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JP2008011476A - Frame interpolation apparatus and frame interpolation method - Google Patents

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JP2008011476A
JP2008011476A JP2006182594A JP2006182594A JP2008011476A JP 2008011476 A JP2008011476 A JP 2008011476A JP 2006182594 A JP2006182594 A JP 2006182594A JP 2006182594 A JP2006182594 A JP 2006182594A JP 2008011476 A JP2008011476 A JP 2008011476A
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JP
Japan
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motion vector
frame
image
interpolation
search range
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006182594A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Yoshimura
博 吉村
Yoshihiko Ogawa
佳彦 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2006182594A priority Critical patent/JP2008011476A/en
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  • Television Systems (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)

Abstract

【課題】大きな探索範囲を必要としないで、大きな動きベクトルの場合にも対処でき、適切なフレーム補間ができるフレーム補間装置及びフレーム補間方法を提供する。
【解決手段】第1及び第2フレームP1,P2から第1の補間フレームを作成するために第1の動きベクトル算出部11aは、第1の動きベクトルを算出する。第2及び第3フレームP2,P3から第2の補間フレームを作成するために第2の動きベクトル算出部11aは、第2の動きベクトルを算出する場合、第1の動きベクトルの到達点を探索範囲に設定して、第2の動きベクトルを算出する。
【選択図】図1
A frame interpolating apparatus and a frame interpolating method capable of coping with a large motion vector without requiring a large search range and performing appropriate frame interpolation.
A first motion vector calculating unit 11a calculates a first motion vector in order to create a first interpolation frame from first and second frames P1, P2. In order to create a second interpolation frame from the second and third frames P2 and P3, the second motion vector calculation unit 11a searches for the arrival point of the first motion vector when calculating the second motion vector. The second motion vector is calculated by setting the range.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、動画表示する場合に適用されるフレーム補間装置及びフレーム補間方法に関する。   The present invention relates to a frame interpolation apparatus and a frame interpolation method applied when displaying a moving image.

液晶テレビジョン受像機等、動画を表示する装置においては、表示特性を向上する等を目的として、補間フレーム画像を生成するフレーム補間装置が設けられる場合がある。このフレーム補間装置は、時間点に前後する例えば現フレーム画像と過去フレーム画像との動きベクトルを求めて補間フレーム画像を生成する。
このように補間フレーム画像を生成するためには、動きベクトルを求めることが必要になり、動きベクトルを求める際、マクロブロック等の単位ブロックが採用される。そして、単位ブロックがどの位置に移動しているかを探る範囲として探索範囲が決められる。例えば、特許文献1には、以下のように既検出した領域における動きベクトルの平均速度及びその方向によって定まる探索範囲から動きベクトルを検出する方法が開示されている。
In an apparatus for displaying a moving image such as a liquid crystal television receiver, a frame interpolation apparatus for generating an interpolated frame image may be provided for the purpose of improving display characteristics. This frame interpolation device generates an interpolated frame image by obtaining motion vectors of, for example, a current frame image and a past frame image around and around the time point.
In order to generate an interpolated frame image in this manner, it is necessary to obtain a motion vector, and a unit block such as a macro block is employed when obtaining a motion vector. Then, a search range is determined as a range in which the position of the unit block is searched. For example, Patent Document 1 discloses a method of detecting a motion vector from a search range determined by the average speed and direction of a motion vector in an already detected area as described below.

この方法は、単位ブロックで動きベクトルを検出する場合、対象ブロックに隣接するブロックにおける既検出の動きベクトルの内で予測誤差成分が最小のものを対象ブロックの代表ベクトルに設定し、この代表ベクトルが所定値を超える場合には、所定領域内で既検出した動きベクトルより算出した平均速度とその方向で規定される探索範囲をブロックマッチング処理で探索し、対象ブロックの動きベクトルを検出する。
一般に探索範囲は、単位ブロックを中心位置として大きな範囲に設定した方が、大きな動き(早い動き)でも動きベクトルを求めることが出来る。
特開2000−201328号公報 特開2004−357215号公報
In this method, when a motion vector is detected in a unit block, the motion vector having the smallest prediction error component among the motion vectors already detected in the block adjacent to the target block is set as the representative vector of the target block. When the predetermined value is exceeded, the search range defined by the average speed calculated from the motion vector already detected in the predetermined area and its direction is searched by the block matching process, and the motion vector of the target block is detected.
In general, if the search range is set to a large range with the unit block as the center position, a motion vector can be obtained even with a large motion (fast motion).
JP 2000-201328 A JP 2004-357215 A

しかし、上記の探索範囲を大きくすると、ブロックマッチング処理の処理量が大幅に増大するため、ハードウェアの規模を大きくすることが必要となり、コストアップの要因となり、大きな探索範囲に設定することは困難になる。
また、上記特許文献1の方法は、1フレーム内において、周囲の移動とその移動速度が異なる領域がある場合には、動きベクトルが周囲の既検出の動きベクトルの平均速度等から設定される探索範囲から逸脱する可能性がある。そのため、探索範囲を大きくしないと、動きベクトルを算出できなくなる可能性がある。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、大きな探索範囲を必要としないで、大きな動きベクトルの場合にも対処でき、適切なフレーム補間ができるフレーム補間装置及びフレーム補間方法を提供することを目的とする。
However, if the search range is increased, the amount of block matching processing increases significantly. Therefore, it is necessary to increase the scale of hardware, which increases costs, and it is difficult to set a large search range. become.
In addition, in the method of Patent Document 1, when there is a region where the movement speed and the surrounding movement are different in one frame, a search in which the motion vector is set based on the average speed of the surrounding motion vectors already detected. May deviate from scope. Therefore, if the search range is not enlarged, there is a possibility that the motion vector cannot be calculated.
The present invention has been made in view of the above points, and provides a frame interpolation apparatus and a frame interpolation method that can cope with a large motion vector without requiring a large search range and can perform appropriate frame interpolation. For the purpose.

本発明の一態様に係るフレーム補間装置は、時間的に前後する第1及び第2のフレーム画像間を補間する第1の補間フレーム画像における各所定ブロック毎に前記第1及び第2のフレーム画像における前記各所定ブロックに対応する第1及び第2の画像ブロック間の相対的な動き量を第1の探索範囲内で算出することにより、前記第1の画像ブロックに対する前記各所定ブロックの相対的な動き量を表す第1の動きベクトルを算出する第1の動きベクトル算出手段と、
時間的に前後する第2及び第3のフレーム画像間を補間する第2の補間フレーム画像における各所定ブロック毎に前記第2及び第3のフレーム画像における前記各所定ブロックに対応する第2及び第3の画像ブロック間の相対的な動き量を第2の探索範囲内で算出することにより、前記第2の画像ブロックに対する前記各所定ブロックの相対的な動き量を表す第2の動きベクトルを算出する場合、
前記各所定ブロック毎に算出された第1の動きベクトルの位置を、第3のフレーム画像上に設定される前記第2の探索範囲の中心位置にそれぞれ設定して前記第2の動きベクトルを算出する第2の動きベクトル算出手段と、
を具備したことを特徴とする。
The frame interpolating device according to an aspect of the present invention provides the first and second frame images for each predetermined block in the first interpolated frame image that interpolates between the first and second frame images moving back and forth in time. Calculating a relative amount of motion between the first and second image blocks corresponding to each predetermined block in the first search range, so that each of the predetermined blocks is relative to the first image block. First motion vector calculating means for calculating a first motion vector representing a correct amount of motion;
For each predetermined block in the second interpolated frame image that interpolates between the second and third frame images moving back and forth in time, the second and second corresponding to each predetermined block in the second and third frame images By calculating the relative motion amount between the three image blocks within the second search range, a second motion vector representing the relative motion amount of each predetermined block with respect to the second image block is calculated. If you want to
The position of the first motion vector calculated for each predetermined block is set to the center position of the second search range set on the third frame image to calculate the second motion vector. Second motion vector calculating means for
It is characterized by comprising.

