JPS63313981A - ディジタルテレビジョン画像の動きベクトル処理装置 - Google Patents

ディジタルテレビジョン画像の動きベクトル処理装置

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JPS63313981A
JPS63313981A JP63142355A JP14235588A JPS63313981A JP S63313981 A JPS63313981 A JP S63313981A JP 63142355 A JP63142355 A JP 63142355A JP 14235588 A JP14235588 A JP 14235588A JP S63313981 A JPS63313981 A JP S63313981A
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motion
vector
pixel
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JP63142355A
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Henrii Giraado Kuraibu
クライヴ ヘンリー ギラード
Jiyouzefu Andoriyuu Eibisu Richiyaado
リチャード ジョウゼフ アンドリュー エイビス
Uiriamu Richiyaazu Jiyon
ジョン ウィリアム リチャーヅ
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Sony Corp
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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〕 本発明は、テレビジョンの方式変換やスローモーション
処理装胃に用いられるディジタルテレビジョン画像の動
きベクトル処理に関する。
〔発明の概要〕
一つのテレビジョン方式の人力テレビジョン信号の連続
したフィールド間の動きを分析し、動きに応じた動きベ
クトルを発生する動き分析器と、動きベクトルを繰り返
しフィルタ処理するフィルタと、フィルタ処理された動
きベクトルに応じてフィールドを配列し静止画像を得る
補間器と、静止画像を用いて変換を行い異なるテレビジ
ョン方式に必要な出力テレビジョン信号を発生する手段
とを含むテレビジョン方式変換器が提供される。
〔従来の技術〕
テレビジョンプログラムを異なる国々で交換するには、
夫々の国で採用されているテレビジョン方式の違いのた
め方式変換器を必要とする。例えば、イギリスでは毎秒
625ライン、50フイールド(625150)のPA
L方式、アメリカでは毎秒525ライン、60フイール
ド(525/60)のNTSC方式を採用している。
このため多くの方式変換器がこれまでに提案されている
。そのなかで最もよく知られているのは英国放送協会に
よって開発されたACE (改善変換装置)である。基
本的にはACEは入力テレビジョン信号をラインごとに
処理して、出力テレビジョン信号を形成するのに必要な
補間サンプルを得るように構成されている。補間は入力
テレビジョン信号の4本の連続した水平走査線を用いて
空間的におこなわれるだけでなく、入力テレビジョン信
号の4つの連続するフィールドを用いて時間的にも行わ
れる。したがって、出力テレビジョン信号の各ラインは
、入力テレビジョン信号の16本からの夫々のサンプル
を夫々重み係数と乗算することによって得られる。
ACEについては、イギリス国特許明細書GB−A−2
059712号及び1982年1月72月号のテレビジ
ョン誌(王立テレビジョン協会の機関誌)の11〜13
ページに掲載のアール、エヌ、ロビンソン及びジー、ジ
ェイ、クーパー著「80年代の4フイ一ルドデイジタル
標準方式変換器」に更に詳しく述べられている。
ACEは良好な結果をもたらすが、装置が非常に大きい
という問題がある。この問題を解決するために、本出願
人は、ある方式の入力ディジタルテレビジョン信号を受
は取り、この入力ディジタルテレビジョン信号の4つの
連続するフィールドの夫々から4本の連続するラインか
らなる16ラインの配列を生成する、3つのフィールド
メモリと4つの4ラインメモリを含むテレビジョン方式
変換器を以前に提案した。重み係数メモリは16の重み
係数のセットを記憶し、夫々の重み係数のセットは、人
力テレビジョン信号の16本のラインに関して、異なる
方式の出力ディジタルテレビジョン信号の各ラインの空
間的及び時間的位置に対応する。2つの補間フィルタは
、入力テレビジョン信号の16本のラインの各々からの
対応するサンプル値を重み係数セットの夫々の重み係数
と乗算し、得られた乗算値を合計して補間サンプル値を
形成することによってラインごとに出力テレビジョン信
号を生成する。また、4つの出力フィールドメモリは、
生成された出力テレビジョン信号のラインを受は取り記
憶する。出力テレビジョン信号のライン数が入力テレビ
ジョン信号より多い時に生成される増加分のラインを記
憶するために、45ラインメモリが補間フィルタの内の
1つと出力フィールドメモリとの間に挿入される。更に
詳しくは本出願人のイギリス国特許明細書GB−A−2
140644号に記載されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような垂直/時間的補間を用いる方式変換器の動作
では、画像が不鮮明になっても動きにあわせるか、また
ジャラダ(j udder)の除去を犠牲にして垂直解
像度を維持するか、という問題がある。
前者はアライアス効果の乱れを防ぐためのフィルタの後
処理の結果であり、後者は隣接する二次元繰り返しサン
プル構成の侵入の結果起こる。
このため、本出願人は動きベクトル評価をテレビジョン
方式変換器やスローモーション処理装置に組み込むこと
を提案する。従来の動きベクトル評価方法のほとんどで
の問題点は、これらが会議のような場面での応用に偏っ
ているということである。この場合、主題となるのは一
人の人間の頭やテーブルの周りにすわっている小グルー
プの人々の肩などである。このような場面のテレビジョ
ン画像では、例えば競馬の開催においてカメラがレース
の先頭馬を追っているような放送テレビジョン画像に比
べて、動きは比較的単純である。このような状況では、
カメラがパンニングをするので動きはより複雑になる。
即ち、前景では少なくとも1頭の馬が疾走しており、一
方背景はフィールドあたり8ビクセルより速い速度で動
くことが考えられる。これは、動きベクトル評価法は既
に移動している背景とは異なる方向に動いているかもし
れない馬の脚を追跡しているに違いないことを意味する
したがって、適切な動きベクトルを評価する際、特にテ
レビジョン画像の各画素に対応する個々の最終動きベク
トルに到達する際に問題があり、場面の切り替わりのよ
うな不連続やノイズがある場合でもこの画素の動きは、
なめらかに表わされてしまう可能性がある。
したがって、本発明の目的は上述の問題を解消する改善
されたテレビジョン方式変換器を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば、テレビジョン方式変換器が提供され、
このテレビジョン方式変換器は、あるテレビジョン方式
の入力テレビジョン信号の連続するフィールド間の動き
を分析し、この動きに応じて動きベクトルを発生する手
段と、前記動きベクトルを繰り返しフィルタ処理する手
段と、効果的に静止画像を得るように前記フィルタ処理
された動きベクトルに応じて前記フィールドを整合する
手段と、前記静止画像を用いて変換を行い異なるテレビ
ジョン方式に必要な出力テレビジョン信号を得る手段と
から成る。
〔作用〕
上述のテレビジョン方式変換器により、連続するフィー
ルド間の動きが分析され、フィールド間の動きを補償す
ることによってジャラダを除去することができる。また
、これらのフィールドは画素毎に配列され方式変換の基
となる静止画像を得ることができ、結果的に垂直解像度
を維持することができる。
〔実施例〕
この発明の要旨を成す動き最適補間を容易に理解するた
めに、先ず斯る動き最適補間を使用する2つの方式変換
器及びスローモーション処理器の構成と動作を述べる。
叙述する方式変換器は垂直解像度を維持し、フィールド
間の動きを補償することによりシャダーを除去する。実
質的に連続するフィールド間の動きが分析される。それ
からこれ等のフィールドは変換を行うことができる静止
画を表わすように画素類に配列できる。結果として垂直
解像度を維持できる。
方式変換器は2つの部分に分割できる。第1の部分は垂
直及び時間補間を行って525/60テレビジョン方式
と625150テレビジョン方式を変換する周知の方式
変換器に類似している。これは垂直解像度を維持する出
力を発生するだけでなくシャダーの付加効果を生じる。
このシャダーを除去するため、変換過程で使用される入
力ディジタルテレビジョン信号の4フイールドは方式変
