JPH07135663A - 動きベクトル検出方法および動きベクトル検出装置 - Google Patents

動きベクトル検出方法および動きベクトル検出装置

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JPH07135663A
JPH07135663A JP9969994A JP9969994A JPH07135663A JP H07135663 A JPH07135663 A JP H07135663A JP 9969994 A JP9969994 A JP 9969994A JP 9969994 A JP9969994 A JP 9969994A JP H07135663 A JPH07135663 A JP H07135663A
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Tatsuro Yamauchi
達郎 山内
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 被検出フィールドの前後のフィールドの信号
を用いて動き検出回路12と動き領域判定回路13により動
きの有る領域の偏位を検出し、初期偏位ベクトル選択回
路3bあるいはブロックマッチング法による初期偏位ベク
トル検出回路22等で作成した初期偏位ベクトルのうちか
ら、最も真の動きに近い初期偏位ベクトルの選択を検出
した領域の偏位に応じて初期偏位ベクトル選択回路3aで
行う。 【効果】 動きベクトルを検出する際に発生する動きベ
クトル検出エラーを軽減し、また動きベクトルの精度を
向上させることができるので、検出した動きベクトルを
用いて内挿画像を生成する際に、画像の歪みの発生を軽
減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ディジタル化したテ
レビジョン信号における、動物体の動きの方向及び大き
さ、即ち動きベクトルの検出に関する。
【０００２】
【従来技術】テレビジョンは、種々の情景や図面等の可
視情報を光学的，電気的手段を用いて、遠隔地の受信者
に再表示する画像通信の一種である。テレビジョンは、
基本的には三次元動画像をレンズによって、二次元（平
面）の画像に変換し、その画像の各部の光エネルギーを
一次元の電気信号に編関したものを伝送し、受信側で再
び二次元の画像に組み立てて画面として表示する。そし
て、複数の画面を連続的に表示することにより、画面中
の物体の動きを再現している。この連続的に送られる複
数の画面の各々をフレームという。
【０００３】画像は、互いに明るさの異なる微小部分
（点）の集合であると考えられる。テレビジョンでは、
画面の各点の明るさを、左から右へ、上から下へ一定の
順序に従って、電気信号に変換し受信側に伝送してい
る。受信側では、これを送信側に対応して順次画面を組
み立てることにより再現している。このように、一つの
画面を規則正しく分解したり組立たりすることを走査
（Scanning）という。
【０００４】走査には、画面の上から下に順次走査して
１枚の画面を完了する順次走査方式と、まず間をあけて
走査し、次に最初の走査線の中間を走査することにより
２回の走査で１枚の画面を完了する飛び越し走査（inte
r race scanning）方式（以下インターレース方式）と
がある。インターレース方式は、実質的に複数枚の粗な
画面を重ね合わせることによって１枚の密な画面、即ち
フレームを形成しているといえる。この複数の粗な画面
の各々をフィールドという。インターレース方式は、解
像度を劣化させることなく画面のちらつき（フリッカ）
を減少させることができる。そのため現在ほとんどのテ
レビカメラではインターレース方式が採用されている。
【０００５】動きベクトルは、画面内の動物体の大きさ
と方向を示すものであり、テレビジョン信号の高能率符
号化におけるフレーム間符号化や、テレビジョン方式変
換におけるフィールド数変換の際のフィールド内挿など
に用いられている。
【０００６】動きベクトルの検出方法としては、フレー
ム間の信号パターンの類似性を用いて動きベクトルを検
出する、一般にパターンマッチング法と呼ばれる方法が
知られており、この方法は特開昭５５-１６２６８３号
公報や特開昭５５-１６２６８４号公報に開示されてい
る。それ以外にも、フレーム内信号勾配及びフレーム間
信号差分値の物理的対応等により動きベクトルを推定す
る、一般に反復勾配法と呼ばれる方法も知られており、
この方法は特開昭６０-１５８７８６号公報に開示され
ている。
【０００７】更に反復勾配法の中には、動きベクトルの
検出精度を向上させるために初期偏位ベクトルを用いた
ものがあり、この方法は特開昭６２-２０６９８０号公
報や特開平４-７８２８６号公報に開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、初期偏
位ベクトルのような既検出の動きベクトルを基に偏位ベ
クトルを求め、初期偏位ベクトルと偏位ベクトルの和を
真の動きベクトルとする動きベクトル検出方法において
も、物体が静止状態から急に動いた場合や、逆に移動状
態から急停止した場合には、初期偏位ベクトルが動きベ
クトルの急変に対応できなくて、検出エラーが発生す
る。特に勾配法のように元来動きベクトルの検出精度が
小さいものでは、動きベクトルの急変は検出エラーの発
生を誘発する。
【０００９】例えば図６に示すように、前フィールド
（Ａ）の画像中で静止していた物体Ｍが現フィールド
（Ｂ）で移動した場合、図６（Ｂ）の斜線領域に動物体
Mの背景画像が出現する。その背景画像が静止画であっ
た場合、この領域の動きベクトルは”０”とならなけれ
ばならないが、実際には検出結果が”０”とならず、動
きベクトルが発生する。その結果、この領域における内
挿画像には、画像歪みが発生する。更に、物体Ｍ中のブ
ロックm1の初期偏位候補ベクトルは既検出の動きベクト
ルを用いるが、図６（Ａ）の画像は全て静止画のため、
初期偏位候補ベクトルは全て’０’となる。このため、
動きベクトルの検出は勾配法演算においてのみ可能であ
るが、この勾配法では画像勾配がある領域でのみ演算が
可能であるので、図６（Ｂ）のブロックｂにおいては検
出エラーが生じる。
【００１０】また、図７に示すように、前フィールド
（Ａ）から現フィールド（Ｂ）にわたって画像中の動く
物体m2が小さく、その動きが大きい場合、勾配法では原
理的に動きベクトルの検出エラーが生じる。
【００１１】逆に背景が動画であり、その中に小領域の
静止画に近い物体が存在する場合にも、同様に動きベク
トルの検出エラーが生じる。例えばバレーボールの試合
をＴＶカメラで撮影する時、動いているバレーボールの
動きに合わせてカメラがパンした場合は、バレーボール
自体は静止画像となるが、背景は動いており、この背景
の動きの量が大きいと、動きベクトルを用いて動き補正
された場合のバレーボールの静止画像は背景の動きに引
っ張られ、その結果画像歪みが発生する。
【００１２】図１６は、この例を示したものであり、小
さいボールＡが静止画とし、背景Ｂは動き量Ｖで動いて
いるとする。
【００１３】ボールの大きさと動きベクトル検出ブロッ
クサイズはほぼ等しいとした場合（図１６では８画素×
８ラインのブロックサイズとした）、ブロックＡにおけ
る初期偏位ベクトルは既検出の動きベクトルを用いるた
め、全て動き量Ｖとなる。従ってブロックＡが静止、即
ち動きベクトルが”０”になるには、−Ｖとなる偏位ベ
クトルが発生しなければならない。しかしながらＶが大
きいと、勾配法のように動きベクトルの検出精度が元来
小さいものでは、−Ｖの偏位ベクトルは発生しにくくな
るため、Ａの動きベクトルは”０”にならない。
【００１４】あるいはクロスハッチパターンの様に垂直
方向の相関関数の小さい画像に対しては、縦方向の動き
ベクトルＶyの検出に際して検出エラーが生じやすいと
いう問題点があった。
【００１５】そして、ＴＶ方式変換装置のように検出し
た動きベクトルを用いて内挿画像を生成するものでは、
このような動きベクトルの検出エラーが画像の歪みを発
生させる。
【００１６】この発明は、以上説明したような動きベク
トルを検出する際に発生する動きベクトル検出エラーを
軽減し、また動きベクトルの精度を向上させるものであ
る。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この発明は、ディジタル
化したインターレース方式のテレビジョン信号を複数の
ブロックに分割し、少なくとも１フィールド以上離れた
信号間で、ブロック毎の動きベクトルを検出する動きベ
クトルの検出方法において、水平方向の動きベクトルを
フィールド間のテレビジョン信号の相関から検出し、垂
直方向の動きベクトルをフレーム間のテレビジョン信号
の相関から検出するようにしたものである。
【００１８】あるいは、水平方向の動きベクトルをフィ
ールド間のテレビジョン信号の相関から検出し、垂直方
向の動きベクトルをフレーム間のテレビジョン信号の相
関から検出して第１の垂直方向の動きベクトルとし、垂
