JP4175863B2 - 飛び越し走査の動き検出回路及び映像信号処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛び越し走査の動き検出回路及び映像信号処理装置に関し、特に、動き検出量に基づいた動き適応型の飛び越し順次走査変換又は走査周波数変換を行なうものに係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来、テレビジョン放送の映像信号をモニタに表示する際には、多くは、走査の形態として飛び越し走査が用いられている。しかし、映像信号を飛び越し走査のモニタにて画面表示する場合、ラインフリッカーが発生し、画質が劣化する。かかるラインフリッカーは、飛び越し走査を順次走査に変換し、順次走査の形態で表示することにより除去することができる。該変換は「飛び越し順次走査変換」と呼ばれている。そして、飛び越し順次走査変換機能を備えたテレビジョン受像機も、現在では商品化されている。
【０００３】
飛び越し順次走査変換においては、飛び越し走査で間引かれた走査線の映像信号を補間処理により生成している。かかる補間処理として、動画領域に適したフィールド内補間と、静止画領域に適したフィールド間補間との混合比率を、映像の動き情報（動き量）に応じて、変化させるような動き適応型処理が、主に採用されている。該動き適応型処理を適用した飛び越し順次走査変換において、重要な役割を担うのが、入力映像信号の映像の動き量を動き検出量として検出する動き検出回路である。そして、該動き検出回路については、いろいろな方法が提案されている。
【０００４】
例えば、動き検出回路の従来例として、特許文献１に公開されているような技術がある。以下に、該特許文献１に開示されている従来例について、図５及び図６を用いて説明する。
【０００５】
図５は、前記特許文献１において開示されている動き検出回路の従来の構成を示すブロック構成図である。図５に示す動き検出回路２００において、２１は入力端子、２２，２３はそれぞれ１フィールド遅延回路、２４は減算回路、２５は絶対値回路、２６は正規化回路、２７は１ライン遅延回路、２８は、１フィールド遅延回路、２９は最大値回路、３０は動き検出出力端子を示す。
【０００６】
図６は、飛び越し走査の走査線をモニタの横方向から見た走査線構造図である。図６において、縦軸は走査線の垂直位置を、横軸は時刻即ち映像信号の各フィールドを示している。図６に示す１つ１つの白丸がそれぞれ１本の走査線を表しており、飛び越し走査により、時刻が、（Ａ）及び（Ｃ）の時と、（Ｂ）及び（Ｄ）の時とにより、走査線の位置が飛び飛びにずれていることが分かる。また、図６における時刻（Ｄ）の白四角Ｘは、補間しようとしている補間走査線の位置を表している。ここで、動き適応型の飛び越し順次走査変換処理あるいは走査周波数変換処理（即ち、走査周波数を入力映像信号よりも高い走査周波数の飛び越し走査に変換する処理）とは、動画領域に適したフィールド内補間（図６に示す白丸Ｄ１と白丸Ｄ２との平均値）と、静止画領域に適したフィールド間補間（図６の白丸Ｃ１の値）とを、図５に示す動き検出回路２００の出力である動き検出量ｘに応じて、混合させる処理のことである。
【０００７】
以下、図５に示す従来例における飛び越し走査の動き検出回路２００の動作について更に詳細に説明する。
ここで、図６の白四角が示す補間走査線Ｘの映像信号を生成するための動き検出量ｘが、図５の動き検出回路２００の動き検出出力端子３０に出力されている瞬間について説明する。
図６の現フレームの走査線Ｄ２の映像信号の輝度値とその１フレーム前の走査線Ｂ２の映像信号の輝度値とは、図５の減算回路２４により減算され、図５の絶対値回路２５で絶対値化される。絶対値化されたデータは、各走査線のフレーム間差分の絶対値を示し、図５の正規化回路２６にて、予め定めた或る閾値と比較演算するなどの処理を施して数ビットからなるデータに正規化される。
【０００８】
しかる後に、図５の最大値回路２９において、正規化された前記データのうち、即ち、現フィールドの現ラインＤ２−Ｂ２、１ライン前Ｄ１−Ｂ１、１フィールド前における現フィールドの現ラインと最も近接するラインＣ１−Ａ１の各映像信号における輝度値の差分値のうち、最大値を抽出する。即ち、図６において、Ｄ２とＢ２（現ライン）、Ｄ１とＢ１（１ライン前）、Ｃ１とＡ１（１フィールド前）とのそれぞれの映像信号の輝度値におけるフレーム間差分値から算出された正規化データの中の最大値を最大値回路２９から出力する。つまり、動き検出出力端子３０から出力される動き検出量ｘは、動き適応型の補正を行なうために、補間走査線Ｘの補間計算に使われるものであり、上（Ｄ１）、下（Ｄ２）、１フィールド前（Ｃ１）の各走査線における映像信号の輝度値のフレーム間差分値の最大値から算出される。これにより、補間に使われる可能性のある全ての走査線において、フレーム間差分値が“０”にならない限り、動き無しとは判断しないように構成されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−２０７４３１号公報（第２−３頁、図８）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のごとき従来技術によるフレーム間差分値から映像信号の動き情報（動き量）を検出する方法においては、例えば、飛び越し走査の時間標本化周波数（ＮＴＳＣ方式においては３０Ｈｚ）に近い周期的な動きのある動画領域を、動き無し（動き検出漏れ）と判断してしまい、誤った飛び越し順次走査変換又は走査周波数変換を実施することとなり、画質の品位を著しく落とすという問題があった。