換器の第2の部分を形成する動き分析器から発生される
動きドクトルの制御のもとに配列される。
これを第1図に非常に簡略化したブロック図で示す。あ
る方式の人力ディジタルテレビジョン信号の映像部分(
これは例えばアナログテレビジョン信号を13.5.M
Hzでサンプリングして得てもよい)が補間器(1)に
供給され、そこから異なる方式の所要の出力テレビジョ
ン信号の映像部分が得られる。
動き分析器(2)は輝度映像を受けて動きベクトルを得
、これを入力テレビジョン信号の連続するフィールド間
の動きを表わすデータとして補間器(1)に供給してそ
の動作を制御する。補間器(1)は例えば上述した周知
の方式変換器の対応する部分と一般に同じ方法で動作す
る。しかしながら、また、動きベクトルの制御のもとに
補間の際に使用される4フイールドを配列する手段を有
する。
4フイールドの再位置決めは2段階で行われる。
第1段階は各フィールドに関連した可変遅延要素のアド
レスを変化して画像を最も近いライン又はサンプルに移
す。第2段階は1ラインの±1/16または1サンプル
の±1/8 内で垂直及び水平の両方向に移す補間法を
使用する。動きがなくても上述の方法を共に使用してラ
イン方式の変換を可能とする。
垂直補間器はフィールド当り4個のタップを有し、静止
画に対して8タツプ垂直フイルタを効果的に適用させる
。8タップ補間器は良好な垂直解像度を最小歪に維持す
る。水平補間器の歪の影響は問題がなく、従って例えば
4タツプ水平フイルタを使用してもよいが、2タツプ水
平フイルタを使用する。
時間補間器は遠近変化の補間を可能とする通常動作で使
用されるが、目立って動きベクトルが検出されないとき
、補間器(1)は画像を再位置決めできない通常の方式
変換動作に戻らなけれならない。
高いフィールドレートからより低いフィールドレートに
変換するとき到来するフィールドは任意の動きの劣化を
伴うことなく補間フィールドが時折欠落できるように補
間される。補間は全て人力フィールドレートで行われて
時間軸補正器に通され、この時間軸補正器は出力方式に
必要な期間にわたってフィールドを広げる。
上述の動作は525/60から625150への変換の
とき必要である。しかも、525ラインだけが人力信号
に存在するとき、625ラインを発生しなければならな
いことは明白である。
ライン数の変換問題を克服するため、入力端で第2の時
間軸補正器を使用して60Hzのレートで585ライン
を有する信号を発生する。585ラインフオーマツトは
625ラインフオーマツトのアクチブで画像情報を含む
ことができる。この第1の時間軸補正器によれば、とき
たま映像情報をもたないラインが発生する。この間補間
器のメモリは凍結(freeze) L、この結果前の
出力ラインを発生するのに使用した同じラインから付加
的補間ラインを発生できる。この方法により元の525
ラインから625ラインを補間できる。
次に585/60フオーマツトを選択する理由を詳細に
説明する。625ラインの画像は各フィールドで288
のアクチブラインを含み、且つ各尺平ラインに13.5
!、lHzのサンプリングレートで720サンプルを含
む。後述する第2図及び第3図のテレビジョン方式変換
器の回路は、画像をプラス又はマイナス24サンプルだ
け水平方向にシフトさせる手法を使用する。これは48
サンプルの少なくと°も水平ブランキングを要する。従
って、フィールドに必要な全サンプル位置の数は (720+48) X288 =221184である。
システムを通して13.5MHzのクロックを使用する
と、明らかに多大な利益があり、この場合6fEz周期
(正確には59.94Hz周期)内のクロックサイクル
の数は である。
1フレームに576ラインのデータが必要な場合は、水
平サンプル数は782.03125となる。この数は所
要の(720+48>  のサンプルを含むのに十分で
あるけれども、わずかなサンプルは構造がライン間の軸
に対して非直交であったことを意味する。
これは方式変換器の残部の設計を著しく困難にするので
、従って、所要のライン数は576から各ラインに存在
する全サンプル数実際には770まで次第に増大させた
直交構造を作る唯一のフォーマットは585/60フオ
ーマツトであり、これは更に第1フイールドで4ライン
、第2フイールドで5ラインの有効な垂直ブランキング
及び50サンプルの水平ブランキングを与える。
後述する625150から625150へのスローモー
ションモードでは60H2の周期で625フオーマツト
のアクチブ映像を記憶する必要はなく、従って通常の6
25150フオーマツトで補間及びその他の処理がなさ
れる。
低いフィールドレートからより高いフィールドレートへ
変換するとき、出力レートで映像信号を発生するのに入
力時間軸補正器が必要である。これは時折入力フィール
ドを反復することによって行われる。フィールドが反復
するとき、前の出力フィールドを作るのに使用した同じ
入力フィールドに補間が適用されるように、補間器のメ
モリを全て凍結しなければならない。
この手法を使用しなければ、2組の補間器及び動き検出
器が欠落したフィールドを作るのに必要である。
上述の動作は625150から525/60への変換の
とき行われる。毎秒60フイールドの周期間に625ラ
イン存在させるためには、585/60の中間フォーマ
ットを用いることがまた必要である。この過程で、元の
625から525のみ作ればよいので、補間ラインのい
くつかは必要でない。従って出力側に最終的な525/
60フオーマツトを発生するのに時間軸補正器が必要で
ある。
必要な補間量は入力及び出力同期化パルスの位相を比較
することにより決定される。
上述の如(動きの分析は入力映像の輝度で行われる。採
用した方法は各画素に対して単一の動きベクトルに達す
るのに多数の段階を含む。水平に±24画素、垂直に±
8(フィールドレート)の範囲データ動きを検出できる
第1段階では、水平に16サンプル、垂直に8ライン取
ったスクリーン上の点の画像の動きを、ブロック整合法
を使用して決定する。フィールドの元の動きベクトルは
第16サンプル毎及び第8ライン毎に計算される。これ
等の点の各々は検索ブロックの中心にある。概念的に検
索ブロックの領域で2フイ一ルド間の差の合計が発生さ
れる毎に次のフィールドにわたって、各ブロックは水平
に±24サンプル、垂直に±8サンプルスキャンされる
最小の結合差はその点の対象物がどの方向に動いたかを
示す。
実際には、上述の手法は、必要なハードウェアの量及び
複雑さを大いに減少する個別の各ステップに適用される
。すなわち、 ステップ1゜ ブロックの中央位置、16サンプルだけ左の位置及び1
6サンプルだけ右の位置の丁度3つの位置における最小
差を試験する。
ステップ2゜ 上記の点から開始する。
8サンプルまたはラインのステップで上記開始点のまわ
りに対称的に分布した9個の位置の最小差を試験する。
ステップ3. 上記の点より開始する。
4サンプル又はラインのステップで上記開始点のまわり
に対称的に分布した9個の位置の最小差を試験する。
ステップ4. 上記の点より開始する。
2サンプル又はラインのステップで上記開始点のまわり
に対称的に分布した9個の最小差を試験する。
ステップ5. 上記の点より開始する。
1サンプル又はラインのステップで上記開始点のまわり
に対称的に分布した9個の位置の最小差を試験する。
ステップ6゜ ステップ5の後、対象物の動きは最も近い画素に対して
検出される。第6番目のステップを付加することにより
、もっと正確なベクトル値が得られる。この第6番目の
ステップでは、ステップ5で示した最終位置に生じた差
を上下の2つの差と比較して垂直ベクトル値を調整し、
左右の2つの差と比較して水平ベクトル値を調整する。
上述の方法により基準検索ブロックと次のフィールドの
同様のブロック(検索位置)の映像データの間の相関を
得ることができる。ステップ5では、真の動きは検出さ
れたものより大体1/2画素であったかもしれないが、
たとえ正確な相関が達成できなくとも、この点で最良の
相関を生ずることが必要である。これを確実に生じさせ
るため、1/2ナイキスト周波数で+6dB?Jt4衰
のガウスフィルタにより画像を垂直及び水平の両方向に
濾波してもよい。
同様に、ステップ4に対して、1/4ナイキスト周波数
で5dB減衰のガウスフィルタにより画像を濾波しても
よく、そうすると検出における1画素エラーを許す。
ステップ3では178ナイキスト周波数で6dB減衰の
ガウスフィルタで濾波された2画素エラーを許す画像を
使用する。
ステップ2では1/16ナイキスト周波数で3dB減衰
のガウスフィルタで濾波された4画素エラーを許す画像
を使用する。
最後に、ステップlでは1/32ナイキスト周波数で6
dBN衰のガウスフィルタで濾波された8画素エラーを
許す画像を使用する。さらに、ステップ1、2+ 3及
び4間の画像が非常に多量に濾波されるので、サンプル
の数を例えば半減でき、これは更に計算の数及び必要な
ハードウェアの量を大きく減少させる。
有効な検索ブロックの大きさは高さが16ライン長さが
48サンプルである。大きな平面領域の動きを正確に検
