JPH07203294A - 画面変化決定方法 - Google Patents

画面変化決定方法

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JPH07203294A
JPH07203294A JP6335125A JP33512594A JPH07203294A JP H07203294 A JPH07203294 A JP H07203294A JP 6335125 A JP6335125 A JP 6335125A JP 33512594 A JP33512594 A JP 33512594A JP H07203294 A JPH07203294 A JP H07203294A
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frame
signal
match
value
screen
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JP6335125A
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Behzad Shahraray
シャラレー ベザッド
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AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
AT&T Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 突然及び段階的場面変化の両方を検出できる
方法を提供する。 【構成】 画像連続画面（ビデオプログラム）の連続フ
レームが取得され、デジタル化される。画像は複数個の
矩形領域に細分される。現在のフレームとＤ番目の先行
フレームとの間でブロックマッチングを行い、マッチ信
号を決定する。マッチ信号は、最初のフレームの領域が
次のフレームの各マッチング領域と概ね同様な画像情報
を包含する最尤を示す。マッチ信号は、最適マッチを画
定するマッチ信号で始まり、最悪マッチを画定するマッ
チ信号で終わるように配列される。最初のＳ個のマッチ
信号が選択され、一緒に平均化される。瞬時マッチ（Ｉ
Ｍ）信号を得るために、Ｓの値はユーザが画定すること
ができ、０以上で、各フレームが分割される領域の個数
以下である。ＩＭ信号は、最初のフレームが次のフレー
ムと異なる場面に属するか否か決定するための基準を提
供する。最後に、ＩＭ信号が特定の決定基準を満たす場
合、場面変化が表示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はビデオ番組のような画像
連続画面における画面変化を自動的に検出する方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ビデオ番組は一般的に、異なる画面の寄
せ集めから構成されている。各画面は内容と緊密に関連
する画像情報を包含する。また、各画面は一連のフレー
ムから構成されている。ここで使用する“フレーム”と
いう用語は“画像”という用語と互換的に使用される。
【０００３】２つの画面の切替は様々な方法で行うこと
ができる。最も直接的な切替は、一連のフレーム内の隣
接するフレーム間で起こる突然の切替である。このタイ
プの切替は“バット・エディット(butt-edit)”切替と
呼ばれ、２つの画面を形成する一連のフレーム内の単一
の点により確定される。突然切替ではなく、２個以上の
フレームに亙って生起する段階的切替は、画面の最終フ
レームのコントラストを０にまで徐々に低下（すなわ
ち、フェードアウト）させ、その後、次の画面のコント
ラストを０からその標準レベルにまで上昇（すなわち、
フェードイン）させることにより行うことができる。
【０００４】或る画面がフェードアウトされ、一方、別
の画面がフェードイン（すなわち、ディソルブ，ブレン
ド）される場合、切替は、両方の画面に属するフレーム
からの対応する画素の組合せである画素を有する一連の
中間フレームからなる。突然切替と対照的に、ディソル
ブ又はブレンドは２つの画面を分離する明確なブレーク
ポイントを有しない。
【０００５】前記の切替方法に加えて、デジタル編集装
置により他のタイプの切替を形成することができる。装
置の様々な編集モードにより形成することができるこれ
らの切替は次のような効果を有する。次の画面が先行
セグメント（水平的又は垂直的）から徐々にシフトアウ
トする、次の画面はロールされず、前の画面をカバー
する（トップ，サイド又はコーナーから），前の画面
は縮退し、次の画面をカバーしない，次の画面は前の
画面のトップで縮小サイズで現れはじめ、そして拡張
し、前の画面をカバーする。
【０００６】編集モードの種類は広範多岐にわたるの
で、可能なバリエーションをここで全て説明することは
できない。しかし、全てに共通する特徴は、不明確な隣
接ビデオセグメント間で切替が行われることである。こ
のような切替は段階的画面変化と分類される。
【０００７】画面変化を検出する公知の方法は、階調分
布及び適所テンプレートマッチングなどに基づく様々な
方法を含む。このような方法は、効率的な方法でビデオ
セグメントを組織化し、そして選択的に検索するため
に、ビデオ編集及びビデオインデクシングのような様々
な目的に使用できる。
【０００８】公知の方法は例えば、米国特許第５１７９
４４９号明細書に開示されており、また、エー・ナガサ
カ(A.Nagasaka)らの“オブジェクト・アピアランスのた
めの自動ビデオインデクシング及びフルビデオサーチ”
（ビジュアル・データベース・システムズに関する第２
回作業会議会報（ビジュアル・データベース・システム
ズＩＩ），１１３〜１１７頁），ケー・オーツジ(K.Ots
uji)らの“輝度データを使用するビデオ走査検索”（Ｓ
ＰＩＥビジュアル通信及び画像処理（ＶＣＩＰ’９１）
会報（ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．１６０６），９８０〜９８９
頁）及びディー・スワンベルグ(D.Swanberg)らの“ビデ
オデータベースにおける知識ガイド型構文解析”（１９
９３年２月にサンホセで行われた、ＳＰＩＥ画像及びビ
デオデータベースの記憶と検索会報（ＳＰＩＥ Ｖｏ
ｌ．１９０８），１３〜２４頁）などの論文中にも開示
されている。
【０００９】これら公知の方法は不完全である。なぜな
ら、これらの方法は同様な階調分布を有する異なる画面
間の段階的切替又は画面カットを検出できないからであ
る。更に、これらの方法は、高速モーションの存在下で
不正確な検出を起こし、また、これらの方法は突然の画
面変化を検出しない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、同様な階調分布を有する異なる画面間の段階的切替
又は画面カットを検出でき、高速モーションの存在下で
も不正確な検出を起こさず、突然の画面変化を検出でき
る画面変化検出方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明では、ビデオプログラムにおける画面変化を
検出する方法及び装置を提供する。従来の画面変化検出
器と対照的に、本発明の装置は、突然及び段階的画面変
化の両方とも検出できる。
