KR101118982B1 - 화상 처리 장치 및 방법, 기록 매체, 및 프로그램 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구배법에 의한 모션 벡터의 검출 정밀도를 향상시키는 초기 벡터를 선택할 수 있도록 하는 화상 처리 장치 및 방법, 기록 매체, 및 프로그램에 관한 것이다. 시각 t-1의 프레임 t-1 상의 블록 B에서의 모션 벡터 V로 하고, 블록 B의 모션 벡터 V의 종점과 동일 위치의 블록인, 시각 t의 프레임 t 상의 모션 보상선(補償先)을 블록 Bt로 한다. 프레임 t 상의 주목 블록 Bt의 모션 벡터를 구배법에 의해 검출하는 경우에, 프레임 t 상의 블록 Bt를 시점으로 한, 모션 벡터 V와 동일 크기, 동일 방향의 모션 벡터를 시프트 초기 벡터 SV로 하여 초기 벡터의 후보의 하나로서 사용한다. 본 발명은 24P 신호로부터 60P 신호로의 프레임 주파수 변환 처리를 행하는 신호 처리 장치에 적용할 수 있다.

구배법, 검출 정밀도, 벡터, 기록 매체, 블록.

Description

화상 처리 장치 및 방법, 기록 매체, 및 프로그램{IMAGE PROCESSING DEVICE AND METHOD, RECORDING MEDIUM, AND PROGRAM}

본 발명은 화상 처리 장치 및 방법, 기록 매체, 및 프로그램에 관한 것이며, 특히, 모션 벡터 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 화상 처리 장치 및 방법, 기록 매체, 및 프로그램에 관한 것이다.

화상의 프레임 주파수를 변환하는 화상 처리 장치에서 주목 블록의 모션 벡터를 검출하는 1개의 방법으로서, 구배법(勾配法)이 사용된다. 이 구배법에서는, 미소(微小) 모션에 대해서는, 정밀도가 높은 결과를 얻을 수 있지만, 실제의 동화상 중에서 모션을 구하는 경우에는, 그 모션이 너무 커, 실용적이지 않다. 따라서, 일본국 특개소 60(1985)-158786 공보에 나타난 바와 같이 구배법의 연산을 반복 행함으로써 대응하고 있다.

단, 구배법의 연산을 단지 반복하여 행하는 것만으로는, 리얼 타임 처리를 행하는 경우, 연산 시간이 걸려 버린다. 그래서, 구배법을 행할 때, 과거의 프레임 등에서 검출된 주변 블록의 모션 벡터로부터 비슷한 모션의 초기 벡터를 구하고, 그 초기 벡터를 구배법 연산의 초기값으로서 사용함으로써, 구배법의 반복 회 수를 줄이고 있다. 이 초기 벡터는 동물체에 있어서의 공간적, 또는 시간적인 상관성으로부터, 주목 블록의 주변 블록의 모션 벡터나, 전(前) 프레임 상의 주목 블록과 동위상(同位相) 블록의 모션 벡터 등으로부터 구해진다.

그러나, 큰 모션량을 가지는 물체 중이나 상이한 동물체의 경계 부근 등의 블록에서는, 구배법에 사용하는 초기 벡터로서 사용하기 위한 최적의 모션 벡터(즉, 산출하는 모션과 유사한 모션 벡터)가 존재하지 않아, 잘못한(상이한 모션을 가지는) 초기 벡터를 선택하여 버리는 과제가 있었다. 또, 이 결과, 후단(後段)의 구배법에 의한 모션 벡터의 검출 정밀도가 저하되어, 화질 열화의 원인으로 되어 버리는 과제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 구배법에 의한 모션 벡터의 검출 정밀도를 향상시키는 초기 벡터를 선택할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 화상 처리 장치는 구배법의 초기값으로서, 프레임 상의 주목 블록의 모션 벡터를 검출하기 위해 사용되는 초기 벡터를 선택하는 초기 벡터 선택 수단과, 초기 벡터 선택 수단에 의해 선택된 초기 벡터를 사용하여, 구배법에 의해 주목 블록의 모션 벡터를 검출하는 모션 벡터 검출 수단과, 프레임의 과거 프레임에서 모션 벡터 검출 수단에 의해 검출된 모션 벡터의 종점(終點)인 종점 블록과 동일 위치에 있는 프레임 상의 블록을 시점(始點)으로 한, 모션 벡터와 동일 크기, 및 동일 방향의 모션 벡터를 블록의 시프트 초기 벡터로서 설정하는 시프트 초기 벡터 설정 수단과, 시프트 초기 벡터 설정 수단에 의해 설정된 시프트 초기 벡터를 초기 벡터 선택 수단에 의한 주목 블록의 초기 벡터 선택의 후보 벡터로서 설정하는 후보 벡터 설정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

모션 벡터는 프레임 상의 주목 블록을 시점으로 하는 모션 벡터로서, 초기 벡터 선택 수단은 프레임 상의 주목 블록을 시점으로 하는 초기 벡터를 선택하도록 할 수 있다.

시프트 초기 벡터 설정 수단은 과거 프레임에서 모션 벡터 검출 수단에 의해 검출된 모션 벡터의 종점 블록과 동일 위치에 있는 프레임 상의 블록을 구하는 블록 연산 수단과, 블록 연산 수단에 의해 구해진 블록에서 모션 벡터 검출 수단에 의해 검출된 모션 벡터의 신뢰도를 비교하는 신뢰도 비교 수단과, 신뢰도 비교 수단에 의해 신뢰도가 가장 높은 것으로 된 모션 벡터와 동일 크기, 및 동일 방향의 모션 벡터를 블록의 시프트 초기 벡터로서 선택하는 시프트 초기 벡터 선택 수단을 구비하도록 할 수 있다.

후보 벡터 설정 수단은 시프트 초기 벡터 설정 수단에 의해 설정된 주목 블록의 시프트 초기 벡터, 및 모션 벡터 검출 수단에 의해 검출된 모션 벡터 중, 프레임 또는 과거 프레임에서 검출된 주목 블록의 소정의 주변 블록의 모션 벡터를 초기 벡터 선택의 후보 벡터로서 설정하도록 할 수 있다.

후보 벡터 설정 수단에 의해 설정된 후보 벡터의 신뢰도의 높이를 나타내는 평가값을 연산하는 평가값 연산 수단을 추가로 구비하고, 초기 벡터 선택 수단은 평가값 연산 수단에 의해 연산된 과거의 프레임에서의 평가값에 따라 프레임의 주목 블록의 초기 벡터를 선택하도록 할 수 있다.

모션 벡터 검출 수단에 의해 검출된 모션 벡터를 프레임 사이에 내삽(內揷)되는 내삽 프레임 상의 화소에 할당하는 할당 수단과, 할당 수단에 의해 할당된 모션 벡터에 따라, 내삽 프레임 상의 화소값을 보간(補間)하여 생성하는 화소 보간 생성 수단을 추가로 구비하도록 할 수 있다.

본 발명의 화상 처리 방법은 구배법의 초기값으로서, 프레임 상의 주목 블록의 모션 벡터를 검출하기 위해 사용되는 초기 벡터를 선택하는 초기 벡터 선택 스텝과, 초기 벡터 선택 스텝의 처리에 의해 선택된 초기 벡터를 사용하여, 구배법에 의해 주목 블록의 모션 벡터를 검출하는 모션 벡터 검출 스텝과, 프레임의 과거 프레임에서 모션 벡터 검출 스텝의 처리에 의해 검출된 모션 벡터의 종점인 종점 블록과 동일 위치에 있는 프레임 상의 블록을 시점으로 한, 모션 벡터와 동일 크기, 및 동일 방향의 모션 벡터를 블록의 시프트 초기 벡터로서 설정하는 시프트 초기 벡터 설정 스텝과, 시프트 초기 벡터 설정 스텝의 처리에 의해 설정된 시프트 초기 벡터를 초기 벡터 선택 스텝의 처리에 의한 주목 블록의 초기 벡터 선택의 후보 벡터로서 설정하는 후보 벡터 설정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램은 구배법의 초기값으로서, 프레임 상의 주목 블록의 모션 벡터를 검출하기 위해 사용되는 초기 벡터를 선택하는 초기 벡터 선택 스텝과, 초기 벡터 선택 스텝의 처리에 의해 선택된 초기 벡터를 사용하여, 구배법에 의해 주목 블록의 모션 벡터를 검출하는 모션 벡터 검출 스텝과, 프레임의 과거 프레임에서 모션 벡터 검출 스텝의 처리에 의해 검출된 모션 벡터의 종점인 종점 블록과 동일 위치에 있는 프레임 상의 블록을 시점으로 한, 모션 벡터와 동일 크기, 및 동일 방향의 모션 벡터를 블록의 시프트 초기 벡터로서 설정하는 시프트 초기 벡터 설정 스텝과, 시프트 초기 벡터 설정 스텝의 처리에 의해 설정된 시프트 초기 벡터를 초기 벡터 선택 스텝의 처리에 의한 주목 블록의 초기 벡터 선택의 후보 벡터로서 설정하는 후보 벡터 설정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 프로그램은 구배법의 초기값으로서, 프레임 상의 주목 블록의 모션 벡터를 검출하기 위해 사용되는 초기 벡터를 선택하는 초기 벡터 선택 스텝과, 초기 벡터 선택 스텝의 처리에 의해 선택된 초기 벡터를 사용하여, 구배법에 의해 주목 블록의 모션 벡터를 검출하는 모션 벡터 검출 스텝과, 프레임의 과거 프레임에서 모션 벡터 검출 스텝의 처리에 의해 검출된 모션 벡터의 종점인 종점 블록과 동일 위치에 있는 프레임 상의 블록을 시점으로 한, 모션 벡터와 동일 크기, 및 동일 방향의 모션 벡터를 블록의 시프트 초기 벡터로서 설정하는 시프트 초기 벡터 설정 스텝과, 시프트 초기 벡터 설정 스텝의 처리에 의해 설정된 시프트 초기 벡터를 초기 벡터 선택 스텝의 처리에 의한 주목 블록의 초기 벡터 선택의 후보 벡터로서 설정하는 후보 벡터 설정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 과거 프레임에서 검출된 모션 벡터의 종점인 종점 블록과 동일 위치에 있는 프레임 상의 블록을 시점으로 한, 모션 벡터와 동일 크기, 및 동일 방향의 모션 벡터가, 그 블록의 시프트 초기 벡터로서 설정된다. 그리고, 설정된 시프트 초기 벡터가, 주목 블록의 초기 벡터 선택의 후보 벡터로서 설정된다.

본 발명에 의하면, 구배법에 의한 모션 벡터의 검출 정밀도를 향상시키는 초기 벡터를 선택할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 특히, 모션이 있는 경계 부근에서, 구배법에 의한 모션 벡터의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 신호 처리 장치의 구성예를 나타낸 블록도다.

도 2는 신호 처리 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 3은 본 발명의 처리 원리를 설명하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 처리를 구체적으로 설명하는 도면이다.

도 5는 신호 처리 장치에서 사용되는 모션 벡터의 평가값을 설명하는 도면이다.

도 6은 신호 처리 장치의 프레임 주파수 변환 처리를 설명하는 플로차트이다.

도 7은 화상 보간부의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 8은 화상 보간 처리를 설명하는 플로차트이다.

도 9는 벡터 검출부의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 10은 벡터 검출부에서 사용되는 구배법을 설명하는 도면이다.

도 11은 초기 벡터를 사용한 반복 구배법을 설명하는 도면이다.

도 12는 모션 벡터 검출 처리를 설명하는 플로차트이다.

도 13은 시프트 초기 벡터 할당부의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 14는 시프트 초기 벡터의 개념을 설명하는 도면이다.

도 15는 시프트 초기 벡터를 구체적으로 설명하는 도면이다.

도 16은 시프트 초기 벡터를 구체적으로 설명하는 도면이다.

도 17은 시프트 초기 벡터의 결정 방법을 설명하는 도면이다.

도 18은 시프트 초기 벡터의 할당의 예를 설명하는 도면이다.

도 19는 모션 벡터가 경합하는 경우의 시프트 초기 벡터의 예를 설명하는 도면이다.

도 20은 시프트 초기 벡터 할당 처리를 설명하는 플로차트이다.

도 21은 초기 벡터 선택부의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 22는 초기 벡터의 주변 영역을 나타낸 도면이다.

도 23은 초기 벡터의 후보 블록을 나타낸 도면이다.

도 24는 초기 벡터 선택 처리를 설명하는 플로차트이다.

도 25는 반복 구배법 연산부의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 26은 유효 화소 판정부의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 27은 구배법 연산부의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 28은 모션 벡터의 검출 대상 블록과 연산 블록을 설명하는 도면이다.

도 29은 검출 대상 블록에서의 오브젝트의 모션을 설명하는 도면이다.

도 30은 동일 모션의 오브젝트를 가지는 검출 대상 블록에서의 휘도(輝度) 상태를 설명하는 도면이다.

도 31은 상이한 모션의 오브젝트를 가지는 검출 대상 블록에서의 휘도 상태를 설명하는 도면이다.

도 32는 화소 단위 처리의 연산 블록의 예를 설명하는 도면이다.

도 33은 도 29의 검출 대상 블록에서의 화소 단위 처리를 설명하는 도면이다.

도 34는 반복 구배법 연산 처리를 설명하는 플로차트이다.

도 35는 유효 화소 판정 처리를 설명하는 플로차트이다.

도 36은 구배법 연산 처리를 설명하는 플로차트이다.

도 37은 화소 단위의 반복 구배법 연산 처리를 설명하는 플로차트이다.

도 38은 벡터 할당부의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 39은 본 발명의 4점 보간 처리의 개념을 설명하는 도면이다.

도 40은 벡터 할당 처리의 개요를 설명하는 도면이다.

도 41은 모션 벡터와 내삽 프레임의 교점 근방 화소의 예를 설명하는 도면이다.

도 42는 할당 후보의 모션 벡터 평가 방법을 설명하는 도면이다.

도 43은 벡터 할당에 있어서의 4점 보간의 예를 설명하는 도면이다.

도 44는 벡터 할당 처리를 설명하는 플로차트이다.

도 45는 화소 위치 연산 처리를 설명하는 플로차트이다.

도 46은 할당 벡터 평가 처리를 설명하는 플로차트이다.

도 47은 할당 보상부의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 48은 벡터 보상부의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 49은 할당 보상 처리의 원리를 설명하는 도면이다.

도 50은 모션 상관의 원리를 설명하는 도면이다.

도 51은 주목 화소의 주위 화소의 구성예를 설명하는 도면이다.

도 52는 주목 화소의 모션 벡터의 보상 후보 벡터의 예를 설명하는 도면이다.

도 53은 주목 화소의 모션 벡터의 보상 후보 벡터의 예를 설명하는 도면이다.

도 54는 주목 화소의 모션 벡터의 보상 후보 벡터의 예를 설명하는 도면이다.

도 55는 보상 후보 벡터를 평가하는 예를 설명하는 도면이다.

도 56은 보상 후보 벡터를 평가하는 예를 설명하는 도면이다.

도 57은 보상 후보 벡터를 평가하는 예를 설명하는 도면이다.

도 58은 보상 후보 벡터를 주목 화소의 모션 벡터로서 선택하는 예를 설명하는 도면이다.

도 59는 할당 보상 처리를 설명하는 플로차트이다.

도 60은 벡터 보상 처리를 설명하는 플로차트이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1: 신호 처리 장치 11: CPU

12: ROM 13: RAM

31: 자기 디스크 32: 광 디스크

33: 광자기 디스크 34: 반도체 메모리

51: 프레임 메모리 52: 벡터 검출부

53: 검출 벡터 메모리 54: 벡터 할당부

55: 할당 벡터 메모리 56: 할당 플래그 메모리

57: 할당 보상부 58: 화상 보간부

101: 초기 벡터 선택부 103: 반복 구배법 연산부

104: 벡터 평가부 105: 시프트 초기 벡터 할당부

106: 평가값 메모리 107: 시프트 초기 벡터 메모리

201: 할당 대상 위치 연산부 202: 평가값 비교부

203: 시프트 초기 벡터 치환부 204: 평가값 치환부

251: 후보 벡터 위치 연산부 252: 검출 벡터 취득부

253: 시프트 초기 벡터 취득부 254: 오프셋 위치 연산부

255: 평가값 연산부 256: 평가값 비교부

257: 최적 후보 저장용 레지스터 401: 모드 선택부

402: 실렉터 403: 유효 화소 판정부

404: 구배법 연산부 405: 지연부

411: 시간 화소 차분 산출부 412: 화소 차분값 판정부

413: 유효 화소수 카운터 414: 구배법 계속 판정부

421: 시간 화소 차분 산출부 422: 화소 차분값 판정부

423: 수평 수직 화소 차분 산출부 424: 구배 적산부

425: 벡터 산출부 701: 화소 정보 연산부

702: 평가값 연산부 703: 주목 화소 차분 연산부

704: 벡터 평가부 705: 벡터 선택부

711: 화소 차분 판단부 712: 평가값 판단부

801: 할당 벡터 판정부 802: 벡터 할당부

811: 보상 처리부 812: 평가값 연산부

821: 메모리

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명을 적용한 신호 처리 장치(1)의 구성예를 나타내고 있다. 신호 처리 장치(1)는, 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터 등으로 구성된다. 도 1에서, CPU(Central Processing Unit)(11)는 ROM(Read Only Memory)(12), 또는 기억부(18) 에 기억되어 있는 프로그램에 따라 각종의 처리를 실행한다. RAM(Random Access Memory)(13)에는, CPU(11)가 실행하는 프로그램이나 데이터 등이 적당히 기억된다. 이들 CPU(11), ROM(12), 및 RAM(13)은 버스(14)에 의해 서로 접속되어 있다.

CPU(11)에는, 또, 버스(14)를 통해 입출력 인터페이스(15)가 접속되어 있다. 입출력 인터페이스(15)에는, 키보드, 마우스, 마이크로폰 등으로 이루어지는 입력부(16), 디스플레이 스피커 등으로 이루어지는 출력부(17)가 접속되어 있다. CPU(11)는 입력부(16)으로부터 입력되는 지령에 대응하여 각종의 처리를 실행한다. 그리고, CPU(11)는 처리의 결과, 얻어진 화상이나 음성 등을 출력부(17)에 출력한다.

입출력 인터페이스(15)에 접속되어 있는 기억부(18)는, 예를 들면, 하드 디스크 등으로 구성되며, CPU(11)가 실행하는 프로그램이나 각종의 데이터를 기억한다. 통신부(19)는 인터넷, 그 밖의 네트워크를 통해 외부의 장치와 통신한다. 또, 통신부(19)를 통해 프로그램을 취득하여, 기억부(18)에 기억해도 된다.

입출력 인터페이스(15)에 접속되어 있는 드라이브(20)는 자기 디스크(31), 광 디스크(32), 광자기 디스크(33), 또는 반도체 메모리(34) 등이 장착되었을 때, 그들을 구동하여, 거기에 기록되어 있는 프로그램이나 데이터 등을 취득한다. 취득된 프로그램이나 데이터는 필요에 따라 기억부(18)에 전송되어, 기억된다.

그리고, 신호 처리 장치(1)는, 예를 들면, 텔레비전 수상기, 광 디스크 플레이어 등, 또는 그들의 신호 처리부로 할 수도 있다.

도 2는 신호 처리 장치(1)를 나타낸 블록도다.

그리고, 신호 처리 장치(1)의 각 기능을 하드웨어로 실현하는가, 소프트웨어로 실현하는가는 묻지 않는다. 즉, 본 명세서의 각 블록도는 하드웨어의 블록도라고 생각해도, 소프트웨어에 의한 기능 블록도라고 생각해도 된다.

도 2에 구성을 나타낸 신호 처리 장치(1)에서는, 예를 들면, 프레임 주파수 24Hz의 프로그래시브 화상 신호(이하, (24P) 신호와 칭함)의 화상이 입력되고, 입력된 화상(입력 화상)이 프레임 주파수(60H)z의 프로그래시브 화상 신호(이하, 60P 신호라고 함)의 화상으로 변환되어, 출력된다. 즉, 도 2는 화상 처리 장치인 신호 처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

신호 처리 장치(1)에 입력된 24P 신호의 입력 화상은 프레임 메모리(51), 벡터 검출부(52), 벡터 할당부(54), 할당 보상부(57), 및 화상 보간부(58)에 공급된다. 프레임 메모리(51)는 입력 화상을 프레임 단위로 기억한다. 프레임 메모리(51)는 시각 t+1의 입력 화상 하나 전의 시각 t의 프레임을 기억한다. 프레임 메모리(51)에 기억되는 시각 t의 프레임은 벡터 검출부(52), 벡터 할당부(54), 할당 보상부(57), 및 화상 보간부(58)에 공급된다. 그리고, 이하, 프레임 메모리(51) 상의 시각 t의 프레임을 프레임 t라고 하고, 시각 t+1의 입력 화상의 프레임을 프레임 t+1이라고한다.

벡터 검출부(52)는 프레임 메모리(51) 상의 프레임 t의 주목 블록과, 입력 화상의 프레임 t+1의 대상 블록 사이에서 모션 벡터를 검출하고, 검출한 모션 벡터 를 검출 벡터 메모리(53)에 기억한다. 이 2 프레임 사이의 모션 벡터의 검출 방법에는, 구배법(勾配法) 또는 블록 매칭법 등이 사용된다. 벡터 검출부(52) 구성의 상세는 후술한다. 검출 벡터 메모리(53)는 프레임 t에서 벡터 검출부(52)에 의해 검출된 모션 벡터를 기억한다.

벡터 할당부(54)는 24P 신호의 프레임 t 상에서 구해진 모션 벡터를 할당 벡터 메모리(55) 상의, 보간하는 60P 신호의 프레임(이하, 60P 신호의 프레임은 24P 신호의 프레임과 구별하기 위해, 내삽(內揷) 프레임이라고도 함) 상의 화소에 할당하고, 모션 벡터가 할당된 화소의 할당 플래그 메모리(56)의 할당 플래그를 1(True)에 재기록한다. 벡터 할당부(54) 구성의 상세는 후술한다.

할당 벡터 메모리(55)는 벡터 할당부(54)에 의해 할당된 모션 벡터를 내삽 프레임의 각 화소에 대응시켜 기억한다. 할당 플래그 메모리(56)는 내삽 프레임의 화소마다 할당되는 모션 벡터의 유무를 나타내는 할당 플래그를 기억하고 있다. 예를 들면, True(1)인 할당 플래그는 대응하는 화소에 모션 벡터가 할당되어 있는 것을 나타내고, False(0)인 할당 플래그는 대응하는 화소에 모션 벡터가 할당되어 있지 않은 것을 나타낸다.

할당 보상부(57)는 할당 플래그 메모리(56)의 할당 플래그를 참조하여, 벡터 할당부(54)에 의해 모션 벡터가 할당되지 않은 주목 화소에 대하여, 그 주목 화소의 주변 화소의 모션 벡터를 보충하여, 할당 벡터 메모리(55)의 내삽 프레임 상에 할당한다. 이때, 할당 보상부(57)는 모션 벡터를 할당한 주목 화소의 할당 플래그 를 1(True)에 재기록한다. 할당 보상부(57) 구성의 상세는 후술한다.

화상 보간부(58)는 할당 벡터 메모리(55)의 내삽 프레임에 할당된 모션 벡터와, 프레임 t 및 다음의 프레임 t+1의 화소값을 사용하여, 내삽 프레임의 화소값을 보간 생성한다. 그리고, 화상 보간부(58)는 생성된 내삽 프레임을 출력하고, 그 다음에, 필요에 따라, 프레임 t+1을 출력함으로써, 60P 신호의 화상을 도시하지 않은 후단에 출력한다. 그리고, 이하에서는, 화소값을 적당히 휘도 값이라고도 한다.

도 3은 본 발명에 관한 신호 처리 장치(1)에서의 처리 원리를 설명하는 도면이다. 도 3의 예에서는, 점선이 신호 처리 장치(1)에 입력되는 시각 t, t+1, 및 t+2에서의 24P 신호의 프레임을 나타내고 있으며, 실선이 입력된 24P 신호로부터 신호 처리 장치(1)에 의해 생성되는 시각 t, t+0.4, t+0.8, t+1.2, t+1.6, 및 t+2에서의 60P 신호의 내삽 프레임을 나타내고 있다.

일반적으로, 24P 신호를 60P 신호로 변환하기 위해서는, 5/2배의 프레임이 필요하게 된다. 즉, 2매의 24P 신호의 화상으로부터 5매의 60P 신호의 화상이 생성되지 않으면 안된다. 이때, 생성되는 60P 신호의 내삽 프레임은 그 프레임 간격을 동일하게 하기 위해, 24P 신호 상에서의 시간 위상이 0.0, 0.4, 0.8, 1.2, 및 1.6이 되는 위치에 배치된다. 이 중에서 시간 위상이 0.0인 시각 t의 1 프레임을 제외한 4 프레임(t+0.4, t+0.8, t+1.2, 및 t+1.6의 프레임)은 24P 신호 상에는 존재하지 않는 화상이다. 따라서, 신호 처리 장치(1)는 24P 신호의 화상이 입력되 면, 24P 신호의 시각 t 및 시각 t+1인 2매의 프레임으로부터, 4개의 내삽 프레임을 생성한다. 따라서, 신호 처리 장치(1)로부터는 시각 t, t+0.4, t+0.8, t+1.2, 및 t+1.6인 5매의 프레임으로 이루어지는 60P 신호의 화상이 출력된다.

이상과 같이 하여, 신호 처리 장치(1)는 24P 신호의 화상으로부터 60P 신호의 화상에, 프레임 주파수를 변환하는 처리를 실행한다.

그리고, 원리적으로는, 전술한 바와 같이 24P 신호의 시각 t 및 시각 t+1인 2매의 프레임으로부터, 시각 t, t+0.4, t+0.8, t+1.2, 및 t+1.6인 5매의 60P 신호의 프레임이 새롭게 생성되지만, 실제로는, 도 3의 예의 경우, 24P 신호의 시각 t 및 시각 t+1인 2매의 프레임에 따라, t, t+0.4, t+0.8의 60P 신호의 프레임이 생성되고, 24P 신호의 시각 t+1 및 t+2인 2매의 프레임에 따라, t+1.2, t+1.6, 및 t+2의 60P 신호의 프레임이 생성된다.

도 4는 본 발명의 처리를 보다 구체적으로 설명하는 도면이다. 도 4의 예에서는, 굵은 선 화살표는 각 상태로의 천이를 나타내고 있으며, 화살표 T는 상태 81 내지 85에서의 시간의 경과 방향을 나타내고 있다. 또, 상태 81 내지 85는 신호 처리 장치(1)를 구성하는 각 부로의 입출력 시의, 24P 신호의 시각 t의 프레임 t, 시각 t의 다음의 시각 t+1의 프레임 t+1, 또는, 프레임 t 및 프레임 t+1 사이에 생성되는 60P 신호의 내삽 프레임 F의 상태를 개념적으로 나타내고 있다. 즉, 실제로는, 예를 들면, 상태 82에 나타난 바와 같은 모션 벡터가 검출된 프레임은 입력되지 않고, 프레임과 모션 벡터는 따로따로 입력된다.

상태 81은 벡터 검출부(52)에 입력되는 24P 신호의 프레임 t 및 프레임 t+1의 상태를 나타내고 있다. 상태 81의 프레임 t 상의 흑점은 프레임 t 상의 화소를 나타내고 있다. 벡터 검출부(52)는 상태 81의 프레임 t 상의 화소가, 다음 시각의 프레임 t+1에서 어느 위치로 이동하는가를 검출하고, 그 모션을 상태 82의 프레임 t 상에 나타난 바와 같이, 각 화소에 대응하는 모션 벡터로서 출력한다. 이 2 프레임 사이의 모션 벡터의 검출 방법에는, 블록 매칭법 또는 구배법 등이 사용된다. 그리고, 이때, 화소에 복수개의 모션 벡터가 검출된 경우, 벡터 검출부(52)는 각 모션 벡터에 대하여, 후술하는 평가값을 구하고, 그 평가값에 따라 모션 벡터를 선택한다.

상태 82는 벡터 할당부(54)에 입력되는 프레임 t 및 프레임 t+1의 상태를 나타내고 있다. 상태 82에서 프레임 t의 각 화소의 화살표는 벡터 검출부(52)에 의해 검출된 모션 벡터를 나타내고 있다.

벡터 할당부(54)는 상태 82의 프레임 t의 각 화소에 대하여 검출된 모션 벡터를 다음의 프레임 t+1까지 연장시켜, 미리 설정되어 있는 시간 위상(예를 들면, 도 3의 t+0.4)에 있는 내삽 프레임 F 상의 어느 위치를 통과하는가를 구한다. 이것은 프레임 t 및 프레임 t+1 사이가 일정 모션이라고 가정하면, 모션 벡터가 내삽 프레임 F를 통과한 점이 그 프레임에서의 화소 위치로 되기 때문이다. 따라서, 벡터 할당부(54)는 이 통과하는 모션 벡터를 상태 83의 내삽 프레임 F 상의 근방 4 화소에 할당한다. 또, 이때, 내삽 프레임의 화소에 의해서는, 모션 벡터가 존재하 지 않는 경우, 또는 복수개의 모션 벡터가 할당 후보로 될 수 있는 경우가 있다. 후자와 같은 경우에는, 벡터 할당부(54)는 벡터 검출부(52)와 동일하게, 각 모션 벡터에 대한 평가값을 구하고, 그 평가값에 따라 할당하는 모션 벡터를 선택한다.

상태 83은 할당 보상부(57)에 입력되는 프레임 t 및 프레임 t+1, 및 모션 벡터가 할당된 내삽 프레임 F 상태를 나타내고 있다. 상태 83의 내삽 프레임 F에 있어서는, 벡터 할당부(54)에 의해 모션 벡터가 할당되어 있는 화소와, 모션 벡터가 할당되지 않은 화소가 나타나 있다.

할당 보상부(57)는 상태 83의 모션 벡터가 할당되어 있지 않은 화소에 대하여, 그 화소의 주변 화소에 할당되어 있는 모션 벡터를 사용하여 보충한다. 이것은 어느 주목 화소의 근방 영역이 동일 모션이라고 하는 가정이 성립되면, 주목 화소의 주변 화소의 모션 벡터와, 그 주목 화소의 모션 벡터는 닮은 것이기 때문이다. 이에 따라, 모션 벡터가 할당되지 않은 화소에도, 어느 정도 정확한 모션 벡터가 주어져, 상태 84의 내삽 프레임 F 상의 모든 화소에 모션 벡터가 할당된다. 그리고, 이 경우에도, 복수개의 주변 화소의 모션 벡터가 후보로서 존재하기 때문에, 할당 보상부(57)는 벡터 할당부(54)와 동일하게, 각 모션 벡터에 대한 평가값을 구하고, 그 평가값에 따라 할당하는 모션 벡터를 선택한다.

상태 84는 화상 보간부(58)에 입력되는 프레임 t 및 프레임 t+1, 및 모든 화소에 모션 벡터가 할당된 내삽 프레임 F 상태를 나타내고 있다. 이들 모든 화소에 할당된 모션 벡터에 의해, 화상 보간부(58)는 내삽 프레임 F 상의 화소와, 2매의 프레임 t 및 프레임 t+1의 화소 위치 관계를 결정할 수 있다. 따라서, 화상 보간부(58)는 내삽 프레임 F 상에 할당된 모션 벡터와, 프레임 t 및 프레임 t+1의 화소값을 사용하여, 상태 85의 내삽 프레임 F의 흑점에 나타난 바와 같이, 내삽 프레임 F 상의 화소값을 보간 생성한다. 그리고, 화상 보간부(58)는 생성된 내삽 프레임을 출력하고, 그 다음에, 필요에 따라 프레임 t+1을 출력함으로써, 60P 신호의 화상을 도시하지 않은 후단에 출력한다.

