JPS6170882A - テレビジヨン信号の動き検出回路 - Google Patents

テレビジヨン信号の動き検出回路

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JPS6170882A
JPS6170882A JP59192929A JP19292984A JPS6170882A JP S6170882 A JPS6170882 A JP S6170882A JP 59192929 A JP59192929 A JP 59192929A JP 19292984 A JP19292984 A JP 19292984A JP S6170882 A JPS6170882 A JP S6170882A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ディジタルテレビジョン信号の動き検出回
路に関する。
〔従来の技術〕
テレビジョン信号をディジタル化する場合に、1画素当
たりのビット数の平均値を低減する高能率符号化方法が
考えられている。そのひとつとして、フレーム間符号化
方法が知られており、フレ−ム間符号化方法として、動
き補正によるものがある。これは、動き検出により、現
在のフレームと前フレーム間の位置関係情報(動き補正
量又は動きベクトルと称される)を求め、この動き補正
量に基づいて前フレームの画像を操作して、フレーム間
の対応をとるものである。
このようなフレーム間符号化方法に適用できる動き検出
回路の一例として、米国特許第4278996号明細書
に記載されているものがある。この動き検出は、グラジ
ェント法と呼ばれるもので、以下に述べるように、動き
領域中の全画素についてのフレーム差と傾き情報(水平
方向ではサンプリング差、垂直方向ではライン差)を用
いて動き量を求めるものである。
第3図Aに示すように、輝度傾斜のある画像が水平方向
に関して1フレームの間に矢印方向(右方向)に動いて
第3図Bに示す現フレームの位置に来たものとする。フ
レーム差ΔFを「現フレームの画素から前フレームの画
素を減算したもの」と定義すると、このフレーム差ΔF
は、第3図Cに示すものとなり、フレーム差ΔFの積算
値は、第3図B中において斜線を付した領域の面積Aと
なる。この面積Aは、高さhと動きfivlとの積であ
る。
ここで、サンプリング差ΔEを「現サンプリング画素か
ら前サンプリング画素を減算したもの」と定義すると、
高さhは、サンプリング差ΔE(第3図D)の積算値と
等しいから、水平方向の動き1tV1の大きさは、次式
で求められる。
l V 1 j =Σ1ΔFl/ΣIΔE1第1ΔFl
/ΣIΔEから明らかなように、右方向の動きの場合に
は、フレーム差の積算値ΣΔFとサンプリング差の積算
値ΣΔEとは、互いに異なる極性即ち異符号となる。ま
た、第3図の場合と異なり、左方向への動きの場合には
、フレーム差の積算値ΣΔFとサンプリング差の積算値
ΣΔEとは、互いに同一の極性即ち同符号となる。
この符号の関係から動きの方向を知ることができる。そ
れ故、サンプリング差ΔEが正(正の傾き)の時では、
フレーム差ΔFを加算する積算を行い、サンプリング差
ΔEが負(負の傾き)の時では、フレーム差ΔFを減算
する積算を行って面積Aを求めるようにする。
このようにして、次式により方向を持つ水平方向の動き
量v1が求まる。
vl=Σ(ΔF・符号(ΔF))/Σ1ΔE1但し、符
号(ΔF)は(ΔE=0)の時に0となり、(ΔE≠0
)の時にΔE/lΔE1となるものである。
上述の考え方は、二次元の動きに拡張してもこのま利用
できる。即ち、新たに縦方向の動きによって発生するフ
レーム差ΔFも加わるが、符号(ΔF)の値は、縦方向
の動きと無相関であるから、縦方向の動きによって生じ
るフレーム差ΔFの横方向への影響は相殺される。縦方
向の動き量v2゜は、ライン差ΔLを「現ライン画素か
ら前ライン画素を減算したもの」と定義すれば、次式で
求まる。
