JPH10501953A - 動き補償されたフィールドレート変換 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 入力のフィールド（Ｉ）間に時間的に位置し内挿されたフィールド（Ｏ）を得るために、画像信号の入力のフィールド（Ｉ）を処理する方法において、入力のフィールド（Ｉ）間の動きベクトル（ＭＶ）が供給（３０）され、その後、動きベクトル（ＭＶ）の質（Ｅｒｒ）が評価される（４０）。評価された質（Ｅｒｒ）に依存して、動きベクトル（ＭＶ）は、減少されそして増加された両方の動きベクトル長がそれぞれの内挿されたフィールド（Ｏ）に生ずるように適応される（５０，６０）。内挿されたフィールド（Ｏ）は、こうして適応された動きベクトル（ｋ^*ＭＶ）に依存して入力のフィールド（Ｉ）から得られる（２０）。

Description

【発明の詳細な説明】 動き補償されたフィールドレート変換 本発明は、動き補償されたフィールドレート変換に関し、その中において、内 挿されたフィールドは動きベクトルに依存して入力のフィールドから得られる。 欧州特許出願公開明細書ＥＰ−Ａ−０，４７５，４９９は、内挿された画像が シフトされた入力のフィールドとして生じているフィールドレート変換のための システムを開示している。動きベクトルの信頼性に依存して、補償は多かれ少な かれ完全であることが述べられている。言い換えると：もし動きベクトルを信頼 できないならば、それらの効果はそれらに１より小さいファクターを乗ずること によって減少させられる。フィールドレート・ダブラーの、記述されている場合 において、結果は、非常に不快ではない、そして速度に依存したぼんやりとして 解釈される約５０Ｈｚの動きジャダーになる。 入力と出力のフィールドレート間で高いまたは整数でない比を有するフィール ドレート変換器においては、減少された動き補償の効果は、動きジャダーにおけ るたいへん低い周波数のブレークスルーである。この周波数は、出力と入力のフ ィールドレートの最大公約数に等しい。例えば、２４Ｈｚのフィルム材料から６ ０Ｈｚのビデオ材料へのアップ変換は、動きジャダーに１２Ｈｚの成分を導入す る。ジャダーのこの長い繰り返し周期は別として、動きの描画はしばしば非常に 不規則である。 本発明の目的は、とりわけ、この妨害が減少される動き補償された内挿を提供 することにある。この目的のために、本発明の第１の要旨は請求項１に規定した 方法を提供する。本発明の第２の要旨は請求項４に規定した装置を提供する。本 発明の第３の要旨は請求項５に規定したテレビジョン信号受信機を提供する。有 利な実施の形態は従属請求項に規定されている。 入力のフィールド間に時間的に位置し内挿されたフィールドを得るために、画 像信号の入力のフィールドを処理する方法において、連続した入力のフィールド 間の動きベクトルが供給され、その後、動きベクトルの質が評価される。本発明 に従えば、動きベクトルは評価された質に依存して適応され、それによって、減 少されそして増加された両方の動きベクトル長がそれぞれの内挿されたフィール ドに生じる。内挿されたフィールドは、こうして適応された動きベクトルに依存 して入力のフィールドから得られる。 こうして、もし、推定された動きベクトルが単純に動き補償された内挿での使 用のために十分に信頼できると信じられないならば、好ましくは最も高い可能な 周波数の、すなわち出力フィールド周波数の半分の規則正しい動きジャダーに（ 部分的な）フォール・バックが提供される。このジャダーは、ほかのどれよりも 信頼できない動きベクトルのために生じた画像中に不自然さの目に見えることを 減少させるが、しかし、従来技術におけるような動きベクトルの大きさを単純に 小さくすることから生ずる、不規則なそしてより低い周波数のジャダーよりも、 大へん僅かしか悩まされない。