KR950006045B1 - 움직임벡터검출장치 및 화상흔들림보정장치 - Google Patents

움직임벡터검출장치 및 화상흔들림보정장치 Download PDF

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KR950006045B1
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아쯔시 모리무라
켕야 우오모리
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마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤
다니이 아끼오
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Abstract

내용 없음.

Description

움직임벡터검출장치 및 화상흔들림보정장치
제1도는 본 발명의 제1실시예에 있어서의 움직임벡터검출장치의 구성을 표시한 블록도.
제2도는 제1도의 움직임벡터검출장치의 동작상태설명도.
제3도는 제1도의 움직임벡터검출장치에 사용하는 상관특징추출부의 구성을 표시한 블록도.
제4도 및 제5도는 제1도의 움직임벡터검출장치의 동작상태설명도.
제6도는 본 발명의 다른 태양에 있어서의, 제4도의 움직임벡터검출장치를 포함하는 화상흔들림보정장치의 구성을 표시한 블록도.
제7도는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 움직임벡터검출장치의 구성을 표시한 블록도.
제8도는 제7도의 움직임벡터검출장치에 사용하는 벡터특징검출부의 구성을 표시한 블록도.
제9도는 제7도의 움직임벡터검출장치에 의해 검출된 움직임벡터의 파형특성도.
제10도는 제7도의 움직임벡터검출장치에 사용하는 움직임벡터제어기의 특성을 표시한 특성도.
제11도는 본 발명의 또 다른 태양에 있어서의, 제7도의 움직임벡터검출장치를 포함하는 화상흔들림보정장치의 구성을 표시한 블록도.
제12도는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 움직임벡터검출장치에 사용하는 움직임벡터특징검출부의 다른 구성을 표시한 블록도.
제13도는 종래예의 움직임벡터검출장치의 구성을 표시한 블록도.
제14도 및 제15도는 종래예에 있어서의 움직임벡터검출장치의 동작상태설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 래치A 2 : 대표점 보존메모리
3 : 래치B 4 : 감산기
5 : 어드레스콘트롤러 6, 41, 43 : 절대치변환기
7 : 누적가산기 8 : 상관성검색부
9 : 무효판정부 11 : 상관특징추출부
12 : 움직임벡터판정부B 13 : 움직임벡터결정부
15 : 메모리 16 : 보간부
17 : 출력제어부 20 : 움직임벡터검출부A
21 : 상관치판독부 22 : 기울기연산부
23 : 기울기비연산부 24 : 필터부
30, 31 : 움직임벡터특징검출부 32 : 움직임벡터제어기
40 : 변화검출기 42, 44 : LPF
45 : 규격화기 46 : HPT
50, 60 : 움직임벡터검출장치
본 발명은 화상의 움직임량을 검출하는 움직임벡터검출장치 및 해당 움직임벡터검출장치를 구비한, 출력 화상의 흔들림을 보정하는 화상흔들림보정장치에 관한 것이다.
종래의 화상의 움직임벡터검출장치의 예로서, 예를 들면 일본국 특개소 61-269475호 공보에 개시된 바와 같은 것이 있다.
제13도는 상기 종래의 움직임벡터검출장치의 개략도를 표시한 것으로서, 움직임벡터검출부A(20)와, 움직임벡터판정부A(10)로 구성되어 있고, 상기 움직임벡터검출부(20)는, 래치A(1), 대표점 보존메모리(2), 래치B(3), 감산기(4), 어드레스콘트롤러(5), 절대치변환기(6), 누적가산기(7), 상관성검색부(8), 화상의 상관성의 유효·무효성을 판정하는 상관성 유효무효판정부(9)(이하, 간단히 "무효판정부"라 칭함)를 구비하고 있다.
이상과 같이 구성된 종래의 상관연산장치를 사용한 화상의 움직임벡터검출장치에 대해서 설명한다.
먼저, 화상의 움직임벡터에 대해서 설명한다. 제14도(a)는, 어느 시각에 있어서의 화상을 표시하고 있다. 제14도(b)는 제14도(a)의 화상의 1필드 혹은 1프레임후의 화상을 표시하고 있다. 이와 같이, 촬상장치 등의 움직임에 의해서 화상이 평행이동할때, (c)의 화살표로 표시한 바와 같이 화상이 평행이동한 양을 벡터로 표시한 것을 움직임벡터라고 부른다.
제15도는 이와 같은 화상의 움직임벡터를 검출하는 방법의 가장 일반적인 방법인 대표점 매칭법에 있어서의 대표점과 그 주위화소의 모양을 표시한 것이다. 움직임벡터검출은 어느 필드에 있어서의 대표점위치의 화상데이터가 다음 필드에서 주위의 화소중 어느곳으로 이동했는지를 상관성을 이용해서 행해진다.
다음에 종래의 상관연산장치를 사용한 화상의 움직임벡터검출장치에 대해서, 제13도를 사용해서 설명한다.