かかる画質劣化原因について、具体的な動作例を挙げて、図７及び図８を用いて説明する。
【００１１】
図７は、前記動き検出漏れを引き起こす例を示す映像が順次入力されてくる連続４フィールド分の映像を示している模式図である。即ち、図７においては、白黒の縦縞パターンが、フィールド（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の順に、飛び越し走査の時間標本化周波数（ＮＴＳＣ方式においては３０Ｈｚ）に近い一定速度で右方向に動いている状態を示しており、各フィールドの映像のほぼ中央に位置している領域を、動き検出漏れを引き起こすことを例示するための注目領域として示している。
【００１２】
図８は、図７に示すほぼ中央の注目領域にて縦に切り取った場合の走査線の映像信号の様子を示すために、飛び越し走査の走査線の横方向から見た走査線構造図である。ここで、図８に示すように、例えばフィールド（ｂ）からフィールド（ｄ）に至る１フレーム分のフレーム周波数即ち時間標本化周波数が、ＮＴＳＣ方式の３０Ｈｚと同一の周期で繰り返されることを示している。図８における各丸は走査線の位置を示し、白丸は走査線の映像信号が白であることを、また、黒丸は走査線の映像信号が黒であることを示している。また、図８に示す横軸の時刻（ａ）乃至（ｄ）は、図７に示す各フィールド（ａ）乃至（ｄ）にそれぞれ対応している。更に、図８に示す白四角Ｘは、補間走査線の位置を示している。
【００１３】
ここで、図７及び図８に示す例においては、補間走査線Ｘの上（Ｄ１）、下（Ｄ２）、１フィールド前（Ｃ１）の各走査線の映像信号の輝度値に関するフレーム間差分値は、全て“０”であることが分かる。つまり、動き検出量ｘとしては“０”（動き無し）として検出され、図７に示すように右方向への動きがある映像信号であったとしても、動き検出漏れを引き起こしている。従って、かかる場合に出力される動き適応型の飛び越し順次走査変換又は走査周波数変換結果の映像は、静止画領域に適したフィールド間補間により、補間走査線も含む走査線の映像信号が垂直方向に一つおきに白黒を繰り返す映像となり、本来の映像からは大きくかけ離れた全く異なる映像になってしまう。かくのごとき縦縞のパターンが高速に移動する映像は、非常に稀ではあるが、全く存在しないわけではない。例えば、文字看板をパンした場合などが、かかる場合に該当している。
【００１４】
動き検出の手段として、前述のごときフレーム間差分値のみを用いる場合、前述した例のように、１フレームで元の信号に戻る３０Ｈｚの映像の動きについては、全く検出することができない。即ち、前述のごときフレーム間差分値により動きを検出する方法には限界があることを示している。
【００１５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、時間標本化周波数に近い周期的な動きがあり、前述のようなフレーム間差分値からは動きを検出することが困難な映像であっても、動き検出漏れが発生しない飛び越し走査の動き検出回路及び該動き検出回路を適用した映像信号処理装置を提供することにあり、動画領域に適したフィールド内補間と静止画領域に適したフィールド間補間とを映像の動き検出量に応じて混合する動き適応型の飛び越し順次走査変換又は走査周波数変換を行なう映像信号処理装置に最適に適用することが可能な動き検出回路を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述したごとき目的を達成するために、入力されてくるテレビジョン放送信号を含む飛び越し走査の映像信号における映像の動きを検出する飛び越し走査の動き検出回路において、入力映像信号として入力されてくる飛び越し走査の間引かれた現フィールドにおいて補間すべき垂直位置に隣接する走査線及び一つ前に入力された前フィールドにおいて補間すべき前記垂直位置に位置している走査線のそれぞれの映像信号の輝度値のフレーム間差分値に基づいて映像の動きをそれぞれ検出して、該フレーム間差分値のうちの最大値を第１の動き検出量として出力する第１の動き検出手段と、前記入力映像信号として入力されてくる前記現フィールドの走査線の映像信号を一つ前に入力された前フィールドの走査線の映像信号によって補間して作成された補間フレームの隣接する各走査線の映像信号から輝度値が垂直方向に交互に変化するジグザグ波形として少なくとも連続３回の折れ曲がりが検出され、前記現フィールドにおける走査線の映像信号の輝度値から、前フィールドにおいて現フィールドにおける当該走査線と最も近接する位置にある、各走査線の映像信号の輝度値を減算して差分値をそれぞれ求め、該差分値の符号の全てが正あるいは負の同じ符号であり、かつ、該差分値の絶対値が全て予め定めた或る下限値を超えていることが検出され、前記現フィールドにおける互いに隣接する走査線の映像信号の輝度値間の差分値を求めると共に、現フィールドにおける当該走査線と最も近接する位置にある、前フィールドにおける互いに隣接する走査線の映像信号の輝度値間の差分値をそれぞれ求め、該差分値の絶対値が全て予め定めた或る上限値を超えていないことが検出された場合、ジグザグ波形を形成する前記現フィールド及び前フィールドの走査線の映像信号の輝度値を用いて映像の動きを検出して第２の動き検出量として出力する第２の動き検出手段とを備え、前記第１及び第２の２つの動き検出量のうちの最大値又は両者の和のいずれかを、前記入力映像信号の映像の動き検出量として出力するものである。