直方向の動きベクトルをフィールド間のテレビジョン信
号の相関から検出して第２の垂直方向の動きベクトルと
し、予め定められた第１あるい第２の垂直方向の動きベ
クトルの一方の値が予め定められた閾値よりも小さい場
合は、第１の垂直方向の動きベクトルを真の垂直方向の
動きベクトルとするようにしたものである。
【００１９】あるいは、水平方向の動きベクトルをフィ
ールド間のテレビジョン信号の相関から検出し、垂直方
向の動きベクトルをフレーム間のテレビジョン信号の相
関から検出して第１の垂直方向の動きベクトルとし、垂
直方向の動きベクトルをフィールド間のテレビジョン信
号の相関から検出して第２の垂直方向の動きベクトルと
し、第１の垂直方向の動きベクトルの値が予め定められ
た閾値よりも小さい場合は、第１の垂直方向の動きベク
トルを真の垂直方向の動きベクトルとするようにしたも
のである。
【００２０】あるいは、ディジタル化したインターレー
ス方式のテレビジョン信号を複数のブロックに分割し、
少なくとも１フィールド以上離れた信号間での、ブロッ
ク毎の動きベクトルを検出するために、動きベクトルを
検出すべきブロックに対して時間的に前に検出されてい
る動きベクトルから複数の初期偏位候補ベクトルを作成
し、複数の初期偏位候補ベクトルの内の最適なものを初
期偏位ベクトルとして選択してこれを基に偏位ベクトル
を求め、初期偏位ベクトルと偏位ベクトルの和をブロッ
クの動きベクトルとする動きベクトル検出方法におい
て、水平方向の動きベクトルをフィールド間のテレビジ
ョン信号の相関から検出し、垂直方向の動きベクトル
を、初期偏位候補ベクトルの垂直方向の動きベクトルが
所定の閾値よりも小さい場合はフレーム間のテレビジョ
ン信号の相関から検出し、そうでない場合はフィールド
間のテレビジョン信号の相関から検出するようにしたも
のである。
【００２１】あるいは、動画領域から静止画領域への推
移領域を検出し、推移領域では前フィールドの既検出ベ
クトルから求めた初期偏位候補値ベクトルのかわりに”
０”ベクトルを初期偏位候補ベクトルとするようにした
ものである。
【００２２】あるいは、動画領域から静止画領域への推
移領域を検出し、推移領域では前フィールドの既検出ベ
クトルから求めた初期偏位候補値ベクトルについて、初
期偏位ベクトル選択のためのフィールド間差分絶対値の
総和に所定の値を加算するようにしたものである。
【００２３】あるいは、少なくとも１フィールド以上離
れた信号を用いて画像の動きを検出し、検出信号を出力
し、検出信号を遅延した信号を用いて画像の遷移領域を
検出し、初期偏位候補ベクトルから初期偏位ベクトルを
求めるか、被検出ブロック独自に動きベクトルを検出し
て初期偏位ベクトルとするかの選択を、遷移領域の状態
に応じて行うようにしたものである。
【００２４】あるいは、各ブロック毎に独立して動きベ
クトルの検出を行って作成した動きベクトルを、初期偏
位候補ベクトルの一つとして用いるようにしたものであ
る。
【００２５】あるいは、ディジタル化したインターレー
ス方式のテレビジョン信号を複数のブロックに分割し、
少なくとも１フィールド以上離れた信号間で、ブロック
毎の動きベクトルを検出する動きベクトルの検出装置に
おいて、水平方向の動きベクトルをフィールド間のテレ
ビジョン信号の相関から検出する第１の検出回路と、垂
直方向の動きベクトルをフレーム間のテレビジョン信号
の相関から検出する第２の検出回路とを設けたものであ
る。
【００２６】あるいは、水平方向の動きベクトルをフィ
ールド間のテレビジョン信号の相関から検出する第１の
検出回路と、第１の垂直方向の動きベクトルをフレーム
間のテレビジョン信号の相関から検出する第２の検出回
路と、第２の垂直方向の動きベクトルをフィールド間の
テレビジョン信号の相関から検出する第３の検出回路
と、予め定められた第１あるい第２の垂直方向の動きベ
クトルの一方の値が予め定められた閾値よりも小さい場
合は第１の垂直方向の動きベクトルを真の垂直方向の動
きベクトルとする選択回路とを設けたものである。
【００２７】あるいは、ディジタル化したインターレー
ス方式のテレビジョン信号を複数のブロックに分割し、
少なくとも１フィールド以上離れた信号間での、ブロッ
ク毎の動きベクトルを検出するために、動きベクトルを
検出すべきブロックに対して時間的に前に検出されてい
る動きベクトルから複数の初期偏位候補ベクトルを作成
し、複数の初期偏位候補ベクトルの内の最適なものを初
期偏位ベクトルとして選択してこれを基に偏位ベクトル
を求め、初期偏位ベクトルと偏位ベクトルの和をブロッ
クの動きベクトルとする動きベクトル検出装置におい
て、水平方向の動きベクトルをフィールド間のテレビジ
ョン信号の相関から検出する第１の検出回路と、垂直方
向の動きベクトルを、初期偏位候補ベクトルの垂直方向
の動きベクトルが所定の閾値よりも小さい場合はフレー
ム間のテレビジョン信号の相関から検出し、そうでない
場合はフィールド間のテレビジョン信号の相関から検出
する第２の検出回路とを設けたものである。
【００２８】あるいは、動画領域から静止画領域への推
移領域を検出する推移領域検出回路と、推移領域におい
て前フィールドの既検出ベクトルから求めた初期偏位候
補値ベクトルのかわりに”０”ベクトルを初期偏位候補
ベクトルとする初期偏位ベクトル選択回路とを有するこ
とを設けたものである。
【００２９】あるいは、動画領域から静止画領域への推
移領域を検出する推移領域検出回路と、推移領域での前
フィールドの既検出ベクトルから求めた初期偏位候補値
ベクトルについて、初期偏位ベクトル選択のためのフィ
ールド間差分絶対値の総和に所定の値を加算する加算回
路を設けたものである。
【００３０】あるいは、少なくとも１フィールド以上離
れた信号を用いて画像の動きを検出し、検出信号を出力
する動き検出回路と、検出信号を遅延した信号を用いて
画像の遷移領域を検出する遷移領域検出回路と、初期偏
位候補ベクトルから初期偏位ベクトルを求めるか、被検
出ブロック独自に動きベクトルを検出して初期偏位ベク
トルとするかの選択を、遷移領域の状態に応じて行う初
期偏位ベクトル選択回路とを設けたものである。
【００３１】あるいは、動きベクトルを検出すべきブロ
ックに対して時間的に前に検出されている動きベクトル
から複数の初期偏位候補ベクトルを作成する第１の初期
偏位候補ベクトル作成回路と、各ブロック毎に独立して
動きベクトルの検出を行って初期偏位候補ベクトルを作
成する第２の初期偏位候補ベクトル作成回路と、これら
第１及び第２の初期偏位候補ベクトル作成回路で作成し
た複数の初期偏位候補ベクトルの内の最適なものを初期
偏位ベクトルとして選択する初期偏位ベクトル選択回路
を設けたものである。
【００３２】
【作用】インターレース方式のＴＶ信号では、垂直方向
の動きベクトルが大きい時はフレーム間の輝度信号より
フィールド間の輝度信号を用いた方が動き領域が小さい
ので検出精度が向上するが、動きベクトルが小さいとき
はフィールド間の信号よりフレーム間の信号を用いたほ
うが検出精度が向上する。
【００３３】また、物体が動画から静止画に急変した領
域においては、初期偏位ベクトル選択のための初期偏位
候補ベクトルとして、前フィールドで検出された動きベ
クトルを除外するか、選択方法を一律にせず何等かの条
件をつけることにより、選択されにくくすれば、動きベ
クトルのエラーを軽減することができる。さらに物体が
静止画から動画に急変した領域あるいは、背景が動画で
あるときの静止画小領域においては、ブロック毎に独立
して動きベクトルの検出を行い初期偏位ベクトルとす
る。
【００３４】
【実施例】以下にその構成を説明する各実施例につい
て、同一の構成には同一の符号を付して説明してある。
【００３５】図２は、この発明の第１の実施例の構成を
示すブロック図である。この実施例は、インターレース
方式の画面中から動きベクトルを検出する際に、垂直方
向の動きベクトルの変化が大きいとき発生する検出エラ
ーを軽減することを目的とするものである。
【００３６】インターレース方式の画面中から動きベク
トルを検出する場合、動きベクトル検出をフィールド間
で行っているため、クロスハッチパターンの様に垂直方
向の相関関数の小さい画像に対しては、縦方向の動きベ
クトルＶyの検出に際して検出エラーが生じやすい。こ
れを解決するには、動きベクトルの検出をフレーム間で
行えばよいのだが、動きの時間領域が広がるので、フィ
ールド間で検出する場合に比べて動きベクトルの検出精
度が低下する。これにより縦方向の動きベクトルＶyの
エラーを発生させる。
【００３７】この実施例は初期偏位ベクトルを用いた反
復勾配法によって動きベクトルを検出するものであり、
実施例の構成を詳細に説明する前に、初期偏位ベクトル
の選択の方法及び初期偏位ベクトルを用いた真の動きベ
クトルを求める方法について、図８〜図１０を用いて説
明する。
【００３８】この実施例の動きベクトル検出方法は、１
フィールド又は１フレームのテレビション信号を、横方
向ｍ画素，縦方向ｎラインの計ｍ×ｎ画素（ｍ，ｎは任
意の自然数）からなるブロック単位に細分化し、これら