本発明の一態様に係るフレーム補間方法は、時間的に前後する第1及び第2のフレーム画像間を補間する第1の補間フレーム画像における各所定ブロック毎に前記第1及び第2のフレーム画像における前記各所定ブロックに対応する第1及び第2の画像ブロック間の相対的な動き量を第1の探索範囲内で算出することにより、前記第1の画像ブロックに対する前記各所定ブロックの相対的な動き量を表す第1の動きベクトルを算出する第1の動きベクトル算出ステップと、
時間的に前後する第2及び第3のフレーム画像間を補間する第2の補間フレーム画像における各所定ブロック毎に前記第2及び第3のフレーム画像における前記各所定ブロックに対応する第2及び第3の画像ブロック間の相対的な動き量を第2の探索範囲内で算出することにより、前記第2の画像ブロックに対する前記各所定ブロックの相対的な動き量を表す第2の動きベクトルを算出する場合、
前記各所定ブロック毎に算出された第1の動きベクトルの位置を、第3のフレーム画像上に設定される前記第2の探索範囲の中心位置にそれぞれ設定して前記第2の動きベクトルを算出する第2の動きベクトル算出ステップと、
を具備したことを特徴とする。
The frame interpolation method according to an aspect of the present invention provides the first and second frame images for each predetermined block in the first interpolated frame image that interpolates between the first and second frame images that move back and forth in time. Calculating a relative amount of motion between the first and second image blocks corresponding to each predetermined block in the first search range, so that each of the predetermined blocks is relative to the first image block. A first motion vector calculating step for calculating a first motion vector representing a correct amount of motion;
For each predetermined block in the second interpolated frame image that interpolates between the second and third frame images moving back and forth in time, the second and second corresponding to each predetermined block in the second and third frame images By calculating the relative motion amount between the three image blocks within the second search range, a second motion vector representing the relative motion amount of each predetermined block with respect to the second image block is calculated. If you want to
The position of the first motion vector calculated for each predetermined block is set to the center position of the second search range set on the third frame image to calculate the second motion vector. A second motion vector calculating step,
It is characterized by comprising.

本発明によれば、大きな探索範囲を必要としないで、大きな動きベクトルの場合にも対処でき、適切なフレーム補間ができる。   According to the present invention, a large search range can be handled without requiring a large search range, and appropriate frame interpolation can be performed.

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
(一実施形態)
図1は本発明の一実施の形態に係るフレーム補間装置を備えた動画表示装置1を示す。この動画表示装置1は、動画のフレーム画像(単にフレームと略記)を生成する画像生成部2と、隣接する2つのフレームから補間フレーム画像(補間フレームと略記)を生成するフレーム補間装置3と、フレーム及び補間フレームを表示する液晶ディスプレイ等の画像表示部4とからなる。
画像生成部2は、例えば動画を生成するビデオカメラにより構成される。テレビカメラの他に、テレビジョンチューナ及び映像復調回路を備えたものでも良い。また、既存のテレビジョン受像機において、フレーム補間装置3を付加して動画の表示特性を向上することも可能になる。
フレーム補間装置3は、画像生成部2により生成された所定のフレームレートのフレームに対して、補間フレームを生成することにより、例えば倍速のフレームを生成する。そして、この倍速のフレームが入力される画像表示部4は、フレーム補間装置3を用いない場合に比べて、倍速で動画を表示し、動画表示特性を改善する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(One embodiment)
FIG. 1 shows a moving image display apparatus 1 having a frame interpolation apparatus according to an embodiment of the present invention. The moving image display device 1 includes an image generation unit 2 that generates a frame image of a moving image (abbreviated simply as a frame), a frame interpolation device 3 that generates an interpolated frame image (abbreviated as an interpolated frame) from two adjacent frames, And an image display unit 4 such as a liquid crystal display for displaying frames and interpolation frames.
The image generation unit 2 is configured by, for example, a video camera that generates a moving image. In addition to the television camera, a television tuner and a video demodulation circuit may be provided. In addition, in an existing television receiver, it is possible to add a frame interpolation device 3 to improve the display characteristics of moving images.
The frame interpolation device 3 generates, for example, a double-speed frame by generating an interpolation frame for a frame having a predetermined frame rate generated by the image generation unit 2. The image display unit 4 to which the double-speed frame is input displays a moving image at double speed and improves the moving image display characteristics as compared with the case where the frame interpolation device 3 is not used.

図2は本発明の一実施形態に係るフレーム補間装置3の構成を示す。
このフレーム補間装置3は、入力されるフレームを複数枚分、一時的に格納するフレームメモリ6と、このフレームメモリ6に格納された時間的に前後する2つのフレームをそれぞれ用いて第1及び第2の補間フレームを生成する第1及び第2の補間フレーム生成部7a、7bとを有する。
フレームメモリ6は、時間的に順次入力される第1、第2、第3のフレームP1、P2、P3をそれぞれ格納する第1、第2、第3のフレームメモリ6a、6b、6cを有する。
FIG. 2 shows a configuration of the frame interpolation device 3 according to an embodiment of the present invention.
The frame interpolating device 3 uses a frame memory 6 for temporarily storing a plurality of input frames, and two frames stored in the frame memory 6 that move back and forth in time. The first and second interpolation frame generation units 7a and 7b generate two interpolation frames.
The frame memory 6 includes first, second, and third frame memories 6a, 6b, and 6c that respectively store first, second, and third frames P1, P2, and P3 that are sequentially input in time.

また、第1の補間フレーム生成部7aは、第1、第2のフレームP1,P2から所定の画素数サイズのブロック間の動き量を表す第1の動きベクトルを算出する第1の動きベクトル算出部11a、算出された第1の動きベクトルの情報を格納する第1の動きベクトル格納部12a、前記第1の動きベクトルを算出するための第1の探索範囲を設定する第1の探索範囲設定部13aとを有する。   In addition, the first interpolation frame generation unit 7a calculates a first motion vector that calculates a first motion vector representing a motion amount between blocks having a predetermined number of pixels from the first and second frames P1 and P2. Unit 11a, a first motion vector storage unit 12a for storing information on the calculated first motion vector, and a first search range setting for setting a first search range for calculating the first motion vector Part 13a.