【００１２】画像連続画面（すなわち、ビデオプログラ
ム）の連続フレームが取得され、デジタル化される。画
像は複数個の矩形領域に細分される。現在のフレームと
Ｄ番目の先行フレームとの間でブロックマッチングを行
い、マッチ信号を決定する。マッチ信号は、最初のフレ
ームの領域が次のフレームの各マッチング領域と概ね同
様な画像情報を包含する最尤を示す。マッチ信号は、最
適マッチを画定するマッチ信号で始まり、最悪マッチを
画定するマッチ信号で終わるように配列される。
【００１３】最初のＳ個のマッチ信号が選択され、一緒
に平均化される。瞬時マッチ（ＩＭ）信号を得るため
に、Ｓの値はユーザが画定することができ、１以上、各
フレームが分割される領域の個数以下である。ＩＭ信号
は、最初のフレームが次のフレームと異なる画面に属す
るか否か決定するための基準を提供する。最後に、ＩＭ
信号が特定の決定基準を満たす場合、画面変化が表示さ
れる。
【００１４】本発明の別の実施例では、ＩＭ信号は時相
的に濾波され、画面変化が表示される前に、累積マッチ
（ＣＭ）信号を発生する。その結果、段階的画面変化を
検出できる。時相濾波は、１未満の可変利得を有する変
形１階無限インパルス応答デジタルフィルタのようなデ
ジタルフィルタにより行うことができる。この場合、画
面変化は、ＩＭ及びＣＭ信号の両方が特定の決定基準を
満たす場合に表示される。
【００１５】画面変化が生じた一連のフレームにおける
これらフレームの位置を示す、本発明により発生される
出力信号は、所望の全ての用途で使用できる。このよう
な用途は、新たな画面の開始及び画面の内容を表示する
ための新たな画面からの最初の（又は幾つかの他の）フ
レームの保留のインデクシングを含む。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を具体的に
説明する。
【００１７】図１は本発明による画面変化検出器２のブ
ロック図である。検出器２は、画像デジタイザ３，画像
プロセッサ４及びデジタルコンピュータ７を有する。画
像プロセッサ４は現行及び先行フレームのデジタル化画
像を保持し、画像プロセッサ４により生成された中間結
果を記憶するための画像メモリ６を有する。画像プロセ
ッサ４は、画像メモリ６内に包含される画像を処理する
ためのプロセッサ５を有する。
【００１８】本発明の別の実施例では、デジタルコンピ
ュータ７は画像プロセッサ４のタスクを実行する。従っ
て、画像プロセッサ４を別個に使用する必要がない。図
２はデジタルコンピュータ７で実現される、下記で詳細
に説明するような本発明のステップの一例を示す流れ図
である。
【００１９】検出器２への入力は、ビデオカセットレコ
ーダ又はテレビチューナなどのようなアナログ又はデジ
タルビデオソースにより供給される。ビデオソース１は
特定のビデオ規格に限定されない。例えば、画像連続画
面を記憶するコンピュータメモリ又はディスクのような
画像情報の他のソースも含む。より一般的には、ビデオ
ソースは画像情報帯有フレームを供給するものであれば
全てソースとなり得る。
【００２０】ビデオソース１がアナログ入力を供給する
場合、この入力は先ず画像デジタイザ３に送られる。ビ
デオソース１がデジタル入力を供給する場合、この入力
は画像プロセッサ４に直接送られる。画面変化検出器２
の出力は画面検出信号１１である。この信号１１は画面
変化検出アプリケーションに送信される。このアプリケ
ーションは、ビデオ編集及びビデオインデクシングのよ
うなアプリケーション範囲を含む。
【００２１】本発明の或る部品は、２つのフレーム間の
類似性（又は非類似性）を測定するための手順を含む。
最も単純なケースでは、画像情報（以下、「テンプレー
ト画像」という）を有するフレームは、点毎に（すなわ
ち、画素毎に）２個のフレーム間の相違を決定すること
により、一連のフレーム（これらのうちの少なくとも一
つはテンプレートフレームの重複である）と容易に比較
することができる。換言すれば、テンプレート画像の強
度又は色彩のような特定の画像特性を一連のフレーム内
の各フレームの対応特性と比較する。画像特性の相違が
フレーム内の全ての点で０であるフレームは重複フレー
ムである。
【００２２】重複フレームがテンプレートフレームに対
してシフトされている場合、マッチング処理は一層複雑
に行われる。この場合、テンプレートフレームと重複フ
レームとの点毎のマッチングは大きな画素値を有する差
分フレームを生じる。なぜなら、テンプレートフレーム
内の画素は重複フレーム内の適当な画素に対して比較さ
れないからである。しかし、テンプレートフレームを重
複フレームと同じ量だけシフトすることにより良好なマ
ッチングを行わせることができる。
【００２３】このマッチング処理は、測定される画像特
性の差が最小である位置を発見するために、テンプレー
トフレームの多数の異なる位置について差分フレームを
計算することを必要とする。この方法は、２個のフレー
ム間のマッチを確立するだけでなく、テンプレートフレ
ームに対する重複フレームのシフトの大きさ及び方向を
確定するモーションベクトルも計算する。この方法は
“モーション系テンプレートマッチング”と呼ばれる。
【００２４】モーション系テンプレートマッチングは、
フレームの全内容がテンプレートフレームと重複フレー
ムとの間で同じ変換モーションを受ける場合に有効であ
る。例えば、この状況は、一連のフレームがパン及び／
又はチルトモーションを受けるカメラにより記録される
静止画面を包含する場合に生起する。これに対して、画
像連続画面が動的画面を記録するカメラにより生成され
る場合、カメラモーションと画面内の対象物のモーショ
ンとの組合せは、量の相違及び方向の相違により移動す
るフレームの異なる領域を生じる。この場合、単一のモ
ーションベクトルはテンプレートフレームと連続画面内
の後続フレームとの間の関係を記述することができな
い。従って、良好なマッチングを確立することが困難で
ある。
【００２５】動的画面を記録する一連のフレームと比較
する問題は、各フレームを数個の“領域”又は“ブロッ
ク”に分割（図２のステップ２２０で行われる）し、そ
して、各ブロックについて個別的にモーション系テンプ
レートマッチングを行うことにより解決することができ
る。画像処理分野では、この方法は“ブロックマッチン
グ”として知られている。ブロックマッチング方法（図
２のステップ２３０で行われる）は、１９８８年にプレ
ナム出版から発行されたエヌ・アルン(N.Arun)らの“デ
ジタルピクチャ，表示及び圧縮”と題する文献に記載さ
れている。
【００２６】２個のフレームＩ1及びＩ2（それぞれ、符
号１２及び１３により図３に示されている）間の網羅的
ブロックマッチングの公式に関する説明は下記の説明を
容易にする。
【００２７】図３において、Ｂkは、フレーム１２にお
いて（Ｘk，Ｙk）にその起点を有する、フレーム１２の
ＭｘＮのサイズのｋ番目の矩形ブロックであるとする。
Ｉ（ｉ，ｊ）は、フレーム内の起点に対して（ｉ，ｊ）
位置におけるフレームの１画素の画像特性の値（例え
ば、強度又は色彩）を示すものとする。フレーム内の
（Ｘk，Ｙk）にその起点を有する後続フレーム１４内の
同様な寸法の領域からのＢkのマッチ距離はｄk（０，
０）により示され、下記の数式（１）により定義され
る。
【００２８】
【数１】
【００２９】換言すれば、ｄk（０，０）は、フレーム
