JPS6171786A - Movement separator of animation signal - Google Patents

Movement separator of animation signal

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Publication number
JPS6171786A
JPS6171786A JP59194110A JP19411084A JPS6171786A JP S6171786 A JPS6171786 A JP S6171786A JP 59194110 A JP59194110 A JP 59194110A JP 19411084 A JP19411084 A JP 19411084A JP S6171786 A JPS6171786 A JP S6171786A
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JP
Japan
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block
value
outputs
sum
screen
Prior art date
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JP59194110A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Furukawa
古川 章浩
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To separate properly movements corresponding to actual moving and still parts by calculating the difference of the luminance amplitude value of a picture element corresponding to the position in terms of space between a past stored picture and current one and obtaining a sum at every block having the preset size. CONSTITUTION:An adder 14 in a block reads out a frame difference absolute value stored in line memory to calculate a sum in the block, outputs the result as an estimated value to a comparator 15, where the estimated value is compared with a set threshold, and outputs the result as the 1st decided result of movement information to a memory 22. In accordance with the hourly change in the movement information of the block to which the movement decision is given, or movement information of a peripheral block, a deciding circuit 23 corrects the 2nd information of the block and outputs it to a quantizer 18.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、テレビジョン信号など動画像信号の、動き領
域と静止領域を分離する技術に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a technique for separating a motion region and a still region of a moving image signal such as a television signal.

(従来技術とその問題点) 従来、動画像信号の動き部分と静止部分を分離する方法
としては、まず画面内の各画素のフレーム差分を算出し
、その絶対値がある閾値より犬である画素の集合をもっ
て動き部分とする方法が知フレーム差分の絶対値が閾値
よυ犬である画素(以後有意画素と称する)が同−走査
鞠上で数画素以内の近傍に存在するときは、その間の画
素も有意画素として、有意画素の連結をし、しかる後の
有意画素の集合をもって動き部分とする方法が昶られて
いる。
(Prior art and its problems) Conventionally, the method for separating moving parts and static parts of a video signal is to first calculate the frame difference of each pixel in the screen, and then select pixels whose absolute value is lower than a certain threshold. When pixels (hereinafter referred to as significant pixels) for which the absolute value of the frame difference is within a few pixels of the threshold value exist in the vicinity within several pixels on the same scanning bar, the method of defining the moving part as a set of . Pixels are also treated as significant pixels, and a method has been proposed in which the significant pixels are connected and the subsequent set of significant pixels is used as a moving part.

しかしながら、これら従来の方法では、サンプリングパ
ルスのジッタによって輝度レベルが変動する場合や、入
力1百号に雑音が多い場合など、本来静止部分の画素で
あるのに有意画素と判定される画素が多く、正確な動静
分離ができない欠点があった。入力信号に含まれる雑音
は、その振幅がほぼランダムに変化しているとみなせる
が、従来の方法のように、画素毎に閾値との大小比較を
行なう方法では、振幅値の大きい雑音を有意画素と判定
することが避けられず、逆に閾値を大きくすると、信号
成分の変化を無視してしまうことになる。
However, with these conventional methods, in cases where the brightness level fluctuates due to jitter in the sampling pulse, or when there is a lot of noise in the input signal, many pixels are determined to be significant pixels even though they are originally static pixels. However, there was a drawback that accurate motion and static separation was not possible. Noise included in the input signal can be considered to have an amplitude that changes almost randomly.However, in the conventional method, which compares the magnitude of each pixel with a threshold value, noise with a large amplitude value is considered to be a significant pixel. If the threshold value is increased, the change in the signal component will be ignored.

(発明の目的) 本発明は、上述のような欠点を克服し、実際の動き部分
、静止部分く対応した正確な動静分離を行なう装置を供
することを目的とする。
(Objective of the Invention) It is an object of the present invention to overcome the above-mentioned drawbacks and to provide an apparatus that performs accurate dynamic and static separation corresponding to actual moving parts and stationary parts.