また、第2の補間フレーム生成部7bは、第2、第3のフレームP2、P3から所定の画素数サイズのブロック間の動き量を表す第2の動きベクトルを算出する第2の動きベクトル算出部11b、算出された第2の動きベクトルの情報を格納する第2の動きベクトル格納部12b、前記第2の動きベクトルを算出するための第2の探索範囲を設定する第2の探索範囲設定部13baとを有する。なお、第1の探索範囲と第2の探索範囲は、等しい画素数サイズに設定される。
フレームメモリ6に格納された第1、第2、第3のフレームP1、P2、P3と、第1及び第2の補間フレーム生成部7a及び7bによりそれぞれ生成された第1及び第2の補間フレームQ1,Q2とは、図3に示すようにP1、Q1、P2、Q2、P3の順で画像表示部4に出力される。そして、画像表示部4は、これらのフレームP1、Q1、P2、Q2、P3を、倍速の画像として表示する。
第1及び第2の補間フレーム生成部7a及び7bは、以下に説明するようにsymmetric serch法を利用して、補間フレームを生成する。なお、symmetric serch法は、特許文献2に開示されている。
In addition, the second interpolation frame generation unit 7b calculates a second motion vector that calculates a second motion vector representing a motion amount between blocks having a predetermined number of pixels from the second and third frames P2 and P3. Unit 11b, a second motion vector storage unit 12b for storing information of the calculated second motion vector, and a second search range setting for setting a second search range for calculating the second motion vector Part 13ba. Note that the first search range and the second search range are set to the same number of pixels.
The first, second, and third frames P1, P2, and P3 stored in the frame memory 6 and the first and second interpolation frames generated by the first and second interpolation frame generation units 7a and 7b, respectively. Q1 and Q2 are output to the image display unit 4 in the order of P1, Q1, P2, Q2, and P3 as shown in FIG. Then, the image display unit 4 displays these frames P1, Q1, P2, Q2, and P3 as double-speed images.
The first and second interpolation frame generation units 7a and 7b generate an interpolation frame using a symmetric serch method as described below. The symmetric serch method is disclosed in Patent Document 2.

この場合、最初の補間フレーム、つまり第1の補間フレームQ1を生成する場合には、参照できる過去の動きベクトルが存在しないため、通常の方法で動きベクトルを算出する。
これに対して、第2の補間フレームQ2を生成する場合には、第1の補間フレームQ1の生成の際に得られた第1の動きベクトルの情報を利用して、その第1の動きベクトルの到達位置(到達点)を第2の探索範囲の中心位置に設定して、ブロックマッチング法により第2の動きベクトルを算出する。
このため、図2に示すように第2の探索範囲設定部13bは、第1の動きベクトル格納部12aに格納されている第1の動きベクトルの情報を読み出し、この第1の動きベクトルの到達位置が中心位置となるように第2の探索範囲を設定する。
このように第1及び第2の補間フレーム生成部7a及び7bは、symmetric serch法を利用して、補間フレームを生成する場合、以前の動きベクトルの情報を利用するか否かが異なるのみである。
In this case, when the first interpolation frame, that is, the first interpolation frame Q1, is generated, since there is no past motion vector that can be referred to, the motion vector is calculated by a normal method.
On the other hand, when the second interpolation frame Q2 is generated, the first motion vector is obtained by using the information of the first motion vector obtained at the time of generating the first interpolation frame Q1. Is set to the center position of the second search range, and the second motion vector is calculated by the block matching method.
Therefore, as shown in FIG. 2, the second search range setting unit 13b reads the information on the first motion vector stored in the first motion vector storage unit 12a, and reaches the first motion vector. The second search range is set so that the position becomes the center position.
As described above, the first and second interpolation frame generation units 7a and 7b differ only in whether or not the previous motion vector information is used when generating the interpolation frame using the symmetric serch method. .

従って、図2においては、第1及び第2の補間フレーム生成部7a及び7bは、それぞれ別のブロック構成として示してあるが、1つのブロックで両方の機能を行うことが可能であることは明らかである(後述する図7の説明の際には1つとして説明する)。
図4は第1の補間フレーム生成部7aにより、第1及び第2のフレームP1,P2から第1の補間フレームQ1を生成する説明図を示す。
図4に示すように第1の補間フレームQ1を生成するために用意した補間フレーム面Qを水平及び垂直方向に所定の画素数サイズのブロック(以下、補間対象ブロックと言う)Biに区分け(分割)する。ここで、Biは図4のB1からBnまでにおける1つの補間対象ブロックを表す。
なお、図4において、水平方向は時間を示し、縦方向は画像の2次元位置を示す。隣接する時間上に対向する第1及び第2のフレームP1,P2における中間位置に補間フレーム面Qが配置される。
そして、第1の補間フレーム生成部7aは、分割した補間対象ブロックBiを、例えばB1から順次2次元的に走査し、各補間対象ブロックBi毎に動き推定処理、換言すると動きベクトル算出処理を行う。
Therefore, in FIG. 2, the first and second interpolation frame generation units 7a and 7b are shown as different block configurations, but it is clear that one block can perform both functions. (It will be described as one in the description of FIG. 7 described later).
FIG. 4 shows an explanatory diagram in which the first interpolation frame Q1 is generated from the first and second frames P1 and P2 by the first interpolation frame generation unit 7a.
As shown in FIG. 4, the interpolation frame plane Q prepared for generating the first interpolation frame Q1 is divided (divided) into blocks having a predetermined number of pixels in the horizontal and vertical directions (hereinafter referred to as interpolation target blocks) Bi. ) Here, Bi represents one interpolation target block from B1 to Bn in FIG.
In FIG. 4, the horizontal direction indicates time, and the vertical direction indicates the two-dimensional position of the image. The interpolated frame plane Q is arranged at an intermediate position between the first and second frames P1 and P2 facing each other on the adjacent time.
Then, the first interpolation frame generation unit 7a scans the divided interpolation target blocks Bi, for example, two-dimensionally sequentially from B1, and performs motion estimation processing, in other words, motion vector calculation processing, for each interpolation target block Bi. .

図4に示すように補間対象ブロックBiに対して動きベクトル算出処理を行う場合、この補間対象ブロックBiの位置に対して幾何学的に対称位置となるように、第1の補間フレーム生成部7aは、第1及び第2のフレームP1,P2上に、第1の探索範囲Ra、Rbをそれぞれ設定する。
また、第1の探索範囲Ra、Rb内において補間対象ブロックBiと同じ画素数サイズの画像ブロックBa’、Bb’対を設定し、第1の補間フレーム生成部7aは、第1の探索範囲Ra、Rb内をサーチして画像ブロックBa’、Bb’対における相関度が最大となる画像ブロックBa、Bbを探索する(図5にて後述)。
As shown in FIG. 4, when the motion vector calculation process is performed on the interpolation target block Bi, the first interpolation frame generation unit 7a is arranged so as to be geometrically symmetrical with respect to the position of the interpolation target block Bi. Sets the first search ranges Ra and Rb on the first and second frames P1 and P2, respectively.
In addition, a pair of image blocks Ba ′ and Bb ′ having the same pixel size as the interpolation target block Bi is set in the first search ranges Ra and Rb, and the first interpolation frame generation unit 7a sets the first search range Ra. , Rb is searched to search for image blocks Ba and Bb having the maximum degree of correlation in the pair of image blocks Ba ′ and Bb ′ (described later in FIG. 5).