１２内の領域Ｂkとサイズ及び位置が対応するフレーム
１３内のＢk領域のマッチ距離を示す。
【００３０】フレーム１２内の領域Ｂkに、位置は対応
しないがサイズが対応するフレーム１３内の領域を画定
するために、マッチ距離は次のように法則化される。こ
の場合、ベクトル（ｐ，ｑ）により（Ｘk，Ｙk）から或
る距離だけ離間されているフレーム１３内の或るポイン
トにその起点を有するフレーム１３内の領域からのＢk
のマッチ距離は下記の数式（２）により得られる。
【００３１】
【数２】
【００３２】その起点が（Ｘk＋ｐ，Ｙk＋ｑ）に存在す
る場合、Ｂkによりカバーされるフレーム１３の領域が
Ｂkと同一であれば、マッチ距離は０である。Ｂkの画像
特性が、比較されているフレーム１３の領域内の画像特
性と同一でない場合、２つの領域の対応画素の値の差
は、マッチ距離ｄk（ｐ，ｑ）の値を増大させる。
【００３３】ブロックマッチング方法は、フレーム間の
モーションの制限領域が存在する（すなわち、フレーム
内に出現する物体が間近なフレーム間で比較的少ない量
だけ移動する）という仮定に基づく。換言すれば、テン
プレートフ内の所定領域は、比較されているフレーム内
のその対応位置付近の位置に存在するものと仮定され
る。
【００３４】ブロックマッチング方法では次の２つのス
テップが行われる。先ず、マッチ距離ｄk（ｐ，ｑ）
を、（Ｘk，Ｙk）を中心とする、（２Ｐ＋１）ｘ（２Ｑ
＋１）のサイズの矩形領域内の全ての位置（ｐ，ｑ）に
ついて計算する。これにより、ｄkの（２Ｐ＋１）（２
Ｑ＋１）の種々の値のリストが得られる。次に、一連の
ｄk値のうち最小値についてサーチする。最小マッチ距
離は下記の数式（３）により示されるものとする。
【００３５】
【数３】
【００３６】（前記式中、ｍＸk及びｍＹkはフレーム１
３内のブロックが最適マッチを形成するフレーム１３内
の（制限区域１５内の）位置を示すモーションベクトル
のＸ及びＹ成分である。最小マッチ距離ｄk Minは、モー
ション系画像符号化のような多くのアプリケーションで
有用な位置におけるマッチの品質に関する情報を提供す
るが、領域系画像マッチングの魅力を減殺させるような
幾つかの望ましからざる特性も有する。これらの目的の
ために、本発明は、最小マッチ距離自体よりもむしろ最
小マッチ距離の正規化バージョンにより２つの画像マッ
チが得られるか否か決定するための良好な基準を決定し
た。正規化は次のように行われる。
【００３７】ｄk Avgは全ての（２Ｐ＋１）（２Ｑ＋１）
マッチ距離値の平均を示すものとする。すなわち、下記
の数式（４）で示される。
【００３８】
【数４】
【００３９】ブロックＢkに関する領域系マッチ係数は
ｒkにより示され、次のように定義される。
【００４０】
【数５】
【００４１】前記のように、図２に示されたステップ２
４０で決定される正規化マッチ係数ｒkは、ｄk Minより
も優れたマッチ度測定基準を提供する。その理由は、ｒ
kは高いコントラスト領域を含む強力なマッチと低コン
トラスト領域間の弱いマッチとの非常に良好な識別だか
らである。例えば、２つの非類似領域が極めて低いコン
トラストと比較的類似した平均階調（例えば、２つの同
次暗領域）を有する場合、ｄk Minは小さい。これは、領
域間の良好なマッチを示す。
【００４２】ｄk Minの値は小さい。なぜなら、比較的小
さな画素値は最適マッチの位置において小さな差分を生
じるからである。しかし、ｄk Avgも小さい、なぜなら、
十分なコントラストの欠如は、ｄk Minに対応する位置以
外の位置において一層小さなｄk値を生じるからであ
る。その結果、マッチ係数ｒkは大きい。この場合、ｄk
A vgによる除算は領域の類似性にあまり重きを置かな
い。一方、２つの類似した領域が比較的高いコントラス
トを有する場合、最小差分の位置から移動するとき、ｄ
k値の急速な上昇が起こり、その結果、大きなｄk Avg値
をもたらす。
【００４３】この場合、ｄk Avgによるｄk Minの除算は一
層小さなｒk値を生じる。これにより、領域の類似性を
際だたせる。従って、マッチ係数ｒkは、画像領域内の
高コントラスト特徴間のマッチに好都合であり、このた
め、無特徴で低コントラスト領域の優れた検出器であ
る。極端な事例として、異なる強度の２つの同次領域が
比較される場合、ｄk Avg及びｄk Minは等しく、ｒk＝１
を生じる。これは完全なミスマッチを示す。２つの同次
領域が類似強度を有する場合、ｄk Avg及びｄk Minは両方
とも０であり、その結果、マッチ係数ｒkは１に設定さ
れる。これは完全なミスマッチを示す。
【００４４】ｒkがｄk Minよりもマッチ度を再保証する
のに良好な基準を提供する別の理由は、正規化方法が０
（完全なマッチを示す）と１（極端なミスマッチを示
す）の値の間にｒkを制限することである。これによ
り、画像輝度及び領域のサイズなどのような他のパラメ
ータと無関係に、閾値パラメータを一層容易に選択する
ことができる。
【００４５】画像が分割される領域のサイズは、マッチ
係数ｒkを決定する際の重要な検討項目であり、任意の
個数の領域を選択できるが、次のファクタを検討しなけ
ればならない。小さな領域は、画像の同次領域において
不正確なモーション推定値を生じる。一方、極めて大き
な領域は、移動対象物と背景の一部を同時に包含する傾
向が高いので、低マッチを生成する可能性が高くなる。
本発明では、図４に示されるような、１２個の領域を使
用することが好ましいことが発見された。
【００４６】この点について、本発明は、画像が分割さ
れる各ブロックＢkについてマッチ係数ｒkを決定する。
本発明の方法の次のステップ（すなわち、図２のステッ
プ２５０）は、これらのマッチ係数ｒkを使用し、比較
されている画像の類似性を示す単一パラメータを生成す
る。このパラメータは次のように決定される。
【００４７】画像はＫ個の領域に分割されるものと仮定
する。ＲはＫ個の領域に対応する全部でＫ個のマッチ係
数ｒkの群であるとする。すなわち、 Ｒ＝｛ｒk，ｋ＝１，・・・，Ｋ｝ （６） （ここで、下付文字ｋは領域番号を示す。）
【００４８】ＬはＲの要素の配列群であるとする。ここ
で、配列順序はマッチ係数の大きさにより決定される。
すなわち、Ｒの要素とＬとの間には個別的対応関係が存
在する。この関係は下記の数式（７）で示される。 Ｌ＝｛１i，ｉ＝１，・・・，Ｋ，例えば、ｉ＝１，・
・・，Ｋ−１の場合、１i≦１i＋１｝ （７）
【００４９】換言すれば、ＬはＲの記憶バージョンであ
る。この場合、ｌ1が最小マッチ値（すなわち、最適マ
ッチング領域）であり、ｌkは最大マッチ値（すなわ
ち、最低マッチング領域）である。
【００５０】瞬時マッチ（ＩＭ）信号は次のように定義
される。
【００５１】
【数６】
【００５２】前記式（８）において、Ｓ＜＝ＫはＩＭ信
号を評価するのに寄与する画像の領域数を制御するユー
ザ選択可能な整数パラメータである。例えば、Ｓ＝Ｋの
場合、ＩＭ信号の値は全ての領域からの全てのマッチ係
数ｒkの平均値である。Ｓ＝１の値は“最適マッチン
グ”領域のマッチ係数ｒkだけを選択する。Ｓ＝４（Ｋ
＝１２の場合）の値が良好な結果を生成することが決定
された。
【００５３】前記のように定義される瞬時マッチ信号Ｉ
Ｍは突然の画面カットの良好なインジケータである。図
５（ａ）は、突然の画面変化中のＩＭ信号の動作プロッ
トを示す。領域Ｉ及びＩＩＩは一連のフレームにおける
