JPS6239988A - 方式変換装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分骨） 本発明は、テレビジョン画像信号のフレーム数１および
走査線数を変換するテレビジョン方式変換方式に関し、
特に、複数の動き部分を含む画像信号のフレーム数変換
にともなって動き画像部分に生ずる虫食い誤動作などの
画質劣化を軽減し得るようにしたものである。

（従来の技術） 従来、方式変換を行なう場合、直線補間などの線形内挿
法、動きベクトルによる位置内挿法さらにこれらを組み
合わせた方式が提案されていた　１・・（特願昭６０−
７１２号）が、そこでは検出された複数の動きベクトル
による複数の動き補償内挿画像信号の中から最適な動き
ベクトルによる補償内挿画像信号を選択するとき、絵柄
によっては誤動作を起こす場合があり、変換画像に虫食
い状の□画質劣化があった。

第２図に特願昭６０−７１２号「方式変換装置」明細書
に記述された方式変換装置実施例の構成概要のブロック
線図を示す。Ｍライン／２Ｎフィールド（飛越走査）方
式のテレビジョン信号をにうイン／２Ｌフイールド（飛
越走査）の異種方式の１テレビジョン信号に変換するた
めには、第８図に示したように、まずＭライン／２Ｎフ
ィールドの信号をにライン／Ｎフレームの走査線数変換
、順次走査変換を実行し、しかる後ににライン／Ｌフ−
・レームへのフレーム数変換と飛越走査変換をする。

前記特許出願も本発明も上記フレーム数変換の部分にそ
の主体が関わるもので、例えばＮ＝８０フレーム／秒の
入力テレビジョン信号をＬ；２５フレ一ム／秒の出力テ
レビジョン信号に変換する１０場合には第４図に示すよ
うに、入力信号の第１〜第６フレームを出力信号の５フ
レームａＮｅに変換するのが変換周期となる。

かかるフレーム数変換においては、一番簡単には、連続
した２フレームの入力画像信号の中間にパ位置する新た
なフレームの出力画像信号を形成するに、前後のフレー
ムの入力画像信号を加重平均して求める線形内挿法があ
るが、画像に動きがあると、出力画像の動き部分のエツ
ジ部にぼけやジャキーネスが生じ著しい画質劣化を来た
すという２″欠点があった。

上記欠点を除去する一方法として、本願発明者らによる
同一出願人の特願昭５９−２４４６８８号「テレビジョ
ン方式変換方式」では、画像の動き、動きベクトル（代
表的な動き、動きベクトル・、）を検出し、画像位置を
動きベクトルで制御した上線形内挿信号と合成する方式
を提案し、通常の画像における前記欠点を大幅に改善し
た。確かに画像の多くは特定の被写体を７オローするパ
ン、チルトのような単純な動きのものが多く、この手法
１−１でかなりの効果は得られたものの、同一画像中に
比較的注目され易くかつ異なった動きをする複数の画像
部分を含むものもあり、このような場合には十分な画質
改善効果が得られなかった。

上記欠点をさらに克服し改善したのが本願発明）−・者
らによる同一出願人の特願昭６０−７１２　ｒ方式変換
装置」で、第２図を参照してこの装置の概要を以下に説
明する。

第２図の装置においては、テレビジョン方式のフレーム
数を変換するに当り、連続したＮおよび一□・・Ｎ＋１
フレームの原画像信号から、直線内挿によする新たなフ
レームの直線内挿画像信号を形成するとともに（４２，
４８，４４，４５）、原画像を複数の領域に分割して、
それぞれの領域の画像の移動の方向および距離に応じた
動きベクトルを検）出しく４９）、これらのベクトルに
応じてＮおよびＮ＋１フレームの原画像信号全体をそれ
ぞれ移動させた複数のＮおよびＮ＋１フレームの動き補
償画像信号を形成して（４６，４７）、複数の新たなフ
レームの動き補償内挿画像信号を形成し　１゜（４８）
、ＮおよびＮ＋１フレームの原画像信号と、複数のＮお
よびＮ＋１フレームの動き補償画像信号とにおけるそれ
ぞれのフレーム間差の絶対値（５０）から、それら絶対
値の最小値に対応する（５１）直線内挿画像信号（４５
）、もしくは１・複数の動き補償内挿画像信号（４８）
のいずれかを選択する（５２）ようにしている。