(発明の構成) 本発明は、過去の画面を記憶する手段、記憶された過去
の画面と現在の画面の間で空間的に対応する位置の画素
の輝度振幅値の差分を算出する手段、算出された差分を
評価し、その評価結果について予め設定された大きさの
ブロック毎に和を求める手段、画面内の各ブロックに対
して求められた評価結果の和を設定された閾値と大小比
較し、第1の評価値を求める手段、各ブロック毎の第1
の評価値を記憶する手段、記憶された複数の第1の評価
値を用いて、各ブロックの第2の評価値を求める手段、
とからなる構成を成している。
(Structure of the Invention) The present invention provides a means for storing a past screen, a means for calculating a difference in luminance amplitude value of a pixel at a spatially corresponding position between the stored past screen and the current screen, and a calculation method. A means for evaluating the differences obtained and calculating the sum of the evaluation results for each block of a preset size, and comparing the sum of the evaluation results obtained for each block in the screen with a set threshold value. , a means for determining the first evaluation value, and a means for determining the first evaluation value for each block.
means for storing the evaluation value of each block; means for determining a second evaluation value of each block using the plurality of stored first evaluation values;
It is composed of.

(構成の詳)圃な説明) 本発明においては、まず、画素毎にフレーム差分の絶対
値を求めるものとする。第5図にフV −ム差分の絶対
値の大きさとその発生確率を表わすグラフの一例を示す
。この図からもわかるように一般にフレーム差分値は、
ゼロの近膀に補い集中を示し、その絶対値が大きくなる
に従い発生確率は、はぼ単調に減少しており、k晋に由
来するものと実際の動きによる輝度変化に由来するもの
の区別はつけられない。従来の方法では、ある閾値(図
中T)より大であるものを有意画素としているため、T
よシ大きな値を生じる雑音の影響を除くことができなか
ったのである。ところが雑音は。
(Details of Configuration) In the present invention, first, the absolute value of the frame difference is determined for each pixel. FIG. 5 shows an example of a graph representing the magnitude of the absolute value of the frame difference and the probability of its occurrence. As can be seen from this figure, the frame difference value is generally
It shows compensation concentration near zero, and as its absolute value increases, the probability of occurrence decreases almost monotonically, and it is difficult to distinguish between those originating from K Jin and those originating from brightness changes due to actual movement. I can't do it. In the conventional method, pixels that are larger than a certain threshold (T in the figure) are considered significant pixels, so T
It was not possible to eliminate the influence of noise, which causes very large values. But what about the noise?

画面全体で見れば、はぼランダムに発生しており、従っ
である広さの領域で積分すれば、その領域の位置によら
ず、雑音によるフレーム差分絶対値の和は、はぼ一定の
値を示す。第2図は、画面を3画素、3ラインのブロッ
クに分割した例であり、Fi、jは、画素(i 、 j
)のフレーム差分値である。
If you look at the entire screen, the noise occurs almost randomly, so if you integrate over a certain size area, the sum of the absolute values of the frame differences due to noise will be a constant value, regardless of the position of that area. shows. Figure 2 shows an example in which the screen is divided into blocks of 3 pixels and 3 lines, where Fi,j is the pixel (i, j
) is the frame difference value.

F=多1 1Fi+J j+j Iを画面内の各ブロッ
クにつに−OA−0 いて演算すると、その発生確率は第3図に示されるよう
に、ひとつのピーク(図中A)をもつ場合が多い。この
ピーク値Aは、雑音によるフレーム差分値の平均レベル
をブロック内で積分した値に相当し、画面内に動きがな
い場合はほぼ一定の値を示し、また動き部分にあるブロ
ックでは、この一定の値に動きに由来する輝度レベルの
変化が重畳される。従って閾値(図中B)を設定し、フ
レーム差分絶対値の和とBとで大小比較することにより
そのブロックが動き部分にあるか静止部分にあるのか、
最初の判定を行なう。
When calculating F=multi 1 1Fi+J j+j I for each block in the screen -OA-0, the probability of occurrence often has one peak (A in the figure) as shown in Figure 3. . This peak value A corresponds to the value obtained by integrating the average level of the frame difference value due to noise within a block, and it shows an almost constant value when there is no movement in the screen, and it shows a constant value for blocks in moving parts. Changes in brightness level due to movement are superimposed on the value of . Therefore, by setting a threshold value (B in the figure) and comparing the sum of the absolute values of frame differences with B, it is possible to determine whether the block is in a moving part or a stationary part.
Make the first judgment.