異なる画面を示すが、領域ＩＩは２つの画面の切替を示
し、新たな画面の最初のフレームと一致する。マッチさ
れているフレーム間の類似性のために、個々の画面（す
なわち、領域Ｉ及びＩＩＩ）内ではＩＭ信号は小さい。
【００５４】フレーム間の幾つかの領域で生じるモーシ
ョン又はその他の変更は、比較されているフレーム内で
少なくとも或程度良好なマッチが存在する限り、ＩＭ信
号を増大させない。しかし、２つの画面間の境界（すな
わち、領域ＩＩの左端）では、ＩＭ信号は大きく、そし
て、比較されているフレームが別の画面に属する限り、
大きいままである。
【００５５】図５（ｂ）は、領域ＩＩにおけるフェード
アウト切替中のＩＭ信号の動作を示す。領域Ｉにおい
て、フェードアウトが起こる前は、フレームのコントラ
ストが比較的高いので、マッチ値は小さい。なぜなら、
ｄk Avgの大きな値は小さなｒk値を生じるからである。
画像コントラストが低下するにつれて（すなわち、フェ
ードアウトが起こるにつれて）、ｄk Avg及びｄk Min値は
低下する。しかし、ｄk M inは一層低い速度で低下する。
ネットは領域ＩＩにおけるＩＭ信号を増大させる。
【００５６】この増大はフェードアウトの速度に比例す
る。コントラストが更に低下するにつれて、ｄk Minの値
は画像のノイズのレベルに匹敵するレベルに達する。こ
の時点で、ｄk Avgの値はｒk Minの値よりも一層速い速度
で低下する。従って、ＩＭ信号は領域ＩＩＩで増大す
る。理論的に、ＩＭ信号は、画面が完全にフェードアウ
トしたときの１の値に達するまで増大する。しかし、実
際には、ノイズのために、１の値は滅多に得られない。
フェードアウトと同様に、フェードイン中に新たな画面
が徐々に出現すると、ＩＭ信号は徐々に低下し、フェー
ドアウトの場合の波形と同様であるが反対向きの波形が
生じる。
【００５７】図５（ｃ）は、領域ＩＩで生じる、二つの
画面間の同時フェードアウト／フェードイン切替（すな
わち、ディソルブ）中のＩＭ信号の動作を示す。この場
合、突然の画面変化中に起こるＩＭ信号値の突然の増大
は、段階的な増大と、それに続く段階的な低下により置
き換えられる。ディソルブ処理により生じるＩＭ信号の
最大値は、単一の画面で生じる急激なモーションの結果
として生じるＩＭ信号の値に匹敵する。
【００５８】従って、ＩＭ検出閾値がディソルブを検出
するレベルにまで低下された場合、このＩＭ信号値は、
実際には存在しない許容不可能なほど大量の画面変化も
示す。従って、フェードイン／フェードアウトを伴う段
階的な切替の正確な検出は、突然の画面変化の検出より
も一層複雑である。よって、その分析は、突然切替を説
明した後に、説明する。
【００５９】突然画面切替の検出 ＩＭ信号の分析に関する前記の説明から明らかなよう
に、突然画面切替及びフェードイン又はフェードアウト
（下記で説明するフェードイン／フェードアウトは除
く）により行われる切替は、ＩＭ信号が高い値（すなわ
ち、所定の閾値ｔH超）から低い値（すなわち、所定の
閾値ｔL未満）へ推移する時を決定することにより検出
できる。ＩＭ信号の検出は、図６に機能的に示されるよ
うな有限状態機械を用いる決定モジュールにより行うこ
とができる。この機械は図１に示したデジタルコンピュ
ータ７で任意の公知の方法で実現できる。
【００６０】機械はＳ0とＳ1の二つの状態を有する。こ
れらの状態の遷移はＩＭ信号により決定される。機械は
最初はＳ0の状態であり、ＩＭ信号＜ｔHである限り、こ
の状態を維持する。ＩＭ信号＞＝ｔHの値の最初の出現
はＳ0からＳ1への遷移を起こす。ＩＭ信号がｔLよりも
大きい限り、機械はこの状態を維持する。ｔL未満のＩ
Ｍ信号値の最初の出現はＳ0状態への復帰遷移を起こ
す。このＳ0状態への復帰遷移は新たな画面の開始も示
す。
【００６１】突然画面変化の存在下で、Ｓ1からＳ0への
復帰遷移（すなわち、図６（ａ）における符号６４）
は、（連続フレームと比較した場合）一つのフレームに
よる新たな画面の最初のフレームからのオフセットであ
る。突然変更の正確な位置を発見することが重要な用途
では、正確な位置は、この遷移によりマークされた位置
からこの既知の固定数を減算することにより算出でき
る。突然画面変化の場合に新たな画面の最初のフレーム
に一致する、Ｓ0からＳ1への遷移（すなわち、図６
（ａ）における符号６３）ではなく、この遷移を使用す
る理由は、フェードアウト、フェードイン及び段階的変
更（下記で説明する）などの切替に関連する。
【００６２】２つの異なる閾値と順次論理の使用によ
り、単一の閾値の場合よりも優れた２つの主要な利点が
得られる。第１に、ＩＭ信号が閾値付近で変動する場
合、性能が改善される。これにより、一連の極めて接近
した不正確な検出の発生を防止できる。第２に、安定な
画面間隔及び切替間隔に対応する２つの状態の存在によ
り、画面切替の開始と終了との間を区別することができ
る。これにより、下記で説明するように、２つの状態間
の遷移について個別的な条件を使用でき、更に、本発明
の方法は、通常、フラッシュ写真術からの間違った画面
変化を検出及び無視することができる。
【００６３】フェードの存在検出 画面間の切替が突然切替ではなくフェードを伴う場合、
画面が十分にフェードアウトすると、ＩＭ信号はｔHレ
ベルに達する。これにより、有限状態機械はＳ0からＳ1
へ遷移する。機械は、（突然又はフェードインの何れか
の態様で）新たな画面が出現するまで、Ｓ1の状態を維
持する。これにより、ＩＭ信号値はｔLレベル未満に低
下する。この時点で、Ｓ1からＳ0への復帰遷移は新たな
画面の開始を示す。
【００６４】画面変化検出器の特定の用途は、画面の
“代表的画像”を、検出器により測定されるように画面
の開始と終了時に保持する。新たな画面への切替がフェ
ードインにより行われる場合、画像のコントラストが代
表的画像について許容可能なレベルに達する前に、ＩＭ
信号はｔL未満に低下する。この問題を解決するため
に、追加パラメータ（以下「画像コントラスト（ＩＣ）
信号という）を使用する。このＩＣ信号は次のように定
義される。
【００６５】
【数７】
【００６６】ＩＣ信号はフレームの隣接部分間の輝度の
相違の優れた尺度を与える。このパラメータ信号はマッ
チング処理の副産物であり、追加計算無しに決定でき
る。ＩＣ信号を検出処理に取り込むためには、追加条件
をＳ1からＳ0への遷移に賦課しなければならない。特
に、ＩＣ信号は、図６（ｃ）に示されるように、所定の
コントラストパラメータＣminよりも大きいか又は同等
でなければならない。
【００６７】先行画面がフェードアウトし、次の画面が
フェードインする場合、明確な終点又は開始点は存在し
ない。更に、大抵の場合、多数の暗フレームが、古い画
面の終わりと新たな画面の開始との間に存在する。この
暗フレームはどちらの画面にも属さない。これは、多く
のフレームからなる切替期間を生じる。このような場合
の切替期間の継続期間は有限状態機械がＳ1状態に止ま
る時間の長さに反映される。この情報は突然及び段階的
切替を識別するのに使用できる。
【００６８】ディソルブ及びその他の段階的切替の検出 ＩＭ信号を突然及び明白に変化させる、バット・エディ
ティングにより発生されるような突然画面切替と異な
り、画面の段階的な切替は、ＩＭ信号の値を段階的に、
少し変化させる。前記のように、フェードアウト及びフ
ェードインを含む段階的画面変化の種類は、強度変化及