Ｃ発明が解決しようとする問題点） 以上述べてきた手段を具えた装置によれば、比較曲目に
つき易くかつ異なった動きをする画像部２・・分が複数
個あっても、フレーム数変換に伴って生１するぼけおよ
びジャキーネスなどの画質劣化をかなり軽減することは
できた。

しかしながら、上述の装置でもある種の画像では複数の
前記フレーム間差の絶対値から最小値を５選択する際に
誤動作を生じることが惹起してきた。

第５図は白い背景のところで黒点ａが移動して行く状況
を表わしたものであるが、この移動点に対しては動きベ
クトルｖ０による内挿フレーム点では黒点となるので正
しく、ベクトルＶ、によるｌＯものは白点となるため誤
りとなる。ここでベクトルＶ　　ベクトルｖ２はそれぞ
れ当該黒点が移動すぞ画像領域および他の画像領域から
検出された動きベクトルである。

ここでは内挿フレーム１点における動き補償内ｌ）挿画
像信号は次のようにして選択される。すなわち動きベク
トルＶ□によるＮおよびＮ＋１フレームの動き補償画像
信号は、それぞれＮフレーム上の黒点ａ、倍信号右方に
移動した１点真上のａ１信号とＮ＋１フレーム上の黒点
ａ０信号を左方に移動２・・した１点真下のａ１１信号
である。またベクトルＶ２１によるＮおよびＮ＋１フレ
ームの動き補償画像信号は、同様にしてｂ・信号とｂ１
１信号（両足せず）である。ここで正しい動きベクトル
による内挿画像信号を選択するには、信号ａ１と信号ａ
１１の差の絶対値と信号ｂ１と信号ｂ１１の差の絶対値
を比較すること、すなわち信号ａと信号ａ０の差の絶対
値と信号すと信号ｂ１の差の絶対値を比較するＬ−こと
でこの場合両者とも零となって、選択のための最適値を
特定できない。これは白い背景で黒点１・・ａの移動と
いう状況を想定したために起ったことであるが、かかる
状況は現実にはかなりあり得ることである。

かくでは最小値ラベル検出回路５］は圧砕な判定が不可
能になり、ベクトルＶ□とベクトルｖ２に１よる動き補
償内挿画像信号のいずれ英を選択するかが確定しない。

この例では２ベクトルの場合をとりあげたが、動きベク
トル数が多くても同じ状態となるので黒い移動物体の動
き補償内挿画像信号として白点黒点がランダムに選択さ
れることと・なり、かくて黒と白のいれかわる虫食い状
態となｌる。

（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は、前述の装置誤動作を除去し、テレビジ
ョン画像信号のフレーム数変換にあたり、白い背景上を
黒点が移動するなどの特殊な画像時でも複数の動き画像
部分のぼけ、ジャキーネスおよび虫食い状況を除去して
高画質のフレーム数変換を達成しようとするものである
。

すなわち本発明方式変換装置は、同−画面上腹１・・数
の領域画像の移動方向および距離に応じた動きベクトル
を検出する手段と、これらベクトルに応じて連続したＮ
およびＮ＋１フレームの原画像信号をそれぞれ移動させ
た複数のＮおよびＮ＋１フレームの動き補償画像信号を
形成して、複数の新□たな内挿フレームの動き補償内挿
画像信号を形成する手段とを具えたフレーム数変換テレ
ビジョン方式変換装置において、前記複数の動き補償画
像信号に前記検出した複数の前記動きベクトルによるパ
ターンマツチングを行なって、最適の前記動きベクトル
を検出して、最適の前記動き補償内挿１画像部号を決定
してフレーム内挿信号を得る手段を具えたことを特徴と
するものである。