【００１７】
而して、本発明の前記第１の動き検出量は、前述したような従来例のフレーム間差分値による動き検出量そのものであるが故に、該第１の動き検出量だけでは、問題となっている時間標本化周波数に近い周期的な動きがある映像が入力されてきた場合には、動き検出漏れを引き起こす。即ち、かかる動き検出漏れを引き起こす場合においては、動き適応型の飛び越し順次走査変換処理又は走査周波数変換処理を行なう場合、前述のごとく、静止画用のフィールド間補間が施されてしまうことにより、各走査線からの出力映像が垂直方向に１つおきに違う映像信号となり、モニタに表示した場合には複数の横筋となって見えてしまう。かかる横筋を伴う映像は、櫛状に見えるため、一般に「コーミング」と呼ばれている。
【００１８】
一方、飛び越し走査の映像においては、前記「コーミング」に見られるように、垂直空間周波数が、フレーム映像の最大垂直空間周波数（ＮＴＳＣ方式の場合は、５２５/２ｃｐｈ（cycle per picture height））に達するような高周波数成分が含まれることは、殆ど存在しない。即ち、かくのごとき高周波数成分の映像を飛び越し走査のままモニタに画面表示する場合、ラインフリッカーの発生が激しくなってしまうために、映像の送信側において垂直空間周波数に帯域制限を施し、高周波数成分を含まないようにしていることが多い。
【００１９】
故に、フレーム映像を表示した場合に、「コーミング」に見えるような映像であった場合には、動きによる映像であると判断しても問題にならない。即ち、本発明においては、「コーミング」に見えるようなジグザグ波形の映像を検出した際には、前記第２の動き検出量として付け足すことにより、動きの検出漏れを防いでいる。また、「コーミング」に見えるような映像は、入力映像信号として入力されてくる現フィールドの走査線の映像信号を一つ前に入力された前フィールドの走査線の映像信号によって補間して作成された補間フレームにおいて、各走査線からの出力映像が垂直方向に１つおきに違う映像信号となるため、垂直波形となる各走査線の出力映像の輝度値が垂直方向に交互に変化するジグザグ波形になるという特徴を利用して、前記第２の動き検出量を検出する。
【００２０】
また、本発明においては、前記第２の動き検出量として前記ジグザグ波形を検出する際に、前記ジグザグ波形として少なくとも連続３回の折れ曲がりが検出される場合に、映像の動きを検出して前記第２の動き検出量として出力するものとすることにより、１本のみの走査線の映像信号による垂直エッジは動きとして検出することを行なわないようにしている。
即ち、ジグザグ波形を検出する際に、連続２回の折れ曲がりであることを条件とすると、１走査線からなる垂直エッジを動きと判断してしまう。よって、連続３回の折れ曲がりを、前記第２の動き情報を出力するジグザグ波形を検出するための検出条件とする。
【００２１】
また、本発明は、前記第２の動き情報として、少なくとも連続３回の折れ曲がりを伴うジグザグ波形を検出したときに、該当する補間走査線の位置を動きがあるものとすることに加えて、隣接する上下の補間走査線の位置も動きがあるものとすることにより、ジグザグ波形の検出の結果を上下の補間走査線の位置まで拡張するものである。即ち、前記第２の動き検出量として少なくとも連続３回の折れ曲がりを伴う前記ジグザグ波形が検出された際には、検出された前記第２の動き検出量が、連続３回の折れ曲がりを伴う前記ジグザグ波形の垂直方向の中心位置に相当する補間走査線の位置のみならず、前記ジグザグ波形の前記中心位置から上下に位置する補助走査線の位置にも拡張して、それぞれの位置における前記入力映像信号の映像の動きに対しても適用される。
【００２２】
而して、前記第２の動き検出量の検出条件としている連続して丁度３回の折れ曲がりが存在するジグザグ波形を検出した場合、「コーミング」となって見える補間走査線の上下端１ラインの位置については、動きが検出されない結果を招く恐れがある。かかる事態を防止するために、動きがあるとの前記第２の動き検出量の検出結果を上下の補間走査線の位置にまで拡張することとしている。
【００２３】
更に、本発明における少なくとも連続３回の折れ曲がりを伴うジグザグ波形の検出条件としては、現フィールドにおける走査線の映像信号の輝度値から、一つ前の前フィールドにおいて現フィールドにおける走査線と最も近接する位置にある、各走査線の映像信号の輝度値を減算して求めたそれぞれの差分値の符号が全て正あるいは全て負の同一符号であることと、該差分値の全ての絶対値が予め定めた或る下限値である閾値を超えることとする。
【００２４】