び低コントラスト領域に対するＩＭ信号の感度を利用す
ることにより、また、画像コントラスト（ＩＣ）信号を
供給することにより検出できる。しかし、前記の方法
は、やはり、ディソルブを含む段階的画面変化の種類を
検出することはできない。
【００６９】ディソルブを検出することは多くの理由に
より困難である。第１に、ディソルブは幾つかのフレー
ムに亙って起こるので、古い画面の最後の数フレームと
新たな画面の最初の数フレームとの間のミスマッチのレ
ベルが、ディソルブ処理が行われるフレーム数の全体に
分布される。これは図５（ｃ）に示される。ディソルブ
中、古い画面の強度の段階的な消失（すなわち、フェー
ドアウト）は新たな画面の強度の段階的な増大（すなわ
ち、フェードイン）を伴う。従って、混合フレームの強
度の時相変化の全体速度は、同じ数のフレームについて
起こる角フェードアウト及びフェードイン切替について
発生する変化よりも遥かに遅い。
【００７０】段階的画面変化は２個以上のフレームに亙
って生じるので、隣接フレームを比較するよりも、一連
の所定数のフレームから離間されたフレームを比較する
ほうが好ましい。なぜなら、任意の２個の隣接フレーム
間の変化は検出するのに小さ過ぎるからである。これは
フレームが比較される速度の低下を示唆するものではな
い。それよりもむしろ、フレームは今までどおり、フレ
ームが受信される速度（例えば、標準的なＮＩＳＣビデ
オの場合、３０フレーム／秒）で比較される。但し、各
フレームはＤ個のタイムユニットだけ早く来たフレーム
と比較される。ここで、Ｄは比較されるフレーム間の所
定のフレーム数である。
【００７１】図２のステップ２３０で行われる、この処
理（以下「遅延フレーム比較（ＤＦＣ）」と呼ぶ）は図
７に示される。図７は、ＤＦＣの存在下でモーション推
定を使用する例を示す。
【００７２】図７に示されるように、現行フレーム７１
は、領域系マッチ及びモーション推定ブロック（２個の
フレーム間のブロックマッチングを行う）の一つの入力
として与えられる。この時点で、先行フレーム７２は第
１の遅延要素７６の出力の所に存在し、Ｄ番目の先行フ
レーム７３はＤ番目の遅延要素７８の出力のところに存
在する。このＤ番目の先行フレーム７３はマッチングブ
ロック７４に対する第２の入力として与えられる。
【００７３】これら２つのフレームはブロック７４によ
り処理され、領域系モーション及びマッチパラメータを
生成する。次のフレームタイムにおいて、新たなフレー
ムが７１に現れ、先行フレームは単位遅延ブロック７
６，７７，・・・，７８の入力からそれらの各出力へシ
フトする。そして、新たな一連のマッチ及びモーション
パラメータが決定される。
【００７４】遅延フレーム比較を行った結果、マッチ係
数は、Ｄ個のフレームタイムに亙って生じたフレームの
内容の累積変化を反映する。この累積の硬化はｒk値、
従って、ＩＭ信号を増幅することである。
【００７５】遅延フレーム比較の使用も有利である。な
ぜなら、遅延フレーム比較はＩＭ信号のＳ／Ｎ比を改善
するからである。この改善は、フレーム間の不均衡がＤ
＞１の場合に増幅される一方で、ノイズレベルが一定に
保たれるために生じる。その結果、１個のフレームタイ
ムについて観察した場合にはノイズから識別できないよ
うな極めて小さな不均衡も識別可能になる。
【００７６】遅延フレーム比較は突然変化に関するＩＭ
信号の振幅に悪影響を及ぼさないが、信号が１個のフレ
ームタイム（連続的フレームが比較される場合）からＤ
個のフレームタイム（新たな画面の最初のＤ個のフレー
ムは先行画面の最後のＤ個のフレームと比較されるの
で）までの大きな値を帯びる際の時間を増大させる。下
記のモーション制御時相濾波法と併用される場合、遅延
フレーム比較は、かなり類似した画面間の突然切替の検
出を改善する。
【００７７】突然画面切替を検出するためにＤ個の遅延
と共に遅延フレーム比較を使用する場合、Ｓ1からＳ0へ
の遷移によりマークされた時点は新たな画面の最初のフ
レームからＤ個のフレームまでオフセットされる。これ
は、新たな画面の最初のＤ個のフレームが古い画面から
のフレームと比較されるためである。その結果、ＩＭ信
号の振幅はＤ番目のフレームの終了まで、ｔL閾値未満
には低下しない。画面切替の正確な位置が必要とされる
用途の場合、この位置は、状態遷移により示された位置
をＤ個のフレームだけ逆方向に移動させることにより得
ることができる。
【００７８】モーション制御時相濾波 段階的画面変化は低振幅を特徴とするので、長い持続時
間はＩＭ信号を増大する。延長された時間周期にわたる
ＩＭ信号の観察に基づく検出スキームを使用することが
望ましい。これは、多数のフレームにわたって比較的小
さいが、持続的な振幅の増大を被るＩＭ信号の部分を識
別することにより実行できる。しかし、フレームの内容
において生じるモーションのようなその他のファクタも
存在する。これらのファクタも、ＩＭ信号の振幅を少し
ではあるが持続的に増大させることができる。従って、
段階的切替以外のものにより起こされた不正確な検出を
避けながら、段階的に生じる実際の画面変化を識別する
必要がある。
【００７９】段階的画面変化を混乱させるモーション関
連事象の検出を排除しながら、ディソルブのような段階
的画面変化を正確に検出するために、本発明は、モーシ
ョン検出モジュールと共に、ＩＭ信号の時相濾波（図２
のステップ２６０参照）を使用する。
【００８０】ＩＭ信号の時相濾波のステップを行う装置
は図８のブロック図で示される。この装置はＩＭ信号６
０を処理し、新たな信号（以下「累積マッチ（ＣＭ）信
号８０８」という）を発生する。各フレームタイムにお
いて、ＣＭの新たな値は、先行フレームタイム（ユニッ
ト遅延８１０の出力のところに存在する）中のＣＭ信号
の値を、整合利得β８１１と共に乗算器を通過させるこ
とにより計算され、新たな値８１２を発生する。
【００８１】この値を加算機８０５を用いて、ＩＭ信号
の現行調整値に加える。ユニット遅延８１０，０と１の
間の正利得を有する乗算器８１１及び加算器８０５から
なる装置部分は、１階無限インパルス応答（ＩＩＲ）デ
ジタルフィルタを形成する。これは実質的に、減衰を有
する積分器として機能する。ＩＭ信号内に存在するであ
ろう低レベルノイズの蓄積を避けるために、また、ＩＭ
信号の振幅の増大が有意であると見做されるよりも高い
レベルを制御するために、ノイズフロア８０２と呼ばれ
る一定値を、デジタルフィルタの入力に導入する前に、
加算器８０３を用いてＩＭ信号から減算する。
【００８２】デジタルフィルタの出力を０と１の間の値
に制限するために、加算器の出力のところに範囲限定器
８０７を使用する。限定された範囲は、ノイズフロア減
算ＩＭ信号８０４が比較的大きな値を帯びるか、又は
（ＩＭ信号がノイズフロア未満であるために）負になる
延長期間中に、出力が大きくなり過ぎたり、又は負にな
るのを阻止する。
【００８３】前記の時相濾波器は、利得βが１に近い値
（及び１未満の値）に設定される場合、ＩＭ信号の持続
的増大を検出する。しかし、ＩＭ信号のモーション関連
増大が累積することを阻止し、かつ、不正確な検出の発
生を阻止するために、特定の指定種類のモーションが一
連のフレーム内に存在する場合、デジタルフィルタの特
性は変更される。これは、利得βを非常に小さな値（０
に近い値か又は０に等しい値）にまで低下させることに
より、利得制御ブロック８１４により行われる。