本発明は、どんな入力と出力レート間のフィール ドレート変換にも適用可能であり、そして適用されるベクトルシフトは出力フィ ールドの幾らかに対して拡大されるというやや驚くべき性質を有している。 入力のビデオフィールドがある出力のフィールド周波数におけるビデオデータ を実現するために動き補償されるとき、共通の手順は、時間的に最も近い入力の フィールドから（または、必要とされる時間の事例の両側における２つのフィー ルドから）情報をとること、そして、物体が動きの軌道、すなわち、物体の時間 −位置のグラフを通しての仮想的なラインに位置するように、このデータをシフ トすることである。利用できるフィールドと必要とされるフィールド間の時間的 距離に依存して、連続する入力のフィールド間で計算された動きベクトル長はフ ァクターによって除算されなければならない。提案された全体的なフォール・バ ックアルゴリズムにおいて、このファクターは動き物体の位置が動きの軌道より 上または下の交互のフィールドであるように適応される。従って、動きベクトル はあるフィールドにおいて減少されるが、しかし他のフィールドにおいて増加さ れる。好ましくは、動きベクトル長のこの適応は単純なフィールド交互ではなく 、入力と出力のフィールドレートの比、および出力のフィールドを供給するため に推定された動きベクトルをシフトオーバーした後に使用される入力のフィール ドの選択に依存する。 本発明のこれらおよび他の要旨は、以下に記述される実施の形態から明らかに なり、そして実施の形態を参照して明瞭になるであろう。 図面において： 図１は、２５Ｈｚのフィルムから１００Ｈｚのビデオへの変換の場合における 、本発明による全体的なフォール・バックを示し； 図２は、２４Ｈｚ（フィルム）から６０Ｈｚ（ビデオ）の変換の場合のための 本発明による全体的なフォール・バックモードを示し； 図３は、６０Ｈｚから５０Ｈｚへのフィールドレート変換のための全体的なフ オール・バック方法の実行を示し； 図４は、本発明に従った、動き補償された内挿回路の第１の実施の形態を示し ； 図５は、本発明に従った、動き補償された内挿回路の第２の実施の形態を示し ；および 図６は、本発明に従ったテレビジョン受信機の実施の形態を示している。 図１の例は、シフトを１つの近くの入力のフィールドのみに適用する、２５Ｈ ｚのフィルムから１００Ｈｚのビデオへのアップ変換の場合のために提供されて いる。水平軸はフィールド番号を示し、一方、垂直軸は位置を示している。一直 線で加速されない動きを仮定すると、物体は動き軌道ＭＴに沿って動き、そして その軌道ＭＴは、連続するフィールドにおける物体の実際の位置のこの直線から の偏差が平均で最小であるように引かれた直線として理解され；勿論、この線は 全体にわたる処理遅延に相当する時間だけシフトされるかも知れない。小さい黒 丸は、２５Ｈｚの入力のフィールドにおける物体の位置を示している。矢印は、 物体を動き軌道にシフトするために想像される動きベクトルを示している。しか しながら、動きベクトルが何か別の測定なしで使われるのに十分であると信頼で きないとき、本発明によるフォール・バックは活動的になる。図１に示されるよ うに、フォール・バックの場合において、フィールド交互に動き軌道ＭＴより上 または下にある動き物体の位置を得るように、動きベクトルは、２度縮ませられ る（−）よりも２度引き伸ばされる（＋）などである。こうして図に適応された 矢印によって示されるように、秒当たり正確に５０の動きフェースが生じ、すな わち、２つの連続するフィールドにおける物体の位置は一致する。これはまさに 選択であり、２５から１００Ｈｚまでの小さいそしてまた大きい偏差の補償がま た可能である。選択は動きベクトルの信頼性に依存し：（全体的な）信頼性が悪 くなればなる程、すべての矢印が動き軌道ＭＴ上に終る理想的な補償からの偏差 が大きくなる。 