V2=Σ(ΔF・符号(ΔF))/ΣIΔLl第4図は
、従来の二次元の動き検出回路の構成を示すブロック図
である。第4図において、61で示す入力端子、にディ
ジタルテレビジョン信号が供給される。このディジタル
テレビジョン信号は、1フレームの遅延量を有するフレ
ーム遅延回路62と1サンプリング周期の遅延量を有す
るサンプル遅延回路64と1ラインの遅延量を有するラ
イン遅延回路66とに供給される。
63で示す減算器により、入力ディジタルテレビジョン
信号からフレーム遅延回路62の出力(前フレームの画
素)が減算され、減算器63の出力からフレーム差ΔF
が発生する。65で示す減算器により、入力ディジタル
テレビジョン信号からサンプル遅延回路64の出力(前
サンプルの画素)が減算され、減算器65の出力からサ
ンプリング差ΔEが発生する。67で示す減算器により
、入力ディジタルテレビジョン信号からライン遅延回路
66の出力(前ラインの画素)が減算され、減算器67
の出力からライン差ΔLが発生する。
フレーム差ΔFが二つの積算回路に供給される。
一方の積算回路は、加/減算器71とレジスタ72とか
らなり、加/M算器71にフレーム差ΔFとレジスタ7
2の出力とが供給される。他方の積算回路は、加/減算
器81とレジスタ82とからなり、加/減算器81にフ
レーム差ΔFとレジスタ82の出力とが供給される。こ
れらの積算回路の加/減算器71及び81にフレーム差
ΔFが供給される。
加/減算器71は、制御回路73の出力により加算又は
減算の一方の演算動作を行うようにされる。制御回路7
3には、減算回路65からサンプリング差ΔEが供給さ
れ、このサンプリング差ΔEの符号が正の時には、加算
動作を行い、このサンプリング差ΔEの符号が負の時に
は、減算動作を行うように、制御回路73が加/減算器
71を制御する。
加/減算器81は、制御回路83の出力により加算又は
減算の一方の演算動作を行うようにされる。制御回路8
3には、減算回路67からライン差ΔLが供給され、こ
のライン差ΔLの符号が正の時には、加算動作を行い、
このライン差ΔLの符号が負の時には、減算動作を行う
ように、制御回路83が加/減算器81を制御する。
サンプリング差ΔEは、変換回路74に供給され、絶対
値に変換され、積算のための加算器75の一方の入力に
供給される。加算器75の出力がレジスタ76に供給さ
れ、レジスタ76の出力が加算器75の他方の入力に供
給され、レジスタ76の出力にサンプリング差ΔEの絶
対値の積算値が取り出される。
ライン差ΔLは、変換回路84に供給され、絶対値に変
換され、積算のための加算器85の一方の入力に供給さ
れる。加算器85の出力がレジスタ86に供給され、レ
ジスタ86の出力が加算器85の他方の入力に供給され
、レジスタ86の出力にライン差ΔLの絶対値の積算値
が取り出される。
前述のように、水平方向の動きvlは、フレーム差ΔF
を動き領域で加算又は減算したものを割算器77により
サンプリング差ΔEの絶対値の積算値で割ることで求め
られ、出力端子78にこの動き出力vlを得ることがで
きる。また、垂直方向の動きv2は、割算器87により
フレーム差ΔFを動き領域で加算又は減算したものをラ
イン差ΔLの絶対値の積算値で割ることで求められ、出
力端子88にこの動き出力v2を得ることができる。
C発明が解決しようとする問題点〕 上述のグラジェント法による動き検出は、定常性(ΔE
の連続性)を仮定しているので、この条件を満たさない
極値は、以下のように、精度を低下させる原因となる。
第5図Aに示すように、前フレー゛ムにおいて画素a、
b、cからなる極値があったとき、1フレームで1画素
分左方向へ動いたとき(第5図B)、画素すでは、フレ
ーム差ΔFが正となり、サンプリング差ΔEが正となる
。この両者の符号が同一であるから、左方向の動きとし
て−正しく検出される。一方、第5図Aに示す極値が1
画素分右方向へ動いたとき(第5図C)、画素すでは、
フレーム差ΔFが正となり、サンプリング差ΔEが正と
