JP5025432B2 - Frame interpolation apparatus and frame interpolation method - Google Patents
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Description
本発明は、映像信号に含まれる2枚のフレームの画像を用いて、2枚のフレームの間に存在する補間フレームの画像を生成するフレーム補間装置及びフレーム補間方法に関するものである。 The present invention relates to a frame interpolation apparatus and a frame interpolation method for generating an image of an interpolated frame existing between two frames using two frames of images included in a video signal.
液晶ディスプレイなどのホールド型ディスプレイは、1フレーム期間同じ画像を表示し続けており、画像中の物体が動いた場合に、動く物体に対する人間の目の追従が連続的に移動するのに対して、物体の移動が1フレーム単位の不連続な移動を行っているためにエッジ部分がぼやけて見える問題がある。これに対し、フレームを補間することで表示フレーム数を多くして物体の移動をスムーズにすることが考えられる。 A hold-type display such as a liquid crystal display continues to display the same image for one frame period, and when the object in the image moves, the tracking of the human eye to the moving object moves continuously, There is a problem that the edge portion looks blurry because the object moves discontinuously in units of one frame. On the other hand, it is conceivable to increase the number of display frames by interpolating frames to make the object move smoothly.
また、映画などのフィルム映像がテレビ信号に変換された素材については、両者(フィルム映像とテレビ信号)のフレーム周波数の違いから、2枚(2フィールド)又は3枚(フィールド)が同じフレームから作られた画像となっており、そのまま表示すると、動きがぼやけたり、動きがギクシャクしたジャダーが発生したりする問題がある。 In addition, for materials in which film images such as movies are converted into television signals, two (2 fields) or 3 (fields) are created from the same frame because of the difference in frame frequency between the two (film images and television signals). If the image is displayed as it is, there is a problem that the motion is blurred or judder with a jerky motion occurs.
また、同様にコンピュータ処理された映像がテレビ信号に変換された素材についても、2枚(2フィールド)が同じフレームから作られた画像であり、そのまま表示すると同様にジャダーが発生する問題がある。 Similarly, a material obtained by converting computer-processed video into a TV signal is an image in which two (2 fields) are made from the same frame.
従来のフレーム補間装置及びフレーム補間方法として、補間フレームに対して1フレーム前のフレームと同じ画像で補間する零時ホールド法か、補間フレームに対して1フレーム前の画像と1フレーム後の画像の平均画像で補間する平均値補間法などがあるが、零時ホールド法は、一定方向に動く画像に対して、滑らかな移動をしないので、依然ホールド型ディスプレイのぼやけの問題は解決されない。また、平均値補間法は、動いた画像が2重像になる問題がある。 As a conventional frame interpolation apparatus and frame interpolation method, a zero hold method in which interpolation is performed with the same image as the previous frame with respect to the interpolation frame, or an image before and after the first frame with respect to the interpolation frame. Although there is an average value interpolation method for interpolating with an average image, the zero hold method does not move smoothly with respect to an image moving in a fixed direction, so the problem of blurring of the hold type display is still not solved. Further, the average value interpolation method has a problem that a moving image becomes a double image.
この改善策として、画像を複数の画素ブロックに分割し、補間フレームに対して1フレーム前のフレームを第1の参照フレームとし、補間フレームに対して1フレーム後のフレームを第2の参照フレームとし、第1の参照フレーム中にある画素ブロックと相関の最も大きい画素ブロックを第2の参照フレームから見つけ、見つかった画素ブロック対から補間フレームの画素ブロックの画像を補間するものがある(例えば、特許文献1参照)。この方法は、画素ブロック単位で補間フレームを生成するために、処理に必要なメモリ(主にはSDRAMが使用される)のデータのリード・ライトが煩雑になり、ハードウェア化が困難である問題がある。 As an improvement measure, an image is divided into a plurality of pixel blocks, a frame one frame before the interpolation frame is used as a first reference frame, and a frame one frame after the interpolation frame is used as a second reference frame. Find a pixel block having the highest correlation with the pixel block in the first reference frame from the second reference frame, and interpolate an image of the pixel block of the interpolation frame from the found pixel block pair (for example, Patent Reference 1). In this method, since an interpolation frame is generated in units of pixel blocks, data read / write in a memory (mainly SDRAM is used) necessary for processing becomes complicated, and hardware implementation is difficult. There is.
また、別の改善策として、補間フレームの補間画素に対して点対称の位置にある第1の参照フレーム上の画素と第2の参照フレーム上の画素との画素間の相関が最も大きい画素から補間フレームの補間画素を生成するものがある(例えば、特許文献2参照)。この方法では、画素単位での相関検出のため、画像の内容が異なるにも拘らず、画素間の相関が大きいと検出される場合があり、正しく補間画像が得られない場合がある。 Further, as another improvement measure, from the pixel having the highest correlation between the pixel on the first reference frame and the pixel on the second reference frame that is point-symmetric with respect to the interpolation pixel of the interpolation frame. Some generate an interpolation pixel of an interpolation frame (see, for example, Patent Document 2). In this method, because correlation is detected in units of pixels, it may be detected that the correlation between pixels is large even though the contents of the image are different, and an interpolated image may not be obtained correctly.
従来のフレーム補間装置は、上記の様に構成されており、動きがぼやけたり、動きがギクシャクしたジャダーが発生したりする問題がある。また、画素単位の相関を検出する方法では、正しく相関検出ができない問題がある。 The conventional frame interpolating apparatus is configured as described above, and there is a problem that motion is blurred or judder in which motion is jerky occurs. In addition, there is a problem that the correlation cannot be detected correctly in the method of detecting the correlation in pixel units.
本発明のフレーム補間装置は、
第1の参照フレームと第2の参照フレームの間の補間フレーム内の補間画素の画素値を生成するフレーム補間装置であって、
前記補間画素の位置を中心として点対称の位置にある前記第1の参照フレームの画素ブロックと前記第2の参照フレームの画素ブロックとからなる画素ブロック対、及び上記画素ブロック対に対して、一方の画素ブロックを1画素ずらした画素ブロックで置換えた画素ブロック対の一方又は双方を複数個抽出するブロック対抽出手段と、
前記ブロック対抽出手段により抽出された複数の画素ブロック対のそれぞれについて、2つの画素ブロックの類似度を前記2つの画素ブロック内の画素の画素値に基づいて計算する類似度計算手段と、
前記ブロック対抽出手段により抽出された複数のブロック対を、各ブロック対の画素ブロックの中心画素同士を結ぶ直線の方向が類似しているものが同じエリアに属することとなるように、複数のエリアに分割するエリア分割手段と、
前記エリア分割手段により分割された各々のエリアで、前記類似度計算手段により計算された類似度が最も大きい画素ブロック対をエリア代表ブロック対として選択するエリア代表抽出手段と、
前記エリア代表抽出手段により抽出された前記複数個のエリア代表ブロック対のうちで、前記類似度計算手段により計算された類似度又はそれを補正したものが最も大きい画素ブロック対を候補ブロック対として選択するとともに、前記エリア代表抽出手段により抽出された前記複数個のエリア代表ブロック対の中から前記候補ブロック対以外のもののうちで、前記類似度計算手段により計算された類似度又はそれを補正したものが最も大きい画素ブロック対を評価用ブロック対として選択する候補ブロック対抽出手段と、
前記候補ブロック対の類似度又はそれを補正したものと前記評価用ブロック対の類似度又はそれを補正したものの大きさに基づき、前記候補ブロック対の信頼性を評価する信頼性評価手段と、
前記候補ブロック対を構成するそれぞれの画素ブロックの中心位置を参照画素位置として選択する参照画素位置選択手段と、
前記参照画素位置選択手段により選択された参照画素位置の画素値に基づいて前記補間画素を生成する対称位置補間手段と
を備え、
前記参照画素位置選択手段は、前記信頼性評価手段が、信頼性ありと判断した場合は、前記候補ブロック対を構成するそれぞれの画素ブロックの中心位置を参照画素位置として選択し、信頼性なしと判断した場合は、当該補間画素の参照画素位置としてそれ以前に選択した参照画素位置を選択する
ことを特徴とする。
The frame interpolation apparatus of the present invention
A frame interpolation device for generating a pixel value of an interpolation pixel in an interpolation frame between a first reference frame and a second reference frame,
One of the pixel block pair consisting of the pixel block of the first reference frame and the pixel block of the second reference frame that is point-symmetric with respect to the position of the interpolation pixel, and the pixel block pair Block pair extracting means for extracting a plurality of one or both of the pixel block pairs in which the pixel blocks are replaced with pixel blocks shifted by one pixel;
Similarity calculation means for calculating the similarity of two pixel blocks based on the pixel values of the pixels in the two pixel blocks for each of a plurality of pixel block pairs extracted by the block pair extraction means;
The plurality of block pairs extracted by the block pair extraction unit are divided into a plurality of areas such that those in which the directions of straight lines connecting the central pixels of the pixel blocks of each block pair are similar belong to the same area. Area dividing means to divide into
In each area divided by the area dividing means, an area representative extracting means for selecting a pixel block pair having the highest similarity calculated by the similarity calculating means as an area representative block pair;
Among the plurality of area representative block pairs extracted by the area representative extracting unit, a pixel block pair having the largest similarity calculated by the similarity calculating unit or a corrected one is selected as a candidate block pair. In addition, among the plurality of area representative block pairs extracted by the area representative extracting means, the similarity calculated by the similarity calculating means or a correction of the same among the other than the candidate block pairs Candidate block pair extraction means for selecting the pixel block pair having the largest as the evaluation block pair;
A reliability evaluation means for evaluating the reliability of the candidate block pair based on the similarity of the candidate block pair or the corrected version thereof and the similarity of the evaluation block pair or the size of the corrected block pair; and
Reference pixel position selection means for selecting a center position of each pixel block constituting the candidate block pair as a reference pixel position;
Symmetric position interpolation means for generating the interpolation pixel based on the pixel value of the reference pixel position selected by the reference pixel position selection means,
The reference pixel position selection means, when the reliability evaluation means determines that there is reliability, selects the center position of each pixel block constituting the candidate block pair as a reference pixel position, and has no reliability. If it is determined, the reference pixel position selected before is selected as the reference pixel position of the interpolation pixel.
本発明によれば、最も類似度が大きい、第1の参照フレームと第2の参照フレームの間での画像の動きの量に最も近い相対位置関係(方向及び距離)を有する一対の画素ブロック各々の中心に位置する画素の画素値に基づいて補間画素の画素値を決定するため、正しい相関検出が可能となる。よって、正確な補間が出来、動きのぼやけやジャダーが改善される。また、相対位置関係の近いブロック対同士を集めたエリア毎の代表ブロック対を求め、その中で、最も類似度の高いものを候補ブロック対とし、次に類似度の高いもを評価用ブロック対として信頼性の評価を行なうので、信頼性の判断を的確に行なうことができる。 According to the present invention, each of a pair of pixel blocks having a relative positional relationship (direction and distance) closest to the amount of image motion between the first reference frame and the second reference frame having the highest similarity. Since the pixel value of the interpolation pixel is determined based on the pixel value of the pixel located at the center of the pixel, correct correlation detection can be performed. Therefore, accurate interpolation can be performed, and motion blur and judder are improved. Also, a representative block pair for each area in which block pairs having a close relative position relationship are collected is obtained, and among them, the block having the highest similarity is set as a candidate block pair, and the block having the next highest similarity is evaluated. Since the reliability is evaluated as described above, it is possible to accurately determine the reliability.