次に、この判定結果を、数ライン分わるいは、複数のク
レームKまたがって記憶しておき、最初の判定結果の補
正を行なう。即ち、注目しているブロックが静止ブロッ
クであるという最初の判定結果があっても周囲のブロッ
クの大半が動きブロックを示しているときは、この着目
ブロックは動きブロックとする。逆に1つのブロックが
孤立して動きブロックである場合、特に周囲接するブロ
ックが全て静止ブロックであるときは、これを静止ブロ
ックとする。あるいは、複数フレーム時間連続して静止
ブロックという第1の判定結果があった時にのみ、これ
を静止ブロックとする。このような補正は、動領域を連
結したり、逆に静止領域を連結する処理であるが、実際
、画面内で、動領域は虫喰い状に散在することはないの
で理にかなった処理である。また、帯域な縮符号化にお
いて、この動静情報を利用して、動領域のサブサンプル
(適応サブサンプル)や、静止領域に対しては動領域と
は異なる量子化を実行する適応量子化を行なう場合、虫
喰い状に動領域が散在すると、サブサンプルとノーマル
サンプルの領域、あるいは異なる量子化特性を持つ領域
が交互に出現する部分が多くなシ、視覚特性状、かなり
目障りな劣化がもたらされるが、動領域がひとつのかた
まった領域として連結されていると、この劣化は、大幅
に低減される。以上は、フレーム差分絶対値をそのまま
ブロック内で加算する方法を説明したが、フレーム点分
絶対値の大小で有意画素を決定し、その有意画素数全ブ
ロック内で加算する方法も可能である。この場合、有意
画素には、雑音に由来するものも混在するが、ブロック
が十分大であれば、そのブロック内での、雑音に由来す
る有意画素数はほば一定個数であり、前述と同様の原理
により、画面内での動静分離の最初の判定を行なうこと
ができる。
Next, this determination result is stored for several lines or across a plurality of claims K, and the initial determination result is corrected. That is, even if there is an initial determination result that the block of interest is a stationary block, if most of the surrounding blocks are motion blocks, the block of interest is determined to be a motion block. On the other hand, when one block is an isolated moving block, especially when all surrounding blocks are stationary blocks, it is considered a stationary block. Alternatively, only when there is a first determination result that the block is a stationary block for a plurality of consecutive frames, the block is determined to be a stationary block. This kind of correction is a process of connecting moving areas, or conversely, connecting static areas, but in reality, moving areas are not scattered in a bug-like manner in the screen, so it is a logical process. be. In addition, in band compression coding, this dynamic and static information is used to perform adaptive quantization, which performs different quantization on subsamples (adaptive subsamples) of the moving region and on the static region than on the moving region. In this case, when dynamic regions are scattered in a bug-eaten pattern, there are many parts where sub-sample and normal sample regions, or regions with different quantization characteristics appear alternately, resulting in a rather unsightly deterioration of the visual characteristics. However, this degradation is significantly reduced if the dynamic regions are connected as one solid region. Above, a method has been described in which the frame difference absolute values are directly added within a block, but it is also possible to determine significant pixels based on the magnitude of the frame point absolute values and add the number of significant pixels within the entire block. In this case, there are some significant pixels that originate from noise, but if the block is large enough, the number of significant pixels that originate from noise within that block is approximately a constant number, and the same as above. Based on this principle, it is possible to make an initial determination of motion and static separation within the screen.

次に第1図、第4図を用いて、本発明を用いたフレーム
間予測符号化装置の実施例を説明する。
Next, an embodiment of an interframe predictive coding apparatus using the present invention will be described using FIGS. 1 and 4.

まず、第1図について説明する。線1000よシ入力さ
れる動画像信号は、フレームメモリ10に供給される。
First, FIG. 1 will be explained. A moving image signal input via line 1000 is supplied to frame memory 10 .

フレームメモリ 10は、動画像信号を1画面記憶する
ものであり、入力信号を1フレ一ム時間遅延させて減算
器11へ出力する。減算器11は線1111を弁して供
給される入力信号と。
The frame memory 10 stores a moving image signal for one screen, and outputs the input signal to the subtracter 11 after delaying the input signal by one frame. Subtractor 11 receives an input signal via line 1111.