出するには大きな検索ブロックが必要である。平面領域
の中央部分は、これ等の点の画素の値が成るフィールド
から次のフィールドまで変化しないので重要でないが、
斯る対象物の端縁は明らかに重要である。動きの検出が
水平に±24サンプルに、水平に±8ラインに制限され
れば、上述の検索ブロックの大きさは正確な動きを検出
するには最小の大きさである。
方式変換器において、動き検出器(2)に入る輝度映像
は、変換モードに応じて585ライン/60フイ一ルド
/秒の種々の形をしている。これは525ライン入力に
対して反復ラインまた625ライン入力に対して反復フ
ィールドから成るかもしれない。
更に、入力は両方のフィールド極性を有する。第1の過
程はデータの連続性及び動き評価処理の単一フィールド
極性を確実にすることである。これはベクトルインタフ
ェースによる入力データの補間によって行われ、連続す
る動き検出/相関を援助するよう連続性及び水平方向へ
の濾波作用を維持する。
この回路からの個別の出力は動き評価ベクトルフィルタ
及び動き検出フィールドメモリ/ベクトル選択器に通さ
れる。上述の如(、ベクトルインタフェースの出力は空
間的に連続しており、単一フィールド極性のデータであ
る。フィールドメモリ/ベクトル選択器に対する出力は
入出力モードに依存する。成るモードではそれは連続で
あり、他のモードではそれは反復ライン/フィールドを
含む。ベクトルフィルタ及びベクトル計算器は上述した
ステップを行う。
種々のステップの処理はベクトル計算器及びべクトル処
理器で行われる。ベクトル計算器はステップ1〜5を行
い、ベクトル処理器はステップ6を行う。更に、ベクト
ル処理器は動き評価の第2段階を次のように行う。
各8×16ブロツクに対して7つの動きベクトルの中か
ら4つを選択し、7つの動きベクトルは特定のブロック
に対して1つ、6つの最も近いブロックに対して夫々6
つである。
更に、ベクトル処理器は全入カフイールドを通して4つ
の最も共通の動きベクトルを決定し、これ等は形式上の
動きベクトルと呼ばれる。形式上の動きベクトルは、そ
れが任意の局部的な動きベクトルを実際に計算するのに
できない場合に、フィールドの端縁に近接した境界領域
で主に使用する。また、任意の1以上の局部的動きベク
トルが等しければ、その後これ等は形式上の動きでベク
トルによって置換される。
動き検出の次の段階で、各画素に対し、フィールド0〜
1で外挿した位置間の差を発生して4つの動きベクトル
を試験する。方式変換中、2つのフィールド、すなわち
フィールド0とフィールド1の間に補間すべき1つのフ
ィールドが必要である。従って、これ等の2つのフィー
ルド間で発生された動きベクトルは最も動きを表わして
いるものと考えられる。これ等2つのフィールドから4
つの動きベクトルを使用する。どれが正しい動きベクト
ルであるかを決定するために、フィールド0からの画素
とフィールド1からの画素を比較し、その動きベクトル
を使用して発生すべき画素はフィールド0からのものが
、そしてその画素はフィールド1だけ進んだものかを決
定する。数学的に示すと、位置x、y、zを発生しなけ
ればならないならば(ただし、X=水平位置、y=垂直
位置、2=フイールド0及び1間の時間位置)、比較の
ために使用される画素は以下に示す如くである。
フィールド0をz=Q、フィールド1をz=1とする。
フィールド0からの画素 x’=x −(Vh”z) V ’ = y  (Vv” z ) フィールド1からの画素 x’=x+ (1−z) Vh yl =y+(1−2)Vv ■h=ベクトルの水平成分 vv=ベクトルの垂直成分 各動きベクトルに対して、フィールド0及びフィールド
1で示された画素間の差の係数を見出す第1評価として
最小差を正しい動きベクトルを示すものと仮定する。多
くの動きベクトルが非常に類似した差を生ずるなら、再
びフィールド−1及び0間を比較してこれ等の動きベク
トルを試験する。
フィールド−1からの画素 x−’ = x −(1+ z ) Vhy″″’=y
 −(1+z) Vv この第2の試験により生じた残りの動きベクトルの差の
最小係数は最も正確に動きベクトルを表わしていると考
えられる。
多くの動きベクトルがなお類似の差を持つならば、動き
がないと仮定するように選択する。水平成分のみが変化
して垂直成分が変化しなければ、水平成分のみを零に設
定し、垂直成分は検出値に維持する垂直成分のみが変化
して水平成分が変化しなければ、水平成分を検出値に維
持し、垂直成分のみを零に設定する。選択した画素の差
が非常に大きければ、両方向で全動きベクトルを零に設
定するように選択する。
画素が動きベクトルを割り当てられると最終段階が適用
される。この場合に各画素の動きは成るフィールドから
次のフィールドまで追跡され、帰納(recursiv
e)  フィルタがベクトル値に適用される。これはノ
イズの影響及び小さな動きの評価エラーを除去し、また
動きベクトルの軌跡を円滑にする。
画素の動きを追跡するのに2つの方法がある。
その第1の方法では、フィールドtの画素に対する動き
ベクトルを使用してフィールド(t+1)の画素を指示
する。その後フィールド(t+1)のこの画素に対して
決定された動きベクトルは繰返しフィルタ処理され、フ
ィールド(t+ 1)の画素に対する最終の動きベクト
ルを形成する。
第2の方法では、フィールドtの所定の画素に対する動
きベクトルを使用してフィールド(1−1)の画素を指
示する。その後この画素からの動きベクトルは、所定の
画素に対する動きベクトルと共に繰返しフィルタ処理さ
れ、フィールドtのこの所定の画素に対する最終の動き
ベクトルを形成する。
いずれの場合も、最終出力は各画素に対する1つの動き
ベクトルであり、これは動き分析器(2)から方式変換
過程で使用される4つのフィールドを配列するのに用い
る補間器(1)に通される。
625ライン、50フイ一ルド/秒の人力ディジタルテ
レビジョン信号の525ラインに、60フイ一ルド/秒
の出力ディジタルテレビジョン信号に変換する第1の方
式変換器を第2図にブロック図で詳細に示す。
50フイ一ルド/秒でサンプルレートが13.5MHz
の入力映像すなわち(’ClR601データはデマルチ
プレクサ(31)に供給され、このデマルチプレクサ(
31)はそのデータを輝度成分Y1同期化信号5YNC
及び色成分Uvに分離する。輝度成分Yは4フイ一ルド
輝度時間軸補正器(T B C) (IIY)に供給さ
れ、色成分UVは4フイ一ルド色T B C(IIC)
  に供給される。同期化信号5YNCは外部入力端子
からの人力フィールド極性信号及び別な外部入力端子か
らの出力フィールド同期化基準信号と共に制御器(32
)に供給される。T B C(IIY)  及び(11
C)  はフィールドを反復し、その結果出力は60フ
イ一ルド/秒である。フィールドを反復するT B C
(IIY)及び(IIC> への制御信号Cは入力フィ
ールド同期化パルス及び所要の出力フィールド同期化パ
ルスから”得られる。また、同期化パルスを比較すると
、60フイ一ルド/秒で円滑な動きが観察されるように
T B C(IIY) 及び(IIC)  の出力で必
要な時間補間の量を示す時間オフセット値が得られる。
この方法で50フイ一ルド/秒を60フイ一ルド/秒に
変換すると、625から525へのライン変換が必要で
ある。従って、それ等を全て利用して補間ラインを形成
するように、60フイ一ルド/秒で元の625ラインの
情報を維持する必要がある。
方式変換器は60フイ一ルド/秒で50フイ一ルド/秒
の信号のアクチブ垂直情報を全て含むことが可能な中間
方式を使用する。また、中間方式は更に元の13.5M
Hzのサンプルレートを使用してライン毎に直交して配
列されたアクチブライン情報の全てを含む。
使用された上述の如きこれ等の全ての条件に合致するこ
とができる中間方式は60フイ一ルド/秒で585ライ
ンフオーマツトである。13.5MHzでサンプル時こ
のフォーマットの各ラインは正確に770サンプルであ
る。従って、60フイ一ルド/秒で625ラインフオー
マツトの576アクチブラインを含むには585ライン
で十分であることがわかる。
アクチブライン幅は単に720サンプルであるので、な
お50サンプルの水平ブランキングが存在する。
輝度T B C(IIY)  からの輝度データDは処
理補償遅延器(17Y)  を介して4つのフィールド
メモリ(F S) (12Y)、 (13Y)、 (1
4Y)及び(15Y) から成る輝度時間シフトレジス
タ(16Y)  に供給される。また、輝度T B C
(IIY)  は時間凍結信号Fを遅延器(17Y)を
介してシフトレジスタ(16Y)  に供給する。色T
B C(IIC)  は色データDを処理補償遅延器(
17C)を介して色時間シフトレジスタ(16C)  
に供給し、このシフトレジスタ(16C)  は4つの
フィールドメモリ(12C)、 (13C)、 (14
C)及び(15C)から成る。また、色T B C(I
IC)  は時間凍結信号Fを遅延器(17C)  を
介してシフトレジスタ(16C)  に供給する。
フィールドメモリ(12Y)、 (13Y)、 (14
Y)  及び(15Y)の各々から人力を受け、585