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1のフレーム補間装置を示すブロック図である。図示のフレーム補間装置は、入力端子1と、遅延手段2と、ブロック対抽出手段3と、類似度計算手段4と、エリア分割手段5と、エリア代表抽出手段6と、候補抽出手段7と、信頼性評価手段8と、参照画素位置選択手段9と、遅延手段10と、対称位置補間手段11と、出力端子12とを有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a frame interpolation apparatus according to
入力端子1より入力された映像信号は、遅延手段2に入力され、1フレーム期間の遅延が行われ、第1の参照フレームとしてブロック対抽出手段3の一方に入力される。また、入力端子1に入力された映像信号は、第2の参照フレームとしてブロック対抽出手段3の他方の入力に入力される。ブロック対抽出手段3は第1の参照フレームと、第2の参照フレームから補間画素を中心として略点対称の位置にあり、同数の画素から成る画素ブロックの対を、複数個抽出して類似度計算手段4へ出力する。
ブロック対抽出手段3はまた、各画素ブロックの中心位置の画素値を対称位置補間手段11へ出力する。
The video signal input from the
The block
各フレーム内の画素は、図2に示すように、フレームF内に(フレームを構成する画面上に)マトリクス状に配列されている。即ち、水平方向(主走査方向)及び垂直方向(副走査方向)に互いに整列している。フレームF内の各画素の位置を水平方向の座標値hと垂直方向の座標値vとにより、(h,v)で表すものとする。座標の原点はフレームの最も左で且つ最も上の位置にあり、水平方向の座標値hは右向きに画素間隔一つにつき値が1つずつ大きくなり、垂直方向の座標値vは下向きに、画素間隔一つにつき値が1ずつ大きくなるものとする。 As shown in FIG. 2, the pixels in each frame are arranged in a matrix in the frame F (on the screen constituting the frame). That is, they are aligned with each other in the horizontal direction (main scanning direction) and the vertical direction (sub-scanning direction). The position of each pixel in the frame F is represented by (h, v) by a horizontal coordinate value h and a vertical coordinate value v. The coordinate origin is at the leftmost and uppermost position of the frame, the horizontal coordinate value h increases rightward by one for each pixel interval, and the vertical coordinate value v decreases downward. Assume that the value increases by 1 for each interval.
補間フレーム内の任意の位置(h,v)の補間画素を生成する場合、第1の参照フレーム内の画素ブロックBLa及び第2の参照フレームの画素ブロックBLbとして、例えばその中心位置が水平方向には(h−2)から(h+2)までの範囲のもの、垂直方向には(v−1)から(v+1)までの範囲のものが抽出される。このような条件を満たす画素ブロックは第1の参照フレーム、第2の参照フレームの各々に15個ずつある。各画素ブロックは例えば3行5列の画素から成るものである。 When generating an interpolation pixel at an arbitrary position (h, v) in the interpolation frame, as the pixel block BLa in the first reference frame and the pixel block BLb in the second reference frame, for example, the center position thereof is in the horizontal direction. Are extracted in the range from (h-2) to (h + 2) and in the vertical direction are extracted from (v-1) to (v + 1). There are 15 pixel blocks satisfying such conditions in each of the first reference frame and the second reference frame. Each pixel block is composed of, for example, pixels of 3 rows and 5 columns.
図3(a)〜(d)及び図4(a)〜(d)には、そのような画素ブロックのうちのいくつかが例示されている。そのうち、図3(a)〜(d)に示されるものは第1の参照フレーム内の画素ブロックBLaであり、図4(a)〜(d)に示されるものは第2の参照フレーム内の画素ブロックBLbである。 3A to 3D and FIGS. 4A to 4D illustrate some of such pixel blocks. Among them, what are shown in FIGS. 3A to 3D are pixel blocks BLa in the first reference frame, and those shown in FIGS. 4A to 4D are those in the second reference frame. This is a pixel block BLb.
図3(a)に示される画素ブロックBLa(1)と図4(a)に示される画素ブロックBLb(1)が補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対を構成している。同様に、図3(b)に示される画素ブロックBLa(2)と図4(b)に示される画素ブロックBLb(2)が補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対を構成している。同様に、図3(c)に示される画素ブロックBLa(3)と図4(c)に示される画素ブロックBLb(3)が補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対を構成している。同様に、図3(d)に示される画素ブロックBLa(15)と図4(d)に示される画素ブロックBLb(15)が補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対を構成している。 The pixel block BLa (1) shown in FIG. 3 (a) and the pixel block BLb (1) shown in FIG. 4 (a) constitute a pixel block pair composed of pixel blocks located at point symmetry with respect to the interpolation pixel. is doing. Similarly, a pixel block consisting of a pixel block in which the pixel block BLa (2) shown in FIG. 3B and the pixel block BLb (2) shown in FIG. Make up a pair. Similarly, a pixel block consisting of a pixel block in which the pixel block BLa (3) shown in FIG. 3C and the pixel block BLb (3) shown in FIG. 4C are symmetric with respect to the interpolation pixel. Make up a pair. Similarly, a pixel block composed of pixel blocks BLa (15) shown in FIG. 3D and pixel blocks BLb (15) shown in FIG. Make up a pair.
ブロック対抽出手段3は、このように、補間画素を中心として点対称の位置にある2つの画素ブロックから成る画素ブロック対を順次抽出する。
In this way, the block
ブロック対抽出手段3はさらに、図3(a)〜(d)に例示したように補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックの対のみでなく、それらのうちの一方を、1画素左方にずらした画素ブロックで置換えたものをも抽出する。例えば、図4(a)に示される画素ブロックBLb(1)を図5(a)に示されるように1画素左にずらした画素ブロックBLb(1)と、図3(a)に示される画素ブロックBLa(1)とで構成される画素ブロック対、同様に図4(b)に示される画素ブロックBLb(2)を図5(b)に示されるように1画素左にずらした画素ブロックBLb(2)と、図3(b)に示される画素ブロックBLa(2)とで構成される画素ブロック対、同様に図4(c)に示される画素ブロックBLb(3)を図5(c)に示されるように1画素左にずらした画素ブロックBLb(3)と、図3(c)に示される画素ブロックBLa(3)とで構成される画素ブロック対、同様に図4(d)に示される画素ブロックBLb(15)を図5(d)に示されるように1画素左にずらした画素ブロックBLb(15)と、図3(d)に示される画素ブロックBLa(15)とで構成される画素ブロック対を抽出する。
The block
図3(a)〜(d)に例示された画素ブロックと図4(a)〜(d)に例示された画素ブロックは、相互間(それらの内部の互いに対応する画素相互間)に水平方向に偶数個の画素、即ち4画素、2画素、0画素の位置の差(距離)があるが、図3(a)〜(d)に示された画素ブロックと図5(a)〜(d)に示された画素ブロックは、相互間に水平方向に奇数個の画素、即ち3画素、1画素の差(距離)がある。 The pixel blocks illustrated in FIGS. 3A to 3D and the pixel blocks illustrated in FIGS. 4A to 4D are horizontally aligned with each other (between the pixels corresponding to each other inside them). There is a difference (distance) in the position of an even number of pixels, that is, 4 pixels, 2 pixels, and 0 pixels, but the pixel blocks shown in FIGS. 3A to 3D and FIGS. The pixel blocks shown in (1) have an odd number of pixels in the horizontal direction, that is, a difference (distance) of 3 pixels and 1 pixel.
ブロック対抽出手段3はさらに、図3(a)〜(d)及び図4(a)〜(d)に例示したように補間画素を中心にして点対称の位置にある画素ブロックの対を構成する画素ブロックの一方を、1画素上方にずらした画素ブロックで置換えたものをも抽出する。例えば、図4(a)〜(d)に例示された画素ブロックを1画素上にずらした画素ブロックと、図3(a)〜(d)に例示された画素ブロックとで構成される画素ブロック対を抽出する。 The block pair extraction means 3 further constitutes a pair of pixel blocks located at point-symmetric positions with the interpolation pixel as the center, as illustrated in FIGS. 3 (a) to 3 (d) and FIGS. 4 (a) to 4 (d). A pixel block in which one of the pixel blocks to be replaced is replaced with a pixel block shifted upward by one pixel is also extracted. For example, a pixel block constituted by a pixel block obtained by shifting the pixel block illustrated in FIGS. 4A to 4D by one pixel and a pixel block illustrated in FIGS. 3A to 3D. Extract pairs.
ブロック対抽出手段3はさらに、図3(a)〜(d)及び図4(a)〜(d)に例示したように補間画素を中心にして点対称の位置にある画素ブロックの対を構成する画素ブロックの一方を、1画素左方で且つ1画素上方に(即ち、斜め左上に)ずらした画素ブロックで置換えたものをも抽出する。例えば、図4(a)〜(d)に例示された画素ブロックを1画素斜め左上にずらした画素ブロックと、図3(a)〜(d)に例示された画素ブロックとで構成される画素ブロック対を抽出する。 The block pair extraction means 3 further constitutes a pair of pixel blocks located at point-symmetric positions with the interpolation pixel as the center, as illustrated in FIGS. 3 (a) to 3 (d) and FIGS. 4 (a) to 4 (d). A pixel block in which one of the pixel blocks to be replaced is replaced with a pixel block shifted to the left by one pixel and upward by one pixel (that is, obliquely to the upper left) is also extracted. For example, a pixel constituted by a pixel block in which the pixel block illustrated in FIGS. 4A to 4D is shifted one pixel diagonally to the upper left and a pixel block illustrated in FIGS. 3A to 3D. Extract block pairs.
ブロック対抽出手段3により抽出された画素ブロック対は、類似度計算手段4に入力され、画素ブロック対毎に画素ブロック相互間の類似度が計算される。類似度計算手段4は、例えば図3(a)の画素ブロックBLaと図4(a)の画素ブロックBLbとの類似度の計算に当たっては、図3(a)の画素ブロックBLa中の画素a1〜a15と、図4(a)の画素ブロックBLb中の画素b1〜b15(画素a1乃至a15に対応する位置(画素ブロック内の同一の位置)にある画素)との差分絶対値の総和(以下、SADと呼ぶ)を以下の式により類似度として計算する。
The pixel block pair extracted by the block
同様に、他の画素ブロック対についても差分絶対値の総和SADが計算され、計算結果を各画素ブロック対の類似度としてエリア代表抽出手段6に出力する。ここで、総和SADの値が小さいほど類似度が大きく、総和SADが大きいほど類似度が小さいことを意味する。
このようにしてブロック対抽出手段3で抽出されたすべてのブロック対につき差分絶対値の総和SAD(類似度を表す指標)が計算される。本例では、上記した4種類の各々につき15個のブロック対が抽出されるので、全部で60個のブロック対について差分絶対値の総和SADが計算されることになる。
Similarly, the sum SAD of absolute difference values is calculated for other pixel block pairs, and the calculation result is output to the area representative extracting means 6 as the similarity of each pixel block pair. Here, the smaller the sum SAD value, the greater the similarity, and the greater the sum SAD, the smaller the similarity.
In this way, the sum SAD of absolute difference values (index indicating similarity) is calculated for all the block pairs extracted by the block pair extraction means 3. In this example, since 15 block pairs are extracted for each of the above four types, the sum SAD of absolute difference values is calculated for a total of 60 block pairs.
ブロック対抽出手段3で抽出される上記の60個のブロック対は、各ブロック対の画素ブロックの中心画素同士を結ぶ直線の方向及び長さ(中心画素相互間の距離)が互いに異なり、上記直線の方向及び長さにより、ブロック対相互間の相対的位置関係を定義することができる。なお、後述のように、ブロック対の画素ブロック相互間の類似度が最も大きいときは、それらのブロックの中心画素同士を結ぶ直線の方向及び長さ動きの方向及び大きさに対応するものであるので、上記ブロックの中心画素同士を結ぶ直線の方向を、「動きの方向」と呼ぶこともある。
The 60 block pairs extracted by the block
図6は、上記した相対的位置関係のマトリクス配列の一例を示す。
本例(検討している例)では、ブロック対抽出手段3が60個のブロック対を抽出するので、図6のマトリクスは6行10列に配列された60の要素位置を有する。この60個の要素位置は、それぞれブロック対の相対的位置関係に対応するものであり、従って各要素はブロック対に対応するものであると言うことができる。
マトリクスM内の各要素の位置を水平方向の座標値(列番号)iと垂直方向の座標値(行番号)jとにより、(i,j)で表すものとする。座標の原点はマトリクスの最も左で且つ最も上の位置にあり、水平方向の座標値iは右向きに要素間隔一つにつき値が1つずつ大きくなり、垂直方向の座標値jは下向きに、要素間隔一つにつき値が1ずつ大きくなるものとする。
FIG. 6 shows an example of the matrix arrangement of the relative positional relationship described above.
In this example (examined example), since the block
The position of each element in the matrix M is represented by (i, j) by a horizontal coordinate value (column number) i and a vertical coordinate value (row number) j. The coordinate origin is at the leftmost and uppermost position of the matrix, the horizontal coordinate value i increases to the right by one for each element interval, the vertical coordinate value j decreases downward, Assume that the value increases by 1 for each interval.
