JPH03217184A

JPH03217184A - 動きベクトル検出装置

Info

Publication number: JPH03217184A
Application number: JP2013199A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sugiyama; 賢二杉山
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1990-01-23
Filing date: 1990-01-23
Publication date: 1991-09-24
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JPH0832048B2; US5068722A

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は画像信号であるディジタル信号の処理を行なう
記録、伝送、表示装置において、動き補償や動き補正処
理を行なうために必要な動きベクトルを検出する装置に
関する．［従来の技術］動画像の高能率符号化やフレーム数の変換において、画
像の動きに合わせて前フレームをシフｌ・して予測や補
間を行なう、動き補償（補正》処理が知られている．こ
の動き補償処理を行うためにはフレーム間での画像の動
きのベク１・ルを求める必要がある．動きベクトルの検
出方法としてはブロック単位で実際に画像を空間的に動
がしてマッチングをとるのが最も一般的である．これは
各動きベクトルの実際の動きに対する確からしさを、ブ
ロックマッチングの程度として検出するもので、最も誤
差が少ないベクトルをそのブロックの動きベクトルと判
断するものである。マッチングを並列処理とした場合の
構成を第６図に示す．各動きベクトルのブロックマッチ
ング検出器１２〜１８で得られた値は、最小のもの、す
なわち最も確からしいもの、が最小値選択器２８で選ば
れ、その動きベクトルが出力される．マッチング検出は現在の画像と、空間的に移動させられ
た１フレーム前の画像の二乗差を、１６×１６画素ない
し８×８画素のブロック単位で求めるものである．８×
８画素の場合のマッチング値Ｃを式で示すと次のように
なる．Ｐ’（８ｉ＋ｎ−ｋ）（８Ｊ＋ｉ−Ｉ））　　　−（１
）ただしＰｘｙは現フレームの、又Ｐ’　ｘｙは過去フ
レームのそれぞれ水平Ｘ、垂直ｙ画素目の値で、ｉ．ｊ
はそれぞれ水平垂直のブロック番号、ｎ．ｍはそれぞれ
水平垂直のブロック内の画素番号である，ｋ．ｌはそれ
ぞれ水平垂直の移動量で、両方で動きベクトルになる．上記式（１）において、マッチング値Ｃの値が小さいほ
どその動きベクトルが確からしいことになる．処理はｉ
．ｊごとにＣ　ｉｊｋｌの値が最小となるｋ．Ｉを求め
そのｋ，Ｉを動きベクトルとする。

検出の範囲（ｋ．Ｉ）は１画素おきに±７〜±１５画素
程度が一般的である．式（１）の計算を実行するブロックマッチング検出器の
構成を第３図に示す．まず、ラスタースキャンで入力さ
れる現在のフレームの画像は、ブロック化回路８０にて
、８×８画素ごとのブロックにされる．過去フレームは
ラスター順でフレームメモリー７０に記憶し、プロック
シフｌ・回路７２で読み出し位置をｋ１の分だけずらし
、８×８画素ブロックの順で読み出す．２つの信号は減
算器７４で差がとられ、二乗器７６でこの差が二乗値と
なって１ブロック分累積加算される．並列処理ではブロ
ックマッチング検出器１２〜１８はベク１・ルの数だけ
必要になるので、装置化ではかなり負担となり、合理化
も検討されている．［発明が解決しようとする課題］従来例の動きベクトル検出では、ブロックは小さいほど
複雑な動きも検出が可能となり、異なる動きもより適切
に分割できる．しかし、マッチングに使う画素が少なく
なるので、ノイズ等の影響を受けやすくなる．そのため
、ブロック毎に検出ベクトルが不安定に変化し、動き補
償処理でブロック歪を生じる．一方、ブロックを大きく
するとノイズには強くなるが、動きが複雑な場合、ブロ
ックの端の方では動きが異なる可能性が高くなる。

そこでブロック単位のマッチングとせず、画素毎にマッ
チングの畳み込み演算を行なえば理想的であるが、演算
量は非常に多くなるという問題がある．従りて本発明は比較的小さなブロック単位でマッチング
をとりつつノイズ等の影響の受けにくい動きベク１・ル
検出装置を提供することを目的とする．［課題を解決するための手段］上記目的を達成するため本発明では、まず比較的小さな
ブロック単位でマッチングをとり、各々のマッチング結
果を隣接ブロックのものも重み付けし加算している．各
ベクトル毎に加算する際に、対象ブロック以外で対象ブ
ロックより大幅にマッチングが悪いものは非線形処理で
加算から削除する．これにより従来完全にブロック単位
の処理だったものに対し、ブロック間で畳み込み処理を
導入することとなる．すなわち、本発明によれば画像信号に応答する複数のブ
ロックマッチング検出器と前記ブロックマッチング検出
器の出力信号に応答する最小値選択器からなる動きベク
１・ル検出装置において、前記各ブロックマッチング検
出器と前記最小値選択器の間に、それぞれのブロック毎
に求められた各動きベクトルに対する確からしさの値を
検出対象のブロックの周辺のブロックに対して重み付け
して加算する複数の畳み込み加算器を設けて、その出力
信号を前記最小値選択器に供給する構成としたことを特
徴とする動きベクトル検出装置が提供される．［作用］上記構成の動きベクトル検出装置にあっては、各ブロッ
クの動きベクｌ・ルは直ちに判定されず、周りのブロッ
クが重み付けされて加算されるので広い範囲での判定と
なる．そのためノイズの影響を受け難くなる．また、対
象ブロックの周辺に対して均等にマッチングが加味され
ることになり、大きなブロックのときに、ブロックの端
で起こるような動きのズレもない。