화면상의 각 대표점에 있어서의 화상데이터는 타이밍펄스(1pl)에 의해서 래치A(1)에 도입되고, 타이밍을 맞추어 대표점을 보존메모리(2)의 각각의 대표점에 대응하는 어드레스에 기록된다. 그리고, 다음 필드 혹은 다음 프레임에 있어서, 각 대표점 위치주위의 움직임벡터검출영역에 있어서의 화상데이터와 대표점 보존메모리(2)에 보존된 앞필드의 대표점의 화상데이터간의 상관(여기서는 절대치 차이분)을 취하고, 누적가산기(7)에 입력한다. 누적가산기(7)는 대표점을 기준으로 했을때의 좌표의 위치가 동일장소에 있어서 상관을 취한 데이터를, 각각 누적가산한다. 그리고 모든 대표점주위의 누적가산이 완료했을때 상관검색부(8)에 의해 누적가산기(7)에 유지된 누적가산치중에서 가장 상관이 높은 값을 가진 장소를 판정한다. 즉, 대표점의 위치를 기준으로 했을때의, 이 가장 상관이 높은 값을 가진 위치(어드레스)가 움직임벡터가 된다. 제13도에서 표시한 구성에서는, 상관연산을, 차이분 절대치의 누적가산으로 행하고 있기 때문에, 누적가산기(7)에 있는 상관이 높은 점의 데이터치는, 그밖의 점의 데이터치보다 낮은 레벨이 된다. 또, 대표점주위의 상관치의 분포(평균치, 최소치, 기울기등)를 토대로 해서, 무효판정부(9)는 상관연산에 의해 얻어진 움직임벡터가 유효인지 무효인지 판정한다. 판정의 조건은 평균치가 낮을 때, 최소치가 높을때, 그리고 상관치의 최소점주위의 기울기가 작을때, 무효판정부(9)는 상관연산에 의해 얻어진 움직임벡터를 무효로 판정한다.
이상에 설명한 동작은, 화면을 복수개로 분할한 각 영역에 대해서 행해진다. 그리고, 화면의 각 영역으로부터 얻어진 움직임벡터와 그 무효판정정보에 의해 화면전체의 움직임벡터를 움직임벡터판정부A(10)에 의해서 판정한다.
여기까지의 동작은 필드(프레임)마다 행하기 때문에, 상관연산을 행하면서 다음 필드(프레임)의 상관연산을 위한 대표점에 있어서의 화상데이터를 보존하기 위하여 래치A(1)가 있다. 또, 래치B(3)는, 어느 대표점의 화상데이터와, 그 주변의 화상데이터와의 상관을 취할 때 대표점의 화상데이터를 유지한다.
제13도의 파선부분, 즉 상관연산에 의해 움직임벡터를 검출하는 부분을 움직임벡터검출부A(20)라고 한다.
그러나 상기와 같은 구성에 있어서, 피사체의 각 위치에 의한 상관이 낮고, 촬상장치의 움직임에 의한 화상이 시프트한 점만 상관이 높은 점이 되면 되나, 피사체에 규칙바른 상관이 있었을 경우, 이하의 문제가 발생한다. 피사체에 규칙바른 상관이 있었을 경우, 상관이 높은 점이 다수 얻어지고, 이것을 검출하기 위하여 상관치의 최소치의 주위의 기울기를 조사하는 것이지만, 기울기값을 단순히 일정치와 비교한 것만으로는 충분한 검출을 할 수 없다. 특히 화상을 촬상하고 있는 카메라가 흔들리고 있었을 경우, 기울기값의 불균일이 커지고, 값이 변동하여 얻어진 움직임벡터가 바른지 아닌지의 검출을 충분한 확실도로 행할 수 없게 된다.
따라서 각 영역으로부터 얻어지는 움직임벡터가, 화상내의 상관이 높으나 본래의 움직임벡터와는 관계가 없는 점의 위치가 되어, 각 영역에 있어서의 움직임벡터는 동일해지지 않는다. 그 결과, 각 영역의 움직임 벡터의 평균 등을 취하여 화면전체의 움직임벡터를 결정하면, 화면전체의 움직임과 다른 화상의 상관이 높은 점을 표시한 영역의 움직임벡터의 후보점의 원인이 되어, 화상전체의 움직임벡터의 검출을 잘못한다고 하는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 이러한 점에 비추어, 피사체에 많은(즉, 높은)상관이 있었을 경우, 특히 수평방향 및 수직방향으로 상관이 있었을 경우에 그 상관을 검출하여, 화면전체의 움직임벡터의 검출오류를 억압하는 것을 목적으로 한다.
또, 피사체에 많은 상관이 있고, 얻어지는 움직임벡터가 심하게 변화하는 조건을 검출하고, 이 조건이 검출된 경우, 각 영역으로부터 구해진 움직임벡터에 대해서, 그 움직임벡터를 억압하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위하여, 입력화상신호를 화상을 각각 복수의 화상점을 가진 복수의 영역으로 분할하고, 이들 복수의 영역내의 화상점에 의거해서 각각의 움직임벡터를 연산하는 움직임벡터검출부와, 상기 복수의 영역의 각각의 움직임벡터의 연산데이터 또는 상기 복수의 영역의 각각의 움직임벡터의 소정의 특징중 적어도 한쪽을 결정해서, 다수의 화상점이 해당 화상내에서 서로에 대해 높은 상관을 나타내는 각 영역의 상태를 검출하는 특징검출부와, 상기 특징검출부가 상기 상태를 검출한 겨우, 상기 특징검출부에서 해당 상태가 검출된 영역으로부터의 움직임벡터를 무효로하고, 상기 특징검출부에서 해당 상태가 검출되지 않은 적어도 하나의 영역으로부터 선택된 움직임벡터에 의거해서 상기 입력화상신호의 전체의 움직임벡터를 결정하는 벡터제어판정부를 구비하고, 상기 특징검출부는 화상내의 각 영역의 화상점중에서 수평방향 및 수직방향 또는 경사방향으로 상기 높은 상관이 존재하는 조건을 그 상태로서 검출하는 것을 특징으로 하는 움직임벡터검출장치를 구성한다.