巌1011を介して供給される1フレ一ム時間遅延され
た入力信号とのフレーム差分を計算し、結果を絶対値計
算器12へ出力する。絶対値計算器には、フレーム差分
の絶対値を演算し、結果をラインメモリ 13へ出力す
る。ラインメモリ 13は。
It calculates the frame difference with the input signal that is delayed by one frame time and is supplied via the Iwa 1011, and outputs the result to the absolute value calculator 12. The absolute value calculator calculates the absolute value of the frame difference and outputs the result to the line memory 13. Line memory 13.

ブロックの垂直方向の大きさに相当するライン数のメモ
リからな)、フレーム差分絶対値を記憶する。ブロック
内加算器14は、ラインメモリに記憶されたフレーム差
分絶対値を読み出して、ブロック内での和を演算し、そ
の結果を評価値として比較器15へ出力する。比較器1
5は、評価値と。
The frame difference absolute value is stored in a memory whose number of lines corresponds to the vertical size of the block. The intra-block adder 14 reads out the frame difference absolute values stored in the line memory, calculates the sum within the block, and outputs the result to the comparator 15 as an evaluation value. Comparator 1
5 is the evaluation value.

設定された閾値との大小比較を行ない、その結果を動静
情報の第1の判定結果としてメモリ22へ出力する。メ
モリ22は、ブロック毎の第1の動静情報を必要分(た
とえば、1フレ一ム分、あるいは数フレーム分)記憶す
るものであり、判定回路23で読み出される。判定回路
23は、動静判定を下そうとしているブロックの動静情
報の時間変化、あるいは1周囲のブロックの動静情報に
より、そのブロックの第2の動静情報を補正し、これを
量子化器18の出力する。ここで、第1の動静情報の補
正方法の例を挙げて説明する。画面内のある位置のブロ
ックに注目し、このブロックの位置を動物体が横切ると
する。この時、注目ブロックは「静止」から始】す、暫
く「動」が続いた後、再び「静止」に戻る。動物体が、
小さいか、かなり高速で動かない限り、フレーム毎に「
動き」と「静止」が切り替わることはない。また1画面
内で隣接するブロックでは、動物体がブロックの太ささ
よりも犬であれば1mJきブロックは孤立しては出現し
ない。従って、注目ブロックがある1フレームだけ「動
き」となる場合、あるいは周囲のブロックが全て「静止
」である場合には、そのブロックは静止ブロックに変更
する。また、隣接する周囲84のブロックのうち、たと
えば6個以上「動き」ブロックであるときは、そのブロ
ックは動きブロックとする。あるいは、「動き」を1゜
「静止」をOとして、和が1となるような係数の組で、
注目ブロックと周囲のブロックの41の評価値を重みつ
け加算し、その結果の四捨五入値を第2の評価値とした
り、1より小である係数を前ブロックの評価値に乗じ、
その結果を注目ブロックの第1の評価値に加算し、第2
の評価値とする方法などが考えられる。遅延回路16は
、動静情報が予測符号化処理と時間位相が一致するよう
に、入力信号を遅延させてこれを減算器17へ出力する
。減算器17は、 81617を介して供給される人力
信号と線1917を介して供給される予測信号との差分
演算を行ない、その結果を予測誤差として量子化器18
へ出力する。量子化器18は、線1718を介して供給
される予測誤差を線2318を介して供給される動静情
報に基づいて量子化し、伝送路2000と加算器20に
゛出力する。たとえば。
A comparison is made with a set threshold value, and the result is output to the memory 22 as a first determination result of motion information. The memory 22 stores a necessary amount of first motion information for each block (for example, one frame or several frames), and is read out by the determination circuit 23. The determination circuit 23 corrects the second motion and static information of the block based on the temporal change in the motion and static information of the block whose motion and static determination is to be made, or the motion and static information of one surrounding block, and uses this as the output of the quantizer 18. do. Here, an example of the first dynamic information correction method will be described. Let's focus on a block at a certain position on the screen, and suppose that an animal crosses the position of this block. At this time, the block of interest starts from "still", continues to be "moving" for a while, and then returns to "still" again. The animal body
every frame unless it's small or moving very fast.
There is no switching between "motion" and "stillness." In addition, in adjacent blocks within one screen, if the animal object is a dog that is thicker than the block, a 1 mJ block will not appear in isolation. Therefore, if the block of interest is "moving" for only one frame, or if all surrounding blocks are "still", that block is changed to a still block. Further, if, for example, six or more of the adjacent surrounding blocks 84 are "motion" blocks, that block is determined to be a motion block. Alternatively, a set of coefficients whose sum is 1, where "motion" is 1° and "stillness" is O,
The 41 evaluation values of the target block and surrounding blocks are weighted and added, and the resulting value is rounded off to the second evaluation value, or the evaluation value of the previous block is multiplied by a coefficient smaller than 1.
The result is added to the first evaluation value of the block of interest, and the second
Possible methods include using it as an evaluation value. The delay circuit 16 delays the input signal and outputs it to the subtracter 17 so that the time phase of the motion and static information matches that of the predictive encoding process. The subtracter 17 calculates the difference between the human input signal supplied via the line 81617 and the prediction signal supplied via the line 1917, and uses the result as a prediction error to be sent to the quantizer 18.
Output to. Quantizer 18 quantizes the prediction error supplied via line 1718 based on the dynamic information supplied via line 2318, and outputs it to transmission line 2000 and adder 20. for example.