다음에, 도 5를 참조하여, 본 발명에 관한 신호 처리 장치(1)에서 사용되는 모션 벡터의 평가값을 설명한다. 도 4를 참조하여 전술한 바와 같이, 신호 처리 장치(1)의 각 부(벡터 검출부(52), 벡터 할당부(54), 및 할당 보상부(57))에서 후단의 처리에 최적의 모션 벡터가 선택된다. 이때, 신호 처리 장치(1)의 각 부에서는, 모션 벡터에 대한 평가값으로서, 2개 프레임의 주목하는 벡터량분 어긋나게 한 블록 사이의 상관값을 나타내는 차분 절대값 합(DFD(Displaced Frame Difference))이 사용된다.

도 5의 예에서는, 시각 t의 프레임 t 상의 화소 위치 p를 중심으로 한 m×n의 블록, 및 시각 t+1의 프레임 t+1 상의 화소 위치 p로부터 주목하는 모션 벡터 ｖ의 벡터량분 어긋나게 한 화소 위치 p＋ｖ를 중심으로 한 m×n의 블록인 2개의 블록이 나타나 있다. 이들 2개의 블록 사이에서 구해지는 차분 절대값 합 DFDt(p)는 다음의 수식 (1)로 표현된다.

[수식 1]

여기에서, Ft(p)는 시각 t에서의 화소 위치 p의 휘도 값을 나타내고 있으며, m×n은 차분 절대값 합을 구하기 위한 DFD 연산 범위(블록)를 나타내고 있다. 이 차분 절대값 합은 2개의 프레임에서의 DFD 연산 범위(블록) 사이의 상관값을 나타내고 있기 때문에, 일반적으로는, 이 차분 절대값 합이 작을수록 프레임 사이의 블록의 파형이 일치하고 있으며, 차분 절대값 합이 작을수록, 모션 벡터 ｖ의 신뢰도가 높다고 판정된다. 이에 따라, 이 차분 절대값 합은 복수개의 후보 중에서 가장 확실한 것 같은 모션 벡터를 선택하는 경우 등에 사용된다.

따라서, 이후, 신호 처리 장치(1)의 각 부(벡터 검출부(52), 벡터 할당부(54), 및 할당 보상부(57))에서는, 모션 벡터가 선택되는 경우의 평가값으로서, 특히 언급하지 않는 경우에는, 차분 절대값 합(이하, 평가값 DFD라고 함)이 사용되는 것으로 한다.

다음에, 도 6의 플로차트를 참조하여, 신호 처리 장치(1)의 프레임 주파수를 변환하는 처리를 설명한다.

스텝 S1에서, 벡터 검출부(52)는 시각 t+1의 입력 화상의 프레임 t+1과, 프레임 메모리(51)의 입력 화상 하나 전의 시각 t의 프레임 t의 화소값을 입력하고, 스텝 S2로 진행한다. 그리고, 이때, 벡터 할당부(54), 할당 보상부(57) 및 화상 보간부(58)는 시각 t+1의 입력 화상의 프레임 t+1과, 프레임 메모리(51)의 입력 화상 하나 전의 시각 t의 프레임 t의 화소값을 입력한다.

스텝 S2에서, 벡터 검출부(52)는 모션 벡터 검출 처리를 실행하고, 스텝 S3으로 진행한다. 즉, 벡터 검출부(52)는 프레임 메모리(51) 상의 프레임 t의 주목 블록과, 입력 화상인 다음의 프레임 t+1의 대상 블록 사이에서 모션 벡터를 검출하고, 검출한 모션 벡터를 검출 벡터 메모리(53)에 기억하고, 스텝 S3으로 진행한다. 이 2 프레임 사이의 모션 벡터 검출 방법에는, 구배법 또는 블록 매칭법 등이 사용된다. 또, 모션 벡터의 후보가 복수개 있는 경우에는, 각 모션 벡터에 대하여, 평가값 DFD가 구해지고, 구해진 평가값 DFD에 따른 신뢰도가 높은 모션 벡터가 검출된다. 즉, 이 경우, 모션 벡터를 검출하는 주목 블록에서 가장 확실한 것 같은 모션 벡터가 선택되고, 검출된다. 스텝 S2에서의, 모션 벡터 검출 처리의 상세는 후술한다.

스텝 S3에서, 벡터 할당부(54)는 벡터 할당 처리를 실행하고, 스텝 S4로 진행한다. 즉, 벡터 할당부(54)는 스텝 S3에서 프레임 t 상에서 구해진 모션 벡터를 할당 벡터 메모리(55) 상의, 보간하는 내삽 프레임 상의 주목 화소에 할당하고, 모션 벡터가 할당된 화소의 할당 플래그 메모리(56)의 할당 플래그를 1(True)에 재기록한다. 예를 들면, True인 할당 플래그는 대응하는 화소에 모션 벡터가 할당되어 있는 것을 나타내고, False인 할당 플래그는 대응하는 화소에 모션 벡터가 할당되어 있지 않은 것을 나타낸다. 그리고, 각 화소에서 모션 벡터의 후보가 복수개 있 는 경우에는, 각 모션 벡터에 대하여, 평가값 DFD가 구해지고, 구해진 평가값 DFD에 따른 신뢰도가 높은 모션 벡터가 할당된다. 즉, 이 경우, 모션 벡터를 할당하는 주목 화소에서 가장 확실한 것 같은 모션 벡터가 선택되고, 할당된다. 스텝 S3에서의, 벡터 할당 처리의 상세는 후술한다.

스텝 S4에서, 할당 보상부(57)는 할당 보상 처리를 실행하고, 스텝 S5로 진행한다. 즉, 할당 보상부(57)는 스텝 S4에서 할당 플래그 메모리(56)의 할당 플래그를 참조하고, 벡터 할당부(54)에 의해 모션 벡터가 할당되지 않은 주목 화소에 대하여, 그 주목 화소의 주변 화소의 모션 벡터를 보충하여, 할당 벡터 메모리(55)의 내삽 프레임 상에 할당한다. 이때, 할당 보상부(57)는 모션 벡터를 보충하여, 할당한 주목 화소의 할당 플래그를 1(True)에 재기록한다. 그리고, 주변 화소의 모션 벡터가 복수개 있는 경우에는, 각 모션 벡터에 대하여, 평가값 DFD가 구해지고, 구해진 평가값 DFD에 따른, 신뢰도가 높은 모션 벡터가 할당된다. 즉, 이 경우, 모션 벡터를 할당하는 주목 화소에서 가장 확실한 것 같은 모션 벡터가 선택되고, 할당된다. 스텝 S4에서의, 할당 보상 처리의 상세는 후술한다.

스텝 S5에서, 화상 보간부(58)는 화상 보간 처리를 실행한다. 즉, 화상 보간부(58)는 스텝 S5에서 할당 벡터 메모리(55)의 내삽 프레임에 할당된 모션 벡터와 프레임 t 및 프레임 t+1의 화소값을 사용하여, 내삽 프레임의 화소값을 보간 생성하고, 스텝 S6으로 진행한다. 스텝 S5에서의, 화상 보간 처리의 상세는 후술한다. 화상 보간부(58)는 스텝 S6에서, 생성된 내삽 프레임을 출력하고, 그 다음에, 필요에 따라 프레임 t+1을 출력함으로써, 60P 신호의 화상을, 도시하지 않은 후단에 출력하고, 스텝 S7로 진행한다.

스텝 S7에서, 벡터 검출부(52)는 모든 프레임의 처리가 종료되었는지 여부를 판단하고, 모든 프레임의 처리가 종료되어 있지 않다고 판단한 경우, 스텝 S1로 복귀하고, 그 이후의 처리를 반복한다. 한편, 벡터 검출부(52)는 스텝 S7에서 모든 프레임의 처리가 종료되었다고 판단한 경우, 프레임 주파수를 변환하는 처리를 종료한다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 신호 처리 장치(1)는 24P 신호 입력 화상의 프레임으로부터 모션 벡터를 검출하고, 검출한 모션 벡터를 60P 신호의 프레임 상의 화소에 할당하고, 할당된 모션 벡터에 따라, 60P 신호의 프레임 상의 화소값을 생성한다. 이때, 신호 처리 장치(1)는 각 처리에 있어서, 평가값 DFD(차분 절대값 합)에 따른, 보다 신뢰도가 높은 모션 벡터를 선택하여, 후단에 출력한다. 따라서, 신호 처리 장치(1)에서는, 모션이 파탄되는 것 등이 억제되어, 보다 정밀도가 양호한 화상을 생성할 수 있다.

다음에, 화상 보간부(58) 구성의 상세에 대하여 설명한다.

도 7은 화상 보간부(58)의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 7에 구성을 나타낸 화상 보간부(58)는 할당 벡터 메모리(55)의 내삽 프레임에 할당된 모션 벡터와, 프레임 t 및 프레임 t+1의 화소값을 사용하여, 내삽 프레임의 화소값을 보간 생성하고, 60P 신호의 화상을 출력하는 처리를 행한다.

도 7의 예에서, 시각 t의 화상 프레임 t는 공간 필터(92-1)에 입력되고, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1은 공간 필터(92-2) 및 버퍼(95)에 입력된다.

보간 제어부(91)는 할당 벡터 메모리(55)의 내삽 프레임의 화소를 선택하고, 선택한 화소에 할당되어 있는 모션 벡터에 따라, 내삽 프레임 상의 화소와, 2매의 프레임 t 및 프레임 t+1의 화소와의 위치 관계(공간 시프트량)를 각각 구한다. 즉, 보간 제어부(91)는 내삽 프레임의 화소를 기준으로, 그 모션 벡터로 대응되는 프레임 t 상의 위치와, 내삽 프레임의 화소에 대응하는 프레임 t 상의 화소 위치로부터, 그들의 공간 시프트량을 구하고, 구한 공간 시프트량을 공간 필터(92-1)에 공급한다. 동일하게, 보간 제어부(91)는 내삽 프레임의 화소를 기준으로, 그 모션 벡터로 대응되는 프레임 t+1 상의 위치와, 내삽 프레임의 화소에 대응하는 프레임 t+1 상의 화소 위치로부터, 그들의 공간 시프트량을 구하고, 구한 공간 시프트량을 공간 필터(92-2)에 공급한다.

또, 보간 제어부(91)는 미리 설정되어 있는 내삽 프레임의 시간 위상(시각)에 따라 프레임 t와 프레임 t+1의 사이에서의 보간 가중치를 구하고, 구한 보간 가중치를 승산기(93-1 및 93-2)에 설정한다. 예를 들면, 내삽 프레임의 시각이 프레임 t+1의 시각 t+1로부터 「k」떨어진 시각이며, 또한 프레임 t의 시각 t로부터 「 1-k」떨어진 시각인 경우(즉, 내삽 프레임이 시각 t와, 시각 t+1을 「 1-k」: 「k」로 내분(內分)하는 시각에 생성되는 경우), 보간 제어부(91)는 승산기(93-1)에 「 1-k」의 보간 가중치를 설정하고, 승산기(93-2)에 「k」의 보간 가중치를 설정 한다.

공간 필터(92-1 및 92-2)는, 예를 들면, 큐빅 필터 등에 의해 구성된다. 공간 필터(92-1)는 입력되는 프레임 t 상의 화소의 화소값과, 보간 제어부(91)로부터 공급되는 공간 시프트량에 따라, 내삽 프레임의 화소에 대응하는 프레임 t 상의 화소값을 구하고, 구한 화소값을 승산기(93-1)에 출력한다. 공간 필터(92-2)는 입력되는 프레임 t+1 상의 화소의 화소값과, 보간 제어부(91)로부터 공급되는 공간 시프트량에 따라, 내삽 프레임의 화소에 대응하는 프레임 t+1 상의 화소값을 구하고, 구한 화소값을 승산기(93-2)에 출력한다.

그리고, 내삽 프레임의 화소 위치가 프레임 t 또는 프레임 t+1 상의 화소 위치와 일치하지 않는 경우(즉, 내삽 프레임의 화소 위치가, 프레임 t 또는 프레임 t+1에서 화소 이하 성분인 경우), 공간 필터(92-1 및 92-2)는 프레임 t 또는 프레임 t+1에서의 내삽 프레임의 화소 위치의 주변 4 화소의 화소값을 사용하여, 주변 4 화소의 거리의 역비(逆比)의 합을 구함으로써, 내삽 프레임의 화소에 대응하는 프레임 상의 화소값을 구한다. 즉, 화소 이하 위치의 화소값은 주변 4 화소와의 거리를 기초로 한 선형 보간(線形補間)으로 값이 구해진다(그 상세는 후술한다).

승산기(93-1)는 공간 필터(92-1)로부터 입력되는 프레임 t 상의 화소값에, 보간 제어부(91)에 의해 설정된 보간 가중치 「 1-k」를 곱셈하고, 가중치가 주어진 화소값을 가산기(94)에 출력한다. 승산기(93-2)는 공간 필터(92-2)로부터 입력되는 프레임 t+1 상의 화소값에, 보간 제어부(91)에 의해 설정된 보간 가중치 「k 」를 곱셈하고, 가중치가 주어진 화소값을 가산기(94)에 출력한다.

가산기(94)는 승산기(93-1)로부터 입력되는 화소값과, 승산기(93-2)로부터 입력되는 화소값을 가산함으로써, 내삽 프레임 화소의 화소값을 생성하고, 생성된 내삽 프레임의 화소값을 버퍼(95)에 출력한다. 버퍼(95)는 입력된 프레임 t+1을 버퍼하고 있다. 버퍼(95)는 생성된 내삽 프레임을 출력하고, 그 다음에, 미리 설정되어 있는 60P 프레임의 시간 위상(시각)에 따라, 필요에 따라 버퍼하고 있는 프레임 t+1을 출력함으로써, 60P 신호의 화상을 도시하지 않은 후단에 출력한다.

이상과 같이, 구성되는 화상 보간부(58)의 화상 보간 처리의 상세를 도 8의 플로차트를 참조하여 설명한다.

보간 제어부(91)는 스텝 S51에서, 처리하는 내삽 프레임의 시간 위상에 따라, 프레임 t와 프레임 t+1의 사이에서의 내삽 프레임의 보간 가중치(예를 들면, 「k」 및 「 1-k」)를 구하고, 구해진 보간 가중치를 승산기(93-1 및 93-2)에 각각 설정하고, 스텝 S52로 진행한다. 보간 제어부(91)는 스텝 S52에서 할당 벡터 메모리(55)의 내삽 프레임의 화소를 선택하고, 스텝 S53으로 진행한다. 그리고, 내삽 프레임 상의 화소는 프레임의 좌측 위의 화소로부터 래스터 스캔 순으로 선택된다.

보간 제어부(91)는 스텝 S53에서, 선택한 화소에 할당되어 있는 모션 벡터에 따라, 내삽 프레임 상의 화소와, 2매의 프레임 t 및 프레임 t+1의 화소와의 위치 관계(공간 시프트량)를 각각 구하고, 구해진 공간 시프트량을 각각 공간 필터(92-1 및 92-2)에 공급하고, 스텝 S54로 진행한다. 구체적으로는, 보간 제어부(91)는 스 텝 S53에서 내삽 프레임의 화소를 기준으로, 그 모션 벡터로 대응되는 프레임 t 상의 위치와, 내삽 프레임의 화소에 대응하는 프레임 t 상의 화소 위치로부터, 그들의 공간 시프트량을 구하고, 구한 공간 시프트량을 공간 필터(92-1)에 공급한다. 동일하게, 보간 제어부(91)는 내삽 프레임의 화소를 기준으로, 그 모션 벡터로 대응되는 프레임 t+1 상의 위치와, 내삽 프레임의 화소에 대응하는 프레임 t+1 상의 화소 위치로부터, 그들의 공간 시프트량을 구하고, 구한 공간 시프트량을 공간 필터(92-2)에 공급한다.

시각 t의 화상 프레임 t의 화소값은 공간 필터(92-1)에 입력되고, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1의 화소값은 공간 필터(92-2)에 입력되어 있다. 스텝 S54에서, 공간 필터(92-1 및 92-2)는 입력되는 프레임 t 및 t+1 상의 화소의 화소값과, 보간 제어부(91)로부터 공급되는 공간 시프트량에 따라, 내삽 프레임의 화소에 대응하는 각 프레임 상의 화소값을 구하고, 구한 화소값을 승산기(93-1 및 93-2)에 각각 출력하고, 스텝 S55로 진행한다.

승산기(93-1 및 93-2)는 스텝 S55에서 공간 필터(92-1 또는 92-2)로부터 입력되는 각 프레임 상의 화소값에, 보간 제어부(91)에 의해 설정된 보간 가중치를 부여하고, 가중치가 주어진 화소값을 가산기(94)에 출력하고, 스텝 S56으로 진행한다. 즉, 승산기(93-1)는 공간 필터(92-1)로부터 입력되는 프레임 t 상의 화소값에, 보간 제어부(91)에 의해 설정된 보간 가중치 「 1-k」를 곱셈하고, 가중치가 주어진 화소값을 가산기(94)에 출력한다. 승산기(93-2)는 공간 필터(92-2)로부터 입력되는 프레임 t+1 상의 화소값에, 보간 제어부(91)에 의해 설정된 보간 가중치 「k」를 곱셈하고, 가중치가 주어진 화소값을 가산기(94)에 출력한다.

가산기(94)는 스텝 S56에서 승산기(93-1)에 의해 가중치가 주어진 화소값과, 승산기(93-2)에 의해 가중치가 주어진 화소값을 가산함으로써, 내삽 프레임 화소의 화소값을 생성하고, 생성된 화소값을 버퍼(95)에 출력하고, 스텝 S57로 진행한다. 보간 제어부(91)는 스텝 S57에서 내삽 프레임 상의 모든 화소에 대한 처리가 종료되었는지 여부를 판단하고, 내삽 프레임 상의 모든 화소에 대한 처리가 종료되어 있지 않다고 판단한 경우, 스텝 S52로 복귀하고, 그 이후의 처리를 반복한다. 보간 제어부(91)는 스텝 S57에서 내삽 프레임 상의 모든 화소에 대한 처리가 종료되었다고 판단한 경우, 화상 보간 처리를 종료한다.

이상과 같이, 내삽 프레임에 할당된 모션 벡터에 따라, 내삽 프레임의 화소값이 생성되고, 전술한 도 6의 스텝 S6에서, 버퍼(95)에 의해, 내삽 프레임이 출력되고, 그 다음에, 필요에 따라 프레임 t+1이 출력됨으로써, 60P 신호의 화상이 후단에 출력된다. 따라서, 내삽 프레임의 화소에, 가장 확실한 것 같은 모션 벡터가 할당되므로, 정밀도가 양호한 내삽 프레임을 생성할 수 있다.

다음에, 벡터 검출부(52)의 구성의 상세에 대하여 설명한다.

도 9는 벡터 검출부(52)의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 9에 구성을 나타낸 벡터 검출부(52)는 입력되는 시각 t의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1을 사용하여, 프레임 t 상의 모션 벡터를 검출한다. 이 모션 벡터를 검출하 는 처리는 복수개의 화소로 이루어지는 소정의 블록마다 실행된다.

초기 벡터 선택부(101)는 소정의 블록마다 과거의 모션 벡터의 검출 결과로부터 구해지는 신뢰도가 높은 모션 벡터를 구배법에 사용되는 초기값이 되는 초기 벡터 V0으로서, 반복 구배법 연산부(103)에 출력한다. 구체적으로는, 초기 벡터 선택부(101)는 검출 벡터 메모리(53)에 기억되는 과거에 구해진 주변 블록의 모션 벡터나, 시프트 초기 벡터 메모리(107)에 기억되는 시프트 초기 벡터를 초기 벡터의 후보 벡터로서 선택한다. 그리고, 초기 벡터 선택부(101)는 프레임 t와 프레임 t+1을 사용하여, 후보 벡터의 평가값 DFD를 구하고, 후보 벡터 중에서 구해진 평가값 DFD에 따른, 가장 신뢰도가 높은 것을 선택하여, 초기 벡터 V0으로서 출력한다. 그리고, 초기 벡터 선택부(101) 구성의 상세는 후술한다.

프리필터(102-1 및 102-2)는 로패스 필터나 가우스 필터에 의해 구성되며, 각각, 입력되는 화상의 프레임 t 및 프레임 t+1의 노이즈 성분을 제거하고, 반복 구배법 연산부(103)에 출력한다.

반복 구배법 연산부(103)는 초기 벡터 선택부(101)로부터 입력된 초기 벡터 V0과, 프리필터(102-1 및 102-2)를 통해 입력되는 프레임 t 및 프레임 t+1을 사용하여, 소정의 블록마다, 구배법에 의해, 모션 벡터 Vn을 산출한다. 반복 구배법 연산부(103)는 초기 벡터 V0과, 산출된 모션 벡터 Vn을 벡터 평가부(104)에 출력한다. 또, 반복 구배법 연산부(103)는 벡터 평가부(104)에 의한 모션 벡터의 평가 결과에 따라, 구배법의 연산을 반복해서 행하여, 모션 벡터 Vn을 산출한다. 그리 고, 반복 구배법 연산부(103) 구성의 상세는 후술한다.

벡터 평가부(104)는 반복 구배법 연산부(103)로부터의 모션 벡터 Vn-1(또는 초기 벡터 V0)과, 모션 벡터 Vn의 평가값 DFD를 구하고, 구해진 평가값 DFD에 따라, 반복 구배법 연산부(103)를 제어하고, 구배법의 연산을 반복해서 실행시켜, 최종적으로, 평가값 DFD에 따른, 신뢰성이 높은 것을 선택하고, 모션 벡터 V로서 검출 벡터 메모리(53)에 기억한다. 이때, 벡터 평가부(104)는 모션 벡터 V와 함께, 그 모션 벡터 V에 대하여 구해진 평가값 DFD를 시프트 초기 벡터 할당부(105)에 공급한다.

시프트 초기 벡터 할당부(105)는 벡터 평가부(104)로부터 모션 벡터 V 및 그 평가값 DFD가 공급되면, 다음의 프레임 상의 주목 블록을 통과하는 모션 벡터를 그 주목 블록으로 시프트시킨, 시프트 초기 벡터로서 설정한다. 환언하면, 시프트 초기 벡터 할당부(105)는 모션 벡터 V의 종점 블록과 동일 위치인 다음의 프레임 상의 주목 블록을 시점으로 한, 모션 벡터 V와 동일 크기이며 동일 방향인 모션 벡터를 시프트 초기 벡터로서 설정한다. 그리고, 시프트 초기 벡터 할당부(105)는 설정한 시프트 초기 벡터를 주목 블록에 대응시켜, 시프트 초기 벡터 메모리(107)에 할당한다.

구체적으로는, 시프트 초기 벡터 할당부(105)는 시프트 초기 벡터로서 할당된 모션 벡터 V의 평가값 DFD를 주목 블록에 대응시켜, 평가값 메모리(106)에 기억시켜 두고, 동일 주목 블록을 통과하는(즉, 주목 블록과 동일 위치인 과거의 프레 임 블록을 종점으로 하는) 다른 모션 벡터 V의 평가값 DFD와 비교한다. 그리고, 시프트 초기 벡터 할당부(105)는 평가값 DFD에 따른, 신뢰도가 높은 것으로 된 모션 벡터 V를 주목 블록으로 시프트시켜, 주목 블록의 시프트 초기 벡터로서 시프트 초기 벡터 메모리(107)에 할당한다. 그리고, 시프트 초기 벡터 할당부(105) 구성의 상세는 후술한다.

다음에, 벡터 검출부(52)에서 사용되는 구배법의 원리에 대하여 설명한다. 먼저, 동화상 중에서 수평, 수직, 시간축을 사용한 좌표 (x, y, t)로 표현되는 화소의 휘도 값을 g(x, y, t)로 한다. 여기에서, 주목 화소 (x₀, y₀, t₀)가, 미소(微小) 시간 중에, (dx, dy, dt)만큼 변위했을 때, 수평, 수직, 시간축의 구배(차분 차)를 각각 gx(x₀, y₀, t₀), gy(x₀, y₀, t₀), gt(x₀, y₀, t₀)로 나타내면, 변위 후의 화소의 휘도 값은 Taylor 전개 근사를 사용하여, 다음의 수식 (2)로 표현된다.

[수식 2]

g(x₀＋dx, y₀＋dy, t₀＋dt)

≒ g(x₀, y₀, t₀)+gx(x₀, y₀, t₀)dx

＋ gy(x₀, y₀, t₀)dy＋gt(x₀, y₀, t₀)dt

여기에서, 동화상 중의 어느 주목 화소가 1 프레임 후에 수평ｖx, 수직ｖy만큼 이동한 경우(이후, (ｖx, ｖy)로 나타냄), 그 화소의 휘도 값은 다음의 수식 (3)으로 표현된다.

[수식 3]

g(x₀＋ｖx, y₀＋ｖy, t₀+1)= g(x₀, y₀, t₀)

수식 (2)를 수식 (3)에 대입하면, 다음의 수식 (4)로 표현된다.

[수식 4]

gx(x₀, y₀, t₀)ｖx＋gy(x₀, y₀, t₀)ｖy

＋gt(x₀, y₀, t₀)=0

수식 (4)는 ｖx, ｖy의 2 변수의 식이므로, 주목 1 화소에 대한 단독의 식에서는, 그 해답을 구할 수 없다. 그래서, 다음에, 설명하는 바와 같이, 주목 화소의 주변 영역인 블록을 1개의 처리 단위로서 고려하여, 블록(주변 영역) 내의 모든 화소가 동일 모션 (ｖx, ｖy)를 한다고 가정하고, 각 화소에 대하여 동일한 식을 세운다. 가정이 전제로 되지만, 2 변수에 대하여 주변 화소의 개수의 식이 얻어진다. 따라서, 그들의 식을 연립시켜, 블록 내 모든 화소의 모션 보상 프레임 차분의 제곱합이 최소가 되도록 한 (ｖx, ｖy)를 구한다.

화소 (x, y, t)가 1 프레임 사이에 (ｖx, ｖy)만큼 이동했을 때, 그 모션 보상 프레임 간 차분 d는 다음의 수식 (5)로 표현된다.

[수식 5]

d = g(x＋ｖx, y＋ｖy, t+1)-g(x, y, t)

= Δxｖx＋Δyｖy＋Δt

수식 (5)에서 Δx=gx(x, y, t)이며, 수평 방향의 구배를 나타내고, Δy=gy(x, y, t)이며, 수직 방향의 구배를 나타내고, Δt=gt(x, y, t)이며, 시간 방향의 구배를 나타낸다. 이들을 사용하여, 모션 보상 프레임 간 차분의 제곱합을 E로 하면, 수식 (6)으로 표현된다.

[수식 6]

E =Σd²

= Σ(Δx²ｖx²＋Δy²ｖy²+2ΔxΔyｖxｖy

+2ΔxΔtｖx+2ΔyΔtｖy＋Δt²)

=ｖx²ΣΔx²＋ｖy²ΣΔy²+2ｖxｖyΣΔxΔy

+2ｖxΣΔxΔt+2ｖyΣΔyΔt＋ΣΔt²

여기에서, E가 최소로 되는 (ｖx, ｖy)는 각 변수에 있어서의 편미분(偏微分) 값이 0으로 될 때, 즉, δE/δvx=δE/δvy=0의 조건이 성립되는 때이므로, 수식 (6)으로부터, 다음의 수식 (7) 및 수식 (8)로 된다.

[수식 7]

ｖxΣΔx²＋ｖyΣΔxΔy＋ΣΔxΔt=0

[수식 8]

ｖyΣΔy²＋ｖxΣΔxΔy＋ΣΔyΔt =0

이들 수식 (7) 및 수식 (8)로부터, 구하고 싶은 모션인 (ｖx, ｖy)는 다음의 수식 (9)를 연산함으로써 구할 수 있다.

[수식 9]

여기에서, 도 10을 참조하여, 구체적으로 설명한다. 도 10의 예에서, 화살표 X는 수평 방향을 나타내고 있으며, 화살표 Y는 수직 방향을 나타내고 있다. 또, 화살표 T는 도면 중, 우측 안쪽의 시각 t의 프레임 t로부터, 좌측 바로 앞의 시각 t+1의 프레임 t+1로의 시간 경과 방향을 나타내고 있다. 그리고, 도 10의 예에서는, 각 프레임은 주목 화소 p의 주변 영역(블록)으로서, 구배법 연산에 사용되는 8 화소×8 화소의 영역만 나타나 있다.

프레임 t에서 좌측 위의 화소로부터 아래로 5번째, 우측으로 5번째 화소인 주목 화소 p의 모션 벡터 V(ｖx, ｖy)를 전술한 구배법을 이용하여 구하는 경우, 모션 벡터 V(ｖx, ｖy)는 주목 화소 p의 x, y 방향의 각각에 대하여 구해지는 인접 화소 px 및 py와의 휘도의 차분 차(즉, 구배) Δx 및Δy, 프레임 t+1에서 구해지는 주목 화소 p의 동위상에 위치하는 화소 q와의 시간 방향의 휘도의 차분 차(구배) Δt를 주목 화소 p의 주변 영역(8 화소×8 화소)의 모든 화소에 대하여 구하고, 그들의 차분 차를 수식 (9)을 사용하여 연산함으로써, 구할 수 있다.

즉, 구배법이란, 2 프레임 사이에서 구배 Δx, Δy, 및 Δt를 구하고, 구해진 Δx, Δy, 및 Δt로부터, 차분 제곱합을 사용하여, 통계적으로 모션 벡터 V(ｖx, ｖy)를 산출하는 것이다.

일반적으로, 이와 같은 구배법을 이용한 모션 벡터 검출 방법에 있어서는, 미소 모션에 대하여 정밀도가 높은 결과가 얻어진다. 그러나, 실제의 동화상 중에서 모션을 구하려고 하는 경우, 이 구배법은 그 모션량이 너무 크기 때문에 실용적이라고는 말할 수 없다. 이것에 대응하여, 이 구배법을 복수 회 반복하는 방법이 고려된다. 구배법을 반복하여 실행함으로써, 각 연산으로 구해지는 모션량이 수속(收束)되기 때문에, 서서히 정확한 모션이 구해진다.

그러나, 단지, 구배법을 반복하는 것만으로는, 리얼 타임 처리를 행하려고 한 경우, 연산 시간의 면으로부터 실용적이지 않다. 그래서, 벡터 검출부(52)에서는, 과거 프레임과 현재 프레임에서의 주변 화소의 모션에 따라 구해지는 초기 벡터를 초기값으로서 사용함으로써, 구배법의 반복 회수를 경감하고 있다. 즉, 모션의 기점(起點)이 되는 주목 화소로부터, 초기 벡터가 가리키는 곳으로 오프셋을 미리 가함으로써 대범한 모션을 산출하고, 오프셋이 가해진 그 위치로부터 구배법을 이용한 연산을 행하도록 하면, 화소 이하 모션을 포함시킨 미조정(微調整)을 행할 수 있다. 이에 따라, 연산 시간을 증대시키지 않고, 정밀도가 양호한 모션 벡터를 검출할 수 있다.

도 11은 초기 벡터를 사용하여 실행되는 반복 구배법에 대하여 구체적으로 설명하는 도면이다. 도 11의 예에서는, 화살표 T는 도면 중, 좌측 바로 앞의 시각 t의 프레임 t로부터, 우측 안쪽의 시각 t+1의 프레임 t+1로의 시간 경과를 나타내고 있다. 그리고, 각 화소 p, q0, q1, q2, 및 q3을 중심으로 한 블록은 그 화소의 구배법 연산에 사용되는 주변 영역(블록)을 나타내고 있다.

