JPH03256489A - テレビジョン信号の輝度・色信号分離回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はテレビジョン信号における動き適応型の輝度信
号と色信号の分離回路に関する。

〔従来の技術〕

複合カラーテレビジョン信号から輝度信号成分Ｙ１１信
号成分Ｃを分離するＹＣ分離処理では。

クロスカラー、クロスルミナンスを低減して高画質化を
図るため、動き適応型の３次元ｙｃ分離が多く用いられ
る様になってきた。

これらの動き適応型の３次元ＹＣ分離では、フレーム間
ＹＣ分離により得られる静止画像に対応した成分と、ラ
イン間ＹＣ分離などより得られる動画像に対応した成分
とを、画像の動きに応じてその混合比を適応的に変化さ
せることにより、輝度信号成分Ｙ２２信号成分Ｃの分離
を行なう。

この適応制御に必要な画像の動きの情報は、複合カラー
テレビジョン信号を用いて検出が行なわれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、画像の動きの情報を複合カラーテレ
ビジョン信号の１フレ一ム間差分信号の低域成分、２フ
レ一ム間差分信号などより、画素を単位として検出を行
なっている。このため、動画像を静止画像と判定する動
きの検出漏れの発生が多いという問題がある。

動きの検出漏れの救済策として、時空間フィルタによる
時間方向の積分操作が行なわれることもあるが、この場
合には、動画像が停止した時、ドロップアウトが発生し
た時、などでは動画モードから静止画モードへの切換に
時間がかかるため、これに起因して不自然な画質劣化が
現われるという問題がある。

本発明の目的は動きの検出精度が高く、かつ、検出漏れ
の極めて少ない動き情報の検出を行なうことにより、上
記従来技術の問題点を解決して高品質な輝度２色信号の
分離を行なう回路を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、複合カラーテレビ
ジョン信号からの動き検出において、画質の動きを含む
領域を動物体領域として抽出し、この動物体領域に対し
て動きの情報を検出する手段を採用し、これより得られ
た動きの情報を使用して動きの適応制御を行なわせるこ
とによって、高精度な輝度２色信号の分離処理を行なう
ようにしたものである。

〔作用〕

複合カラーテレビジョン信号から画像に含まれている動
きの部分を動物体領域として抽出し、この動物体領域に
対して動きの情報を検出するため、例えば、１フレ一ム
間の差分信号の低周波成分（色信号が重畳されていない
周波数帯）、あるいはフレーム間の差分信号がこの動物
体領域で検出された時には、この動物体領域の全体を動
き有りと判定する。この結果、従来技術で行なわれてい
る画素単位の動き検出に比較して、検出漏れの発生確率
も極めて低くすることが可能になる。このため、検出漏
れの救済策としての時空間フィルタによる時間方向の積
分操作も不要にできる。

すなわち１本発明においては、動物体領域を単位として
動き情報の検出を行なうことにより、検出精度の高い、
かつ、時空間領域での積分操作のない動き検出ができる
。これにより、従来技術で問題になっている検出漏れ、
あるいは検出漏れの救済策に起因した劣化のない動き適
応のＹＣ分離処理を行なうことが可能になり、従来技術
よりさらに高精度な輝度信号９色信号の分離を実現する
。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明による輝度９色信号分離回路の一実施
例の全体ブロック構成である。

複合カラーテレビジョン信号Ｖｓは、動物体領域動き検
出回路１．静止画対応色信号抽出回路３゜動画対応色信
号抽出回路４．遅延回路８に入力される。

動物体領域動き検出回路１では、信号Ｖｓより画像に含
まれる動きの領域を動物体領域として抽出し、これらの
領域を単位とした動きの情報の検出を行ない、動き情報
信号Ｍ　Ｉを出力する。