ラインフオーマツトを得る輝度補間器(IY)はシフト
レジスタ(16Y)  と関連している。輝度補間器(
IY)の出力は2フイ一ルド輝度T B C(18Y)
  に供給される。フィールドメモリ(12C)、 (
13C)、 (14C) 及び(15C)  の各々か
ら入力を受け、585ラインフオーマツトを得る色補間
器(IC)はシフトレジスタ(IC)と関連している。
色浦間器(IC)の出力は2フイ一ルド色T B C(
18C)に供給される。T B C(IIY)及び(I
IC>  の出力が反復フィールドの間凍結すると、ま
た、シフトレジスタ(16Y) 及び(16C)  も
凍結し、その結果入力の4つの別個の凍結するフィール
ドが常にシフトレジスタ(16Y) 及び(16C) 
 に存在する。従って、シフトレジスタ(16Y)  
及び(16C)  を使用して補間器(IY)及び(I
C)に対して時間タップを与える。この発明は特に補間
器(IY)及び(IC)に関係している。
各時間タップは動きベクトルに応じた位置に4つのライ
ンタップを生じ、この結果必要な補間を行えるように2
次元フィルタを使用できる。補間した画像は576アク
チブラインを含み、この結果1フイルタの第6ラインが
欠落する毎に正しい画像が得られる。残った484ライ
ンは525ラインフオーマツトのアクチブ画像部分を生
じる。この方法でラインを欠落させるために、補間器(
IY)及び(IC)からの出力を2フイールドT B 
C(18)に供給する。T B C(18Y)  及び
(18C)  は576/2ライン全てを書き込むが、
必要な484/2ラインのみ読み出して所要の出力テレ
ビジョン信号を発生する。輝度T B C(18Y) 
及び色T B C(18C) の各出力はマルチプレク
サ(34)に供給され、このマルチプレクサ(34)は
輝度成分Y及び色成分UVを多重化して525ライン6
0フイ一ルド/秒のディジタルテレビジョン信号の形で
出力CClR601データを発生する。
制御器(32)は制御信号Cを輝度T B C(IIY
)及び色T B C(IIC)  に供給する。また、
制御器(32)は制御信号Cを輝度T B C(18Y
) 及び色TBC(18C)  に供給する。また、制
御器(32)は補間制御信号ICを輝度補間器(IY)
及び色補間器(IC)に供給する。
また、輝度T B C(IIY)  により供給される
ような輝度データのみが第2図の上部に示す動き分析器
(2)に供給され、この結果動きベクトルを発生できる
。実際には、動きベクトルを処理する時間をとるために
T B C(IIY)及び(IIC)  とシフトレジ
スタ(16Y)、 (16c)  の間にフレームメモ
リが必要である。従って、またシフトレジスタ(16Y
) 及び(16C)の凍結はIフレームだけ遅延しなけ
ればならず、これ等の遅延は遅延器(17Y)及び(1
7C)  でなされる。
動き分析器(2)はベクトルインタフェース(35)を
有し、このベクトルインタフェース(35)には輝度T
 B C(IIY) からの輝度データDが供給される
と共に制御器(32)からの補間制御信号ICが供給さ
れる。ベクトルインタフェース(35)は共に上述した
動き評価を行うベクトルフィルタ(36)及びベクトル
計算器(37)に625のラインに補間されたデータを
供給する。ベクトル計算器(37)の出力は形式上の動
きベクトル処理器(38)及びサブ画素(subrix
el)動き評価器(39)に供給される。動きベクトル
処理器(38)は4つの出力を、そしてサブ画素動き評
価器(39)は1つの出力を動きベクトル減衰器(40
)に供給し、この減衰器(40)は4つの出力をベクト
ル選択器(41)に供給する。この発明はこの選択器(
41)と特に関係している。
また、ベクトルインタフェース(35)は処理補償遅延
器(42)に偶数フィールドに補間されたデータDと、
受けた補間制御信号ICと、ベクトルインタフェース(
35)で発生した時間凍結信号Fを供給する。遅延器(
42)からのデータDは3つのフィールドメモ!J (
44)、 (45) 及び(46)からの成る時間シフ
トレジスタ(43)に供給され、これ等のフィールドメ
モリ(44)、 (45)  及び(46)は各データ
出力をベクトル選択器(41)に供給する。遅延器(4
2)は補間制御信号ICをベクトル選択器(41)に供
給し、この選択器(41)は選択された動きベクトルを
帰納型動きベクトルフィルタ(47)に供給し、その出
力が動きベクトルデータとなって輝度補間器(IY)及
び色補間器(IC)に供給される。
動き分析器(2)が動きベクトルデータを得る方法は詳
細に上述し且つ更に以下に述べるが、要素(35)〜(
43)及び(47)の動作を次に簡単に述べる。
ベクトルインタフェース(35)は輝度T B C(I
IY)から輝度データDを、そして制御器(32)から
補間制御信号ICを受ける。ベクトルインタフェース(
35)は通常585/60フオーマツト内に含まれる6
25ラインデータをベクトルフィルタ(36)に供給す
る。。
また、ベクトルインタフェース(35)はデータDを遅
延器(42)に供給する。これ等のデータは再び通常5
85/60フオーマツト内に含まれる所要の出力と同じ
ライン方式の画像を含まなければならない。
また、補間データの各フィールドが等分に現われるよう
に作られる。
ベクトルフィルタ(36)は動き検出の上記ステップ1
〜5で必要なフィルタ処理した画像データを発生する。
フィルタ処理した画像データはサンプルを減少した形で
ベクトル計算器(37)に供給される。
ベクトル計算器(37)はベクトルフィルタ(36)か
らのフィルタ処理され且つサンプルの減少されたデータ
で、動き検出の上記ステップ1〜5に関して述べたアル
ゴリズムを使用して動作する。その過程は実質的に画素
/ライン解像度まで下がる動きに対する2次元2進検索
である。各フィールドに対して、1200の動きベクト
ルが発生され、これ等は形式上の動きベクトル処理器(
38)及びサブ画素動き評価器(39)の両方に供給さ
れる。また、ベクトル計算器(37〉は上記ステップ5
で計算したような周囲の重み付は絶対差(WAD)の値
をサブ画素動き評価器(39)に供給する。WAD計算
の詳細は1985年4月号188B会報に記載されたマ
スマン(%lusmann)  等による「画像コーデ
ィングの進歩」を参照されたい。動き検出の上記ステッ
プ5で最小の特定のWAD値は良度指数(FOM)を与
える。
ベクトル処理器(38)は各フィールドで検出される4
つの最も共通の動きベクトルを計算し、それをベクトル
減少器(40)に供給する。
サブ画素動き評価器(39)はベクトル計算器(37)
から周囲のWAD値と共に動きベクトルを受ける。
これらから評価器(39)は動きベクトル値に付加すべ
きサブ画素の動きを評価する。また各動きベクトルにそ
の対応する最終WAD値がベクトル減少器(40)に供
給される。
ベクトル減少器(40)はベクトル処理器(38)及び
サブ画素動き評価器(39)から動きベクトルを受ける
。サブ画素動き評価器(39)からの各動きベクトルに
対して最も接近した6つの動きベクトルがグループ化さ
れる。それから各動きベクトルに対して11の選択があ
る。減少過程でベクトル選択器(41)に供給するため
11から4つの動きベクトルを選択する。
ベクトル減少器(40)は画像の8ラインブロツクによ
り各16画素に対して4つの代表的な動きベクトルをベ
クトル選択器(41)に供給する。以下に詳細に述べる
ように、3つのフィールドにわたって画素を比較するこ
とにより、ベクトル選択器(41)を画像の各画素に対
して単一の最良の動きベクトルを選択する。選択された
動きベクトルは動きベクトルフィルタ(47)に供給さ
れる。
遅延器(42)は1フレームから21ライ分引いたデー
タを遅延してシステム内の他の遅延を補償する。
時間シフトレジスタ(43)はベクトル選択器(41)
で使用されるデータのう、ちの3フイールドを保持し、
これをベクトル選択器(41)へ供給する。
動きベクトルフィルタ(47)は1フイールドから他の
フィールドまで動きベクトルを追跡し、フィールドで動
きベクトルを組合わせることにより動きベクトルに成る
フィルタ作用を与え、動き検出の誤りを低減する。動き
ベクトルフィルタ(47)の出力は輝度補間器(IY)
及び色補間器(IC)に供給されて、フィールドデータ
の配列を制御する。
625150または525/60テレビジョン信号のい
ずれかに対して良好な動き描写を行うスローモーション
処理器として全く同じハードウェアを使用できる。しか
し、垂直補間器を使用してライン数変換を行う必要はな
い。全ての場合に、制御器(32)は、入力及び出力フ
ィールド同期化パルスから入力/出力方式を識別するこ
とによりどのような作用が必要であるかを決定する。ス
ローモーションでは入力フィールド極性が使用される。
ところが、50フイ一ルド/秒から60フイ一ルド/秒
への変換では時折1つのツーイールドが反復され、スロ
ーモーションでは入力フィールドが反復されるのを同じ
回数フィールドが反復される。反復されたフィールドは