도 11의 예의 경우, 프레임 t에서의 주목 화소 p에 대하여, 프레임 t+1에서는, 주목 화소 p의 동위상에 위치하는 화소 q0이 아니고, 미리 구해 둔 초기 벡터 ｖ0을 오프셋(이동)하여 계산한 위치(화소) q1을 개시점으로 하여 1회째의 구배법 연산이 행해지고, 그 결과, 모션 벡터 ｖ1이 얻어진다.

다음에, 화소 q0으로부터 ｖ0＋ｖ1을 오프셋하여 계산한 위치(화소) q2를 개시점으로 하여 2회째의 구배법 연산이 행해지고, 그 결과, 모션 벡터 ｖ2가 얻어진다. 이에 따라, 최종적으로 모션 벡터 V는 수식 (10)으로서 구해진다.

[수식 10]

V = ｖ0＋ｖ1＋ｖ2

이상과 같이 하여, 초기 벡터를 사용하여, 반복 구배법의 연산을 실행함으로써, 연산 시간을 단축시키면서, 정밀도가 높은 모션 벡터를 구할 수 있다.

다음에, 도 12의 플로차트를 참조하여, 모션 벡터 검출 처리의 상세에 대하 여 설명한다. 벡터 검출부(52)에는, 입력되는 시각 t의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1이 입력된다.

초기 벡터 선택부(101)는 스텝 S101에서 프레임 t 상의 처리 대상이 되는 블록을 주목 블록으로 하여 선택하고, 스텝 S102로 진행한다. 그리고, 프레임 상에서는, 좌측 위의 블록으로부터 래스터 스캔 순으로 처리가 실행된다.

스텝 S102에서, 초기 벡터 선택부(101)는 초기 벡터 선택 처리를 실행한다. 초기 벡터 선택부(101)는 스텝 S101에서 소정의 블록마다, 과거의 모션 벡터 검출 결과로부터, 신뢰도가 높은 모션 벡터를 선택하고, 선택한 모션 벡터를 구배법에 사용되는 초기값이 되는 초기 벡터 V0으로 하여, 반복 구배법 연산부(103)에 출력하고, 스텝 S103으로 진행한다.

즉, 초기 벡터 선택부(101)는 과거의 구배법 연산 평가 처리(후술하는 스텝 S103)에서 구해지고, 검출 벡터 메모리(53)에 기억된 주변 블록의 모션 벡터나, 과거의 시프트 초기 벡터 할당 처리(후술하는 스텝 S104)에서 시프트 초기 벡터 메모리(107)에 기억된 시프트 초기 벡터를 초기 벡터의 후보 벡터로서 선택한다. 그리고, 초기 벡터 선택부(101)는 프레임 t와 프레임 t+1을 사용하여, 후보 벡터의 평가값 DFD를 구하고, 후보 벡터 중에서 구해진 평가값 DFD에 따른 신뢰도가 높은 것을 선택하고, 선택된 후보 벡터를 초기 벡터 V0으로서 출력한다. 그리고, 스텝 S102에서의, 초기 벡터 선택 처리의 상세는 후술한다.

스텝 S103에서, 반복 구배법 연산부(103) 및 벡터 평가부(104)는 반복 구배 법 연산 평가 처리(그리고, 반복 구배법 연산 처리라고도 함)를 실행하고, 스텝 S104로 진행한다. 구체적으로는, 스텝 S103에서, 반복 구배법 연산부(103)는 초기 벡터 선택부(101)로부터 입력된 초기 벡터 V0과, 프리필터(102-1 및 102-2)를 통해 입력되는 프레임 t 및 프레임 t+1을 사용하고, 벡터 평가부(104)에 의한 모션 벡터의 평가 결과에 따라, 구배법의 연산을 반복해서 행하여, 모션 벡터 Vn을 산출한다. 또, 벡터 평가부(104)는 반복 구배법 연산부(103)로부터의 모션 벡터 Vn-1과, 모션 벡터 Vn의 평가값 DFD를 구하고, 구해진 평가값 DFD에 따른, 가장 신뢰성이 높은 것을 선택하여, 모션 벡터 V로서 검출 벡터 메모리(53)에 기억한다. 이때, 벡터 평가부(104)는 모션 벡터 V와 함께, 그 모션 벡터 V에 대하여 구한 평가값 DFD를 시프트 초기 벡터 할당부(105)에 공급한다. 그리고, 스텝 S103에서의, 반복 구배법 연산 처리의 상세는 후술한다.

스텝 S104에서, 시프트 초기 벡터 할당부(105)는 시프트 초기 벡터 할당 처리를 실행하고, 스텝 S105로 진행한다. 시프트 초기 벡터 할당부(105)는 벡터 평가부(104)로부터 모션 벡터 V 및 그 평가값 DFD가 공급되면, 스텝 S104에서, 다음의 프레임 상의 주목 블록을 통과하는 모션 벡터를 그 주목 블록으로 시프트시킨 시프트 초기 벡터로서 설정한다. 즉, 환언하면, 모션 벡터 V의 종점 블록과 동일 위치인 다음의 프레임 상의 주목 블록을 시점으로 한, 모션 벡터 V와 동일 크기이며 동일 방향인 모션 벡터가 시프트 초기 벡터로서 설정된다. 그리고, 시프트 초기 벡터 할당부(105)는 설정한 시프트 초기 벡터를 주목 블록에 대응시켜, 시프트 초기 벡터 메모리(107)에 할당한다.

그리고, 구체적으로는, 시프트 초기 벡터 할당부(105)는 시프트 초기 벡터로서 할당된 모션 벡터 V의 평가값 DFD를 주목 블록에 대응시켜, 평가값 메모리(106)에 기억시켜 두고, 동일 주목 블록을 통과하는(즉, 주목 블록과 동일 위치인 과거의 프레임의 블록을 종점으로 하는) 다른 모션 벡터 V의 평가값 DFD와 비교하여, 평가값 DFD에 따른, 신뢰도가 높은 것으로 된 모션 벡터 V를 그 블록으로 시프트시켜 시프트 초기 벡터로 설정하고, 시프트시킨 블록에 대응시켜, 시프트 초기 벡터 메모리(107)에 할당한다. 그리고, 시프트 초기 벡터 할당부(105) 구성의 상세는 후술한다.

스텝 S105에서, 초기 벡터 선택부(101)는 프레임 t에서 모든 블록의 처리가 종료되었는지 여부를 판단하고, 모든 블록의 처리가 종료되어 있지 않다고 판단한 경우, 스텝 S101로 복귀하고, 그 이후의 처리를 반복한다. 또, 스텝 S105에서, 초기 벡터 선택부(101)는 프레임 t에서 모든 블록의 처리가 종료되었다고 판단한 경우, 즉, 프레임 t 상의 모든 블록에서 모션 벡터 V가 검출되었다고 판단하고, 모션 벡터 검출 처리를 종료한다.

이상과 같이, 과거에 검출된 모션 벡터로부터 초기 벡터가 선택되고, 선택된 초기 벡터에 따라 반복 구배법의 연산이 이용되어, 반복 모션 벡터가 산출되고, 산출된 모션 벡터 중에서 평가값 DFD에 따른, 신뢰도가 높은(즉, 가장 확실한 것 같은) 모션 벡터가 검출된다. 이 결과, 검출 벡터 메모리(53)에 프레임 t 상의 모든 블록에 대응하는 모션 벡터 V가 기억된다.

다음에, 시프트 초기 벡터 할당부(105)의 구성의 상세에 대하여 설명한다.

도 13은 시프트 초기 벡터 할당부(105)의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 13에 구성을 나타낸 시프트 초기 벡터 할당부(105)는 전(과거) 프레임에서 벡터 평가부(104)로부터 검출된 모션 벡터 V에 따라, 초기 벡터의 후보 벡터로 되는 시프트 초기 벡터를 설정하고, 시프트 초기 벡터 메모리(107)에 할당하는 처리를 행한다. 시프트 초기 벡터 할당부(105)에는, 벡터 평가부(104)로부터 검출된 모션 벡터 V, 및 그 모션 벡터 V의 평가값 DFD가 입력된다.

할당 대상 위치 연산부(201)는 벡터 평가부(104)로부터 검출된 모션 벡터 V가, 다음 시각의 프레임 상에서 통과하는 블록 위치(즉, 현재의 프레임 상에서 검출된 모션 벡터 V의 종점 블록과 동일 위치에 있는 다음의 프레임 상의 블록 위치)를 연산하고, 연산된 블록 위치를 평가값 메모리(106) 및 시프트 초기 벡터 치환부(203)에 공급한다.

평가값 비교부(202)는 모션 벡터 V, 및 그 모션 벡터 V의 평가값 DFD가 입력되면, 할당 대상 위치 연산부(201)로부터의 블록 위치의 평가값 DFD를 평가값 메모리(106)로부터 판독한다. 그리고, 평가값 비교부(202)는 평가값 메모리(106)로부터 판독된 평가값 DFD와, 벡터 평가부(104)에 의해 검출된 모션 벡터 V의 평가값 DFD를 비교 판단하고, 검출된 모션 벡터 V의 평가값 DFD의 쪽이 작다(즉, 신뢰도가 높다)고 판단한 경우, 시프트 초기 벡터 치환부(203)를 제어하고, 시프트 초기 벡 터 메모리(107)의, 시프트 초기 벡터 할당부(105)에 의해 공급된 블록 위치의 시프트 초기 벡터를 평가값 DFD에 따른, 신뢰도가 높다고 판단한 모션 벡터 V로 재기록시킨다. 또, 그와 동시에, 평가값 비교부(202)는 평가값 치환부(204)를 제어하고, 평가값 메모리(106)에서 할당 대상 위치 연산부(201)에 의해 선택된 블록 위치의 평가값 DFD를 모션 벡터 V의 평가값 DFD로 재기록시킨다.

시프트 초기 벡터 치환부(203)는 시프트 초기 벡터 메모리(107)의, 할당 대상 위치 연산부(201)에 의해 공급된 블록 위치의 시프트 초기 벡터를 평가값 비교부(202)로부터 공급되는 모션 벡터 V(즉, 모션 벡터 V와 동일 크기이며 동일 방향인 모션 벡터)로 재기록한다. 평가값 치환부(204)는 평가값 비교부(202)의 제어 하에, 평가값 메모리(106)에서 할당 대상 위치 연산부(201)에 의해 선택된 블록 위치의 평가값 DFD를 모션 벡터 V의 평가값 DFD로 재기록한다.

평가값 메모리(106)는 다음의 프레임 상에서의, 각 블록에 할당되는 시프트 초기 벡터 후보의 평가값 DFD를 블록마다 기억한다. 시프트 초기 벡터 메모리(107)는 다음의 프레임에서의 각 블록에서 가장 평가값 DFD가 작은(즉, 가장 신뢰도가 있다) 모션 벡터, 시프트 초기 벡터로서 그 블록에 대응시켜 기억한다.

도 14는 시프트 초기 벡터 할당부(105)에 의해 할당되는 시프트 초기 벡터를 1차원적으로 설명하는 도면이다. 도 14의 예에서는, 위로부터 차례로, 시각 T=t-1의 프레임 t-1, 시각 T=t의 프레임 t, 및 시각 T=t+1의 프레임 t+1이 나타나 있고, 각 프레임 상의 구분은 각 프레임에서의 블록의 경계를 나타내고 있다.

도 14의 예의 경우, 프레임 t-1 상의 블록 B에서 검출되는 모션 벡터를 모션 벡터 V(도면 중, 실선 화살표)로 하고, 블록 B를 시점으로 하는 모션 벡터 V에 의한 프레임 t 상의 모션 보상선(補償先)(이하, 오프셋선(先) 이라고도 함)을 블록 Bt로 한다. 또, 프레임 t-1 상의 모션 벡터 V를 프레임 t 상의 블록 Bt로 시프트한 모션 벡터를 시프트 초기 벡터 SV(도면 중, 점선 화살표)로 한다. 그리고, 이 경우, 오프셋선이란, 프레임 t-1 상에서 검출된 모션 벡터 V의 종점 블록과 동일 위치에 있는 프레임 t 상의 블록 Bt를 나타내고 있으며, 시프트란, 프레임 t-1 상에서 검출된 모션 벡터 V와 동일 크기이며 동일 방향인 모션 벡터의 시점을, 프레임 t-1 상의 모션 벡터 V의 종점 블록과 동일 위치에 있는 프레임 t 상의 블록 Bt로 하는 것을 말한다. 즉, 시프트 초기 벡터 SV는 프레임 t-1 상에서 검출된 모션 벡터 V의 종점 블록과 동일 위치에 있는 프레임 t 상의 블록 Bt를 시점으로 한, 모션 벡터 V와 동일 크기이며 동일 방향인 모션 벡터이다.

일반적으로, 연속하는 프레임 사이에서는, 동물체의 모션량에 어느 정도의 연속성이 있고, 그 모션량의 변화가 작은 것으로 되므로, 도 14의 예에서는, 블록 B 상의 물체가 등속(等速)이거나 그것에 가까운 모션을 하는 경우, 블록 Bt에서의 모션 벡터도 모션 벡터 V이거나 그것에 가까운 모션의 벡터로 되는 것이 많다.

따라서, 이 시프트 초기 벡터 SV를 프레임 t 상의 주목 블록 Bt의 모션 벡터를 검출하는 경우에, 구배법 연산에 부여하는 초기 벡터의 후보로서 사용함으로써, 주변 블록의 모션 벡터만을 초기 벡터의 후보로서 사용하는 경우보다, 구배법 연산 에 의한 모션 벡터 검출에, 보다 적절한 초기 벡터를 얻을 수 있다.

이상을, 도 15 및 도 16을 참조하여, 구체적으로 설명한다. 그리고, 도 15 및 도 16에서는, 각 프레임 상에는 9개의 블록이 나타나 있다.

도 15는 큰 모션의 물체가 통과하고 있는 블록과, 그 주변 블록의 모션 벡터의 예를 나타내고 있다. 도 15의 예의 경우, 1 블록으로 이루어지는 어느 물체 O1의 화상 오브젝트는 큰 모션의 모션 벡터 V1로, 프레임 t-1 상의 최우단(좌측으로부터 9번째)의 블록으로부터, 프레임 t 상의 좌측으로부터 5번째의 블록을 경유하여, 프레임 t+1 상의 최좌단의 블록으로 이동하고 있다. 한편, 4 블록으로 이루어지는 물체 O2의 화상 오브젝트는 모션 벡터 V1보다 작은 모션의 모션 벡터 V2로, 프레임 t-1 상의 좌측으로부터 3 내지 6번째의 4 블록으로부터, 프레임 t 상의 좌측으로부터 4 내지 7번째의 4 블록을 경유하여, 프레임 t+1 상의 좌측으로부터 5 내지 8번째의 4 블록으로 이동하고 있다. 즉, 프레임 t 상의 좌측으로부터 5번째의 블록에서 물체 O1의 화상 오브젝트와 물체 O2의 화상 오브젝트는 물체 O1의 화상 오브젝트를 바로 앞으로 하여 교차하고 있다.

이때, 프레임 t 상에서 물체 O1의 화상 오브젝트가 모션 벡터 V1로 통과하는, 좌측으로부터 5번째 블록의 모션 벡터를 검출하기 위해, 주변 블록의 모션으로부터 초기 벡터를 추출하려고 해도, 주변 블록(좌측으로부터 4 또는 6번째의 블록)에, 물체 O2의 화상 오브젝트가 물체 O1의 화상 오브젝트와는 상이한 모션 벡터 V2로 통과하고 있기 때문에, 적절한 모션 벡터는 존재하지 않는다. 한편, 시프트 초 기 벡터 SV1(도면 중, 점선 화살표)은 이와 같은 경우라도, 과거의 프레임 t-1 상에서 검출된 모션 벡터 V1을, 그 프레임 t 상의 좌측으로부터 5번째의 블록으로 시프트한 모션 벡터(즉, 프레임 t-1 상에서 검출된 모션 벡터 V1의 종점 블록과 동일 위치에 있는 프레임 t 상의 블록을 시점으로 한, 모션 벡터 V1과 동일 크기이며 동일 방향인 모션 벡터)이므로, 확실하게 취득할 수 있다.

도 16은 동물체의 경계의 블록과, 그 주변 블록의 모션 벡터의 예를 나타내고 있다. 도 16의 예의 경우, 1 블록으로 이루어지는 어느 물체 O3의 화상 오브젝트는 모션 벡터 V3으로, 프레임 t-1 상의 좌측으로부터 6번째의 블록으로부터, 프레임 t 상의 좌측으로부터 5번째의 블록을 경유하여, 프레임 t+1 상의 좌측으로부터 4번째의 블록으로 이동하고 있다. 한편, 9 블록 이상으로 이루어지는 물체 O4의 화상 오브젝트는 모션 벡터 V1과는 상이한 모션 벡터 V4로, 프레임 t-1 상의 전(全) 9 블록으로부터, 프레임 t 상의 좌측으로부터 2 내지 9번째의 8 블록을 경유하여, 프레임 t+1 상의 좌측으로부터 3 내지 9번째의 7 블록으로 이동하고 있다. 즉, 물체 O3의 화상 오브젝트는 프레임 t-1의 좌측으로부터 6번째의 블록, 프레임 t 상의 좌측으로부터 5번째의 블록, 및 프레임 t+1 상의 좌측으로부터 4번째의 블록에서 물체 O4의 화상 오브젝트의 바로 앞을 통과하고 있다.

이때, 프레임 t 상에서 물체 O3의 화상 오브젝트가 모션 벡터 V3로 통과하는, 좌측으로부터 5번째 블록의 모션 벡터를 검출하기 위해, 주변 블록의 모션으로부터 초기 벡터를 추출하려고 해도, 주변 블록(좌측으로부터 4 또는 6번째의 블 록)에, 물체 O4의 화상 오브젝트가, 물체 O3의 화상 오브젝트와는 상이한 모션 벡터 V4로 통과하고 있기 때문에, 적절한 모션 벡터는 존재하지 않는다. 그러나, 이 경우에 있어서도, 도 15의 경우와 동일하게, 시프트 초기 벡터 SV3(도면 중, 점선 화살표)은 과거의 프레임 t-1 상에서 검출된 모션 벡터 V3을, 그 프레임 t 상의 우측으로부터 5번째의 블록으로 시프트한 벡터(즉, 프레임 t-1 상에서 검출된 모션 벡터 V3의 종점 블록과 동일 위치에 있는 프레임 t 상의 블록을 시점으로 한, 모션 벡터 V3과 동일 크기이며 동일 방향인 모션 벡터)이므로, 확실하게 취득할 수 있다.

이상과 같이, 도 15에 나타낸 바와 같은 큰 모션을 가지는 물체나, 도 16에 나타낸 바와 같이 움직이고 있는 물체의 경계에 있어서는, 모션 벡터를 검출하려고 하는 주목 블록의 초기 벡터의 후보로 되는 주변 블록에, 주목 블록의 초기 벡터로서 최적의 모션 벡터가 존재하지 않는 경우가 많이 존재한다. 이에 대하여, 시프트 초기 벡터는 과거의 프레임 t-1 상에서 검출된 모션 벡터의 종점 블록과 동일 위치에 있는 프레임 t 상의 블록을 시점으로 한, 모션 벡터와 동일 크기이며 동일 방향인 모션 벡터이므로, 블록 사이의 공간 거리에 의존하지 않기 때문에, 주변 블록에 주목 블록의 초기 벡터로서 적절한 모션 벡터가 존재하지 않는 경우에도, 확실하게 취득할 수 있어, 초기 벡터의 최적의 후보로서 사용할 수 있다.

여기에서, 일단, 도 14로 복귀하고, 시프트 초기 벡터의 결정 방법에 대하여 설명한다. 도 14의 예에서, 모션 벡터 검출 처리를 행하는 프레임 t 상의 주목 블 록 Bt를 기준으로 하여, 프레임 t-1로부터 주목 블록 Bt를 통과하는 모션 벡터(즉, 프레임 t 상의 블록 Bt와 동일 위치에 있는 프레임 t-1의 블록을 종점으로 하는 모션 벡터)를 탐색하려고 하면, 프레임 t-1 상의 모든 블록의 모션 벡터를 검색하지 않으면 안되어, 처리가 방대하게 되어 버린다. 따라서, 이 경우, 모션 벡터 검출 시에, 방대한 처리분의 연산량을 처리하지 않으면 안돼, 그 실현(하드웨어화)이 곤란했다.

그래서, 시프트 초기 벡터 할당부(105)는 프레임 t-1에서의 모션 벡터 검출 시에, 주목 블록 Bt에서 검출된 모션 벡터 V가 다음 시각의 프레임 t 상에서 통과하는 블록 위치(즉, 모션 벡터 V의 종점 블록과 동일 위치의 프레임 t 상의 블록)를 구하고, 그 모션 벡터 V를 블록 Bt에 대한 시프트 초기 벡터 SV로서 미리 할당해 둔다. 이에 따라, 프레임 t 상에서의 모션 벡터 검출 시에 필요하게 되는 시프트 초기 벡터를 탐색하는 연산량을 삭감할 수 있고, 하드웨어화를 실현할 수 있게 되어, 현실적으로, 시프트 초기 벡터를 초기 벡터의 후보로서 사용하는 것이 가능하게 된다.

도 17을 참조하여, 시프트 초기 벡터 할당부(105)에 의한 시프트 초기 벡터의 결정 방법을 구체적으로 설명한다. 도 17의 예에서는, 화살표 T는 도면 중 좌측 바로 앞의 시각 t-1의 프레임 t-1로부터, 우측 안쪽의 시각 t의 프레임 t로의 시간 경과를 나타내고 있다. 또, 각 프레임 상의 동그라미는 화소를 나타내고 있다.

프레임 t-1 상에서 블록 B0은 4×4 화소에 의해 구성된다. 블록 B0에서 검출된 모션 벡터 Vb로 하면, 블록 B0을 프레임 t 상에 오프셋(모션 보상)한 오프셋선(先)(블록 B0의 모션 벡터 Vb의 종점 블록과 동일 위치의 프레임 t 상의 블록) A0은 일반적으로는 프레임 t 상의 4×4 화소에 의해 구성되는 4개의 블록 Bt1 내지 Bt4와 겹침을 가진다. 따라서, 도 17의 예의 경우에 있어서는, 이 오프셋선 A0과, 겹침을 가지는 4개의 블록 Bt1 내지 Bt4의 모두가 모션 벡터 Vb를 시프트 초기 벡터로서 할당하는 대상 블록으로 된다.

이상과 같이 하여 앞의 프레임에서 검출된 모션 벡터를 시프트 초기 벡터로서 할당한다. 이 경우, 할당되는 대상으로 되는 블록 위치는 모션 벡터의 크기와 방향에 의한다. 이 때문에, 프레임 t-1 상에서 검출되는 모션 벡터의 분포에 따라서는, 도 18에 나타낸 바와 같이, 프레임 t 상에서 복수개의 시프트 초기 벡터가 할당하는 대상으로 되어 경합하는 블록이나, 역으로, 시프트 초기 벡터의 할당이 일어나지 않는 블록이 발생하여 버린다.

도 18은 시프트 초기 벡터의 할당예를 나타내고 있다. 도 18의 예에서, 각 프레임의 구분은 블록의 경계를 나타내고 있으며, 프레임 t-1 상에는, 도면 중 좌측으로부터 블록 B1 내지 B5에 의해 구성되며, 프레임 t 상에는, 도면 중 좌측으로부터 블록 Bt1 내지 Bt5가 나타나 있다.

블록 B1에서는, 모션 벡터 V1이 검출되고, 블록 B1의 오프셋선 A1은 프레임 t 상의 블록 Bt1 및 Bt2와 겹침을 가진다. 블록 B2에서는, 모션 벡터 V2가 검출되 고, 블록 B2의 오프셋선 A2는 프레임 t 상의 블록 Bt1 및 Bt2와 겹침을 가진다. 블록 B3있어서는, 모션 벡터 V3이 검출되고, 블록 B3의 오프셋선 A3은 프레임 t 상의 블록 Bt4 및 Bt5와 겹침을 가진다. 블록 B4에서는, 모션 벡터 V4가 검출되고, 블록 B4의 오프셋선 A4는 프레임 t 상의 블록 Bt4 및 Bt5와 겹침을 가진다. 블록 B5에서는, 모션 벡터 V5가 검출되고, 블록 B5의 오프셋선 A5는 프레임 t 상의 블록 Bt5 및 도시하지 않은 인접 블록과 겹침을 가진다.

즉, 도 18의 예에서는, 프레임 t 상의 블록 Bt1 및 Bt2에는, 모션 벡터 V1 또는 V2 중 어느 한쪽이 시프트 초기 벡터로서 할당된다. 또, 프레임 t 상의 블록 Bt4에는, 모션 벡터 V3 및 V4 중 어느 한쪽이 시프트 초기 벡터로서 할당되고, 프레임 t 상의 블록 Bt5에는, 모션 벡터 V3, V4, 및 V5 중 어느 하나가 시프트 초기 벡터로서 할당된다. 그러나, 프레임 t 상의 블록 Bt3에는, 시프트 초기 벡터의 후보로 되는 모션 벡터가 존재하지 않아, 시프트 초기 벡터는 할당되지 않는다.

따라서, 시프트 초기 벡터 할당부(105)는 블록 Bt3과 같이, 시프트 초기 벡터의 할당이 일어나지 않는 블록에 대하여, 0 벡터를 시프트 초기 벡터로서 할당한다. 한편, 시프트 초기 벡터 할당부(105)는 블록 Bt1, Bt2, Bt4, 및 Bt5와 같이, 복수개의 모션 벡터가 경합하는 블록에 대하여, 전술한 평가값 DFD에 따른, 신뢰도가 높은 모션 벡터를 선택하고, 선택한 모션 벡터를 시프트 초기 벡터로서 각각의 블록에 할당한다.

그리고, 도 18의 예에서는, 설명의 편의상, 오프셋선 A는 프레임 t 상으로부 터 조금 어긋나게 하여 나타나 있다.

도 19는 경합하는 모션 벡터의 예를 나타낸 도면이다. 도 19의 예에서는, 프레임 t-1 상의 블록 B1 및 B2로부터, 각각에 있어서 검출된 모션 벡터 V1 및 V2가 프레임 t 상의 블록 Bt를 통과하고 있다. 즉, 블록 Bt는 모션 벡터 V1의 프레임 t-1 상의 종점과 동일 위치의 프레임 t 상의 블록이며, 모션 벡터 V2의 프레임 t-1 상의 종점과 동일 위치의 프레임 t 상의 블록이다. 이와 같이, 복수개의 모션 벡터가 동일 블록에 대하여 경합하는 경우에는, 모션 벡터 V1에 대한 평가값 DFD1과, 모션 벡터 V2에 대한 평가값 DFD2의 값이 비교되어, 평가값 DFD가 작은 쪽(즉, 신뢰도가 높은 쪽)이 블록 Bt에 대응하는 시프트 초기 벡터 SV2로서 선택된다. 이에 따라, 평가값 DFD에 따른, 신뢰도가 높은 시프트 초기 벡터를 얻을 수 있다.

다음에, 도 20의 플로차트를 참조하여, 시프트 초기 벡터 할당 처리의 상세에 대하여 설명한다. 전단(前段)에서 벡터 평가부(104)는 프레임 t-1 상의 주목 블록의 모션 벡터 V를 검출하면, 검출된 모션 벡터 V와 함께, 그 모션 벡터 V에 대하여 구한 평가값 DFD를 시프트 초기 벡터 할당부(105)에 공급한다.

스텝 S201에서, 평가값 비교부(202)는 벡터 평가부(104)로부터 모션 벡터 V와 함께 그 모션 벡터 V의 평가값 DFD를 입력한다. 또, 이때, 할당 대상 위치 연산부(201)도 모션 벡터 V를 입력하고, 스텝 S202로 진행한다. 할당 대상 위치 연산부(201)는 모션 벡터 V의 프레임 t에서의 오프셋(모션 보상)선의 할당 대상 블록 위치를 구한다. 즉, 할당 대상 위치 연산부(201)는 프레임 t-1 상에서 검출된 모 션 벡터 V의 종점 블록과 동일 위치에 있는 프레임 t 상의 블록 위치를 구하고, 스텝 S203으로 진행한다. 할당 대상 위치 연산부(201)는 스텝 S203에서, 구해진 할당 대상 블록 중 1개의 할당 대상 블록을 선택하고, 선택한 할당 대상 블록 위치를 평가값 메모리(106) 및 시프트 초기 벡터 치환부(203)에 공급하고, 스텝 S204로 진행한다. 그리고, 스텝 S203에서는, 할당 대상 블록 중 프레임 t 상에서 좌측 위의 블록으로부터 차례로 선택된다.

스텝 S204에서, 평가값 비교부(202)는 평가값 메모리(106)로부터 할당 대상 위치 연산부(201)에 의해 선택된 할당 대상 블록의 평가값 DFD를 취득하고, 스텝 S205로 진행하여, 스텝 S201에서, 입력된 모션 벡터 V의 평가값 DFD가 평가값 메모리(106)의 평가값 DFD보다 작은지 여부(즉, 모션 벡터 V의 평가값 DFD가 평가값 메모리(106)의 평가값 DFD보다 신뢰도가 높은지 여부)를 판단하고, 모션 벡터 V의 평가값 DFD가 평가값 메모리(106)의 평가값 DFD보다 작다고 판단된 경우, 스텝 S206으로 진행한다.

평가값 비교부(202)는 스텝 S206에서 시프트 초기 벡터 치환부(203)를 제어하여, 할당 대상 위치 연산부(201)에 의해 선택된 시프트 초기 벡터 메모리(107)의 할당 대상 블록의 시프트 초기 벡터를 모션 벡터 V(즉, 모션 벡터 V와 동일 크기이며 동일 방향인 모션 벡터)에 재기록시켜, 스텝 S207로 진행하고, 평가값 치환부(204)를 제어하여, 할당 대상 위치 연산부(201)에 의해 선택된 할당 대상 블록의 평가값 DFD를 모션 벡터 V의 평가값 DFD로 재기록시키고, 스텝 S208로 진행한다.

또, 평가값 비교부(202)는 스텝 S205에서, 스텝 S201에서 입력된 모션 벡터 V의 평가값 DFD가 평가값 메모리(106)에 기억되는 평가값 DFD보다 작지 않다고 판단한 경우, 스텝 S206 및 S207의 처리를 스킵하고, 스텝 S208로 진행한다. 즉, 이 경우, 평가값 메모리(106)의 평가값 DFD가 모션 벡터 V의 평가값 DFD보다 신뢰도가 높다고 판단되므로, 평가값 메모리(106) 및 시프트 초기 벡터 메모리(107)의 값은 재기록되지 않는다.

할당 대상 위치 연산부(201)는 스텝 S208에서 모션 벡터 V의 할당 대상 블록의 모든 처리가 종료되었는지 여부를 판단하고, 할당 대상 블록의 모든 처리가 종료되어 있지 않다고 판단한 경우, 스텝 S203으로 복귀하고, 그 이후의 처리를 반복한다. 또, 할당 대상 위치 연산부(201)는 스텝 S208에서 모션 벡터 V의 할당 대상 블록의 모든 처리가 종료되었다고 판단한 경우, 시프트 초기 벡터 할당 처리를 종료한다.