動き係数設定回路２は、この動き情報信号Ｍ１をもとに
、例えば第３図の実線、もしくは点線に示すＮレベルの
特性の動き係数ｋを設定する。

静止画対応色信号抽出回路３は、例えばフレーム間の演
算操作によって、静止画像に適した色信号成分ＣＭを抽
出する。

また、動画対応色信号抽出回路４は１例えばライン間の
演算操作によって、動画像に適した色信号成分ＣＭを抽
出する。

係数荷重回路５では、動き係数設定回路２より得られた
動き係数をもとに、信号ＣＭには１−ｋ。

信号ＣＭにはｋをそれぞれ係数荷重する。そして。

加算回路６で両者の信号を加算し、ＢＰＦ回路７で所定
の色信号帯域の信号成分を抽出し、分離した色信号成分
Ｃを生成する。

一方、遅延回路８で遅延調整した複合カラーテレビジョ
ン信号は、減算回路９で色信号成分Ｃを減算し、分離し
た輝度信号成分Ｙを生成する。

なお、本実施例の各ブロックの具体的な構成等について
は後に詳述する。

次に、本発明による他の一実施例の全体ブロック構成を
第２図に示す。本実施例においては、色信号成分の抽出
をさらにきめ細かく行なうことに特徴がある。

すなわち、静止画、動画の他に、準静止画として比較的
ゆっくりした動きに対する色信号成分の抽出回路を設け
、より動きの特性に整合した分離処理を行なうことがで
きる。

複合カラーフレビジョン信号ＶＳより、準静止画対応色
信号抽出回路１０では、例えばフィールド間の演算操作
によって、ゆっくりした動きに適した色信号成分ＣＳＭ
を抽出する。

これらの抽出した色信号成分は、係数荷重回路５で例え
ば第４図に示す様な特性の動き係数に工。

ｋ２．　ｋ、を係数荷重し、その加算によって、分離し
た色信号成分Ｃを生成する。そして、複合カラーテレビ
ジョン信号から色信号成分Ｃを減算して、分離した輝度
信号成分Ｙを生成する。

次に、本発明を、例えば特開昭５９−１７１３８７号公
報に記載の現行方式と両立性を有する復号カラーテレビ
ジョン信号Ｖｓｃに適用した一実施例の全体ブロック構
成を第５図に示す。この場合には、さらに重畳されてい
る高精細信号の分離処理が追加される。

すなわち、高精度信号抽出回路１１では、色副搬送波と
共役な時間−垂直周波数領域の第１．第３象限に重畳さ
れている高精細信号成分を抽出する。なお、この高精細
信号は動画像では重畳されないので、第６図の点線で示
す特性の動き係数ｋＨを係数荷重し、フィルタ回路１２
で所定の高精細信号帯域の成分を抽出して、高精細信号
成分ＳＨを分離する。

一方、色信号に関しては、静止画像では色信号成分が時
間−垂直周波数領域の第２．第４象限に規定されている
ので、静止画対応色信号抽出回路１３では、これに対応
した色信号成分Ｃ３）Ｉを抽出する。そして、動き係数
ｋに応じてＣ８Ｈ，ＣＭを混合加算して、分離した色信
号成分Ｃを生成する。

そして、両立性を有する複合カラーテレビジョン信号Ｖ
ｓｃから、信号成分Ｃ，ＳＨを減算して、分離した輝度
信号Ｙを生成する。

以上で、全体ブロック構成の説明を終了し、つぎに、各
ブロックの構成要素について実施例をもとに詳述する。

動物体領域動き検出回路１の一実施例を第７図に示す。

本実施例においては、輝度コンーポネント抽出回路１４
．物体領域抽出回路１５．フレーム差分信号抽出回路１
６．動き情報抽出回路１７の組み合せで実現する。

輝度コンーボネント抽出回路１４は、複合カラーテレビ
ジョン信号Ｖｓ（Ｖｓｃ）より、物体領域の抽出に必要
な輝度コンポーネント信号Ｙを抽出する機能を有し、第
８図〜第１０図に示す構成の実施例で実現できる。

第８図の実施例は１画素遅延回路１８により複合カラー
テレビジョン信号の色副搬送波の位相が反転に相当する
時間遅延を与え、加算回路６でこれら両者の信号を加算
して輝度コンポーネント信号Ｙの成分を抽出する。

第９図の実施例は、複合カラーテレビジョン信号の色副
搬送波の位相が１ライン毎に反転している性質を利用し
て５１ライン遅延回路１９で１ライン期間に相当する時
間遅延させた信号とを加算することにより輝度コンポー
ネント信号Ｙの成分を抽出する。