シフトレジスタ(16Y)  及び(16C)  に書
き込まれないのでシフトレジスタ(16Y)及び(16
C)  は再び別個に連続したフィールドを保持する。
実際にビデオテープレコーダがそれ自身の補間を何もし
ないで再生すれば、元のインターレース構造が保持され
、全解像度の映像を再生させる。必要な時間オフセット
はそれ等が50フィールド/秒または60フイ一ルド/
秒ならば新しいフィールドが受信されたレートで、実際
のフィールドレートパルスを比較することにより計算さ
れる。
この方法で時間オフセットを決定するため、システムは
繰り返し再生されるフィールドの真のフィールド極性を
示す使用可能な信号が必要である。
垂直補間器は常に必要なフィールド極性を出力に発生す
る。
概念的には、T B C(IIY)及び(IIC)  
はスローモーション動作に実際には必要ないが、それ等
があるとフレーム同期化を容易にし、システムの構成を
簡略化する。
525ライン60フイ一ルド/秒の入力ディジタルテレ
ビジョン信号を625ライン50フイ一ルド/秒の出力
ディジタルテレビジョン信号に変換するもう1つの方式
変換器を第3図にブロック図で詳細に示す。
この場合、補間は全ての入力データが連続の形で利用で
きることが必要である。従って、この場合、補間器(I
Y)及び(IC)の前に50フイ一ルド/秒に変換する
ことは出来ない。しかし、入力データは484アクチブ
ラインのみを含み、補間器(IY)及び(IC)は57
6ラインを発生しなければならない。
従って、2フイールドT B C(18Y)及び(18
C)が方式変換器の前に設けられ、484ラインから5
76ラインの変換に必要なタイムストロットが与えられ
る。
元の連続ライン構造がT B C(18Y)  及び(
18C)に書き込まれるが、585ライン方式で読み出
され、略第6ライン毎にブランクされる。それから、補
間器(IY)及び(IC)を用いて出力ラインレートで
連続画像を発生する。このとき、ブランク入力ライン中
そのラインメモリを凍結し、出力に必要な付加ラインを
発生する。従って空間的に正しい画像が得られる。1つ
のフィールドを時折欠落させて動きが円滑になるように
補間が行われるが、第1の方式変換器におけるように、
必要な時間オフセットが検出されて適用される。60フ
イ一ルド/秒から50フイ一ルド/秒への変換が達成さ
れるようにフィールドが欠落される。このフィールドの
欠落は出力側で4フイールドT B C(IIY)及び
(IIC)を使用して行われる。
従って、第2の方式変換器は第2図の第1の方式変換器
と少しの点だけ異なる。特に輝度TBC(IIY) 及
び(18Y) が交換され、また色T B C(IIC
)及び(18C)が交換される。また、時間凍結信号は
必要でない。
両方の場合において、制御器(32)は次のように種々
の機能を有する。すなわち、T B C(IIY)。
(IIC)、 (18Y) 及び(18C)  の読み
出し及び書き込み制御し、時間オフセット数及び第1の
方式変換器の場合時間凍結信号を発生し、垂直補間制御
信号と共に垂直オフセット数を発生する。これ等の機能
を次に詳細に説明する。
先ず、2フイ一ルド輝度T B C(18Y)及び2フ
イ一ルド色T B C(18C)  は常に60Hzフ
イールドの終り毎にフィールドメモリを切換える。しか
も、4フイ一ルド輝度T B C(IIY)及び4フイ
一ルド色T B C(IIC>  の動作は動作モード
に依存し、またそれ等の制御は時間オフセット信号の発
生に関連している。事実、輝度T B C(IIY)及
び色TBC(IIC)の制御は入力及び出力フィールド
同期化信号により決定される。
525/60から625150への変換動作の場合にお
ける時間オフセット信号の発生を、次に第4図及び第5
図を参照して説明する。
第4図において、制御器(32)はラインカウンタ(6
1)、第1ラツチ(62)及び第2ラツチ(63)を含
む。
ラインクロック信号がラインカウンタ(61)のクロッ
ク端子CLKに供給され、−万人力フイールド同期化信
号がラインカウンタ(61)のリセット端子及び第2ラ
ツチ(63)のクロック端子CLKに供給される。出力
フィールド同期化信号は第1ラツチ(62)のクロック
端子CLKに供給される。ラインカウンタ(61)の出
力は第1ラツチ(62)の入力側に供給され、第1ラツ
チ(62)の出力は第2ラツチ(63)の入力側に供給
され、第2ラツチ(63)の出力は時間オフセット信号
として輝度T B C(IIY)。
(18Y)  及び色T B C(IIC)  及び(
18C)  に供給される。
入力及び出力フィールド同期化信号を夫々第5図及び第
5図已に示す。第5図Cは繰返し0〜524をカウント
するラインカウンタ(61)の出力を示す。
第5図り及び第5図Eは夫々第1ラツチ(62)及び第
2ラツチ(63)の出力を示す。ラインカウンタ(61
)の出力をラッチすることにより、入力フィールド期間
の所要の割合が決定される。時間シフトff1 t。は
第5図Aに斜線で示すフィールドが欠落したとき、なお
連続した動きが生じるように出力フィールドが補間され
なければならない場合の2つの入力フィールド間の位置
を示す。従って、第5図Eの斜線で示す時間オフセット
を使用するフィールドは欠落したものである。第5図A
及び第5図Bかられかるように、欠落したフィールドは
それと開運した新しい時間シフトを持たないフィールド
である。欠落すべきフィールド(矢印)は、時間凍結信
号により次の回路に指示される。
625/60から525150への変換動作の場合にお
ける時間オフセット信号の発生を、次に第6図及び第7
図を参照して説明する。
第6図において、制御器(32)はラインカウンタ(7
1)及びラッチ(72)を含む。ラインクロツタ信号が
ラインカウンタ(71)のクロック端子CLKに供給さ
れ、−万人力フイールド同期化信号がラインカウンタ(
61)のリセット端子Rに供給される。出力フィールド
同期化信号はラッチ(72)のタロツク端子CLKに供
給される。ラインカウンタ(71)の出力はラッチ(7
2)の入力側に供給され、ラッチ(72)の出力は時間
オフセット信号として輝度TBC(IIY)、 (18
Y) 及び色T B C(IIC) 及び(18C) 
 に供給される。
入力及び出力フィールド同期化信号を夫々第7図A及び
第7図已に示す。第7図Cは繰返しO〜624 をカウ
ントするラインカウンタ(71)の出力を示す。第7図
りはラッチ(72)の出力を示す。ラインカウンタ(7
1)の出力をラッチすることにより、入力フィールド期
間の所要の割合が決定される。
従って、時間シフト値t。は再び斜線で示すフィールド
が反復されたとき、なお連続した動きが生じるように出
力フィールドが補間されなければならない場合の2つの
入力フィールド間の位置を示す。反復したフィールドは
それと開運した2つの時間シフト値を持つフィールドで
ある。反復すべきフィールド(矢印)は、時間凍結信号
により次の回路に指示する。
525/60から525/60又は625150から6
25150へのいずれかのスローモーションの場合にお
ける時間オフセット信号の発生は同じであり、次にこれ
を第8図及び第9図を参照して説明する。
第8図において、制御器(32)はラインカウンタ(8
1)、フィールドカウンタ(82)、第1〜第4ラツチ
(83)〜(86)、イクスクルーシブオアゲー) (
87)及びスケーラ(88)を含む。入力フィールド同
期化信号が第1ラツチ(83)のクロック端子CLK、
フィールドカウンク(82)のクロックイネーブル端子
CI、KEN 及びラインカウンタ(81)の第2リセ
ツト端子R2に夫々供給される。入力フィールド極性信
号は第1ラツチ(83)に供給され、更にこの第1ラツ
チ(83)から第2ラツチ(84)及びゲート(87)
の1入力端に供給される。第2ラツチ(84)はその出
力をゲー) (87)の他の入力端に供給し、ゲー) 
(87)の出力はラインカウンタ(81)の第1リセツ
ト端子R1、フィールドカウンタ(82)のリセット端
子R及び第3ラツチ(85)のクロック端子CLKに供
給され、この第3ラツチ(85)は速度検出ラッチを形
成する。ラインクロック信号は第2ラツチ(84)のク
ロック端子CLK、ラインカウンタ(81)及びフィー
ルドカウンタ(84)の各タロツク端子CLKに供給さ
れる。ラインカウンタ(81)の出力はスケーラ(88
)の入力端子INに供給され、フィールドカウンタ(8
2)の出力は第3ラツチ(85)の入力端子及びスケー
ラ(88)のオフセット入力端子OFF SET に供
給される。出力フィールド同期化信号は第4ラツチ(8
8)のクロック端子CL Kに供給される。第3ラツチ
(85)の出力はスケーラ(88)のスケール係数端子
5CALE−FACTORに供給され、その出力は第4
ラツチ(86)に供給され、この第4ラツチ(86)の
出力が時間オフセット信号である。
入力フィールド同期化信号及び人力フィールド極性信号
を夫々第9図A及び第9図已に示す。また、第9図Cは
入力フィールド同期化信号を示し、第9図りは出力フィ
ールド同期化信号を示す。第9図E及び第9図Fは夫々
フィールドとラインを0からNまでカウントするフィー