マトリクスの最も左で且つ最も上の位置(i=1、j=1)にある要素は、図3(a)に示される画素ブロックと図4(a)に示される画素ブロックとで構成されるブロック対に対応する。
i=3、j=1の位置にある要素は、図3(b)に示される画素ブロックと図4(b)に示される画素ブロックとで構成されるブロック対に対応する。
i=5、j=1の位置にある要素は、図3(c)に示される画素ブロックと図4(c)に示される画素ブロックとで構成されるブロック対に対応する。
i=9、j=5の位置にある要素は、図3(d)に示される画素ブロックと図4(d)に示される画素ブロックとで構成されるブロック対に対応する。
一般化して言えば、f=0、1、2、3又は4、g=0、1又は2であるとき、i=1+(2f)、j=1+(2g)の位置(図6で「○」印で示されている)にある要素は、図3(a)乃至(d)、図4(a)乃至(d)により例示されたように、補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対に対応する。
The element at the leftmost and uppermost position (i = 1, j = 1) of the matrix is composed of the pixel block shown in FIG. 3 (a) and the pixel block shown in FIG. 4 (a). Corresponds to a block pair.
The element at the position of i = 3 and j = 1 corresponds to a block pair composed of the pixel block shown in FIG. 3B and the pixel block shown in FIG.
The element at the position of i = 5 and j = 1 corresponds to a block pair composed of the pixel block shown in FIG. 3C and the pixel block shown in FIG.
The element at the position of i = 9 and j = 5 corresponds to a block pair composed of the pixel block shown in FIG. 3D and the pixel block shown in FIG.
Generally speaking, when f = 0, 1, 2, 3 or 4, g = 0, 1 or 2, the position of i = 1 + (2f), j = 1 + (2g) (in FIG. The elements in (indicated by “”) are point-symmetrical with respect to the interpolated pixel as illustrated in FIGS. 3A to 3D and FIGS. 4A to 4D. This corresponds to a pixel block pair composed of pixel blocks.
i=2、j=1の位置にある要素は、図3(a)に示される画素ブロックと図5(a)に示される画素ブロックとで構成されるブロック対に対応する。
i=4、j=1の位置にある要素は、図3(b)に示される画素ブロックと図5(b)に示される画素ブロックとで構成されるブロック対に対応する。
i=6、j=1の位置にある要素は、図3(c)に示される画素ブロックと図5(c)に示される画素ブロックとで構成されるブロック対に対応する。
i=10、j=5の位置にある要素は、図3(d)に示される画素ブロックと図5(d)に示される画素ブロックとで構成されるブロック対に対応する。
The element at the position of i = 2 and j = 1 corresponds to a block pair composed of the pixel block shown in FIG. 3A and the pixel block shown in FIG.
The element at the position of i = 4 and j = 1 corresponds to a block pair composed of the pixel block shown in FIG. 3B and the pixel block shown in FIG.
The element at the position of i = 6 and j = 1 corresponds to a block pair composed of the pixel block shown in FIG. 3C and the pixel block shown in FIG.
The element at the position of i = 10 and j = 5 corresponds to a block pair composed of the pixel block shown in FIG. 3D and the pixel block shown in FIG.
一般化して言えば、f=0、1、2、3又は4、g=0、1又は2であるとき、i=2+(2f)、j=1+(2g)の位置(図6で「△」印で示される)にある要素は、図3(a)乃至(d)、図5(a)乃至(d)により例示されたように、補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対に対して、第2の参照フレームの画素ブロックを1画素左にずらした画素ブロックで置換えた画素ブロック対に対応する。 Generally speaking, when f = 0, 1, 2, 3 or 4, g = 0, 1 or 2, the position of i = 2 + (2f), j = 1 + (2g) (“Δ” in FIG. As shown in FIGS. 3A to 3D and FIGS. 5A to 5D, the element in FIG. 3A is a pixel block in a point-symmetric position with respect to the interpolation pixel. Corresponds to a pixel block pair in which the pixel block of the second reference frame is replaced with a pixel block shifted to the left by one pixel.
同様に、f=0、1、2、3又は4、g=0、1又は2であるとき、i=2+(2f)、j=1+(2g)の位置(図6で「□」印で示される)にある要素は、補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対に対して、第2の参照フレームの画素ブロックを1画素上にずらした画素ブロックで置換えた画素ブロック対(図4(a)〜(d)に示される画素ブロックを1画素上にずらした画素ブロックと、図3(a)〜(d)に示される画素ブロックとで構成される画素ブロック対)に対応する。
同様に、f=0、1、2、3又は4、g=0、1又は2であるとき、i=2+(2f)、j=2+(2g)の位置(図6で「×」印で示される)にある要素は、補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対に対して、第2の参照フレームの画素ブロックを1画素斜め左上にずらした画素ブロックで置換えた画素ブロック対(図4(a)〜(d)に示される画素ブロックを1画素斜め左上にずらした画素ブロックと、図3(a)〜(d)に示される画素ブロックとで構成される画素ブロック対)に対応する。
Similarly, when f = 0, 1, 2, 3 or 4, g = 0, 1 or 2, the position of i = 2 + (2f), j = 1 + (2g) (indicated by “□” in FIG. 6). The element in (shown) is replaced with a pixel block in which the pixel block of the second reference frame is shifted up by one pixel with respect to a pixel block pair consisting of pixel blocks located in point symmetry with respect to the interpolation pixel. Pixel block pair (a pixel block composed of a pixel block obtained by shifting the pixel block shown in FIGS. 4A to 4D by one pixel and a pixel block shown in FIGS. 3A to 3D) Corresponding to).
Similarly, when f = 0, 1, 2, 3 or 4, g = 0, 1 or 2, the position of i = 2 + (2f), j = 2 + (2g) (indicated by “x” in FIG. 6). The element in (shown) is replaced with a pixel block in which the pixel block of the second reference frame is shifted one pixel diagonally to the upper left with respect to a pixel block pair consisting of pixel blocks located symmetrically with respect to the interpolation pixel. The pixel block pair (the pixel block shown in FIGS. 4A to 4D is shifted by one pixel diagonally to the upper left and the pixel block shown in FIGS. 3A to 3D). Corresponds to a pixel block pair).
図6に示される各要素の位置は、上記のように、第1の参照フレームのブロックと第2の参照フレームのブロックから成るブロック対の相対的位置関係に対応するものであり、従ってこれらのブロック対間の動きベクトルの方向及び大きさに対応するものである。
図7は、図6の60個の各要素位置の動きベクトルの方向及び大きさを矢印により概略的に表したものである。図7の矢印はその方向及び長さが上記動きベクトルの方向及び大きさに対応する。
The position of each element shown in FIG. 6 corresponds to the relative positional relationship of the block pair consisting of the block of the first reference frame and the block of the second reference frame as described above. This corresponds to the direction and magnitude of the motion vector between the block pairs.
FIG. 7 schematically shows the direction and magnitude of the motion vector at each of the 60 element positions in FIG. 6 by arrows. The direction and length of the arrow in FIG. 7 corresponds to the direction and magnitude of the motion vector.
例えば、i=1、j=1の要素位置は、第1の参照フレームの図3(a)のブロックから第2の参照フレーム図4(a)のブロックへの斜め右下への大きな動きに対応するものであり、その位置における矢印は斜め右下に向いた長いものとなる。
また、i=5、j=1の要素位置は、第1の参照フレームの図3(c)ブロックから第2の参照フレームの図4(c)のブロックへの、下向きの動きに対応するものであり、その位置おける矢印は下向きのものとなっている。
For example, the element position of i = 1 and j = 1 is a large downward diagonal movement from the block of FIG. 3A of the first reference frame to the block of FIG. 4A of the second reference frame. Corresponding, the arrow at that position is long and slanted to the lower right.
The element position of i = 5 and j = 1 corresponds to the downward movement from the block of FIG. 3 (c) of the first reference frame to the block of FIG. 4 (c) of the second reference frame. The arrow at that position is pointing downward.
エリア分割手段5は、図6に示される複数の要素位置、即ちブロック対の相対的位置関係、或いは図7に示される複数の動きベクトルの方向に従って分割し、互いに近似したもの同士が同じエリア乃至群に属することとなるようにする。従って、エリア分割手段5は、ブロック対を、その動きベクトルの方向に従って分類する(動きベクトルが互いに近似したブロック対が互いに同じ群に属することとなるように分類する)分類手段であるとも言える。
例えば、図7に示されるように、60個のベクトル(従って、図6のブロック対)を、図7に太線で示すように、さらに図8にも示すように、9個のエリアA〜Iに分ける。
The area dividing means 5 divides according to the plurality of element positions shown in FIG. 6, that is, the relative positional relationship of the block pairs, or the directions of the plurality of motion vectors shown in FIG. Try to belong to a group. Therefore, it can be said that the
For example, as shown in FIG. 7, 60 vectors (and thus the block pairs of FIG. 6) are divided into nine areas A to I as shown by bold lines in FIG. 7 and further as shown in FIG. Divide into
例えば、i=1、j=1のブロック対、i=2、j=1のブロック対、i=3、j=1のブロック対、i=1、j=2のブロック対、i=2、j=2のブロック対、i=3、j=2のブロック対、i=1、j=3のブロック対、i=2、j=3のブロック対、i=3、j=3のブロック対をエリアAに属するものとする。このエリアAは右斜め下向きのベクトルエリアとなる。 For example, i = 1, j = 1 block pair, i = 2, j = 1 block pair, i = 3, j = 1 block pair, i = 1, j = 2 block pair, i = 2, j = 2 block pair, i = 3, j = 2 block pair, i = 1, j = 3 block pair, i = 2, j = 3 block pair, i = 3, j = 3 block pair Be belonging to area A. This area A is a vector area that is diagonally downward to the right.
エリアBからエリアIも同様に分けた時、エリアBは下向きのベクトルエリア、エリアCは左斜め下向きのベクトルエリア、エリアDは右向きのベクトルエリア、エリアEは動きのない静止ベクトルエリア、エリアFは左向きのベクトルエリア、エリアGは右斜め上向きのベクトルエリア、エリアHは上向きのベクトルエリア、エリアIは左斜め上向きのベクトルエリアとなる。 When area B is divided similarly to area I, area B is a downward vector area, area C is a diagonally downward vector area, area D is a right vector area, area E is a static vector area without motion, area F Is a leftward vector area, area G is a diagonally upward vector area, area H is an upward vector area, and area I is a diagonally upward vector area.
エリア代表抽出手段6は、エリア分割手段5でエリアAからエリアIの各々に属する複数個のブロック対のうちで、類似度計算手段4により計算された類似度が最も大きい(差分絶対値の総和SADが最も小さい)画素ブロック対をエリア代表ブロック対として選択し抽出する。
エリアAからエリアIの各々から1つのエリア代表ブロック対が抽出され、全部で9つのエリア代表ブロック対が抽出されることになる。
The area
One area representative block pair is extracted from each of area A to area I, and a total of nine area representative block pairs are extracted.
候補抽出手段7は、エリア代表抽出手段6で抽出された各エリアのエリア代表ブロック対のうちで、類似度計算手段4により計算された類似度が最も大きい画素ブロック対(エリア代表ブロック対)を候補ブロック対として選択する。
候補抽出手段7はまた、エリア代表抽出手段6で抽出された複数個のエリア代表ブロック対のうちで、候補ブロック対以外のもの(エリア代表ブロック対)の中で、類似度が最も大きい画素ブロック対(エリア代表抽出手段6で抽出されたそれぞれのエリアのエリア代表ブロック対のうちで、類似度計算手段4により計算された類似度が2番目に大きい画素ブロック対)を評価用ブロック対として選択する。
The
The
信頼性評価手段8はエリア代表抽出手段6が抽出した9つのエリア代表ブロック対の類似度の平均値(差分絶対値の総和SADの平均値)を計算するとともに、この類似度の平均値と評価用ブロック対の類似度(評価用類似度)と候補ブロック対の類似度(候補類似度)とから、候補類似度の信頼性を評価する。例えば下記の不等式(2)が成立する場合、信頼性があると判断し、成立しない場合は信頼性がないと判断する。
(Se―Sc)×B + C >(Sa―Se) …(2)
(Seは評価用類似度を表す値(評価用ブロック対の差分絶対値の総和SAD)、
Scは候補類似度を表す値(候補ブロック対の差分絶対値の総和SAD)、
Saはエリア代表ブロック対の類似度の平均値を表す値(エリア代表ブロック対の差分絶対値の総和SADの平均値)、
Bは1より大きい係数であり、例えば2、
Cは0以上の定数であり、例えば100(画素値が8ビットで表され、従ってその取り得る値の最大値が255である場合を想定している)である。
The reliability evaluation means 8 calculates the average value of the similarity of the nine area representative block pairs extracted by the area representative extraction means 6 (average value of the sum SAD of the absolute differences), and evaluates the average value of the similarity and the evaluation. The reliability of the candidate similarity is evaluated from the similarity of the block pair (evaluation similarity) and the similarity of the candidate block pair (candidate similarity). For example, if the following inequality (2) holds, it is determined that there is reliability, and if it does not hold, it is determined that there is no reliability.