そして、第1の動きベクトル算出部11aは、この画像ブロックBa、Bb対間の動きベクトルを算出して、その動きベクトルの1/2を求めて、画像ブロックBaに対する補間対象ブロックBiの第1の動きベクトルViを算出する。
本実施形態では、第1及び第2のフレームP1,P2の時間的に中間位置となる第1の補間フレームQ1を生成する場合で説明するため、第1の動きベクトル算出部11aは、両画像ブロックBa、Bb対間の動きベクトルの1/2を、画像ブロックBaに対する補間対象ブロックBiの第1の動きベクトルViとして算出する。
この第1の動きベクトルViは、第1の動きベクトル格納部12aに格納される。
Then, the first motion vector calculation unit 11a calculates a motion vector between the pair of image blocks Ba and Bb, obtains ½ of the motion vector, and calculates the first interpolation target block Bi for the image block Ba. Motion vector Vi is calculated.
In the present embodiment, since the first interpolation frame Q1 that is a temporally intermediate position between the first and second frames P1 and P2 is generated, the first motion vector calculation unit 11a 1/2 of the motion vector between the pair of blocks Ba and Bb is calculated as the first motion vector Vi of the interpolation target block Bi for the image block Ba.
The first motion vector Vi is stored in the first motion vector storage unit 12a.

また、補間対象ブロックBiの画像は、この第1の動きベクトルViだけ、画像ブロックBaの画像が移動した(動いた)と動き推定される。そして、この補間対象ブロックBiの画像が画像ブロックBaの画像を用いて生成される。勿論、両画像ブロックBa、Bbの両画像を用いてこの補間対象ブロックBiの画像を生成しても良い。
このようにして、図4に示すように第1の探索範囲Ra、Rb中における例えば最初の補間対象ブロックB1から最後の補間対象ブロックBnまでの第1の動きベクトルが算出されると、第1の補間フレーム生成部7aは、補間対象ブロックBiに対して算出された第1の動きベクトルViの位置情報と対応する画像ブロックBaとにより第1の補間フレームQ1を生成する。
図5は、上記第1の探索範囲Ra、Rb内をサーチして画像ブロックBa’、Bb’対の最も相関度の高い画像ブロックBa、Bbを探索する処理の説明図を示す。
In addition, the motion of the image of the interpolation target block Bi is estimated that the image of the image block Ba has moved (moved) by this first motion vector Vi. Then, the image of the interpolation target block Bi is generated using the image of the image block Ba. Of course, the image of the interpolation target block Bi may be generated using both the images of both the image blocks Ba and Bb.
As described above, when the first motion vector from the first interpolation target block B1 to the last interpolation target block Bn in the first search ranges Ra and Rb is calculated as shown in FIG. The interpolation frame generation unit 7a generates the first interpolation frame Q1 based on the position information of the first motion vector Vi calculated for the interpolation target block Bi and the corresponding image block Ba.
FIG. 5 is an explanatory diagram of processing for searching the image blocks Ba and Bb having the highest degree of correlation between the image blocks Ba ′ and Bb ′ by searching the first search ranges Ra and Rb.

この図5に示すように補間対象ブロックBiに関して、互いに幾何学的に対称位置となる画像ブロックBa’、Bb’をそれぞれ第1の探索領域Ra、Rb内に設定して、その画像ブロックBa’、Bb’を対称性を保つように水平及び垂直方向にシフトしながら、各画像ブロックBa’、Bb’内で幾何学的に対称位置の画素間の差分の積算値(SAD)をそれぞれ算出する。
図5では、最初に実線で示す位置に画像ブロックBa’、Bb’対を設定して、この設定位置で、画像ブロックBa’、Bb’対における対応する画素間の差分の積算値Σ1を算出する。
次に画像ブロックBa’、Bb’対を例えば水平方向に(対称性を保つように)1画素分シフト(点線で示す)して、同様に差分の積算値Σ2を算出する。このような処理を繰り返して、最後の画像ブロック位置まで行う。
As shown in FIG. 5, with respect to the interpolation target block Bi, image blocks Ba ′ and Bb ′ that are geometrically symmetrical to each other are set in the first search areas Ra and Rb, respectively, and the image block Ba ′. , Bb ′ is shifted in the horizontal and vertical directions so as to maintain symmetry, and an integrated value (SAD) of the difference between pixels at geometrically symmetrical positions in each image block Ba ′ and Bb ′ is calculated. .
In FIG. 5, the image block Ba ′, Bb ′ pair is first set at the position indicated by the solid line, and the integrated value Σ1 of the difference between the corresponding pixels in the image block Ba ′, Bb ′ pair is calculated at this set position. To do.
Next, the image block Ba ′, Bb ′ pair is shifted by one pixel (indicated by a dotted line), for example, in the horizontal direction (so as to maintain symmetry), and similarly, an integrated value Σ2 of the difference is calculated. Such processing is repeated until the last image block position.

そして、第1の探索範囲Ra、Rb内において算出された全ての差分の積算値において、差分の積算値の絶対値が最小となるもの、或いは相関度が最も高いものを画像ブロックBa、Bbとする(そして、その際に第1の動きベクトルViが算出される)。
図5では、例えば斜線で示すものが最も相関度が高い画像ブロックBa、Bbとして示されている。
このようにsymmetric serch法を利用して、第1の補間フレームを生成する。
第2の補間フレーム生成部7bもほぼ同様のsymmetric serch法を利用して、第2の補間フレームQ2を生成する。
この場合には、図4にて説明した処理は、第1及び第2のフレームP1,P2の代わりに第2及び第3のフレームP2,P3が用いられる。また、第2及び第3のフレームP2,P3には、第2の探索範囲Rb,Rcと画像ブロックBb’、Bc’が設定される。
Then, among the integrated values of all the differences calculated in the first search ranges Ra and Rb, the one having the smallest absolute value of the difference integrated value or the one having the highest degree of correlation is designated as the image blocks Ba and Bb. (And the first motion vector Vi is calculated at that time).
In FIG. 5, for example, the shaded lines indicate the image blocks Ba and Bb having the highest correlation.
In this way, the first interpolation frame is generated using the symmetric serch method.
The second interpolation frame generation unit 7b also generates a second interpolation frame Q2 by using a substantially similar symmetric serch method.
In this case, the process described in FIG. 4 uses the second and third frames P2 and P3 instead of the first and second frames P1 and P2. The second search ranges Rb and Rc and the image blocks Bb ′ and Bc ′ are set in the second and third frames P2 and P3.