그리고, 첫 회의 처리에서는, 선택된 할당 대상 블록에 대응하는 시프트 초기 벡터가 시프트 초기 벡터 메모리(107)에 아직 기억되어 있지 않다. 따라서, 그 시프트 초기 벡터의 평가값 DFD가 평가값 메모리(106)가 대응하는 할당 대상 블록에 아직 기억되어 있지 않은 경우에는, 스텝 S204에서, 선택된 할당 대상 블록으로부터 평가값 DFD는 취득되지 않으므로, 스텝 S205에서는, Yes로 판단되는 것으로 하고, 스텝 S206 및 S207의 처리가 실행된다.

이상과 같이, 주목 블록의 모션 벡터의 검출을 처리할 때, 연속하는 프레임 사이에서 동물체의 모션량에는 어느 정도의 연속성이 있고, 모션량의 변화가 작은 것에 따라, 전의 시각(과거)의 프레임으로부터 다음 시각의 프레임의 주목 블록을 통과하는 모션 벡터(즉, 과거의 프레임 상에서 검출된 모션 벡터 V의 종점 블록과 동일 위치에 있는 다음의 프레임 상의 블록을 시점으로 한, 모션 벡터 V와 동일 크기이며 동일 방향인 모션 벡터)인 시프트 초기 벡터를 초기 벡터의 후보 벡터로 함으로써, 종래와 같이 주변 블록에서 과거에 구해지고 있는 모션 벡터만을 초기 벡터의 후보 벡터로 하는 경우보다, 특히, 움직이고 있는 물체의 경계에 있어서는, 구배법 연산의 초기값으로서 적절한 모션 벡터를 부여할 수 있고, 이에 따라, 구배법의 연산에 의한 모션 벡터 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또, 시프트 초기 벡터를 구할 때, 전의 시각의 프레임에서 검출된 모션 벡터가 다음 시각의 프레임에서 통과하는 블록(즉, 프레임 t-1 상에서 검출된 모션 벡터 V의 종점 블록과 동일 위치에 있는 프레임 t 상의 블록)을 구하고, 다음 시각의 프레임 상의 주목 블록에서의 시프트 초기 벡터로서 할당하도록 했으므로, 주목 블록을 통과하는 모션 벡터를 전의 시각의 프레임의 모든 블록의 모션 벡터로부터 탐색하는 경우보다, 처리의 연산량이 삭감되기 때문에, 방대한 연산량에 의해 실현이 곤란했던 하드웨어화를 실현할 수 있다.

또한, 이 프레임 t에서의 시프트 초기 벡터의 결정에 필요한 평가값은 프레임 t의 처리가 시작되기 전에 취득되고 있다. 따라서, 전술한 본 발명에 있어서의 처리를 사용함으로써, 과거의 프레임 t-1과 현재 프레임 t 사이에 발생하는 시프트 초기 벡터의 결정을 위한 프레임 t로 필요한 평가값을 연산하기 위한 모든 처리에서 리얼 타임 처리를 실현할 수 있다.

특히, 도 19 및 도 20을 참조하여 전술한 복수개의 모션 벡터의 경합이 생겼다고 해도, 과거의 프레임 t-1로부터 현재 프레임 t에 검출된 모션 벡터로부터, 이미 연산되어 있는 평가값에 따라, 시프트 초기 벡터를 얻기 위한 선택 처리가 요구될 뿐이다. 즉, 시프트 초기 벡터의 선택 처리는 과거의 프레임의 시각 t-1과 현재의 프레임의 시각 t 사이에서 이미 연산이 끝난 평가값을 기준으로 할 뿐이며, 연산량이 적게 되므로, 리얼 타임 처리는 실현 가능하다.

다음에, 초기 벡터 선택부(101)의 구성의 상세에 대하여 설명한다.

도 21은 초기 벡터 선택부(101)의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 21에 구성을 나타낸 초기 벡터 선택부(101)는 전(과거) 프레임에서 검출된 모션 벡터나, 시프트 초기 벡터 등의 후보 벡터(이하, 초기 후보 벡터라고도 함)로부터, 신뢰도가 높은 모션 벡터를 초기 벡터로서 선택하는 처리를 행한다. 초기 벡터 선택부(101)에는, 시각 t의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1이 입력된다.

후보 벡터 위치 연산부(251)는 프레임 t가 입력되면, 프레임 t 상의 처리 대상으로 되는 주목 블록을 선택하고, 주목 블록의 주변 영역으로부터 주목 블록의 초기 후보 벡터를 취득하는 후보 블록의 위치, 초기 후보 벡터로 되는 모션 벡터의 종류 및 우선 순위를 구하고, 구해진 우선 순위의 순으로, 후보 블록의 위치 정보 및 초기 후보 벡터의 종류 정보를 검출 벡터 취득부(252) 및 시프트 초기 벡터 취 득부(253)에 공급한다. 또, 후보 벡터 위치 연산부(251)는 후보 블록의 위치 정보를 오프셋 위치 연산부(254)에도 공급한다.

그리고, 신호 처리 장치(1)에서는, 초기 후보 벡터의 수는 초기 벡터의 정밀도와, 하드웨어 능력의 균형 등에 따라 소정 수로 설정되어 있고, 또한, 후보 블록의 위치, 초기 후보 벡터의 종류, 및 우선 순위도, 예를 들면, 도 23을 참조하여 후술하는 바와 같이, 미리 설정되어 있다. 또, 초기 후보 벡터의 종류로서는, 과거 프레임에서 소정의 블록을 통과하는 모션 벡터를 그 소정의 블록으로 시프트시킨 모션 벡터(즉, 과거 프레임 상에서 검출된 모션 벡터의 종점 블록과 동일 위치에 있는 다음의 프레임 상의 블록을 시점으로 한, 모션 벡터 V와 동일 크기이며 동일 방향인 모션 벡터)인 시프트 초기 벡터 SV, 과거 프레임에서 검출된 모션 벡터(이하, 과거 벡터 PV라고도 함), 현재의 프레임에서 주목 블록보다 바로 앞의 블록에서 검출된 모션 벡터(현재 벡터 CV라고도 함), 및 0 벡터가 있다.

따라서, 후보 벡터 위치 연산부(251)는 미리 설정된 초기 후보 벡터의 종류가 과거 벡터 또는 현재 벡터인 경우, 후보 블록의 위치 정보 및 초기 후보 벡터의 종류 정보를 검출 벡터 취득부(252)에 공급하고, 구한 초기 후보 벡터의 종류가 시프트 초기 벡터인 경우, 후보 블록의 위치 정보 및 초기 후보 벡터의 종류 정보를 시프트 초기 벡터 취득부(253)에 공급하고, 그 어느 쪽도 아닌 경우(예를 들면, 초기 후보 벡터의 종류가 0 벡터인 경우), 0 벡터를 설정하고, 0 벡터와 함께, 후보 블록의 위치 정보를 오프셋 위치 연산부(254)에 공급한다.

검출 벡터 취득부(252)는 후보 벡터 위치 연산부(251)에 의해 공급된 후보 블록의 위치 정보 및 초기 후보 벡터의 종류 정보에 따른 모션 벡터를 검출 벡터 메모리(53)로부터 취득하고, 취득한 모션 벡터를 초기 후보 벡터로서 오프셋 위치 연산부(254)에 출력한다.

시프트 초기 벡터 취득부(253)는 후보 벡터 위치 연산부(251)에 의해 공급된 후보 블록의 위치 정보 및 초기 후보 벡터의 종류 정보에 따라, 후보 블록의 위치 정보에 대응한 시프트 초기 벡터를 시프트 초기 벡터 메모리(107)로부터 취득하여, 초기 후보 벡터로서 오프셋 위치 연산부(254)에 출력한다. 또, 시프트 초기 벡터 취득부(253)는 후보 벡터 위치 연산부(251)에 의해 지시된 블록 위치에 시프트 초기 벡터가 할당되어 있지 않은 경우, 0 벡터를 오프셋 위치 연산부(254)에 출력한다. 그리고, 시프트 초기 벡터가 할당되어 있지 않은 경우에는, 0 벡터가 시프트 초기 벡터 메모리(107)에 미리 기억되어 있도록 해도 된다.

오프셋 위치 연산부(254)는 검출 벡터 취득부(252) 또는 시프트 초기 벡터 취득부(253)로부터 초기 후보 벡터(또는 후보 벡터 위치 연산부(251)로부터의 0 벡터)를 입력하면, 후보 벡터 위치 연산부(251)에 의해 공급된 후보 블록의 위치 정보에 따라, 각 초기 후보 벡터에 대하여, 프레임 t의 주목 블록을 프레임 t+1에 오프셋(모션 보상)시킨 오프셋선의 블록 위치를 연산한다. 그리고, 오프셋 위치 연산부(254)는 초기 후보 벡터와 함께, 후보 블록의 위치 정보, 및 오프셋선 블록 위치의 정보를 평가값 연산부(255)에 출력한다.

평가값 연산부(255)는 오프셋 위치 연산부(254)로부터 초기 후보 벡터와 함께, 후보 블록의 위치 정보, 및 오프셋선 블록 위치의 정보를 입력하면, 프레임 t와 프레임 t+1을 사용하여, 초기 후보 벡터의 평가값 DFD를 구한다. 그리고, 평가값 연산부(255)는 초기 후보 벡터와 함께, 구해진 평가값 DFD를 평가값 비교부(256)에 출력한다.

평가값 비교부(256)는 평가값 연산부(255)에 의해 입력된 평가값 DFD와, 최적 후보 저장용 레지스터(257)에 저장되어 있는 최적 후보 벡터의 평가값 DFD를 비교하여, 평가값 연산부(255)에 의해 입력된 초기 후보 벡터의 평가값 DFD가 최적 후보 벡터의 평가값 DFD보다 작은, 즉, 초기 후보 벡터가 최적 후보 벡터보다 신뢰도가 높다고 판단된 경우, 최적 후보 저장용 레지스터(257)의 최적 후보 벡터 및 그 평가값 DFD를 신뢰도가 높은 것으로 된 초기 후보 벡터 및 그 평가값 DFD로 치환한다. 그리고, 최종적으로, 평가값 비교부(256)는 최적 후보 저장용 레지스터(257)를 제어하여, 모든 후보 벡터 중에서 평가값 DFD에 따른, 신뢰도가 가장 높다고 판단된 최적 후보 벡터를 초기 벡터 V0으로서 반복 구배법 연산부(103)에 출력시킨다.

최적 후보 저장용 레지스터(257)는 평가값 비교부(256)에 의해 평가값 DFD가 작은(신뢰도가 높은) 것으로 된 초기 후보 벡터가, 최적 후보 벡터로서 그 평가값 DFD와 함께 기억되어 있다. 그리고, 최적 후보 저장용 레지스터(257)는 평가값 비교부(256)의 제어 하에, 최종적으로 기억되어 있는 최적 후보 벡터를 초기 벡터 V0 으로서 반복 구배법 연산부(103)에 출력한다.

도 22는 초기 벡터의 후보 블록으로 될 수 있는 주변 영역을 나타내고 있다. 도 22의 예에서, 화살표 T는 도면 중 좌측 바로 앞의 시각 t-1의 과거(전) 프레임 t-1로부터, 우측 안쪽의 시각 t의 현재 프레임 t로의 시간 경과 방향을 나타내고 있다. 그리고, 도 22의 예에서는, 초기 벡터의 후보로 될 수 있는 주변 영역은 주목 블록 Bt를 중심으로 한 7 블록×7 블록에 의해 구성되며, 각 블록은 화소수가 4 화소×4 화소에 의해 구성되어 있다.

모션 벡터 검출 처리는 전술한 바와 같이 프레임의 좌측 위의 블록으로부터 래스터 스캔 순으로 실행된다. 따라서, 초기 벡터 선택부(101)는 현재 프레임 t의 주목 블록 Bt의 모션 벡터 검출 처리 시에는, 그 직전의 블록까지의 모션 벡터 검출의 결과를 초기 벡터의 후보로 할 수 있다.

즉, 주목 블록 Bt의 주변 영역은 주목 블록 Bt보다 바로 앞에 처리되는 블록 CVB, 및 주목 블록 Bt보다 후에 처리되는 블록 PVB에 의해 구성되어 있다. 따라서, 주목 블록 Bt의 초기 벡터를 구하는 경우, 초기 후보 벡터는 블록 CVB의 현재 프레임 t 상에서 검출된 모션 벡터(현재 벡터 CV), 및 블록 PVB의 과거 프레임 t-1 상에서 검출된 모션 벡터( 과거 벡터 PV) 중에서 선택할 수 있다. 그리고, 이때, 동일 주변 영역의 블록에 할당되는 시프트 초기 벡터도 초기 후보 벡터의 후보로 될 수 있다.

도 23은 후보 벡터 위치 연산부(251)에서 설정되는 초기 벡터의 후보 블록의 예를 나타내고 있다. 도 23의 예에서는, 주목 블록 Bt의 주변 영역 중, 「영문자/숫자」의 심벌이 각각 나타나 있는 8개의 소정의 블록이, 초기 후보 벡터가 취득되는 후보 블록으로서 설정되어 있다. 이들 8개의 소정의 블록에 나타나 있는 사선 전후의 심벌은 「초기 후보 벡터의 종류」와「우선 순위」를 각각 나타내고 있다. 그리고, 초기 후보 벡터의 종류 중 P는 과거 프레임 t-1로 검출된 과거 벡터 PV를 나타내고 있으며, C는 현재 프레임 t로 검출된 현재 벡터를 나타내고 있으며, S는 시프트 초기 벡터 SV를 나타내고 있다.

주목 블록 Bt의 「S/1」은 주목 블록 Bt에 할당된 시프트 초기 벡터 SV가 초기 후보 벡터로서, 우선 순위 「1」번째로 사용되는 것을 나타내고 있다. 주목 블록 Bt의 좌측 인근의 블록 「C/2」는 현재 프레임 t에서 검출된 그 블록의 현재 벡터 CV가 초기 후보 벡터로서, 우선 순위 「2」번째로 사용되는 것을 나타내고 있다. 주목 블록 Bt의 우측 위의 블록 「C/3」은 현재 프레임 t에서 검출된 그 블록의 현재 벡터 CV가 우선 순위 「3」번째로 초기 후보 벡터로서 사용되는 것을 나타내고 있다. 주목 블록 Bt의 우측 아래의 블록 「P/4」는 과거 프레임 t-1에서 검출된 그 블록의 과거 벡터 PV가 우선 순위 「4」번째로 초기 후보 벡터로서 사용되는 것을 나타내고 있다.

주변 영역 7×7의 좌측 위 코너의 우측 아래의 블록 「C/6」은 현재 프레임 t에서 검출된 그 블록의 현재 벡터 CV가 우선 순위 「6」번째로 초기 후보 벡터로서 사용되는 것을 나타내고 있다. 주변 영역 7×7의 우측 위 코너의 좌측 아래의 블록 「C/5」는 현재 프레임 t에서 검출된 그 블록의 현재 벡터 CV가 우선 순위 「5」번째로 초기 후보 벡터로서 사용되는 것을 나타내고 있다. 주변 영역 7×7의 좌측 아래 코너의 우측 위의 블록 「P/7」은 과거 프레임 t-1에서 검출된 그 블록의 과거 벡터 PV가 우선 순위 「7」번째로 초기 후보 벡터로서 사용되는 것을 나타내고 있다. 주변 영역 7×7의 우측 아래 코너의 좌측 위의 블록 「P/8」은 과거 프레임 t-1에서 검출된 그 블록의 과거 벡터 PV가 우선 순위 「8」번째로 초기 후보 벡터로서 사용되는 것을 나타내고 있다.

이상과 같이, 도 23의 예에서, 초기 후보 벡터는 주목 블록 Bt를 포함하는 주목 블록 Bt에 인접하는 블록 중, 주목 블록 Bt, 주목 블록 Bt의 좌측 인근, 우측 위, 및 우측 아래의 블록으로 되고, 주목 블록 Bt에 인접하고 있지 않은 블록 중, 주변 영역 7×7의 네 코너로부터 각각 내측으로 1개 들어간 위치의 블록으로부터 선택된다.

즉, 도 23의 예의 경우, 주목 블록 Bt에 인접하는 블록(공간적으로도 시간적으로도 가까운 블록) 쪽이 조금 떨어진 블록보다 우선 순위가 높고, 현재 프레임 t로 검출된 현재 벡터 쪽이 과거 프레임 t-1로 검출된 과거 벡터보다 우선 순위가 높게 설정되어 있다. 그리고, 이들 초기 벡터의 후보 위치, 종류, 및 우선도는 가능한 한 적은 후보 수로, 확실한 초기 후보 벡터를 얻을 수 있도록, 주목 블록 Bt의 근방뿐만 아니라, 조금 떨어진 위치의 블록도 포함하고, 또, 편향이 없도록 하는 등, 공간적인 상관이나 시간적인 상관 등에 따라 설정된 것이다. 따라서, 이와 같이, 미리 설정된 소정의 블록의 모션 벡터를 초기 후보 벡터로서 사용함으로써, 초기 후보 벡터 수가 많아져 버려, 처리의 연산량이 방대하게 되어 버리는 것이 억제된다.

그리고, 후보 블록의 종류와 후보 블록 위치는 도 23의 예에 한정되지 않고, 다른 종류의 벡터나, 블록 위치를 사용해도 된다. 또, 주변의 블록에, 최적의 벡터가 존재하지 않는 경우를 고려하여, 그와 같은 경우에 열화를 억제하는 0 벡터를 사용해도 된다. 또, 후보 블록의 수도 8개보다 많아도 적어도 된다.

다음에, 도 24의 플로차트를 참조하여, 초기 벡터 선택 처리의 상세에 대하여 설명한다.

후보 벡터 위치 연산부(251)는 스텝 S251에서, 선택된 주목 블록의 주변 영역으로부터, 미리 설정되어 있는 주목 블록의 초기 후보 벡터를 취득하는 후보 블록의 위치, 초기 후보 벡터의 종류 및 우선 순위를 구하고, 스텝 S252에서, 구해진 우선 순위의 순으로, 후보 블록의 초기 후보 벡터의 종류가 과거 벡터 또는 현재 벡터인지 여부를 판단한다. 스텝 S252에서, 후보 벡터 위치 연산부(251)는 후보 블록의 초기 후보 벡터의 종류가 과거 벡터 또는 현재 벡터라고 판단한 경우, 스텝 S253으로 진행하고, 후보 블록의 위치 정보 및 초기 후보 벡터의 종류 정보를 검출 벡터 취득부(252)에 공급하고, 검출 벡터 취득부(252)에 후보 블록의 위치 정보 및 초기 후보 벡터의 종류 정보에 따른 모션 벡터( 과거 벡터 PV 또는 현재 벡터 CV)를 검출 벡터 메모리(53)으로부터 취득시키고, 취득시킨 모션 벡터를 오프셋 위치 연산부(254)에 출력시켜, 스텝 S257로 진행한다.

스텝 S252에서, 후보 벡터 위치 연산부(251)는 후보 블록의 초기 후보 벡터의 종류가 과거 벡터 또는 현재 벡터가 아니라고 판단한 경우, 스텝 S254로 진행하고, 후보 벡터 위치 연산부(251)는 후보 블록의 초기 후보 벡터의 종류가 시프트 초기 벡터인지 여부를 판단한다. 스텝 S254에서, 후보 벡터 위치 연산부(251)는 후보 블록의 초기 후보 벡터의 종류가 시프트 초기 벡터라고 판단한 경우, 스텝 S255로 진행하고, 후보 블록의 위치 정보 및 초기 후보 벡터의 종류 정보를 시프트 초기 벡터 취득부(253)에 공급하고, 시프트 초기 벡터 취득부(253)에, 후보 블록의 위치 정보에 대응한 시프트 초기 벡터를 시프트 초기 벡터 메모리(107)로부터 취득시키고, 취득시킨 시프트 초기 벡터를 오프셋 위치 연산부(254)에 출력시켜, 스텝 S257로 진행한다.

스텝 S254에서, 후보 벡터 위치 연산부(251)는 후보 블록의 초기 후보 벡터의 종류가 시프트 초기 벡터가 아니라고 판단한 경우(즉, 후보 블록의 초기 후보 벡터의 종류가 0 벡터라고 판단한 경우), 스텝 S256으로 진행하여, 초기 후보 벡터에 0 벡터를 설정하고, 0 벡터와 함께, 후보 블록의 위치 정보를 오프셋 위치 연산부(254)에 공급하고, 스텝 S257로 진행한다. 그리고, 스텝 S253 및 S255에서,도, 후보 벡터 위치 연산부(251)는 후보 블록의 위치 정보를 오프셋 위치 연산부(254)에 공급하고 있다.

오프셋 위치 연산부(254)는 스텝 S257에서 검출 벡터 취득부(252) 또는 시프 트 초기 벡터 취득부(253)로부터 초기 후보 벡터를 입력하면, 후보 벡터 위치 연산부(251)에 의해 공급된 후보 블록의 위치 정보에 따라, 각 초기 후보 벡터에 대하여, 프레임 t의 주목 블록을, 프레임 t+1에 오프셋시킨 오프셋선의 블록 위치를 연산한다. 그리고, 오프셋 위치 연산부(254)는 초기 후보 벡터와 함께, 후보 블록의 위치 정보, 및 오프셋선 블록 위치의 정보를 평가값 연산부(255)에 출력하고, 스텝 S258로 진행한다.

평가값 연산부(255)는 오프셋 위치 연산부(254)로부터 초기 후보 벡터와 함께, 후보 블록의 위치 정보, 및 오프셋선 블록 위치의 정보를 입력하면, 스텝 S258에서, 프레임 t와 프레임 t+1을 사용하여, 초기 후보 벡터의 평가값 DFD를 구하고, 초기 후보 벡터와 함께, 구해진 평가값 DFD를 평가값 비교부(256)에 출력하고, S259로 진행한다.

평가값 비교부(256)는 스텝 S259에서 평가값 연산부(255)에 의해 구해진 평가값 DFD가, 최적 후보 저장용 레지스터(257)에 저장되어 있는 최적 후보 벡터의 평가값 DFD보다 작은지 여부를 판단하고, 평가값 연산부(255)에 의해 구해진 평가값 DFD가, 최적 후보 저장용 레지스터(257)에 저장되어 있는 최적 후보 벡터의 평가값 DFD보다 작은, 즉, 초기 후보 벡터가 최적 후보 벡터보다 신뢰도가 높다고 판단된 경우, 스텝 S260에서, 최적 후보 저장용 레지스터(257)의 최적 후보 벡터 및 그 평가값 DFD를 신뢰도가 높은 것으로 된 초기 후보 벡터 및 그 평가값 DFD로 재기록하고, 스텝 S261로 진행한다.

또, 스텝 S259에서, 평가값 비교부(256)는 평가값 연산부(255)에 의해 구해진 평가값 DFD가, 최적 후보 저장용 레지스터(257)에 저장되어 있는 최적 후보 벡터의 평가값 DFD보다 작지 않다고 판단한 경우, 스텝 S260의 처리를 스킵하고, 스텝 S261로 진행한다.

스텝 S261에서, 후보 벡터 위치 연산부(251)는 모든 초기 후보 벡터(도 23의 예의 경우, (8)벡터)의 처리가 종료되었는지 여부를 판단하고, 모든 초기 후보 벡터의 처리가 종료되어 있지 않다고 판단한 경우, 스텝 S252로 복귀하고, 그 이후의 처리를 반복한다.

스텝 S261에서, 모든 초기 후보 벡터의 처리가 종료되었다고 판단된 경우, 처리는 스텝 S262로 진행하고, 평가값 비교부(256)는 최적 후보 저장용 레지스터(257)를 제어하고, 모든 초기 후보 벡터 중, 평가값 DFD에 따른, 신뢰도가 가장 높은 것으로 된 최적 후보 벡터를 초기 벡터 V0으로서 반복 구배법 연산부(103)에 출력시켜, 초기 벡터 선택 처리를 종료한다.

이상과 같이, 주목 블록에서 복수개의 초기 후보 벡터의 평가값 DFD를 구하고, 평가값 DFD가 가장 작은, 즉, 신뢰도가 가장 높은 것으로 되는 초기 후보 벡터를 초기 벡터로서 선택하도록 했으므로, 후단의 모션 벡터 검출에 최적의 초기 벡터를 부여할 수 있고, 그 결과, 후단의 모션 벡터 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또, 미리 정해진 소정의 블록의 모션 벡터를 초기 후보 벡터로서 사용하도록 했으므로, 초기 후보 벡터 수가 많아져 버려, 처리의 연산량이 방대하게 되어 버리 는 것이 억제된다.

또한, 연속하는 프레임 사이에서 동물체의 모션량에는 어느 정도의 연속성이 있고, 모션량의 변화가 작은 것에 따라, 전 프레임으로부터 주목 블록을 통과하는 모션 벡터인 시프트 초기 벡터를 초기 벡터의 후보로 하도록 했으므로, 종래와 같이, 주변 블록에서 과거에 구해지고 있는 모션 벡터만을 초기 벡터의 후보로 하는 경우보다, 정밀도가 높은 모션 검출을 행할 수 있다. 이것은 특히 움직이고 있는 물체의 경계에서, 효과적이다.

다음에, 반복 구배법 연산부(103)의 구성의 상세에 대하여 설명한다.

도 25는 반복 구배법 연산부(103)의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 25에 구성을 나타낸 반복 구배법 연산부(103)는 입력되는 시각 t의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1을 사용하여, 최적의 모션 벡터를 검출하는 처리를 행한다. 이 모션 벡터를 검출하는 처리는 복수개의 화소로 이루어지는 소정의 블록마다 실행되는 처리이며, 반복 구배법 연산부(103)는 각 블록에서 블록 단위마다, 또는 화소 단위마다, 구배법을 이용한 연산을 반복해서 실행함으로써, 평가값 DFD에 따른, 신뢰도가 높은 최적의 모션 벡터를 출력한다.

반복 구배법 연산부(103)에는, 프리필터(102-1 및 102-2)를 통해, 시각 t의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1이 입력되고, 또, 초기 벡터 선택부(102)로부터의 초기 벡터 V0이 입력된다.

모드 선택부(401)는 유효 화소 판정부(403)로부터의 제어 하에, 소정의 블록 마다, 구배법 연산의 처리 모드를 선택하고, 초기 벡터 선택부(102)로부터의 초기 벡터 V0을 실렉터(402) 및 벡터 평가부(104)에 출력한다. 구배법 연산의 처리 모드는 모션 벡터의 검출 대상이 블록인 블록 단위 처리 모드와, 모션 벡터의 검출 대상이 화소인 화소 단위 처리 모드에 의해 구성되며, 초기값으로서 블록 단위 처리 모드가 선택된다. 실렉터(402)는 벡터 평가부(104)로부터의 제어 하에, 모드 선택부(401)로부터의 초기 벡터 V0, 또는 구배법 연산부(404)로부터 출력된 모션 벡터 Vn 중 어느 쪽인지를 구배법 연산의 초기값으로서 사용하는 모션 벡터(이하, 오프셋 벡터라고 함)로서, 유효 화소 판정부(403) 및 구배법 연산부(404)에 출력한다.

유효 화소 판정부(403)는 실렉터(402)에 의해 선택된 오프셋 벡터를 입력하면, 프리필터(102-1 및 102-2)를 통해 입력되는 시각 t의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1을 사용하여, 오프셋 벡터를 오프셋하여 계산한 위치를 개시점으로 하고, 각 단위 처리 모드의 연산 블록에, 구배법의 연산에 유효한 화소의 수가 임계값보다 많은지 여부를 판단하고, 그 결과에 따라 처리 방법을 전환한다. 즉, 유효 화소 판정부(403)는 구배법의 연산에 유효한 화소의 수가 임계값 이하라고 판단한 경우, 모드 선택부(401)를 제어하여, 그 소정의 블록에 대한 처리 모드를 화소 단위 처리 모드로 변경시키거나 연산을 중지시킨다. 유효 화소 판정부(403)는 각 단위 처리 모드의 연산 블록에, 구배법의 연산에 유효한 화소의 수가 임계값보다 많다고 판단한 경우, 구배법 연산부(404)를 제어하여, 각 처리 단위에 서의 구배법 연산 처리를 실행시킨다.

구배법 연산부(404)는 실렉터(402)로부터 입력된 오프셋 벡터를 입력하면, 프리필터(102-1 및 102-2)를 통해 입력되는 시각 t의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1을 사용하여, 실렉터(402)로부터의 오프셋 벡터를 오프셋하여 계산한 위치를 개시점으로 하고, 각 단위 처리 모드의 구배법 연산을 실행하여, 산출된 모션 벡터 Vn을 지연부(405) 및 벡터 평가부(104)에 출력한다.

지연부(405)는 구배법 연산부(404)로부터 출력된 모션 벡터 Vn을 유효 화소 판정부(403) 및 구배법 연산부(404)의 다음 처리의 사이클까지 유지하고 있으며, 실렉터(402)의 제어에 따라, 유지하는 모션 벡터 Vn을 유효 화소 판정부(403)에 출력한다.

도 26은 유효 화소 판정부(403)의 상세한 구성을 나타낸 블록도이다. 도 26의 예에서, 유효 화소 판정부(403)는 시간 화소 차분 산출부(411), 화소 차분값 판정부(412), 유효 화소 카운터(413), 및 구배법 계속 판정부(414)에 의해 구성된다.

시간 화소 차분 산출부(411)는 실렉터(402)에 의해 선택된 오프셋 벡터를 입력하면, 블록 단위의 연산 블록에서 화소를 선택하고, 오프셋 벡터, 및 프리필터(102-1 및 102-2)를 통해 입력되는 시각 t의 화상 프레임 t, 및 시각 t+1의 화상 프레임 t+1을 사용하여, 선택된 화소의 시간 방향의 화소 차분 Δt를 산출하고, 산출된 시간 방향의 화소 차분 Δt를 화소 차분값 판정부(412)에 출력한다.

화소 차분값 판정부(412)는 시간 화소 차분 산출부(411)에 의해 산출된 시 간 방향의 화소 차분 Δt가 소정의 임계값(이하, 화소 차분값이라고 함)보다 작은지 여부를 판단하고, 시간 방향의 화소 차분 Δt가 소정의 화소 차분값보다 작다고 판단한 경우에는, 유효 화소수 카운터(413)의 유효 화소의 수를 1개 카운트한다. 유효 화소수 카운터(413)는 연산 블록마다 화소 차분값 판정부(412)에 의해 유효하다고 판단된 화소분의 값을 카운트한다. 또, 유효 화소수 카운터(413)는 연산 블록마다 값이 리셋된다.

구배법 계속 판정부(414)는 각 단위 처리 모드의 연산 블록에, 구배법의 연산에 유효한 화소의 수가 임계값로보다 많은지 여부를 판단하고, 각 단위 처리 모드의 연산 블록에, 구배법의 연산에 유효한 화소의 수가 임계값보다 많다고 판단한 경우, 구배법 연산부(404)에 각 단위 처리 모드의 구배법 연산을 실행시키는 플래그(flg=1)를 출력한다. 구배법 계속 판정부(414)는 각 단위 처리 모드의 연산 블록에, 구배법의 연산에 유효한 화소의 수가 임계값보다 적다고 판단한 경우, 모드 선택부(401)를 제어하여, 다른 단위 처리 모드를 선택시키거나, 구배법 연산부(404)에 구배법 연산을 중단하는 플래그(flg=0)를 출력한다.

도 27은 구배법 연산부(404)의 상세한 구성을 나타낸 블록도이다. 도 27의 예에서, 구배법 연산부(404)는 시간 화소 차분 산출부(421), 화소 차분값 판정부(422), 수평 수직 화소 차분 산출부(423), 구배 적산부(424), 및 벡터 산출부(425)에 의해 구성된다.