又は、本発明における少なくとも連続３回の折れ曲がりを伴うジグザグ波形の検出条件としては、現フィールドにおける走査線の映像信号の輝度値から、一つ前の前フィールドにおいて現フィールドにおける当該走査線と最も近接する位置にある、各走査線の映像信号の輝度値を減算して差分値をそれぞれ求め、該差分値の符号が全て正あるいは全て負の同一符号であることと、該差分値の絶対値が全て予め定めた或る下限値である閾値を超えていることと、現フィールドにおける互いに隣接する走査線の映像信号の輝度値間の差分値を求めると共に、現フィールドにおける当該走査線と最も近接する位置にある、前フィールドにおける互いに隣接する走査線の映像信号の輝度値間の差分値をそれぞれ求め、該差分値の絶対値が全て予め定めた或る上限値を超えていないこと（即ち、換言すれば、現フィールドと前フィールドとにおける各フィールド内の垂直空間周波数がそれぞれ予め定めた上限空間周波数よりも低いこと）とする。
【００２５】
また、本発明は、前記第２の動き検出量として少なくとも連続３回の折れ曲がりを伴う前記ジグザグ波形が検出された際に、前記連続３回の折れ曲がりを伴う前記ジグザグ波形の垂直方向の中心位置に相当する補間走査線の位置における前記第２の動き検出量が、前記補間フレームの隣接する各走査線のうち、現フィールドにおける走査線の映像信号の輝度値から、前フィールドにおいて現フィールドにおける当該走査線と最も近接する位置にある、各走査線の映像信号の輝度値を減算して求めたそれぞれの差分値のうちの最大値、又は、それぞれの該差分値の平均値、又は、それぞれの誤差分値の和のいずれかであることとする。従って、前述のごとく、ここで求められた前記第２の動き検出量が、前記ジグザグ波形の前記中心位置から上下に位置する補助走査線の位置にも拡張して適用される。
【００２６】
また、本発明における映像信号処理装置としては、動画領域に適したフィールド内補間と静止画領域に適したフィールド間補間とを映像の動き情報に応じて混合する動き適応型の飛び越し順次走査変換又は走査周波数変換を行なう映像信号処理装置において、入力されてくるテレビジョン放送信号を含む飛び越し走査の映像信号に対して、前述したごときいずれかの飛び越し走査の動き検出回路を適用して、検出された動き検出量に基づいて、前記フィールド内補間と前記フィールド間補間とを混合した補間処理を行ない、動き適応型の飛び越し順次走査変換又は走査周波数変換を行なうこととする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る飛び越し走査の動き検出回路及び該動き検出回路を適用した映像信号処理装置に関する実施形態の一例について、図面を用いて説明する。
【００２８】
図１は、本発明に係る飛び越し走査の動き検出回路に関する実施形態の構成の一例を示すブロック構成図である。図１に示す飛び越し走査の動き検出回路１００において、１は入力端子、２，４，５は１ライン遅延回路、３，６は１フィールド遅延回路、７は減算回路、８は絶対値回路、９は正規化回路、１０は１ライン遅延回路、１１は１フィールド遅延回路、１２は最大値回路、１３はジグザグ検出回路、１４は拡張回路、１５は最大値回路、１６は動き検出出力端子を示す。図１に示す飛び越し走査の動き検出回路１００において、減算回路７〜最大値回路１２までの各回路は、図５に示した従来例の動き検出回路２００の減算回路２４〜最大値回路２９までの各回路と全く同じである。
【００２９】
即ち、減算回路７〜最大値回路１２までの各回路からは、フレーム間差分による第１の動き検出量が生成されるものであり、入力映像信号として入力されてくる飛び越し走査の間引かれた現フィールドにおいて補間すべき垂直位置に隣接する走査線及び一つ前に入力された前フィールドにおいて補間すべき前記垂直位置に位置している走査線のそれぞれの映像信号の輝度値のフレーム間差分値に基づいて映像の動きをそれぞれ検出して、該フレーム間差分値のうちの最大値を前記第１の動き検出量として出力する第１の動き検出手段を構成している。
【００３０】
また、図１のジグザグ検出回路１３〜拡張回路１４の各回路は、図４に示す従来例の動き検出回路２００には備えられていない本発明に特有の回路群である。かかるジグザグ検出回路１３〜拡張回路１４の各回路からは、ジグザグ検出による第２の動き検出量が生成される。即ち、前記入力映像信号として入力されてくる飛び越し走査の間引かれた前記現フィールドの走査線の映像信号を一つ前に入力された前フィールドの走査線の映像信号によって補間して作成された補間フレームの各走査線の映像信号から輝度値が垂直方向に交互に変化するジグザグ波形を検出し、検出された該ジグザグ波形に基づいて映像の動きを検出して第２の動き検出量として出力する第２の動き検出手段を構成している。
【００３１】
また、図１の最大値回路１５により、前記最大値回路１２からの出力である前記第１の動き検出量と前記拡張回路１４からの出力である前記第２の動き検出量とのいずれかの最大値を抽出し、該最大値を動き検出量ｘとして動き検出出力端子１６から出力する。なお、動き検出出力端子１６から出力される動き検出量ｘとしては、前記第１の動き検出量と前記第２の動き検出量との最大値を用いる代わりに、図１の最大値回路１５を加算回路に置換して、前記第１の動き検出量と前記第２の動き検出量との和を用いることとしても良い。
【００３２】