ルドカウンタ(82)及びラインカウンタ(81)の動
作を示す。第9図Gは時間オフセット信号である第4ラ
ツチ(86)の出力を示す。第9図Hは時間凍結信号(
これは低レベルのときアクチブ)を示し、矢印で示すよ
うに図示した時間オフセットを使用する斜線で示すフィ
ールドは時間オフセラ)1+ を使用した前のフィール
ドの繰返しである。
時間凍結信号を発生するために、同期型RSフリップフ
ロップ(91)、ラッチ(92)、インバータ(93)
及びアンドゲート(94)を含むような制御器(32)
を第10図に示す。出力フィールド同期化信号がフリッ
プフロップ(91)の1入力端S1インバータ(93)
の入力端及びラッチ(92)のクロックイネーブル端子
CLKBN に供給される。人力フィールド同期化信号
がフリップフロップ(91)の個入力端πに供給され、
一方ラインクロック信号がフリップフロップ(91)及
びラッチ(92)のクロック端子CLKに供給される。
フリップフロップ(91)の出力はアンドゲート(94
)の1入力端に供給され、このゲート(94)は個入力
端にインバータ(93)の出力を受ける。ゲー) (9
4)の出力はラッチ(92)の入力端に供給され、その
出力は時間凍結信号を形成する。この回路の動作は、1
以上の出力フィールド同期化パルスが入力フィールド同
期化パルスに続くようであれば、凍結を生じるようにな
る。
第2図に戻り、制御器(32)による垂直オフセット数
の発生を次に説明する。輝度T B C(IIY)  
から輝度補間器(IY)及び動き分析器(2)にデータ
を読み出す同じアドレス発生器は消去可能なプログラマ
ブルリードオンリイメモリ(εP[lOM)  をアド
レスし、このE F ROMは所要時、垂直凍結信号と
共に垂直オフセット数を発生する。
525/60から625150への変換に対して使用さ
れる第3図の構成において、輝度T B C(18Y)
  の読み出しアドレスが使用されるが、他の全てのモ
ードでは輝度T B C’(IIY)  の読み出しア
ドレスが使用される。
垂直オフセット数は入力及び出力フィールドが共に偶数
あるとして発生され、その後それはラインが62515
0から525/60の変換で時折欠落するか或いはライ
ンが525/60から625150への変換で時折反復
される場合、歪のない画像が生じるように出力ラインを
補間しなければならないときの2つの入力ライン間の位
置を示す。
輝度T B C(IIY)  又は(18Y) がライ
ンを反復すると、垂直凍結信号が発生される。
人力フィールドが共に偶数でない場合、補間器(IY)
及び(IC)は入力フィールド極性及び出力フィールド
極性を使用して正しい補間を行わなければならない。
EFROMの内容は、525及び625  ラインの画
像の両方で既知のライン位置を使用して、時間オフセッ
ト信号に対して第10図と関連して上述したのと同じ方
法で発生される。
本発明に特に関係のある動きベクトルフィルタ(47)
 (第2図)の構成と動作を第11〜21図を参照して
以下に詳細に説明する。
上述のように、ベクトル減少器(40)はベクトル選択
器(41)に画像の8ラインブロツクごとに各々16の
画素に対して4つの代表的なベクトルを供給する。3フ
イールドにわたって画素を比較することによって、ベク
トル選択器(41)は画像内の各画素の最良動きベクト
ルを選択する。この動きベクトルは動きベクトルフィル
タ(47)に供給され、各画素の動きが1つのフィール
ドから次のフィールドに追跡され、繰り返しフィルタ処
理が動きベクトル値に適用される。これによってノイズ
による障害や小さな動き評価の誤差が除去され、更に動
きベクトルの軌道をなめらかにすることができる。
画素の動きを追跡するには2つの方法が可能である。
第1のモード、負ベクトルモードでは、フィールドtに
右ける所定の画素に対する動きベクトルがフィールド(
t−1)内の画素を指示するのに用いられる。この画素
からの動きベクトルは、前記所定の画素の動きベクトル
と繰り返しフィルタされ、フィールドを内のこの所定の
画素の最終動きベクトルを形成する。
第2のモード、正ベクトルモードでは、フィールドを内
の画素の動きベクトルがフィールド(t+1)内の画素
を指示するのに用いられる。フィールド(t+1)内の
この画素のために決められた動きベクトルは所定の画素
の動きベクトルと繰り返しフィルタされ、このフィール
ド(t+1)内の画素の最終動きベクトルを形成する。
この繰り返しフィルタ処理とそれに関連する処理につい
て第11〜21図を参照しながら更に詳しく以下に説明
する。基本的にこの処理の目的は、補間に用いられるフ
ィルタ処理された動きベクトルはなめらかで事実上予測
可能であるべきであり、最終画像における全体的な主要
な効果をそのように改善することにある。文中、「繰り
返しフィルタ処理とそれに関連する処理」という用語に
は実際2つの別々の過程が含まれている。第1に実際の
繰り返しフィルタ処理であり、第2に大多数のベクトル
決定とでもいうべき過程であり、一義的には例えば場面
の切り換えの結果生じた実質的に異なる動きベクトルの
検出に関する。第1及び第2の過程はこれらの過程が行
われる順番を示す訳ではなく、実施例によっては第2の
過程は省略されてもよい。
次に、ある物体が静止した背景を横切る動きを考える。
これが撮影され、結果として得られた映像が方式変換器
にかけられると、この物体の軌道を示す動きベクトルが
発生される。ビデオノイズや動きベクトルの決定の際の
小さな誤差のため、動きベクトルが完全に連続するでと
はあり得ない。
しかしながら、第11図A及び已に示すように物体の動
きは容易に識別できなければならない。第11図Aは連
続したフィールドにおける物体の動きを示し、第11図
Bは連続して人力されるフィールドから連続的に発生さ
れる動きベクトルを示す。連続したフィールドからの動
きベクトルを比較することによって、誤った状態及び画
像の内容に関する情報を検出することができる。例えば
、3つの連続したフィールドから動きベクトルが第12
図に示すフィールドメモリ(101)、 (102) 
 から得られ、比較器(103)  に供給される場合
を考える。比較の結果は次のようになる。
(a)第1の場合(第13図) (vt−2はVt−1と類似している)、シかしVt 
とは異なる。
Vt +1Vt−2及びVt−1とは大きく異なるので
、物体の動きは点Aで止まってしまったと思えるかもし
れない。(例えば場面の切り換えの結果)したがって、
Vt はV t−2及びVt−1の連続と考えるべきで
はない。
(b)第2の場合(第14図) (Vt−’2 はVt と類似している)、シかしV 
t−1とは異なる。
V t−2とVt は連続した動きの一部のように思わ
れる。したがって、vt−1の計算の際に誤差が生じた
可能性があり、そのためV t−1は無視される。
(C)第3の場合(第15図) V t−2はv t−1と類似しており、v t−1は
Vt と類似している。
動きは連続しており、Vt−2、Vt−1及びVtは物
体の軌道を表わすと仮定することができる。
上述のベクトルの同等、または相違を決定する際ある程
度の柔軟性が含まれなければならないことは明らかであ
る。2つの連続したベクトルが同一であることはありえ
ないが、限られた精度内では両者が連続した動きを表わ
す可能性はある。連続した動きベクトルに繰り返しフィ
ルタ処理を行う目的は、小さな誤差を含んでいるかもし
れない物体の動きの描写を改善することである。このよ
うな小さな誤差は、入力される映像が動きベクトルの発
生に影響を与えて起きたノイズ、これらの動きベクトル
の決定の際に発生したノイズ等に起因すると考えられる
。第16図は最終的な動きベクトルを生成する時の繰り
返しフィルタ処理の効果を示す。
繰り返しフィルタ処理は、通常第17図に示すような無
限インパルス応答(IIR)フィルタにおいて行われる
。IIRフィルタは入力が供給される乗算器(111)
  、最終的な動きベクトルが得られる加算器(112
) 、及び加算器(112)  と共にループを形成す
るフィールドメモ!J(113) 、乗算器(114)
を含む。乗算器(111)、 (114)  には適切
な係数が供給される。
繰り返しフィルタ処理には2つの実施方法が考えられる
。これら2つの方法はフィールドメモリ(113) か
らVxを得る点で相違する。第1の実施法を負ベクトル
モード、第2の実施法を正ベクトルモードと呼ぶ。
負ベクトルモードでは、第18図の入力された動きベク
トルVtを考える。動きベクトルVt と結合される動
きベクトル(Vx)はフィールドメモリ(113)  
から得られなければならない。負ベクトルモードでは、
Vtの負の値を用いて直前のフィールドにおけるVtの
位置を指示することによって、動きベクトル(Vx)を
フィールドメモリ(113)  から得るようにしてい
る。理想的には、Vx はVt−1、V t−2などか
ら得られた最終的な動きベクトルでなければならない。
しかし、−(Vt)が正確に最終的な動きベクトルを指
示することはあり得なく、必要な最終的な動きベクトル
の近傍にある最終的な動きベクトルを指示する。一般的