また、最初の補間フレームとなる第1の補間フレームQ1においては、それ以前の動きベクトルの情報を有しないため、第1の探索範囲Ra,Rbは、例えば予め設定された既定値(例えば動きベクトルが0の位置を第1の探索範囲Ra,Rbの中心位置)で設定される。   In addition, since the first interpolation frame Q1, which is the first interpolation frame, does not have information on the previous motion vector, the first search ranges Ra and Rb are, for example, preset default values (for example, motion vectors). Is set as the position of the first search range Ra, Rb).

これに対して、第2の探索範囲設定部13bは、第1の動きベクトル格納部12aに格納された第1の動きベクトルViを読み出し、この第1の動きベクトルViの到達点を中心位置として第2の探索範囲Rb、Rcの位置を設定する。
例えば図5で説明した処理により、補間対象ブロックBiの動きベクトルViが算出されたとすると、この動きベクトルViを用いて図6に示すように第2の探索範囲設定部13bは第2の探索範囲Rb,Rcを設定する。
On the other hand, the second search range setting unit 13b reads out the first motion vector Vi stored in the first motion vector storage unit 12a, and uses the arrival point of the first motion vector Vi as a central position. The positions of the second search ranges Rb and Rc are set.
For example, if the motion vector Vi of the interpolation target block Bi is calculated by the processing described with reference to FIG. 5, the second search range setting unit 13b uses the motion vector Vi as shown in FIG. Rb and Rc are set.

図6の実線に示すように(第3のフレームP3中に設定される)第2の探索範囲Rcは、その中心位置が、前の補間フレーム(つまり第1の補間フレームQ1)における補間対象ブロックBiに対して算出された動きベクトルViの到達位置に設定される。
この設定により、第2の探索範囲Rcと対称位置に設定されるRbにおいては、その中心位置は、動きベクトルViを反転した−Viの到達位置に設定される。
なお、図6において2点鎖線は、動きベクトルVi分だけ、移動しないで設定した場合における第2の探索範囲Rb’、Rc’を参考用に示している。
このように、第2の探索範囲Rb,Rcを設定して第2の補間フレーム生成部7bもほぼ同様のsymmetric serch法を利用して、第2の補間フレームQ2を生成する。
なお、第2の補間フレームQ2の次の第3の補間フレームに対しては、第2の補間フレームQ2の生成の際に得られた動きベクトルを用いて第3の探索範囲を設定すれば良い。換言すれば、第1の補間フレームQ1の際に得られた動きベクトルを用いて第2の補間フレームを生成したのと同様に、第2の補間フレームQ2の生成の際に得られた動きベクトルを用いて第3の探索範囲を設定すれば良い。
As shown by the solid line in FIG. 6, the second search range Rc (set during the third frame P3) has a center position whose block is to be interpolated in the previous interpolation frame (that is, the first interpolation frame Q1). The reaching position of the motion vector Vi calculated for Bi is set.
With this setting, the center position of Rb set at a position symmetrical to the second search range Rc is set to the arrival position of -Vi obtained by inverting the motion vector Vi.
In FIG. 6, the two-dot chain line indicates the second search ranges Rb ′ and Rc ′ when the movement vector Vi is set without moving, for reference.
In this way, the second search ranges Rb and Rc are set, and the second interpolation frame generation unit 7b also uses the substantially similar symmetric serch method to generate the second interpolation frame Q2.
For the third interpolation frame following the second interpolation frame Q2, the third search range may be set using the motion vector obtained when the second interpolation frame Q2 is generated. . In other words, the motion vector obtained when the second interpolation frame Q2 is generated in the same manner as the second interpolation frame is generated using the motion vector obtained at the time of the first interpolation frame Q1. The third search range may be set using

図7は、第1の補間フレームQ1の算出のための第1の動きベクトルの算出から第2の補間フレームQ2の算出(第3のフレームQ3以降の算出も含む)のための第2の動きベクトルを算出する処理手順をより一般化したフローチャートを示す。
以下の説明では、図2に示した第1及び第2の補間フレーム生成部7a、7b等のa,bを省いて1つの補間フレーム生成部7として説明する(符号11a、11b、12a、12b等も同様)。
最初のステップS1において補間フレーム生成部7は、第kの補間フレームQkに対応したパラメータkを初期値1にセットする。そして、次のステップS2においてフレームメモリ6は、時間順となる第k、第k+1のフレームPk、Pk+1(この場合にはk=1であるのでP1,P2)を格納する。
FIG. 7 shows the second motion for calculating the second interpolation frame Q2 (including calculation after the third frame Q3) from the calculation of the first motion vector for calculating the first interpolation frame Q1. The flowchart which generalized the process sequence which calculates a vector is shown.
In the following description, the first and second interpolation frame generation units 7a and 7b shown in FIG. 2 will be described as one interpolation frame generation unit 7 by omitting a and b (reference numerals 11a, 11b, 12a and 12b). And so on).
In the first step S1, the interpolation frame generation unit 7 sets a parameter k corresponding to the kth interpolation frame Qk to an initial value 1. In the next step S2, the frame memory 6 stores the kth and k + 1th frames Pk and Pk + 1 (in this case, P1, P2 since k = 1) in time order.

次のステップS3において補間フレーム生成部7は、第kの補間フレームQkを生成するための補間フレーム面Qを複数(i=1からn)の補間対象ブロックBiに分割する。そして、ステップS4に示すようにその補間対象ブロックBiのブロック位置を示すパラメータiを初期値1に設定する。
次のステップS5において、補間フレーム生成部7は、k=1かの判定を行う。この条件を満たす場合には、ステップS6に示すように探索範囲設定部13は、補間対象ブロックBiに対応した探索範囲を所定の位置に設定して第kの探索範囲Rki,Rk+1i(図4のRa、Rbに相当)とする。
この場合、第kの探索範囲Rki,Rk+1iは、補間対象ブロックBiに関して互いに幾何学的に対称位置に設定される。
そして、補間フレーム生成部7は、第kの探索範囲Rki,Rk+1iの画像をそれぞれ第k及び第k+1のフレームPk、Pk+1から切り出す。
In the next step S3, the interpolation frame generation unit 7 divides the interpolation frame plane Q for generating the kth interpolation frame Qk into a plurality (i = 1 to n) of interpolation target blocks Bi. Then, as shown in step S4, a parameter i indicating the block position of the interpolation target block Bi is set to an initial value 1.
In the next step S5, the interpolation frame generator 7 determines whether k = 1. When this condition is satisfied, as shown in step S6, the search range setting unit 13 sets the search range corresponding to the interpolation target block Bi to a predetermined position and sets the kth search ranges Rki, Rk + 1i (in FIG. 4). Equivalent to Ra and Rb).
In this case, the kth search ranges Rki and Rk + 1i are set at geometrically symmetrical positions with respect to the interpolation target block Bi.
Then, the interpolation frame generation unit 7 cuts out images of the kth search ranges Rki and Rk + 1i from the kth and k + 1th frames Pk and Pk + 1, respectively.