なる。従って、右方向の動きにもかかわらず左方向の動
きとして誤って検出してしまう。
また、下向きの極値のときは、動きの方向が左右いづれ
でも、フレーム差ΔFが負となると共に、サンプリング
差ΔEが負となる。従って、真の動きの方向が右方向に
もかかわらず、左方向の動きとして誤って判定してしま
う。
一般のテレビジョン信号では、極値がいたる所にあるの
で、極値の影響による動き検出の精度の低下は、無視で
きない問題である。
また、従来の動き検出回路は、動き領域内の全画素につ
いてフレーム差を算出していた。そのため、動き検出の
処理速度が高速であることが必要であった。この点を解
決するため、全画素でな(、所定数の画素毎に位置する
画素(代表点と称する)について、動き検出を行う簡略
化方式が考えられる。しかし、代表点を用いる動き検出
の場合でも、上述のような極値による精度の低下の問題
が同様に生じる。
また、第6図に示すように、動き領域内の全画素a、b
、c、dを用いて動き検出を行う場合と異なり、代表点
を用いるときには、どの画素を採るかにより、傾き(サ
ンプリング差)の値が大きく異なり、従って、動き量が
大きく変化する問題が生じる。
従って、この発明の目的は、代表点を用いて簡略な構成
で、然も、動き検出の精度の低下が防止された動き検出
回路を提供することにある。
また、この発明の他の目的は、極値のような非定常部に
よる動き検出の精度の低下の問題を解決できるテレビジ
ョン信号の動き検出回路を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、ディジタルテレビジョン信号の所定数毎の
画素が代表点とされ、この代表点を用いて動き検出を行
う動き検出回路である。
この発明の第1の発明は、代表点に関して、現フレーム
及び前フレーム間のフレーム差ΔFを発生する遅延及び
演算手段7.8と、入力ディジタルテレビジョン信号の
現画素の前後の複数画素の傾きΔEl、  ΔE2(Δ
Ll、 ΔL2)の平均値の絶対値1ΔE1av(lΔ
Llav)を発生する遅延及び演算手段5,9.10.
21.22 (2,3,4,6,11,41,42)と
、フレーム差ΔFを積算するための積算手段33.34
(53,54)と、積算手段33.34 (53,54
)の出力を入力ディジタルテレビジョン信号の傾きの平
均値の絶対値1ΔElav (lΔLlaV)の積算値
により割算する手段35(55)とからなることを特徴
とするテレビジョン信号の動き検出回路である。
この発明の第2の発明は、代表点に関して、現フレーム
及び前フレーム間のフレーム差ΔFを発生する遅延及び
演算手段7.8と、入力ディジタルテレビジョン信号の
現画素の前後の複数画素の傾きΔEl、  ΔE2(Δ
L1. ΔL2)の平均値の絶対値1ΔElav(lΔ
Llav)を発生する遅延及び演算手段5,9.10,
21.22 (2,3,4,6,11,41,42)と
、フレーム差ΔFを積算するための積算手段33.34
 (53,54)と、積算手段33. 34 (53,
54)の出力を入力ディジタルテレビジョン信号の傾き
の平均値の絶対値1ΔElav(lΔLlaV)の積算
値により割算する手段35(55)と、入力ディジタル
テレビジョン信号の現画素の定常性の有無を現画素の近
傍の複数画素から判定する手段26.27,28.29
,30.31  (46゜47.48,49.50.5
1)と、この判定出力により定常性の無い代表点での動
き検出を禁止する手段23.32 (43,52)とか
らなるテレビジョン信号の動き検出回路である。
〔作用) 現画素の前後の傾きΔE1及びΔE2(ΔL1及びΔL
2)の平均値により動き検出を行うので、代表点として
採る画素の違いによって、動き検出量が大きく変化する
ことが防止される。
また、定常性を有しない画素(極値)については、動き
検出結果を禁止しているので、極値により精度が低下す