のブロックを一つの単位として動きベクトルを検出す
る。このブロック単位の検出はテレビジョンの走査と同
様に、左から右へ，上から下への順序に従って、順番に
あるいは並列的に行われる。
【００３９】図８に示すように、真の動きベクトルを求
めようとする被検出ブロック（ｍ1，ｎ1）に対して時間
的に前に検出されている動きベクトルの中から最適な動
きベクトルを選択し、この選択された動きベクトルを初
期偏位ベクトルＶ0＝（α0，β0）とする。次にこの初
期偏位ベクトル分、座標を偏位したブロック（ｍ1＋α
0，ｎ1＋β0）と被検出ブロックとを基に動き偏位ベク
トルＶ1＝（α1，β1）を反復勾配法を用いて求め、さ
ら図９に示すように初期偏位ベクトルＶ0と動き偏位ベ
クトルＶ1を加算して被検出ブロックに対する真の動き
ベクトルＶ＝Ｖ0＋Ｖ1を求める。
【００４０】なお、この動き偏位ベクトルＶ1の検出に
は、上述の反復勾配法の他にパターンマッチング法等を
用いてもよい。
【００４１】この初期偏位ベクトルＶ0の選択には、上
述のように既検出の動きベクトルを用いるが、この初期
偏位ベクトルＶ0の精度を向上するには、数多くの既検
出ベクトルから最適な動きベクトルを選択するのが理想
である。
【００４２】しかし、回路規模との兼ね合いとコンピュ
ータによるシュミレーションの結果等から、この実施例
では以下に説明する６種類の動きベクトル中から選択す
る方法を用いている。
【００４３】この６種類の動きベクトルを初期偏位候補
ベクトルと呼び、図１０に示した模式図を用いてより詳
細に説明する。
【００４４】図１０に示すように、現フィールド中の斜
線で示された被検出ブロックの動きベクトルを求めるた
め、初期偏位候補ベクトルとして下記１）〜６）の６種
類の動きベクトルを用いる。
【００４５】１）被検出ブロックに対し同一フィールド
の真上のブロックで検出されている動きベクトルＶA ２）被検出ブロックに対し同一フィールドの右上のブロ
ックで検出されている動きベクトルＶB ３）被検出ブロックに対し同一フィールドの左側のブロ
ックで検出されている動きベクトルＶC（直左のＶC’の
方が望ましいが、回路構成と演算時間を考慮し、１ブロ
ック左のＶCとする。） ４）１フィールド前に検出されている直下のブロックの
動きベクトルＶN ５）１フィールド前の被検出ブロックと同位置のブロッ
クと周囲のブロックの動きベクトルの平均を表わした平
均ベクトルＶE＝（ＶG＋ＶH＋ＶI＋ＶJ＋ＶK＋ＶL＋ＶM
＋ＶN）／８ ６）この平均ベクトルＶEと２フィールド前の平均ベク
トルＶPとの間の、ベクトルの偏位を表わした加速度ベ
クトルＶg＝ＶE＋（ＶE−ＶP） これら各々の初期偏位候補ベクトル値だけブロックの座
標を偏位したフィールド信号と、１フィールド又は１フ
レーム離れたフィールド信号の差信号の絶対値をブロッ
ク内の画素数分累算し、その累算値が最小となるものを
初期偏位候補ベクトルの中から選択し、それを最適な初
期偏位ベクトルＶ0としている。
【００４６】この実施例では、画面中の画素を８画素×
８ラインのブロックに細分化し、ブロック毎に動きベク
トルの検出を行う。
【００４７】入力端1aから現フィールドの輝度信号Ｓ１
を二次元ローパスフィルタ（以下ＬＰＦ）2aに入力し、
入力端1bから前フィールドの輝度信号Ｓ２を二次元ＬＰ
Ｆ2bに入力し、入力端1cから前々フィールドの輝度信号
Ｓ３を二次元ＬＰＦ2cに入力する。二次元ＬＰＦ2a，2b
及び2cは各々、入力された輝度信号Ｓ１，Ｓ２及びＳ３
のノイズの除去と高周波成分の除去を行う。二次元ＬＰ
Ｆ2a，2b及び2cによって各々処理された輝度信号Ｓ１，
Ｓ２及びＳ３は、輝度信号Ｓ１については初期偏位ベク
トル選択回路3x，3yと偏位ベクトル検出回路4x，4yに入
力され、輝度信号Ｓ２については初期偏位ベクトル選択
回路8xと偏位ベクトル検出回路4xに入力され、輝度信号
Ｓ３については初期偏位ベクトル選択回路3yと偏位ベク
トル検出回路4yに入力される。動きベクトルメモリ回路
5は、被検出ブロックの近傍のブロックでの既検出動き
ベクトルを数種類記憶しており、この動きベクトルを基
に初期偏位候補ベクトルを作成し、初期偏位ベクトル選
択回路3x及び初期偏位ベクトル選択回路3yに出力する。
【００４８】初期偏位ベクトル選択回路3xは、動きベク
トルメモリ回路5から出力される各々の初期偏位候補ベ
クトルについて、各々の初期偏位候補ベクトル分だけブ
ロックの座標を偏位させ、現フィールド信号Ｓ1と前フ
ィールド信号Ｓ2のフィールド間差分値の絶対値を各々
求め、それをブロック内で累計した値が最も小さくなる
初期偏位候補ベクトルを、最適な初期偏位ベクトルＶ0a
と判断する。そして偏位ベクトル検出回路4xは、入力さ
れた初期偏位ベクトルＶ0a，現フィールド信号Ｓ1及び
前フィールド信号Ｓ2から、反復勾配法を用いて動き偏
位ベクトルＶ1aを検出する。そして加算器6xで初期偏位
ベクトルＶ0aと動き偏位ベクトルＶ1aを加算し、水平方
向の動きベクトルＶxのみを検出する。
【００４９】初期偏位ベクトル選択回路3yは、動きベク
トルメモリ回路5から出力される各々の初期偏位候補ベ
クトルについて、各々の初期偏位候補ベクトル分だけブ
ロックの座標を偏位させ、現フィールド信号Ｓ1と前々
フィールド信号Ｓ3の２フィールド間差分値、即ちフレ
ーム間差分値の絶対値を各々求め、それをブロック内で
累計した値が最も小さくなる初期偏位候補ベクトルを、
最適な初期偏位ベクトルＶ0bと判断する。そして偏位ベ
クトル検出回路4yは、入力された初期偏位ベクトルＶ0
b，現フィールド信号Ｓ1及び前々フィールド信号Ｓ3か
ら、反復勾配法を用いて動き偏位ベクトルＶ1bを検出す
る。そして加算器6yで初期偏位ベクトルＶ0bと動き偏位
ベクトルＶ1bを加算し、垂直方向の動きベクトルＶyの
みを検出する。
【００５０】これら別途求めた水平方向の動きベクトル
Ｖxと垂直方向の動きベクトルＶyから真の動きベクトル
Ｖ=（Ｖx，Ｖy）を求め、動きベクトルメモリ回路5に記
憶する。
【００５１】図３はこの発明の第２の実施例の構成を示
したブロック図であり、第１の実施例と同一の構成につ
いては同一の符号を付し、説明は省略する。この実施例
も第１の実施例と同様に、インターレース方式の画面中
から動きベクトルを検出する際に、垂直方向の動きベク
トルの変化が大きいとき発生する検出エラーを軽減する
ことを目的とするものである。
【００５２】動きベクトルメモリ5から出力される初期
偏位候補ベクトルについて、垂直方向の動きベクトルの
大きさと所定の閾値Ｔ1とを比較回路8で比較する。閾値
Ｔ１の値は検出装置の仕様や検出する対象となる画像件
等に応じて任意に設定することができ、この実施例では
例えば２ライン／フィールドとする。初期偏位候補ベク
トルの動きベクトルの大きさが閾値Ｔ１以下の場合、垂
直方向の初期偏位ベクトル選択回路3yは、現フィールド
と前々フィールドの信号を用いて垂直方向の動きベクト
ルＶyを検出する。閾値Ｔ1よりも大きい場合、垂直方向
の初期偏位ベクトル選択回路3yは、現フィールドと前フ
ィールドの信号を用いて垂直方向の動きベクトルＶyを
検出する。この切り替えは、切り替え回路9によって行
われる。
【００５３】第２の実施例で、垂直方向の動きベクトル
について上記の様な処理を行うのは、以下の理由によ
る。
【００５４】動きベクトルが大きい時は、フレーム間の
輝度信号よりフィールド間の輝度信号を用いた方が動き
領域が小さいので検出精度が向上するが、動きベクトル
が小さいときはインターレース方式のＴＶ信号ではフィ
ールド間の信号よりフレーム間の信号を用いたほうが検
出精度が向上することに起因する。
【００５５】偏位ベクトル検出は反復勾配法を用いた場
合、動きベクトルの検出精度は１回の勾配法演算で２〜
３画素あるいは２〜３ラインとされているので、この様
に偏位ベクトルが小さい場合は、垂直方向の偏位ベクト
ルはフレーム間の信号を用いる。
【００５６】この第２の実施例では、初期偏位候補ベク
トルの垂直方向の動きベクトルの大きさに基づいて初期
偏位ベクトルを選択しているが、フィールド間の信号を
用いた垂直方向の動きベクトル検出とフレーム間の信号
を用いた垂直方向の動きベクトル検出をそれぞれ行い、
動きベクトルの大きさが所定の閾値より大きいか小さい
かによって、どちらの動きベクトルを用いるか選択する
ようにしてもよい。この場合、閾値と比較する動きベク
トルはフィールド間の信号を用いた垂直方向の動きベク
トルとフレーム間の信号を用いた垂直方向の動きベクト
ルのどちらを用いても実施可能であるが、閾値付近では
フレーム間の信号を用いた垂直方向の動きベクトルの方
が検出精度が高いので、こちらを用いるのがより望まし
い。
【００５７】この第１，第２の実施例によれば、インタ
ーレース方式のＴＶ信号での動きベクトル検出におい
て、縦方向の動きベクトルの検出エラーを軽減すること
ができる。そのために、動きベクトルを用いて内挿処理
を行う装置に用いた場合、画像の歪みのない内挿画像を
得ることができる。
【００５８】更に、初期偏位ベクトルＶ0選択のための