시간 화소 차분 산출부(421)는 유효 화소 판정부(403)로부터 입력되는 플래 그에 따라, 구배법 연산부(404)의 각 부를 제어한다. 즉, 시간 화소 차분 산출부(421)는 플래그가(1)을 나타내는(flg=1)경우에는, 구배법 연산부(404)의 각 부에 구배법 연산의 처리를 실행시킨다. 구체적으로는, 시간 화소 차분 산출부(421)는 유효 화소 판정부(403)로부터 플래그를 입력하면, 프리필터(102-1 및 102-2)를 통해 입력되는 시각 t의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1을 사용하여, 실렉터(402)로부터의 오프셋 벡터를 오프셋하여 계산한 화소를 중심으로 한, 각 단위 처리 모드의 연산 블록 내의 화소를 선택하고, 선택된 화소의 시간 방향의 화소 차분 Δt를 산출하고, 산출된 시간 방향의 화소 차분 Δt 및 오프셋 벡터를 화소 차분값 판정부(422)에 출력한다. 또, 시간 화소 차분 산출부(421)는 연산 블록 내의 화소의 처리가 종료된 경우에, 오프셋 벡터를 벡터 산출부(425)에 출력하고, 벡터 산출부(425)를 제어하여, 검출 대상 블록의 모션 벡터를 산출시킨다.

한편, 플래그가 0을 나타내는(flg=0) 경우에는, 시간 화소 차분 산출부(421)는 연산 블록 내의 화소의 시간 방향의 화소 차분 Δt를 산출하지 않으므로, 구배법 연산부(404)의 각 부에서는, 구배법 연산의 처리가 실행되지 않아, 처리는 중단된다. 그리고, 이때, 시간 화소 차분 산출부(421)는 벡터 산출부(425)를 제어하여, 모션 벡터 V를 0 벡터로 설정시킨다.

화소 차분값 판정부(422)는 시간 화소 차분 산출부(421)에 의해 산출된 시간 방향의 화소 차분 Δt가 소정의 임계값(이하, 화소 차분값이라고 함)보다 작은지 여부를 판단하고, 시간 방향의 화소 차분 Δt가 소정의 화소 차분값보다 작다고 판 단한 경우, 그 화소를 구배법의 연산 대상으로 하여, 시간 방향의 화소 차분 Δt 및 오프셋 벡터를 수평 수직 화소 차분 산출부(423)에 출력한다. 즉, 소정의 화소 차분값보다 작다고 판단된 화소 차분 Δt의 화소는 수평 수직 화소 차분 산출부(423) 및 구배 적산부(424)에서 연산 대상으로 된다. 또, 화소 차분값 판정부(422)는 시간 방향의 화소 차분 Δt가 소정의 화소 차분값 이상이라고 판단한 경우, 수평 수직 화소 차분 산출부(423) 및 구배 적산부(424)에 그 화소의 처리를 금지시킨다.

수평 수직 화소 차분 산출부(423)는 화소 차분값 판정부(422)로부터 입력된 오프셋 벡터를 입력하면, 프리필터(102-1 및 102-2)를 통해 입력되는 시각 t의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1을 사용하여, 오프셋 벡터를 오프셋하여 계산한 화소를 중심으로 한, 각 단위 처리 모드의 연산 블록 내에서, 시간 방향의 화소 차분 Δt가 소정의 화소 차분값보다 작다고 판단된 화소의 수평 방향의 화소 차분 Δx 및 수직 방향의 화소 차분 Δy를 산출한다. 또, 수평 수직 화소 차분 산출부(423)는 시간 방향의 화소 차분 Δt, 수평 방향의 화소 차분 Δx, 수직 방향의 화소 차분 Δy를 구배 적산부(424)에 출력한다. 구배 적산부(424)는 시간 방향의 화소 차분 Δt가 소정의 화소 차분값보다 작다고 판단된 화소의 구배를 적산한다. 즉, 구배 적산부(424)는 시간 화소 차분 산출부(421)에 의해 산출된 시간 방향의 화소 차분 Δt, 수평 수직 화소 차분 산출부(423)에 의해 산출된 수평 방향의 화소 차분 Δx, 및 수직 방향의 화소 차분 Δy를 적산하고, 적산된 구배의 값을 벡 터 산출부(425)에 출력한다.

벡터 산출부(425)는 시간 화소 차분 산출부(421)로부터 오프셋 벡터가 입력되면, 구배 적산부(424)에 의해 적산된 구배의 값, 및 전술한 수식 (9)의 최소 제곱합을 사용하여, 모션 벡터 ｖn을 산출한다. 또, 벡터 산출부(425)는 시간 화소 차분 산출부(421)로부터의 오프셋 벡터를 산출한 모션 벡터 ｖn에 가산하여, 모션 벡터 Vn을 구하고, 벡터 평가부(104) 및 지연부(405)에 출력한다.

다음에, 모션 벡터의 검출 대상 블록과 연산 블록에 대하여 설명한다. 화상 내의 오브젝트의 모션을 고려한 경우, 동일 오브젝트이면, 대부분 동일 모션을 하고 있는 것이 많다. 따라서, 모션 벡터를 검출하는 검출 처리의 단위는 통상 도 28에 나타난 바와 같이 블록 단위로 행하는 것이 많다.

도 28의 예에서, 화살표 X는 수평 방향을 나타내고 있으며, 화살표 Y는 수직 방향을 나타내고 있다. 또, 화살표 T는 도면 중, 우측 안쪽의 시각 t의 프레임 t로부터, 좌측 바로 앞의 시각 t+1의 프레임 t+1로의 시간 경과 방향을 나타내고 있다.

도 28의 예의 경우, 각 프레임의 검출 대상 블록 K로서 8 화소×8 화소의 블록(이하, 8×8 블록이라고 함)이 나타나 있다. 이 검출 대상 블록 K란, 8×8 블록에 관해 모션 벡터의 검출을 행했을 때, 그 8×8 블록에 대하여 동일 모션이 구해지는 블록을 말한다.

한편, 구배법에 의한 모션 벡터의 검출(즉, 연산)은 화소마다 모션 벡터를 검출할 수 있는 특징을 가지고 있다. 그러나, 화소 단위에서의 모션 벡터의 연산을 행하면, 통계적인 해법인 최소 제곱법을 이용하는 구배법에서는, 검출 정밀도가 현저하게 저하되는 결점이 있다. 따라서, 통상, 블록마다뿐만 아니라, 화소마다의 처리 단위라도, 모션 벡터를 연산하는 경우에는, 구배법의 연산에 사용되는 화소는 블록(연산 블록) 단위로 구성되는 것이 많다.

이상과 같이, 구배법의 연산에 사용되는 화소는 8×8 블록의 연산 블록의 화소로 된다. 즉, 도 28의 예에서는, 연산 블록 (8×8)을 사용하여, 구배법 연산을 행한 결과 얻어지는 모션 벡터는 검출 대상 블록 K(8×8)의 모든 화소에 대응하는 모션 벡터라고 하는 것으로 된다.

그러나, 전술한 바와 같이 구배법의 연산에 사용되는 화소를 연산 블록 단위로 취급할 때 발생하는 문제로서, 도 29에 나타낸 바와 같이, 검출 대상 블록을 구성하는 화소 중에, 상이한 모션을 가지는 오브젝트의 화소가 혼재하는 경우를 들 수 있다.

도 29의 예에서는, 8×8 화소(64 화소)에 의해 구성되는 검출 대상 블록(=연산 블록) K에서, 좌측 위의 화소로부터 28 화소(굵은 선 동그라미)가, 화살표 A에 나타나는 경사 좌측 위로의 모션을 가지고 있으며, 8×8의 검출 대상 블록 K에서, 우측 아래의 화소로부터 36 화소(가는 선 동그라미)가, 화살표 B에 나타나는 우측 횡으로의 모션을 가지고 있다.

따라서, 검출 대상 블록 K에서, 전술한 바와 같은 대부분 동일 모션이라고 하는 가정이 무너져 버려, 모션이 상이한 화소를 포함한 채로의 연산 블록을 사용하여, 구배법의 연산을 행하면, 현저하게, 모션 벡터의 검출 정밀도가 저하되어 버린다. 즉, 이것은 상이한 모션을 가지는 오브젝트끼리의 경계에 발생하는, 오브젝트의 소멸 영역(커버드 백그라운드 영역) 및 발생 영역(언커버드 백그라운드 영역)에 관한 검출 정밀도 저하 문제이다. 소멸 영역은 전경(前景) 영역에 대하여, 전경의 오브젝트 진행 방향의 전(全) 단부에 대응하는 위치의 혼합 영역이며, 시간의 경과에 대응하여 배경 성분이 전경에 덮어서 가려지는 영역을 말한다. 이에 대하여, 발생 영역은 전경 영역에 대하여, 전경의 오브젝트 진행 방향의 후단부에 대응하는 위치의 혼합 영역이며, 시간의 경과에 대응하여 배경 성분이 나타나는 영역을 말한다.

도 30은 동일 오브젝트인 경우의 검출 대상 블록의 휘도 상태를 설명하는 도면이다. 도면 중 좌측에서는, 화살표 X는 수평 방향을 나타내고 있으며, 화살표 Y는 수직 방향을 나타내고 있다. 또, 화살표 T는 도면 중, 우측 안쪽의 시각 t의 프레임 t로부터, 좌측 바로 앞의 시각 t+1의 프레임 t+1로의 시간 경과 방향을 나타내고 있다. 또, 도면 중 우측에서는, 화살표 X는 수평 방향을 나타내고 있으며, 화살표 L은 휘도 값을 나타내고 있다. 즉, 도면 중 우측의 휘도 값 Lp1, Lp2, Lp3, …, Lpi(3＜i＜7), …, Lp7은 도면 중 좌측의 프레임 t의 8×8의 검출 대상 블록에서, 예를 들면, 좌측 위의 화소로부터 아래로 5번째 행의 화소 p1, p2, p3, …, pi(3＜i＜7), …, p7, …의 휘도 값을 나타내고 있으며, 동일하게, 휘도 값 Lq1, Lq2, Lq3, …, Lqi(3＜i＜7), …, Lq7은 도면 중 좌측의 프레임 t+1의 8×8의 검출 대상 블록에서 화소 p1, p2, p3, …, pi(3＜i＜7), …, p7, …로 각각 동위상에 위치하는 화소인, 좌측 위의 화소로부터 아래로 5번째 행의 화소 q1, q2, q3, …, qi(3＜i＜7), …, q7, …의 휘도 값을 나타내고 있다. 또, 휘도 값 Lp1 내지 Lp7 및 Lq1 내지 Lq7 사이의 화살표는 프레임 t 상의 화소와 프레임 t+1 상의 화소의 시간 방향 차분 Δt를 나타내고 있다.

따라서, 도 30의 예에서는, 화소 p1과 화소 q1의 시간 방향 차분 Δt는 휘도 값 Lp1과 휘도 값 Lq1의 차로 나타나고, 화소 p2와 화소 q2의 시간 방향 차분 Δt는 휘도 값 Lp2와 휘도 값 Lq2의 차로 나타나고, 화소 p3과 화소 q3의 시간 방향 차분 Δt는 휘도 값 Lp3과 휘도 값 Lq3의 차로 나타나고, 화소 pi와 화소 qi의 시간 방향 차분 Δt는 휘도 값 Lpi와 휘도 값 Lqi의 차로 나타나고, 화소 p7과 화소 q7의 시간 방향 차분 Δt는 휘도 값 Lp7과 휘도 값 Lq7의 차로 나타나고, 각 휘도 값의 차는 휘도 값 Lp1 내지 Lp7을 연결한 곡선과, 휘도 값 Lq1 내지 Lq7을 연결한 곡선의 형상이 거의 동일 형상으로 나타난 바와 같이 휘도 변화가 작다.

이상과 같이, 검출 대상 블록 중의 화소가, 동일 오브젝트인(즉, 동일 모션인) 경우에는, 시간 방향의 대응 화소에 대하여, 휘도 변화는 그다지 크지 않다.

도 31은 상이한 모션을 가지는 오브젝트의 화소가 혼재하는 경우의 검출 대상 블록의 휘도 상태를 설명하는 도면이다. 그리고, 도 30에서, 도 31에서의 경우와 대응하는 부분에는, 대응하는 부호를 부여하고 있어, 그 설명은 반복이 되므로 생략하지만, 도 31의 예에서는, 프레임 t 상의 화소 p7이 다른 화소와 다른 모션을 가지고 있다.

예를 들면, 프레임 t 상의 화소 p7이 다른 화소와 동일 모션을 가지고 있는 경우에는, 프레임 t+1 상에서, 화소 p7과 동위상에 위치하는 화소 q7의 휘도 값은 휘도 값 Lq7-1로 표현되지만, 도 31의 예에서는, 화소 p7은 다른 화소와 다른 모션을 가지고 있기 때문에, 화소 q7의 휘도 값은 휘도 값 Lq7-2에 나타난 바와 같이 휘도 값 Lq7-1보다 도면 중 아래쪽으로 크게 변화하고 있다. 따라서, 화소 p7과 화소 q7의 시간 방향 차분 Δt(휘도 값 Lp7과, 휘도 값 Lq7-2의 차)는 커져 버린다.

이와 같이, 예를 들면, 검출 대상 블록 내에 전술한 오브젝트의 소멸, 발생, 또는 변형 등에 의해, 상이한 모션을 가지는 오브젝트의 화소가 혼재하는 경우에는, 대응하는 화소의 휘도 값이 크게 변화하는 것이 많고, 이것이 모션의 혼란으로 연결되어 버릴 우려가 있다. 그래서, 유효 화소 판정부(403)에서, 휘도 변화가 작은 화소는 모션 벡터 검출에 사용해도 유효하고, 역으로, 휘도 변화가 큰 화소는 모션 벡터 검출에 사용하면, 유효하지 않다고 판단하도록 한다. 즉, 휘도 변화의 대소라고 하는 요소에 주목하여, 휘도 변화의 대소로 그 화소가 유효한지 무효인지를 판단함으로써, 휘도 변화가 작은 화소는 모션 벡터 검출에 사용하고, 역으로, 휘도 변화가 큰 화소는 모션 벡터 검출에 사용하지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 모션 벡터 검출의 정밀도를 높게 할 수 있다.

구체적으로 설명하면, 유효 화소 판정부(403)는 연산 블록 내의 각 화소에 대하여, 시간 방향의 화소 차분 Δt에 소정의 화소 차분값(임계값)을 설정하고, 시간 방향의 화소 차분 Δt가, 설정된 소정의 화소 차분값보다 작은 경우에는, 그 화소는 모션 벡터 검출에 기여한다(유효하다)고 판정하고, 모션 벡터를 검출할 때의 구배법의 연산에 사용하지만, 시간 방향의 화소 차분 Δt가, 설정된 소정의 화소 차분값 이상인 경우에는, 그 화소는 모션의 혼란을 발생시킬 우려가 있다고 하여, 모션 벡터를 검출할 때의 구배법의 연산으로부터 제외한다. 이에 따라, 상이한 모션이 혼입되는 것이 억제되어, 보다 안정된 구배법 연산이 실행되고, 그 결과, 확실한 것 같은 모션 벡터가 검출된다.

단, 전술한 바와 같이, 구배법 연산은 통계적인 해법인 최소 제곱법에 따른 연산이기 때문에, 구배법 연산에 사용하는 화소로 사용하지 않는 화소를 잘라냄으로써, 구배법 연산에 사용되는 화소가 극단적으로 적어지고, 이들 극단적으로 적은 화소수로 구배법 연산이 행해져 버리면, 역으로, 연산의 신뢰성이 저하되어 버려, 모션 벡터 검출의 정밀도가 저하되어 버릴 우려가 있다.

그래서, 유효 화소 판정부(403)는 구배법 연산에 사용되는 화소수가 적은 경우에는, 이 검출 대상 블록(8×8)의 처리 단위에서의 연산은 불안정한 것으로 하고, 도 32에 나타낸 바와 같이, 8×8 블록 내의 화소(64개)마다의 연산 단위로 전환하여 처리를 행한다.

도 32는 화소 단위 처리에 있어서의 연산 블록의 예를 나타내고 있다. 도 32의 예에서는, 프레임 상의 검출 대상 블록(블록 단위의 연산 블록) K(8×8)가 화소 단위 처리로 전환된 경우의, 검출 대상 블록 K의 좌측 위의 화소 p의 연산 블록 E(도 32의 예의 경우, 9×9)를 나타내고 있다.

즉, 화소 p의 모션 벡터를 구할 때는, 화소 p를 중심으로 한 연산 블록 E(도 32의 예의 경우, 9×9)가 사용된다. 또, 예를 들면, 화소 p의 우측 인근 화소의 모션 벡터를 구하는 경우에는, 화소 p의 우측 인근 화소를 중심으로 한 연산 블록 9×9(도시하지 않음)가 사용된다.

따라서, 예를 들면, 검출 대상 블록 K에서, 대부분이 화소 p와 다른 모션을 하고 있다고 해도, 검출 대상 블록 K(8×8)에서, 구배법 연산에 사용되는 화소수가 계수되고, 그 수가 적은 경우에는, 화소 단위 처리로 전환할 수 있으므로, 도 32에 나타난 바와 같이 화소 단위 처리에서의 연산 블록 E를 사용하여 구배법의 연산을 실행할 수 있다.

이와 같이, 구배법 연산에 사용하는 화소와 사용하지 않는 화소를 잘라내, 구배법 연산에 사용되는 화소가 극단적으로 적어진 경우에, 검출 대상 블록 K(8×8) 블록 내 모든 화소에 대하여 모션 벡터의 검출을 그만두는 것이 아니라, 화소 단위 처리로 전환하여, 화소마다 연산 블록 E(9×9)의 화소를 바꾸어 구배법 연산하도록 함으로써, 연산에 사용되지 않는 화소의 혼재를 조금이라도 막아, 화소에 따라서는, 보다 고정밀도의 모션 벡터의 검출을 행할 수 있다.

도 33은 도 29의 검출 대상 블록(연산 블록) K의 화소에, 화소 단위 처리를 적용하는 예를 나타낸 도면이다. 도 33의 예에서는, 화살표 A에 나타나는 경사 좌측 위로의 모션을 가지는 화소(굵은 선 동그라미)와, 화살표 B에 나타나는 우측 횡으로의 모션인 2개의 상이한 모션을 가지는 화소(가는 선 동그라미)로 이루어지는 도 29의 검출 대상 블록 K(8×8)에서, 화소 단위에서의 처리가 행해진다. 이 경우에 있어서, 검출 대상 블록 K의 좌측 위의 검출 대상 화소 p의 모션 벡터를 검출할 때, 검출 대상 화소 p를 중심으로 한 연산 블록 E(도 33의 예의 경우, 9×9)가 사용된다.

연산 블록 E 내의 화소는 화살표 B에 나타나는 우측 횡으로의 모션을 가지는 우측 아래의 3 화소(가는 선 동그라미) 이외를 제외하고, 화살표 A에 나타나는 경사 좌측 위로의 모션을 가지고 있다. 여기에서, 전술한 블록 단위 처리의 경우와 동일하게, 연산 블록 E 내의 각 화소에 대하여, 시간 방향 화소 차분 Δt에 소정의 임계값(화소 차분값)을 설정하고, 시간 방향 화소 차분 Δt가, 설정된 소정의 화소 차분값보다 작은 경우에는, 그 화소는 모션 벡터 검출에 기여한다(유효하다)고 판정하고, 모션 벡터를 검출할 때의 구배법 연산에 사용하지만, 시간 방향 화소 차분 Δt가, 설정된 소정의 화소 차분값보다 큰 경우에는, 그 화소는 모션의 혼란을 발생시킬 우려가 있다고 하여, 모션 벡터를 검출할 때의 구배법 연산에 사용하지 않는다.

즉, 도 33의 예에서는, 연산 블록 E에서, 우측 아래의 3 화소(가는 선 동그라미)를 제외한 화소(굵은 선 동그라미)가, 검출 대상 화소 p의 구배법 연산에 유 효한 화소인 것으로 되고, 그 유효한 화소가 사용되어 구배법 연산이 실행되기 때문에, 도 29의 검출 대상 블록 K(8×8)를 연산 블록으로서 사용하여 실행되는 블록 단위 처리의 구배법 연산보다, 보다 안정된 구배법 연산이 실행되고, 그 결과, 확실한 것 같은 모션 벡터가 검출된다.

그리고, 이 화소마다의 연산 블록에서도, 구배법 연산에 사용하는 화소와 사용하지 않는 화소를 잘라냄으로써, 구배법 연산에 사용되는 화소가 극단적으로 적어져 버리는 경우에는, 모션 벡터를 검출하는 것이 위험한 것으로 하고, 연산은 중단된다. 즉, 모션 벡터 검출이 불안정한 데도 불구하고, 무엇인가의 크기를 가지는 모션이 검출되게 되어 버리면, 실제의 화상 내의 오브젝트의 모션에 어울리지 않는(확실한 것 같지 않은) 모션 벡터로 되어 버릴 우려가 있기 때문이다. 이와 같은 확실한 것 같지 않은 모션 벡터를 사용한 후에, 이후의 처리(예를 들면, 벡터 할당 처리 또는 벡터 보상 처리)가 실행되어, 생성된 화상은 모션이 불연속으로 되어 버리거나, 블록 노이즈가 발생하여 버리는 등의 큰 시각 열화(劣化)를 미치게 하여 버리는 경우가 많다.

따라서, 화소 단위의 구배법 연산에 사용되는 화소가 극단적으로 적어져 버리는 경우, 검출되는 모션 벡터는, 예를 들면, 0 벡터(즉, 정지(靜止) 상태)가 사용된다. 이에 따라, 이후의 처리에 있어서, 이 모션 벡터가 악영향을 미치는 것이 억제되어, 생성되는 화상의 큰 시각 열화를 억제할 수 있다.

다음에, 도 34의 플로차트를 참조하여, 반복 구배법 연산 처리의 상세를 설 명한다. 전단으로부터 모드 선택부(401)에 초기 벡터 V0이 입력된다.

모드 선택부(401)는 스텝 S401에서 블록 단위 처리 모드를 선택하고, 프레임 t 상의 블록을 검출 대상 블록(연산 블록)으로 하고, 검출 대상 블록의 초기 벡터 V0을 실렉터(402) 및 벡터 평가부(104)에 출력하고, 스텝 S402로 진행한다. 이에 따라, 반복 구배법 연산부(103)의 각 부에서는, 블록 단위에서의 처리가 실행된다. 스텝 S402에서, 실렉터(402)는 벡터 평가부(104)로부터의 제어에 따라, 모드 선택부(401)로부터 입력된 초기 벡터 V0을 오프셋 벡터로서 선택하고, 선택한 오프셋 벡터를 시간 화소 차분 산출부(411) 및 시간 화소 차분 산출부(421)에 출력하고, 스텝 S403으로 진행한다.

스텝 S403에서, 시간 화소 차분 산출부(411) 및 화소 차분값 판정부(412)는 선택된 오프셋 벡터를 사용하여(지금의 경우, 초기 벡터 V0을 오프셋하여), 블록 단위의 유효 화소 판정 처리를 실행하고, 스텝 S404로 진행한다. 이 유효 화소 판정 처리의 상세는 도 35를 참조하여 후술하지만, 이 유효 화소 판정 처리에 의해, 유효 화소수 카운터(413)에는, 블록 단위의 연산 블록 내에서, 화소 차분값이 소정의 화소 차분값보다 작다고 판정된(즉, 후단의 구배법 연산으로 유효한 화소라고 판정된) 화소의 수가 카운트되어 있다.

구배법 계속 판정부(414)는 스텝 S404에서 유효 화소수 카운터(413)에 카운트되어 있는 화소수(유효 화소수)가 소정의 임계값 α보다 많은지 여부를 판단하고, 유효 화소수가 소정의 임계값 α보다 많다고 판단한 경우, 구배법 연산부(404) 에, 블록 단위로, 구배법 연산을 실행시키는 플래그(flg=1)를 출력하고, 스텝 S405로 진행한다.

스텝 S405에서, 구배법 연산부(404)는 구배법 계속 판정부(414)로부터의 플래그에 따라, 실렉터(402)로부터의 오프셋 벡터(지금의 경우, 초기 벡터 V0)를 사용하여, 블록 단위의 구배법 연산 처리를 실행하고, 스텝 S406으로 진행한다. 이 구배법 연산 처리의 상세는 도 36을 참조하여 후술하지만, 이 구배법 연산 처리에 의해, 모션 벡터 Vn이 구해지고, 벡터 평가부(104) 및 지연부(405)에 출력된다. 그리고, 모션 벡터 Vn은 1회째의 구배법 연산에 의해 산출된 모션 벡터 ｖn에, 오프셋 벡터 Vn-1이 가산된 것(Vn=Vn－1+ｖn)이다. 예를 들면, 모션 벡터 V1은 1회째의 구배법 연산에 의해 산출된 모션 벡터 ｖ1에, 오프셋 벡터(초기 벡터 V0)가 가산된 것(V1=V0＋ｖ1)이다.

스텝 S406에서, 벡터 평가부(104)는 구배법 연산 처리에 의해 구해진 모션 벡터 Vn의 평가값 DFD(n)와, 오프셋 벡터로서 사용된 모션 벡터 Vn-1의 평가값 DFD(n-1)를 구하고, 평가값 DFD(n-1)보다 평가값 DFD(n)가 작은지 여부, 즉, 오프셋 벡터로서 사용된 모션 벡터 Vn-1보다 구배법 연산 처리에 의해 구해진 모션 벡터 Vn의 신뢰도가 높은지 여부를 판단한다. 구체적으로는, 예를 들면, 1회째의 처리에서는, 구해진 모션 벡터 V1의 평가값 DFD(1)와, 오프셋 벡터로서 사용된 초기 벡터 V0의 평가값 DFD(0)가 비교되고, 2회째의 처리에서는, 구해진 모션 벡터 V2의 평가값 DFD(2)와, 오프셋 벡터로서 사용된 모션 벡터 V1의 평가값 DFD(1)가 비교된 다.

벡터 평가부(104)는 스텝 S406에서 평가값 DFD(n-1)보다 평가값 DFD(n)가 작다고 판단한 경우, 즉, 모션 벡터 Vn-1보다 모션 벡터 Vn의 신뢰도가 높다고 판단된 경우, 스텝 S407에서, 산출된 모션 벡터 Vn(1회째의 경우, 모션 벡터 V1, 2회째의 경우, 모션 벡터 V2)을 검출 대상 블록의 모션 벡터 V에 설정하고, 스텝 S408로 진행한다. 벡터 평가부(104)는 스텝 S408에서 반복 회수 n을 1개 카운트하고, 스텝 S409로 진행하고, 반복 회수 n이 설정된 최대 반복 회수(예를 들면, 2회)로 되었는지 여부를 판단하고, 또, 반복 회수 n이 설정된 최대 반복 회수가 아니라고 판단한 경우, 실렉터(402)를 제어하고, 스텝 S402로 복귀하여, 그 이후의 처리를 반복하게 한다.

즉, 스텝 S402에서, 실렉터(402)는 벡터 산출부(425)로부터 출력되고, 지연부(405)에 유지된 모션 벡터 V1을 오프셋 벡터로서 선택하고, 스텝 S403에서, 시간 화소 차분 산출부(411) 및 화소 차분값 판정부(412)는 모션 벡터 V1을 오프셋 벡터로서 사용하여, 블록 단위의 유효 화소 판정 처리를 실행하고, 그 이후의 처리를 반복한다. 따라서, 스텝 S405에서 산출되는 모션 벡터 V2는 2회째의 구배법 연산에 의해 산출된 모션 벡터 ｖ2에, 오프셋 벡터로서 사용된 모션 벡터 V1이 가산된 것(즉, V2=V1＋ｖ2=V0＋ｖ1＋ｖ2)로 된다.

벡터 평가부(104)는 스텝 S406에서 평가값 DFD(n-1)보다 평가값 DFD(n)가 작지 않다고 판단한 경우, 즉, 모션 벡터 Vn-1 쪽이 모션 벡터 Vn보다 신뢰도가 높다 고 판단한 경우, 스텝 S410으로 진행하고, 구배법 연산의 오프셋으로 한 벡터 Vn-1(1회째의 경우, 초기 벡터 V0, 2회째의 경우, 모션 벡터 V1)을, 검출 대상 블록의 모션 벡터 V에 설정하고, 스텝 S411로 진행한다. 또, 벡터 평가부(104)는 스텝 S409에서 반복 회수 n이 설정된 최대 반복 회수로 되었다고 판단한 경우, 스텝 S411로 진행한다.

벡터 평가부(104)는 스텝 S411에서 모션 벡터 V가 모션 벡터를 검출하는 범위로서 미리 설정된 서치 영역 내인지 여부를 판단하고, 모션 벡터 V가 서치 영역 내라고 판단한 경우, 스텝 S415로 진행하고, 모션 벡터 V를 검출 대상 블록에 대응시켜, 검출 벡터 메모리(53)에 기억하고, 반복 구배법 처리를 종료한다.

또, 벡터 평가부(104)는 스텝 S411에서 모션 벡터 V가 서치 영역 내는 아니라고 판단한 경우, 스텝 S412로 진행하고, 모션 벡터 V를 0 벡터로 설정하여, 스텝 S415로 진행하고, 모션 벡터 V(0 벡터)를 검출 대상 블록에 대응시켜, 검출 벡터 메모리(53)에 기억하고, 반복 구배법 처리를 종료한다.

한편, 구배법 계속 판정부(414)는 스텝 S404에서 유효 화소수 카운터(413)의 유효 화소수가 소정의 임계값 α 이하라고 판단한 경우, 스텝 S413으로 진행하고, 모드 선택부(401)를 제어하여, 화소 단위 처리 모드를 선택시키고, 스텝 S414로 진행한다. 이에 따라, 반복 구배법 연산부(103)의 각 부에서는, 화소 단위에서의 처리가 실행된다. 모드 선택부(401)는 스텝 S414에서 화소 단위의 반복 구배법 연산 처리를 실행하고, 스텝 S415로 진행한다. 이 화소 단위 처리 모드의 반복 구배법 연산 처리의 상세는 도 37을 참조하여 후술하지만, 화소 단위 처리 모드의 반복 구배법 연산 처리에 의해, 검출 대상 블록 내의 모든 화소의 모션 벡터 V가 구해지므로, 벡터 평가부(104)는 스텝 S415에서 모션 벡터 V를 검출 대상 블록의 각 화소에 대응시켜, 검출 벡터 메모리(53)에 기억하고, 반복 구배법 처리를 종료한다.

그리고, 전술한 스텝 S406에서는, 모션 벡터의 신뢰도의 평가를 구배법 처리에 의해 구해진 모션 벡터 Vn의 평가값 DFD(n)와, 오프셋 벡터로서 사용된 모션 벡터 Vn-1의 평가값 DFD(n-1)를 비교함으로써 판단했지만, 평가값 DFD의 비교 판단과 동시에, 구배법 연산에 의해 구해진 모션 벡터(오프셋 벡터가 가산되기 전의 모션 벡터) ｖn의 노르므(norme; 법칙)의 값(｜ｖn｜)이 소정의 크기(연산 블록 8×8의 경우, 예를 들면, 16)보다 작은 것도 판단하도록 해도 된다.

여기에서, 노르므란, 어느 벡터 공간에 있어서의 벡터의 크기를 나타내며, 예를 들면, 원점 (0, 0)을 기점으로 한 (x, y)로의 벡터 ｖ의 노르므는 다음의 수식 (11)로 표현된다.