一方、kが1でない場合には、ステップS7に示すように第kの探索範囲Rki,Rk+1iの中心位置を、前の補間フレーム生成の際に求めた動きベクトルViの到達位置に設定する。
この場合、第kの探索範囲Rki,Rk+1iは、補間対象ブロックBiに関して互いに幾何学的に対称位置に設定される。
そして、第kの探索範囲Rki,Rk+1iの画像をそれぞれ第k及び第k+1のフレームPk、Pk+1から切り出す。
ステップS6或いはステップS7の後に、ステップS8に進む。
このステップS8において、補間対象ブロックBiに関して幾何学的に対称位置となるように第kの探索範囲Rki、Rk+1iの画像部分に対してそれぞれ画像ブロックBkj’、Bk+1j’(図4のBa’、Bb’に相当)を設定する。
On the other hand, if k is not 1, the center position of the kth search ranges Rki, Rk + 1i is set to the arrival position of the motion vector Vi obtained in the previous interpolation frame generation as shown in step S7.
In this case, the kth search ranges Rki and Rk + 1i are set at geometrically symmetrical positions with respect to the interpolation target block Bi.
Then, images of the kth search ranges Rki and Rk + 1i are cut out from the kth and k + 1th frames Pk and Pk + 1, respectively.
After step S6 or step S7, the process proceeds to step S8.
In this step S8, image blocks Bkj ′ and Bk + 1j ′ (Ba ′ and Bb in FIG. 4) are respectively applied to the image portions of the k-th search ranges Rki and Rk + 1i so as to be geometrically symmetrical with respect to the interpolation target block Bi. (Equivalent to ').

ここで、jは第kの探索範囲Rki、Rk+1iの画像内に設定される画像ブロックBkj’、Bk+1j’の位置を示すパラメータであり、例えばj=1からmである。
そして、ステップS9に示すようにパラメータjは初期値1に設定される。
そして、以下のよう第kの探索範囲Rki、Rk+1i内においてsymmmtri serch法で画像ブロックBkj’、Bk+1j’対を移動(走査)し、画像ブロックBkj’、Bk+1j’対における最大の相関度のものをブロックマッチング処理で行う。
次のステップS10において、画像ブロックBkj’、Bk+1j’対における互いに幾何学的に対称位置となる各画素間で差分の積算値の算出が行われる。
次のステップS11において、j=mかの判定が行われ、この条件を満たさない場合にはステップS12においてj=j+1の処理が行われた後、ステップS10に戻る。つまり、画像ブロックBkj’、Bk+1j’対を水平方向及び垂直方向に1画素づつ移動しながらステップS10の処理を繰り返す。
Here, j is a parameter indicating the position of the image blocks Bkj ′ and Bk + 1j ′ set in the images of the k-th search ranges Rki and Rk + 1i, for example, j = 1 to m.
Then, the parameter j is set to the initial value 1 as shown in step S9.
Then, the image block Bkj ′, Bk + 1j ′ pair is moved (scanned) by the symmmtri serch method within the k-th search range Rki, Rk + 1i as follows, and the image block Bkj ′, Bk + 1j ′ pair having the highest correlation is obtained. Performed by block matching process.
In the next step S10, the integrated value of the difference is calculated between each pixel in the image block Bkj ′, Bk + 1j ′ pair that is geometrically symmetrical to each other.
In the next step S11, it is determined whether j = m. If this condition is not satisfied, j = j + 1 is performed in step S12, and the process returns to step S10. That is, the process of step S10 is repeated while moving the image block Bkj ′, Bk + 1j ′ pair by one pixel in the horizontal direction and the vertical direction.

一方、ステップS11において、j=mの条件を満たす場合には、第kの探索範囲Rki、Rk+1iの最後の位置までステップS10の処理を終了したことになるため、次のステップS13に進む。
このステップS13において、相関度が最大となるもの(ここでは差分の積算値の絶対値が最小となる)画像ブロックBk(i)、Bk+1(i)(図4のBa、Bbに相当)対を算出する。ここで、(i)はiに依存することを示している。
そして、ステップS14に示すように相関度が最大となる差分の積算値の画像ブロックBk(i)、Bk+1(i)対間の位置からその画像ブロックBk(i)、Bk+1(i)対間の動きベクトルが算出される。
そして、その動きベクトルの1/2が、補間対象ブロックBiの動きベクトルViとして算出される。ここでは、単にViと表記するが、Vi(k)と表記して第kの補間フレームQkを生成する際に算出されたものであることを示すようにしても良い。
On the other hand, if the condition of j = m is satisfied in step S11, the process of step S10 has been completed up to the last position of the kth search ranges Rki, Rk + 1i, so the process proceeds to the next step S13.
In this step S13, a pair of image blocks Bk (i) and Bk + 1 (i) (corresponding to Ba and Bb in FIG. 4) having the maximum degree of correlation (here, the absolute value of the difference integrated value is minimum). calculate. Here, (i) indicates that it depends on i.
Then, as shown in step S14, from the position between the image block Bk (i) and Bk + 1 (i) pair of the integrated value of the difference that maximizes the correlation, between the image block Bk (i) and Bk + 1 (i) pair. A motion vector is calculated.
Then, ½ of the motion vector is calculated as the motion vector Vi of the interpolation target block Bi. Here, it is simply expressed as Vi, but it may be expressed as Vi (k) to indicate that it is calculated when the kth interpolation frame Qk is generated.

また、この動きベクトルViは(第kの)動きベクトル格納部12に格納される。
次のステップS15においてi=nかの判定が行われる。このi=nの条件を満たさない場合にはステップS16においてi=i+1の処理が行われた後、ステップS5に戻る。
一方、i=nの条件を満たす場合にはフレーム面Qにおける全ての補間対象ブロックBiに対する動きベクトルViの算出が終了したことになるので、ステップS17に示すようにk=k+1を行う。そして、ステップS2に戻る。
そして、次の補間フレームQkの動きベクトルViを算出する。この場合には前の補間フレームQk−1の際に動きベクトルViが算出されているので、ステップS5の次にステップS7の処理が行われるようになる。
The motion vector Vi is stored in the (kth) motion vector storage unit 12.
In the next step S15, it is determined whether i = n. If the condition of i = n is not satisfied, the process of i = i + 1 is performed in step S16, and the process returns to step S5.
On the other hand, when the condition of i = n is satisfied, the calculation of the motion vector Vi for all the interpolation target blocks Bi in the frame plane Q is completed, so k = k + 1 is performed as shown in step S17. Then, the process returns to step S2.
Then, the motion vector Vi of the next interpolation frame Qk is calculated. In this case, since the motion vector Vi is calculated in the previous interpolation frame Qk-1, the process of step S7 is performed after step S5.