初期偏位候補ベクトルとして被検出ブロック周辺の既検
出動きベクトルを用いる場合、初期偏位候補ベクトルの
選択と検出エラー発生の間には下記の関連が存在すると
考えられる。即ち動画から静止画に移行した領域では、
前フィールドの既検出動きベクトルと求めるべき動きベ
クトルとの間に相関関係が希薄なので、動きベクトル”
０”や現フィールドの既検出動きベクトルに基づいた初
期偏位候補ベクトルを選択した方が、時間的に前フィー
ルドの既検出動きベクトルに基づいた初期偏位候補ベク
トルを選択するよりも検出エラーの発生が減少する。こ
の現象は、本願発明者自身の実験によっても確認されて
いる。
【００５９】ゆえに、物体が動画から静止画に急変した
領域においては、初期偏位ベクトルＶ0選択のための初
期偏位候補ベクトルとして、特に平均ベクトルＶEや加
速度ベクトルＶgといった前フィールドで検出された動
きベクトルを除外するか、選択方法を一律にせず何等か
の条件をつけることにより、選択されにくくすれば、動
きベクトルのエラーを軽減することができる。
【００６０】第３の実施例は上記の考えに基づいて構成
されており、初期偏位ベクトルＶ0選択を既検出の動き
ベクトルを用いて行う際に、被検出ブロックのフィール
ド間又はフレーム間差分の絶対値の総和の時間的変化、
即ち静止画領域と動画領域の推移に基づき初期偏位ベク
トルＶ0の選択に優先順位を設け、動きベクトルの検出
エラーを軽減させることができる。そしてこの実施例を
用いた装置は、ＴＶ信号の高能率符号化装置やＴＶ方式
変換装置などの動きベクトルを検出する装置に用いるこ
とができる。
【００６１】この実施例では、初期偏位ベクトルＶ0選
択のための初期偏位候補ベクトルとして、上記第１の実
施例中で説明した６種類の初期偏位候補ベクトルと、動
き”０”のベクトルの計７種類を用いている。また、動
きベクトルの検出には反復勾配法を用いている。
【００６２】この動きベクトル検出方法を実施する為の
装置は図４のブロック図に示すように、入力端1a及び1
b，初期偏位ベクトル選択回路3，偏位ベクトル検出回路
4，動きベクトルメモリ回路5及び加算回路6を有する構
成となっている。
【００６３】現フィールドの輝度信号Ｓ1が入力端1aか
ら、初期偏位ベクトル選択回路3及び偏位ベクトル検出
回路4に入力される。併せて、前フィールドの輝度信号
Ｓ2も入力端1bから、初期偏位ベクトル選択回路3及び偏
位ベクトル検出回路4に入力される。
【００６４】動きベクトルメモリ回路5は、現フィール
ドの各ブロックの動きベクトルを記憶するメモリ部と前
フィールド（１フィールド前）の各ブロックの動きベク
トルを記憶するメモリ部から構成されている。
【００６５】初期偏位ベクトル選択回路3は、動きベク
トルメモリ回路5に記憶されている既検出の動きベクト
ルに基づいて作成された初期偏位候補ベクトルから、最
適な初期偏位ベクトルＶ0と判断する。この初期偏位ベ
クトル選択回路3の構成および動作については、別途図
５を用いて詳細に説明する。
【００６６】偏位ベクトル検出回路4は、入力された初
期偏位ベクトルＶ0，現フィールド信号Ｓ1及び前フィー
ルド信号Ｓ2から、反復勾配法を用いて動き偏位ベクト
ルＶ1を検出する。そして加算器6で初期偏位ベクトルＶ
0と動き偏位ベクトルＶ1を加算し真の動きベクトルＶを
検出する。
【００６７】更に求められた真の動きベクトルＶは、現
フィールド中の次の被検出ブロックあるいは次フィール
ド（１フィールド後）の被検出ブロックについての初期
偏位候補ベクトルを作成するため、既検出の動きベクト
ルとして動きベクトルメモリ回路5に記憶される。
【００６８】図５は図４の初期偏位ベクトル選択回路3
の構成をより詳細に示したブロック図である。
【００６９】初期偏位ベクトル選択回路3に入力された
現フィールドの輝度信号Ｓ1及び前フィールドの輝度信
号Ｓ2は共に二次元ＬＰＦを通り、時間軸フィルタや重
心補正等により疑似的にノンインターレース化された信
号である。これら各種フィルタ等については図４及び図
５共に記載を省略している。
【００７０】これら輝度信号Ｓ1及びＳ2は動き検出回路
12に入力される。この動き検出回路12はブロック単位の
動きを検出するための演算回路であり、現フィールドと
前フィールド間の差分信号の絶対値の総和を演算し、そ
の結果が閾値Ｔ2以下だとそのブロックは静止状態にあ
るとして”１”を出力する。閾値Ｔ2の値は検出装置の
仕様や検出する対象となる画像等に応じて任意に設定す
ることができ、この実施例では８画素×８ラインのブロ
ック単位で検出を行っているので例えば１２０とする。
出力結果については、この実施例では１ビット化した
が、数ビット化して後段で比較してもよい。
【００７１】この動き検出回路12の出力は、直接，１フ
ィールド遅延回路10aを介して１フィールド遅延して及
び１フィールド遅延回路10aと10bを介して２フィールド
遅延して、動き領域判定回路13に入力される。この動き
領域判定回路13は図６（Ｂ）における斜線部分の、動画
から静止画への推移領域の検出を行う回路である。例え
ばこの動き領域判定回路13に入力される動き検出回路12
の出力結果について、直接入力されるものを”ａ”，１
フィールド遅延されて入力されるものを”ｂ”及び２フ
ィールド遅延されて入力されるものを”ｃ”とする。こ
のとき、（ａ，ｂ，ｃ）＝（１，０，０）となれば、動
画が静止画に変化したことを示す。この実施例の様に、
３フィールド分の出力結果に基づいて推移領域の検出を
行う構成としたのは、出力結果”ｂ”を中心とした時間
的に前後の出力結果ａ及びｂの変化を観察することによ
って、検出の精度を向上させるためである。例えば検出
結果が（ａ，ｂ，ｃ）＝（０，１，０）となった場
合、”ｂ”で検出した動画から静止画への変化は誤検出
であったと判断される。
【００７２】初期偏位ベクトルＶ0選択のための初期偏
位候補ベクトル判定回路17は、動き領域判定回路13によ
って動画から静止画へと推移したと判定されたブロック
について、初期偏位候補ベクトル中の前フィールドの平
均ベクトルＶE及び加速度ベクトルＶgを送出する代わり
に、動き”０”のベクトルをメモリ18a〜18fに送出す
る。前フィールドの動きベクトルで被検出ブロックに対
し、右下のブロックでの動きベクトルは動きベクトルの
方向が右から左あるいは下から上の方向の時には送出す
る場合もある。（方向が左から右あるいは上から下の場
合は”０”を送出する。）また、他に被検出ブロックの
周辺ブロックの、前フィールドで検出した動きベクトル
を用いない場合も同様の条件とする場合もある。
【００７３】一方、別途輝度信号Ｓ1及びＳ2は各々遅延
回路11a及び11bに入力される。この遅延回路11a及び11b
は、輝度信号Ｓ1及びＳ2を各々１フィールド＋αだけ遅
延させる。このαは、動き検出回路12，１フィールド遅
延回路10a，10b及び動き領域判定回路13の演算時間の遅
延量の補正分である。
【００７４】更に、遅延回路11aを通って１フィールド
＋αだけ遅延した輝度信号Ｓ1は、ライン-ブロック変換
用メモリ15に入力される。このライン-ブロック変換用
メモリ15は、走査線方向にスキャンされた信号を、ｍ×
ｎのブロック単位の読出しに変換して出力する。
【００７５】遅延回路11bを通って１フィールド＋αだ
け遅延した輝度信号Ｓ2は、メモリ18a〜18fに各々入力
される。このメモリ18a〜18fは各々、ライン-ブロック
変換と６種類の初期偏位候補ベクトルに応じたブロック
の座標の偏位を行い読出すためのメモリである。
【００７６】このメモリ18a〜18fの各々の出力は、対応
する差分回路19a〜19fでメモリ15の出力と差分された後
に、各々対応する絶対値変換付き累算回路20a〜20fに入
力され絶対値変換付きの累算が行われ、累算結果が各々
初期偏位候補ベクトル選択回路21に入力される。
【００７７】初期偏位候補ベクトル選択回路21は、累算
した値のうち最も小さくなる値を与えたときの動きベク
トルを初期偏位ベクトルＶ0として出力する。
【００７８】この実施例で用いた図５の初期偏位候補ベ
クトル判定回路17の代わりに、前フィールドの動きベク
トルを用いたフィールド間差分絶対値の総和演算の後
に、対応する累算回路の出力に動き領域判定回路13の結
果に応じた一定値βを加算してもよい。その結果、前フ
ィールドの平均ベクトルＶE及び加速度ベクトルＶgの累
算結果の総和量が大きくなり、初期偏位候補ベクトル選
択回路21で選択され難くなる。
【００７９】あるいは、図５の初期偏位候補ベクトル判
定回路17に、使用（１）／未使用（０）の切り換えに対
して、ある程度判定の幅を持たせてもよい。また、差分
の絶対値の総和演算の代わりに被検出ブロック内の画素
毎に検出した動き検出の結果（１／０）を用い、その累
計の値で判定するようにしてもよい。
【００８０】また、この実施例では初期偏位ベクトルＶ
0選択のための初期偏位候補ベクトルとして、上記第１
の実施例中で説明した６種類の初期偏位候補ベクトル
と、動き”０”のベクトルの計７種類を用い、動きベク
トルの検出には反復勾配法を用いているが、これ以外の