【００８４】これは実質的に、ＩＭ信号の時相累積を阻
止する。βを０に設定すると、変更されないままフィル
タを通過するノイズフロア減算信号８０４を生じ、同じ
ＣＭ信号を発生する。βが１に向かって増大するにつれ
て、所定のノイズフロアよりも高いＩＭ信号の持続的低
レベル値に対するＣＭ信号の感度は向上する。
【００８５】利得βを低下させるタスクはモーションイ
ンジケータ（ＭＩ）信号により行わせることができる。
これは０及び１の値だけを帯びるバイナリ信号である。
ＩＭ信号が０に設定される場合、利得制御ブロックは利
得βを１よりも小さいが１に近い値（例えば、０．８
５）に調整し、これにより、段階的画面変化の検出が可
能になる。特定のモーション関連条件が満たされる場
合、ＩＭ信号は１に設定される。その結果、利得制御ブ
ロックはβを０に設定する。これにより、デジタルフィ
ルタの特性が変更され、入力信号は累積することなく通
過される。
【００８６】前記のように、ＩＭ信号の値は、処理の際
に選択されるＫ領域マッチ係数のサブセットＳに左右さ
れる。従って、ＩＭ信号値に寄与しない画像の残りのＫ
−Ｓ個の領域内のモーションの存在は、検出処理にとっ
て全く取るに足らない。検出処理はＳ個の領域内で起こ
るモーションを分析するだけである。ＭＩ信号を１に設
定するステップは、段階的画面変化の検出を阻止するの
で、段階的画面変化検出の不必要な阻止を防止するため
に幾つかのステップが採用される。阻止ステップを防止
するために多数の異なる基準を使用できるが、下記の考
察が特に適切である。
【００８７】先ず、２つの極値範囲のうちの何れかの中
に含まれるマッチ係数ｒkを有する領域は、モーション
インジケータ信号の値の決定から除外される。一方の極
値範囲はｒlowで示される閾値未満の極めて小さな値に
対応する。この極めて小さな値はノイズフロア付近の値
である。これらの値は、時相濾波処理にも拘わらず、Ｃ
Ｍ信号に寄与しない。
【００８８】更に、下記で説明するように、ＭＩが１に
設定されると、ＭＩを１に最初に設定させた条件がもは
や存在しない場合であっても、有限時間周期中はＭＩは
１のままに維持される。従って、マッチ係数ｒkの小さ
な値は、ＭＩ信号を１に設定することを防止し、顕著な
段階的画面変化を見落とす可能性を防止する。
【００８９】ＭＩ信号の値の決定から除外されるその他
の範囲は、ｒhighで示される閾値よりも高いマッチ係数
ｒkの値に対応する。ｔH値（前記で説明した）よりも高
いｒ highの値は、時相濾波無しでも、検出される。Ｓ個
の各領域について、マッチ係数の値は、マッチ係数が２
つの閾値ｒlowとｒhighの間に含まれるか否かを確認す
るためにチェックされる。ｒlowとｒhighの間に含まれ
ないマッチ係数ｒkを有する全ての領域はその後の処理
から排除される。
【００９０】次のステップにおいて、排除されなかった
ｒk値を有する各領域をモーションの存在について試験
する。この領域のモーションベクトルの長さが所定の閾
値（Ｍｏｔｉｏｎthreshで示される）よりも大きいか又
は等しい場合、この領域はマークされる。
【００９１】最後に、マークされた領域の数が所定の数
（Ｍｏｔｉｏｎcountで示される）よりも多いか又は等
しい場合、次のｎM時間単位について、ＭＩ信号は１に
設定される。モーションが検出された正に単一のフレー
ムではなく、幾つかのフレームについてＭＩ信号を１に
設定することにより、モーション検出を全てのフレーム
対間で確実に行うことができない時間周期中に濾波処理
は手直しされる。
【００９２】この状態は通常、検出される画面が、不規
則に移動する非常に多数の比較的小さな領域（矩形画像
領域に対して）を有する時間間隔中に存在する。幾つか
のフレーム（例えば、５個のフレーム）について、モー
ションインジケータ信号を１に維持することにより、各
タイムモーションが検出され、確実なモーション検出が
不可能な場合、濾波ステップは少数の中間フレーム中は
差し止められる。
【００９３】累積マッチ係数を用いる検出 段階的画面変化を検出するために、突然切替について前
記で説明した有限状態機械（図６（ｃ）参照）は、モー
ション制御時相濾波ステップを利用するように改変しな
ければならない。図９は、時相濾波を使用する場合の、
図２のステップ２７０で使用される基準を例証する状態
図である。前記のようにＳ1からＳ0への遷移に関する条
件は同じままに維持し、かつ、この条件はＩＭ信号及び
画像コントラスト信号の関数であるが、数字が示すよう
に、ＣＭ信号は遷移に関するＩＭ信号をＳ0状態からＳ1
状態に置換する。
【００９４】ＣＭ信号を使用する有限状態機械の動作を
以下説明する。最初に、有限状態機械はＳ0状態にあ
り、ＣＭ信号がｔH未満である限り、その状態を維持す
る。ＩＭ信号からのノイズフロア定数の減算を説明する
ためにｔHの値は調整される。その結果、時相フィルタ
の利得は０に設定されているが、ＣＭ信号はノイズフロ
ア減算ＩＭ信号に等しく、有限状態機械は前記のように
動作する。
【００９５】しかし、時相フィルタの利得が適正に調整
される場合、段階的切替に対するＣＭ信号の感度は、Ｃ
Ｍ信号をｔH閾値に到達させるが、ＩＭ信号はこの閾値
に到達するには低過ぎる値を有する。その結果、ＣＭ信
号はＳ0からＳ1に遷移する。Ｓ1からＳ0への遷移を起こ
させる基準は前記と同じである。従って、ＩＭ値はｔL
値と比較され、新たな画面を確実に安定化させる（すな
わち、ＩＭ＜＝ｔL）。
【００９６】更に、画像コントラストをフェードイン中
に許容可能レベルに確実に到達させるために、画像コン
トラスト（ＩＣ）信号も使用される。新たな画面の開始
を示すＳ1からＳ0への遷移も、１フレームの持続期間
中、利得βを１に設定させる。これにより、ＣＭ信号の
値はノイズフロア減算ＩＭ信号の現在値にまで低下され
る。これはＣＭ信号から画面変化の作用を取り除き、新
たな画面で動作しながら、時相フィルタを新たに始動さ
せる。
【００９７】遅延フレーム比較とモーション制御時相濾
波の両方のステップを使用する場合、本発明は多数の効
果を達成する。先ず、これらのステップにより、本発明
の方法は、画面間で起こることができるディソルブ及び
その他の多数の段階的切替を検出できる。次に、ＩＭ信
号を極く僅かしか増大させない段階的なフェードアウト
を検出する場合、微小な増大はＣＭ信号で増幅されるの
で、これらのステップは実質的に本発明の方法の感度を
高める。
【００９８】更に、比較的類似した画面間の突然切替の
検出も高められる。この場合、切替付近のフレームの対
応領域の類似性はｔH閾値未満の振幅を有するＩＭ信号
を生成する。その結果、切替は検出されない。しかし、
前記のように、遅延フレーム比較を行うことにより、信
号の時相度合は１個のフレームタイムからＤ個のフレー
ムタイムへ増大される。この増大により、時相濾波ステ
ップの十分な時間はｔHよりも大きな振幅を有するＣＭ
信号を発生することができる。従って、他の方法では見
落としてしまうような切替も検出できる。
【００９９】図１０は、本発明の方法を段階的切替（領
域Ｉ）及びフレーム内に存在する不規則なモーション
（領域ＩＩ）の検出に使用する場合の様々な信号の代表
的波形を示す。ＩＭ信号６０は領域Ｉにおける持続的な
低レベルな大きさの増大を示す。モーションインジケー
タ（ＭＩ）信号が０に設定される場合、ＩＭ信号６０の
モーション制御時相濾波が起こる。これにより、ＣＭ信