このように処理する本実施形態に係るフレーム補間装置3によれば、時間的に前の補間フレーム生成の際に算出された動きベクトルだけ探索範囲の中心を移動して次の動きベクトルを算出するようにしているので、動き量が大きい場合においても、探索範囲を大きくしなくても動きベクトルの算出を適切に行うことができる。従って、フレーム補間装置3のハードウェアの規模を小規模のもので対処できることになり、フレーム補間装置3をコストダウンできる。
図8は、本実施形態に係る作用の説明図を示す。図8は例えば動画におけるある領域が第1,第2,第3フレーム上でA,B,Cのように時間経過により移動した例を、模式的に示したものである。
According to the frame interpolation device 3 according to the present embodiment that performs the processing as described above, the next motion vector is calculated by moving the center of the search range by the motion vector calculated at the time of generating the previous interpolation frame in terms of time. Thus, even when the amount of motion is large, the motion vector can be calculated appropriately without increasing the search range. Accordingly, the hardware of the frame interpolation device 3 can be dealt with with a small scale, and the cost of the frame interpolation device 3 can be reduced.
FIG. 8 is an explanatory diagram of the operation according to the present embodiment. FIG. 8 schematically shows an example in which a certain area in a moving image moves over time on the first, second, and third frames as A, B, and C, for example.

この場合、A,Bの中間の第1の補間フレームQ1を生成する際に、ある補間対象ブロックBi(k=1)の動きベクトルVi(k=1)が、A、B間の動き量の半分として算出される。
そして、この補間フレームQ1の補間対象ブロックBi(k=1)に対応して、B,Cの中間を補間する補間フレームQ2の補間対象ブロックBi(k=2)における第2の探索範囲Rcを設定する場合、上記動きベクトルVi(k=1)の到達位置分だけ、移動した位置を、第2の探索範囲Rcの中心位置に設定する。
このように第2の探索範囲Rcを設定することによって、このように動きベクトルVi(k=1)を移動しない場合においては大きな探索範囲に設定しないとCの領域の動きを検出できないような場合においても、その動きを第2の探索範囲Rc内に捉えることができる。
In this case, when the first interpolation frame Q1 between A and B is generated, the motion vector Vi (k = 1) of a certain interpolation target block Bi (k = 1) Calculated as half.
Then, corresponding to the interpolation target block Bi (k = 1) of the interpolation frame Q1, the second search range Rc in the interpolation target block Bi (k = 2) of the interpolation frame Q2 that interpolates between B and C is set. When setting, the position moved by the arrival position of the motion vector Vi (k = 1) is set as the center position of the second search range Rc.
By setting the second search range Rc in this way, when the motion vector Vi (k = 1) is not moved in this way, the movement of the region C cannot be detected unless the large search range is set. The movement can be captured within the second search range Rc.

従って本実施形態によれば、探索範囲のサイズ(領域)の大きさを変更しないでも、大きな動きや加速していくような動きがある画像の場合にも、画像中の動きベクトルを正確に求めることができる。従って、質の良い補間フレームを生成することができ、表示特性を向上することもできる。
換言すると、本実施形態は、動画のように時間的に隣接するフレーム間の相関性が大きい動きベクトルの情報を有効に利用して、それらを補間する補間フレームを生成するようにしているので、探索範囲を大きくしなくても、変化の大きいフレーム間を、有効に補間できる。
なお、上述の説明では、ある補間フレームQkにおける動きベクトルの算出の際に、1つ前の補間フレームQk−1における動きベクトルの情報を利用した場合を説明したが、2つ前の補間フレームの動きベクトルの情報も利用するようにしても良い。
Therefore, according to the present embodiment, the motion vector in the image is accurately obtained even in the case of an image having a large motion or a motion that accelerates without changing the size (region) of the search range. be able to. Therefore, a high-quality interpolation frame can be generated, and display characteristics can be improved.
In other words, in this embodiment, since motion vector information having a large correlation between temporally adjacent frames such as a moving image is used effectively, an interpolation frame for interpolating them is generated. Even if the search range is not enlarged, it is possible to effectively interpolate between frames with large changes.
In the above description, the case where the motion vector information in the previous interpolation frame Qk-1 is used when calculating the motion vector in a certain interpolation frame Qk has been described. Information on motion vectors may also be used.

例えば2つ前の補間フレームQk−2の動きベクトル(Vk−2で表す)から次の1つ前の補間フレームQk−1の動きベクトルVk−1が変化した場合には、これらの動きベクトルVk−2,Vk−1の変化を考慮して、次の補間フレームQkの動きベクトルVkを探索する際の探索範囲の中心位置Rcenを設定するようにしても良い。
この場合、探索範囲の中心位置Rcenを以下のように設定するようにしても良い。
For example, when the motion vector Vk-1 of the next previous interpolation frame Qk-1 is changed from the motion vector (represented by Vk-2) of the previous interpolation frame Qk-2, these motion vectors Vk. The center position Rcen of the search range when searching for the motion vector Vk of the next interpolation frame Qk may be set in consideration of changes in −2 and Vk−1.
In this case, the center position Rcen of the search range may be set as follows.

Rcen=Vk−1+α(Vk−1−Vk−2) (1)
ここで、係数αは0から1までの値とする。1式のように設定すると、動きベクトルVk−2からVk−1がより加速或いは減速された場合には、その加速或いは減速の程度を考慮して、探索範囲の中心位置Rcenを設定する。
Rcen = Vk-1 + α (Vk-1-Vk-2) (1)
Here, the coefficient α is a value from 0 to 1. When setting is made as in Equation 1, when the motion vectors Vk-2 to Vk-1 are further accelerated or decelerated, the center position Rcen of the search range is set in consideration of the degree of acceleration or deceleration.

その概略の特徴を説明すると、例えば動きベクトルVk−2からVk−1が加速された場合には、1つ前のベクトルVk−1の値よりも大きな動きベクトルの値で探索範囲の中心位置Rcenが設定される。
逆に動きベクトルVk−2からVk−1が減速された場合には、1つ前のベクトルVk−1の値よりも小さな動きベクトルの値で探索範囲の中心位置Rcenが設定される。実際には、ベクトルは位置と方向性を持つため、方向変化の場合を含めて、より適切に対応できる可能性を持つ。
従ってこのように探索範囲の中心位置Rcenを設定すると、より動き方向を含めた変化等に適切に対処することが可能となる。
なお、本実施形態に係るフレーム補間装置3は、時間の経過を逆にしてフレーム補間を行う場合にも適用することができる。
The general feature will be described. For example, when the motion vectors Vk-2 to Vk-1 are accelerated, the center position Rcen of the search range with a motion vector value larger than the previous vector Vk-1 value. Is set.
Conversely, when the motion vectors Vk-2 to Vk-1 are decelerated, the center position Rcen of the search range is set with a motion vector value smaller than the previous vector Vk-1. Actually, since a vector has a position and directionality, there is a possibility that a vector can be dealt with more appropriately including the case of a direction change.
Accordingly, when the center position Rcen of the search range is set in this way, it is possible to appropriately cope with a change including the direction of movement.
Note that the frame interpolation device 3 according to the present embodiment can also be applied to the case where frame interpolation is performed with the passage of time reversed.