(Se−Sc) × B + C> (Sa−Se) (2)
(Se is a value indicating similarity for evaluation (total sum SAD of difference absolute values of evaluation block pair),
Sc is a value indicating the candidate similarity (the sum SAD of absolute differences of candidate block pairs),
Sa is a value indicating the average value of the similarity of the area representative block pair (the average value of the sum SAD of the absolute difference values of the area representative block pair),
B is a coefficient greater than 1, for example 2,
C is a constant greater than or equal to 0, for example, 100 (assuming that the pixel value is represented by 8 bits, and therefore the maximum possible value is 255).
信頼性評価手段8は、上記の式(2)による判定の結果を参照画素位置選択手段8に出力する。
The
式(2)が満たされることは、候補類似度と評価用類似度の差のB倍(B>1)にCを加算した値が、評価用類似度と(すべてのエリア代表ブロック対の)類似度の平均値との差よりも大きいことを意味し、即ち、候補ブロック対の類似度が際立って大きい(類似度の最大値を含むピークが突出している)ことを意味する。 The expression (2) is satisfied when the value obtained by adding C to B times the difference between the candidate similarity and the evaluation similarity (B> 1) is the evaluation similarity (for all area representative block pairs). This means that it is larger than the difference from the average value of the similarity, that is, the similarity of the candidate block pair is remarkably large (the peak including the maximum value of the similarity is prominent).
本発明では、このように、候補ブロック対の類似度が際立って大きい場合のみ、候補ブロック対の選択が信頼できるものであると判定し、候補ブロック対の中心位置を参照画素位置として補間を行なうこととしており、一方、類似度が最大ではあるものの、他に比べて類似度の違いがさほど大きくない場合には、その候補ブロック対の中心位置を参照画素位置とはしないことにより、補間をより正確に行なうこととしており、これにより、補間の精度を高めることができる。 In the present invention, as described above, only when the similarity between the candidate block pairs is remarkably large, it is determined that the selection of the candidate block pair is reliable, and interpolation is performed using the center position of the candidate block pair as the reference pixel position. On the other hand, if the similarity is the maximum, but the difference in similarity is not so large compared to the others, the center position of the candidate block pair is not set as the reference pixel position, so that the interpolation is further performed. This is done accurately, and this can increase the accuracy of interpolation.
そして、評価用ブロック対として、候補ブロック対とは別のエリアのものが選択されるので、候補ブロック対と同じエリア内の他のブロック対が評価用ブロック対よりも類似度が大きい場合にも、そのような他のブロック対を排除して信頼性の評価を行うので、一つのエリア内に他のエリアよりも類似度の大きいブロック対が多く存在する(中心画素同士を結ぶ直線の方向が近似した範囲内に類似度の大きいブロック対が集中している)場合にも、信頼性の評価を適切に行うことができる。 Since an evaluation block pair having an area different from that of the candidate block pair is selected, even when other block pairs in the same area as the candidate block pair have a higher degree of similarity than the evaluation block pair Since the reliability evaluation is performed by eliminating such other block pairs, there are many block pairs having a higher degree of similarity than the other areas in one area (the direction of the straight line connecting the central pixels is Even when block pairs having a high degree of similarity are concentrated in the approximate range), the reliability can be evaluated appropriately.
参照画素位置選択手段9は、信頼性評価手段8で信頼性があると判断された場合は、候補抽出手段7の出力であるブロック対の中心画素位置を参照画素位置として選択し、信頼性がないと判断された場合は、以前に選択された参照画素位置、例えば1フレーム遅延手段10によって1フレーム遅延された1回前の参照画素位置を選択し、参照画素位置を示す情報を対称位置補間手段11に供給する。
参照画素位置の選択は、参照画素の、補間画素に対する方向の選択でもあるので、補間方向の選択と言う意味をも持つ。
When the
Since the selection of the reference pixel position is also the selection of the direction of the reference pixel with respect to the interpolation pixel, it also has the meaning of selecting the interpolation direction.
ここで各画素ブロックの中心に位置する画素(中心画素)とは、各画素ブロックを構成する中央の行に位置し且つ中央の列に位置する画素を言う。例えば、画素ブロックが3行5列の画素から成るときは、第2行第3列の画素を言う。一般的に各画素ブロックがp行q列の画素から成り、p、qが奇数の場合には、第(p+1)/2行、第(q+1)/2列の画素を言う。
p、qが偶数の場合には、第p/2行又は第(p/2)+1行、第q/2列又は第(q/2)+1列の画素を中心画素として扱う。即ち、画素ブロックの中心は、正確な中心位置に限らず、正確な中心位置の近傍の位置であっても良い。
なお、中心位置の一義的確定のためには、p、qが奇数であるのが望ましい。
Here, the pixel located at the center of each pixel block (center pixel) refers to a pixel located in a central row and a central column constituting each pixel block. For example, when the pixel block is composed of pixels of 3 rows and 5 columns, it means the pixels of the second row and the third column. In general, each pixel block is composed of pixels of p rows and q columns, and when p and q are odd numbers, the pixels of the (p + 1) / 2th row and the (q + 1) / 2th column are referred to.
When p and q are even numbers, the pixel in the p / 2 row or the (p / 2) +1 row, the q / 2 column, or the (q / 2) +1 column is handled as the central pixel. That is, the center of the pixel block is not limited to the accurate center position, but may be a position near the accurate center position.
In order to uniquely determine the center position, it is desirable that p and q are odd numbers.
対称位置補間手段11は、ブロック対抽出手段3から供給された各画素ブロックの中心位置の画素値のうち、参照画素位置選択手段9により選択された参照画素位置の画素値の平均値を計算し、計算結果を、補間画素の画素値として出力端子12に出力する。
以上の動作を補間フレームのすべての補間画素に対して行うことで、補間フレームの補間画像を得る。
The symmetric
By performing the above operation on all the interpolation pixels of the interpolation frame, an interpolation image of the interpolation frame is obtained.
なお、上記の例では、ブロック対抽出手段3は、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロック対(a)並びにそのような画素ブロック対に対して、一方の参照フレーム例えば第2の参照フレーム内の画素ブロックを1画素左にずらした画素ブロック対(b)、1画素上にずらした画素ブロック対(c)、及び1画素斜め左上にずらした画素ブロック対(d)を抽出しているが、本発明はこれに限定されず、ハードウェアの規模を少なくするために、上記画素ブロック対(a)のほか一方の参照フレーム内の画素ブロックを1画素左にずらした画素ブロック対(b)のみ、又は1画素上にずらした画素ブロック対(c)のみ、又は1画素斜め左上にずらした画素ブロック対(d)のみを抽出しても良い。
また、「1画素左」の代わりに、「1画素右」にずらしたものを用いても良く、「1画素上」の代わりに、「1画素下」にずらしたものを用いても良く、「1画素左斜め上」の代わりに、「1画素右斜め下」、「1画素左斜め下」、又は「1画素右斜め上」にずらしたものを用いても良い。
さらに、第2の参照フレームの画素ブロックをずらした画素ブロック対ではなく、第1の参照フレームの画素ブロックをずらした画素ブロック対を用いても良い。
さらに、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対に加えて、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方の画素ブロックを1画素ずらしたもので置換えた画素ブロック対を用いる代わりに、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対を用いずに、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方の画素ブロックを1画素ずらしたもので置換えた画素ブロック対のみを用いても良い。
In the above example, the block
Also, instead of “one pixel left”, one shifted to “one pixel right” may be used, and instead of “one pixel up”, one shifted “one pixel down” may be used, Instead of “one pixel left diagonally upper”, one shifted “one pixel right diagonally downward”, “one pixel left diagonally downward”, or “one pixel right diagonally upward” may be used.
Furthermore, a pixel block pair in which the pixel block in the first reference frame is shifted may be used instead of the pixel block pair in which the pixel block in the second reference frame is shifted.
Further, in addition to the pixel block pair composed of pixel blocks that are point-symmetric with respect to the interpolation pixel, one pixel block of the pixel block pair composed of pixel blocks that are point-symmetric with respect to the interpolation pixel is one pixel. Instead of using a pixel block pair replaced with a shifted one, a pixel block in a point-symmetrical position with respect to the interpolation pixel is used instead of a pixel block pair consisting of a pixel block in a point-symmetrical position with respect to the interpolation pixel. It is also possible to use only a pixel block pair in which one pixel block of the pixel block pair consisting of is replaced by one pixel block shifted.
上記のように、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方の画素ブロックを1画素にずらしたブロック対を抽出するようにした場合には、第1の参照フレームと第2の参照フレームの間で、上記ずらした方向に奇数画素の動きがあった(被写体の画像が奇数画素分移動した)場合にも動きの量に最も近い相互間距離を有する一対の画素ブロックの各々の中心位置を参照画素位置として選択することができ、補間をより正確に行うことができると言う効果がある。 As described above, when extracting a block pair in which one pixel block of a pixel block pair composed of pixel blocks located symmetrically with respect to the interpolation pixel is shifted to one pixel, the first reference is made. Even when there is an odd number of pixels in the shifted direction between the frame and the second reference frame (the image of the subject has moved by an odd number of pixels), a pair of distances that are closest to the amount of movement The center position of each pixel block can be selected as a reference pixel position, and there is an effect that interpolation can be performed more accurately.
例えば、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方の画素ブロックを1画素左、又は1画素右にずらしたブロック対を抽出するようにした場合には、第1の参照フレームと第2の参照フレームの間で水平方向に奇数画素の動きがあった(被写体の画像が奇数画素分移動した)場合にも動きの量に最も近い相互間距離を有する一対の画素ブロックの各々の中心位置を参照画素位置として選択することができ、補間をより正確に行うことができると言う効果がある。 For example, when extracting a block pair in which one pixel block of a pixel block pair composed of pixel blocks located symmetrically with respect to the interpolation pixel is shifted to the left by one pixel or to the right by one pixel, Even when there is an odd number of pixels in the horizontal direction between one reference frame and the second reference frame (the subject image has moved by an odd number of pixels), a pair of distances that are closest to the amount of movement The center position of each pixel block can be selected as a reference pixel position, and there is an effect that interpolation can be performed more accurately.
同様に、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方のブロックを1画素上、又は1画素下にずらしたブロック対をも抽出するようにした場合には、第1の参照フレームと第2の参照フレームの間で垂直方向に奇数画素の動きがあった(被写体の画像が奇数画素分移動した)場合にも動きの量に最も近い相互間距離を有する一対の画素ブロックの各々の中心位置を参照画素位置として選択することができ、補間をより正確に行うことができると言う効果がある。 Similarly, when a block pair in which one block of a pixel block pair composed of pixel blocks located symmetrically with respect to the interpolation pixel is shifted one pixel up or one pixel down is extracted, A pair having a mutual distance closest to the amount of movement even when there is an odd number of pixels in the vertical direction between the first reference frame and the second reference frame (the subject image has moved by an odd number of pixels). The center position of each pixel block can be selected as the reference pixel position, and there is an effect that interpolation can be performed more accurately.
同様に、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方のブロックを1画素斜め左上、又は1画素斜め右下にずらしたブロック対、又は1画素斜め左下にずらしたブロック対、1画素斜め右上にずらしたブロック対を抽出するようにした場合には、第1の参照フレームと第2の参照フレームの間で斜め方向に奇数画素の動きがあった(被写体の画像が奇数画素分移動した)場合にも動きの量に最も近い相互間距離を有する一対の画素ブロックの各々の中心位置を参照画素位置として選択することができ、補間をより正確に行うことができると言う効果がある。 Similarly, one block of a pixel block pair consisting of pixel blocks that are point-symmetric with respect to the interpolation pixel is shifted one block diagonally to the upper left or one pixel diagonally to the lower right, or one pixel diagonally to the lower left. When a block pair shifted one pixel diagonally to the upper right is extracted, there is an odd pixel movement in the diagonal direction between the first reference frame and the second reference frame (the subject Even when the image is moved by an odd number of pixels), the center position of each of the pair of pixel blocks having the mutual distance closest to the amount of movement can be selected as the reference pixel position, and interpolation can be performed more accurately. There is an effect that can be done.