初期偏位候補ベクトル及び検出方法を用いることも可能
である。
【００８１】以上説明したこの実施例のような構成とす
ることによって、従来動きベクトルの検出エラーが発生
していた静止画から動画への遷移領域において、この検
出エラーを軽減することができ、動きベクトルを用いて
内挿処理を行うＴＶ方式変換装置などでは、画像歪みの
発生を軽減することができる。
【００８２】図１は、この発明の第４の実施例の構成を
示したブロック回路である。
【００８３】この実施例でも、初期偏位ベクトルＶ0選
択のための初期偏位候補ベクトルとして上記第１の実施
例中で説明した６種類の初期偏位候補ベクトルと、動
き”０”のベクトルの計７種類を用いている。
【００８４】更に図１１の模式図に示すように、８画素
×８ラインの被検出ブロックについて、縦方向２０ライ
ン，横方向３６画素の範囲にわたって４画素及び４ライ
ン毎にずらした合計４５ブロックを参照ブロックとして
用い、ブロックマッチング法によって初期偏位ベクトル
Ｖ0を選択する構成となっている。
【００８５】このブロックマッチング法のための参照ブ
ロックについては１画素及び１ライン毎にずらしても良
いが、例えば縦方向２０ライン，横方向３６画素の範囲
にわたって参照ブロックを作成する場合、合計７２０ブ
ロックが必要となりハード構成が大きくなってしまう。
また初期偏位候補ベクトルの精度は多少粗くても後の工
程で修正されるので、４画素及び４ライン毎とした。
【００８６】図１のブロック図に示すような動きベクト
ルの検出に際しては、前処理として検出前には二次元フ
ィルタ，時間軸フィルタ等の構成が必要であるが、この
実施例の主要な特徴とは直接の係わりがないので説明を
省略する。
【００８７】入力端1から入力された信号Ｓ1はインター
レース方式であり、３種類の経路を通って各々動き検出
回路12に入力される。第１の経路は、入力端1から直接
動き検出回路12に入力するものである。第２の経路は、
遅延回路10cを経由し１フィールド遅延した信号Ｓ2とし
て動き検出回路12に入力するものである。そして第３の
経路は、遅延回路10cと遅延回路10dを経由し２フィール
ド遅延した信号Ｓ3として動き検出回路12に入力するも
のである。動き検出回路12における動き検出は、２フィ
ールド離れた信号、即ち１フレーム間離れた信号Ｓ1及
び信号Ｓ2を用いて行われる。この動き検出回路12は、
基本的にはフレーム間の差分値により動きを検出するも
のであり、第３の実施例で説明したものとほぼ同様の構
成であるので、ここでは説明を省略する。
【００８８】動き検出回路12によって検出された動き信
号は、信号Ｓ1が３種類の経路を通って各々動き検出回
路12に入力されるのと同様に、直接，あるいは遅延回路
10eによって１フィールド遅延され，または遅延回路10e
及び10fによって２フィールド遅延されて動き領域判定
回路13に入力される。
【００８９】この動き領域判定回路13の領域判定につい
て、図１２（Ａ）〜（Ｆ）に示した模式図を用いて説明
する。図１２において、（Ａ）は図１の入力端1に入力
された入力信号Ｓ1であり、画面中では静止画面である
背景上を物体Ｍ1が移動したものとする。このとき
（Ｂ）は遅延回路10cの出力信号Ｓ2であり１フィールド
前の画面が出力され、（Ｃ）は図１の遅延回路10dの出
力信号Ｓ3であり２フィールド前の画面が出力される。
【００９０】これらの画面から、動き検出回路12によっ
て動き領域が検出される。（Ｄ）は動き検出回路12の出
力信号であり、斜線領域が検出された動き領域である。
（Ｅ）は遅延回路10eの出力信号であり、１フィールド
前の動き領域である。そして（Ｆ）は遅延回路10fの出
力信号であり、２フィールド前の動き領域である。これ
ら（Ｄ）〜（Ｆ）で求められた動き領域を基に、この動
き領域判定回路13によって動き遷移領域の判定が行わ
れ、（Ｇ）はこの動き遷移領域を表示したものである。
ａ1の領域は静止画から動画へ動きが遷移しており、ｂ1
の領域は動画のまま、ｃ1の領域は動画から静止画へ動
きが遷移しており、そしてｄ1の領域は静止画のままで
ある。すなわち、（Ｄ）と（Ｅ）からａ1が検出可能で
あり、（Ｅ）と（Ｆ）からｃ1が検出可能である。そし
て、この検出結果は初期偏位ベクトル選択回路3aに入力
される。
【００９１】さらに、入力端1に入力された信号Ｓ1は、
直接及び遅延回路10cを経由して三次元ＬＰＦ2dに入力
される。三次元ＬＰＦ2dは、水平方向のＬＰＦ，垂直方
向のＬＰＦ及び時間軸方向のＬＰＦから構成されてお
り、ノイズや高周波成分の影響を軽減し、動きベクトル
検出の際の検出エラーの発生を抑制する。
【００９２】この三次元ＬＰＦ2dから出力された信号
は、１フィールド遅延回路10gを経由して１フィールド
遅延した後に、１フィールド遅延回路10h，初期偏位ベ
クトル検出回路22，第２の初期偏位ベクトル選択回路3b
及び反復勾配法演算回路4aに入力される。更に、この１
フィールド遅延回路10hを経由してさらに１フィールド
遅延した信号も、初期偏位ベクトル検出回路22，第２の
初期偏位ベクトル選択回路3b及び反復勾配法演算回路4a
に入力される。
【００９３】この初期偏位ベクトル検出回路22は、１フ
ィールド離れた信号を用いたブロックマッチング法によ
って初期偏位ベクトルの検出を行う。ここで行われるブ
ロックマッチング法を用いた初期偏位ベクトルの検出に
ついてより詳細に説明すると、現フィールドの被検出ブ
ロックに対して、１フィールド前の同位置のブロックと
の間に図１１の模式図で示したような位置関係にある９
×５=４５個の各々のブロックとの間で差分の絶対値を
求め、その総和が最も少ないブロックを検出して第１の
初期偏位ベクトルとする。
【００９４】ブロックマッチングに用いるブロックの数
は、図１１に示した場合よりも少なくしても良く、また
逆に多くしても良い。ハード規模及び動きベクトルの精
度からブロック数を決定すれば良い。例えば、８画素及
び８ライン毎にずらした８画素×８ラインを１ブロック
として、５×３＝１５個のブロックでも良いが、この場
合、動きベクトルの精度は最小８画素，８ラインとな
る。また初期偏位ベクトル検出回路22における初期偏位
ベクトルの検出はブロックマッチング法でなくても良
く、他の方法、例えば”G.A. Thomas: Motion Estimati
on and Its Application to HDTV, SMPTEJ pp987-992,
Dec 1990”に開示されているＦＦＴを用いた位相検出法
なども適応可能である。
【００９５】この初期偏位ベクトル検出回路22によって
検出された第１の初期偏位ベクトルは、第１の初期偏位
ベクトル選択回路3aに入力される。
【００９６】この第１の初期偏位ベクトル選択回路3aに
は、動き領域判定回路13で検出された動き遷移領域信
号，初期偏位ベクトル検出回路22で検出された初期偏位
ベクトル及び第２の初期偏位ベクトル選択回路3bで選択
された第２の初期偏位ベクトルの３信号が入力される。
【００９７】この第２の初期偏位ベクトル選択回路3b
は、動きベクトルメモリ回路5に記憶されている既検出
動きベクトルを基にして作成された６種類の初期偏位候
補ベクトルの中から最適なものを、第２の初期偏位ベク
トルとして選択するものであり、この構成はした他の実
施例中の初期偏位ベクトル選択回路3と同様のものなの
で、詳細についての説明は省略する。
【００９８】そして、動き領域判定回路13で検出された
遷移領域信号により下記の選択を行う。 １）動画→静止画領域：動き”０”のベクトルを初期偏
位ベクトルＶ0とする。 ２）動画→動画領域 ：既検出動きベクトルを基にした
第２の初期偏位候補ベクトルを初期偏位ベクトルＶ0と
する。 ３）静止画→動画領域：ブロックマッチングにより検出
した第１の初期偏移ベクトルを初期偏位ベクトルＶ0と
する。 ４）静止画領域 ：動き”０”のベクトルを初期偏
位ベクトルＶ0とする。
【００９９】この遷移領域信号は画素毎に検出された信
号なので、これをブロック単位に変換する必要がある。
この実施例では１例として、ブロック内の領域信号の最
大個数のものをそのブロックの領域信号とした。これ
は、例えば８画素×８ラインのブロックとすると、その
ブロック中に存在する６４画素のなかで、静止領域信号
の画素が最も大きい場合、そのブロックは静止領域ブロ
ックとするものである。
【０１００】この様にして初期偏位ベクトルＶ0が検出
された後は、偏位ベクトルＶ1を反復勾配法で求め、真
の動きベクトルＶを求める。これらの詳細については、
前記した第３の実施例と同様なので、説明を省略する。
【０１０１】この実施例では、ブロックマッチング法で
検出した動きベクトルと既検出の動きベクトルに基づく
動きベクトルを、動き遷移領域信号により選択して切り
換える動きベクトル検出方法を示したが、ブロックマッ
チング法で検出した動きベクトルを、従来の既検出の動
きベクトルを用いた初期偏位ベクトル選択回路の初期偏
位候補ベクトルの１つに加え、選択の優先順位を動き遷
移領域信号によって制御することによって動きベクトル