まず、本発明に特有の動作であるジグザグ検出に使用される走査線の映像信号について説明する。図２は、動き検出漏れを引き起こすこととなる場合を例示した前記図７の従来例における映像の連続４フィールドのほぼ中央の注目領域にて縦に切り取った場合の各走査線の中で、各走査線の映像信号のジグザグ検出に使用される走査線の位置関係の様子を横方向から見た走査線構造図である。図２において、白四角Ｘは動き検出量を算出しようとしている補間走査線の位置を示し、Ｄ１，Ｄ２は現フィールドの補間走査線Ｘの上下に隣接して位置している走査線の映像信号を示し、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、一つ前の前フィールドの各走査線の映像信号を示すものであり、現フィールド内で補間しようとしている補間走査線Ｘの位置に隣接する走査線Ｄ１，Ｄ２の位置に最も近接する位置に位置している各走査線のデータを示している。
【００３３】
即ち、Ｃ１，Ｄ１，Ｃ２，Ｄ２，Ｃ３は、入力映像信号として入力されてくる現フィールドの走査線の映像信号Ｄ１，Ｄ２を一つ前に入力された前フィールドの走査線の映像信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３によって補間して作成された補間フレームの隣接する各走査線の映像信号を示している。図１の動き検出回路１００の各回路間を接続している信号線上には、図２に示す各走査線の映像信号Ｄ１，Ｄ２及びＣ１乃至Ｃ３が示されている。本発明に特有の動作であるジグザグ波形検出においては、図２に示すごとく、各走査線の映像信号Ｃ１→Ｄ１→Ｃ２→Ｄ２→Ｃ３のように、飛び越し走査として間引かれた現フィールドの走査線の映像信号を、一つ前の前フィールドの各走査線の映像信号により埋め合わせた場合の補間フレーム映像の各走査線を構成している隣接する５ラインを使用する。
【００３４】
次に、図１に示すジグザグ検出回路１３の内部アルゴリズムについて図３を用いて説明する。ここに、図３は、本発明に係るジグザグ波形検出動作を説明するための映像信号の様子の一例を示す輝度グラフであり、縦軸が走査線の垂直位置を示し、横軸が各走査線の映像信号の輝度値を示している。
【００３５】
第２の動き情報として検出したい隣接する少なくとも走査線５ラインの各映像信号からなるジグザグ波形の形状としては、図３に示す（Ａ），（Ｂ）のいずれかの形状に分類される。即ち、例えば、図２に示す現フィールドの各走査線の映像信号Ｄ１，Ｄ２が黒、前フィールドの各走査線の映像信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が白という例の場合であれば、図３に示す（Ａ）の場合に相当する。図３の（Ａ）の場合であれば、現フィールドの各走査線の映像信号Ｄ１，Ｄ２から一つ前の前フィールドの隣接した各走査線の映像信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のそれぞれの輝度値をそれぞれ減算した場合、全て負の値となる。一方、図７の（Ｂ）の場合であれば、現フィールドの各走査線の映像信号Ｄ１，Ｄ２から一つ前の前フィールドの隣接した各走査線の映像信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のそれぞれの輝度値をそれぞれ減算した場合、逆に、全て正の値となる。かかるジグザグ波形を検出する条件を、図２の各走査線における映像信号の輝度値を示す記号を用いて表現すると、次の条件式１により表される。
【００３６】
〔条件式１〕
(Ｄ１＞Ｃ１ and Ｄ１＞Ｃ２ and Ｄ２＞Ｃ２ and Ｄ２＞Ｃ３ ) or
(Ｄ１＜Ｃ１ and Ｄ１＜Ｃ２ and Ｄ２＜Ｃ２ and Ｄ２＜Ｃ３)
【００３７】
即ち、条件式１は、現フィールドの各走査線の映像信号Ｄ１，Ｄ２が白又は黒、前フィールドの各走査線の映像信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が黒又は白という各輝度値を示している場合が、図３の（Ｂ）又は（Ａ）に示すように、Ｄ１，Ｃ２，Ｄ２の映像信号を有する各走査線の位置において連続３回の折り曲がりを検出していることを示している。而して、条件式１を適用することにより、少なくとも連続３回の折れ曲がりが存在するジグザグ波形を検出することを条件として前記第２の動き検出量を出力するものとし、１本のみの走査線の映像信号による垂直エッジは動きとして検出することを防止することができる。
【００３８】
しかしながら、条件式１のみを用いる場合には、５ラインの各走査線の映像信号Ｄ１，Ｄ２及びＣ１，Ｃ２，Ｃ３が全て同程度の輝度値のときであっても、ノイズ等の影響を受けて、条件式１を満足するような各走査線の映像信号Ｃ１→Ｄ１→Ｃ２→Ｄ２→Ｃ３のジグザグ波形を検出してしまう恐れもある。故に、現フィールドの隣接する各走査線の映像信号Ｄ１，Ｄ２と、前フィールドにおいて前記各走査線Ｄ１，Ｄ２と最も近接した位置にある、隣接する各走査線の映像信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３とのそれぞれの輝度値の差分値が、即ち、現フィールドにおける走査線の映像信号の輝度値から前フィールドにおいて現フィールドにおける当該走査線と最も近接する位置にある各走査線の映像信号の輝度値を減算して求めた差分値が、予め定めた或る下限値である閾値Th1よりも大きいという条件を設定しておくことが必要である。
【００３９】