号８０８の値は９１における所定のｔH値よりも高く増
大される。その結果、有限状態機械はＳ0状態からＳ1状
態への遷移を受ける。
【０１００】段階的画面変化の終点が検出されると、Ｉ
Ｍ信号の大きさは６７におけるｔL値未満の値にまで低
下する。従って、有限状態機械はＳ0状態へ戻る。斯く
して、新たな画面の開始が示される。これはまた、ＣＭ
信号をＩＭ信号の現在値にまで低下する。図１０の右端
部分（領域ＩＩ）は不規則モーションによるＩＭの値の
増大を示す。この場合、ＭＩ信号は１に設定され、時相
濾波処理は手直しされる。その結果、ノイズフロアが除
去されたＩＭ信号と等しいＣＭ値８０８はｔH未満であ
り、斯くして不正確な検出が避けられる。
【０１０１】カメラフラッシュ誘導画面変化の排除 同じ事象のビデオ記録が行われている間に、こま止め写
真で使用されるようなカメラ白熱電球が発光される場
合、フラッシュは間違った画面変化を検出させる。この
間違った検出は、画像強度の急激で、しかも相当な増大
のために起こる。エー・ナガサカ(A.Nagasaka)らの“オ
ブジェクト・アピアランスのための自動ビデオインデク
シング及びフルビデオサーチ”（ビジュアル・データベ
ース・システムズに関する第２回作業会議会報（ビジュ
アル・データベース・システムズＩＩ），１１３〜１２
７頁）と題する研究論文では、このような強度変化は通
常、フレームのわずか半分しか影響を及ぼさないと想定
している。
【０１０２】しかし、この想定は特別な場合にだけ正し
い。これらの場合は、画面の大きな部分（すなわち、ナ
ガサカらのでは、画面の半分）がフラッシュにより悪影
響を受けないほど十分にフラッシュ源から離れているよ
うな場合である。
【０１０３】しかし、画面内の大多数の物体が照明源に
接近している場合、全体的画像はフラッシュの間に強度
が急激に増大する。このような場合、前記の方法は画面
変化を間違って検出する。これと対照的に、本発明は、
遅延フレーム比較のステップを使用することにより、こ
のような間違った画面検出を十分に排除することができ
る。
【０１０４】この排除方法は、有限状態機械がＳ0状態
に遷移復帰する前にＳ1状態を維持する時間を、フレー
ムタイムの数で測定されるようなフラッシュの持続時間
に制限することに基づく。この間隔は遷移間隔と呼ばれ
る。
【０１０５】ＩＭ信号が連続的なビデオフレームを比較
することにより（すなわち、非遅延フレーム比較によ
り）計算される場合について検討する。この場合、突然
画面変化は、新たな画面の最初のフレームが先の画面に
属する先行フレームと比較される場合に、ＩＭ信号の振
幅の急激な増大を起こす。これは次いで、ｔHよりも高
いＣＭ値を発生し、これにより、有限状態機械はＳ0か
らＳ1へ遷移する。
【０１０６】次のフレームタイムにおいて、新たなフレ
ームは同じ画面に属する先行フレームと比較される。良
好なマッチの結果として、ＩＭ信号の振幅は低下され
る。斯くしてＳ1からＳ0への遷移が起こる。従って、こ
の場合、遷移間隔の持続時間は１フレームタイムであ
る。
【０１０７】カメラのフラッシュ電球が同じ画面の単一
フレーム中に発光する場合、連続的フレームの比較は、
遷移間隔の長さを２にする。これは、ＩＭ信号が２つの
連続的なフレームタイム中に大きな振幅を帯びるためで
ある。２つの連続的なフレームタイムにおいて、高強度
フレーム（すなわち、フラッシュ発光中のフレーム）は
直前及び直後のフレームと比較される。若干の段階的画
面変化も２フレームの遷移間隔を有するので、この場合
は、カメラフラッシュ事象と、遷移間隔の長さに基づく
段階的画面変化とを識別することはできない。
【０１０８】検出方法がＤ個のフレームタイムの遅延と
共に、遅延フレーム比較を使用する場合、突然画面変化
はＤ個のフレームタイムの遷移間隔を有する。（なぜな
ら、新たな画面の最初のＤ個のフレームは先行画面の最
後のＤ個のフレームと比較されるからである。）段階的
画面変化はもっと長い遷移間隔を有する。しかし、フラ
ッシュ事象は長さが１の遷移間隔を２つ有することを特
徴とする。
【０１０９】最初の遷移は、高強度画像を、この画像よ
りも先のＤ番目のフレームと比較している間に起こる。
次の遷移は高強度画像を、この画像に続くＤ番目のフレ
ームと比較している間に起こる。２つの遷移はＤ個のフ
レーム間隔により分離されている。従って、フラッシュ
事象は遷移間隔の単位長さに基づいて検出できる。その
結果、フラッシュ事象は不正確な検出を起こさない。
【０１１０】不正確な画面変化の排除に関する前記説明
は、フラッシュ写真術により生起された単一フレームの
ミスマッチについて記述されている。しかし、排除方法
は、直前及び直後のフレームとの高レベルミスマッチを
有する単一フレームを生成するその他の全てのノイズ源
についても申し分なく同等に応用できる。
【０１１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の画面変化検出器と異なり、突然画面変化及び段階
的画面変化の両方とも検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画面変化検出器に結合されたビデ
オ源及びアプリケーション出力のブロック図である。
【図２】本発明による画面変化検出方法の主たるステッ
プを説明する流れ図である。
【図３】２個のフレーム間で行われるブロックマッチン
グを説明するブロック図である。
【図４】ブロックマッチングの過程中に複数の領域に細
分されたフレームの一例を示す模式図である。
【図５】（ａ）は突然画面変化の存在における瞬時マッ
チ信号の動作を示す波形図であり、（ｂ）はフェードア
ウトの存在における瞬時マッチ信号の動作の一例を示す
波形図であり、（ｃ）は段階的画面変化の存在における
瞬時マッチ信号の動作の一例を示す波形図である。
【図６】（ａ）は２つの異なる閾値を瞬時マッチ信号に
適用した実施例の波形図と、決定モジュールの状態の生
成変化を示す波形図であり、（ｂ）は瞬時マッチ信号だ
けを使用する、２つの状態とその状態間の遷移に関する
決定モジュールを例証する状態図であり、（ｃ）は瞬時
マッチ信号と画像コントラスト信号を使用する別の決定
モジュールを例証する状態図である。
【図７】斯くフレームをＤ番目の先行フレームと比較す
る場合に伴うステップを例証するブロック図である。
【図８】瞬時マッチ信号から累積マッチ信号を決定する
のに使用されるモーション制御デジタルフィルタのブロ
ック図である。
【図９】累積マッチ信号、瞬時マッチ信号及び画像コン
トラスト信号を使用する完全な決定モジュールを例証す
る状態図である。
【図１０】本発明の画面変化検出器により発生された出
力信号の波形図であり、瞬時マッチ信号、累積マッチ信
号、モーションインジケータ信号及び画面変化検出に導
く生成状態変化をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１ アナログ又はデジタルビデオ源 ２ 画面変化検出装置 ３ 画像デジタイザ ４ 画像プロセッサ ５ プロセッサ ６ 画像メモリ ７ デジタルコンピュータ ８ 画面変化検出アプリケーション

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一連の画像情報帯有フレームにおける画
    面変化を決定する方法において、 （ａ）第１のフレームを第１の複数の領域に分割し、か