を検出してもよい。
【０１０２】この実施例の要点は、ブロック毎に独立し
て動きベクトルの検出を行うことにあり、その際に既検
出の動きベクトルを可能なかぎり利用することにある。
そして、既検出の動きベクトルを用いる場合は、少なく
とも同一フィールドで検出した動きベクトルを用いるこ
とが望ましい。すなわち、インターレース方式の場合に
は、時間的に１フィールド前に検出された動きベクトル
を用いるよりも、２フィールド前つまり１フレーム前に
検出された動きベクトルを用いるほうが望ましい。
【０１０３】この実施例を用いれば、動きが急変した領
域において、動きベクトルの検出精度を向上させること
ができ、回路規模の増加もブロックマッチング法に比較
して大幅に軽減することができる。この効果は、検出す
る動きベクトルの大きさが大きくなるほど顕著となる。
【０１０４】図１３は、この発明の第５の実施例の構造
を示したブロック図である。
【０１０５】この第５の実施例は、背景が大きな動き量
で動いており、その中に、静止状態に近い小領域の物体
があるような場合でも、動きベクトルの検出に際して発
生する動きベクトルの検出エラーを軽減することを目的
としている。そしてこの目的を達成するために、初期偏
位ベクトル選択のための初期偏位候補ベクトルとして、
既検出の動きベクトルから作成した動きベクトルだけで
はなく、ブロック毎に各々独立して動きベクトルを検出
して作成してた動きベクトルも、初期偏位候補ベクトル
の一つとして用いる構成としている。
【０１０６】この第５の実施例も、初期偏位候補ベクト
ルを用いた反復勾配法によって動きベクトルを検出する
ものであり、初期偏位ベクトルＶ0選択のための初期偏
位候補ベクトルとして上記第１の実施例中で説明した６
種類の初期偏位候補ベクトルと、ブロックマッチング法
を用いてブロック毎に求めた動きベクトルの計７種類の
初期偏位候補ベクトルとして用いる構成となっている。
【０１０７】この動きベクトル検出方法を実施する為の
装置は図１３のブロック図に示すように、入力端1a及び
1b，初期偏位ベクトル選択回路3c，偏位ベクトル検出回
路4，ブロックマッチング法を用いた初期偏位候補ベク
トル作成回路23，動きベクトルメモリ回路5及び加算回
路6を有する構成となっている。
【０１０８】以下に、この装置を用いた動きベクトル検
出の方法について説明する。尚、偏位ベクトル検出回路
4，動きベクトルメモリ回路5及び加算回路6について
は、上記他の実施例と同様な構成なので、説明は省略す
る。
【０１０９】現フィールドの輝度信号Ｓ1が入力端1aか
ら、初期偏位ベクトル選択回路3c，初期偏位候補ベクト
ル作成回路23及び偏位ベクトル検出回路4に入力され
る。併せて、前フィールドの輝度信号Ｓ2も入力端1bか
ら、初期偏位ベクトル選択回路3c，初期偏位候補ベクト
ル作成回路23及び偏位ベクトル検出回路4に入力され
る。
【０１１０】この初期偏位候補ベクトル作成回路23は、
各ブロック毎に独立して動きベクトルの検出を行って初
期偏位候補ベクトルを作成する回路であり、図１４のブ
ロックマッチング法による動き検出方法の模式図に示す
ように、現フィールドの８画素×８ラインの被検出ブロ
ックについて、縦方向±４ライン，横方向±４画素の範
囲にわたって１画素及び１ライン毎にずらした前フィー
ルドの合計８１ブロックを参照ブロックとして用い、こ
れらの参照ブロックと被検出ブロックとの間で差分の絶
対値を求め、その総和が最も少ない参照ブロックを選択
する。そして選択された参照ブロックと被検出ブロック
の位置の偏位から、初期偏位候補ベクトルＶBを作成す
る。
【０１１１】初期遷移ベクトル選択回路3cは、動きベク
トルメモリ回路5に記憶されている既検出の動きベクト
ルに基づいて複数の初期偏位候補ベクトルを作成し、こ
れらの初期偏位候補ベクトルと、初期偏位候補ベクトル
作成回路23によって作成された初期偏位候補ベクトルの
中から、最適な初期偏位ベクトルＶ0を選択する。
【０１１２】この最適な初期偏位ベクトルＶ0の選択に
ついて、図１５を用いて説明する。図１５は、初期偏位
ベクトル選択回路3cの構成をより詳細に示したブロック
図である。
【０１１３】初期偏位ベクトル選択回路3cに入力された
現フィールドの輝度信号Ｓ1及び前フィールドの輝度信
号Ｓ2は共に二次元ＬＰＦを通り、時間軸フィルタや重
心補正等により疑似的にノンインターレース化された信
号である。これら各種フィルタ等については記載を省略
している。
【０１１４】輝度信号Ｓ1は、ライン-ブロック変換用メ
モリ15に入力される。このライン−ブロック変換用メモ
リ１５は、走査線方向にスキャンされた信号を、ｍ×ｎ
のブロック単位の読出しに変換して出力する。
【０１１５】一方輝度信号Ｓ2は、ベクトル選択回路3c
のメモリ18a〜18f及び18gに各々入力される。メモリ18a
〜18fは、各々ライン-ブロック変換と、動きベクトルメ
モリ回路5に記憶されている既検出の動きベクトルに基
づいた従来の６種類の初期偏位候補ベクトルに応じたブ
ロックの座標の偏位を行い読出すためのメモリである。
またメモリ18gは、ライン-ブロック変換と、初期偏位候
補ベクトル作成回路23によって求められた初期偏位候補
ベクトルに応じたブロックの座標の偏位を行い読出すた
めのメモリである。
【０１１６】このメモリ18a〜18gの各々の出力は、対応
する差分回路19a〜19gでライン-ブロック変換用メモリ1
5の出力と差分された後に、各々対応する絶対値変換付
き累算回路20a〜20gに入力され絶対値変換付きの累算が
行われ、累算結果が各々初期偏位候補ベクトル選択回路
21に入力される。
【０１１７】初期偏位候補ベクトル選択回路21は、累算
した値のうち最も小さくなる値を与えたときの動きベク
トルを初期偏位ベクトルＶ0として選択して出力する。
【０１１８】この実施例では、ブロックマッチング法に
よる初期偏位候補ベクトル検出の際に、１画素及び１ラ
イン毎にずらして参照ブロックを作成しているが、初期
偏位候補ベクトルの精度は多少粗くとも、後の工程で修
正されるので、例えば２画素及び２ライン毎等のように
もう少しピッチを大きくしてもよい。このような構成と
すると、参照ブロックの数が削減されて、検出に要する
処理を簡略化することができる。
【０１１９】更に、初期偏位ベクトルＶ0選択のための
初期偏位候補ベクトルとして、上記第１の実施例中で説
明した６種類の初期偏位候補ベクトルと、ブロックマッ
チング法で検出した初期偏位候補ベクトルの計７種類を
用い、動きベクトルの検出には反復勾配法を用いている
が、これ以外の初期偏位候補ベクトルを用いることも可
能である。
【０１２０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明を用いれ
ば動きベクトルを検出する際に発生する動きベクトル検
出エラーを軽減し、また動きベクトルの精度を向上させ
ることができる。そして、ＴＶ方式変換装置のように検
出した動きベクトルを用いて内挿画像を生成する装置に
この発明の動きベクトル検出装置を用いれば、動きベク
トルの検出エラーによる画像の歪みの発生を軽減するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第４の実施例の構成を示したブロッ
ク図である。
【図２】この発明の第１の実施例の構成を示したブロッ
ク図である。
【図３】この発明の第２の実施例の構成を示したブロッ
ク図である。
【図４】この発明の第３の実施例の構成を示したブロッ
ク図である。
【図５】図４の初期偏位ベクトル選択回路3の構成を示
したブロック図である。
【図６】画面中に表示された画像の静止領域から動画領
域への推移を示した模式図である。
【図７】画面中に表示された小領域の大きな動きを表わ
した模式図である。
【図８】前フィールドと現フィールドのブロックの対応
を示す模式図である。
【図９】動きベクトルを説明するための模式図である。
【図１０】初期偏位候補ベクトルの種類を説明するため
の模式図である。
【図１１】初期偏位ベクトルＶ0選択時のブロックマッ
チングにおけるサーチ範囲とブロック数を示した模式図
である。
【図１２】図１の動き領域判定回路13の動作を説明する
ための模式図である。
【図１３】この発明の第５の実施例の構成を示したブロ
ック図である。
【図１４】ブロックマッチング法による動き検出方法を
示した模式図である。
【図１５】図１３の初期偏位ベクトル選択回路3cの構成
を示したブロック図である。
【図１６】背景が動画で、その中の小領域の静止に近い
動き量を検出する際の、問題点を説明するための模式図
である。
【符号の説明】
1，1a，1b，1c 入力端 2a，2b，2c 二次元ローパスフィルタ 2d 三次元ローパスフィルタ 3，3a，3b，3c，3x，3y 初期偏位ベクトル選択回路 4，4x，4y 偏位ベクトル検出回路 5 動きベクトルメモリ回路 6，6x，6y 加算回路 7 出力端 8 比較回路 9 切り替え回路 10a，10b，10c，10d，10e，10f，10g，10h １フィール