動静情報が静止部分であることを示しているときは、デ
ッドゾーンと呼ばれる入力に対して出力がゼロとなる範
囲を拡大して、雑音に由来する情報の発生を押圧する。
When the dynamic information indicates a stationary part, the range where the output is zero relative to the input, called the dead zone, is expanded to suppress the generation of information derived from noise.

加算器20は、41820を介して供給される量子化さ
れた予測誤差とM1920を介して供給される予測信号
を加算して、/ii5部復号信号を作り、フレームメモ
リ19へ出力する。
The adder 20 adds the quantized prediction error supplied via the 41820 and the prediction signal supplied via the M1920 to create a /ii 5-part decoded signal and outputs it to the frame memory 19.

フレームメモリ19は1局部復号信号を1フレ一ム分記
憶するものでちゃ、これを予測信号として減算器17と
加算器2oへ出力する。
The frame memory 19 stores one locally decoded signal for one frame, and outputs this as a predicted signal to the subtracter 17 and adder 2o.

次に第4図を用いて第2の実施例を段切するが、基本構
成は第1の実施例と同様であるので、その差異のみ説明
する。減算器11で求められたフレーム差分値は、絶対
値計算器12で絶対値に変換され、比較器21の供給さ
れる。比較器21は、各画素のフレーム差分絶対値と設
定された閾値との大小比較を行ない、フレーム差分絶対
値が犬であるときは、有意画素であるという情報(たと
えば符号1)を、そうでないときは静止画素であるとい
う情報(たとえば符号0)をラインメモリ13へ出力す
る。ブロック内加算器14は、ラインメモリ13に記憶
された有意画素情報を用いて、ブロック内の有意画素数
すなわち符号lの数を加算し、その結果を比蔽器15へ
出力する。比較器15は、ブロック内の有意画素数と、
設定さnた閾値との大小比換を行なり−C,第1の動静
情報と作シ。
Next, the second embodiment will be explained using FIG. 4. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only the differences will be explained. The frame difference value obtained by the subtracter 11 is converted into an absolute value by an absolute value calculator 12 and supplied to a comparator 21. The comparator 21 compares the absolute value of the frame difference of each pixel with a set threshold value, and when the absolute value of the frame difference is a dog, the information that it is a significant pixel (for example, code 1) is transmitted, and the information that it is a significant pixel (for example, code 1) is transmitted At this time, information indicating that the pixel is a still pixel (for example, code 0) is output to the line memory 13. The intra-block adder 14 uses the significant pixel information stored in the line memory 13 to add the number of significant pixels in the block, that is, the number of code l, and outputs the result to the compensator 15. The comparator 15 calculates the number of significant pixels in the block and
A comparison is made between the set threshold value and the first motion information.

メモリ22へ出力する。以下は第1図の場合と同様であ
る。
Output to memory 22. The following is the same as in the case of FIG.