본 발명은 상기한 구성에 의해 각 검출영역의 움직임벡터의 유효성을, 상관이 높은 점의 기울기의 비를 사용해서 판단하여 화면전체의 움직임벡터를 구하는 것이다.
또한, 입력화상을 각각 복수의 화상점을 가진 복수의 영역으로 분할하고, 이들 복수의 영역내의 화상점에 의거해서 각각의 움직임벡터를 연산하는 움직임벡터검출부와, 상기 복수의 영역의 각각의 움직임벡터의 연산데이터 또는 상기 복수의 영역의 각각의 움직임벡터의 소정의 특징중 적어도 한쪽을 결정해서, 다수의 화상점이 해당 화상내에서 서로에 대해 높은 상관을 나타내는 각 영역의 상태를 검출하는 특징검출부와, 상기 특징검출부가 상기 상태를 검출한 경우, 상기 특징검출부에서 해당 상태가 검출된 영역으로부터의 움직임벡터를 무효로 하고, 상기 특징검출부에서 해당 상태가 검출되지 않은 적어도 하나의 영역으로부터 선택된 움직임벡터에 의거해서 상기 입력화상신호의 전체의 움직임벡터를 결정하는 벡터제어판정부를 구비하고, 상기 특징검출부는 해당 화상내에 상기 높은 상관을 지닌 다수의 화상전이 존재할 경우의 영역중 한 영역에서의 움직임벡터중 하나가 변화하는 것을 특징으로서 검출하고, 해당 특징검출부가 상기 한 영역에서의 특징을 검출한때, 상기 벡터제어·판정부가 상기 하나의 움직임벡터의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 움직임벡터검출장치를 구성한다.
즉, 상기 구성에 의해, 본 발명은 피사체에 많은 상관이 있고, 얻어지는 움직임벡터가 심하게 변화하는 조건을 특징검출부에 의해 검출하고, 이 조건이 검출되었을 경우, 각 영역으로부터 구해진 움직임벡터에 대하여 그 움직임벡터를 억압하는 것이다.
이하 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
제1도는 본 발명의 제1실시예에 있어서의 움직임벡터검출장치(50)의 구성도이며, 움직임벡터검출장치(50)는 움직임벡터검출부A(20)와, 상관특징추출부(11)와, 움직임벡터판정부B(12)로 구성되어 있다. 상기 제13도의 종래의 움직임벡터검출장치와 마찬가지로, 움직임벡터검출부A(20)는 래치A(1), 대표점 보존 메모리(2), 래치B(3), 감산기(4), 어드레스콘트롤러(5), 절대치변환기(6), 누적가산기(7), 상관성검색부(8) 및 화상의 상관의 유효 ·무효성을 판정하는 상관성무효판정부(9)를 구비하고 있다.
입력된 신호의 화면상의 각 대표점에 있어서의 화상데이터는 타이밍펄스(LP1)에 의해 래치A(1)에 도입되고, 타이밍을 맞추어 대표점 보존메모리(2)의 각각의 대표점에 대응하는 어드레스에 기록된다. 그리고, 다음 필드 혹은 다음 프레임에 있어서, 각 대표점위치주위의 움직임벡터검출영역에 있어서의 화상데이터와 대표점메모리(2)에 보존된 앞필드의 각 대표점의 화상데이터간의 상관을 취하고, 누적가산기(7)에 입력한다. 여기서의 상관연산은 화상데이터간의 차이분의 절대치의 누적가산으로 행한다. 누적가산기(7)는 대표점을 기준으로 했을때의 좌표의 위치가 동일장소에 있어서 상관을 취한 데이터를, 각각 누적가산한다. 그리고 모든 대표점주위의 데이터의 누적가산이 종료했을때 상관검색부(8)에 의해 누적가산기(7)에 유지된 누적가산치중에서 가장 상관이 높은 값을 가진 장소를 판정한다. 즉, 대표점의 위치를 기준으로 했을때의, 이 가장 상관이 높은 값을 가진 위치(어드레스)가 움직임벡터가 된다.
본 발명의 구성에서는 상관연산을 차이분의 절대치의 누적가산으로 행하고 있기 때문에, 누적가산기(7)에 있는 상관이 높은 점의 데이터치는, 그 밖의 점의 데이터치 보다 낮은 레벨이 된다. 일반 화상신호일 경우의 누적가산한 값의 일부를 제2도에 모식적으로 표시한다. XX'는 수평방향을 표시하고 YY'는 수직방향을 표시한다. 또, 농도는 데이터의 레벨을 표시하고, 검을수록 데이터레벨이 낮은 것으로 한다.
제2도(a)의 XX' 위치의 데이터레벨을 동도면(b)에 표시한다. 여기서 가장 레벨이 낮은 점이 상관이 높은 점이며, 이 점은 상관검색부(8)에서 구한다. 또 대표점주위의 상관치의 분포(평균치, 최소치, 기울기등)를 토대로 해서, 상관성검색부(8)에 의해 얻어진 움직임벡터후보가 유효인지 무효인지를 무효판정부(9)에 의해 판정한다.