一方、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対を抽出するようにした場合には、第1の参照フレームと第2の参照フレームの間で偶数画素の動きがあった(被写体の画像が偶数画素分移動した)場合に動きの量に最も近い相互間距離を有する一対の画素ブロックの各々の中心位置を参照画素位置として選択することができ、補間をより正確に行うことができると言う効果がある。 On the other hand, when a pixel block pair composed of pixel blocks that are point-symmetric with respect to the interpolation pixel is extracted, there is even-numbered pixel movement between the first reference frame and the second reference frame. When the subject image is moved by an even number of pixels, the center position of each of the pair of pixel blocks having the mutual distance closest to the amount of movement can be selected as the reference pixel position, and interpolation can be performed more accurately. There is an effect that can be done.
補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対に加えて、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方の画素ブロックを1画素にずらしたブロック対を抽出するようにした場合には、第1の参照フレームと第2の参照フレームの間での上記ずらした方向における動きが奇数画素分であっても、偶数画素分であっても偶数画素の動きがあっても、動きの量に最も近い相互間距離を有する一対の画素ブロックの各々の中心位置を参照画素位置として選択することができ、補間をより正確に行うことができる。 In addition to the pixel block pair consisting of pixel blocks that are point-symmetric with respect to the interpolation pixel, one pixel block of the pixel block pair consisting of pixel blocks that are point-symmetric with respect to the interpolation pixel is shifted to one pixel. When the block pair is extracted, even if the movement in the shifted direction between the first reference frame and the second reference frame is for odd pixels or even pixels. Even if there is even-numbered pixel movement, the center position of each of the pair of pixel blocks having the mutual distance closest to the amount of movement can be selected as the reference pixel position, and interpolation can be performed more accurately.
なお、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方の画素ブロックを1画素にずらしたブロック対が最大の類似度を持つものとして判定されたときは、その中心位置のみならず、1画素ずれた位置をも参照画素位置として選択しても良い。例えば、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方の画素ブロックを1画素左にずらしたブロック対が最大の類似度を持つものと判定されたときは、その中心位置のみならず、その中心位置の右側に隣接する画素位置をも参照画素位置として選択し、選択された4つの参照画素位置の画素値の平均を求めて、この平均を補間画素の画素値とすることとしても良い。 When it is determined that a block pair obtained by shifting one pixel block of a pixel block pair consisting of pixel blocks located symmetrically with respect to the interpolation pixel to one pixel has the maximum similarity, Not only the position but also a position shifted by one pixel may be selected as the reference pixel position. For example, when it is determined that a block pair obtained by shifting one pixel block of a pixel block pair composed of pixel blocks located symmetrically with respect to an interpolation pixel to the left by one pixel has the maximum similarity, Not only the center position but also the pixel position adjacent to the right side of the center position is selected as the reference pixel position, the average of the pixel values of the four selected reference pixel positions is obtained, and this average is calculated as the pixel value of the interpolation pixel. It is also good to do.
なお、対称位置補間手段11は、画素ブロック対を構成する画素ブロックの中心に位置する画素の平均値を補間画素の画素値としたが、画素ブロック対のどちらか一方の画素ブロックの中心に位置する画素の画素値を補間画素の画素値として用いても良い。
The symmetric
また、類似度計算手段4は、図2に示すように、画素ブロック中の全ての画素(a1からa15までとb1からb15まで)について、総和SADを求めたが、ハードウェア規模を削減するために、一方の画素ブロック例えば画素ブロックBLa内の画素に対して均等な間引き処理を行った後の画素と、他方の画素ブロックBLbの対応する位置にある画素の画素値の差分の絶対値の総和を求めることとしても良い。例えば、ブロックBLa内において水平方向にr画素(rは、2以上の整数)ごとの画素(r個ごとに1個)を抽出し、また垂直方向にs画素(sは、2以上の整数)ごとの画素(s個ごとに1個)を抽出し、これらの画素、ブロックBLb内の対応する位置にある画素の画素値の差分絶対値を求め、それらの総和を求めることとしても良い。r、sが2の場合の間引き処理の一例を図9及び図10に示す。図示の例では、縦方向及び横方向に一つおきの画素であって、市松模様状に配置された画素(ハッチングで示されている)のみを抽出し、これらについてのみ差分絶対値を求め、それらの総和SADを求める。
Further, as shown in FIG. 2, the
また、エリア分割手段5は、図7に示すように9個のエリアに分割したが、より細かく動きを分ける為に9個より多いエリアに分割したり、ハードウェア規模の削減の為、9個より少ないエリアに分割しても、同様の効果が期待できる。 The area dividing means 5 is divided into nine areas as shown in FIG. 7. However, the area dividing means 5 is divided into more than nine areas in order to divide the movement more finely, or nine areas are used to reduce the hardware scale. The same effect can be expected even if it is divided into smaller areas.
以上のように実施の形態1では、補間画素の位置に対して略点対称の位置にある第1の参照フレームの画素ブロックBLaと第2の参照フレームの画素ブロックBLbとからなる画素ブロック対を複数抽出するブロック対抽出手段3と、抽出された複数の画素ブロック対のそれぞれについて、2つの画素ブロックの類似度を上記2つの画素ブロック内の画素の画素値に基づいて計算する類似度計算手段4と、抽出された画素ブロック対を動きの方向が類似している複数個のブロック対を1つのエリアとし、検出範囲を複数個のエリアに分割するエリア分割手段5と、分割されたエリア内で類似度計算手段4により計算された類似度が最も大きい画素ブロック対をそれぞれのエリアのエリア代表ブロック対として抽出するエリア代表抽出手段6と、エリア代表ブロック対の中から、類似度が最も大きいもの(候補ブロック対)の類似度(候補類似度)と、エリア代表ブロック対の中から候補ブロック対の次に類似度が大きいもの(評価用ブロック対)の類似度(評価用類似度)に基づいて、信頼性を評価する信頼性評価手段8と、信頼性評価手段8によって評価した結果に応じて、現在の候補ブロック対の中心画素位置と、遅延手段10によって遅延された1フレーム前の参照画素位置のいずれかを選択する参照画素位置選択手段9と、参照画素位置選択手段9により選択された参照画素位置の画素値を用いて補間画素を生成する対称位置補間手段11を備えているので、最も類似度が大きく、しかも、他のエリア代表ブロック対に対して類似度が際立って大きい画素ブロック対(エリア代表ブロック対)、従って第1の参照フレームと第2の参照フレームの間での画像の動きの量に最も近い相互間距離を有し、その相互間距離の近さが他の画素ブロック対に比べて際立っている一対の画素ブロック(エリア代表ブロック対)の各々の中心に位置する画素の画素値に基づいて補間画素の画素値を決定することができるため、補間を正確に行うことができる。
As described above, in the first embodiment, a pixel block pair including the pixel block BLa of the first reference frame and the pixel block BLb of the second reference frame that is substantially point-symmetrical with respect to the position of the interpolation pixel. A plurality of extracted block
また、画素ブロック対を構成する一方の画素ブロック内の少なくとも一部の画素と、他方の画素ブロック内の対応する位置にある画素の画素値の差分の絶対値の総和を類似度として出力するようにしたので、類似度を簡単に且つ正確に求めることができ、より正確な補間画像を得ることができると言う効果がある。 Further, a sum of absolute values of differences between pixel values of at least some of the pixels in one pixel block constituting the pixel block pair and corresponding pixels in the other pixel block is output as similarity. Therefore, there is an effect that the similarity can be obtained easily and accurately, and a more accurate interpolation image can be obtained.
この場合、画素ブロック対を構成する一方の画素ブロックのすべての画素と、他方の画素ブロック内の対応する位置にある画素の画素値の差分の絶対値の総和を類似度として出力することとすれば、類似度をより正確に求めることができ、より正確な補間画像を得ることができると言う効果がある。 In this case, the sum of the absolute values of the differences between the pixel values of one pixel block constituting the pixel block pair and the pixel value at the corresponding position in the other pixel block is output as the similarity. For example, it is possible to obtain the similarity more accurately and to obtain a more accurate interpolated image.
一方、画素ブロック対を構成する一方の画素ブロックの画素を均等に間引いた後の画素と、他方の画素ブロック内の対応する位置にある画素の画素値の差分の絶対値の総和を求めてこれを類似度として出力するようにすれば、類似度の算出を比較的小さいハードウェア規模で実現することができると言う効果がある。 On the other hand, the sum of the absolute values of the difference between the pixel values of the pixels after the pixels of one pixel block constituting the pixel block pair and the pixels at the corresponding positions in the other pixel block are obtained. Is output as the similarity, there is an effect that the calculation of the similarity can be realized with a relatively small hardware scale.
実施の形態2.
実施の形態1では、信頼性評価手段8で信頼性がないと判断された場合は、以前に選択された参照画素位置として1フレーム遅延手段10によって1フレーム遅延された1回前の参照画素位置を選択したが、1フレーム前の参照画素位置を間違って補間してしまった場合、そのまま間違った位置を継承して不適切な参照画素位置の選択を続けてしまう可能性がある。実施の形態2は、補間対象となる画素位置の周囲の参照画素位置を記録し、エリア分割手段5で分割した各エリアから選択された参照画素位置の頻度を分析し、その分析結果を基に参照画素位置を選択するようにしたことで、参照画素位置の選択をより適切に行い、補間画素の画素値の生成の信頼性を上げるものである。
In the first embodiment, when the
図11に実施の形態2によるフレーム補間装置のブロック図を示す。図示のフレーム補間装置は、図1のフレーム補間装置と概して同じであるが、ヒストグラム生成手段13が付加されている点で異なる。図1と同じ符号が付された構成要素は、実施の形態1と同様の動作をする。 FIG. 11 shows a block diagram of a frame interpolation apparatus according to the second embodiment. The illustrated frame interpolating apparatus is generally the same as the frame interpolating apparatus of FIG. 1, but differs in that a histogram generating means 13 is added. Components having the same reference numerals as those in FIG. 1 operate in the same manner as in the first embodiment.
図11の参照画素位置選択手段9は、図1の参照画素位置選択手段9と同じ機能を有するほか、以下の説明するような付加的機能を有する。
The reference pixel
ヒストグラム生成手段13は、参照画素位置選択手段9から、選択された参照画素位置を表す情報を得るとともに、エリア分割手段5から、それぞれの分割エリアに属するブロック対を表す情報を得て、参照画素位置選択手段9で選択された参照画素位置を中心画素位置とする画素ブロックから成るブロック対が、エリア分割手段5で分割されたエリアAからIのうちのどのエリアに属するものかを検出し、参照画素位置を中心画素位置とする画素ブロックから成るブロック対が属するエリアの出現頻度を分析乃至検出し、各エリアの出現頻度を表すヒストグラムを生成する。 The histogram generation means 13 obtains information representing the selected reference pixel position from the reference pixel position selection means 9, and obtains information representing the block pairs belonging to the respective divided areas from the area division means 5 to obtain reference pixels. Detecting which of the areas A to I divided by the area dividing means 5 the block pair consisting of the pixel block having the reference pixel position selected by the position selecting means 9 as the central pixel position belongs, An appearance frequency of an area to which a block pair composed of a pixel block having a reference pixel position as a central pixel position belongs is analyzed or detected, and a histogram representing the appearance frequency of each area is generated.
出現頻度の検出対象となる範囲は、補間画素(補間対象画素)Paよりも前に補間が行われた画素であって、補間画素Paの近傍に位置するものであり、例えば図12に示す補間画素Paの周辺25個の画素から成る範囲(破線で囲った範囲)Rhである。図12に示される周辺25個の画素は、補間画素Paよりも上に位置し、補間画素Paからの垂直方向の距離が第1の所定値以下の行内にある画素のうち、所定の左側の限界位置から所定の右側の限界位置までの範囲にあるもの、及び補間画素Paと同じ行であって、それよりも左側に位置し、所定の左側限界から補間画素の左側の隣接画素までの範囲にあるものを含む。上記左側の限界位置は、補間画素Paからの距離が第2の所定値の位置にあり、上記右側の限界位置は、補間画素Paからの距離が第3の所定値の位置にある。
より具体的には、補間画素Paの座標値を(ha,va)としたとき、
v=va−2、h=ha−5〜ha+4、
v=va−1、h=ha−5〜ha+4、
v=va、h=ha−5〜ha−1
の範囲にある画素を含む。
The range that is the detection target of the appearance frequency is a pixel that has been interpolated before the interpolation pixel (interpolation target pixel) Pa and is located in the vicinity of the interpolation pixel Pa. For example, the interpolation shown in FIG. This is a range (range surrounded by a broken line) Rh composed of 25 pixels around the pixel Pa. The surrounding 25 pixels shown in FIG. 12 are located above the interpolation pixel Pa, and among the pixels in the row whose vertical distance from the interpolation pixel Pa is equal to or less than the first predetermined value, The range from the limit position to the predetermined right limit position and the same line as the interpolation pixel Pa, located on the left side of the interpolation pixel Pa, and the range from the predetermined left limit to the left adjacent pixel of the interpolation pixel Including those in The left limit position is a position having a second predetermined value from the interpolation pixel Pa, and the right limit position is a position having a third predetermined value from the interpolation pixel Pa.