現フィールドの隣接する各走査線の映像信号Ｄ１，Ｄ２と前フィールドの隣接する各走査線の映像信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３とのそれぞれの輝度値の差分値と、下限値である閾値Th1との関係を示すと、次の条件式２のように表される。ここに、「abs（ ）」とは、絶対値化することを意味している。
【００４０】
〔条件式２〕
( abs(Ｄ１-Ｃ１) ＞ Th1 ) and
( abs(Ｄ１-Ｃ２) ＞ Th1 ) and
( abs(Ｄ２-Ｃ２) ＞ Th1 ) and
( abs(Ｄ２-Ｃ３) ＞ Th1 )
【００４１】
また、図７の（Ｃ），（Ｄ）に示すように、各走査線の映像信号Ｃ１→Ｄ１→Ｃ２→Ｄ２→Ｃ３の輝度値がジグザグ波形を形成してはいるものの、現フィールドの隣接する各走査線の映像信号Ｄ１，Ｄ２間で輝度値に差がある、あるいは、前フィールドの隣接する各走査線の映像信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３間で輝度値に差があるという場合も存在している。かくのごとく、同一フィールド内において隣接する各走査線の映像信号間に輝度値の差がある場合には、かかる輝度値の差が、動きによる「コーミング」であると判断することができない。
【００４２】
故に、ジグザグ波形を検出する場合には、現フィールドの隣接する各走査線の映像信号Ｄ１，Ｄ２同士、及び、前フィールドの隣接する各走査線の映像信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３同士の差分値の絶対値が、即ち、現フィールドにおける互いに隣接する走査線の映像信号の輝度値間の差分値を求めると共に、現フィールドにおける当該走査線と最も近接する位置にある、前フィールドにおける互いに隣接する走査線の映像信号の輝度値間の差分値をそれぞれ求め、該差分値の絶対値が、予め定めた或る上限値である閾値Th2よりも小さく、同一フィールド内においてそれぞれ隣接する各走査線の映像信号間の輝度値には殆ど差がないという条件を設定しておくことが必要である。
【００４３】
現フィールドの隣接する各走査線の映像信号Ｄ１，Ｄ２同士の輝度値の差分値、及び、前フィールドの隣接する各走査線の映像信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３同士の輝度値の差分値と、上限値である閾値Th2との関係を示すと、次の条件式３のように表される。ここに、「abs（ ）」とは、絶対値化することを意味している。
【００４４】
〔条件式３〕
( abs(Ｄ１-Ｄ２) ＜ Th2 ) and
( abs(Ｃ１-Ｃ２) ＜ Th2 ) and
( abs(Ｃ２-Ｃ３) ＜ Th2 )
【００４５】
以上に示した、条件式１，２，３を全て同時に満たしたとき、図１に示すジグザグ検出回路１３は、動きありを検出し、前記第２の動き検出量を拡張回路１４に出力する。ここで、現フィールドと前フィールドとにおける各フィールド内の隣接する各走査線間の映像信号の輝度値を減算して求めた差分値の全ての絶対値が予め定めた或る上限値を超えていないこととする条件式３は、換言すると、現フィールドと前フィールドとのそれぞれにおけるフィールド内の垂直空間周波数が予め定めた空間周波数の上限値を超えていないことを意味している。
【００４６】
また、ここで、前記第２の動き検出量として少なくとも連続３回の折れ曲がりを伴うジグザグ波形が検出された際に、前記連続３回の折れ曲がりを伴う前記ジグザグ波形の垂直方向の中心位置に相当する補間走査線の位置における前記第２の動き検出量が、前記補間フレームの隣接する各走査線のうち、現フィールドにおける走査線の映像信号の輝度値から前フィールドにおいて現フィールドにおける当該走査線と最も近接する位置にある各走査線の映像信号の輝度値を減算して求めたそれぞれの差分値のうちの最大値、又は、それぞれの該差分値の平均値、又は、それぞれの該差分値の和のいずれかであることとする。
次に、図１の拡張回路１４の内部アルゴリズムについて詳細に説明する。
【００４７】
次に、図１の拡張回路１４の内部アルゴリズムについて詳細に説明する。
図１の拡張回路１４においては、ジグザグ検出回路１３において動きありとの前記第２の動き検出量が出力された場合、動き検出がなされた動き領域を該第２の動き検出量により補間を行なう補間走査線Ｘの位置のみならず、隣接する上下の補間走査線１ラインずつの位置に対しても、該第２の動き検出量を適用して、動きありとする領域を拡張する。即ち、５ラインの各走査線の映像信号Ｃ１→Ｄ１→Ｃ２→Ｄ２→Ｃ３の輝度値から求めたジグザグ波形の検出結果として求められた前記第２の動き検出量は、図２に示す補間走査線Ｘを中心として、現フィールドの隣接する上下の２ラインの走査線の映像信号と前フィールドの隣接する３ラインの走査線の映像信号とが、いわゆる「コーミング」と見られる状態になっている場合に検出されているものである。而して、かかる「コーミング」と見られる状態の検出結果を前記第２の動き検出量として用いることにより、時間標本化周波数に近い周期的な動きがある映像においても、動き検出漏れを防ぐことができ、補間走査線Ｘの位置は、動き領域に適したフィールド内補間により補間することができる。
【００４８】