    つ、第２のデジタル化フレームを、第１の複数の領域と
    それぞれ位置が対応する第２の複数の領域に分割するス
    テップと、 （ｂ）第１のフレームの領域が第２のフレームの各マッ
    チング領域と概ね類似する画像情報を包含する最尤を示
    す領域マッチ信号を発生するために、領域のブロックマ
    ッチングを行うステップと、 （ｃ）最適マッチを確定するマッチ信号で始まり、最悪
    マッチを確定するマッチ信号で終了するように、領域マ
    ッチ信号を配列するステップと、 （ｄ）瞬時マッチ（ＩＭ）信号を得るために、所定数の
    最適領域マッチ信号を選択し、かつ、一緒に平均化する
    ステップと、前記ＩＭ信号は第１のフレームが第２のフ
    レームにより示される画面と異なる画面を示すか否かを
    決定するための基準を提供し、 （ｅ）ＩＭ信号が所定の決定基準を満たす場合、画面変
    化を表示するステップとからなることを特徴とする画面
    変化決定方法。
  2. 【請求項２】 第１及び第２のフレームは第１の一対の
    フレームを画成し、 （ｆ）一連のフレームの複数のフレーム対を連続的に選
    択するために、ステップ（ａ）〜（ｄ）を複数回反復す
    るステップを更に含む請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 画面変化を表示するステップの前に、複
    数のＩＭ信号を時相濾波するステップを更に含む請求項
    ２の方法。
  4. 【請求項４】 濾波ステップはＩＭ信号から一定のノイ
    ズ値を減算するステップからなる請求項３の方法。
  5. 【請求項５】 ＩＭ信号を時相濾波するステップは、可
    変利得と範囲限定器を有する無限インパルス応答デジタ
    ルフィルタによりＩＭ信号を時相濾波するステップから
    なる請求項４の方法。
  6. 【請求項６】 所定の条件に応答して、ＩＭ信号の時相
    濾波のステップ中に、利得を変更するステップを更に有
    する請求項３の方法。
  7. 【請求項７】 所定の条件は領域マッチ信号とモーショ
    ンベクトルの関数である請求項６の方法。
  8. 【請求項８】 領域マッチ信号は、最小ブロックマッチ
    ングエラー対ブロックマッチングエラーの平均値の比で
    ある請求項１の方法。
  9. 【請求項９】 領域マッチ信号は、最小ブロックマッチ
    ングエラー対ブロックマッチングエラーの平均値の比で
    ある請求項３の方法。
  10. 【請求項１０】 領域マッチ信号は、最小ブロックマッ
    チングエラー対ブロックマッチングエラーの平均値の比
    である請求項７の方法。
  11. 【請求項１１】 一連の画像情報帯有フレームにおける
    画面変化を決定する方法において、 （ａ）一連のフレームのうちの少なくとも最初と次のフ
    レームをデジタル化するステップと、 （ｂ）最初のフレームを第１の複数の領域に分割し、次
    のフレームを、最初のフレームの第１の複数の領域と位
    置及びサイズがそれぞれ対応する第２の複数の領域に分
    割するステップと、 （ｃ）（ｉ）第１の複数の領域の最初の領域と、次のフ
    レーム内の対応する領域を包囲する次の領域の一部分内
    の前記第１の領域と同サイズの複数の領域との間の第１
    のマッチ距離の値を決定し、そして、（ｉｉ）前記値の
    うちから最小値を見つけだす、ことによりブロックマッ
    チングを行うステップと、前記最小値は、次のフレーム
    内の対応領域の位置に関して確定される次のフレームの
    マッチング領域の位置に対応し、前記マッチング領域
    は、最初のフレームの第１の領域と概ね類似する画像情
    報を最も包含しそうな次のフレームの領域である、 （ｄ）正規化最小値を得るために、マッチ距離の全ての
    値の平均値を算出し、そして、前記最小値を前記平均値
    で除算することによりマッチ距離の最小値を正規化する
    ステップとからなり、前記正規化最小値は、マッチング
    領域が最初のフレームの第１の領域と概ね類似する画像
    情報を包含する最尤を示す、ことを特徴とする画面変化
    決定方法。
  12. 【請求項１２】 最小値からモーションベクトルを生成
    するステップを更に有し、前記モーションベクトルは、
    第２のフレームの対応領域の位置に関するマッチング領
    域の位置により画定される距離に等しい請求項１１の方
    法。
  13. 【請求項１３】 最初のフレームはＫ個の領域に分割さ
    れ、 Ｋ個の領域にそれぞれ対応するＫ個の最小値とＫ個の正
    規化最小値を得るために、前記Ｋ個の領域の各々につい
    て、ステップ（ｃ）及び（ｄ）を反復するステップを更
    に有する請求項１１の方法。
  14. 【請求項１４】 （ｆ）最小正規化最小値で始まり、最
    大正規化最小値で終わるように、大きさにより、Ｋ個の
    正規化最小値を配列するステップと、 （ｇ）Ｋ個の配列正規化最小値のうちの最初のＳ個を選
    択し、一緒に平均化することにより決定された値を有す
    る瞬時マッチ（ＩＭ）信号を算出するステップを更に有
    し、 前記Ｓ≦Ｋはユーザが決定することができ、前記ＩＭ信
    号は最初のフレームが次のフレームと異なる画面に属す
    るか否かを決定するために基準を提供する請求項１３の
    方法。
  15. 【請求項１５】 前記最初のフレームと次のフレームは
    第１のフレーム対を画成し、 （ｈ）前記ＩＭ信号が、或るフレーム対のフレームがこ
    のフレーム対の他のフレームと異なる画面に属するか否
    か決定するための基準を提供するように、ＩＭ信号の複
    数の値を算出するために、第１のフレーム対の代わり
    に、一連の複数のフ対を連続的に選択するためにステッ
    プ（ａ）〜（ｇ）を複数回反復するステップを更に有す
    る請求項１４の方法。
  16. 【請求項１６】 （ｉ）ＩＭ信号の上方閾値と下方閾値
    を予め選定し、これにより、先の時点で上方閾値よりも
    高い値にあった後に下方閾値未満の値へのＩＭ信号の値
    の変化は、ＩＭ信号が上方閾値よりも高い価から下方閾
    値未満の値に変化した時の、一連のフレーム対間の画面
    変化点に対応するステップを更に有する請求項１５の方
    法。
  17. 【請求項１７】 最初のフレームと次のフレームは一連
    の連続的なフレームである請求項１１の方法。
  18. 【請求項１８】 最初のフレームと次のフレームは所定
    数のフレームにより離間されている請求項１１の方法。
  19. 【請求項１９】 累積マッチ信号を発生するために、可
    変利得を有するデジタルフィルタによりＩＭ信号を時相
    濾波するステップを更に有し、前記累積マッチ信号は、
    画面変化が複数のフレームに亙って生じたか否かを決定
    する基準を提供する請求項１５の方法。
JP6335125A 1993-12-21 1994-12-21 画面変化決定方法 Pending JPH07203294A (ja)

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