More specifically, when the coordinate value of the interpolation pixel Pa is (ha, va),
v = va-2, h = ha-5 to ha + 4,
v = va-1, h = ha-5 to ha + 4,
v = va, h = ha-5 to ha-1.
Pixels in the range of.
そして、上記の範囲Rhの画素を補間対象とした時の参照位置画素の属するエリアの出現頻度を表すヒストグラムを生成する。そのようなヒストグラムの一例が図13に示されている。図13に示す例では、エリアDが最も頻度が高く「12」であり、エリアEが次に頻度が高く「8」である。
ヒストグラム生成手段13は、検出された出現頻度の高いエリアを示す情報をエリア代表抽出手段6及び参照画素位置選択手段9に出力する。
Then, a histogram representing the appearance frequency of the area to which the reference position pixel belongs when the pixel in the range Rh is set as an interpolation target is generated. An example of such a histogram is shown in FIG. In the example shown in FIG. 13, the area D has the highest frequency “12”, and the area E has the next highest frequency “8”.
The
参照画素位置選択手段9では、信頼性評価手段8で補間画素の候補ブロック対が信頼性なしと評価された場合、ヒストグラム生成手段13で生成されたヒストグラムにおいて出現頻度の高いエリアから順にエリア代表ブロック対を選択する。例えば、図13のようにエリアDが一番出現頻度が高い時は、エリア代表抽出手段6でエリアDの中から選出されたエリア代表ブロック対を基に補間する。但し、エリアDのエリア代表ブロック対の差分絶対値の総和SAD値が規定値T以上の場合(類似度が所定値より小さい)場合には、次に出現頻度の高いエリアEから選出されたエリア代表ブロック対を基に補間する。
In the reference pixel
実施の形態3.
図14に実施の形態3によるフレーム補間装置のブロック図を示す。図示のフレーム補間装置は、図11のフレーム補間装置と概して同じであるが、類似度補正手段14が付加されており、信頼性評価手段8が設けられていない点で異なる。図1、図11と同じ符号が付された構成要素は、実施の形態1、実施の形態2と同様の動作をする。
FIG. 14 shows a block diagram of a frame interpolation apparatus according to the third embodiment. The illustrated frame interpolating apparatus is generally the same as the frame interpolating apparatus shown in FIG. 11, but differs in that similarity correction means 14 is added and reliability evaluation means 8 is not provided. Components having the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 11 operate in the same manner as in the first and second embodiments.
図14のフレーム補間装置は、ヒストグラム生成手段13で生成されたヒストグラムにより、補間に用いる画素ブロック対の選択を制御する点で、実施の形態2と同じであるが、以下の点で異なる。 The frame interpolating apparatus of FIG. 14 is the same as that of the second embodiment in that the selection of the pixel block pair used for the interpolation is controlled by the histogram generated by the histogram generating means 13, but is different in the following points.
類似度補正手段14は、ヒストグラム生成手段13から出力される各エリアの出現頻度情報から、エリア代表抽出手段6で抽出された各エリアのエリア代表ブロック対の類似度を表す差分絶対値の総和SADに対して、出現頻度に応じて補正し、補正類似度を生成する。例えば、出現頻度が高いエリアについて、類似度が高くなるよう補正して、次の信頼性評価手段8における信頼性評価で信頼性が高いと判定されやすくなるようにする。例えば、ヒストグラム生成手段13が、実施の形態2に関して説明したのと同様に、図12に示す範囲Rhの画素を補間対象とし、図13のようなヒストグラムが検出された場合を想定する。
The
エリアA〜Iのそれぞれの頻度をHa〜Hiとして、頻度Ha〜Hiの合計(範囲Rh内の画素の総数に等しい)をHtとすると、各エリアの類似度SAD(n)に対し(nはa乃至iのいずれか)、以下の式(3)で表される演算を行って、修正された類似度MSAD(n)を求める。
MSAD(n)=SAD(n)×(1−(Hn/Ht)×K) (3)
(式(3)でKは1以下の定数であり、例えば予め定められる)
図13に示す例では、Ht=25である。
Assuming that the frequencies of the areas A to I are Ha to Hi and the total of the frequencies Ha to Hi (equal to the total number of pixels in the range Rh) is Ht, the similarity SAD (n) of each area (n is Any one of a to i), the calculation represented by the following formula (3) is performed to obtain the modified similarity MSAD (n).
MSAD (n) = SAD (n) × (1− (Hn / Ht) × K) (3)
(In Equation (3), K is a constant equal to or less than 1, and is predetermined, for example)
In the example shown in FIG. 13, Ht = 25.
SAD(n)に掛ける値(1−(Hn/Ht)×K)が小さいほど、修正された類似度が高くなることを表す。 The smaller the value (1− (Hn / Ht) × K) multiplied by SAD (n), the higher the degree of similarity that has been corrected.
式(3)により、図13に示すヒストグラムについて、各エリアの修正された類似度MSAD(n)を求めると以下のようになる。
エリアAは、出現頻度Haは「2」なので、
MSAD(A)=SAD(A)×(1−(2/25)×K)
エリアBは、出現頻度Hbは「1」なので、
MSAD(B)=SAD(B)×(1−(1/25)×K)
エリアCは、出現頻度Hcは「0」なので、
MSAD(C)=SAD(C)×(1−(0/25)×K)
エリアDは、出現頻度Hdは「12」なので、
MSAD(D)=SAD(D)×(1−(12/25)×K)
エリアEは、出現頻度Heは「8」なので、
MSAD(E)=SAD(E)×(1−(8/25)×K)
エリアFは、出現頻度Hfは「0」なので、
MSAD(F)=SAD(F)×(1−(0/25)×K)
エリアGは、出現頻度Hgは「2」なので、
MSAD(G)=SAD(G)×(1−(2/25)×K)
エリアHは、出現頻度Hhは「0」なので、
MSAD(H)=SAD(H)×(1−(0/25)×K)
エリアIは、出現頻度Hiは「0」なので、
MSAD(I)=SAD(I)×(1−(0/25)×K)
When the corrected similarity MSAD (n) of each area is obtained for the histogram shown in FIG.
In area A, the appearance frequency Ha is “2”.
MSAD (A) = SAD (A) × (1− (2/25) × K)
In area B, the appearance frequency Hb is “1”.
MSAD (B) = SAD (B) × (1− (1/25) × K)
In area C, the appearance frequency Hc is “0”.
MSAD (C) = SAD (C) × (1− (0/25) × K)
In area D, the appearance frequency Hd is “12”.
MSAD (D) = SAD (D) × (1− (12/25) × K)
In area E, the appearance frequency He is “8”.
MSAD (E) = SAD (E) × (1− (8/25) × K)
In the area F, the appearance frequency Hf is “0”.
MSAD (F) = SAD (F) × (1− (0/25) × K)
In area G, the appearance frequency Hg is “2”.
MSAD (G) = SAD (G) × (1− (2/25) × K)
In area H, the appearance frequency Hh is “0”.
MSAD (H) = SAD (H) × (1− (0/25) × K)
Area I has an appearance frequency Hi of “0”.
MSAD (I) = SAD (I) × (1− (0/25) × K)
K=0.5と仮定すると、修正された類似度はそれぞれ以下のようになる。
MSAD(A)=SAD(A)×0.96
MSAD(B)=SAD(B)×0.98
MSAD(C)=SAD(C)×1
MSAD(D)=SAD(D)×0.76
MSAD(E)=SAD(E)×0.84
MSAD(F)=SAD(F)×1
MSAD(G)=SAD(G)×0.96
MSAD(H)=SAD(H)×1
MSAD(I)=SAD(I)×1となる。
Assuming K = 0.5, the modified similarities are as follows.
MSAD (A) = SAD (A) × 0.96
MSAD (B) = SAD (B) × 0.98
MSAD (C) = SAD (C) × 1
MSAD (D) = SAD (D) × 0.76
MSAD (E) = SAD (E) × 0.84
MSAD (F) = SAD (F) × 1
MSAD (G) = SAD (G) × 0.96
MSAD (H) = SAD (H) × 1
MSAD (I) = SAD (I) × 1.
上記の例では、エリアAのように、出現頻度が低い場合も類似度が高くなる補正をしたが、規定値以下の出現頻度の場合は、補正しないこととしても良く、また、類似度が低くなるように「1」より大きい値で補正しても良い。また、周りの動きと違う動きになると予想される範囲は、出現頻度の高いエリアの類似度を低くなるように補正しても良い。 In the above example, correction is performed such that the similarity is high even when the appearance frequency is low as in the area A. However, if the appearance frequency is less than the specified value, the correction may not be performed, and the similarity is low. It may be corrected with a value larger than “1”. In addition, the range where the movement is expected to be different from the surrounding movement may be corrected so as to reduce the similarity of the area where the appearance frequency is high.
実施の形態3では、候補抽出手段7は、候補ブロック対を抽出するが、評価用ブロック対を抽出しない。また、上記のように、信頼性評価手段8が設けられておらず、候補抽出手段7で抽出された候補ブロック対を示す情報がそのまま参照画素位置選択手段9に供給され、参照画素位置選択手段9では、候補抽出手段7で抽出された候補ブロック対の中心位置の画素を参照画素位置として選択する。
In the third embodiment, the
実施の形態3では、ヒストグラム生成手段13で検出された各エリアの出現頻度に応じて、類似度を補正するので、周囲の画素の動きを考慮に入れて候補ブロック対の選択を行なうことができ、補間を的確に行なうことができる。 In the third embodiment, the similarity is corrected in accordance with the appearance frequency of each area detected by the histogram generation means 13, so that the candidate block pair can be selected in consideration of the movement of surrounding pixels. Interpolation can be performed accurately.
実施の形態4.
図15に実施の形態4によるフレーム補間装置のブロック図を示す。図示のフレーム補間装置は、図14のフレーム補間装置と概して同じであるが、図11と同様に、信頼性評価手段8が設けられ、ヒストグラム生成手段13の出力が参照画素位置選択手段9に供給されている点で異なる。図14の参照画素位置選択手段9は、図11の参照画素位置選択手段9と同様に動作する。その他、図1、図11、図14と同じ符号が付された構成要素は、実施の形態1、2、3と同様の動作をする。
FIG. 15 shows a block diagram of a frame interpolation apparatus according to the fourth embodiment. The illustrated frame interpolating apparatus is generally the same as the frame interpolating apparatus of FIG. 14, but similarly to FIG. 11, the
図15に示されるフレーム補間装置は、実施の形態2に関して説明した付加的特徴と実施の形態3に関して説明した付加的特徴を併せ持つものである。即ち類似度補正手段14は、実施の形態3に関して説明したのと同様に動作し、参照画素位置選択手段9は、ヒストグラム生成手段13で生成されたヒストグラムに基づき、実施の形態2に関して説明したのと同様に動作する。
The frame interpolating apparatus shown in FIG. 15 has both the additional features described with respect to the second embodiment and the additional features described with respect to the third embodiment. That is, the
信頼性評価手段8は、類似度補正手段4で算出された類似度の代わりに類似度補正手段14の出力(補正類似度)を用いて実施の形態1、2と同様に信頼性を評価する。式(2)の計算を行うときは、Sc、Seとして、補正類似度を用いる。Saとして、補正類似度の平均値を用いる。そして、信頼性評価の評価結果を基に、実施の形態2について説明したように参照画素位置選択手段9にて補間画素の参照画素位置が決定し、以下実施の形態1と同様に補間画素の画素値が計算され、補間フレームの画像が得られる。
The
以上のように、図11、図15に示される実施の形態2、4では、ヒストグラム生成手段13から出力される各エリアの出現頻度に基づいて、参照画素選択手段9における参照画素位置の選択を行っている。
As described above, in the second and fourth embodiments shown in FIGS. 11 and 15, the reference pixel position is selected by the reference
また、図14、図15に示される実施の形態3、4では、ヒストグラム生成手段13から出力されるエリアの出現頻度に基づいて、類似度補正手段14で、エリア代表の類似度の補正を行い、候補抽出手段7では、補正類似度に基づいて候補ブロック対、評価用ブロック対の抽出を行っている。
In the third and fourth embodiments shown in FIGS. 14 and 15, the similarity of the area representative is corrected by the
なお、実施の形態2乃至4で、ヒストグラムのサンプリング(出現頻度算出のための計数)は、補間画素の周辺の検出範囲Rh内の全ての画素について行なっているが、代わりに、検出範囲Rh内で候補ブロック対の信頼性があって補間された場合にのみ、サンプリングする(出現頻度算出のための計数の対象とする)ようにしても良い。 In the second to fourth embodiments, the sampling of the histogram (the count for calculating the appearance frequency) is performed for all the pixels in the detection range Rh around the interpolation pixel, but instead, in the detection range Rh. In this case, sampling may be performed only when the candidate block pair is reliable and interpolated (to be counted for appearance frequency calculation).