しかしながら、丁度連続３回の折れ曲がりが存在するジグザグ波形が検出された場合、補間走査線Ｘと同様に、補間走査線Ｘの上下端１ラインの補間走査線も、「コーミング」として出力する領域に含まれているにも関わらず、「コーミング」となって見える補間走査線Ｘの上下端１ラインの補助走査線を含む領域については、動きとしては検出されない結果を招く恐れもある。かかる事態を防止するために、ジグザグ検出回路１３においてジグザグ検出結果として動きありとの前記第２の動き検出量が出力されてきた場合、拡張回路１４において、動き検出がなされた動き領域を上下端１ラインずつの補助走査線の位置まで拡張させることとしている。
【００４９】
以上に説明したごとき飛び越し走査の動き検出回路１００を用いて映像信号を処理する映像信号処理回路を構成することにより、映像の動きが時間標本化周波数に近い周期的な動きを伴っている場合であっても、動き検出漏れを防止して、前記第１の動き検出量と前記第２の動き検出量との最大値又は和を用いて、動き適応型の飛び越し順次走査変換処理あるいは走査周波数変換処理を施すことにより、入力映像信号に忠実な自然な映像信号を出力することを可能としている。また、補間走査線の映像信号として求めたい局所的な場所における動きの有無を判定するに当たって、一つ前の前フィールドを含め隣接する少なくとも合計５走査線（ライン）の映像信号の輝度値が、即ち、入力映像信号として入力されてくる飛び越し走査の間引かれた現フィールドの走査線の映像信号を一つ前に入力された前フィールドの走査線の映像信号によって補間して作成された補間フレームにおいて互いに隣接する各走査線の映像信号の輝度値が、少なくとも連続３回の折り曲がりを有するジグザグ波形からなっていることに基づいて、前記第２の動き検出量として動きを検出することとしているので、静止画の垂直エッジ部において、誤って動きありとする動き誤検出も防止することも可能としている。
【００５０】
次に、前記飛び越し走査の動き検出回路１００を適用した映像信号処理装置の一構成例について、図４を用いて説明する。ここに、図４は、飛び越し走査の映像信号を処理し、動画・静止画に関わらず、画質劣化を低減可能とする最適な補間を行なうことができる動き適応型の映像信号処理装置の構成の一例を示すブロック構成図である。
【００５１】
図４に示す映像信号処理装置１５０において、１００は入力端子１５０ａから入力されてくる飛び越し走査の映像信号の動き量を動き検出量として検出する図１に示すごとき動き検出回路を示し、１１０は静止画用としてフィールド間補間フィルタリング処理を行なう静止画用補間フィルタを示し、１２０は動画用としてフィールド内補間フィルタリング処理を行なう動画用補間フィルタを示し、１３０は動き検出回路１００の動き検出量に応じて静止画用補間フィルタ１１０と動画用補間フィルタ１２０との出力補間映像信号を混合する混合器を示し、１４０は、入力端子１５０ａからの映像信号と混合器１３０からの映像信号とを用いて所望の映像信号に変換して、出力端子１５０ｂに出力する変換器を示している。
【００５２】
次に、図４に示す映像信号処理回路１５０の動作について説明する。まず、入力端子１５０ａから入力されてくる映像信号は、静止画用補間フィルタ１１０に入力されて、入力映像信号が静止画像であると仮定して、１フィールド前の映像信号により静止画用補間映像信号が生成される。また、入力端子１５０ａからの入力映像信号は、動画用補間フィルタ１２０にも入力され、入力映像信号が動画像であると仮定して、当該フィールドの映像信号のみを用いて動画用補間映像信号が生成される。更に、入力端子１５０ａからの入力映像信号は、動き検出回路１００にも入力されて、図１乃至図３において説明したごとき動き検出処理が施されて、動き検出量ｘが生成される。
【００５３】
次いで、静止画用補間フィルタ１１０から出力されてくる静止画用補間映像信号と動画用補間フィルタ１２０から出力されてくる動画用補間映像信号とが、混合器１３０において、動き検出回路１００からの動き検出量ｘに応じて混合処理がなされ、動き適応補間映像信号として出力される。即ち、動き検出量ｘが小さく、静止画像に近ければ、より静止画用補間映像信号を多く混合し、逆に、動き検出量ｘが大きく、動画像に近ければ、より動画用補間映像信号を多く混合する。
混合器１３０からの該動き適応補間映像信号は、入力端子１５０ａからの入力映像信号と共に、変換器１４０に入力され、順次走査の映像信号もしくは入力映像信号の走査周波数よりも高い飛び越し走査の映像信号に変換されて、出力端子１５０ｂから出力される。而して、動画像と静止画像との切り替わりや時間標本化周波数に近い周期的な映像の動きがある映像信号であっても、急激に解像度が変化したり、不自然な映像信号が生成されてしまうこともなく、より自然な映像信号を出力することが可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る飛び越し走査の動き検出回路によれば、従来技術において動き検出漏れを発生させていた時間標本化周波数に近い周期的な動きがある映像の場合であっても、動き検出漏れを生じさせない高性能な飛び越し走査の動き検出回路を実現することができる。また、現フィールドの隣接する上下２ラインの走査線の映像信号と、一つ前の前フィールドにおいて現フィールドの隣接する上下２ラインに最も近接した位置にある隣接する３ラインの走査線の映像信号とからなる少なくとも合計５ラインの映像信号の輝度値が、少なくとも連続３回の折り曲がりが存在するジグザグ波形からなっていることに基づいて、動きを検出しているので、静止画の垂直エッジにおいては、誤って動きありとする動き誤検出を防止することができる。