ド遅延回路 11a，11b 遅延回路 12 動き検出回路 13 動き領域判定回路 15 ライン-ブロック変換用メモリ 17 初期偏位候補ベクトル判定回路 18a，18b，18c，18d，18e，18f，18g メモリ 19a，19b，19c，19d，19e，19f，19g 差分回路 20a，20b，20c，20d，20e，20f，20g 絶対値変換付き
累算回路 21 初期偏位候補ベクトル選択回路 22 ブロックマッチング法による初期偏位ベクトル検出
回路 23 ブロックマッチング法を用いた初期偏位候補ベクト
ル作成回路

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディジタル化したインターレース方式の
    テレビジョン信号を複数のブロックに分割し、少なくと
    も１フィールド以上離れた信号間で、前記ブロック毎の
    動きベクトルを検出する動きベクトルの検出方法におい
    て、 ａ）水平方向の動きベクトルをフィールド間のテレビジ
    ョン信号の相関から検出し、 ｂ）垂直方向の動きベクトルをフレーム間のテレビジョ
    ン信号の相関から検出することを特徴とする動きベクト
    ルの検出方法。
  2. 【請求項２】 ディジタル化したインターレース方式の
    テレビジョン信号を複数のブロックに分割し、少なくと
    も１フィールド以上離れた信号間で、前記ブロック毎の
    動きベクトルを検出する動きベクトルの検出方法におい
    て、 ａ）水平方向の動きベクトルをフィールド間のテレビジ
    ョン信号の相関から検出し、 ｂ）垂直方向の動きベクトルをフレーム間のテレビジョ
    ン信号の相関から検出して第１の垂直方向の動きベクト
    ルとし、 ｃ）垂直方向の動きベクトルをフィールド間のテレビジ
    ョン信号の相関から検出して第２の垂直方向の動きベク
    トルとし、 ｄ）予め定められた前記第１あるい第２の垂直方向の動
    きベクトルの一方の値が予め定められた閾値よりも小さ
    い場合は、前記第１の垂直方向の動きベクトルを真の垂
    直方向の動きベクトルとすることを特徴とする動きベク
    トルの検出方法。
  3. 【請求項３】 ディジタル化したインターレース方式の
    テレビジョン信号を複数のブロックに分割し、少なくと
    も１フィールド以上離れた信号間で、前記ブロック毎の
    動きベクトルを検出する動きベクトルの検出方法におい
    て、 ａ）水平方向の動きベクトルをフィールド間のテレビジ
    ョン信号の相関から検出し、 ｂ）垂直方向の動きベクトルをフレーム間のテレビジョ
    ン信号の相関から検出して第１の垂直方向の動きベクト
    ルとし、 ｃ）垂直方向の動きベクトルをフィールド間のテレビジ
    ョン信号の相関から検出して第２の垂直方向の動きベク
    トルとし、 ｄ）前記第１の垂直方向の動きベクトルの値が予め定め
    られた閾値よりも小さい場合は、前記第１の垂直方向の
    動きベクトルを真の垂直方向の動きベクトルとすること
    を特徴とする動きベクトルの検出方法。
  4. 【請求項４】 ディジタル化したインターレース方式の
    テレビジョン信号を複数のブロックに分割し、少なくと
    も１フィールド以上離れた信号間での、前記ブロック毎
    の動きベクトルを検出するために、動きベクトルを検出
    すべき前記ブロックに対して時間的に前に検出されてい
    る動きベクトルから複数の初期偏位候補ベクトルを作成
    し、前記複数の初期偏位候補ベクトルの内の最適なもの
    を初期偏位ベクトルとして選択してこれを基に偏位ベク
    トルを求め、前記初期偏位ベクトルと前記偏位ベクトル
    の和を前記ブロックの動きベクトルとする動きベクトル
    検出方法において、 ａ）水平方向の動きベクトルをフィールド間のテレビジ
    ョン信号の相関から検出し、 ｂ）垂直方向の動きベクトルを、前記初期偏位候補ベク
    トルの垂直方向の動きベクトルが所定の閾値よりも小さ
    い場合はフレーム間のテレビジョン信号の相関から検出
    し、そうでない場合はフィールド間のテレビジョン信号
    の相関から検出することを特徴とする動きベクトルの検
    出方法。
  5. 【請求項５】 ディジタル化したテレビジョン信号を複
    数のブロックに分割し、少なくとも１フィールド以上離
    れた信号間での、前記ブロック毎の動きベクトルを検出
    するために、動きベクトルを検出すべき前記ブロックに
    対して時間的に前に検出されている動きベクトルから複
    数の初期偏位候補ベクトルを作成し、前記複数の初期偏
    位候補ベクトルの内の最適なものを初期偏位ベクトルと
    して選択してこれを基に偏位ベクトルを求め、前記初期
    偏位ベクトルと前記偏位ベクトルの和を前記ブロックの
    動きベクトルとする動きベクトル検出方法において、 ａ）動画領域から静止画領域への推移領域を検出し、 ｂ）前記推移領域では前フィールドの既検出ベクトルか
    ら求めた前記初期偏位候補値ベクトルのかわりに”０”
    ベクトルを前記初期偏位候補ベクトルとすることを特徴
    とする動きベクトル検出方法。
  6. 【請求項６】 ディジタル化したテレビジョン信号を複
    数のブロックに分割し、少なくとも１フィールド以上離
    れた信号間での、前記ブロック毎の動きベクトルを検出
    するために、動きベクトルを検出すべき前記ブロックに
    対して時間的に前に検出されている動きベクトルから複
    数の初期偏位候補ベクトルを作成し、前記複数の初期偏
    位候補ベクトルの内の最適なものを初期偏位ベクトルと
    して選択してこれを基に偏位ベクトルを求め、前記初期
    偏位ベクトルと前記偏位ベクトルの和を前記ブロックの
    動きベクトルとする動きベクトル検出方法において、 ａ）動画領域から静止画領域への推移領域を検出し、 ｂ）前記推移領域では前フィールドの既検出ベクトルか
    ら求めた前記初期偏位候補値ベクトルについて、前記初
    期偏位ベクトル選択のためのフィールド間差分絶対値の
    総和に所定の値を加算することを特徴とする動きベクト
    ル検出方法。
  7. 【請求項７】 ディジタル化したテレビジョン信号を複
    数のブロックに分割し、少なくとも１フィールド以上離
    れた信号間での、前記ブロック毎の動きベクトルを検出
    するために、動きベクトルを検出すべき前記ブロックに
    対して時間的に前に検出されている動きベクトルから複
    数の初期偏位候補ベクトルを作成し、前記複数の初期偏
    位候補ベクトルの内の最適なものを初期偏位ベクトルと
    して選択してこれを基に偏位ベクトルを求め、前記初期
    偏位ベクトルと前記偏位ベクトルの和を前記ブロックの
    動きベクトルとする動きベクトル検出方法において、 ａ）少なくとも１フィールド以上離れた信号を用いて画
    像の動きを検出して、検出信号を出力し、 ｂ）前記検出信号を遅延した信号を用いて前記画像の遷
    移領域を検出し、 ｃ）前記初期偏位候補ベクトルから前記初期偏位ベクト
    ルを求めるか、前記被検出ブロック独自に動きベクトル
    を検出して前記初期偏位ベクトルとするかの選択を、前
    記遷移領域の状態に応じて行うことを特徴とする動きベ
    クトル検出方法。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の動きベクトル検出方法に
    おいて、前記遷移領域の状態に応じて前記初期偏位ベク
    トルの選択を行う際に、動画から静止画への遷移領域で
    は動き”０”のベクトルを初期偏位ベクトルとし、静止
    画から動画への遷移領域ではブロックマッチング法によ
    り検出した動きベクトルを初期偏位ベクトルとすること
    を特徴とする動きベクトル検出方法。
  9. 【請求項９】 ディジタル化したテレビジョン信号を複
    数のブロックに分割し、少なくとも１フィールド以上離
    れた信号間での、前記ブロック毎の動きベクトルを検出
    するために、動きベクトルを検出すべき前記ブロックに
    対して時間的に前に検出されている動きベクトルから複
    数の初期偏位候補ベクトルを作成し、前記複数の初期偏
    位候補ベクトルの内の最適なものを初期偏位ベクトルと
    して選択してこれを基に偏位ベクトルを求め、前記初期
    偏位ベクトルと前記偏位ベクトルの和を前記ブロックの
    動きベクトルとする動きベクトル検出方法において、 前記各ブロック毎に独立して動きベクトルの検出を行っ
    て作成した動きベクトルを、前記初期偏位候補ベクトル
    の一つとして用いることを特徴とする動きベクトル検出
    方法。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載の動きベクトル検出方法