第１０図の実施例は、複合カラーテレビジョン信号の色
副搬送波の位相がフレーム毎に反転している性質を利用
して、１フレーム遅延回路２０で１フレームに相当した
時間遅延した信号との加算より輝度コンポーネント信号
Ｙの成分を抽出する。

物体領域抽出回路１５は、輝度コンポーネント信号Ｙよ
り、画像パターンを抽出し、こけをもとに画像パターン
部を１つの物体領域として抽出する機能を有し、第１１
図に示す構成の実施例で実現できる。

輝度コンポーネント信号Ｙ、ならびに１画素遅延回路２
１で１画素相当の遅延させた信号は、減算回路９で両者
の差分をとり、画像に含まれる垂直パターンに対応した
信号○Ｈを抽出する。

同様に、１ライン遅延回路１９で１ライン相当の遅延さ
せた信号との差分により、画像に含まれる水平パターン
に対応した信号○Ｖを抽出する。

これらの信号は、２値化回路２２で閾値±ΔＴｈを越え
る場合は１、それ以外は０という２値化処理を行ない、
信号○Ｈ２○Ｖを生成する。

そして、平滑化回路２３では、雑音成分の除去。

ならびに画像パターン部を１つの連続した領域として抽
出するために平滑化処理を行なう。この処理はＲＯＭ等
を使用して簡単に実現できる。

平滑化処理した信号は、ＯＲ回路２４で両者のＯＲ演算
を行ない、物体領域信号○ＢＳを発生する。なお、この
信号には、静止、動きの両者の物体領域の情報が含まれ
ている。

フレーム差分信号抽出回路１６は、複合カラーテレビジ
ョン信号のフレーム間の差分信号などをとり画像の動き
を抽出する機能を有し、第１２図〜第１４図に示す構成
の実施例で実現できる。

第１２図は、複合カラーテレビジョン信号の色副搬送波
の位相が２フレーム毎に一致している性質を利用したも
ので、複合カラーテレビジョン信号、および２フレ一ム
遅延回路２５で２フレーム相当の時間遅延させた信号を
、減算回路９で両者の差分を取ることにより、差分信号
ＦＤを抽出する。

第１３図は、複合カラーテレビジョン信号の低周波帯に
は色信号がない性質を利用したもので、１フレーム遅延
回路２０で１フレーム相当遅延させた信号との差分信号
をＬＰＦ回路２６に通し。

その低周波成分を差分信号ＦＤとして抽出する。

第１４図は、複合カラーテレビジョン信号の２フレ一ム
間の差分信号、１フレ一ム間の差分信号の低周波成分か
ら、差分信号ＦＤを抽出するものである。すなわち、Ｌ
ＰＦ回路２６より得られる１フレ一ム間差分信号Ｆ　Ｄ
１Ｆ、および２フレ一ム間差分信号Ｆ　Ｄ２Ｆは絶対値
最大選択回路２７において、その信号成分の絶対値が大
きい方の信号を選択して差分信号ＦＤとして抽出する。

すなわち、ＦＤｉＦｌンＩＦＤ、ＦｌではＦＤ８ＦＴＩ
ＦＤｉＦｌ＜１ＦＤ２Ｆ＋ではＦ　Ｄ２Ｆが信号ＦＤと
して抽出される。

動き情報抽出回路１７は、物体領域信号○ＢＳ。

差分信号ＦＤをもとに動き情報信号ＭＩを発生する機能
を有し、第１５図に示す構成の実施例で実現できる。

差分信号ＦＤの一方は、先に第１１図で示したと同様、
２値化回路２２で２値化し、平滑化回路２３で平滑化処
理を行なって信号ＦＤ２を生成する。この信号と、物体
領域信号○ＢＳは、動物体領域判定回路２８に入力し、
両者の信号間の相互関係より動きを含む物体領域を動物
体領域信号ＭＯＢＳとして抽出する。