[수식 11]

즉, 구배법 연산에 있어서는, 일반적으로, 미소 모션에 대하여, 정밀도가 높은 결과가 얻어지지만, 구배법 연산에 의해 구해진 모션 벡터의 노르므 값 ｜ｖn｜이 소정의 크기를 넘어 버리면, 그 큰 모션 벡터 ｖn에 대하여 정밀도 높은 결과가 얻어지고 있다고는 한정하지 않는다. 따라서, 평가값 DFD와 병행하여, 구배법 연 산에 의해 구해진 모션 벡터의 노르므 값 ｜ｖn｜이 소정의 크기를 넘었는지 여부를 판단하여, 노르므 값 ｜ｖn｜이 소정의 크기를 넘은 모션 벡터를 제외함으로써, 이 구배법 연산에서는, 미소 모션에 대해서도, 큰 모션에 대해서도, 정밀도가 높은 결과를 얻을 수 있고, 또한 모션 벡터 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

그리고, 이 평가값 DFD의 판단과 노르므 값에 의한 판단의 경우에는, 스텝 S406에서, ｜ｖn｜≤16인 경우이며, 또한 평가값 DFD(n-1)＞평가값 DFD(n)인 경우에는, 스텝 S407로 진행하여, V=Vn에 설정되고, 스텝 S406에서, ｜ｖn｜＞16인 경우이며, 또는 평가값 DFD(n-1)≤평가값 DFD(n)인 경우에는, 스텝 S410으로 진행하여, V=Vn-1에 설정된다.

다음에, 도 35의 플로차트를 참조하여, 유효 화소 판정 처리의 상세를 설명한다. 그리고, 도 35는 도 34의 스텝 S403의 유효 화소 판정 처리의 예를 나타내고 있다.

실렉터(402)로부터 오프셋 벡터가 입력되면, 시간 화소 차분 산출부(411)는 스텝 S431에서 화소 차분값 판정부(412)를 제어하여, 유효 화소수 카운터(413)를 리셋시켜, 스텝 S432로 진행하고, 블록 단위의 연산 블록에서 화소를 선택하여, 스텝 S433으로 진행한다. 그리고, 화소는 연산 블록의 좌측 위의 화소로부터 래스터 스캔 순으로 선택된다.

시간 화소 차분 산출부(411)는 스텝 S433에서 오프셋 벡터, 및 프리필터(102-1 및 102-2)를 통해 입력되는 시각 t의 화상 프레임 t, 및 시각 t+1의 화상 프레임 t+1을 사용하여, 선택된 화소의 시간 방향의 화소 차분 Δt를 산출하고, 산출된 시간 방향의 화소 차분 Δt를 화소 차분값 판정부(412)에 출력하고, 스텝 S434로 진행한다.

화소 차분값 판정부(412)는 스텝 S434에서 시간 화소 차분 산출부(411)에 의해 산출된 시간 방향의 화소 차분 Δt가 소정의 화소 차분값보다 작은지 여부를 판단하고, 즉, 후단의 구배법 연산에 유효한 화소인지 여부를 판단하고, 시간 방향의 화소 차분 Δt가 소정의 화소 차분값보다 작다고 판단한 경우, 스텝 S435로 진행하여, 유효 화소수 카운터(413)의 유효 화소의 수를 1개 카운트하고, 스텝 S436으로 진행한다. 또, 화소 차분값 판정부(412)는 스텝 S434에서 시간 방향의 화소 차분 Δt가 소정의 화소 차분값 이상이라고 판단한 경우, 즉, 후단의 구배법 연산에 유효한 화소가 아니라고 판단하고, 스텝 S435의 처리를 스킵하여, 스텝 S436으로 진행한다.

시간 화소 차분 산출부(411)는 스텝 S436에서 연산 블록 내의 모든 화소의 처리가 종료되었는지 여부를 판단하고, 연산 블록 내의 모든 화소의 처리가 종료되어 있지 않다고 판단한 경우, 스텝 S432로 복귀하고, 다음의 화소를 선택하여, 그 이후의 처리를 반복한다. 한편, 시간 화소 차분 산출부(411)는 스텝 S436에서 연산 블록 내의 모든 화소의 처리가 종료되었다고 판단한 경우, 유효 화소 판정 처리를 종료하고, 도 34의 스텝 S404로 복귀한다.

이상의 처리에 의해, 유효 화소 카운터(413)에는, 연산 블록 내에서, 그 화 소 차분 Δt가 소정의 화소 차분값보다 작게, 후단의 구배법 연산에서 유효하다고 판단된 화소의 수가 카운트되어 있다. 따라서, 구배법 계속 판단부(414)는 도 34의 스텝 S404에서, 이 유효 화소 카운터(413)의 화소의 수를 참조함으로써, 블록 단위의 구배법 연산을 행하는지, 화소 단위의 구배법 연산을 행하는지를 판단할 수 있다.

다음에, 도 36의 플로차트를 참조하여, 블록 단위의 구배법 연산 처리의 상세를 설명한다. 그리고, 도 36은 도 34의 스텝 S405의 블록 단위의 구배법 연산 처리의 예를 나타내고 있다. 따라서, 도 36의 예에서는, 시간 화소 차분 산출부(421)에는, 구배법 계속 판정부(414)로부터 구배법 연산을 실행시키는 플래그(flg=1)가 입력된다.

구배법 계속 판정부(414)로부터 플래그(flg=1)가 입력되면, 시간 화소 차분 산출부(421)는, 스텝 S451에서, 블록 단위의 연산 블록에서 화소를 선택하고, 스텝 S452로 진행한다. 그리고, 화소는 연산 블록의 좌측 위의 화소로부터 래스터 스캔 순으로 선택된다.

시간 화소 차분 산출부(421)는 스텝 S452에서 실렉터(402)로부터의 오프셋 벡터, 및 프리필터(102-1 및 102-2)를 통해 입력되는 시각 t의 화상 프레임 t, 및 시각 t+1의 화상 프레임 t+1을 사용하여, 선택된 화소의 시간 방향의 화소 차분 Δt를 산출하고, 산출된 시간 방향의 화소 차분 Δt 및 오프셋 벡터를 화소 차분값 판정부(422)에 출력하고, 스텝 S453으로 진행한다.

화소 차분값 판정부(422)는 스텝 S453에서 시간 화소 차분 산출부(421)에 의해 산출된 시간 방향의 화소 차분 Δt가 소정의 화소 차분값보다 작은지 여부를 판단하고, 즉, 후단의 구배법 연산에 유효한 화소인지 여부를 판단하고, 시간 방향의 화소 차분 Δt가 소정의 화소 차분값보다 작다고 판단한 경우, 스텝 S454로 진행하고, 수직 수평 화소 차분 산출부(423)을 제어하여, 유효하다고 판단한 화소의 수평 방향의 화소 차분 Δx를 산출시킨다. 그리고, 화소 차분값 판정부(422)에서의 소정의 화소 차분값은 화소 차분값 판정부(412)에서의 소정의 화소 차분값과 동일한 값이라도 되고, 상이한 값이라도 된다. 또, 이때, 화소 차분값 판정부(422)는 시간 화소 차분 산출부(421)에 의해 산출된 시간 방향의 화소 차분 Δt 및 오프셋 벡터를 수직 수평 화소 차분 산출부(423)에 출력한다.

수직 수평 화소 차분 산출부(423)는 스텝 S454에서 오프셋 벡터, 및 프리필터(102-1 및 102-2)를 통해 입력되는 시각 t의 화상 프레임 t, 및 시각 t+1의 화상 프레임 t+1을 사용하여, 유효하다고 판단된 화소의 수평 방향의 화소 차분 Δx를 산출하고, 스텝 S455로 진행하여, 유효하다고 판단된 화소의 수직 방향의 화소 차분 Δy를 산출하고, 시간 방향의 화소 차분 Δt, 수평 방향의 화소 차분 Δx, 및 수직 방향의 화소 차분 Δy를 구배 적산부(424)에 출력하고, 스텝 S456으로 진행한다. 구배 적산부(424)는 스텝 S456에서 수직 수평 화소 차분 산출부(423)으로부터의 시간 방향의 화소 차분 Δt, 수평 방향의 화소 차분 Δx, 및 수직 방향의 화소 차분 Δy를 적산하고, 적산한 결과를 벡터 산출부(425)에 출력하고, 스텝 S457로 진행한다.

화소 차분값 판정부(422)는 스텝 S453에서 시간 방향의 화소 차분 Δt가 소정의 화소 차분값 이상이라고 판단한 경우, 스텝 S454 내지 S456의 처리를 스킵하고, 스텝 S457로 진행한다. 즉, 이 화소의 각 화소 차분(구배)은 후단의 구배법 연산에 유효한 화소가 아니므로, 연산에 사용되지 않는다.

스텝 S457에서, 시간 화소 차분 산출부(421)는 연산 블록 내의 모든 화소의 처리가 종료되었는지 여부를 판단하고, 연산 블록 내의 모든 화소의 처리가 종료되어 있지 않다고 판단한 경우, 스텝 S451로 복귀하고, 다음의 화소를 선택하여, 그 이후의 처리를 반복한다. 한편, 시간 화소 차분 산출부(421)는 스텝 S457에서 연산 블록 내의 모든 화소의 처리가 종료되었다고 판단한 경우, 벡터 산출부(425)에 오프셋 벡터를 출력하고, 스텝 S458로 진행한다. 벡터 산출부(425)는 시간 화소 차분 산출부(421)로부터 오프셋 벡터가 입력되면, 구배 적산부(424)로부터의 구배의 적산 결과와, 전술한 수식 (9)의 최소 제곱합을 사용하여, 모션 벡터 ｖn을 산출하고, 스텝 S459로 진행하고, 시간 화소 차분 산출부(421)로부터의 오프셋 벡터에 산출된 모션 벡터 ｖn을 가산한 모션 벡터 Vn을 구하여, 구해진 모션 벡터 Vn을 벡터 평가부(104)에 출력하여, 구배법 연산 처리를 종료하고, 도 34의 스텝 S406로 복귀한다.

이상과 같이, 시간 방향의 화소 차분 Δt가, 설정된 소정의 화소 차분값 이상의 경우에는, 그 화소는 모션의 혼란을 발생시킬 우려가 있다고 하여, 모션 벡터 를 검출할 때의 구배법의 연산으로부터 제외하도록 했으므로, 보다 안정된 구배법 연산이 실행되고, 그 결과, 확실한 것 같은 모션 벡터가 검출되고, 이에 따라, 모션 벡터 검출의 정밀도가 향상된다.

다음에, 도 37의 플로차트를 참조하여, 화소 단위의 반복 구배법 연산 처리의 상세를 설명한다. 도 37은 도 34의 스텝 S414의 화소 단위의 반복 구배법 연산 처리의 예를 나타내고 있다. 그리고, 이 처리는 검출 대상 블록 내의 각 화소에 대하여 실행된다.

모드 선택부(401)는 화소 단위 처리 모드를 설정하면, 스텝 S471에서 검출 대상 블록의 화소를 검출 대상 화소로서 선택하고, 그 화소의 연산 블록(예를 들면, 9×9)의 초기 벡터 V0을 실렉터(402) 및 벡터 평가부(104)에 출력하고, 스텝 S472로 진행한다. 그리고, 화소는 검출 대상 블록의 좌측 위의 화소로부터 래스터 스캔 순으로 선택된다. 스텝 S472에서, 실렉터(402)는 벡터 평가부(104)로부터의 제어에 따라, 모드 선택부(401)로부터 입력된 초기 벡터 V0을 오프셋 벡터로서 선택하고, 선택한 오프셋 벡터를 시간 화소 차분 산출부(411) 및 시간 화소 차분 산출부(421)에 출력하고, 스텝 S473으로 진행한다.

스텝 S473에서 시간 화소 차분 산출부(411) 및 화소 차분값 판정부(412)는 선택된 오프셋 벡터를 사용하여(지금의 경우, 초기 벡터 V0을 오프셋으로 하여), 화소 단위의 유효 화소 판정 처리를 실행하고, 스텝 S474로 진행한다. 이 유효 화소 판정 처리의 상세는 도 35를 참조하여 전술한 블록 단위의 유효 화소 판정 처리 와, 대상으로 되는 연산 블록(블록 범위나, 블록을 구성하는 화소)이 상이한 이외에, 기본적으로 동일한 처리를 행하기 때문에, 그 상세한 설명을 생략하지만, 이 유효 화소 판정 처리에 의해, 유효 화소수 카운터(413)에는, 화소 단위의 연산 블록 내에서, 화소 차분값이 소정의 화소 차분값보다 작다고 판정된(즉, 후단의 구배법 연산으로 유효한 화소라고 판정된) 화소의 수가 카운트되어 있다. 그리고, 화소 단위의 유효 화소 판정을 행하는 소정의 화소 차분값은 블록 단위의 경우와 동일한 값으로서도 되고, 상이한 값을 설정하도록 해도 된다.

구배법 계속 판정부(414)는 스텝 S474에서 유효 화소수 카운터(413)에 카운트되어 있는 화소수(유효 화소수)가 소정의 임계값 β보다 많은지 여부를 판단하고, 유효 화소수가 소정의 임계값 β보다 많다고 판단한 경우, 구배법 연산부(404)에 구배법 연산을 실행시키는 플래그(flg=1)를 출력하고, 스텝 S475로 진행한다. 그리고, 임계값 β도 블록 단위의 경우의 임계값 α와 동일한 값으로서도 되고, 상이한 값을 설정하도록 해도 된다.

스텝 S475에서, 구배법 연산부(404)는 구배법 계속 판정부(414)로부터의 플래그에 따라, 실렉터(402)로부터의 오프셋 벡터(초기 벡터 V0)를 사용하여, 화소 단위의 구배법 연산 처리를 실행하고, 스텝 S476으로 진행한다. 이 구배법 연산 처리의 상세는 도 36을 참조하여 전술한 블록 단위의 구배법 연산 처리와, 대상으로 되는 연산 블록(범위나, 블록을 구성하는 화소)이 상이한 이외에, 기본적으로 동일한 처리를 행하기 때문에, 그 상세한 설명을 생략하지만, 이 구배법 연산 처리 에 의해, 검출 대상 화소의 모션 벡터 Vn이 구해지고, 벡터 평가부(104) 및 지연부(405)에 출력된다. 그리고, 모션 벡터 Vn은 1회째의 구배법 연산에 의해 구해진 모션 벡터 ｖn에, 오프셋 벡터가 가산된 것(Vn=Vn－1+ｖn)으로 된다.

스텝 S476에서, 벡터 평가부(104)는 구배법 처리에 의해 산출된 모션 벡터 Vn의 평가값 DFD(n)와, 오프셋으로서 사용된 모션 벡터 Vn-1의 평가값 DFD(n-1)를 구하고, 평가값 DFD(n-1)보다 평가값 DFD(n)가 작은지 여부, 즉, 오프셋으로서 사용된 모션 벡터 Vn-1보다 구배법 처리에 의해 산출된 모션 벡터 Vn의 신뢰도가 높은지 여부를 판단한다.

벡터 평가부(104)는 스텝 S476에서 평가값 DFD(n-1)보다 평가값 DFD(n)가 작다고 판단된 경우, 즉, 모션 벡터 Vn-1보다 모션 벡터 Vn의 신뢰도가 높다고 판단된 경우, 스텝 S477에서, 산출된 모션 벡터 Vn(1회째의 경우, 모션 벡터 V1, 2회째의 경우, 모션 벡터 V2)을 검출 대상 화소의 모션 벡터 V에 설정하고, 스텝 S478로 진행한다. 벡터 평가부(104)는 스텝 S478에서 반복 회수 n을 1개 카운트하고, 스텝 S479로 진행하여, 반복 회수 n이 설정된 최대 반복 회수(예를 들면, 2회)로 되었는지 여부를 판단하고, 또, 반복 회수 n이 설정된 최대 반복 회수가 아니라고 판단한 경우, 실렉터(402)를 제어하고, 스텝 S472로 복귀하여, 그 이후의 처리를 반복하게 한다.

즉, 스텝 S472에서 실렉터(402)는 벡터 산출부(425)로부터 출력되어 지연부(405)에 유지된 모션 벡터 V1을 오프셋 벡터로서 선택하고, 스텝 S473에서 시간 화소 차분 산출부(411) 및 화소 차분값 판정부(412)는 오프셋 벡터인 모션 벡터 V1을 오프셋하여, 화소 단위의 유효 화소 판정 처리를 실행하고, 그 이후의 처리를 반복한다. 따라서, 스텝 S475에서 구해지는 모션 벡터 V2는 2회째의 구배법 연산에 의해 산출된 모션 벡터 ｖ2에 오프셋으로 되는 모션 벡터 V1이 가산된 것(즉, V2=V0＋ｖ1＋ｖ2)이다.

벡터 평가부(104)는 스텝 S476에서 평가값 DFD(n-1)보다 평가값 DFD(n)가 크다고 판단한 경우, 즉, 모션 벡터 Vn-1 쪽이 모션 벡터 Vn보다 신뢰도가 높다고 판단된 경우, 스텝 S480으로 진행하고, 구배법 연산의 오프셋으로 한 벡터 Vn-1(1회째의 경우, 초기 벡터 V0, 2회째의 경우, 모션 벡터 V1)을 검출 대상 블록의 모션 벡터 V에 설정하고, 스텝 S481로 진행한다. 또, 벡터 평가부(104)는 스텝 S479에서 반복 회수 n이 설정된 최대 반복 회수로 되었다고 판단한 경우, 스텝 S481로 진행한다.

벡터 평가부(104)는 스텝 S481에서 모션 벡터 V가 모션 벡터를 검출하는 범위로서 미리 설정된 서치 영역 내인지 여부를 판단하고, 모션 벡터 V가 서치 영역 내라고 판단한 경우, 스텝 S483으로 진행한다. 또, 벡터 평가부(104)는 스텝 S481에서 모션 벡터 V가 서치 영역 내라고 판단하지 않은 경우, 스텝 S482로 진행하여, 모션 벡터 V를 0 벡터로 설정하고, 스텝 S483으로 진행한다.

한편, 스텝 S474에서, 구배법 계속 판정부(414)는 유효 화소수 카운터(413)의 유효 화소수가 소정의 임계값 β보다 적다고 판단한 경우, 구배법 연산부(404) 에 구배법 연산을 중단하는 플래그(flg=0)를 출력하고, 스텝 S482로 진행한다. 시간 화소 차분 산출부(421)는 플래그에 따라, 벡터 산출부(425)를 제어하고, 모션 벡터 V를 0 벡터로 설정시켜, 스텝 S483으로 진행한다.

모드 선택부(401)는 스텝 S483에서 검출 대상 블록 내의 모든 화소의 처리가 종료되었는지 여부를 판단하고, 검출 대상 블록 내의 모든 화소의 처리가 종료되어 있지 않다고 판단한 경우, 스텝 S471로 복귀하여, 검출 대상 블록의 다음의 화소를 검출 대상 화소로 하고, 그 이후의 처리를 반복한다. 모드 선택부(401)는 스텝 S483에서 검출 대상 블록 내의 모든 화소의 처리가 종료되었다고 판단한 경우, 화소 단위의 반복 구배법 연산 처리를 종료하고, 도 34의 스텝 S415로 복귀한다. 즉, 화소 단위의 반복 구배법 연산 처리에 의해, 검출 대상 블록 내의 모든 화소에 대하여 모션 벡터 V가 구해지므로, 도 34의 스텝 S415로 복귀하고, 벡터 평가부(104)는 모션 벡터 V를 검출 대상 블록의 각 화소에 대응시켜, 검출 벡터 메모리(53)에 기억하고, 반복 구배법 처리를 종료한다.

그리고, 스텝 S476의 모션 벡터의 신뢰도 평가도, 스텝 S406의 경우와 동일하게, 평가값 DFD의 판단과 노르므 값에 의한 판단을 병용하도록 해도 된다.

이상과 같이, 연산 블록 내의 화소 차분이 소정의 화소 차분값보다 작은 화소만 구배법 연산에 사용하도록 함으로써, 상이한 모션을 가지는 화소를 연산 대상으로부터 제외할 수 있어, 구배법 연산에 의해 구해지는 모션 벡터의 확실한 것 같음이 향상되어, 모션 벡터 검출의 정밀도가 향상된다.

또, 연산 블록 내의 화소 차분이 소정의 화소 차분값보다 크고, 구배법 연산에 사용되지 않는 화소수가 소정의 임계값보다 많은 경우에, 적응적으로, 구배법 연산의 처리를 제어하도록 했으므로, 특히, 오브젝트의 모션 경계 등에서, 더욱 모션 벡터 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 그 결과, 구해지는 모션 벡터도 보다 확실한 것 같은 것으로 할 수 있다.

구체적으로는, 연산 블록 내의 화소 차분이 소정의 화소 차분값보다 크고, 구배법 연산에 사용되지 않는 화소수가 소정의 임계값보다 많은 경우에, 블록 단위 모드로부터 화소 단위 모드로 변경하여, 검출 대상 블록의 화소마다 연산 블록을 설정하고, 유효 판정 처리 및 구배법 연산 처리를 행하도록 했으므로, 화소에 따라서는, 보다 고정밀도의 모션 벡터를 검출할 수 있다. 또, 연산 블록 내의 화소 차분이 소정의 화소 차분값보다 크고, 구배법 연산에 사용되지 않는 화소수가 소정의 임계값보다 많은 경우에, 구배법 연산 처리의 처리를 중단하고, 0 벡터로 하도록 했으므로, 날뛰는 모션 벡터의 검출을 억제하여, 보다 안전한 모션 벡터를 검출할 수 있다.

다음에, 벡터 할당부(54) 구성의 상세에 대하여 설명한다.

도 38은 벡터 할당부(54)의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 38에 구성을 나타낸 벡터 할당부(54)는 24P 신호가 입력되는 시각 t의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1을 사용하여, 프레임 t 상에서 검출된 모션 벡터를 할당 벡터 메모리(55) 상의, 보간(補間)하는 60P 신호의 내삽(內揷) 프레임 상의 화소에 할당 하는 처리를 행한다.

도 38의 예에서, 시각 t의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1은 화소 정보 연산부(701), 평가값 연산부(702), 및 주목 화소 차분 연산부(703)에 입력된다.

화소 정보 연산부(701)는 검출 벡터 메모리(53)의 프레임 t 상의 화소에 검출된 모션 벡터를 좌측 위의 화소로부터 래스터 스캔 순으로 취득하고, 취득한 모션 벡터를 다음 시각의 프레임 t+1 방향으로 연장하고, 연장한 모션 벡터와, 내삽 프레임과의 교점(交點)을 산출한다. 그리고, 화소 정보 연산부(701)는 산출된 모션 벡터와 내삽 프레임과의 교점으로부터, 내삽 프레임 상에서, 그 모션 벡터의 할당 대상으로 되는 화소(이하, 할당 대상 화소라고 함)를 설정하고, 모션 벡터 및 할당 대상 화소의 위치 정보를 벡터 선택부(705)에 출력한다. 또, 화상 정보 연산부(701)는 할당 대상 화소와, 모션 벡터로 대응되는 프레임 t의 위치 P 및 프레임 t+1 상의 위치 Q를 산출하고, 산출된 프레임 t 및 프레임 t+1 상의 위치 정보를 평가값 연산부(702), 및 주목 화소 차분 연산부(703)에 출력한다.

평가값 연산부(702)는 화소 정보 연산부(701)로부터, 할당 대상 화소와, 모션 벡터로 대응되는 프레임 t 및 프레임 t+1 상의 위치 정보를 입력하면, 프레임 t의 위치 P 및 프레임 t+1의 위치 Q의 평가값 DFD를 연산하기 위해, 위치 P 및 위치 Q를 중심으로 한 일정 범위의 DFD 연산 범위(m×n)를 각각 설정하고, 그들의 DFD 연산 범위가 화상 프레임 내인지 여부를 판단한다. 평가값 연산부(702)는 DFD 연 산 범위가 화상 프레임 내에 있다고 판단한 경우, 이 DFD 연산 범위를 사용하여 연산함으로써, 모션 벡터에 대한 할당 대상 화소의 평가값 DFD를 구하고, 구한 평가값 DFD를 벡터 평가부(704)에 출력한다.

주목 화소 차분 연산부(703)는 화소 정보 연산부(701)로부터 할당 대상 화소와, 모션 벡터로 대응되는 프레임 t 및 프레임 t+1 상의 위치 정보를 입력하면, 프레임 t의 위치 P 및 프레임 t+1의 위치 Q를 사용하여, 할당 대상 화소에 대한 휘도(輝度) 차분 절대값을 구하고, 구한 휘도 차분 절대값을 벡터 평가부(704)에 출력한다.

벡터 평가부(704)는 화소 차분 판단부(711) 및 평가값 판단부(712)에 의해 구성된다. 화소 차분 판단부(711)는 주목 화소 차분 연산부(703)로부터 입력된 할당 대상 화소에 대한 휘도 차분 절대값이 소정의 임계값보다 작은지 여부를 판단한다. 평가값 판단부(712)는 화소 차분 판단부(711)에 의해 주목 화소 차분 연산부(703)로부터 입력된 할당 대상 화소에 대한 휘도 차분 절대값이 소정의 임계값보다 작다고 판단된 경우에, 평가값 연산부(702)로부터 입력된 할당 대상 화소의 평가값 DFD가, 벡터 선택부(705)가 가지는 DFD 테이블의 최소 평가값보다 작은지 여부를 판단한다. 그리고, 평가값 판단부(712)는 할당 대상 화소의 평가값 DFD가 DFD 테이블의 최소 평가값보다 작다고 판단한 경우에, 할당 대상 화소가 대응하는 모션 벡터의 신뢰도가 높다고 판단하고, 벡터 선택부(705)에 할당 대상 화소의 평가값 DFD를 출력한다.

벡터 선택부(705)는 내삽 프레임 상의 각 화소에서의 최소 평가값을 유지하는 DFD 테이블을 가지고 있으며, 내삽 프레임 상의 각 화소에 대하여, 0 벡터를 할당한 경우의 평가값 DFD0을 내삽 프레임 상의 각 화소에서의 최소 평가값으로서 DFD 테이블에 미리 유지하고 있다. 벡터 선택부(705)는 벡터 평가부(704)로부터의 할당 대상 화소의 평가값 DFD를 입력하면, 화소 정보 연산부(701)로부터의 할당 대상 화소의 위치 정보에 따라, 할당 플래그 메모리(56)의 플래그를 1(True)에 재기록하고, 할당 대상 화소의 DFD 테이블의 최소 평가값을 그 할당 대상 화소의 평가값 DFD에 재기록한다. 또, 벡터 선택부(705)는 화소 정보 연산부(701)로부터의 할당 대상 화소의 위치 정보에 따라, 할당 벡터 메모리(55)의 할당 대상 화소에 화소 정보 연산부(701)로부터의 모션 벡터를 할당한다.

다음에, 모션 벡터의 화소 이하 정밀도를 설명한다. 전술한 수식 (1)에서 표현되는 DFD 평가의 연산에 있어서는, 프레임 t의 화소 위치 p를 벡터 ｖ량 분 어긋나게 한 앞의 프레임 t+1 상의 위상 p＋ｖ는, 실제로는, 24P 신호의 프레임 t+1 상의 화소 위치와 일치하지 않는 경우가 많고, 그 경우의 휘도 값은 정의되어 있지 않다. 따라서, 화소 이하 정밀도를 가지는 모션 벡터 ｖ에 대한 평가값 DFD의 연산을 행하기 위해서는, 화소 이하의 위상에서의 휘도 값을 어떠한 방법으로 생성해야만 한다.

이에 대응하여, 프레임 t의 화소 위치 p를 벡터 ｖ량 분 어긋나게 한 앞의 프레임 t+1 상의 위상 p＋ｖ에 가장 가까운 화소의 휘도 값을 그대로 사용하는 방 법이 있다. 그러나, 이 방법에서는, 평가하는 모션 벡터의 화소 이하 성분을 둥글게 하여 버리기 때문에, 모션 벡터의 화소 이하 성분을 버리고 있는 것이 되며, 이에 따라, 구해진 평가값 DFD의 신뢰도는 낮아져 버린다.

그래서, 본 발명에서는, 주변 4 화소의 휘도 값에 의한 4점 보간 처리를 사용하고 있다. 도 39는 본 발명의 4점 보간 처리의 개념을 나타낸 도면이다. 도 39에서는, 화살표 X가 프레임 t+1에서의 수평 방향을 나타내고 있으며, 화살표 Y가 프레임 t+1에서의 수직 방향을 나타내고 있다. 이 프레임 t+1에서, 하얀 동그라미는 프레임 t+1 상의 화소 위치를 나타내고 있으며, 흑점은 화소 이하의 위치를 나타내고 있다. 또, 프레임 t+1 상에서의 최좌측 위의 흑점 p＋ｖ와 그 주변 4 화소는 윈도우 E로 확대하여 나타나 있다. 윈도우 E에서, 하얀 동그라미 내의 알파벳은 주변 4 화소의 휘도 값을 나타내고 있다.

이 프레임 t+1에서의 최좌측 위의 흑점 p＋ｖ가 프레임 t의 화소 위치 p를 벡터 ｖ량 분 어긋나게 한 앞의 위상 p＋ｖ로 하면, 위상 p＋ｖ의 휘도 값 F_{t+ 1}(p＋ｖ)는 위상 p＋ｖ의 수평 방향의 화소 이하 성분 α 및 수직 방향의 화소 이하 성분 β, 및 위상 p＋ｖ의 주변 4 화소의 휘도 값 L0 내지 L4를 사용하여, 주변 4 화소의 거리의 역비(逆比)의 합으로 구해진다. 즉, 휘도 값 F_{t+ 1}(p＋ｖ)는 다음의 수식 (12)로 표현된다.

[수식 12]

F_t+1(p＋ｖ)=(1?α)(1-β)L0＋α(1-β)L1

+(1-α)βL2＋αβL3

이상과 같이, 4점 보간 처리에 의해 구해지는 휘도 값 F_{t+ 1}(p＋ｖ)를 사용하여, DFD 평가의 연산을 행함으로써, 하드웨어 실장(實裝) 상의 비용을 인상하지 않고, 평가값 DFD의 신뢰도 저하를 억제할 수 있다. 그리고, 이하에서는, 벡터 할당 시의 평가값 DFD나 휘도 차분 절대값 등의 연산에 있어서, 이 4점 보간을 적용한 예를 설명하지만, 물론, 전술한 초기 벡터 선택 처리나 벡터 검출 처리, 또는 후술하는 할당 보상 처리 등의 벡터를 평가하는 경우의 평가값 DFD의 연산에서도, 이 4점 보간은 적용된다.

다음에, 벡터 할당 처리의 개념을 설명한다. 예를 들면, 24P 신호 상에서 오브젝트가 속도 ｖ로 움직이고 있고, 임의의 2 프레임 사이에서, 이 오브젝트의 모션에 대하여 등속 가정(等速假定)이 성립된다고 가정한 경우에, 24P 신호의 프레임 사이에, 새롭게 프레임을 내삽하는 것을 고려한다. 이 경우, 24P 신호의 오브젝트로부터 모션 벡터 ｖ를 연장하면, 모션 벡터 ｖ와 내삽 프레임과의 교점은 동일 오브젝트이며, 동일 속도 ｖ를 가진다.

따라서, 벡터 검출부(53)에서 검출된 24P 신호의 프레임(이하, 내삽 프레임에 대하여, 원(元) 프레임이라고도 함)의 모션 벡터를 그 모션 벡터와, 내삽하는 60P 신호의 내삽 프레임 상과의 교점에 할당함으로써, 내삽 프레임 상의 각 화소의 모션을 구할 수 있다. 또, 역으로, 할당된 모션 벡터로부터, 내삽 프레임 상의 화소가 24P 신호 프레임 상에서 어느 위치로부터 움직인 것인가를 구할 수 있다.