이 무효판정과 동시에, 가장 상관이 높은 점(레벨이 가장 낮은 점)주위의 데이터를 토대로 해서 수평(H), 수직(V), 경사방향의 기울기와, 이들 기울기의 비를 상관특징추출부(11)에 의해 계산한다. 상관특징추출부(11)의 구성을 제3도에 표시한다.
동도면에 있어서, 상관특징추출부(11)는 상관치 판독부(21), 기울기연산부(22), 기울기비연산부(23) 및 필터부(LPF)(24)를 구비하고 있다. 상관성검색부(8)에 의해 얻어진 움직임벡터후보점주위의 상관치를 상관치판독부(21)에 의해 판독하고, 세로, 가로 그리고 경사방향의 기울기를 기울기연산부(22)에서 연산한다. 그리고 이 기울기의 비를 기울기 비연산부(23)에서 연산한다. 기울기비의 연산은, 기울기연산부(22)에서 얻어지는 기울기값을 직접 연산하는 것과, 필터부(24)를 통과시킨 것에 연산을 행하는 2종류의 연산을 행한다. 기울기값을 LPF를 통과시킴으로써, 노이즈가 적은 판정이 가능하게 된다.
기울기의 비를 취하는 조합을 제4도에 표시한다. 동도면에 있어서, 1개의 사각형은 상관치를 구하는 연산단위를 표시하고, 중앙의 빗금친 사각형은 상관이 가장 높은(레벨이 낮은)위치를 표시한 것이다. 동도면(a)은 가로세로방향의 기울기의 비의 판정을 행하는 방향을 표시하고, (b)는 경사방향의 기울기의 비의 판정을 행하는 방향을 표시한 것이다. 필터부(LPF)(24)를 통과한 세로방향의 기울기를 Gv, 가로방향의 기울기를 Gh, 경사방향의 기울기를 Go1, Go2라고 표시하면,
Gv=max{(Lv1-Ls0), (Lv2-Ls0)}
Gh=max{(Lh1-Ls0), (Lh2-Ls0)}
Go1=max{(Lo1-So1), (Lo2-So1)}
Go2=max{(Lo3-So1), (Lo4-So1)}
여기서 Lv1, …는 제4도에 표시한 V1…의 상관치를 표시한다. max{a, b}는 a 및 b의 최대치를 표시한다. 기울기의 비의 판정은 다음 식에 의해 판정한다.
4＞2Gh/Gv＞0.8…………………………………………………………………①
2＞Go1/Go2＞0.5…………………………………………………………………②
이상의 2식의 조건이 성립했을때에, 얻어진 움직임벡터가 유효하다고 판정한다. 이 연산은 상관특징추출부(11)에서 행하고, 판정은 움직임벡터판정부B(12)에서 행한다.
이와 같이 동일조건에서 구한 기울기의 비를 구함으로써, 화상의 이동(카메라의 흔들림에 의한)에 의해서 기울기값이 변동한 경우에 있어서도, 비를 구함으로써 변동성분을 없애는 것이 가능하게 된다. 따라서 기울기값의 변동에 의한 영향을 적게하는 것이 가능하게 되어, 벡터의 발생확률이 높아지는 조건을 안정적으로 검출할 수 있게 된다.
잘못된 벡터의 발생확률이 높아지는 건을 제5도에 모식적으로 표시한다. 제5도는 상관연산치를 명암으로 표시하고, 2차원의 위치는 상관연산의 편이를 표시한 것이며, 상관이 높은(상관치는 작은값) 점의 편이(교차빗금으로 표시한 점)를 도면의 중심에 표시한다. 제5도(a)는 수평방향으로 상관이 강한 경우의 예이며, 동도면(b)은 수직방향으로 상관이 강한 경우의 예이며, 모두 ①식이 성립하지 않고, 잘못된 벡터의 발생확률이 높아지는 조건을 검출할 수 있다.
움직임벡터판정부B(12)는 기울기값을 LPF(24)에 통과시킨 신호 GL이나, LPF(24)를 통과하지 않고 기울기비를 계산한 신호 GR도, 움직임벡터판정부B(12)에 입력한다. 움직임벡터판정부B(12)는 상기 LPF(24)를 통과한 기울기의 비의 판정과 함께, LPF(24)를 통과하지 않은 기울기의 비(신호 GR)의 판정도 동시에 행한다. 또 LPF(24)를 통과한 기울기값 단독의 판정도 행한다. 이것은 LPF(24)를 통과함으로써 판정에 대한 노이즈는 적어져 안정된 판정을 행할 수 있으나 응답시간이 길어지기 때문에, 시간지연이 문제가 되는 조건에서는 LPF(24)를 통과하지 않은 데이터를 우선시키고, 그렇지 않을때는 LPF(24)를 통과한 데이터를 우선시켜, 얻어진 움직임벡터를 화상의 흔들림보정에 사용가능한지의 여부의 판정을 행한다.
제5도에 표시한 예에서는, 종래와 같이 상관의 기울기만을 사용하는 경우, 이들 점을 안정적으로 검출할수 없어, 잘못된 움직임벡터를 검출하게 되나, 본 발명의 경우 이와 같은 경우에 있어서도, 잘못된 검출을 행하는 일은 없다.