上記の実施の形態2、3、4のように、補間ブロック対のエリアを決定する際、補間する画素位置周辺の既に補間されている範囲におけるヒストグラム生成結果を参考にしたことで、より正確な補間画像が得られる効果がある。また、実施の形態3,4のように、生成されたヒストグラムより、代表ブロック対の類似度を補正することで、より信頼性の高い補間画像が得られる効果がある。 As in the second, third, and fourth embodiments described above, when determining the area of the interpolation block pair, the histogram generation result in the already interpolated range around the pixel position to be interpolated is referred to, so that more accurate There is an effect that an interpolated image is obtained. Further, as in the third and fourth embodiments, there is an effect that an interpolation image with higher reliability can be obtained by correcting the similarity of the representative block pair from the generated histogram.
上記した実施の形態1乃至4の補間装置は、ソフトウエアにより、即ちプログラムされたコンピュータにより実現することもできる。 The above-described interpolation apparatuses according to the first to fourth embodiments can also be realized by software, that is, by a programmed computer.
本発明の活用例として、テレビジョンのフレーム周波数変換や、業務用モニターのフレーム周波数変換に適用できる。また、フレーム周波数は変換しない場合であっても、冗長な1枚のフレーム(直前のフレームと同じ内容のフレーム)を除去して新たにフレームを生成するフレーム変換に適用できる。 As an application example of the present invention, it can be applied to frame frequency conversion for television and frame frequency conversion for commercial monitors. Even if the frame frequency is not converted, it can be applied to frame conversion in which one redundant frame (a frame having the same content as the immediately preceding frame) is removed and a new frame is generated.
1 入力端子、 2 遅延手段、 3 ブロック対抽出手段、 4 類似度計算手段、 5 エリア分割手段、 6 エリア代表抽出手段、 7 候補抽出手段、 8 信頼性評価手段、 9 参照画素位置選択手段、 10 遅延手段、 11 対称位置補間手段、 12 出力端子、 13 ヒストグラム生成手段、 14 類似度補正手段。
DESCRIPTION OF
Claims (21)
前記補間画素の位置を中心として点対称の位置にある前記第1の参照フレームの画素ブロックと前記第2の参照フレームの画素ブロックとからなる画素ブロック対、及び上記画素ブロック対に対して、一方の画素ブロックを1画素ずらした画素ブロックで置換えた画素ブロック対の一方又は双方を複数個抽出するブロック対抽出手段と、
前記ブロック対抽出手段により抽出された複数の画素ブロック対のそれぞれについて、2つの画素ブロックの類似度を前記2つの画素ブロック内の画素の画素値に基づいて計算する類似度計算手段と、
前記ブロック対抽出手段により抽出された複数のブロック対を、各ブロック対の画素ブロックの中心画素同士を結ぶ直線の方向が類似しているものが同じエリアに属することとなるように、複数のエリアに分割するエリア分割手段と、
前記エリア分割手段により分割された各々のエリアで、前記類似度計算手段により計算された類似度が最も大きい画素ブロック対をエリア代表ブロック対として選択するエリア代表抽出手段と、
前記エリア代表抽出手段により抽出された前記複数個のエリア代表ブロック対のうちで、前記類似度計算手段により計算された類似度又はそれを補正したものが最も大きい画素ブロック対を候補ブロック対として選択するとともに、前記エリア代表抽出手段により抽出された前記複数個のエリア代表ブロック対の中から前記候補ブロック対以外のもののうちで、前記類似度計算手段により計算された類似度又はそれを補正したものが最も大きい画素ブロック対を評価用ブロック対として選択する候補ブロック対抽出手段と、
前記候補ブロック対の類似度又はそれを補正したものと前記評価用ブロック対の類似度又はそれを補正したものの大きさに基づき、前記候補ブロック対の信頼性を評価する信頼性評価手段と、
前記候補ブロック対を構成するそれぞれの画素ブロックの中心位置を参照画素位置として選択する参照画素位置選択手段と、
前記参照画素位置選択手段により選択された参照画素位置の画素値に基づいて前記補間画素を生成する対称位置補間手段と
を備え、
前記参照画素位置選択手段は、前記信頼性評価手段が、信頼性ありと判断した場合は、前記候補ブロック対を構成するそれぞれの画素ブロックの中心位置を参照画素位置として選択し、信頼性なしと判断した場合は、当該補間画素の参照画素位置としてそれ以前に選択した参照画素位置を選択する
ことを特徴とするフレーム補間装置。 A frame interpolation device for generating a pixel value of an interpolation pixel in an interpolation frame between a first reference frame and a second reference frame,
One of the pixel block pair consisting of the pixel block of the first reference frame and the pixel block of the second reference frame that is point-symmetric with respect to the position of the interpolation pixel, and the pixel block pair Block pair extracting means for extracting a plurality of one or both of the pixel block pairs in which the pixel blocks are replaced with pixel blocks shifted by one pixel;
Similarity calculation means for calculating the similarity of two pixel blocks based on the pixel values of the pixels in the two pixel blocks for each of a plurality of pixel block pairs extracted by the block pair extraction means;
The plurality of block pairs extracted by the block pair extraction unit are divided into a plurality of areas such that those in which the directions of straight lines connecting the central pixels of the pixel blocks of each block pair are similar belong to the same area. Area dividing means to divide into
In each area divided by the area dividing means, an area representative extracting means for selecting a pixel block pair having the highest similarity calculated by the similarity calculating means as an area representative block pair;
Among the plurality of area representative block pairs extracted by the area representative extracting unit, a pixel block pair having the largest similarity calculated by the similarity calculating unit or a corrected one is selected as a candidate block pair. In addition, among the plurality of area representative block pairs extracted by the area representative extracting means, the similarity calculated by the similarity calculating means or a correction of the same among the other than the candidate block pairs Candidate block pair extraction means for selecting the pixel block pair having the largest as the evaluation block pair;
A reliability evaluation means for evaluating the reliability of the candidate block pair based on the similarity of the candidate block pair or the corrected version thereof and the similarity of the evaluation block pair or the size of the corrected block pair; and
Reference pixel position selection means for selecting a center position of each pixel block constituting the candidate block pair as a reference pixel position;
Symmetric position interpolation means for generating the interpolation pixel based on the pixel value of the reference pixel position selected by the reference pixel position selection means,
The reference pixel position selection means, when the reliability evaluation means determines that there is reliability, selects the center position of each pixel block constituting the candidate block pair as a reference pixel position, and has no reliability. If it is determined, a frame interpolation device that selects a previously-selected reference pixel position as the reference pixel position of the interpolation pixel.
前記参照画素位置選択手段は、前記信頼性評価手段で信頼性がないと評価された時、前記ヒストグラム生成手段で検出された出現頻度が高いエリアのエリア代表ブロック対の中心画素位置を前記以前に選択した参照画素位置として用いることを特徴とする請求項1に記載のフレーム補間装置。 The reference pixel position selected by the reference pixel position selection means is set as the central pixel position for each of a plurality of pixels that are positioned around the interpolation pixel and that are to be interpolated before the pixel that is to be interpolated. A histogram generating means for detecting an appearance frequency of an area to which a block pair consisting of pixel blocks belongs,
The reference pixel position selection means determines the center pixel position of the area representative block pair of the area having a high appearance frequency detected by the histogram generation means when the reliability evaluation means evaluates that there is no reliability. The frame interpolation apparatus according to claim 1, wherein the frame interpolation apparatus is used as a selected reference pixel position.
前記候補抽出手段は、前記類似度補正手段で補正された類似度に基づいて、前記候補ブロック対及び評価用ブロック対の選択を行なう
ことを特徴とする請求項3又は4に記載のフレーム補間装置。 According to the appearance frequency of each area detected by the histogram generation means, further comprising a similarity correction means for correcting the similarity of the area representative block pair of each area extracted by the area representative extraction means,
5. The frame interpolation device according to claim 3, wherein the candidate extraction unit selects the candidate block pair and the evaluation block pair based on the similarity corrected by the similarity correction unit. 6. .
{(Se−Sc)}×B+C>(Sa−Se)
(Seは、評価用ブロック対の類似度又はそれを補正したものを表し、
Scは、候補ブロック対の類似度又はそれを補正したものを表し、
Saは、すべてのエリア代表ブロック対の類似度又はそれを補正したものの平均値を表し、
Bは1以上の係数を表し、
Cは0以上の定数を表す)
が満たされるとき、信頼性ありと判断することを特徴とする請求項7に記載のフレーム補間装置。 The reliability evaluation means includes the following inequality:
{(Se-Sc)} × B + C> (Sa-Se)
(Se represents the similarity of the evaluation block pair or a corrected version thereof,
Sc represents the similarity of the candidate block pair or a corrected version thereof,
Sa represents the similarity of all area representative block pairs or the average of the corrected values,
B represents a coefficient of 1 or more,
C represents a constant of 0 or more)
The frame interpolating apparatus according to claim 7, wherein when the condition is satisfied, it is determined that there is reliability.
前記補間画素の位置を中心として点対称の位置にある前記第1の参照フレームの画素ブロックと前記第2の参照フレームの画素ブロックとからなる画素ブロック対、及び上記画素ブロック対に対して、一方の画素ブロックを1画素ずらした画素ブロックで置換えた画素ブロック対の一方又は双方を複数個抽出するブロック対抽出手段と、
前記ブロック対抽出手段により抽出された複数の画素ブロック対のそれぞれについて、2つの画素ブロックの類似度を前記2つの画素ブロック内の画素の画素値に基づいて計算する類似度計算手段と、
前記ブロック対抽出手段により抽出された複数のブロック対を、各ブロック対の画素ブロックの中心画素同士を結ぶ直線の方向が類似しているものが同じエリアに属することとなるように、複数のエリアに分割するエリア分割手段と、
前記エリア分割手段により分割された各々のエリアで、前記類似度計算手段により計算された類似度が最も大きい画素ブロック対をエリア代表ブロック対として選択するエリア代表抽出手段と、
前記エリア代表抽出手段で選択されたエリア代表ブロック対の類似度を補正して補正類似度を生成する類似度補正手段と、
前記エリア代表抽出手段により抽出された前記複数個のエリア代表ブロック対のうちで、前記補正類似度が最も大きい画素ブロック対を候補ブロック対として選択する候補抽出手段と、
前記候補ブロック対を構成するそれぞれの画素ブロックの中心位置を参照画素位置として選択する参照画素位置選択手段と、
前記参照画素位置選択手段により選択された参照画素位置の画素値に基づいて前記補間画素を生成する対称位置補間手段と、
前記補間画素の周辺に位置し、現に補間を行なおうとする画素よりも前に補間対象とされた複数の画素の各々について、前記参照画素位置選択手段で選択された参照画素位置を中心画素位置とする画素ブロックから成るブロック対の属するエリアの出現頻度を検出するヒストグラム生成手段とを備え、
前記類似度補正手段は、前記ヒストグラム生成手段で検出された各エリアの出現頻度に応じて、前記エリア代表抽出手段で抽出されたそれぞれのエリアのエリア代表ブロック対の類似度を補正する
ことを特徴とするフレーム補間装置。 A frame interpolation device for generating a pixel value of an interpolation pixel in an interpolation frame between a first reference frame and a second reference frame,
One of the pixel block pair consisting of the pixel block of the first reference frame and the pixel block of the second reference frame that is point-symmetric with respect to the position of the interpolation pixel, and the pixel block pair Block pair extracting means for extracting a plurality of one or both of the pixel block pairs in which the pixel blocks are replaced with pixel blocks shifted by one pixel;
Similarity calculation means for calculating the similarity of two pixel blocks based on the pixel values of the pixels in the two pixel blocks for each of a plurality of pixel block pairs extracted by the block pair extraction means;
The plurality of block pairs extracted by the block pair extraction unit are divided into a plurality of areas such that those in which the directions of straight lines connecting the central pixels of the pixel blocks of each block pair are similar belong to the same area. Area dividing means to divide into
In each area divided by the area dividing means, an area representative extracting means for selecting a pixel block pair having the highest similarity calculated by the similarity calculating means as an area representative block pair;
Similarity correction means for correcting the similarity of the area representative block pair selected by the area representative extraction means to generate a correction similarity;
Candidate extraction means for selecting, as a candidate block pair, a pixel block pair having the highest correction similarity among the plurality of area representative block pairs extracted by the area representative extraction means;
Reference pixel position selection means for selecting a center position of each pixel block constituting the candidate block pair as a reference pixel position;
Symmetric position interpolation means for generating the interpolation pixel based on the pixel value of the reference pixel position selected by the reference pixel position selection means;
The reference pixel position selected by the reference pixel position selection means is set as the central pixel position for each of a plurality of pixels that are positioned around the interpolation pixel and that are to be interpolated before the pixel that is to be interpolated. A histogram generating means for detecting the appearance frequency of an area to which a block pair consisting of pixel blocks belongs,
The similarity correction unit corrects the similarity of the area representative block pair of each area extracted by the area representative extraction unit according to the appearance frequency of each area detected by the histogram generation unit. A frame interpolation device.