도 40은 24P 신호의 원 프레임에서 검출된 모션 벡터와, 60P 신호의 내삽 프레임 상의 화소의 예를 1차원으로 나타내고 있다. 도 40의 예에서는, 2개의 24P 신호의 시각 t의 프레임 t 및 시각 t+1의 프레임 t+1의 사이에, 예를 들면, 시각 t+0.4의 내삽 프레임 F1, 및 시각 t+0.8의 내삽 프레임 F2가 2개 삽입되어 있다. 그리고, 이 내삽 프레임의 위치는 전술한 바와 같이 24P 신호 상에서의 시간 위상이 0.0, 0.4, 0.8, 1.2, 및 1.6으로 되는 위치에, 60P 신호의 프레임이 놓여지기 때문에, 신호 처리 장치(1)에서 미리 설정되어 있다.

각 프레임 상의 동그라미는 각 화소를 나타내고 있다. 전단의 벡터 검출부(52)에 의해 프레임 t에서 검출된 모션 벡터 ｖ1, ｖ2, 및 ｖ3이 프레임 t+1 방향으로 연장되어 있다. 이들 모션 벡터를 내삽 프레임 F1 및 F2의 각 화소에 할당하는 경우, 내삽 프레임 상의 각 화소 근방을 통과하는 모션 벡터는 그 화소에 할당되는 후보 벡터(이하, 할당 후보 벡터라고도 함)로 된다.

따라서, 프레임 t의 좌측 화소로부터, 프레임 t+1의 좌측으로부터 4, 5번째 화소 근방으로의 모션 벡터 ｖ1은 내삽 프레임 F1 상의 좌측으로부터 2번째와 3번째 화소 사이, 내삽 프레임 F2 상의 좌측으로부터 3번째와 4번째 화소 사이를 통하고 있다. 따라서, 모션 벡터 ｖ1은, 모션 벡터 ｖ1이 내삽 프레임 F1 및 F2를 교차하는 점의 근방 N1에 포함되는 화소(내삽 프레임 F1의 좌측으로부터 2번째와 3번 째 화소 및 내삽 프레임 F2의 좌측으로부터 3번째와 4번째 화소)에 할당되는 할당 후보 벡터로 된다.

또, 프레임 t의 좌측으로부터 3번째 화소로부터, 프레임 t+1의 좌측으로부터 2, 3번째 화소 근방으로의 모션 벡터 ｖ2는 내삽 프레임 F1 상의 좌측으로부터 2번째와 3번째 화소 사이, 내삽 프레임 F2 상의 좌측으로부터 2번째와 3번째 화소 사이를 통하고 있다. 따라서, 모션 벡터 ｖ2는, 모션 벡터 ｖ2가 내삽 프레임 F1 및 F2를 교차하는 점의 근방 영역 N2에 포함되는 화소(내삽 프레임 F1의 좌측으로부터 2번째와 3번째 화소 및 내삽 프레임 F2의 좌측으로부터 2번째와 3번째 화소)에 할당되는 할당 후보 벡터로 된다.

또한, 프레임 t의 좌측으로부터 5번째 화소로부터, 프레임 t+1의 좌측으로부터 4, 5번째 화소 근방으로의 모션 벡터 ｖ3은 내삽 프레임 F1 상의 좌측으로부터 4번째와 5번째 화소 사이, 내삽 프레임 F2 상의 좌측으로부터 4번째와 5번째 화소 사이를 통하고 있다. 따라서, 모션 벡터 ｖ3은, 모션 벡터 ｖ3이 내삽 프레임 F1 및 F2를 교차하는 점의 근방 영역 N3에 포함되는 화소(내삽 프레임 F1의 좌측으로부터 4번째와 5번째 화소 및 내삽 프레임 F2의 좌측으로부터 4번째와 5번째 화소)에 할당되는 할당 후보 벡터로 된다.

즉, 내삽 프레임 F2의 좌측으로부터 2번째 화소의 할당 후보 벡터는 모션 벡터 ｖ2이며, 내삽 프레임 F1 상의 좌측으로부터 2번째 및 3번째 화소, 및 내삽 프레임 F2의 좌측으로부터 3번째 화소의 할당 후보 벡터는 모션 벡터 ｖ1 및 ｖ2이 다. 또, 내삽 프레임 F2의 좌측으로부터 4번째 화소의 할당 후보 벡터는 모션 벡터 ｖ1 및 ｖ3이며, 내삽 프레임 F1 상의 좌측으로부터 4번째 및 5번째 화소, 및 내삽 프레임 F2의 좌측으로부터 5번째 화소의 할당 후보 벡터는 모션 벡터 ｖ3이다.

이상과 같이, 원 프레임에서 검출된 모션 벡터 중에서, 내삽 프레임 상의 각 화소에 할당되는 할당 후보 벡터가 구해진다. 그리고, 내삽 프레임 F1 및 F2의 좌단 화소 및 우단 화소(도면 중 검은 동그라미)에서는, 근방을 통과하는 모션 벡터는 나타나 있지 않다. 즉, 내삽 프레임 F1 및 F2의 좌단 화소 및 우단 화소에는, 할당되는 할당 후보 벡터가 존재하지 않는다. 따라서, 이들 화소에 대해서는, 후술하는 후단의 할당 보상부(57)에서 할당 보상 처리가 실행된다.

또한, 도 41을 참조하여, 원 프레임에서 검출된 모션 벡터와, 60P 신호의 내삽 프레임 상의 화소에 대하여 상세하게 설명한다. 도 41의 예에서, 화살표 T는 도면 중 좌측 전방의 시각 t의 프레임 t로부터, 우측 안쪽의 시각 t+1의 프레임 t+1로의 시간 경과 방향을 나타내고 있다. 또, 시각 t와 시각 t+1 사이의 시각 t＋pos_t에 내삽 프레임 F1이 놓여져 있다.

도 41의 예의 경우, 프레임 t 상의 화소(x_a, y_a)에서 검출된 모션 벡터 ｖ_a(x_va, y_va)를 프레임 t+1 방향으로 연장하고, 내삽 프레임 F1과의 교점(x_ia, y_ia)을 연산한다. 교점은 24P 신호의 프레임 t 상의 모션 벡터 ｖ_a의 단점(端点)에 해당하 는 화소가 이동한 점이라고 생각되므로, 구체적으로는, 수식 (13) 및 수식 (14)과 같이 표현된다.

[수식 13]

x_ia = x_a＋pos_tx_va

[수식 14]

y_ia = y_a＋pos_ty_va

여기에서, 전술한 바와 같이, 모션 벡터 ｖ_a가 화소 이하 정밀도를 가지는 경우에는, 모션 벡터 ｖ_a의 교점과, 내삽 프레임 F1 상의 화소 위치는 일치한다고는 한정하지 않는다. 일치하지 않는 경우, 도 41에 나타낸 바와 같이, 모션 벡터 ｖ_a는 내삽 프레임 F1 상의 교점 근방 4 화소 G1 내지 G4에 대하여 할당된다. 즉, 모션 벡터 ｖ_a는 근방의 각 화소 G1 내지 G4 상으로 시프트(평행 이동)되고, 각각의 화소에 대하여 할당되는 할당 후보 벡터로 되어, 할당 보상 처리가 실행된다.

그리고, 이와 같이, 1개의 모션 벡터가 근방 4 화소에 대하여 할당되는 후보로 되는 것도 있기 때문에, 화소에 따라서는, 복수개의 모션 벡터가 할당 후보 벡터로 된다. 이 경우, 벡터 할당부(54)는 각 모션 벡터에 대하여 내삽 프레임 상의 화소와, 그 모션 벡터로 대응되는 원 프레임 상의 교점을 산출하고, 그 교점을 사용하여, 각 모션 벡터를 평가함으로써, 최종적으로, 내삽 프레임 상의 화소에 할당 하는 모션 벡터를 결정한다.

도 42를 참조하여, 벡터 할당부(54)에서의 모션 벡터 평가에 대하여 설명한다. 도 42는 아래로부터, 도 41의 시각 t의 프레임 t, 시각 t＋pos_t의 내삽 프레임 F1, 및 시각 t+1의 프레임 t+1을 1차원적으로 나타내고 있다.

도 42의 예에서, 모션 벡터 sｖ_a는 프레임 t 상의 화소(x_a, y_a)에서 검출된 모션 벡터 ｖ_a가 근방의 화소 G4의 할당 후보 벡터로서, 화소 G4 상으로 시프트(평행 이동)된 것이다. 여기에서, 화소 G4 상으로 시프트된 모션 벡터 sｖ_a와, 프레임 t 및 프레임 t+1과의 교점을 각각 점 P 및 점 Q로 한다.

벡터 할당부(54)는 모션 벡터 sｖ_a의 제1 평가로서, 먼저, 점 P 및 점 Q를 중심으로 한 DFD 연산 범위를 각각 구하고, 구한 DFD 연산 범위가 화상 프레임을 초과하여 버리는지 여부를 판단한다. 따라서, 점 P 및 점 Q를 중심으로 한 DFD 연산 범위가 화상 프레임을 초과하여 버린 경우에는, 모션 벡터 sｖ_a는 후보로부터 제외된다.

또, 이 점 P 및 점 Q가, 예를 들면, 상이한 오브젝트에 속하는 경우, 점 P의 휘도 값 F_t(P)와, 점 Q의 휘도 값 F_t+1(Q)의 차는 커져 버린다. 따라서, 벡터 할당부(54)는 모션 벡터 sｖ_a의 제2 평가로서, 점 P와 점 Q를 사용하여, 화소 G4에서의 휘도 차분 절대값 dp를 구하고, 휘도 차분 절대값 dp가 소정의 값보다 큰지 여부를 판단한다. 휘도 차분 절대값 dp가 소정의 값보다 크다고 판단된 경우에는, 화소 G4에서의 모션 벡터 sｖ_a의 신뢰도가 낮은 것으로 되어, 모션 벡터 sｖ_a는 후보로부터 제외된다. 그리고, 휘도 차분 절대값 dp는 다음의 수식 (15)로 표현된다.

[수식 15]

dp =｜F_t(P)? F_t+1(Q)｜

그리고, 모션 벡터 sｖ_a의 제3 평가로서, 벡터 할당부(54)는 점 P 및 점 Q를 중심으로 한 DFD 연산 범위의 상관값을 나타내는 차분 절대값에 의한 평가 판단을 행한다. 즉, 벡터 할당부(54)는 점 P 및 점 Q를 중심으로 한 DFD 연산 범위를 사용하여, 화소 G4에서의 모션 벡터 sｖ_a의 평가값 DFD(차분 절대값)를 구하고, 구해진 평가값 DFD가 DFD 테이블의 최소 평가값보다 작은지 여부를 판단한다. 이상의 평가 결과, 벡터 할당부(54)는 구해진 평가값 DFD 중에서 최소의 평가값 DFD를 가지는 모션 벡터를 화소 G4에 할당한다.

이상과 같이, 내삽 프레임의 화소에 있어서의 할당 후보의 모션 벡터를 할당 대상 화소의 평가값 DFD뿐만 아니라, 할당 대상 화소에서의 휘도 차분 절대값을 사용하여 평가하도록 했으므로, 종래의 평가값 DFD를 사용하는 것만의 경우보다, 확실한 것 같은 모션 벡터를 할당 대상 화소에 할당할 수 있다. 이 결과, 벡터 할당의 정밀도가 향상된다.

그리고, 전술한 바와 같이, 내삽 프레임의 화소에 있어서의 할당 후보의 모 션 벡터를 평가하기 위해서는, 내삽 프레임의 화소를 기준으로, 그 모션 벡터로 대응되는 원 프레임 상의 위치가 사용되지만, 휘도 차분 절대값 dp 및 평가값 DFD를 구할 때, 할당 후보의 모션 벡터는 내삽 프레임의 화소 위치를 기준으로 연장하기 때문에, 모션 벡터와 원 프레임 상의 교점은 원 프레임의 화소 위치와 일치하지 않는 일이 있어, 이대로는 화소값을 구할 수 없다. 이와 같은 경우에, 도 39를 참조하여 전술한 4점 보간 처리가 실행된다.

도 43은 벡터 할당 처리에 있어서의 4점 보간의 예를 나타내고 있다. 도 43에서, 도 41 및 도 42에서의 경우와 대응하는 부분에는, 대응하는 부호를 부여하고 있어, 그 설명은 반복이 되므로 생략한다.

도 43의 예에서는, 할당 후보의 모션 벡터 sｖ_a는 내삽 프레임 F1의 화소 위치 G4를 기준으로 연장되어 있기 때문에, 모션 벡터 sｖ_a와 프레임 t와의 교점 P는 프레임 t 상의 화소 위치(프레임 t 상의 하얀 동그라미)와 일치하고 있지 않으며, 또, 모션 벡터 sｖ_a와 프레임 t+1과의 교점 Q도 프레임 t+1 상의 화소 위치(프레임 t 상의 하얀 동그라미)와 일치하고 있지 않다. 따라서, 프레임 t 및 프레임 t+1에서는, 각각 교점 P 및 교점 Q를 중심으로 한 근방 E의 4 화소(프레임 t 및 프레임 t+1 상의 하얀 동그라미)를 사용하여, 전술한 4점 보간 연산이 행해져서, 교점 P 및 교점 Q의 화소값이 구해진다.

이와 같이, 본 발명의 벡터 할당 처리에서는, 4점 보간 처리에 의해 구해지 는 교점 P 및 교점 Q의 화소값이 사용되어, 휘도 차분 절대값 dp 및 평가값 DFD가 연산되므로, 종래의 화소 이하 성분을 동그랗게 하여 버리는 방법보다 휘도 차분 절대값 dp나 평가값 DFD를 정밀도 양호하게 구할 수 있다.

다음에, 도 44의 플로차트를 참조하여, 벡터 할당 처리의 상세를 설명한다. 24P 신호의 원 프레임인, 시각 t의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1은 화소 정보 연산부(701), 평가값 연산부(702), 및 주목 화소 차분 연산부(703)에 입력된다.

화소 정보 연산부(701)는 새로운 원 프레임이 입력되면, 벡터 선택부(705)를 제어하고, 스텝 S701에서, 할당 플래그 메모리(56)의 할당 플래그를 0(False)으로 초기화시켜, 스텝 S702로 진행하고, 할당 벡터 메모리(55)를 0 벡터로 초기화시켜, 스텝 S703으로 진행한다. 이에 따라, 결과적으로, 모션 벡터가 할당되지 않는 화소에 0 벡터가 할당된다.

또, 화소 정보 연산부(701)는 스텝 S703에서 평가값 연산부(702)를 제어하고, 내삽 프레임 상의 모든 화소에 대하여, 0 벡터를 사용하여 평가값 DFD0을 산출시켜, 벡터 선택부(705)를 제어하고, 평가값 연산부(702)에 의해 산출된 0 벡터의 평가값 DFD0을 내삽 프레임의 각 화소에 대한 최소 평가값으로서 DFD 테이블에 기억시켜, 스텝 S704로 진행한다. 즉, 스텝 S703에서, 평가값 연산부(702)는 내삽 프레임의 모든 화소에 대하여, 0 벡터를 사용하여 평가값 DFD0을 산출하고, 산출한 평가값 DFD0을 벡터 평가부(704)를 통해, 벡터 선택부(705)에 출력한다. 그리고, 벡터 선택부(705)는 벡터 평가부(704)를 통해 입력된 평가값 DFD0을 DFD 테이블이 대응하는 화소의 최소 평가값으로서 기억한다.

화소 정보 연산부(701)는 스텝 S704에서 검출 벡터 메모리(53) 상의 원 프레임으로부터 화소를 선택하고, 스텝 S705로 진행한다. 그리고, 이 경우, 프레임의 좌측 위로부터 래스터 스캔 순으로 화소가 선택된다.

화소 정보 연산부(701)는 스텝 S705에서 화소 위치 연산 처리를 실행하고, 스텝 S706으로 진행한다. 이 화소 위치 연산 처리의 상세는 도 45를 참조하여 후술하지만, 이 화소 위치 연산 처리에 의해, 스텝 S704에서 선택된 화소에서 검출된 모션 벡터가 할당되는 대상으로 되는 내삽 프레임 상의 할당 대상 화소가 산출되고, 산출된 할당 대상 화소를 기준으로, 그 모션 벡터로 대응되는 원 프레임 상의 위치가 산출된다.

화소 정보 연산부(701)는 스텝 S706에서 산출된 할당 대상 화소를 선택하고, 선택한 할당 대상 화소와, 그 모션 벡터를 벡터 선택부(705)에 출력하고, 스텝 S707로 진행한다. 이때, 동시에, 화소 정보 연산부(701)는 선택한 할당 대상 화소를 기준으로, 그 모션 벡터로 대응되는 원 프레임 상의 위치 정보를 평가값 연산부(702) 및 주목 화소 연산부(703)에 출력한다. 그리고, 스텝 S706에서, 화소 정보 연산부(701)는 할당 대상 화소가 복수개 존재하는 경우에는, 좌측 위의 화소로부터 선택한다.

스텝 S707에서, 화소 정보 연산부(701)는 선택된 할당 대상 화소에 관하여, 할당 벡터 평가 처리를 실행하고, 스텝 S708로 진행한다. 이 할당 벡터 평가 처리의 상세는 도 46을 참조하여 후술하지만, 이 할당 벡터 평가 처리에 의해, 할당 대상 화소에 있어서의 모션 벡터의 평가값 DFD 및 휘도 차분 절대값이 구해지고, 할당 대상 화소에 있어서의 모션 벡터의 신뢰도가 판단되고, 이들의 판단 결과, 신뢰도가 높은 것으로 된 모션 벡터로, 할당 벡터 메모리(55)의 모션 벡터가 재기록된다.

화소 정보 연산부(701)는 스텝 S708에서 모든 할당 대상 화소의 처리가 종료되었는지 여부를 판단하고, 또, 모든 할당 대상 화소의 처리가 종료되어 있지 않다고 판단한 경우에는, 스텝 S706으로 복귀하여, 다음의 할당 대상 화소를 선택하고, 그 이후의 처리를 반복한다.

스텝 S708에서, 모든 할당 대상 화소의 처리가 종료되었다고 판단된 경우, 화소 정보 연산부(701)는 스텝 S709에서 검출 벡터 메모리(53) 상의 원 프레임의 모든 화소의 처리를 종료하였는지 여부를 판단한다. 화소 정보 연산부(701)는 스텝 S709에서 검출 벡터 메모리(53) 상의 원 프레임의 모든 화소의 처리를 종료하고 있지 않다고 판단한 경우, 스텝 S704로 복귀하여, 검출 벡터 메모리(53) 상의 원 프레임의 다음 화소를 선택하고, 그 이후의 처리를 반복한다. 또, 화소 정보 연산부(701)는 스텝 S709에서 검출 벡터 메모리(53)의 모든 화소에 대한 처리를 종료했다고 판단한 경우, 벡터 할당 처리를 종료한다.

다음에, 도 45의 플로차트를 참조하여, 화소 위치 연산 처리의 상세를 설명 한다. 그리고, 도 45는 도 44의 스텝 S705의 화소 위치 연산 처리의 예를 나타내고 있다.

스텝 S721에서, 화소 정보 연산부(701)는 스텝 S704의 처리에 의해 선택된 화소로 검출된 모션 벡터를 검출 메모리 벡터(53)로부터 취득하고, 스텝 S722로 진행한다. 그리고, 선택된 화소의 모션 벡터가 0 벡터인 경우, 할당 벡터 메모리(55)에는, 초기값으로서0 벡터가 미리 기억되어 있으므로, 이후의 스텝 S722 내지 S724, 및 도 44의 스텝 S706 내지 S708의 처리는 스킵되고, 처리는 스텝 S709로 진행한다.

화소 정보 연산부(701)는, 스텝 S722에서, 취득된 모션 벡터와 내삽 프레임의 교점을 산출한다. 즉, 화소 정보 연산부(701)는 취득한 모션 벡터를 다음 프레임 t+1 방향으로 연장하고, 연장한 모션 벡터와, 내삽 프레임과의 교점을 산출하고, 스텝 S723으로 진행한다.

화소 정보 연산부(701)는 스텝 S723에서 모션 벡터와 내삽 프레임으로부터 산출된 교점으로부터 할당 대상 화소를 설정하고, 스텝 S724로 진행한다. 이때, 화소 정보 연산부(701)는 교점이 내삽 프레임 상의 화소 위치와 일치하는 경우에는, 교점을 할당 대상 화소로 설정한다. 한편, 화소 정보 연산부(701)는 교점이 내삽 프레임 상의 화소 위치아 일치하지 않는 경우에는, 전술한 바와 같이, 내삽 프레임 상의 교점 근방 4 화소를 할당 대상 화소로 설정한다.

스텝 S724에서, 화소 정보 연산부(701)는 평가값 연산부(702) 및 주목 화소 차분 연산부(703)가 평가값 DFD 및 휘도 차분 절대값을 구하는 데 필요한, 각 할당 대상 화소를 기준으로, 취득된 모션 벡터로 대응한 원 프레임 상의 위치를 산출한다. 구체적으로는, 화소 정보 연산부(701)는, 스텝 S724에서, 취득된 모션 벡터를 설정된 할당 대상 화소에 시프트(평행 이동)하고, 시프트된 모션 벡터와 원 프레임 상의 교점 위치를 구하여, 화소 위치 연산 처리를 종료하고, 도 43의 스텝 S706로 복귀한다.

다음에, 도 46의 플로차트를 참조하여, 할당 벡터 평가 처리의 상세를 설명한다. 그리고, 도 46은 도 44의 스텝 S707의 할당 벡터 평가 처리의 예를 나타내고 있다.

도 44의 스텝 S706에서, 화소 정보 연산부(701)에 의해, 선택한 할당 대상 화소를 기준으로, 그 모션 벡터로 대응되는 원 프레임 상의 위치가 구해지고, 구해진 원 프레임 상의 위치 정보가 평가값 연산부(702) 및 주목 화소 차분 연산부(703)에 입력된다.

평가값 연산부(702)는 화소 정보 연산부(701)로부터 원 프레임 상의 위치 정보가 입력되면, 스텝 S741에서, 할당 대상 화소에 있어서의 모션 벡터의 평가값 DFD를 구하기 위해, 프레임 t 및 프레임 t+1 상의 위치를 중심으로 한 DFD 연산 범위(m×n)를 각각 구해, 스텝 S742로 진행하고, 구해진 DFD 연산 범위가 화상 프레임 내인지 여부를 판단한다. 평가값 연산부(702)는 스텝 S742에서 DFD 연산 범위가 화상 프레임으로부터 밀려나와 있다고 판단한 경우, 그 모션 벡터는 할당 대상 화소에 할당하는 할당 후보 벡터로는 되지 않는다고 판단하고, 스텝 S743내지 S749의 처리를 스킵하여, 할당 벡터 평가 처리를 종료하고, 도 44의 스텝 S708로 복귀한다.

평가값 연산부(702)는, 스텝 S742에서, 구해진 DFD 연산 범위가 화상 프레임 내에 있다고 판단한 경우, 스텝 S743으로 진행하고, 화상 프레임 내에 있다고 판단된 DFD 연산 범위를 사용하여, 할당 대상 화소의 평가값 DFD를 연산하고, 구해진 평가값 DFD를 평가값 판단부(712)에 출력하고, 스텝 S744로 진행한다. 그리고, 이때, 원 프레임 상의 위치가 화소 이하인 경우에는, 전술한 4점 보간을 사용하여, 원 프레임 상의 교점의 휘도 값을 구함으로써, 할당 대상 화소의 평가값 DFD가 연산된다.

한편, 주목 화소 차분 연산부(703)는 화소 정보 연산부(701)로부터, 원 프레임 상의 위치 정보가 입력되면, 스텝 S744에서, 할당 대상 화소에서의 휘도 차분 절대값 dp를 구하고, 구해진 휘도 차분 절대값 dp를 화소 차분 판단부(711)에 출력하고, 스텝 S745로 진행한다. 그리고, 이때도, 원 프레임 상의 위치가 화소 이하인 경우에는, 주목 화소 차분 연산부(703)는 전술한 4점 보간을 사용하여, 원 프레임 상의 교점의 휘도 값을 구함으로써, 할당 대상 화소에서의 휘도 차분 절대값 dp를 연산한다.

화소 차분 판단부(711)는 스텝 S745에서 주목 화소 차분 연산부(703)로부터의 할당 대상 화소의 휘도 차분 절대값 dp가 소정의 임계값 이하인지 여부를 판단 하고, 할당 대상 화소의 휘도 차분 절대값 dp가 소정의 임계값보다 크다고 판단한 경우, 프레임 t 및 프레임 t+1의 교점이 각각 상이한 오브젝트에 속할 가능성이 높다고 판단하고, 즉, 그 모션 벡터는 할당 대상 화소에서의 신뢰도가 낮아, 할당 대상 화소에 할당하는 할당 후보 벡터로는 되지 않는다고 판단하고, 스텝 S746 내지 S749의 처리를 스킵하여, 할당 벡터 평가 처리를 종료하고, 도 44의 스텝 S708로 복귀한다.

화소 차분 판단부(711)는 스텝 S745에서 할당 대상 화소의 휘도 차분 절대값 dp가 소정의 임계값 이하라고 판단한 경우, 스텝 S746으로 진행한다. 평가값 판단부(712)는 스텝 S746에서 벡터 선택부(705)의 DFD 테이블을 참조하여, 평가값 연산부(702)로부터의 할당 대상 화소의 평가값 DFD가 DFD 테이블에 기억되어 있는 할당 대상 화소의 최소 평가값(지금의 경우, 0 벡터의 평가값 DFD0)보다 작은지 여부를 판단하고, 평가값 연산부(702)로부터의 할당 대상 화소의 평가값 DFD가 DFD 테이블에 기억되어 있는 할당 대상 화소의 최소 평가값 이상이라고 판단한 경우, 그 모션 벡터는 할당 대상 화소에서, 신뢰도가 높지 않다고 판단하고, 스텝 S747 내지 S749의 처리를 스킵하여, 할당 벡터 평가 처리를 종료하고, 도 44의 스텝 S708로 복귀한다.

한편, 평가값 판단부(712)는 스텝 S746에서 평가값 연산부(702)로부터의 할당 대상 화소의 평가값 DFD가, DFD 테이블에 기억되어 있는 할당 대상 화소의 최소 평가값보다 작다고 판단한 경우, 그 모션 벡터는 할당 대상 화소에서, 지금까지 비 교한 모션 벡터 중에서 가장 평가값 DFD에 따른 신뢰도가 높다고 판단하고, 신뢰도가 높다고 판단된 할당 대상 화소의 평가값 DFD를 벡터 선택부(705)에 출력하고, 스텝 S747로 진행한다.

벡터 선택부(705)는 평가값 판단부(712)로부터의 할당 대상 화소의 평가값 DFD를 입력하면, 스텝 S747에서, 할당 플래그 메모리(56)의 할당 대상 화소의 할당 플래그를 1(True)에 재기록하고, 스텝 S748로 진행하여, DFD 테이블의 할당 대상 화소가 대응하는 최소 평가값을 평가값 판단부(712)에 의해 신뢰도가 높다고 판단된 평가값 DFD에 재기록하고, 스텝 S749로 진행한다.

벡터 선택부(705)에는, 스텝 S706에서, 화소 정보 연산부(701)로부터 선택한 할당 대상 화소와 그 모션 벡터가 입력되어 있다. 따라서, 벡터 선택부(705)는 스텝 S749에서 할당 벡터 메모리(55)의 할당 대상 화소에 할당되어 있는 모션 벡터를 신뢰도가 높다고 판단된 평가값 DFD에 대응하는 모션 벡터로 재기록하여, 할당 벡터 평가 처리를 종료하고, 도 44의 스텝 S708로 복귀한다.

이상과 같이, 내삽 프레임의 할당 대상 화소에 할당되는 모션 벡터를 선택할 때, 평가값 DFD뿐만 아니라, 할당 대상 화소를 기준으로 모션 벡터로 대응한 원 프레임 상의 위치에 따라 구해지는, 할당 대상 화소의 휘도 차분 절대값을 별도 취급으로 하여, 평가하도록 했으므로, 종래의 평가값 DFD를 사용하는 것만의 경우보다, 할당 후보 벡터 중에서, 가장 확실한 것 같은 모션 벡터를 선택하여, 할당 대상 화소에 할당할 수 있다. 이에 따라, 벡터 할당의 정밀도가 향상되고, 후단의 화상 보간 처리에서 생성되는 화상의 불연속성 등을 억제할 수 있어, 화상의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 평가값 DFD나 휘도 차분 절대값을 구할 때 등에, 화소 이하 위치의 화소값이 필요한 경우에, 그 화소 이하 위치의 근방 4 화소와의 거리를 기초로 한 선형(線形) 보간으로 값을 구하도록 했으므로, 화소 이하 위치 정밀도의 처리가 가능하게 되고, 또한 종래의 화소 이하 성분을 동그랗게 하여 버리는 방법보다, 휘도 차분 절대값 dp나 평가값 DFD를 양호한 정밀도로 구할 수 있고, 이에 따라, 할당 후보 벡터 중에서, 주목 화소에 의해 확실한 것 같은 모션 벡터를 할당할 수 있다. 즉, 벡터 할당 처리의 정밀도가 향상된다.

또, 0 벡터에 의한 평가값 DFD를 초기값으로서, DFD 테이블에 미리 유지해 두고, 모션 벡터를 차례로 처리하고 있는 동안에, 어느 모션 벡터에 의한 평가값 DFD가 그 시점에서 최소 평가값으로 된 경우에, DFD 테이블의 최소 평가값과, 할당 벡터 메모리(55)에 할당되어 있는 모션 벡터를 수시 갱신하도록 했으므로, 시간과 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.

다음에, 할당 보상부(57)의 구성의 상세에 대하여 설명한다.

도 47은 할당 보상부(57)의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 47에 구성을 나타낸 할당 보상부(57)는 할당 벡터 판정부(801) 및 벡터 보상부(802)에 의해 구성되며, 벡터 할당부(54)에 의해 모션 벡터가 할당되지 않은 60P 신호의 내삽 프레임 상의 화소에 그 주변 화소의 모션 벡터를 보충하여 할당하는 처리를 행한다.

전단의 벡터 할당부(54)에 의해, 할당 벡터 메모리(55) 상의 내삽 프레임의 화소에는 모션 벡터가 할당되어 있다. 또, 벡터 할당부(54)에 의해 모션 벡터가 할당된 화소의 할당 플래그 메모리(56)의 할당 플래그에는, 1(True)이 기록되어 있고, 모션 벡터가 할당되지 않은 화소의 할당 플래그 메모리(56)의 할당 플래그에는, 0(False)이 기록되어 있다.

할당 벡터 판정부(801)는 할당 플래그 메모리(56)의 할당 플래그를 참조하여, 주목 화소에 벡터 할당부(54)에 의해 모션 벡터가 할당되어 있는지 여부를 판정한다. 그리고, 할당 벡터 판정부(801)는 벡터 할당부(54)에 의해 모션 벡터가 할당되지 않은 주목 화소를 선택하고, 선택한 주목 화소에 대하여, 벡터 보상부(802)를 제어하고, 그 주목 화소의 주변 화소의 모션 벡터를 선택하여, 할당 벡터 메모리(55)의 내삽 프레임 상에 할당시킨다.

벡터 보상부(802)는 할당 벡터 메모리(55)로부터 주목 화소의 주변 화소에 할당되어 있는 모션 벡터를 취득하고, 입력되는 시각 t의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1을 사용하여, 취득한 모션 벡터의 평가값 DFD를 구하여 비교함으로써, 주목 화소의 주변 화소에 할당된 모션 벡터 중, 평가값 DFD에 따른, 가장 신뢰도가 높은 모션 벡터를 할당 벡터 메모리(55)의 주목 화소에 할당한다. 또, 벡터 보상부(802)는 모션 벡터가 할당된 주목 화소의 할당 플래그를 1(True)에 재기록한다.