に、指示された動きベクトルと必要な動きベクトルとの
差は極く小さく、良好な出力を得ることができる。
第19図に負ベクトルモード用に変更したIIRフィル
タを示す。第17図に示した基本的な構成のIIRフィ
ルタと比較すると、第19図のIIRフィルタでは入力
される動きベクトルは否定器(115)にも供給され、
ここで反転された動きベクトルは加算器(116)  
に供給される。読み出しアドレス発生器はフィールドメ
モ!J (113)  の基本読み出しアドレスを加算
器(116)  に供給し、一方書き込みアドレス発生
器(118)  は書き込みアドレスを直接フィールド
メモリ(113)  に供給する。
入力された各画素の動きベクトルは夫々8ビツトの数の
x、y座標で表わされる。したがって、第19図の動き
ベクトルフィルタ内のバスは16ビツト幅を有する。
動きベクトルは各クロックサイクル毎にフィルタに入力
され、4クロツクサイクル遅延器(119)と否定器(
115)  の両方に送られる。4クロツクサイクル遅
延器(119)  を設ける理由は後に説明する。
動きベクトルは遅延器(119)から「人力」乗算器(
111)  に送られ、FROM (120) からの
係数1と乗算される。係数1の値は「係数選択1」によ
って選択することができる。「係数選択1」は、係数2
を連続的に乗算器(114)  に供給するFROM(
121)  に供給される「係数選択2」と共に、例え
ば大多数のベクトルの決定における条件(a)の検出の
結果として、応答を効果的に変化させることができる。
乗算器(111)  の16ビツトの出力は加算器(1
12)に供給されて、フィールドメモリ(113)  
の出力と係数2の積である「フィードバック」乗算器(
114)の出力に加算される。加算器(112)  の
出力は要求されるなめらかな出力動きベクトルであり、
フィルタの出力であり、更にフィールドメモ!J (1
13)の入力にも供給される。
フィールドメモリ(113)  は1フイールドの動き
ベクトルを記憶するだけの十分なメモリを含む。
この場合、フィールド当たり292.5本のラインの各
々に対して864個であり、合計252720、それに
16ビツトを乗算した数がメモリ容量である。動きベク
トルはフィールドメモリ(113)  に入力されると
、書き込みアドレス発生器(118)  によって指定
された場所に連続的に書き込まれる。書き込みアドレス
発生器(118)  は、システムクロックで作動し、
フィールドストローブパルスによって各フィールドの始
めにリセットされる単純なカウンタチェーンのようなも
のでもよい。
負ベクトルモードでは、フィールドメモ’J (113
)から読み出された動きベクトルは、入力される動きベ
クトルの負の値を用いて得られ、最終的な動きベクトル
のおよその位置を指示する。これは、入力された動きベ
クトルの値が零ならば、まず最初に要求された動きベク
トルのフィールド内の位置に対応する連続した基本読み
出しアドレスを発生することによって、行われる。基本
読み出しアドレスは実際の入力ベクトルの負の値を加算
され、これによってフィードバックベクトルの位置を指
示する。このアドレスを用いて、フィールドメモIJ(
113)  の読み出しが行われ、フィードバック動き
ベクトルは乗算器(114)  に供給される。
乗算器(114)  では、フィードバック動きベクト
ルが係数2と乗算され、この乗算の結果は加算器(11
2)  に供給される。
入力された動きベクトルを4クロツク遅延させることは
、同じ動きベクトルがフィールドメモリ(113)  
からフィードバック動きベクトルを読み出すのに用いら
れる間、乗算器(113)  に送られるのを遅らせる
ために必要とされる。言い替えれば、人力された動きベ
クトルの負の値を得て、それを基本読み出しアドレスに
加算し、この結果得られた読み出しアドレスを用いてフ
ィールドメモリから読み出しを行うのに4クロック期間
要するということである。
次に、正ベクトルモードを第20図の入力動きベクトル
Vt を例にとって考える。この場合、Vtはフィール
ドメモリ(113)  の読み出しアドレスではなく、
書き込みアドレスに作用する。VtとVXとの組合わせ
から最終動きベクトルが決定されると、フィールドメモ
リ(113)  内の最終動きベクトルによって指示さ
れた位置に記憶される。
正ベクトルモード用に変更されたIIRフィルタを第2
1図に示す。第21図は第19図とは詳細の構成がわず
かに異なるが、図中、第19図の構成要素に対応するも
のには同じ番号を用いている。特に、加算器(112)
  の出力が遅延器(131)  を介してフィールド
メモ!J (113)  に供給される点に注意しなけ
ればならない。遅延器(131)  は、もう1つの加
算器(132) で生じる遅れを補償するために設けら
れる。また、加算器(132)  は加算器(112)
  の出力を供給され、さらに書き込みアドレス発生器
(118)からの基本書き込みアドレスも受ける。最後
にフィールドメモ!J (113)  からの出力は補
正器(133)に供給される。補正器(133)  に
は補正フラグも供給される。
正ベクトルモードでは、各入力動きベクトルがフィルタ
に人力される毎に、「入力」乗算器(111)に送られ
、前述と同様係数1と乗算される。この結果得られた値
は加算器(112)  に供給され、「フィードバック
」乗算器(114)  で係数2を乗算されて得られた
フィードバック動きベク1 に加算される。前述のよう
に、加算器(112)  の出力はフィルりの出力であ
る最終的ななめらかな動きベクトルであり、遅延器(1
31)  を介してフィールドメモIJ(113)  
及び直接加算器(132)  に供給される。
負ベクトルモードで動きベクトルが連続的にフィールド
メモリ(113)  に書き込まれるのに対し、正ベク
トルモードではフィールド内の指示された位置に書き込
まれる。例えば、なめらかな動きベクトルがライン30
、サンプル位置50にあり、値+8および+2を有する
場合、このベクトルは30+8.50−2の位置に書き
込まれる。
これを行うには、まず始めに動きベクトル値が零とすれ
ば動きベクトルが書き込まれるであろう位置のアドレス
、例えば30.50を示す基本書き込みアドレスを発生
する。次に、動きベクトルの値、例えば8、−2が基本
書き込みアドレスに加算され、実際の書き込みアドレス
38.48が発生される。このように実際の書き込みア
ドレスの決定には数クロックサイクルかかるので、それ
に応じて動きベクトルは遅延器(131)  によって
データ入力からフィールドメモリ(113)  への入
力を遅らされる。
1フイールド後に動きベクトルはフィールドメモ’J 
(113)  から読み出される。これは、リードアド
レス発生器(117)  によって供給されるリードア
ドレスによって連続的に行われる。リードアドレス発生
器(117)  もシステムクロックによって動作し、
フィールドストローブパルスによってリセットされるカ
ウンタチェーンとすることができる。
フィールドメモ’) (113)  の後段に、直前の
フィールドの書込みで書き込まれなかった全ての位置を
埋める補正器(133)  が接続される。埋め込みを
必要とする位置は、動きベクトルと共にフィールドメモ
!J (113)  から送られる補正フラグによって
指示される。補正フラグは次のように決められる。
1フイールドの動きベクトルを読み取る間、各位置のフ
ラグは各位置が読み取られる毎にリセットされローレベ
ルになる。また、動きベクトルの書き込みの間、ある位
置に書込みが行われると、対応するフラグはハイレベル
にセットされる。1フイールドの動きベクトルの書込み
が終わった時にローレベルのままのフラグが、書き込ま
れていない位置を示し、その位置に補正が必要となる。
補正を行う2つの方法を以下に簡単に述べる。
いずれの方法も第21図でpos−2eroと示されて
いる制御信号によって選択可能である。第1の方法は、
単に値が零の動きベクトルを挿入することである。
この方法は、フィルタの出力が零に近づくという影響を
与える。しかし、かなりの多数の動きベクトルが連続し
たフィールドで補正されるのでなければ、出力が実際に
零に近づくことはない。第2の方法は、空間的に隣接す
る動きベクトルに置き換える方法である。補正された動
きベクトルが同一、あるいは実質的に同一な動きベクト
ルのグループの一つである場合、よりよい結果をもたら
す。
しかし、そうでない場合、不適切な値で置き換えてしま
うと、零値で置き換えた場合より悪(なる。
このため、そしてまた一連の動きベクトルが置き換えら
れる場合、例えばよい動きベクトルAが悪い動きベクト
ルBの置き換えに用いられ、更に悪い動きベクトルCの
置き換えに用いられる場合のため、よい動きベクトルが
連続した悪い動きベクトルの置き換えに何回使われたか
を常に計数している。そして、前もって設定した値、例
えば1から16までの範囲の値に到達したら、補正を零
の挿入に切り換える。補正の後、フィードバック動きベ
クトルは係数2と乗算され、加算器(112)  に供
給される。