（実施例） 以下本発明方式変換装置実施のための新らしいアルゴリ
ズムと装置の構成を図面を参照して詳細に説明する。

第６図、第７図に新らしいアルゴリズムを説明するため
のベクトル図を、第１図に本発明にかかわる装置構成の
主要部のみのブロック線図を示す１ｂ第６図、第７図の
例では第２図の動きベクトル検出回路４９によって検出
された動きベクトル数は４であるが、この数は任意の個
数に拡張できることは勿論である。この場合画像は第５
図と同様白い背景の所を黒点ａが移動していく場面を想
定１し、その動き補償内挿画像信号を求めることを考え
る。第６図で内挿フレームでの内挿点１は、信号ａ。と
ａ□からベクトルｖ０によりそれぞれ動き補償画像信号
を求め内挿することにより黒点が正しく得られるもので
ある。ベクトルｖ２〜Ｖ、は他−パの動き画像領域から
検出されたベクトルであるかｌら、内挿点ｉにとっては
課りベクトルになっている。その理由は、内挿点ｉに対
してこれらベクトルによる対応するＮフレーム上の信号
す。ｌ　ＣＱ　ｔｄｏは白い背景であるから、ベクトル
ｖ２〜ｖ４に。

よって動き補償内挿されると内挿点ｉは白点となって虫
食いの原因になる。

さて内挿点ｉからみると、１に対する内挿の候補はベク
トルｖ０〜■、に対応するａ、ｂ、ｃ、ｄ４点の信号ａ
。、ｂｏ、ｃｏ、ｄｏであるが、前述の・・ように単に
ＮおよびＮ＋１フレームの動き補償画像信号のフレーム
差絶対値の最小値として動きベクトルラベルを検出しよ
うとしたのみでは誤りを生ずる。内挿点１に対する内挿
の候補のなかでこの例ではベクトルＶ□をラベルとして
選択されなければならない。フレーム変換しだい内挿フ
レームの１点は第７図に示すようにＮフレーム、Ｎ＋１
フレーム上の信号にに１．に２（ｋ１＋に２＝１）で比
例配分された２ベクトル（ベクトルに２ｖ１．ベクトル
に、ｖ、）により、動き補償をして画素位置□・・の補
正された２つの動き補償画像信号を合成して１得る。

そこで本発明は以下に述べるような手順で最適動き補償
内挿画像信号を選択する。

まず第６図に示すように内挿点１に対し、ベク。

トルｖ０〜Ｖ、に対応するＮフレーム上の画素ａ。。

ｂｏ、Ｃｏ、ｄｏを設定する。つぎにａ。点に関しては
、ｖｌによる信号ａ。とａｘ　、ベクトルＶ、による信
号ａ。とａ８、ベクトルｖ８による信号ａ。とａ８、ベ
クトルＶ、によるａ。とａ、を動き補償画像信号）・・
とじて抽出し、各ベクトルについてのＮおよびＮ＋１フ
レームのそれらのフレーム差を計算する（第１図のベク
トル検定部２０）。フレーム差は信号ａ。とａｏからの
ものは零、それ以外は零とならない。これは信号ａ。が
黒レベルであるに対し、１・信号ａ、　ｔ　ａ、　、　
ａ、が白レベルであるからである。

同様のことを他の候補信号す。、ｃｏ、ｄｏについても
行なう（第１図のベクトル検定部２１　、２２　。

２８）。第６図においては信号す。、　ｃｏ、　ｄｏに
対応するベクトルｖ、　、　Ｖａ、　Ｖ、によるＮ＋１
フー・レームの信号ｂ１１　？　’８　ｔ　ｄ４以外は
図の煩雑をさけするため省略しである。

上述の操作は、各内挿の候補信号に４ベクトルによるパ
ターンマツチングを行なう操作に他ならない。この例で
は上述の組み合わせは全部で１６−組で、信号ａ。とａ
ｏに関わるフレーム差の絶対値をθ、−□というように
記述すると、 点ａの移動に関わるフレーム差の絶対値は、θ１−１＝
０１θ１−２〜０．θ１−８〜０・θ、−４へＯ同様に
点す、ｃ、ｄの移動に関わるフレーム差の絶対値は、 θ、−１＝θ２−２＝θ、−８＝θＱ−４＝Ｏθ８−１
＝０８−２＝θ８−８：θ８−４　””θ、−□工θ、
−８：θ、−８：θ４−４　””となる。上述の組み合
わせをベクトルに関して組みなおすと、ペクトＡ／ｖ０
に関わる組は、°θ１−１＝θｓ−ｚ　”θ８−１＝０
４−１　＝　０同様ベクトルＶｓ　ｓ　Ｖａ　ｔ　’Ｖ
４に関わる組はそれぞれ、θ　　〜０．θ、−２＝θ８
−３工θ、−，エロ１−り θ　　〜０．θ８−８工θ８−８工θ、−８工０θ　　
へＯ２０，−１＝θ８−１工θ、−、エロとなる。