この動作原理を第１６図に示す。信号ＯＢＳの■の物体
領域では、ａ、ｂの期間は信号ＦＤ２に差分が娩出され
ていないので、この期間は背景などの静止領域と判定す
る。一方、信号ＦＤ２に差分が検出された期間は動きが
ありと判定し、これに相当する期間は動物体領域とみな
して信号ＭＯＢＳは例えば１にする。

信号ＯＢＳの＠の物体領域では信号ＦＤ２がないので、
この物体領域は静止と判定する。

また、信号ＯＢＳののの物体領域ではこれに一致して信
号ＦＤ２も差分が検出されているため。

この領域全体は動物体領域と判定する。

これらの動作機能は論理回路の組み合せによって実現す
ることができる。

つぎに、差分信号ＦＤの他の一方は、絶対値量子化回路
２９において１例えば第１７図に示す特性で絶対値量子
化され、信号ＱＦＤを生成する。

動き情報生成回路３０では、動物体領域信号ＭＯＢＳ、
および信号ＱＦＤをもとに、動き情報信号ＭＩを発生す
る機能を有し、第１８図に示す構成の実施例で実現する
。

スイッチ回路３２は信号ＭＯＢＳで制御され、これが０
の時（動物体領域でない時）には入力βを、これが１の
時、すなわち、動物体領域では入力αを選択して出力に
する。

また、ＭＡＸ選択回路３１は、入力信号間で最天領のも
のを選択して出力信号にするものである。

また時間軸反転回路３４は、例えば１ライン単位に時間
軸の反転処理を行なうもので、この出力信号ＱＦＤ’　
、ＭＯＢＳ’の信号系列では１ラインの最後のデータが
先頭、１ラインの最初のデータが最後という時系列の信
号になる。

つぎにこの動作を説明する。動物体領域以外の領域では
、スイッチ回路３２は入力βに接続されるので、信号Ｑ
ＦＤがそのまま出力信号ＭＩ、。

ＭＩ２になり、従来技術と同様に動きの情報の検出を行
なう。

一方、動物体領域においてはスイッチ回路３２は入力α
に接続され、ＭＡＹ選択回路３１とでフィードバックル
ープを構成する。そして、動物体領域では、信号ＱＦＤ
の最大値が出力信号Ｍ　１１゜Ｍ■、として生成される
。この結果、動物体領域のうちの信号ＱＦＤが零の部分
では、それ以前に最大となった値が保持されることにな
る。

すなわち１本発明の様に、動物体領域においては信号Ｑ
ＦＤの最大値を動きの情報として使用することにより、
従来技術で問題となっている検出漏れの発生を大幅に抑
圧することが可能になる。

なお、動き情報の検出精度を高めるため、時間軸を反転
した信号系列より得られる信号ＭＩ２を再度、時間軸反
転してもとの時系列信号に変換した信号、および、遅延
回路３３で遅延調整したＭＩ□信号との両者の最大値を
、最終的に動き情報信号ＭＩとして抽出する。したがっ
て、場合によっては時間軸反転による信号処理を省略す
ることもできる。

以上で、動物体領域動き検出回路１の説明髪終り、つぎ
に、動き係数設定回路２について第１９図〜第２１図に
示す構成の一実施例を説明する。

第１９図はこのブロック構成を示す。動き情報信号ＭＩ
は、平滑化回路３５で、水平、垂直、あるいはこの両者
の領域で平滑化処理を行ない、平滑化動き信号ＭＩＡＶ
を生成する。そして、動き係数発生回路３６は、信号Ｍ
ＩＡＶのレベルに応して、例えば先に示した第３図、第
４図、第６図の特性の動き係数ｋ　（ｋ□、　ｋ２．　
ｋ３．　ｋＨ）を発生する。これらはＲＯＭ等によって
簡単に実現することができる。

