応じた補正量が登録されている。補正テ
ーブル53は予めPDP装置を用いて視覚実験によりそ
の補正量を決めて、前述した図8、9の構造に従ってテ
ーブル化しておく。
れる偽輪郭発生レベルと動きベクトルテーブル29から
取り出されるx、yの動き画素数とから特定される補正
データを補正テーブル53から取り出して補正演算部5
4へ与える。補正演算部54は、原画像データを補正す
るに当たり、偽輪郭発生レベルで且つ動きのあった画素
は補正テーブル53から動き画素数及び動き方向に応じ
た補正データが与えられるので視覚光量に合わせた信号
レベルの補正する。
処理部とデータ補正処理部と分割されており、各処理部
は従属関係を持っているので、柔軟な補正処理が可能で
ある。
によれば、サブフィールド法で階調表示を行う表示装置
において、動画を目で追従したときの偽輪郭の発生を大
幅に抑制できる動画像表示方法及び動画像表示装置を提
供できる。
全体構成図
ける動き検出処理部の機能ブロック図
図
ーブル構成図
ーブル構成図
全体的な処理の流れを示す図
関係を示す図
ックの具体例を示す図
係を示す図
図
Claims (13)
- 【請求項1】 偽輪郭の発生する信号レベル近傍の画素
の動きを捉え、画素の動きに応じて現画像データを補正
することを特徴とする動画像表示方法。 - 【請求項2】 偽輪郭の発生する信号レベル近傍の区間
を閾値により現フィールド画像及び前フィールド画像を
2値化し、2値化画像を比較して動いた画素の移動画素
数及び移動方向を検出し、現フィールド画像で偽輪郭の
発生する信号レベルを持った動き画素をその移動画素数
及び移動方向に応じて補正することを特徴とする動画像
表示方法。 - 【請求項3】 現フィールド2値化画像を複数の検出ブ
ロックに分割し、検出ブロック毎に前フィールド2値化
画像内に参照領域を設定し、参照領域内に複数設定した
参照ブロックと検出ブロックとの一致度を評価し、評価
値の最も高い参照ブロックと前記検出ブロックとの位置
関係から動き画素の移動画素数及び移動方向を検出する
ことを特徴とする請求項2記載の動画像表示方法。 - 【請求項4】 検出ブロックと参照ブロックとの比較で
動きの検出されなかった検出ブロックを不定ブロックと
して仮登録し、動きが検出された既知ブロックに囲まれ
た不定ブロックを既知ブロックと同じ移動画素数及び移
動方向にすることを特徴とする請求項3記載の動画像表
示方法。 - 【請求項5】 不定ブロックの処理は、それを囲む既知
ブロックの移動画素数及び移動方向により線形補間によ
り当該検出ブロックの移動画素数及び移動方向を求める
ことを特徴とする請求項4記載の動画像表示方法。 - 【請求項6】 検出ブロック毎にR,G,Bの各色成分
について移動画素数及び移動方向を検出し、多数決判定
により当該検出ブロックの移動画素数及び移動方向を確
定することを特徴とする請求項3記載の動画像表示方
法。 - 【請求項7】 各色成分の当該検出ブロックとその近傍
ブロックの移動画素数及び移動方向を取り出す際に、数
値の大きい順に並び替えを行い、その中央値を代表値と
して求めることを特徴とする請求項3又は請求項6記載
の動画像表示方法。 - 【請求項8】 現フィールド画像及び前フィールド画像
を、2のN乗の信号レベル又はこれら信号レベルを組み
合わせた信号レベルを中心とした多階層のしきい値で2
値化し、多階層画像データ毎に動きを検出することを特
徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の動画
像表示方法。 - 【請求項9】 現フィールド画像及び前フィールド画像
を2値化前に平滑化処理することを特徴とする請求項1
乃至請求項8のいずれかに記載の動画像表示方法。 - 【請求項10】 偽輪郭の発生する信号レベルに対応し
て移動画素数及び移動方向に応じた補正データを補正テ
ーブルに登録しておき、検出した動き画素の移動画素数
及び移動方向に基づいて前記補正テーブルから補正デー
タを取り出すことを特徴とする請求項1乃至請求項8の
いずれかに記載の動画像表示方法。 - 【請求項11】 検出ブロック毎に検出した移動画素数
及び移動方向を動きベクトルテーブルに登録する一方、
現フィールド画像から偽輪郭の発生する信号レベルの座
標データを検出して補正候補画素を抽出し、この補正候
補画素が属する検出ブロックの移動画素数及び移動方向
を前記動きベクトルテーブルから取りだし、取り出され
た移動画素数及び移動方向と前記偽輪郭発生信号レベル
とに対応した補正データを前記補正テーブルから取り出
すことを特徴とする請求項10記載の動画像表示方法。 - 【請求項12】 偽輪郭の発生する信号レベルの検出密
度に基づいて補正候補画素を決定することを特徴とする
請求項11記載の動画像表示方法。 - 【請求項13】 偽輪郭の発生する信号レベル近傍の閾
値で現フィールド画像及び前フィールド画像を2値化す
る2値化処理手段と、フィールド間で2値化画像を比較
して画素の動きを検出する動き検出手段と、偽輪郭の発
生する信号レベル毎に移動画素数及び移動方向に対応し
た補正データが登録された補正テーブルと、現フィール
ド画像から偽輪郭の発生する信号レベルの画素を抽出す
る抽出手段と、この抽出画素の動き検出結果及び信号レ
ベルに対応した補正データを前記補正テーブルから取り
出して当該画素を補正する補正手段と、を具備する動画
像表示装置。
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