ることが防止できる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。
第1図において、1は、ディジタルテレビジョン信号の
入力端子である。この入力ディジタルテレビジョン信号
は、所定のサンプリング周波数でサンプリングされ連続
したディジタルデータである。後述のゲート回路13〜
17により所定の領域例えば垂直方向に8ライン、水平
方向に32サンプルの領域毎に1個のサンプル(代表点
)が抽出されて動き検出の処理がなされる。
この入力信号は、夫々1ラインの遅延量を持つライン遅
延回路2及び3の縦続接続に供給されると共に、1サン
プリング周期の遅延量を持つサンプル遅延回路4に供給
される。ライン遅延回路2の出力にサンプル遅延回路5
が接続され、ライン遅延回路3の出力にサンプル遅延回
路6が接続される。サンプル遅延回路5の出力にサンプ
ル遅延回路9が接続されると共に、ゲート回路13を介
してフレーム遅延回路7が接続される。
サンプル遅延回路5の出力のうちでゲート回路13を介
されたものが動き検出の対象となる代表点の現画素であ
る。ゲート回路13の出力及びフレーム遅延回路7の出
力が減算回路8に供給され、代表点に関して、現フレー
ムの現画素から前フレームの対応する画素が減算され、
減算回路8の出力にフレーム差ΔFが取り出される。
サンプル遅延回路9の出力がゲート回路14を介して減
算回路10の一方の入力端子に供給される。この減算回
路10の他方の入力端子にゲート回路15を介されたラ
イン遅延回路2の出力が供給される。
サンプル遅延回路6の出力がゲート回路17を介して減
算回路11の一方の入力端子に供給され、この減算回路
11の他方の入力端子にゲート回路I6を介されたサン
プル遅延口i4の出力が供給される。
これらのゲート回路13,14,15,16゜17は、
端子18からの共通の代表点抽出信号により制御され、
サンプル遅延回路5の出力に代表点の現画素S1が現れ
る時に同時にオンとされ、その時の入力画素を出力する
代表点である現画素Slの近傍の画素がライン遅延回路
2,3及びサンプル遅延回路4,5.6゜9の各出力に
現れる。第2図は、現画素S1の近傍の画素を示す。入
力端子lに画素S6が供給される時には、ライン遅延回
路2の出力は、1ライン前の画素S2であり、ライン遅
延回路3の出力は、2ライン前の画素S5であり、サン
プル遅延回路4の出力は、■サンプル前の画素S4であ
る。
また、サンプル遅延回路6の出力は、画素S5より1サ
ンプル前の画素S3であり、サンプル遅延回路9の出力
は、現画素S1より1サンプル前の画素SOである。
従って、現画素S1が代表点の時に、ゲート回路14及
び15がオンし、画素S2とこれより2サンプル前の画
素SOが減算回路10に供給される。この減算回路10
の出力は、現画素S1とその前後に夫々位置する画素と
の水平方向に関する二つの傾きの和である。つまり、減
算回路10の出力は、現画素S1とその1サンプル前の
画素S0とのサンプリング差ΔE1と現画素S1とその
1サンプル後の画素S2とのサンプリング差ΔE2とを
加算した(ΔE1+ΔE2)である。この減算回路10
の出力が変換回路21に供給され、絶対値に変換され、
更に、演算回路22により1  ・/2とされ、サンプ
リング差の絶対値の平均値1ΔElavが形成される。
また、現画素S1が代表点の時に、ゲート回路16及び
17がオンし、画素S4とこれより2ライン前の画素S
3が減算回路11に供給される。
この減算回路11の出力は、現画素S1とその前後に位
置する画素との垂直方向の傾きの和である。
つまり、減算回路11の出力は、現画素S1とその1ラ
イン前の画素S3とのライン差ΔL1と現画素S1とそ
の1ライン後の画素S4とのライン差ΔL2とを加算し
た(ΔL1+ΔL2)である。
この減算回路11の出力が変換回路41に供給され、絶
対値に変換され、更に、演算回路42により1/2とさ
れ、ライン差の絶対値の平均値1ΔL1avが形成され
る。
また、各代表点で定常性の有無が調べられ、定常性の有