図２は第２の例を示していて、そこでは、現在の発明は２４Ｈｚのフィルムか ら６０Ｈｚのビデオへの変換の場合のために念入りに作られている。大きな円は 補償前の位置を示し、一方で小さい円は本発明によって部分的に動き補償された 内挿後に得られる位置を示している。大きな円は、２４の入力のフィールドから ６０の出力のフィールドを得るために標準の２−３プルダウン変換によって形成 される。再び、信頼できない動きベクトルの場合には、動きベクトルは、動き物 体の位置がフィールド交互に動き軌道ＭＴの一方または他の側にあるように適応 される。 図３は、６０Ｈｚから５０Ｈｚへのビデオのフィールドレートの変換のために 、同じアイデアが如何に働くかを示している。図は、最初の行（１）に（入力） 材料のもとの位置を、最後の行（３）に完全に補償された６０Ｈｚの出力を、そ してそれらの間に、行２に、本発明によって“部分的に補正された”内挿の結果 を示している。行３は、推定された動きベクトルが十分に信頼できるとき使用さ れ得る単純に動き補償された内挿で得られる。行２は、行３において相当する位 置の右手側と左手側に交互に存在する位置を示している。行３において相当する 位置の右手側の位置は引き伸ばされた動きベクトルによって得られ、一方、行３ において相当する位置の左手側の位置は縮められた動きベクトルによって得られ る。 １つの特別の実施の形態において、動きベクトルの適応されたスケーリングは 速度平面の中で測定されたコントラストに依存してなされる。もし、２つの水平 に隣接している変位ベクトルのｘ−成分または２つの垂直に隣接している変位ベ クトルのｙ−成分が第１の閾値よりもっと異なったならば、完全な動き補償のた めに必要とされるスケーリングからわずかの偏差が導入される。もし、差が第２ の閾値よりももっとあれば、スケーリングは別に適応されるなどである。明らか に、かなり多数の閾値が実行において使用され得る。この特別の適応の背景は、 もし、互いに接近して異なった方向に速く動いている物体があるならば（入力の 材料が速度を増加させてもっと扱いにくく生長し、そして特に、もし速度平面が 大きなコントラストを含むならば）、シーンにおける動きベクトルの全体的な信 頼性は減少することが予期されているということである。全体的なベクトルの信 頼性が如何に速く減少するかは、使用されるべき最適スレショールドをそれ故決 定するであろう適用された推定アルゴリズムに依存する。 図４は、本発明に従って動き補償された内挿回路の第１の実施の形態を示して いて、その中において、内挿された出力のフィールドＯは、単一の入力のフィー ルドＩを動き軌道に沿ってシフトすることにより得られる。入力信号は、タイム ベースコレクター（ＴＢＣ）１０を通して動きベクトルが制御可能な可変遅延回 路２０に供給される。動き推定器（ＭＥ）３０は動きベクトルＭＶを供給する。 フォール・バック検出回路４０は、動きベクトル面における一致、突合せエラー の推定、または推定された動きベクトルの信頼性を決定するために有用な何か他 の情報を示しているエラー信号Ｅｒｒを受信するために動き推定器３０に接続さ れている。フォール・バック検出回路４０は、エラー信号Ｅｒｒが受け入れられ る値から十分にひどくそれているかどうかを決定し、もしそうであれば、動き推 定器３０によってつくられた動きベクトルＭＶが、動き推定エラーの目に見える のが減少させられるように適応させられるベクトル変更器５０に信号を送る。ベ クトル変更器５０は、動き推定器３０からの動きベクトルＭＶの水平および垂直 成分にファクターｋを乗算するためのベクトル乗算器６０に供給されるベクトル 長変更ファクターｋを生成する。もし、適応が必要でないならば言ったことはな しで行き、ベクトル長変更ファクターｋは入力のフィールドに相当するものに関 する内挿されたフィールドの時間的位置に単独で依存する。こうして変更された 動きベクトルｋ^*ＭＶは、動きベクトルに依存したシフトを制御するための可変 遅延２０に供給される。