ここでベクトルｖ０に関わるフレーム差絶対値およびベ
クトルＶ、　、　Ｖ、　、　Ｖ、に関わるフレーム差絶
対値のそれぞれの和を求め（第１図の加算器２４　＊　
２　ｒ１＊　２６　ｓ　２７　）　、それらをそれぞれ
１□、　ｉ、　、　１８．　ｉ、とすれば、最小値は１
□となり、１１を与えるベクトルが移動物体の正しい移
動ベクトル（ここではＶ□）となる（第１図の最小値検
出部２８）。

同様にＶ、が正しい場合には加算器２５の出力１、が最
小となり、Ｖａ　ｔ　Ｖ４についても同一のアルゴリズ
ムで正確なベクトルラベルが検出される。

最小値ベクトルラベル検出部２８で確定した正確なベク
トルに対応する制御信号０により正しく位置補正されて
いる動き補償内挿画像信号が選択される。

（発明の効果） 本発明装置を使用することにより、動き補正型のフレー
ム数変換装置において、各フレームの動き補償内挿画像
信号の選択において、適確な動きベクトルラベルの検出
とそれに対応する選択が行なえるので、フレーム数変換
された出力画像に虫１・［食い状の画質劣化を起こすこ
となく、良好な方式変換の行なえる利点がある。

またこの発明装置は、任意のテレビジョン信号のフレー
ム数変換に適用できるので、現行標準テレビジョン方式
間、゛高品位テレビジョン方式と標１・準テレビジョン
方式間の方式変換装置にも応用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置構成の主要部を説明するためのブロ
ック線図、 第２図は従来例装置の構成ブロック線図、第８図は方式
変換装置のながれを示す図、第４図はフレーム数変換の
変換周期の１例を示す図、 第５図、第６図はそれぞれ従来のベクトル選択。 および本発明の新らしいアルゴリズムによるベクトル選
択を説明するための図、 第７図は内挿フレームとベクトル演算の関係を示すため
の図である。 １・・・フレームメモリ（Ｆ） ２．１３，６，７．８・・・バッファメモリ（ＢＦＩ４
、卜・・係数乗算器（ｋｘ　＋　ｋ２３９　、１０　、
１１　、２４　、２５　、、２６　、２７・・・加算器
（＋）１２　、１８　、１４　、１５・・・減算器（−
）１６　、１７　、１８　、１９・・・絶対値回路（Ａ
ＢＳ）　　　’２０　、２１　、２２　、２８・・・そ
れぞれ第１．第２．第８゜第４ブロック構成回路 ２８・・・最小値ベクトルラベル検出部４１・・・フレ
ーム順位回路 ４２・・・フレームメモリ ４８　、４４・・・係数乗算器（ｋ、　、　ｋ２）４５
　、４８・・・加算器（＋） ４６　、４７・・・バッファメモリ ４９・・・動きベクトル検出回路 ＢＯ・・・絶対値回路（ＡＢＳ） ５１・・・最小値ラベル検出回路 ５２・・・信号選択回路 ５３・・・走査線数・順次走査変換 ５４・・・フレーム数変換

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、同一画面上複数の領域画像の移動方向および距離に
   応じた動きベクトルを検出する手段と、これらベクトル
   に応じて連続したＮおよびＮ＋１フレームの原画像信号
   をそれぞれ移動させた複数のＮおよびＮ＋１フレームの
   動き補償画像信号を形成して、複数の新たな内挿フレー
   ムの動き補償内挿画像信号を形成する手段とを具えたフ
   レーム数変換テレビジョン方式変換装置において、前記
   複数の動き補償画像信号に前記検出した複数の前記動き
   ベクトルによるパターンマッチングを行なつて、最適の
   前記動きベクトルを検出して、最適の前記動き補償内挿
   画像信号を決定してフレーム内挿信号を得る手段を具え
   たことを特徴とする方式変換装置。