前記候補抽出手段は、前記エリア代表抽出手段により抽出された前記複数個のエリア代表ブロック対の中から前記候補ブロック対以外のもののうちで、前記補正類似度が最も大きい画素ブロック対を評価用ブロック対として選択し、
前記信頼性評価手段は、前記候補ブロック対の補正類似度と前記評価用ブロック対の補正類似度の大きさに基づき、前記候補ブロック対の信頼性を評価し、
前記ヒストグラム生成手段は、前記信頼性評価手段で信頼性があると評価されて前記参照画素位置選択手段で選択されたことを条件として、前記出現頻度を求めるための計数の対象とすることを特徴とする請求項9に記載のフレーム補間装置。 Further provided with a reliability evaluation means,
The candidate extraction unit is configured to evaluate a pixel block pair having the highest correction similarity among the plurality of area representative block pairs extracted by the area representative extraction unit, except for the candidate block pair. Select as a pair,
The reliability evaluation means evaluates the reliability of the candidate block pair based on the correction similarity of the candidate block pair and the magnitude of the correction similarity of the evaluation block pair,
The histogram generation means is subject to counting for obtaining the appearance frequency on the condition that the reliability evaluation means evaluates the reliability and the reference pixel position selection means selects the appearance. The frame interpolation apparatus according to claim 9.
ことを特徴とする請求項9又は10に記載のフレーム補間装置。 The frame interpolation apparatus according to claim 9 or 10, wherein the similarity correction unit corrects the similarity to a larger value as the appearance frequency is higher.
{(Se−Sc)}×B+C>(Sa−Se)
(Seは、評価用ブロック対の補正類似度を表し、
Scは、候補ブロック対の補正類似度を表し、
Saは、すべてのエリア代表ブロック対の補正類似度の平均値を表し、
Bは1以上の係数を表し、
Cは0以上の定数を表す)
が満たされるとき、信頼性ありと判断することを特徴とする請求項12に記載のフレーム補間装置。 The reliability evaluation means includes the following inequality:
{(Se-Sc)} × B + C> (Sa-Se)
(Se represents the corrected similarity of the evaluation block pair,
Sc represents the corrected similarity of the candidate block pair,
Sa represents an average value of the correction similarities of all area representative block pairs,
B represents a coefficient of 1 or more,
C represents a constant of 0 or more)
The frame interpolating apparatus according to claim 12, wherein when it is satisfied, it is determined that there is reliability.
前記補間画素の位置を中心として点対称の位置にある前記第1の参照フレームの画素ブロックと前記第2の参照フレームの画素ブロックとからなる画素ブロック対、及び上記画素ブロック対に対して、一方の画素ブロックを1画素ずらした画素ブロックで置換えた画素ブロック対の一方又は双方を複数個抽出するブロック対抽出ステップと、
前記ブロック対抽出ステップにより抽出された複数の画素ブロック対のそれぞれについて、2つの画素ブロックの類似度を前記2つの画素ブロック内の画素の画素値に基づいて計算する類似度計算ステップと、
前記ブロック対抽出ステップにより抽出された複数のブロック対を、各ブロック対の画素ブロックの中心画素同士を結ぶ直線の方向が類似しているものが同じエリアに属することとなるように、複数のエリアに分割するエリア分割ステップと、
前記エリア分割ステップにより分割された各々のエリアで、前記類似度計算ステップにより計算された類似度が最も大きい画素ブロック対をエリア代表ブロック対として選択するエリア代表抽出ステップと、
前記エリア代表抽出ステップにより抽出された前記複数個のエリア代表ブロック対のうちで、前記類似度計算ステップにより計算された類似度又はそれを補正したものが最も大きい画素ブロック対を候補ブロック対として選択するとともに、前記エリア代表抽出ステップにより抽出された前記複数個のエリア代表ブロック対の中から前記候補ブロック対以外のもののうちで、前記類似度計算ステップにより計算された類似度又はそれを補正したものが最も大きい画素ブロック対を評価用ブロック対として選択する候補ブロック対抽出ステップと、
前記候補ブロック対の類似度又はそれを補正したものと前記評価用ブロック対の類似度又はそれを補正したものの大きさに基づき、前記候補ブロック対の信頼性を評価する信頼性評価ステップと、
前記候補ブロック対を構成するそれぞれの画素ブロックの中心位置を参照画素位置として選択する参照画素位置選択ステップと、
前記参照画素位置選択ステップにより選択された参照画素位置の画素値に基づいて前記補間画素を生成する対称位置補間ステップと
を備え、
前記参照画素位置選択ステップは、前記信頼性評価ステップが、信頼性ありと判断した場合は、前記候補ブロック対を構成するそれぞれの画素ブロックの中心位置を参照画素位置として選択し、信頼性なしと判断した場合は、当該補間画素の参照画素位置としてそれ以前に選択した参照画素位置を選択する
ことを特徴とするフレーム補間方法。 A frame interpolation method for generating a pixel value of an interpolation pixel in an interpolation frame between a first reference frame and a second reference frame,
One of the pixel block pair consisting of the pixel block of the first reference frame and the pixel block of the second reference frame that is point-symmetric with respect to the position of the interpolation pixel, and the pixel block pair A block pair extraction step of extracting a plurality of one or both of the pixel block pairs obtained by replacing the pixel blocks with pixel blocks shifted by one pixel;
A similarity calculation step of calculating the similarity of two pixel blocks based on the pixel values of the pixels in the two pixel blocks for each of a plurality of pixel block pairs extracted by the block pair extraction step;
The plurality of block pairs extracted by the block pair extraction step are divided into a plurality of areas such that those in which the directions of straight lines connecting the central pixels of the pixel blocks of each block pair are similar belong to the same area. Area dividing step to divide into
In each area divided by the area dividing step, an area representative extracting step of selecting a pixel block pair having the highest similarity calculated by the similarity calculating step as an area representative block pair;
Among the plurality of area representative block pairs extracted by the area representative extraction step, a pixel block pair having the largest similarity calculated by the similarity calculation step or a corrected one is selected as a candidate block pair. In addition, among the plurality of area representative block pairs extracted by the area representative extraction step, the similarity calculated by the similarity calculation step or a correction of the similarity among those other than the candidate block pair A candidate block pair extraction step of selecting a pixel block pair having the largest as a block pair for evaluation;
A reliability evaluation step of evaluating the reliability of the candidate block pair based on the similarity of the candidate block pair or a corrected version thereof and the similarity of the evaluation block pair or the size of the corrected block pair; and
A reference pixel position selection step of selecting a center position of each pixel block constituting the candidate block pair as a reference pixel position;
A symmetric position interpolation step for generating the interpolation pixel based on the pixel value of the reference pixel position selected by the reference pixel position selection step, and
In the reference pixel position selection step, when the reliability evaluation step determines that there is reliability, the center position of each pixel block constituting the candidate block pair is selected as a reference pixel position, and there is no reliability. If it is determined, a frame interpolation method, wherein a reference pixel position selected before is selected as the reference pixel position of the interpolation pixel.
前記補間画素の位置を中心として点対称の位置にある前記第1の参照フレームの画素ブロックと前記第2の参照フレームの画素ブロックとからなる画素ブロック対、及び上記画素ブロック対に対して、一方の画素ブロックを1画素ずらした画素ブロックで置換えた画素ブロック対の一方又は双方を複数個抽出するブロック対抽出ステップと、
前記ブロック対抽出ステップにより抽出された複数の画素ブロック対のそれぞれについて、2つの画素ブロックの類似度を前記2つの画素ブロック内の画素の画素値に基づいて計算する類似度計算ステップと、
前記ブロック対抽出ステップにより抽出された複数のブロック対を、各ブロック対の画素ブロックの中心画素同士を結ぶ直線の方向が類似しているものが同じエリアに属することとなるように、複数のエリアに分割するエリア分割ステップと、
前記エリア分割ステップにより分割された各々のエリアで、前記類似度計算ステップにより計算された類似度が最も大きい画素ブロック対をエリア代表ブロック対として選択するエリア代表抽出ステップと、
前記エリア代表抽出ステップで選択されたエリア代表ブロック対の類似度を補正して補正類似度を生成する類似度補正ステップと、
前記エリア代表抽出ステップにより抽出された前記複数個のエリア代表ブロック対のうちで、前記補正類似度が最も大きい画素ブロック対を候補ブロック対として選択する候補抽出ステップと、
前記候補ブロック対を構成するそれぞれの画素ブロックの中心位置を参照画素位置として選択する参照画素位置選択ステップと、
前記参照画素位置選択ステップにより選択された参照画素位置の画素値に基づいて前記補間画素を生成する対称位置補間ステップと、
前記補間画素の周辺に位置し、現に補間を行なおうとする画素よりも前に補間対象とされた複数の画素の各々について、前記参照画素位置選択ステップで選択された参照画素位置を中心画素位置とする画素ブロックから成るブロック対の属するエリアの出現頻度を検出するヒストグラム生成ステップとを備え、
前記類似度補正ステップは、前記ヒストグラム生成ステップで検出された各エリアの出現頻度に応じて、前記エリア代表抽出ステップで抽出されたそれぞれのエリアのエリア代表ブロック対の類似度を補正する
ことを特徴とするフレーム補間方法。 A frame interpolation method for generating a pixel value of an interpolation pixel in an interpolation frame between a first reference frame and a second reference frame,
One of the pixel block pair consisting of the pixel block of the first reference frame and the pixel block of the second reference frame that is point-symmetric with respect to the position of the interpolation pixel, and the pixel block pair A block pair extraction step of extracting a plurality of one or both of the pixel block pairs obtained by replacing the pixel blocks with pixel blocks shifted by one pixel;
A similarity calculation step of calculating the similarity of two pixel blocks based on the pixel values of the pixels in the two pixel blocks for each of a plurality of pixel block pairs extracted by the block pair extraction step;
The plurality of block pairs extracted by the block pair extraction step are divided into a plurality of areas such that those in which the directions of straight lines connecting the central pixels of the pixel blocks of each block pair are similar belong to the same area. Area dividing step to divide into
In each area divided by the area dividing step, an area representative extracting step of selecting a pixel block pair having the highest similarity calculated by the similarity calculating step as an area representative block pair;
A similarity correction step of generating a corrected similarity by correcting the similarity of the area representative block pair selected in the area representative extraction step;
A candidate extraction step of selecting, as a candidate block pair, a pixel block pair having the highest correction similarity among the plurality of area representative block pairs extracted by the area representative extraction step;
A reference pixel position selection step of selecting a center position of each pixel block constituting the candidate block pair as a reference pixel position;
A symmetric position interpolation step for generating the interpolation pixel based on a pixel value of the reference pixel position selected by the reference pixel position selection step;
The reference pixel position selected in the reference pixel position selection step is set as the central pixel position for each of a plurality of pixels that are positioned around the interpolation pixel and that are to be interpolated before the pixel that is to be interpolated. And a histogram generation step for detecting the appearance frequency of an area to which a block pair consisting of pixel blocks belongs,
In the similarity correction step, the similarity of the area representative block pair of each area extracted in the area representative extraction step is corrected according to the appearance frequency of each area detected in the histogram generation step. Frame interpolation method.
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