本発明の一実施形態に係るフレーム補間装置を備えた動画表示装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the moving image display apparatus provided with the frame interpolation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. フレーム補間装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a frame interpolation apparatus. フレーム補間装置から時系列的に出力されるフレーム及び補間フレームを示す図。The figure which shows the flame | frame and interpolation frame which are output in time series from a frame interpolation apparatus. 2つのフレームからその間の補間フレームを生成する説明図。Explanatory drawing which produces | generates the interpolation frame between them from two frames. 補間対象ブロックに対して対称的に設定された探索範囲内において、画像ブロック対を対称的に移動して相関度が最大となる画像ブロック対を探索する説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram for searching for an image block pair having a maximum degree of correlation by moving the image block pair symmetrically within a search range set symmetrically with respect to the interpolation target block. 前の補間フレームの際に得られた動きベクトルの到達位置を探索範囲の中心位置に設定した様子を示す説明図。Explanatory drawing which shows a mode that the arrival position of the motion vector obtained in the case of the previous interpolation frame was set to the center position of a search range. 第1の動きベクトル及び第2の動きベクトルの算出処理の方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the method of the calculation process of a 1st motion vector and a 2nd motion vector. 本実施形態に係る作用の説明図。Explanatory drawing of the effect | action which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

3…フレーム補間装置、6…フレームメモリ、7a、7b…補間フレーム生成部、11a…第1の動きベクトル算出部、11b…第2の動きベクトル算出部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Frame interpolation apparatus, 6 ... Frame memory, 7a, 7b ... Interpolation frame production | generation part, 11a ... 1st motion vector calculation part, 11b ... 2nd motion vector calculation part.

Claims (5)

時間的に前後する第1及び第2のフレーム画像間を補間する第1の補間フレーム画像における各所定ブロック毎に前記第1及び第2のフレーム画像における前記各所定ブロックに対応する第1及び第2の画像ブロック間の相対的な動き量を第1の探索範囲内で算出することにより、前記第1の画像ブロックに対する前記各所定ブロックの相対的な動き量を表す第1の動きベクトルを算出する第1の動きベクトル算出手段と、
時間的に前後する第2及び第3のフレーム画像間を補間する第2の補間フレーム画像における各所定ブロック毎に前記第2及び第3のフレーム画像における前記各所定ブロックに対応する第2及び第3の画像ブロック間の相対的な動き量を第2の探索範囲内で算出することにより、前記第2の画像ブロックに対する前記各所定ブロックの相対的な動き量を表す第2の動きベクトルを算出する場合、
前記各所定ブロック毎に算出された第1の動きベクトルの位置を、第3のフレーム画像上に設定される前記第2の探索範囲の中心位置にそれぞれ設定して前記第2の動きベクトルを算出する第2の動きベクトル算出手段とを具備したことを特徴とするフレーム補間装置。
First and second corresponding to each predetermined block in the first and second frame images for each predetermined block in the first interpolated frame image for interpolating between the first and second frame images moving back and forth in time. A first motion vector representing a relative motion amount of each predetermined block with respect to the first image block is calculated by calculating a relative motion amount between the two image blocks within a first search range. First motion vector calculating means for
For each predetermined block in the second interpolated frame image that interpolates between the second and third frame images moving back and forth in time, the second and second corresponding to each predetermined block in the second and third frame images By calculating the relative motion amount between the three image blocks within the second search range, a second motion vector representing the relative motion amount of each predetermined block with respect to the second image block is calculated. If you want to
The position of the first motion vector calculated for each predetermined block is set to the center position of the second search range set on the third frame image to calculate the second motion vector. And a second motion vector calculating means.
前記第1の動きベクトル算出手段は、時間的に前後する第1及び第2のフレーム画像において、前記第1の補間フレーム画像中に設定される各所定ブロックに対して幾何学的に対称位置にそれぞれ設定される前記第1及び第2の画像ブロック間のマッチング処理を前記第1の探索範囲内で行い、
前記第2の動きベクトル算出手段は、時間的に前後する第2及び第3のフレーム画像において、前記第2の補間フレーム画像中に設定される各所定ブロックに対して幾何学的に対称位置にそれぞれ設定される前記第2及び第3の画像ブロック間のマッチング処理を前記第2の探索範囲内で行うことを特徴とする請求項1に記載のフレーム補間装置。
In the first and second frame images moving back and forth in time, the first motion vector calculating means is geometrically symmetrical with respect to each predetermined block set in the first interpolation frame image. A matching process between the first and second image blocks respectively set is performed within the first search range,
The second motion vector calculation means is configured to geometrically symmetrically position each predetermined block set in the second interpolated frame image in the second and third frame images moving back and forth in time. The frame interpolating apparatus according to claim 1, wherein matching processing between the second and third image blocks respectively set is performed within the second search range.
前記第1の探索範囲と第2の探索範囲は、両画素数サイズが等しいことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のフレーム補間装置。   The frame interpolation apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first search range and the second search range have the same number of pixels. 前記マッチング処理は、前記所定ブロックの位置に関して幾何学的に対称となる前記第1及び第2の画像ブロックに属する対応する各画素間の相関度が最大となるものを算出する処理であることを特徴とする請求項2に記載のフレーム補間装置。   The matching process is a process of calculating a value that maximizes the degree of correlation between corresponding pixels belonging to the first and second image blocks that are geometrically symmetrical with respect to the position of the predetermined block. The frame interpolating apparatus according to claim 2, wherein 時間的に前後する第1及び第2のフレーム画像間を補間する第1の補間フレーム画像における各所定ブロック毎に前記第1及び第2のフレーム画像における前記各所定ブロックに対応する第1及び第2の画像ブロック間の相対的な動き量を第1の探索範囲内で算出することにより、前記第1の画像ブロックに対する前記各所定ブロックの相対的な動き量を表す第1の動きベクトルを算出する第1の動きベクトル算出ステップと、
時間的に前後する第2及び第3のフレーム画像間を補間する第2の補間フレーム画像における各所定ブロック毎に前記第2及び第3のフレーム画像における前記各所定ブロックに対応する第2及び第3の画像ブロック間の相対的な動き量を第2の探索範囲内で算出することにより、前記第2の画像ブロックに対する前記各所定ブロックの相対的な動き量を表す第2の動きベクトルを算出する場合、
前記各所定ブロック毎に算出された第1の動きベクトルの位置を、第3のフレーム画像上に設定される前記第2の探索範囲の中心位置にそれぞれ設定して前記第2の動きベクトルを算出する第2の動きベクトル算出ステップとを具備したことを特徴とするフレーム補間方法。
First and second corresponding to each predetermined block in the first and second frame images for each predetermined block in the first interpolated frame image for interpolating between the first and second frame images moving back and forth in time. A first motion vector representing a relative motion amount of each predetermined block with respect to the first image block is calculated by calculating a relative motion amount between the two image blocks within a first search range. A first motion vector calculating step,
For each predetermined block in the second interpolated frame image that interpolates between the second and third frame images moving back and forth in time, the second and second corresponding to each predetermined block in the second and third frame images By calculating the relative motion amount between the three image blocks within the second search range, a second motion vector representing the relative motion amount of each predetermined block with respect to the second image block is calculated. If you want to
The position of the first motion vector calculated for each predetermined block is set to the center position of the second search range set on the third frame image to calculate the second motion vector. And a second motion vector calculating step.
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