여기까지의 동작은, 화면을 복수개로 분할한 각 영역에 대해서 행한다. 여기까지의 동작은 매필드(프레임)행하기 때문에, 상관연산을 행하면서 다음 필드(프레임)의 상관연산을 위한 대표점에 있어서의 화상데이터를 보존하기 위하여 래치A(1)가 있다. 또 래치B(3)는, 어느 대표점의 화상데이터와, 그 주변의 화상데이터와의 상관을 취할 때 대표점의 화상데이터를 유지한다.
이와 같이 해서, 분할한 가가 영역으로부터 움직임벡터의 후보를 결정하고, 이들 후보벡터를 메디안필터에 통과시켜 입력신호의 움직임벡터로 한다. 이와 같이 해서 입력신호의 움직임벡터를 구함으로써 상관성이 높은 점이 수평방향 또는 수직방향 혹은 경사방향으로 많이 얻어지고 있는 조건에서는, 움직임벡터후보점을 무효로 해서 입력신호의 움직임벡터에 채용하지 않는다. 따라서 종래 움직임벡터로서 무효이나, 그 무효판정을 할 수 없어 잘못된 움직임벡터를 출력하고 있었던 경우에 있어서도, 그 무효판정이 가능해져 잘못된 벡터를 출력하는 일이 없어진다.
다음에 상기한 제1실시예의 움직임벡터검출장치를 사용한 화상의 흔들림보정장치에 대해서 제6도를 참조해서 설명한다. 해당 화상의 흔들림보정장치는, 제1도의 움직임벡터검출장치(50)와, 화상신호를 축적하는 메모리(15), 상기 메모리(15)의 신호를 보간하는 보간부(16) 및 상기 움직임벡터검출장치(50)의 출력에 의거해서 메모리(15)와 보간부(16)를 제어하는 출력제어부를 구비하고 있다. 상기 움직임벡터검출장치(50)는, 제1도와 동일한 번호를 붙이고 그 설명은 생략한다.
이상과 같이 구성된 화상의 흔들림보정장치의 동작에 대해서 설명한다.
제6도에 있어서, 움직임벡터를 구하는 방법은 상기한 실시예와 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다. 입력된 화상신호의 움직임벡터가 움직임벡터검출장치(50)로부터 출력되어, 출력제어부(17)에 입력된다. 출력제어부(17)는 움직임벡터의 정수부(움직임벡터를 화상신호가 기록되어 있는 메모리(15)의 어드레스에 의해서 표현한 경우)에 대응해서, 메모리(15)의 신호판독의 어드레스를 결정한다. 한편, 출력제어부(17)는 메모리(15)의 어드레스에 의해 표현된 움직임벡터의 소수부에 대응해서 보간부(16)의 제어를 행한다. 보간부(16)의 보간은 수직·수평 모두 거리의 역수에 대응한 웨이터를 곱하는 선형보간으로 행한다. 이와 같이 해서, 움직임벡터에 맞추어 출력제어부(17)는 화상을 흔들림의 방향과 반대방향으로 시프트하여 화상의 흔들림을 소거한다. 또 출력제서부(17)는 출력하는 화상을 원래 화상의 1.1에서부터 1.5배 정도로 확대하여 메모리(15)내부의 화상을 상하 좌우로 시프트해서 출력한 경우 "가장자리"가 보이지 않도록 한다.
이와 같이 상기 제1실시예의 움직임벡터검출장치를 사용하여 화상의 흔들림보정장치를 구성함으로써, 화상중에 상관성이 높은 점이 수평방향 또는 수직방향 혹은 경사방향으로 많이 얻어지는 조건에서 종래의 흔들림보정장치에서는 보정을 잘못할 경우에 있어서도, 잘못할 가능성이 있는 후보벡터를 무효로하여 안정된 흔들림보정을 실현한다. 따라서, 화상의 흔들림보정장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시예의 움직임벡터검출장치에 있어서, 상관치의 기울기의 비는 세로, 가로 및 경사방향밖에 표시하지 않았으나, 이 방향으로 한정할 필요는 없다. 또 상관치의 기울기의 연산방법도 본 실시예로 한정할 필요는 없고, 상관성이 가장 높은(상관치가 가장 낮은)점과 기울기를 구하고 싶은 방향의 상관치의 차의 평균이어도 되고, 이것에 대신하는 그 밖의 기울기를 연산하는 방법이어도 되는 것은 당연하다.
또 기울기의 비의 판정은 본 실시예의 값으로 한정할 필요는 없고, 각각의 응용조건에 맞추어 변경해도 되는 것은 당연하다.
이상, 본 발명의 제1실시예의 움직임벡터검출장치에 의하면, 화상중에서 상관성이 높은 점이 수평방향 또는 수직방향 혹은 경사방향으로 많이 얻어지는 조건에서, 움직임벡터후보점을 무효로 해서, 움직임벡터에 채용하지 않는다. 이와 같이 함으로써, 종래 움직임벡터로서 무효이나, 그 판정을 할 수 없어 잘못된 움직임벡터를 출력하고 있던 경우에도, 그 판정이 가능하게 되어 잘못된 벡터를 출력하는 일이 없어지고, 안정된 움직임벡터를 출력할 수 있다. 또 흔들림보정장치에 응용한 경우에는 잘못된 벡터를 채용하는 일이 없어 안정된 흔들림보정을 실현할 수 있다.