【００５５】
而して、本発明に係る飛び越し走査の動き検出回路を用いて映像信号処理装置を構成することにより、動き適応型の飛び越し順次走査変換処理あるいは走査周波数変換処理を行なうことにより、より自然な映像信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る飛び越し走査の動き検出回路に関する実施形態の構成の一例を示すブロック構成図である。
【図２】動き検出漏れを引き起こすこととなる映像の連続４フィールドの各走査線の中で、各走査線の映像信号のジグザグ検出に使用される走査線の位置関係の様子を横方向から見た走査線構造図である。
【図３】本発明に係るジグザグ波形検出動作を説明するための映像信号の様子の一例を示す輝度グラフである。
【図４】飛び越し走査の映像信号を処理する動き適応型の映像信号処理装置の構成の一例を示すブロック構成図である。
【図５】飛び越し走査の動き検出回路の従来の構成を示すブロック構成図である。
【図６】飛び越し走査の走査線をモニタの横方向から見た走査線構造図である。
【図７】動き検出漏れを引き起こす例を示す映像が順次入力されてくる連続４フィールド分の映像を示している模式図である。
【図８】図７に示すほぼ中央の注目領域にて縦に切り取った場合の走査線の映像信号の様子を示すために、飛び越し走査の走査線の横方向から見た走査線構造図である。
【符号の説明】
１…入力端子、２…１ライン遅延回路、３…１フィールド遅延回路、４…１ライン遅延回路、５…１ライン遅延回路、６…１フィールド遅延回路、７…減算回路、８…絶対値回路、９…正規化回路、１０…１ライン遅延回路、１１…１フィールド遅延回路、１２…最大値回路、１３…ジグザグ検出回路、１４…拡張回路、１５…最大値回路、１６…動き検出出力端子、２１…入力端子、２２…１フィールド遅延回路、２３…１フィールド遅延回路、２４…減算回路、２５…絶対値回路、２６…正規化回路、２７…１ライン遅延回路、２８…１フィールド遅延回路、２９…最大値回路、３０…動き検出出力端子、１００…動き検出回路、１１０…静止画用補間フィルタ、１２０…動画用補間フィルタ、１３０…混合器、１４０…変換器、１５０…映像信号処理装置、１５０ａ…入力端子、１５０ｂ…出力端子、２００…動き検出回路。

Claims (2)

1. 入力されてくるテレビジョン放送信号を含む飛び越し走査の映像信号における映像の動きを検出する飛び越し走査の動き検出回路において、入力映像信号として入力されてくる飛び越し走査の間引かれた現フィールドにおいて補間すべき垂直位置に隣接する走査線及び一つ前に入力された前フィールドにおいて補間すべき前記垂直位置に位置している走査線のそれぞれの映像信号の輝度値のフレーム間差分値に基づいて映像の動きをそれぞれ検出して、該フレーム間差分値のうちの最大値を第１の動き検出量として出力する第１の動き検出手段と、
   前記入力映像信号として入力されてくる前記現フィールドの走査線の映像信号を一つ前に入力された前フィールドの走査線の映像信号によって補間して作成された補間フレームの隣接する各走査線の映像信号から輝度値が垂直方向に交互に変化するジグザグ波形として少なくとも連続３回の折れ曲がりが検出され、
   前記現フィールドにおける走査線の映像信号の輝度値から、前フィールドにおいて現フィールドにおける当該走査線と最も近接する位置にある、各走査線の映像信号の輝度値を減算して差分値をそれぞれ求め、該差分値の符号の全てが正あるいは負の同じ符号であり、かつ、該差分値の絶対値が全て予め定めた或る下限値を超えていることが検出され、
   前記現フィールドにおける互いに隣接する走査線の映像信号の輝度値間の差分値を求めると共に、現フィールドにおける当該走査線と最も近接する位置にある、前フィールドにおける互いに隣接する走査線の映像信号の輝度値間の差分値をそれぞれ求め、該差分値の絶対値が全て予め定めた或る上限値を超えていないことが検出された場合、ジグザグ波形を形成する前記現フィールド及び前フィールドの走査線の映像信号の輝度値を用いて映像の動きを検出して第２の動き検出量として出力する第２の動き検出手段とを備え、
   前記第１及び第２の２つの動き検出量のうちの最大値又は両者の和のいずれかを、前記入力映像信号の映像の動き検出量として出力することを特徴とする飛び越し走査の動き検出回路。
2. 動画領域に適したフィールド内補間と静止画領域に適したフィールド間補間とを映像の動き情報に応じて混合する動き適応型の飛び越し順次走査変換又は走査周波数変換を行なう映像信号処理装置において、入力されてくるテレビジョン放送信号を含む飛び越し走査の映像信号に対して、請求項１の飛び越し走査の動き検出回路を適用して、検出された動き検出量に基づいて、前記フィールド内補間と前記フィールド間補間とを混合した補間処理を行ない、動き適応型の飛び越し順次走査変換又は走査周波数変換を行なうことを特徴とする映像信号処理装置。

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