尚、本発明においては、7レームメモリ19をフィール
ドメモリとしても同様に実現可能である。
Incidentally, in the present invention, the 7-frame memory 19 can be similarly implemented as a field memory.

但し、この場合、インタレース定食のため、静止画に対
してもフィール下差分が必ず生じるので、これに相当す
る分、フィールド差分絶対値のブロック内総和に対する
閾値、あるいは、有意画素を決定するためのフィールド
差分絶対値に対する閾値を高く設定する必要である。
However, in this case, since it is an interlaced set meal, there will always be a lower field difference even for still images, so in order to determine the threshold value for the intra-block summation of the field difference absolute value or the significant pixel, It is necessary to set a high threshold for the absolute value of the field difference.

(発明の効果) 以上2本発明によれは、雑音に由来する動静判定誤まり
は、著しく低減されて正確な動静分離が実現され、この
情報を用いて、予測符号化帯域圧縮方式の効率の向上が
可能となるなど1本発明を実用に供することの意義は大
である。
(Effects of the Invention) According to the above two aspects of the present invention, errors in motion/static determination due to noise are significantly reduced and accurate motion/static separation is achieved, and this information is used to improve the efficiency of the predictive coding band compression method. It is of great significance to put the present invention into practical use, as improvements can be made.

第1図は1本発明t−表わす図!で第1の実施例を説明
する図、第2図は、各i[!lI素のフレーム差分とブ
ロック構成を示す図、第3図はフレーム差分絶対値のブ
ロック内総和と、その発生確率−例を示す図、第4図は
1本発明の第2の実施例を示す図、第5図は1画素毎の
フレーム差分絶対値と、その発生確率の一例を示す図、
である。
FIG. 1 is a diagram representing the present invention! 2 is a diagram explaining the first embodiment, and FIG. 2 shows each i[! FIG. 3 is a diagram showing the intra-block summation of frame difference absolute values and its occurrence probability; FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. Figure 5 is a diagram showing an example of the frame difference absolute value for each pixel and its occurrence probability,
It is.

図中、10はフレームメモリ、11は減算器、12は絶
対値計算器、13μラインメモリ、14はブロック内加
算器、15は比較器、16は遅延回路、17は減算器、
18は量子化器、11は7レームメモリ、20は加算器
、21は比較器、22はメモ1ハ23は判定回路をそれ
ぞれ表わす。
In the figure, 10 is a frame memory, 11 is a subtracter, 12 is an absolute value calculator, 13μ line memory, 14 is an intra-block adder, 15 is a comparator, 16 is a delay circuit, 17 is a subtracter,
18 is a quantizer, 11 is a 7-frame memory, 20 is an adder, 21 is a comparator, 22 is a memo 1, and 23 is a determination circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] テレビジョン信号など動画像信号から動き領域と静止領
域を分離するにあたり、過去の画面を記憶する手段と、
該記憶された過去の画面と現在の画面との間で、空間的
に対応する位置の画素の輝度振幅値の差分を算出する手
段と、該算出された差分を予め定められた規則により変
換し、該変換結果について予め設定された大きさのブロ
ック毎に和を求める手段と、画面内の各ブロックに対し
て求められた該結果の和を、設定された閾値と大小比較
し、第1の評価値を求める手段、該第1の評価値を記憶
する手段、該記憶された複数の評価値に基づいて、該ブ
ロックが動き領域に含まれているか、静止領域に含まれ
ているかを示す第2の評価値を求める手段とを具備する
ことを特徴とする動画像信号の動静分離装置。
A means for storing past screens in separating moving areas and static areas from a moving image signal such as a television signal;
means for calculating a difference in luminance amplitude values of pixels at spatially corresponding positions between the stored past screen and the current screen, and converting the calculated difference according to a predetermined rule. , means for calculating the sum of the conversion results for each block of a preset size, and comparing the sum of the results calculated for each block in the screen with a set threshold value, means for determining an evaluation value; means for storing the first evaluation value; and a means for determining whether the block is included in a moving area or a stationary area based on the plurality of stored evaluation values. 2. A motion/static separation device for a moving image signal, comprising means for determining an evaluation value of No. 2.
JP59194110A 1984-09-17 1984-09-17 Movement separator of animation signal Pending JPS6171786A (en)

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