제7도는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 움직임벡터검출장치(60)의 구성도이다. 이 움직임벡터검출장치(60)는, 움직임벡터검출부A(20)(제1도의 것과 마찬가지 구성임)와, 움직임벡터검출부(31), 벡터제어기(32) 및 움직임벡터결정부(13)를 구비하고 있다.
본 실시예의 움직임벡터검출장치(60)에 있어서는, 상관검색부(8)에 의해 얻어진 후보움직임벡터의 유효·무효성을 무효판정부(9)에서 판정한다. 또, 무효판정부(9)에 의한 무효판정과는 독립적으로, 움직임벡터의 특징검출을 움직임벡터검출부(31)에서 행한다.
움직임벡터특징부(31)의 구성을 제8도에 표시한다. 동 도면에 있어서, (40)은 변화검출기, (41) 및 (43)은 절대치변환기, (42) 및 (44)는 저주파통과필터, (45)는 규격화기이다. 이상과 같이 구성된 움직임벡터특징검출부(31)의 동작에 대해서 이하에 설명한다.
움직임벡터특징검출부(31)에서는, 촬상장치를 손에 쥐었을때나, 달리는 차 등에서 피사체를 촬상했을때의 움직임벡터와, 화상내에 규칙바른 상관이 많은 피사체를 촬상했을때의 움직임벡터의 특징을 분리한다. 이들 조건에서 얻어진 대표적인 움직임벡터의 변화의 모양을 제9도에 표시한다. 동도면(a)은 촬상장치를 손에 쥐었을때의 수평방향의 움직임벡터이며, 동도면(b)은 달리는 차 등에서 피사체를 촬상했을때의 수평방향의 움직임벡터이며, (c), (d)는 화상내에 규칙바른 상관이 많은 피사체를 촬상했을때의 수평방향의 움직임벡터이다. 제9도에 표시한 바와 같이, 화상내에 규칙바른 상관이 많은 피사체를 촬상했을때는, 얻어지는 움직임벡터는 변화가 급격하고, 또 변화하는 횟수도 많다(주파수가 높다). 이들 조건을 분리하기 위하여, 입력된 움직임벡터의 변환한 성분을 변화검출기(40)에 검출한다.
변화검출기(40)에서 행하는 연산은
S1x―t(n)=Vx―t(n-1)-Vx―t(n)
S2x―t(n)=Sx―t(n-1)-Sx―t(n)
S1y―t(n)=Vy―t(n-1)-Vy―t(n)
S2y―t(n)=Sy―t(n-1)-Sy―t(n)
여기서, V는 움직임벡터이며, 점차 x, y는 수평방향 및 수직방향을 표시한다. 또, t(n)는 움직임벡터가 얻어지는 필드를 표시한다. 또, S1은 연산의 도중결과이며 S2는 움직임벡터의 변화성분이다. 첨자는 움직임벡터 V와 동일하다. 이와 같이 해서 구한 변화성분의 절대치를 절대변환기(41)에서 구하고, 급격한 변화를 감소시키기 위하여 저주파통과필터(LPF)(42)를 통과하여, 얻어진 특징을 표시하는 신호 CH를 규격화기(45)에 보낸다.
이와 동시에 규격화를 행하는 신호 RF를, 절대치변환기(43)와, LPF(44)에 의해 구한다. 규격화를 행하는 신호 RF는, 움직임벡터의 절대치를 절대치변환기(43)에서 구하고, 급격한 변화성분을 감쇠시키기 위하여 LPF(44)를 통과시켜 얻는다. 이와 같이 해서 구한 규격화의 기준신호 RF에 의해 다음식으로 표시한 규격화를 행한다.
Gv=A*CH/(RF+O)
여기서 A와 O는 계수이며, 각 시스템에서 최적치를 선택한다. 이와 같이 해서 규격화를 행함으로써, 제9도(d)와 같은 움직임벡터의 진폭이 작은 조건에 있어서도 상대적으로 레벨을 확대하는 것이 가능하게 되고, 제9도(d)의 조건을 안정적으로 분리하는 것이 가능하게 된다.
이상과 같이 해서 규격화기(45)에서 얻어진 제어신호 Gv를 사용해서, 움직임벡터제어기(32)에 의해, 움직임벡터에 곱하는 계수를 곱하며, 움직임벡터에 곱한다. 움직임벡터제어기(32)의 특성을 제10도에 표시한다. 가로축은 움직임벡터특징검출부(31)의 출력 Gv이며, 세로축은 얻어진 움직임벡터에 곱하는 게인의 값이다.
이와 같이 해서, 움직임벡터검출부(31)의 출력레벨이 높을때, 즉 촬상하고 있는 화상내에 규칙바른 상관이 많을 때, 바르지 않은 움직임벡터가 검출되는 조건에서 움직임벡터를 영으로 압축하는 것이 가능하게 된다.
여기까지의 동작은, 화면을 복수개로 분할한 각 영역에 대해서 행한다. 여기까지의 동작은 매필드(프레임)행하기 때문에, 상관연산을 행하면서 다음 필드(프레임)의 상관연산을 위한 대표점에 있어서의 화상데이터를 보존하기 위하여 래치A(1)가 있다. 또 래치B(3)는, 어느 대표점의 화상데이터와, 그 주변의 화상데이터와의 상관을 취할때에 대표점의 화상데이터를 유지한다.