第２０図は、水平方向での平滑化処理を行なう平滑回路
の一構成例である。１画素遅延回路２１で遅延させた信
号系列に対して、係数ａ。、ａｌ。

・・・、ａＮ　を係数荷重し、これらを加算して平滑化
動き信号ＭＩＡＶを生成する。係数ａ。、・・・、　ａ
Ｎは所望する平滑化特性が得られる様に設定すればよい
。

２１図は、水平、垂直の２次元領域での平滑化処理を行
なう場合の一構成例である。１ライン遅延回路１９で遅
延させた信号系列に対して、係数ａｖｏ　ｌ・・・、ａ
ｖｍを荷重加算して垂直方向の平滑化を行なう。さらに
、１画素遅延回路２１で遅延させた信号系列に対して係
数ａ。、・・・、ａＮを荷重加算して水平方向の平滑化
処理を行なう。

以上で、動き係数設定回路２の説明を終了し、つぎに、
色信号抽出回路の一実施例を第２２図〜第２６図により
説明する。

第２２図は、静止画対応色信号抽出回路３の一構成例で
ある。１フレーム遅延回路２０でフレーム遅延させた信
号系列に対し、係数−１／４．１／２．−１／４を荷重
加算して、いわゆるフレーム櫛型フィルタによって色信
号成分ＣＳを抽出する。

第２３図は、現行方式と両立性を有する複合カラーテレ
ビジョン信号（特開昭５９−１７１．３８７号公報に記
載のもの）に好適な静止画対応色信号抽出回路１３の一
構成例である。

フレーム櫛形フィルタより得られた色信号成分ＣＭは、
２６２ライン遅延回路３７で２６２ライン相当時間遅延
させた信号とを加算して、時間−垂直周波数領域の第２
．第４象限の色信号成分ＣＭＨを抽出する。

第２４図は、動画対応色信号抽出回路４の一構成例であ
る。１ライン遅延回路１９．係数荷重回路５の組み合せ
でライン櫛型フィルタを構成し。

動画像に適した色信号成分ＣＭを抽出する。

第２５図は、動画対応色信号抽出回路４の他の一構成例
である。

ライン櫛型フィルタにより抽出される色信号成分ＣＬＩ
Ｎ　、ならびにＢＰＦ回路３９により水平１次元の周波
数帯域で抽出した色信号成分ＣＢＰＦは、画像の水平パ
ターンに応じて選択回路４０で選択出力される。すなわ
ち、減算回路９．ＬＰＦ回路３８によって得られる画像
の水平パターンの情報に従って、水平エツジ部ではＣＢ
ＰＦ　、それ以外ではＣＬＩＮの信号を８力信号ＣＭと
する。

第２６図は、準静止側対応色信号抽出回路１０の一構成
例である。２６２ライン遅延回路３７゜２６３ライン遅
延回路４１．係数荷重回路５の組み合せでフィールド櫛
型フィルタを構成し、準静止画像に好適な色信号成分Ｃ
ＳＭを抽出する。

なお、本発明による動き検出は、以上述べたＹＣ分離処
理の他にも、走査線補間などの動き適応処理に適用する
ことも可能である。この一実施例を第２７図に示す。

複合カラーテレビジョン信号より分離された輝度信号Ｙ
は、静止画対応補間走査線生成回路４３゜動画対応補間
走査線生成回路４４により、それぞれ静止画、動画に適
した補間走査線信号ＹＳ＋　ＹＭを生成する。

一方、動き情報検出回路４２は、複合カラーテレビジョ
ン信号より、これまで述べた様にして動きの情報を抽出
し、動き係数ｋを発生する。これは、前述のＹＣ分離回
路のものと共用することも可能である。

係数荷重回路５では、この動き係数ｋに応じて、ＹＳに
は１−に、ＹＭにはｋの係数を荷重し、加算回路６で両
者を加算して補間走査線信号Ｙｒｐを生成する。

遅延回路４５で遅延調整した輝度信号と補間走査信号Ｖ
ＩＰは、時間軸変換回路４６でそれぞれ時間軸の１７２
圧縮、ならびに時系列の並びかえ多重を行ない、所望の
順次走査形態の信号を得る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、動きの検出漏れが極めて少なく、時空
間領域での積分操作などの検出漏れの救済策も不要な、
検出精度の高い動き情報信号によって動き適応型のＹＣ
分離信号処理が実現できるので、動きに整合した最適の
輝度信号と色信号の分離が可能になり、テレビジョン画
像の高画質化に大きな効果がある。