フィールドメモリ(113)  は、実用上圧または負
ベクトルモードに応じて2つの部分に分割されてもよい
。これは、負ベクトルモードでの読み出し及び正ベクト
ルモードでの書き込みの際にフィールドメモリ(113
)  をランダムにアクセスする必要があるからである
。したがって、スタティックランダムアクセスメモリ(
SRAM素子)を勧めるが、フィールドメモリ全体をS
RAMで構成すると大量の消費電力と基盤の専有空間を
必要とする。一方、ダイナミックランダムアクセスメモ
リ(DRAM)は、アクセス時間が比較的遅いため多重
化しなければならないので、ランダムなアクセスを妨げ
る。したがって、ひとつの可能性はSRAMとDRAM
を組合わせて使うことである。ランダムアクセスは一度
に限られた位置でのみ必要とされるので、この方法は可
能である。
最大動きベクトル値は、垂直方向にプラスマイナス16
、水平方向にプラスマイナス24である。したがって、
フィールドの32ラインがSRAM素子に記憶されるよ
うにすれば、読み出し及び書き込みをランダムに行うこ
とができる。残りのフィールドメモ’J (113) 
 は、消費電力と基盤空間を節約するためにDRAM素
子で構成することができる。正ベクトルモードでは、3
2ライン分のSRAM素子による部分を、DRAMで構
成された1フイールドから32ラインを引いた残りの部
分の前に配置する。このように構成することにより、S
RAM素子にランダムに書き込むことが可能になる。一
方、負ベクトルモードでは、32ライン分のSRAM素
子による部分を、ORAMで構成された1フイールドか
ら32ラインを引いた残りの部分の後に配置する。
尚、本発明と同様な手段に関する7 %の対応英国出願
第8728445 号、第8728446 号、第87
28448嶋、第8728449  号、第87274
50  号、第8728451  号、及び第8728
452号を本願と同日付けで出願しており、これらの出
頭の開示は参考のため本明細書に組み込まれていること
を銘記しておく。
以上、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、添付の特許請求の範囲に定義されている本発明の
範囲から逸脱せずに種々の変化度様が当業者によって行
われ得ることは理解されよう。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明のディジタルテレビジョン画像
の動きベクトル処理装置によれば、フィールド間の動き
を補償することによってジャッダを除去し、しかも垂直
解像度を維持することができる。したがって、本発明の
ディジタルテレビジョン画像の動きベクトル処理装置を
適用したテレビジョン方式変換器及びスローモーション
処理装置は垂直解像度を損なわず、さらにジャラダの影
響を受けずに処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はテレビジョン方式変換器を非常に簡略化したブ
ロック図、第2図は第1のテレビジョン方式変換器を表
すブロック図、第3図は第2のテレビジョン方式変換器
を示すブロック図、第4図は第3図のテレビジョン方式
変換器の一部分を詳細に表したブロック図、第5図は第
4図のテレビジョン方式変換器の一部分の動作を説明す
るためのタイミングチャート、第6図は第2図のテレビ
ジョン方式変換器の一部分を詳細に表したブロック図、
第7図は第6図のテレビジョン方式変換器の一部分の動
作を説明するためのタイミングチャート、第8図は第2
図のテレビジョン方式変換器の一部分を詳細に表したブ
ロック図、第9図は第8図のテレビジョン方式変換器の
一部分の動作を説明するためのタイミングチャート、第
10図は第2図のテレビジョン方式変換器の一部分を詳
細に表したブロック図、第11図Aは連続したフィール
ド内でのある物体の動きを表す簡略図、第11図Bは対
応する動きベクトルを表す図、第12図は動きベクトル
の比較を表すブロック図、第13〜15図は夫々3つの
連続するフィールドからの動きベクトルの例を表す線図
、第16図は動きベクトルの繰り返しフィルタ処理の効
果を示す線図、第17図は無限インパルスフィルタの一
般的な例を表すブロック図、第18図は負ベクトルフィ
ルタ処理を表す線図、第19図は負ベクトルフィルタ処
理用の無限インパルス応答フィルタを表すブロック図、
第20図は正ベクトルフィルタ処理を表す線図、第21
図は正ベクトルフィルタ処理用の無限インパルス応答フ
ィルタを表すブロック図である。 図中、(101)、 (102)はフィールドメモリ、
(103)は比較器、(111)  は乗算器、(11
2)  は加算器、(113)  はフィールドメモリ
、(114)  は乗算器、(115)  は否定器、
(116)  は加算器、(117)  は読み出しア
ドレス発生器、(118)  は書き込みアドレス発生
器、(119)  は遅延器、(120)、 (121
)  はFROM 。 (131)  は遅延器、(132)  は加算器、(
133)  は補正器である。 代  理  人     伊  藤     頁間  
      松  隈  秀  盛ブイミレγ子ヤード 第9図 第10図 テしCジ1ン方瓢1」支Wつ簡g−巴 第1図 テl−どシ”1ン5叡叉伎昏つ秤1反巴第3図 第4図 タイミ〉ブ+ヤード 第5図 刺1さP辱つ溝N圀 第6図 タイミレフ゛+ヤート ノ5t1フィールド吊lu目ζ1「号 前1′1胛1吊、^県茫(口 第11図A       第11図B vI壺ベア)−ILi比判たまため肖木勲べ肥第12図 第13図       第14図 第15図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、あるテレビジョン方式の入力テレビジョン信号の連
    続するフィールド間の動きを分析し、この動きに応じて
    動きベクトルを発生する手段と、前記動きベクトルを繰
    返しフィルタ処理する手段と、効果的に静止画像を得る
    ように前記フィルタ処理された動きベクトルに応じて前
    記フィールドを整合する手段と、前記静止画像を用いて
    変換を行い異なるテレビジョン方式に必要な出力テレビ
    ジョン信号を得る手段とからなる、テレビジョン方式変
    換器。 2、前記繰り返しフィルタ手段は、ある所定フィールド
    内の所定の画素の動きベクトルが直前のフィールドの画
    素を指示するために用いられ、前記直前のフィールドの
    前記画素の動きベクトルが前記所定の画素の動きベクト
    ルによって繰り返しフィルタされることによって、前記
    所定のフィールド内の前記所定画素の最終動きベクトル
    を形成するように作動する、特許請求の範囲第1項に記
    載のテレビジョン方式変換器。 3、前記繰り返しフィルタ手段は、ある所定フィールド
    内の所定の画素の動きベクトルが後続のフィールド内の
    画素を指示するために用いられ、前記後続のフィールド
    の前記画素の動きベクトルが前記所定の画素の動きベク
    トルによって繰り返しフィルタされることによって、前
    記所定のフィールド内の前記画素の最終動きベクトルを
    形成するように作動する、特許請求の範囲第1項に記載
    のテレビジョン方式変換器。 4、前記動きベクトルは、前記画像内の動きを所定数の
    サンプル水平方向に離れた点及び所定数のサンプル垂直
    方向に離れた点においてブロック整合法を用いて決定す
    ることによって得られる、特許請求の範囲第1項に記載
    のテレビジョン方式変換器。 5、前記ブロック整合法は、 ブロックの中心位置、所定数のサンプルだけ左の位置、
    同じ所定数のサンプルだけ右の位置の3つの位置におい
    て最小差を検出し、 上述の地点から開始して、上述の地点の周囲に対称的に
    配置された9つの位置における最小差をより小さな所定
    数のサンプルまたはラインのステップで検出し、 上述の地点から開始して、上述の地点の周囲に対称的に
    配置された9つの位置における最小差を更に小さな所定
    数のサンプルまたはラインのステップで検出し、 上述の地点から開始して、上述の地点の周囲に対称的に
    配置された9つの位置における最小差を更に小さな所定
    数のサンプルまたはラインのステップで検出し、 上述の地点から開始して、上述の地点の周囲に対照的に
    配置された9つの位置における最小差を1サンプルまた
    はラインのステップで検出する、ステップからなる、特
    許請求の範囲第4項に記載のテレビジョン方式変換器。 6、前記ブロック整合法は、最後のステップに続いて、
    前記最後のステップで示された最終位置において得られ
    た差を上下2つの差と比較して垂直方向のベクトル値を
    調整し、更に左右2つの差と比較して水平方向のベクト
    ル値を調整するステップを含む、特許請求の範囲第5項
    に記載のテレビジョン方式変換器。
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