이와 같이 해서, 분할한 각 영역으로부터 움직임벡터의 후보를 결정하고, 이들 후보벡터를 움직임벡터결정부(13)에 의해 메디안필터에 통과시켜 입력신호의 움직임벡터로 한다.
이상과 같이 해서 움직임벡터를 구함으로써, 화상내에서 상관성이 높은 점이 규칙바르게 존재하고, 잘못된 움직임벡터를 검출하는 조건에서는, 움직임벡터의 크기를 영으로 해서, 잘못 검출된 움직임벡터를 사용하지 않도록 한다. 따라서, 종래 움직임벡터로서 무효이나, 그 판정을 할 수 없어 잘못된 움직임벡터를 검출한 경우에 있어서도 그 값을 영으로 할 수 있어, 잘못된 움직임벡터를 출력하는 일이 없어진다.
다음에 본 제2실시예의 움직임벡터검출장치(60)를 사용한 화상의 흔들림보정장치의 구성을 제11도에 표시한다. 제6도와 마찬가지 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고, 그에 대한 설명은 생략한다.
이와 같이 본 제2실시예의 움직임벡터검출장치(60)를 사용하여, 화상의 흔들림보정장치를 구성함으로써, 화상내에서 상관성이 높은 점이 규칙바르게 존재하고, 잘못된 움직임벡터를 검출하는 조건에서는, 움직임벡터의 크기를 영으로 해서, 흔들림보정에 잘못 검출된 움직임벡터를 사용하지 않도록 할 수 있다. 따라서 종애 화상내에서 상관성이 높은 점이 규칙바르게 존재하고, 움직임벡터로서 무효이나, 그 판정을 할 수 없어 잘못된 움직임벡터를 검출하여, 잘못된 흔들림보정을 행한 경우에 있어서도, 그벡터를 영으로 할 수 있고, 잘못된 흔들림보정을 행하지 않게 하는 것이 가능하게 되는 화상의 흔들림보정장치를 실현할 수 있다.
또한 상기 제2실시예의 움직임벡터검출장치에 있어서, 움직임벡터특징검출부(31)의 구성을 제8도와 같이 했으나, 제12도와 같이 움직임벡터특징검출부(30)의 구성에 있어서, 고주파통과필터(HPF)(46)를 변화 검출기(40) 대신 사용하는 것이 가능하다. HPF의 차단주파수는 5㎐서 15㎐정도가 적당하다.
또, 본 실시예의 움직임벡터검출장치에 있어서, 움직임벡터검출부(31)의 연산방법은 본 실시예의 방법으로 한정할 필요는 없고, 본 발명의 목적에 맞는 유사한 방법이어도 되는 것은 당연하다.
또, 본 실시예의 움직임벡터검출장치에 있어서, 움직임벡터특징검출부(31)는 벡터의 크기에 따라 규격화했으나, 규격화의 방법은 본 실시예이외라도 되는 것은 당연하다. 또 간단히 행하기 위해서는 규격화를 행하지 않아도 가능하다.
이상, 본 제2실시예의 움직임벡터검출장치에 있어서는, 화상내에서 상관성이 높은 점이 규칙바르게 존재하며, 종래 잘못된 움직임벡터를 검출하는 조건에서는, 움직임벡터의 크기를 영으로 해서 잘못 검출된 움직임벡터를 사용하지 않도록 한다. 따라서 종래 움직임벡터로서 무효이나, 그 판정을 할 수 없어 잘못된 움직임벡터를 검출한 경우에 있어서도 그 값을 영으로 할 수 없어 잘못된 움직임벡터를 출력하는 일이 없어진다.
또한, 본 발명의 움직임벡터검출장치를 사용하여, 화상의 흔들림보정장치를 구성함으로써, 화상내에서 상관성이 높은 점이 규칙바르게 존재하여, 종래 잘못된 움직임벡터를 검출하는 조건에서는, 움직임벡터의 크기를 영으로 해서, 흔들림보정에 잘못 검출된 움직임벡터를 사용하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 종래 화상내에서 상관성이 높은 점이 규칙바르게 존재하고, 움직임벡터로서 무효이나, 그 판정을 할 수 없어 잘못된 움직임벡터를 검출하여, 잘못된 흔들림보정을 행한 경우에 있어서도, 그 벡터를 영으로 할 수 있어, 잘못된 흔들림보정을 행하지 않게 하는 것이 가능하게 되는 화상의 흔들림보정장치를 실현할 수 있다.

Claims (4)

  1. 입력화상신호의 화상을 각각 복수의 화상점을 가진 복수의 영역으로 분할하고, 이들 복수의 영역내의 화상점에 의거해서 각각의 움직임벡터를 연산하는 움직임벡터검출부(20)와, 상기 복수의 영역의 각각의 움직임벡터의 연산데이터 또는 상기 복수의 영역의 각각의 소정의 특징중 적어도 한쪽을 결정해서, 다수의 화상점이 해당 화상내에서, 서로에 대해 높은 상관을 나타내는 각 영역의 상태를 검출하는 특징 검출부(11)와, 상기 특징검출부가 상기 상태를 검출한 경우, 상기 특징검출부에서 해당 상태가 검출된 영역으로부터의 움직임벡터를 무효로 하고, 상기 특징검출부에서 해당 상태가 검출되지 않은 적어도 하나의 영역으로부터 선택된 움직임벡터에 의거해서 상기 입력화상신호의 전체의 움직임벡터를 결정하는 벡터제어·판정부(12)를 구비하고, 상기 특징검출부(11)는 화상내의 각 영역의 화상점중에서 수평방향 및 수직방향 또는 경사방향으로 상기 높은 상관이 존재하는 조건을 그 상태로서 검출하는 것을 특징으로 하는 움직임벡터검출장치.