る代表点即ち極値でない代表点についてのみ動き量の算
出がなされる。この定常性は、代表点の画素S1の左右
及び上下の夫々に位置する4個の画素So、S2.S3
.S4を用いてなされる。
比較回路26の入力Aとしてゲート回路13から現画素
Slが供給され、その人力Bとしてゲート回路14から
画素SOが供給される。比較回路27の入力Aとしてゲ
ート回路15から画素S2が供給され、その人力Bとし
て現画素S1が供給される。比較回路26の出力りは、
(A>B)つまり(St>So)の時にハイレベルとな
り、比較回路26の出力Cは、(A<B)つまり (S
lくSO)の時にハイレベルとなる。比較回路27の出
力りは、(A>B)つまり(S2>31)の時にハイレ
ベルとなり、比較回路27の出力Cは、(A<B)つま
り (S2<Sl)の時にハイレベルとなる。3個の画
素So、St、S2は、水平方向に連続する画素である
ので、(So<SL<S2)或いは(So>51>52
)の時に代表点の画素S1に定常性が有ると判断される
3個の画素の大きさが(So<St<32)の関係にあ
る時にANDゲート28の出力がハイレベルとなり、3
個の画素の大きさが(SO>31〉S2)の関係にある
時にANDゲート29の出力がハイレベルとなる。この
ANDゲート28及び29の出力がORゲート30に供
給される。ORゲート30の出力がANDゲート23及
びANDゲート32に供給される。
ANDゲート23には、サンプリング差の絶対値の平均
値1ΔElavが供給されている。一方、ANDゲート
32には、減算回路8からフレーム差ΔFが供給されて
いる。従って、定常性の有る代表点の場合にのみ、サン
プリング差の絶対値の平均値1ΔElavが加算器24
に供給され、同様に、フレーム差ΔFが加/減算器33
に供給される。
加算器24は、レジスタ25と共に積算回路を構成し、
レジスタ25の出力に1ΔElavの積算値が得られる
。加/減算器33は、レジスタ34と共に積算回路を構
成し、レジスタ34の出力にフレーム差ΔFの積算値が
得られる。加/減算器33は、正の傾きの時に即ちAN
Dゲート28の出力がハイレベルの時に加算動作を行い
、ANDゲート28の出力がローレベルとなる負の傾き
の時に減算動作を行うように制御される。
水平方向の動きは、割算器35により、フレーム差ΔF
を動き領域で加算又は減算したものをサンプリング差の
平均値の絶対値の積算値で割ることで求められる。この
割算器35の出力端子36に水平方向の動き出力が得ら
れる。この動き出力は、その符号ビットが動きの方向を
示し、その値が動きの量を示すものである。
上述の水平方向の処理と同様の構成が垂直方向に関して
設けられている。比較回路46の入力Bとして、現画素
S1が供給され、比較回路46の入力Aとして、現画素
S1の1ライン後の画素S4が供給される。比較回路4
7の入力Aとして、現画素S1が供給され、比較回路4
6の入力Bとして、現画素の1ライン前の画素S3が供
給される。この比較回路46の出力C及び比較回路47
の出力CがANDゲート48に供給され、比較回路46
の出力り及び比較回路47の出力りがANDゲート49
に供給される。比較回路46の出力Cは、(S4>Sl
)の時にハイレベルとなり、その出力りは、(34<3
1)の時にハイレベルとなる。比較回路47の出力Cは
、(S L >53)の時にハイレベルとなり、その出
力りは、(Sl<33)の時にハイレベルとなる。
従って、ANDゲート48の出力は、(S4〉31 >
33)の時にハイレベルとなり、ANDゲート49の出
力は、(S4<31<33)の時に−ハイレベルとなる
。これらのANDゲート48及び49の出力がORゲー
ト50に供給される。ORゲート50の出力がANDゲ
ート43及びANDゲート52に供給される。
ANDゲート43には、ライン差の絶対値の平均値1Δ
Llavが供給されている。ANDゲート52には、減
算回路8からフレーム差ΔFが供給されている。従って