なお、本発明は、現行の複合カラーテレビジョン信号は
もとより、これと両立性を有する複合カラーテレビジョ
ン信号に対しても有効なことは明らかである。

また、本発明によって得られた動きの情報は、走査線補
間などの動き適応処理環に使用することも可能なことも
明らかである。

さらに、本実施例においては、１フレーム遅延回路など
はそれぞれの機能毎に別々の構成で示したが、これらは
共有化して使用可能なことも明らかである。

ツク構成と動き係数にの特性図、第５図〜第６図は本発
明を両立性を有する複合カラーテレビジョン信号に適用
した場合の一実施例の全体ブロック構成と特性図である
。

第７図〜第１８図は本発明に使用する動物体領域動き検
出回路の全体ブロック構成、各部ブロックの一実施例、
ならびに−特性図である。

また、第１９図〜第２１図は動き係数設定回路の一実施
例、第２２図〜第２３図は静止画対応色信号抽出回路、
第２４図〜第２５図は動画対応色信号抽出回路、第２６
図は準静止側対応色信号抽出回路の一実施例である。

１・・動物体領域動き検出回路、２・・動き係数設定回
路、３・・・静止画対応色信号抽出回路、４・・動画対
応色信号抽出回路、５・・係数荷重回路、６・・加算回
路、７・・・ＢＰＦ回路、８・・遅延回路、９・・・減
算回路、１０・・・準静止側対応色信号抽出回路、１１
・・高精細信号抽出回路、１２・・フィルタ回路、１３
・・・静止画対応色信号抽出回路、１４・・輝度コンポ
ーネント抽出回路、１５・・物体領域抽出回路、１６・
・・フレーム差分信号抽出回路、１７・・・動き情報抽
出回路、１８・・・画素遅延回路、１９・・・１ライン
遅延回路、２０・・ｌフレーム遅延回路、２１・・・１
画素遅延回路、２２・・・２値化回路、２３・・・平滑
化回路、２　ト＝　ＯＲ回路、２５・　２フレ一ム遅延
回路、２６・・ＬＰＦ回路、２７・・・絶対値最大選択
回路、２８　動物体領域判定回路、２９　Ｎ＠対対電電
子化回路３０・・・動き情報生成回路、３１・・ＭＡＸ
選択回路、３２・・・スイッチ回路、３３・・遅延回路
、３４・・・時間軸反転回路、３５・・・平滑化回路、
３６・・・動き係数発生回路、３７・・・２６２ライン
遅延回路、３８・・ＬＰＦ回路、３９・・・ＢＰＦ回路
、４０・選択回路、４１・・・２６３ライン遅延回路、
４２・・・動き情報検出回路、４３・・・静止画対応補
間走査線生成回路、４４・・・動画対応補間走査線生成
回路、４５・・・遅延回路、４６・・・時間軸変換回第 １１ 図 第 ２ 図 第 巣 ／６ 図 ％ ノア 韻 ｚｌ 図 ７ ２にＺり４２＃回ｙ谷、 ■ ７ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複合カラーテレビジョン信号より輝度信号Ｙと色信
   号Ｃを分離する輝度・色信号分離回路において、複合カ
   ラーテレビジョン信号より画像パターン領域部を物体領
   域として抽出する手段、複合カラーテレビジョン信号の
   異なるフレームの間との差分信号を抽出する手段、上記
   物体領域と上記差分信号より動きを含む物体領域を動物
   体領域として分離して動きの情報を抽出する手段、上記
   抽出した情報より動き係数ｋを発生する手段、静止画像
   に適した色信号成分Ｃ＿Ｓを抽出する手段、動画像に適
   した色信号成分Ｃ＿Ｍを抽出する手段を有し、動き係数
   ｋにより（１−ｋ）Ｃ＿Ｓ＋ｋＣ＿Ｍを色信号Ｃとして
   分離することを特徴とするテレビジョン信号の輝度・色
   信号分離回路。 ２、複合カラーテレビジョン信号は現行テレビジョンと
   両立性を有する複合カラーテレビジヨン信号であること
   を特徴とする請求項１記載のテレビジョン信号の輝度・
   色信号分離回路。