可変遅延２０は出力のフィールドＯを生成する。 上述したように、もし、動きベクトルが、動きベクトルの推定エラーの目に見 えるのを減少させるために適応させられるべきであるならば、それらは、動き物 体の位置が動き軌道の交互の側にあるように適応された交互の出力フィールドで あるべきである。この目的のために、ベクトル変更器５０は奇数／偶数信号識別 信号ｏ／ｅを受信する。フィールドはインターレースされていても、インターレ ースされていなくてもよい。 図５は、本発明に従って動き補償された内挿回路の第２の実施の形態を示して いて、その中において、内挿された出力のフィールドＯは、２つの入力のフィー ルドＩを動き軌道に沿ってシフトすることによって得られ、そしてこうしてシフ トされた入力のフィールドを平均化する。図５の実施の形態は図４のそれによく 似ているので、これらの実施の形態間の違いのみの説明で十分であろう。タイム ベースコレクタ１０の出力信号はまた、フィールド遅延１５を通して第２の可変 遅延２０′に供給される。図４の動き推定器３０は、上述の動きベクトルＭＶに 加えて、他の入力のフィールドについて使用のための動きベクトルＭＶ′を生成 する動き推定器３０′によって置き換えられる。図４のベクトル変更器５０は、 上述のファクターｋに加えて、他の入力のフィールドについて使用のためのベク トル長変更ファクター１−ｋを生成するベクトル変更器５０′によって置き換え られる。２つの入力のフィールドが動き補償された内挿に使用されるとき、もし 、これらの入力のフィールドの１つについて使用されるべき動きベクトルＭＶが ファクターｋによって縮められる（または、引き伸ばされる）ならば、他のフィ ールドについて使用されるべき動きベクトルＭＶ′は相当するファクター１−ｋ によって引き伸ばされる（または、縮められる）べきであることは明らかであろ う。ベクトル乗算器６０′は、動き推定器３０′からの動きベクトルＭＶ′の水 平および垂直成分にこのファクター１−ｋを乗算する。こうして変更された動き ベクトル（１−ｋ）^*ＭＶ′は、その動きベクトルに依存したシフトを制御する ための可変遅延２０′に供給される。平均化器２５は、出力のフィールドＯを生 成するために、可変遅延２０および２０′からのそれぞれの動き補償されシフト されたフィールドを受信する。 図６は、本発明に従ったテレビジョン受信機の実施の形態を示している。チュ ーナおよびＩＦ回路１００はアンテナ信号を受信し、そして復調されたビデオ信 号をビデオプロセッサ２００に供給する。ビデオプロセッサは、輝度やコントラ スト調整のようなすべての通常のことを行い、そして処理されたビデオ信号を、 内挿された出力のフィールドＯを得るために図４または５の実施の形態のいずれ かであり得るアップ変換器３００に入力画像信号Ｉとして供給する。アップ変換 器３００は、これらの内挿された出力のフィールドＯをディスプレイ４００に供 給する。 本発明の主な要旨は以下のように要約される。動き補償されたフィールドレー ト変換器から生じている画像において、動きベクトルの推定エラーから生じる不 自然さが、複雑なまたは非常に速い動きを有するシーンにおいて起り得る。もし 、これらの不自然さが動き補償で得られるものよりもっと画質を低下させるなら ば、動き補償のない内挿に徐々に切り換えることがよい。この開示は、従来技術 から既知である動きベクトル長の単純な減少よりもかなり良好な結果を生じるア プローチを述べている。以前の提案とは対照的に、ベクトル長は時には増加し、 その結果、増加し、そして減少した両方の動きベクトル長がそれぞれの内挿され たフィールドにおいて生じる。これによって、動きベクトルの推定エラーの目に 見えるのを減少させる動きジャダーが得られる。 