    において、前記各ブロック毎に独立して動きベクトルの
    検出を行うためにブロックマッチング法を用いることを
    特徴とする動きベクトル検出方法。
  11. 【請求項１１】 ディジタル化したインターレース方式
    のテレビジョン信号を複数のブロックに分割し、少なく
    とも１フィールド以上離れた信号間で、前記ブロック毎
    の動きベクトルを検出する動きベクトルの検出装置にお
    いて、 水平方向の動きベクトルをフィールド間のテレビジョン
    信号の相関から検出する第１の検出回路と、 垂直方向の動きベクトルをフレーム間のテレビジョン信
    号の相関から検出する第２の検出回路とを有することを
    特徴とする動きベクトルの検出装置。
  12. 【請求項１２】 ディジタル化したインターレース方式
    のテレビジョン信号を複数のブロックに分割し、少なく
    とも１フィールド以上離れた信号間で、前記ブロック毎
    の動きベクトルを検出する動きベクトルの検出装置にお
    いて、 水平方向の動きベクトルをフィールド間のテレビジョン
    信号の相関から検出する第１の検出回路と、 第１の垂直方向の動きベクトルをフレーム間のテレビジ
    ョン信号の相関から検出する第２の検出回路と、 第２の垂直方向の動きベクトルをフィールド間のテレビ
    ジョン信号の相関から検出する第３の検出回路と、 予め定められた前記第１あるい第２の垂直方向の動きベ
    クトルの一方の値が予め定められた閾値よりも小さい場
    合は前記第１の垂直方向の動きベクトルを真の垂直方向
    の動きベクトルとする選択回路とを有することを特徴と
    する動きベクトルの検出装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載の動きベクトル検出装
    置において、前記選択回路は前記第１の垂直方向の動き
    ベクトルの値が予め定められた閾値よりも小さい場合は
    前記第１の垂直方向の動きベクトルを真の垂直方向の動
    きベクトルとすることを特徴とする動きベクトル検出回
    路。
  14. 【請求項１４】 ディジタル化したインターレース方式
    のテレビジョン信号を複数のブロックに分割し、少なく
    とも１フィールド以上離れた信号間での、前記ブロック
    毎の動きベクトルを検出するために、動きベクトルを検
    出すべき前記ブロックに対して時間的に前に検出されて
    いる動きベクトルから複数の初期偏位候補ベクトルを作
    成し、前記複数の初期偏位候補ベクトルの内の最適なも
    のを初期偏位ベクトルとして選択してこれを基に偏位ベ
    クトルを求め、前記初期偏位ベクトルと前記偏位ベクト
    ルの和を前記ブロックの動きベクトルとする動きベクト
    ル検出装置において、 水平方向の動きベクトルをフィールド間のテレビジョン
    信号の相関から検出する第１の検出回路と、 垂直方向の動きベクトルを、前記初期偏位候補ベクトル
    の垂直方向の動きベクトルが所定の閾値よりも小さい場
    合はフレーム間のテレビジョン信号の相関から検出し、
    そうでない場合はフィールド間のテレビジョン信号の相
    関から検出する第２の検出回路とを有することを特徴と
    する動きベクトルの検出装置。
  15. 【請求項１５】 ディジタル化したテレビジョン信号を
    複数のブロックに分割し、少なくとも１フィールド以上
    離れた信号間での、前記ブロック毎の動きベクトルを検
    出するために、動きベクトルを検出すべき前記ブロック
    に対して時間的に前に検出されている動きベクトルから
    複数の初期偏位候補ベクトルを作成し、前記複数の初期
    偏位候補ベクトルの内の最適なものを初期偏位ベクトル
    として選択してこれを基に偏位ベクトルを求め、前記初
    期偏位ベクトルと前記偏位ベクトルの和を前記ブロック
    の動きベクトルとする動きベクトル検出装置において、 動画領域から静止画領域への推移領域を検出する推移領
    域検出回路と、 前記推移領域において前フィールドの既検出ベクトルか
    ら求めた前記初期偏位候補値ベクトルのかわりに”０”
    ベクトルを前記初期偏位候補ベクトルとする初期偏位ベ
    クトル選択回路とを有することを特徴とする動きベクト
    ル検出装置。
  16. 【請求項１６】 ディジタル化したテレビジョン信号を
    複数のブロックに分割し、少なくとも１フィールド以上
    離れた信号間での、前記ブロック毎の動きベクトルを検
    出するために、動きベクトルを検出すべき前記ブロック
    に対して時間的に前に検出されている動きベクトルから
    複数の初期偏位候補ベクトルを作成し、前記複数の初期
    偏位候補ベクトルの内の最適なものを初期偏位ベクトル
    として選択してこれを基に偏位ベクトルを求め、前記初
    期偏位ベクトルと前記偏位ベクトルの和を前記ブロック
    の動きベクトルとする動きベクトル検出装置において、 動画領域から静止画領域への推移領域を検出する推移領
    域検出回路と、 前記推移領域での前フィールドの既検出ベクトルから求
    めた前記初期偏位候補値ベクトルについて、前記初期偏
    位ベクトル選択のためのフィールド間差分絶対値の総和
    に所定の値を加算する加算回路を有することを特徴とす
    る動きベクトル検出装置。
  17. 【請求項１７】 ディジタル化したテレビジョン信号を
    複数のブロックに分割し、少なくとも１フィールド以上
    離れた信号間での、前記ブロック毎の動きベクトルを検
    出するために、動きベクトルを検出すべき前記ブロック
    に対して時間的に前に検出されている動きベクトルから
    複数の初期偏位候補ベクトルを作成し、前記複数の初期
    偏位候補ベクトルの内の最適なものを初期偏位ベクトル
    として選択してこれを基に偏位ベクトルを求め、前記初
    期偏位ベクトルと前記偏位ベクトルの和を前記ブロック
    の動きベクトルとする動きベクトル検出装置において、 少なくとも１フィールド以上離れた信号を用いて画像の
    動きを検出し、検出信号を出力する動き検出回路と、 前記検出信号を遅延した信号を用いて前記画像の遷移領
    域を検出する遷移領域検出回路と、 前記初期偏位候補ベクトルから前記初期偏位ベクトルを
    求めるか、前記被検出ブロック独自に動きベクトルを検
    出して前記初期偏位ベクトルとするかの選択を、前記遷
    移領域の状態に応じて行う初期偏位ベクトル選択回路と
    を有することを特徴とする動きベクトル検出装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１７記載の動きベクトル検出装
    置において、前記初期偏位ベクトル選択回路では、動画
    から静止画への遷移領域では動き”０”のベクトルを初
    期偏位ベクトルとし、静止画から動画への遷移領域では
    ブロックマッチング法により検出した動きベクトルを初
    期偏位ベクトルとすることを特徴とする動きベクトル検
    出装置。
  19. 【請求項１９】 ディジタル化したテレビジョン信号を
    複数のブロックに分割し、少なくとも１フィールド以上
    離れた信号間での、前記ブロック毎の動きベクトルを検
    出するために、動きベクトルを検出すべき前記ブロック
    に対して時間的に前に検出されている動きベクトルから
    複数の初期偏位候補ベクトルを作成し、前記複数の初期
    偏位候補ベクトルの内の最適なものを初期偏位ベクトル
    として選択してこれを基に偏位ベクトルを求め、前記初
    期偏位ベクトルと前記偏位ベクトルの和を前記ブロック
    の動きベクトルとする動きベクトル検出装置において、 動きベクトルを検出すべき前記ブロックに対して時間的
    に前に検出されている動きベクトルから複数の初期偏位
    候補ベクトルを作成する第１の初期偏位候補ベクトル作
    成回路と、 前記各ブロック毎に独立して動きベクトルの検出を行っ
    て初期偏位候補ベクトルを作成する第２の初期偏位候補
    ベクトル作成回路と、 前記第１及び第２の初期偏位候補ベクトル作成回路で作
    成した複数の初期偏位候補ベクトルの内の最適なものを
    初期偏位ベクトルとして選択する初期偏位ベクトル選択
    回路を有することを特徴とする動きベクトル検出装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１９記載の動きベクトル検出装
    置において、前記第２の初期偏位候補ベクトル作成回路
    では、ブロックマッチング法により検出した動きベクト
    ルを初期偏位候補ベクトルとすることを特徴とする動き
    ベクトル検出装置。
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