  2. 입력화상신호의 화상을 각각 복수의 화상점을 가진 복수의 영역으로 분할하고, 이들 복수의 영역내의 화상점에 의거해서 각각의 움직임벡터를 연산하는 움직임벡터검출부(20)와, 상기 복수의 영역의 각각의 움직임벡터의 연산데이터 또는 상기 복수의 영역의 각각의 움직임벡터의 소정의 특징중 적어도 한쪽을 결정해서, 다수의 화상점이 해당 화상내에서 서로에 대해 높은 상관을 나타내는 각 영역의 상태를 검출하는 특징검출부(11)와, 상기 특징검출부가 상기 상태를 검출한 경우, 상기 특징검출부에서 해당 상태가 검출된 영역으로부터의 움직임벡터를 무효로 하고, 상기 특징검출부에서 해당상태가 검출되지 않는 적어도 하나의 영역으로부터 선택된 움직임벡터에 의거해서 상기 입력화상신호의 전체의 움직임벡터를 결정하는 벡터제어·판정부(12)와, 상기 화상을 확대보간해서 임의의 위치의 화상을 출력할 수 있는 화상출력제어기(15, 16, 17)를 구비하고, 상기 움직임벡터검출부(20)는 화상의 흔들림을 검출하고, 상기 화상출력제어기(17)는 상기 벡터제어·판정부(12)에 의해 결정된 움직임벡터의 방향과는 반대방향으로 화상을 시프트시키며, 상기 특징검출부(11)는 화상내의 각 영역의 화상점중에서 수평방향 및 수직방향 또는 경사방향으로 상기 높은 상관이 존재하는 조건을 그 상태로서 검출하는 것을 특징으로 하는 화상흔들림보정장치.
  3. 입력화상신호의 화상을 각각 복수의 화상점을 가진 복수의 영역으로 분할하고, 이들 복수의 영역내의 화상점에 의거해서 각각의 움직임벡터검출부(20)와, 상기 복수의 영역의 각각의 움직임벡터의 연산데이터 또는 상기 복수의 영역의 각각의 움직임벡터의 소정의 특징중 적어도 한쪽을 결정해서, 다수의 화상점이 해당 화상내에서 서로에 대해 높은 상관을 나타내는 각 영역의 상태를 검출하는 특징검출부(31)와, 상기 특징검출부가 상기 상태를 검출한 경우, 상기 특징검출부에서 해당 상태가 검출된 영역으로부터의 움직임벡터를 무효로 하고, 상기 특징검출부에서 해당상태가 검출되지 않은 적어도 하나의 영역으로부터 선택된 움직임벡터에 의거해서 상기 입력화상신호의 전체의 움직임벡터를 결정하는 벡터제어·판정부(32, 13)를 구비하고, 상기 특징검출부(31)는 해당 화상내에 상기 높은 상관을 지닌 다수의 화상점이 존재할 경우의 영역중 한 영역에서의 움직임벡터중 하나가 변화하는 것을 특징으로서 검출하고, 해당 특징검출부가 상기 한 영역에서의 특징을 검출한때, 상기 벡터제어·판정부(32)가 상기 하나의 움직임벡터의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 움직임벡터검출장치.
  4. 입력화상신호의 화상을 각각 복수의 화상점을 가진 복수의 영역으로 분할하고, 이들 복수의 영역내의 화상점에 의거해서 각각의 움직임벡터를 연산하는 움직임벡터 검출부(20)와, 상기 복수의 영역의 각각의 움직임벡터의 연산데이터 또는 상기 복수의 영역의 각각의 움직임벡터의 소정의 특징중 적어도 한쪽을 결정해서, 다수의 화상점이 해당 화상내에서 서로에 대해 높은 상관을 나타내는 각 영역의 상태를 검출하는 특징검출부(31)와, 상기 특징검출부가 상기 상태를 검출한 경우, 상기 특징검출부에서 해당 상태가 검출된 영역으로부터의 움직임벡터를 무효로 하고, 상기 특징검출부에서 해당상태가 검출되지 않은 적어도 하나의 영역으로부터 선택된 움직임벡터에 의거해서 상기 입력화상신호의 전체의 움직임벡터를 결정하는 벡터제어·판정부(32, 13)와, 상기 화상을 확대보간해서 임의의 위치의 화상을 출력할 수 있는 화상출력제어기(15, 16, 17)를 구비하고, 상기 움직임벡터검출부(20)는 화상의 흔들림을 검출하고, 상기 화상출력제어기(17)는 상기 벡터제어·판정부(32, 13)에 의해 결정된 움직임벡터의 방향과는 반대방향으로 화상을 시프트시키며, 상기 특징검출부(31)는 해당 화상내에 상기 높은 상관을 지닌 다수의 화상점이 존재할 경우의 영역중 한 영역에서의 움직임벡터중 하나가 변화하는 것을 특징으로서 검출하고, 해당 특징검출부가 상기 한 영역에서의 특징을 검출한때, 상기 벡터제어·판정부(32)가 상기 하나의 움직임벡터의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 화상흔들림보정장치.
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