上述した実施の形態は本発明を制限するよりもむしろ例証するものであり、そ して当業者は添付された請求の範囲から逸脱することなく多くの代案となる実施 の形態を設計することができることに留意されたい。請求の範囲においては、括 弧内に置かれたどんな符号も請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきで はない。本発明は、幾つかの別個の素子を含んでいるハードウエアによって、そ して適当にプログラムされたコンピュータによって実行され得る。偏差の適応が 時間でゆっくり変化することのみを許容される高性能化も、明らかに可能である 。これらの高性能化は、導入された全体的なぼんやりまたは動きのエラーの目に 見える切換を防ぐために有用であり得る。この開示および請求の範囲において、 フィールドはインターレースされていてもノンインターレースであってもよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．入力のフィールド（Ｉ）間に時間的に位置し内挿されたフィールド（Ｏ）を 得るために、画像信号の入力のフィールド（Ｉ）を処理する方法において、該方 法は： 入力のフィールド（Ｉ）間の動きベクトル（ＭＶ）を供給する（３０）； 前記動きベクトル（ＭＶ）の質（Ｅｒｒ）を評価し（４０）； 適応された動きベクトル（ｋ^*ＭＶ）を得るために、前記評価された質（Ｅ ｒｒ）に依存して前記動きベクトル（ＭＶ）を適応させ（５０，６０）、その中 において前記動きベクトル（ＭＶ）は、減少されそして増加された両方の動きベ クトル長がそれぞれの内挿されたフィールド（Ｏ）に生ずるように適応されてい る；および 前記適応された動きベクトル（ｋ^*ＭＶ）に依存して前記入力のフィールド （Ｉ）から前記内挿されたフィールド（Ｏ）を得る（２０） ステップを含んでいる内挿されたフィールドを得る方法。 ２．請求項１記載の方法において、前記動きベクトル（ＭＶ）の質（Ｅｒｒ）を 評価する前記ステップ（４０）は、前記動きベクトル（ＭＶ）によって形成され た速度平面におけるコントラストを測定するステップを含んでいる内挿されたフ ィールドを得る方法。 ３．請求項２記載の方法において、前記動きベクトル（ＭＶ）によって形成され た速度平面におけるコントラストを測定するステップは、隣接する画像部分に相 当する動きベクトル（ＭＶ）の水平および／または垂直成分間の差を少なくとも １つの閾値と比較するステップを含んでいて、それによって、動きベクトル（Ｍ Ｖ）は、前記少なくとも１つの閾値が超えられるかどうかに依存して適応されて いる、内挿されたフィールドを得る方法。 ４．入力のフィールド（Ｉ）間に時間的に位置し内挿されたフィールド（Ｏ）を 得るために、画像信号の入力のフィールド（Ｉ）を処理する装置において、該装 置は： 入力のフィールド（Ｉ）間の動きベクトル（ＭＶ）を供給する手段（３０） ； 前記動きベクトル（ＭＶ）の質（Ｅｒｒ）を評価する手段（４０）； 適応された動きベクトル（ｋ^*ＭＶ）を得るために、前記評価された質（Ｅ ｒｒ）に依存して前記動きベクトル（ＭＶ）を適応させる手段（５０，６０）、 その中において前記動きベクトル（ＭＶ）は、減少されそして増加された両方の 動きベクトル長がそれぞれの内挿されたフィールド（Ｏ）に生ずるように適応さ れている；および 前記適応された動きベクトル（ｋ^*ＭＶ）に依存して前記入力のフィールド （Ｉ）から前記内挿されたフィールド（Ｏ）を得る手段（２０） を含んでいる内挿されたフィールドを得る装置。 ５．テレビジョン信号受信機において： 画像信号を供給するためのテレビジョン信号を受信するために接続された手 段（１００，２００）； 内挿されたフィールド（Ｏ）を得るために、前記画像信号の入力のフィール ド（Ｉ）を処理するための請求項４に規定された装置（３００）；および 前記処理装置（３００）に接続された表示手段（４００） を含んでいるテレビジョン信号受信機。