도 48은 벡터 보상부(802)의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 48에 구성을 나 타낸 벡터 보상부(802)는 보상 처리부(811) 및 평가값 연산부(812)에 의해 구성된다.

보상 처리부(811)는 최소 평가값 DFD와, 최소 평가값 DFD의 모션 벡터를 후보 벡터(이하, 보상 후보 벡터라고도 함)로서 기억하는 메모리(821)를 가지고 있으며, 할당 벡터 판정부(801)에 의해 선택된 주목 화소의 초기값으로서, 0 벡터의 평가값 DFD를 최소 평가값으로서 메모리(821)에 기억하고, 0 벡터를 보상 후보 벡터로서 메모리(821)에 기억한다. 보상 처리부(811)는 할당 플래그 메모리(56)를 참조하여, 주목 화소의 주변 화소의 모션 벡터의 유무를 판단하고, 할당 벡터 메모리(55)로부터 주변 화소에 할당되어 있는 모션 벡터를 취득하고, 평가값 연산부(812)를 제어하여, 그 모션 벡터의 평가값 DFD를 연산시킨다.

또, 보상 처리부(811)는 평가값 연산부(812)에 의해 연산된 평가값 DFD가 메모리(821)에 기억되어 있는 최소 평가값보다 작은지 여부를 판단하고, 연산된 평가값 DFD가 최소 평가값보다 작다고 판단한 경우, 메모리(821)의 보상 후보 벡터와 최소 평가값을 연산된 평가값 DFD와 그 모션 벡터에 재기록하고, 최종적으로, 평가값 DFD가 가장 작다고 판단된 주변 화소의 모션 벡터(보상 후보 벡터)를 주목 화소의 모션 벡터로서 할당 벡터 메모리(55)의 주목 화소에 할당한다. 또한, 보상 처리부(811)는 모션 벡터가 할당된 주목 화소의 할당 플래그 메모리(56)의 할당 플래그를 1(True)에 재기록한다.

평가값 연산부(812)는 할당 벡터 메모리(55)로부터 주변 화소의 모션 벡터를 취득하면, 입력되는 시각 t의 24P 신호의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1을 사용하여, 할당 벡터 메모리(55)로부터의 모션 벡터의 평가값 DFD를 연산하고, 연산한 평가값 DFD를 보상 처리부(811)에 출력한다.

도 49는 할당 보상 처리의 원리를 설명하는 도면이다. 도 49의 예에서는, 내삽 프레임 상의 각 화소가 나타나 있다. 화소로부터 출력되는 화살표는 각 화소에 할당되어 있는 모션 벡터를 나타내고 있으며, 화살표가 없는 화소는 모션 벡터가 할당되어 있지 않은 화소를 나타내고 있다.

여기에서, 전단의 벡터 할당부(54)에 의해 모션 벡터가 할당되지 않은 중앙의 주목 화소 P에 대하여, 주목 화소 P 근방의 주변 화소에 할당되어 있는 모션 벡터 중에서, 평가값 DFD에 따른, 신뢰도가 높은 것을 선택하여 할당한다. 도 49의 예의 경우, 주목 화소 P에는, 주목 화소 P 상의 화소의 모션 벡터(굵은 선 화살표)가 선택되어, 할당되어 있다. 이것은 다음에, 설명하는 모션 상관에 따라 실행되는 처리이다.

도 50은 모션 상관의 원리에 대하여 설명하는 도면이다. 도 50의 예에서는, 어느 프레임 상을 모션 ｖ1로 움직이는 오브젝트 O1과, 모션 ｖ2로 움직이는 오브젝트 O2가 나타나 있다. 오브젝트 O1에 속하고 있는 주목 화소 P1과 그 근방 K1은 오브젝트 O1과 대략 동일 모션 ｖ1을 가지고 있다. 또, 오브젝트 O2에 속하고 있는 주목 화소 P2와 그 근방 K2는 오브젝트 O2와 대략 동일 모션 ｖ2를 가지고 있다.

이와 같이, 모션 상관이란, 어느 동일 시간에 있어서의 공간 내(동일 프레임 내)에서, 어느 오브젝트에 속하는 화소의 모션은 대략 동일 모션을 하고 있는 것이 많다고 하는 것을 나타내는 것이다. 따라서, 모션 벡터를 할당할 수 없는 화소에 대해서는, 어느 동일 시간에 있어서의 공간 내(동일 프레임 내)에서, 이와 같은 모션 상관이 있는 것을 이용하여, 주변 화소의 모션 벡터로부터 그 화소가 대응하는 모션 벡터를 선택할 수 있다. 그리고, 설명은 생략하지만, 시간 방향의 상관도 동일하다.

다음에, 도 51 내지 도 57을 참조하여, 모션 상관에 따라 실행되는 모션 벡터의 보상 처리에 대하여 설명한다. 즉, 주변 화소의 모션 벡터로부터 모션 벡터를 선택하고, 주목 화소의 모션 벡터로서 보충하는 처리이다. 도 51의 예에서는, 하얀 동그라미는 내삽 프레임 상의 화소를 나타내고 있으며, 모션 벡터를 구하려 하고 있는 주목 화소 P의 주변에 주변 8 화소가 나타나 있다. 이 주목 화소 P의 모션 벡터는 이 주변 8 화소의 모션 벡터를 참조하여 구해진다.

도 52의 예에서는, 주목 화소 P의 주변 8 화소 중에서, 좌측 위 화소, 우측 위 화소, 및 우측 아래 화소(검은 동그라미)에 전단의 처리(예를 들면, 전술한 벡터 할당 처리) 등에 의해 구해진 모션 벡터(화살표)가 나타나 있다. 즉, 이 경우의 주목 화소 P의 보상 후보 벡터는 좌측 위 화소, 우측 위 화소, 및 우측 아래 화소의 모션 벡터로 된다. 그리고, 프레임 상에서, 모션 벡터는 프레임 상의 좌측 위의 화소로부터 래스터 스캔 순으로 구해져 가기 때문에, 주변 8 화소 중, 아직 모션 벡터가 구해지고 있지 않은 화소도 존재할 가능성도 있지만, 아직 모션 벡터는 구해지고 있지 않기 때문에, 보상 후보 벡터에는 할 수 없다.

여기에서, 도 53의 예에 나타난 바와 같이, 주변 8 화소 중에는, 전단의 처리에서 구해진 모션 벡터를 가지는 화소(검은 동그라미) 외에, 본 처리에 의해 구해진 모션 벡터를 가지는 화소(해칭된 동그라미)도 존재한다. 즉, 본 처리에서는, 본 처리 자체의 전단의 결과도 이용된다. 따라서, 도 53의 예인 경우의 주목 화소 P의 보상 후보 벡터는 모션 벡터가 이미 존재하는 화소(검은 동그라미)의 모션 벡터와, 전단의 본 처리에 의해 구해진 모션 벡터를 가지는 화소(해칭된 동그라미)의 모션 벡터에 의해 구성되어 있다.

또, 도 54의 예에 나타낸 바와 같이, 모션량을 0으로 한 0 벡터(정지 벡터) S0도 보상 후보 벡터로서 이용할 수 있다. 그리고, 도 53의 예에서는, 본 처리에 의해 구해진 모션 벡터를 가지는 화소와, 모션 벡터가 이미 존재하는 화소를 따로따로 나타냈지만, 어느 쪽이나 모션 벡터를 가진다고 하는 점에서 동일하므로, 도 54 내지 도 57에서는, 본 처리에 의해 구해진 모션 벡터를 가지는 화소도, 모션 벡터가 이미 존재하는 화소(검은 동그라미)에 포함되는 것으로 한다. 따라서, 도 54의 예의 경우, 주목 화소 P의 보상 후보 벡터는 모션 벡터가 이미 존재하는 화소(검은 동그라미)의 모션 벡터 및 0 벡터 S0에 의해 구성되어 있다.

이상과 같이 하여 구성되는 보상 후보 벡터의 신뢰도(확실한 것 같음)를 비교하기 위해, 모션 벡터의 평가 방법인 평가값 DFD는 이후의 도 55 내지 도 57에 나타난 바와 같이 하여 구해진다. 도 55는 보상 후보 벡터로서, 0 벡터 S0이 사용되는 예를 나타내고 있다. 도 56은 보상 후보 벡터로서, 주변 8 화소의 좌측 위 화소의 모션 벡터 VK1이 사용되는 예를 나타내고 있다. 도 57은 보상 후보 벡터로서, 주변 8 화소의 위 중앙 화소의 모션 벡터 VK2가 사용되는 예를 나타내고 있다.

도 55의 예에서는, 도면 중 좌측에 나타나는 주목 화소 P의 보상 후보 벡터 중에서, 0 벡터 S0이 선택되고, 선택된 0 벡터 S0의 평가값 DFD를 구하는 예가 나타나 있다. 즉, 0 벡터 S0에 대한 평가값 DFD는 주목 화소 P(60P 신호의 내삽 프레임)를 사이에 두는 24P 신호의 프레임 t와 프레임 t+1 상에서, 내삽 프레임 상의 주목 화소 P를 기준으로 하여, 선택된 0 벡터 S0이 대응되는 교점을 구하고, 이 교점을 중심으로 하여 소정 범위(m×n)의 DFD 연산 범위 D1-1 및 D1-2를 산출하고, 산출된 DFD 연산 범위 D1-1 및 D1-2를 사용하여, 전술한 수식 (1)을 연산함으로써 구해진다.

도 56의 예에서는, 도면 중 좌측에 나타나는 주목 화소 P의 보상 후보 벡터 중에서, 주변 8 화소의 좌측 위 화소의 모션 벡터 VK1이 선택되고, 선택된 모션 벡터 VK1의 평가값 DFD를 구하는 예가 나타나 있다. 즉, 주변 8 화소의 좌측 위 화소의 모션 벡터 VK1에 대한 평가값 DFD는 주목 화소 P(내삽 프레임)를 사이에 두는 프레임 t와 프레임 t+1 상에서, 내삽 프레임 상의 주목 화소 P를 기준으로 하여, 선택된 모션 벡터 VK1이 대응되는 교점을 구하고, 이 교점을 중심으로 하여 소정 범위(m×n)의 DFD 연산 범위 D2-1 및 D2-2를 산출하고, 산출된 DFD 연산 범위 D2-1 및 D2-2를 사용하여, 전술한 수식 (1)을 연산함으로써 구해진다.

도 57의 예에서는, 도면 중 좌측에 나타나는 주목 화소 P의 보상 후보 벡터 중에서, 보상 후보 벡터로서, 주변 8 화소의 위 중앙 화소의 모션 벡터 VK2가 선택되고, 선택된 모션 벡터 VK2의 평가값 DFD를 구하는 예가 나타나 있다. 즉, 주변 8 화소의 위 중앙 화소의 모션 벡터 VK2에 대한 평가값 DFD는 주목 화소 P(내삽 프레임)를 사이에 두는 프레임 t와 프레임 t+1 상에서, 내삽 프레임 상의 주목 화소 P를 기준으로 하여, 선택된 모션 벡터 VK2가 대응되는 교점을 구하고, 이 교점을 중심으로 하여 소정 범위(m×n)의 DFD 연산 범위 D3-1 및 D3-2를 산출하고, 산출된 DFD 연산 범위 D3-1 및 D3-2를 사용하여, 전술한 수식 (1)을 연산함으로써 구해진다.

그리고, 도면 중 좌측에 나타나는 다른 보상 후보 벡터에 대해서도, 기본적으로 동일한 처리이기 때문에, 그 설명은 생략하지만, 이상과 같이 하여, 주목 화소 P의 주변 화소의 보상 후보 벡터의 모든 평가값 DFD가 구해지고, 구해진 그들의 평가값 DFD가 비교되어, 그 중에서, 가장 평가값 DFD가 최소가 되는 보상 후보 벡터가, 도 58에 나타난 바와 같이, 주목 화소 P에 할당되는 가장 신뢰도가 있는, 확실한 것 같은 모션 벡터로서 선택된다.

도 58의 예의 경우, 주목 화소 P의 주변 화소의 보상 후보 벡터 중에서, 주변 8 화소의 좌측 위 화소의 모션 벡터 VK1의 평가값 DFD가 가장 작은 것으로 판단되어, 모션 벡터 VK1이 주목 화소 P의 모션 벡터로서 선택되고, 할당되어 있다.

이상과 같이, 벡터 할당부(54)에서 할당할 수 없었던 화소의 모션 벡터를 모션 상관을 이용하여 주변 화소의 모션 벡터로부터 보상하도록 했으므로, 모션 벡터가 할당되지 않아, 예를 들면, 0 벡터가 할당되어 있는 바와 같은 경우보다, 모션의 혼란을 억제할 수 있다. 또, 이와 같이 하여 보상된 화소의 모션 벡터도, 다른 화소의 보상 후보 벡터로서 재차 이용할 수 있다. 즉, 공간 방향 근방의 모션 벡터뿐만 아니라, 시간 방향 근방의 모션 벡터도, 보상 후보 벡터에 이용할 수 있으므로, 오브젝트 내에서 대략 동일 모션을 하는 화소에는, 대략 동일한 모션 벡터가 선택되어, 에러가 적은 안정된 모션 벡터를 얻을 수 있다. 이에 따라, 벡터 할당의 정밀도가 향상된다.

다음에, 도 59의 플로차트를 참조하여, 할당 보상 처리의 상세를 설명한다. 전단의 벡터 할당부(54)에 의해, 할당 벡터 메모리(55) 상의 내삽 프레임의 화소에는, 모션 벡터가 할당되어 있다. 또, 벡터 할당부(54)에 의해 모션 벡터가 할당된 화소의 할당 플래그 메모리(56)의 할당 플래그에는, 1(True)이 기록되어 있고, 모션 벡터가 할당되지 않은 화소의 할당 플래그 메모리(56)의 할당 플래그에는, 0(False)이 기록되어 있다.

할당 벡터 판정부(801)는 스텝 S801에서 할당 플래그 메모리(56)의 내삽 프레임의 화소를 주목 화소로서 선택하고, 스텝 S802로 진행한다. 이때, 할당 벡터 판정부(801)는 프레임의 좌측 위의 화소로부터 래스터 스캔 순으로 화소를 선택한다.

할당 벡터 판정부(801)는 스텝 S802에서 할당 플래그 메모리(56) 내의 주목 화소의 할당 플래그가, 0(False)인지 여부를 판단하고, 할당 플래그 메모리(56) 내의 주목 화소의 할당 플래그가 0(False)이라고 판단한 경우, 모션 벡터가 할당되어 있지 않다고 판정하고, 스텝 S803으로 진행하여, 보상 처리부(811)를 제어하고, 벡터 보상 처리를 실행시켜, 스텝 S804로 진행한다. 이 벡터 보상 처리의 상세는 도 60을 참조하여 후술하지만, 이 벡터 보상 처리에 의해, 주변 화소에 할당된 모션 벡터 중에서, 평가값 DFD의 최소의 모션 벡터가 보상 후보 벡터로서 메모리(821)에 기억된다.

보상 처리부(811)는 스텝 S804에서 메모리(821)의 보상 후보 벡터를 주목 화소의 모션 벡터로서, 할당 벡터 메모리(55)에 할당하고, 스텝 S805로 진행하여, 할당 플래그 메모리(56)의 주목 화소의 할당 플래그를 1(True)에 재기록하고, 스텝 S806으로 진행한다.

한편, 스텝 S802에서, 할당 벡터 판정부(801)는 할당 플래그 메모리(56) 내의 주목 화소의 할당 플래그가 1(True)이라고 판단한 경우, 그 주목 화소에는 이미 모션 벡터가 할당되어 있다고 판정하고, 스텝 S803 내지 S805의 처리를 스킵하여, 스텝 S806으로 진행한다.

할당 벡터 판정부(801)는 스텝 S806에서 할당 플래그 메모리(56)의 내삽 프레임의 모든 화소의 처리를 종료하였는지 여부를 판단하고, 모든 화소의 처리를 종료하고 있지 않다고 판단한 경우, 스텝 S801로 복귀하여, 할당 플래그 메모리(56) 의 내삽 프레임 다음의 화소를 주목 화소로서 선택하고, 그 이후의 처리를 실행한다. 스텝 S806에서, 할당 플래그 메모리(56)의 내삽 프레임의 모든 화소의 처리를 종료했다고 판단한 경우, 할당 보상 처리를 종료한다.

다음에, 도 60의 플로차트를 참조하여, 벡터 보상 처리의 상세를 설명한다. 그리고, 도 60은 도 59의 스텝 S803의 벡터 보상 처리의 예를 나타내고 있다.

보상 처리부(811)는 스텝 S821에서 평가값 연산부(812)를 제어하고, 0 벡터를 사용하여 평가값 DFD0을 산출시켜, 스텝 S822로 진행한다. 구체적으로는, 평가값 연산부(812)는 스텝 S821에서 입력되는 시각 t의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1을 사용하여, 예를 들면, 도 55를 참조하여 전술한 바와 같이, 주목 화소에 대하여, 0 벡터에서의 평가값 DFD0을 연산하고, 연산한 평가값 DFD0을 보상 처리부(811)에 출력한다.

스텝 S822에서, 보상 처리부(811)는 평가값 DFD0을 최소 평가값으로서 메모리(821)에 기억하고, 스텝 S823으로 진행하여, 0 벡터를 보상 후보 벡터로서 메모리(821)에 기억하고, 스텝 S824로 진행한다. 보상 처리부(811)는 스텝 S824에서 할당 벡터 판정부(801)에 의해 선택된 주목 화소의 주변 8 화소 중, 1개의 주변 화소를 선택하고, 스텝 S825로 진행한다. 이때, 보상 처리부(811)는 주변 8 화소 중, 좌측 위의 화소로부터 래스터 스캔 순으로 주변 화소를 선택한다.

보상 처리부(811)는 스텝 S825에서 할당 플래그 메모리(56)을 참조하여, 선택한 주변 화소의 모션 벡터가 존재하는지 여부를 판단한다. 할당 플래그 메모 리(56)의 주변 화소의 할당 플래그가 1(True)이면, 보상 처리부(811)는 스텝 S825에서, 선택한 주변 화소에 할당되어 있는 모션 벡터가 존재한다고 판단하고, 스텝 S826으로 진행하여, 할당 벡터 메모리(55)로부터 주변 화소의 모션 벡터를 취득하고, 스텝 S827로 진행한다. 이때, 할당 벡터 메모리(55)로부터 평가값 연산부(812)에도 주변 화소의 모션 벡터가 출력된다.

평가값 연산부(812)는 할당 벡터 메모리(55)로부터 주변 화소의 모션 벡터가 입력되면, 스텝 S827에서, 입력되는 시각 t의 화상 프레임 t와, 시각 t+1의 화상 프레임 t+1을 사용하여, 주목 화소에 대하여, 할당 벡터 메모리(55)로부터의 모션 벡터의 평가값 DFD를 연산하고, 연산한 평가값 DFD를 보상 처리부(811)에 출력하고, 스텝 S828로 진행한다.

보상 처리부(811)는 평가값 연산부(812)로부터 평가값 DFD가 입력되면, 스텝 S828에서, 평가값 DFD가 메모리(821)에 기억되어 있는 주목 화소의 최소 평가값보다 작은지 여부를 판단하고, 평가값 DFD가 메모리(821)에 기억되어 있는 주목 화소의 최소 평가값보다 작다고 판단한 경우, 스텝 S829로 진행하여, 메모리(821)의 최소 평가값을 최소 평가값보다 작다고 판단된 평가값 DFD에 재기록하고, 스텝 S830으로 진행하여, 메모리(821)의 보상 후보 벡터를 그 최소 평가값의 모션 벡터에 재기록하고, 스텝 S831로 진행한다.

한편, 스텝 S825에서, 할당 플래그 메모리(56)의 주변 화소의 할당 플래그가 0(False)이면, 보상 처리부(811)는 선택한 주변 화소에 할당되어 있는 모션 벡터가 없다고 판단하고, 스텝 S826 내지 S830의 처리를 스킵하여, 스텝 S831로 진행한다. 또, 스텝 S828에서, 보상 처리부(811)는 평가값 DFD가 메모리(821)에 기억되어 있는 주목 화소의 최소 평가값 이상이라고 판단한 경우, 스텝 S829 및 S830의 처리를 스킵하여, 스텝 S831로 진행한다.

보상 처리부(811)는 스텝 S831에서 주목 화소의 주변 8 화소 모두에 대하여 처리가 종료되었는지 여부를 판단하고, 주목 화소의 주변 8 화소 모두에 대하여 처리가 종료되어 있지 않다고 판단한 경우, 스텝 S824로 복귀하여, 다음의 주변 화소를 선택하고, 그 이후의 처리를 반복한다. 또, 보상 처리부(811)는 스텝 S831에서 주목 화소의 주변 8 화소 모두에 대하여 처리가 종료되었다고 판단한 경우, 벡터 보상 처리를 종료하고, 도 59의 스텝 S804로 복귀한다.

이상과 같이, 벡터 할당 처리에서, 할당할 수 없었던 화소에 관해서도, 모션 상관이 있는 것을 이용하여, 그 화소 주변의 모션 벡터 중에서, 평가값 DFD에 따른, 가장 신뢰도가 있는, 확실한 것 같은 모션 벡터를 얻을 수 있다. 이에 따라, 벡터가 할당되지 않아, 0 벡터 등을 할당해 두는 경우보다, 벡터 할당의 정밀도가 향상되고, 후단의 화상 보간 처리에서 생성되는 화상의 불연속성을 억제할 수 있다.

또, 전술한 할당 보상 처리에 의해 모션 벡터가 할당된 화소의 할당 플래그를 1(True)에 재기록하도록 하고, 할당 보상 처리에 의해 할당된 모션 벡터도 다음 화소의 보상 후보 벡터로서 사용하도록 했으므로, 오브젝트 내에서 대략 동일 모션 을 하는 화소에는, 대략 동일한 모션 벡터가 선택되도록 되어, 에러가 적은 안정된 모션 벡터를 얻을 수 있다. 그 결과, 후단에서 생성되는 화상의 블록 노이즈나 분상(粉狀) 노이즈 등을 억제하여, 품질을 향상시킬 수 있다.

또, 모션 벡터를 구하는 주목 화소에 대하여, 0 벡터의 평가값 DFD를 미리 산출하고, 최소 평가값으로서 메모리에 유지해 둠으로써, 모든 보상 후보 벡터 평가값 DFD를 한번에 산출하고, 그 중에서 최소의 평가값 DFD를 선택하는 경우보다, 시간과 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.

그리고, 상기 설명에서는, 벡터 할당부(54)에서 할당되지 않은 화소에 대하여 벡터 보상 처리를 행하고 있지만, 벡터 검출부(52)에서 검출되지 않은(0 벡터가 검출된) 화소 등, 어떠한 처리에서 모션 벡터가 구해지지 않은 화소에 대하여 벡터 보상 처리를 행하도록 해도 된다. 또, 검출된 모션 벡터, 또는 할당된 모션 벡터가 확실한 것 같지 않은(신뢰도가 낮은) 것으로 되는 화소에 대하여 벡터 보상 처리를 행하도록 해도 된다.

본 실시예에서는, 모션 벡터를 선택할 때의 평가값으로서 차분 절대값 합인 평가값 DFD를 사용하여 설명했지만, 평가값 DFD에 한정되지 않고, 모션 벡터의 신뢰도를 평가하는 것이면, 다른 것을 사용하도록 해도 된다.

또, 본 실시예에서는, 각 처리를 행하는 블록을, 예를 들면, 8 화소×8 화소나 9 화소×9 화소 등에 의해 구성하도록 하여 설명했지만, 이들은 일례이며, 각 처리를 행하는 블록을 구성하는 화소는 상기 화소수로 한정되지 않는다.

또한, 본 실시예에서는, 24P 신호로부터 60P 신호로의 신호 변환을 예로 설명했지만, 본 발명은, 예를 들면, 동화상의 프레임 주파수 변환으로서, 인터레이스 신호나, 다른 프레임 레이트 변환에도 적용할 수 있다.

전술한 일련의 처리는 하드웨어에 의해 실행시킬 수도 있지만, 소프트웨어에 의해 실행시킬 수도 있다. 일련의 처리를 소프트웨어에 의해 실행시키는 경우에는, 그 소프트웨어를 구성하는 프로그램이 전용의 하드웨어에 내장되어 있는 컴퓨터, 또는 각종의 프로그램을 인스톨함으로써, 각종의 기능을 실행하는 것이 가능한, 예를 들면, 범용의 퍼스널 컴퓨터 등에 프로그램 저장 매체로부터 인스톨된다.

컴퓨터에 인스톨되어, 컴퓨터에 의해 실행 가능한 상태로 되는 프로그램을 저장하는 프로그램 저장 매체는, 도 1에 나타낸 바와 같이. 자기 디스크(31)(플렉시블 디스크를 포함함), 광 디스크(32)(CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory), DVD(Digital Versatile Disc)를 포함함), 광자기 디스크(33)(MD(Mini-Disc)(상표)를 포함함), 또는 반도체 메모리(34) 등으로 이루어지는 착탈 가능 기록 매체(패키지 미디어), 또는 프로그램이 일시적 또는 영속적으로 저장되는 ROM(12) 등에 의해 구성된다.

그리고, 본 명세서에서, 플로차트에 나타나는 스텝은 기재된 순서에 따라 시계열적으로 행해지는 처리는 물론, 반드시 시계열적으로 처리되지 않아도, 병렬적 또는 개별적으로 실행되는 처리도 포함하는 것이다.

Claims (9)

1. 구배법(勾配法)의 초기값으로서, 프레임 상의 주목 블록을 시점으로 한 모션 벡터를 검출하기 위해 사용되는, 상기 프레임상의 주목 블록을 시점으로 한 초기 벡터를 선택하는 초기 벡터 선택 수단과,

   상기 초기 벡터 선택 수단에 의해 선택된 상기 초기 벡터를 사용하여 상기 구배법에 의해 상기 주목 블록을 시점으로 한 상기 모션 벡터를 검출하는 모션 벡터 검출 수단과,

   제1 프레임 상의 주목 블록을 시점으로 하여 제1 모션 벡터를 검출한 경우, 상기 제1 모션 벡터의 종점으로서 종점 블록이 요구되는 것에 대응하여, 상기 제1 프레임의 다음 프레임인 제2 프레임 상의, 상기 종점 블록과 동일한 위치에 있는 주목 블록을 시점(始點)으로 한, 상기 제1 모션 벡터와 동일 크기, 및 동일 방향의 벡터를 상기 제2 프레임 상의 주목 블록을 시점으로 하는 시프트 초기 벡터로서 설정하는 시프트 초기 벡터 설정 수단과,

   적어도 상기 시프트 초기 벡터를, 상기 제2 프레임 상의 주목 블록을 시점으로 한 제2 모션 벡터를 검출하기 위해 사용되는 상기 초기 벡터의 후보인 후보 벡터로서 설정하는 후보 벡터 설정 수단과,

   복수의 상기 후보 벡터마다, 상기 제1 프레임 상의, 상기 후보 벡터의 시점으로 하는 블록의 각 화소값과, 상기 제2 프레임상의 상기 후보 벡터의 종점으로 하는 블록의 각 화소값의 차분 절대값 합으로 표현하는 평가값을 연산하는 평가값 연산 수단을 구비하고,

   상기 초기 벡터 선택 수단은 상기 복수의 후보 벡터 각각의 상기 평가값에 근거하고, 상기 복수의 후보 벡터들로부터 상기 제2 프레임 상의 주목 블록을 시점으로 한 초기 백터를 선택하는,

   화상 처리 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 시프트 초기 벡터 설정 수단은,

   복수의 상기 제1 모션 벡터 각각의 종점으로 되는 상기 종점 블록과 동일 위치에 있는, 상기 제2 프레임 상의 주목 블록을 구하는 블록 연산 수단과,

   상기 제1 프레임 상의, 상기 제1 모션 벡터의 시점으로 되는 블록의 각 화소값과 상기 제2 프레임 상의 상기 제1 모션 벡터의 종점으로 되는 블록의 각 화소값의 차분 절대값 합으로 표현하는 평가값을 비교하는 비교 수단과,

   상기 복수의 제1 모션 벡터 중 상기 평가값이 최소인 상기 제1 모션 벡터와 동일 크기, 및 동일 방향의 벡터를 상기 제2 프레임의 주목 블록을 시점으로 한 상기 시프트 초기 벡터로서 선택하는 시프트 초기 벡터 선택 수단을 구비하는

   화상 처리 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 후보 벡터 설정 수단은 상기 시프트 초기 벡터 설정 수단에 의해 설정된 상기 제2 프레임의 주목 블록을 시점으로 한 상기 시프트 초기 벡터, 및 상기 모션 벡터 검출 수단에 의해 검출된 모션 벡터 중 상기 제1 프레임 또는 상기 제2 프레임에서 검출된 상기 주목 블록의 소정의 주변 블록을 시점으로 한 모션 벡터를 상기 초기 벡터 선택의 후보 벡터로서 설정하는,

   화상 처리 장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 모션 벡터 검출 수단에 의해 검출된 상기 제1 모션 벡터를 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 내삽(內揷)되는 내삽 프레임 상의 화소에 할당하는 할당 수단과,

   상기 할당 수단에 의해 할당된 상기 제1 모션 벡터에 따라 상기 내삽 프레임 상의 상기 화소값을 보간(補間)하여 생성하는 화소 보간 생성 수단을 추가로 구비하는

   화상 처리 장치.
7. 구배법의 초기값으로서, 프레임 상의 주목 블록을 시점으로 한 모션 벡터를 검출하기 위해 사용되는, 상기 프레임 상의 주목 블록을 시점으로 한 초기 벡터를 선택하는 초기 벡터 선택 스텝과,

   상기 초기 벡터를 사용하여 상기 구배법에 의해 상기 프레임 상의 상기 주목 블록을 시점으로 한 상기 모션 벡터를 검출하는 모션 벡터 검출 스텝과,

   제1 프레임 상의 주목 블록을 시점으로 한 제1 모션 벡터를 검출한 경우, 상기 제1 모션 벡터의 종점으로서 종점 블록이 요구되는 것에 대응하여, 상기 제1 프레임의 다음 프레임인 제2 프레임 상의, 상기 종점 블록과 동일 위치에 있는 주목 블록을 시점으로 한, 상기 제1 모션 벡터와 동일 크기, 및 동일 방향의 벡터를 상기 제2 프레임 상의 주목 블록을 시점으로 하는 시프트 초기 벡터로서 설정하는 시프트 초기 벡터 설정 스텝과,

   적어도 상기 시프트 초기 벡터를, 상기 제2 프레임 상의 주목 블록을 시점으로 하는 제2 모션 벡터를 검출하기 위해 사용되는 상기 초기 벡터 선택의 후보 벡터로서 설정하는 후보 벡터 설정 스텝과

   복수의 상기 후보 벡터 마다, 상기 제1 프레임 상의, 상기 후보 벡터의 시점으로 하는 블록의 각 화소값과, 상기 제2 프레임상의 상기 후보 벡터의 종점으로 하는 블록의 각 화소값의 차분 절대값 합으로 표현하는 평가값을 연산하는 평가값 연산 스텝을 포함하고

   상기 초기 벡터 선택 스텝은 상기 복수의 후보 벡터 각각의 상기 평가값에 근거하고, 상기 복수의 후보 벡터들로부터 상기 제2 프레임 상의 주목 블록을 시점으로 한 초기 백터를 선택하는

   화상 처리 방법.
8. 삭제
9. 삭제

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