、定常性の有る代表点の場合にのみ、ライン差の絶対値
の平均値1ΔLlaVが加算器44に供給され、同様に
、フレーム差ΔFが加/fIi算器53に供給される。
加算器44は、レジスタ45と共に積算回路を構成し、
レジスタ45の出力に1ΔL、lavの積算値が得られ
る。加/減算器53は、レジスタ54と共に積算回路を
構成し、レジスタ54の出力にフレーム差ΔFの積算値
が得られる。加/減算器53は、正の傾きの時に即ちA
NDゲート48の出力がハイレベルの時に加算動作を行
い、ANDゲート48の出力がローレベルとなる負の傾
き 。
の時に減算動作を行うように制御される。
垂直方向の動きは、割算器55により、フレーム差ΔF
を動き領域で加算又は減算したものをライン差の平均値
の絶対値の積算値で割ることで求められる。この割算器
55の出力端子56に垂直方向の動き出力が得られる。
この動き出力は、その符号ビットが動きの方向を示し、
その値が動きの量を示すものである。
〔発明の効果〕
この発明に依れば、代表点を用いて動き検出を行う場合
、サンプリング差或いはライン差として、代表点の前及
び後の複数のものの平均値を採るので、代表点を用いた
簡略な構成でありながら、動き検出の精度の低下が防止
された動き検出回路を実現することができる。
また、この発明に依れば、極値のような非定常部での動
き検出を禁止しているので、非定常部による動き検出の
精度の低下の問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例のブロック図、第2図はこ
の発明の一実施例の説明に用いる路線図、第3図はグラ
ジェント法による動き検出の説明に用いる路線図、第4
図は従来の動き検出回路のブロック図、第5図及び第6
図は従来の動き検出回路の問題点の説明に用いる路線図
である。 1:ディジタルテレビンヨン信号の入力端子、2゜3ニ
ライン遅延回路、4.5.6.97サンプル遅延回路、
7:フレーム遅延回路、8,10.11=減算回路、2
6.27,46.47:比較回路、33.53:加/減
算器、35.55:割算器、36,56:出力端子。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ディジタルテレビジョン信号の所定数毎の画素が
    代表点とされ、この代表点を用いて動き検出を行う動き
    検出回路において、 上記代表点に関して、現フレーム及び前フレーム間のフ
    レーム差を発生する遅延及び演算手段と、入力ディジタ
    ルテレビジョン信号の現画素の前後の複数画素の傾きの
    平均値を発生する遅延及び演算手段と、上記フレーム差
    を積算するための積算手段と、上記積算手段の出力を上
    記入力ディジタルテレビジョン信号の上記傾きの平均値
    の絶対値の積算値により割算する手段とからなることを
    特徴とするテレビジョン信号の動き検出回路。
  2. (2)ディジタルテレビジョン信号の所定数毎の画素が
    代表点とされ、この代表点を用いて動き検出を行う動き
    検出回路において、 上記代表点に関して、現フレーム及び前フレーム間のフ
    レーム差を発生する遅延及び演算手段と、入力ディジタ
    ルテレビジョン信号の現画素の前後の複数画素の傾きの
    平均値を発生する遅延及び演算手段と、上記フレーム差
    を積算するための積算手段と、上記積算手段の出力を上
    記入力ディジタルテレビジョン信号の上記傾きの平均値
    の絶対値の積算値により割算する手段と、上記入力ディ
    ジタルテレビジョン信号の現画素の定常性の有無を上記
    現画素の近傍の複数画素から判定する手段と、この判定
    出力により上記定常性の無い代表点での動き検出を禁止
    する手段とからなることを特徴とするテレビジョン信号
    の動き検出回路。
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