周辺ブロックはマッチングが大きく異なるときは加算さ
れないので、動きの境界において違う動きに影響される
ことがない．［実施例］以下図面と共に本発明の実施例について説明する．第１図はすべて並列処理の場合の動き検出装置の楕成例
である。画像入力端子１ｏがら入力さｈな画像信号は、
８×８画素毎のブロックでまず従来７と同様に各動きベクトル（ＭＶ）に対するマッチングを
求める．ブロックマッチング検出器１２〜１８は従来と
同じ構成で、式（１）の処理が行なわれ、ブロックマッ
チング検出器１２ではｋ＝ｏ，Ｉ＝０のベクトルに対す
るマッチング値Ｃ　ｉｊｏｏが、以下同様に各ブロック
マッチング検出器１４、１６、１８でハソれぞれＣ　ｉ
ｊ０１、Ｃ　ｉｊｌｏ，　Ｃ　ｉｊ７７が求められる。

ブロックマッチング検出器はすべてで２２５個あるが図
では省略されている．ベクトルのマッチング値Ｃ　ｉｊｏｏは畳み込み加算器
２０に入力される。加算器２ｏは第３図に構成を示すよ
うに、ラインブロック遅延器３４、３６とブロック遅延
器３８〜４８と、非線形変換器５０〜６４と，加算器６
６からなる．ラインブロック遅延器３４、３６は水平方
向のブロック数だけマッチング値を記憶するもので、水
平３６０画素なら４５ブロック分のメモリーである．ブ
ロック遅延器３８〜４８は１ブロック分のマッチング値
を遅延させるものである．畳み込み加算処理は，通常の
画素値に対するＬＰＦをブロック毎のマッチング値に置
き換えたものである。ラインブロック遅延器３４、３Ｇ
による遅延はライン遅延に、又、ブロック遅延器３８〜
４８による遅延は画素遅延に相当する。

遅延された各マッチング値は、検出の対象となる中央の
ブロック以外がまず非線形変換手段としての非線形変換
器５０〜６４で非線形変換される。非線形変換の特性は
第５図に示したもので、所定の入力レベルまでは出力が
増大し、それ以上では入力レベルが大きくなるにしたが
って出力はむしろ小さくなり、入力レベルがＯになった
ら出力を０とする。この非線形変換特性は対象ブロック
のマッチングの程度で制御するようにし、マッチングが
良好でＣが小さい場合にはすぐ出力を小さくする．すな
わち、第２図に示すようにブロック遅延器４２の出力信
号が各非線形変換器５０〜６４の制御入力に与えられて
おり、第５図に示した３種類の特性中の１つが選択され
るのである．図示の例では３種類の特性中の１つが選択
される構成となっているが、この特性カーブは必要に応
じて増減できるほか、連続可変としてもよいことはいう
までもない。すなわち、ブロック遅延器４２の出力信号
線と、各非線形変換器５０〜６４中にあって、この出力
信号に応答して特性カーブを変化する回路部分（図示省
略）が非線形変換特性を変化する手段を椙成しているの
である．畳み込み加算処理はブロック間で非線形変換出力Ｃ゜に
対して行なわれＤ　ｉｊｋｌ＝　Ｃ”（ｉ−１）（ｊ−１）ｋ＋２　Ｃ
　’ｉ（ｊｌｌｋｌ　十Ｃ　’（ｉ＋１１（ｊｉ）ｋｌ
＋　２　Ｃ　”（ｉ−１）ｊｋｌ　＋４　Ｃ　’ｉｊｋ
＋　２　Ｃ　’（ｉ＋１）ｊｋｌ　＋　Ｃ　’（ｉ−１
）（ｊ＋１）ｋｌ＋２Ｃ’ｉ（ｊ◆１）ｋｌ　＋　Ｃ　
’（ｉ÷１）（ｊ◆１）ｋ１（２）となるＤ　ｉｊｋｌを得る。これを空間的に見ると第４
図のようになる．図で中央が検出の対象ブロックで、数
字と網の濃さが重み付けの程度を示す．最小値選択器で
は従来例がＣの最小を求めていたのに対し、各ｉｊｒ　
Ｄ　ｉｊｋｌの最小を求める．［発明の効果］以上詳細に説明したところがら明らかなように本発明の
動きベクトル検出装置によれば、ブロック毎に求められ
たマッチングの程度を、周辺ブロックに対し、非線形変
換後重み付けし加算することで、ブロックのサイズを小
さくしても、画像に含まれるノイズ等の影響を受け難く
適切な動きが検出される．又、動き補償フレーム間符号
化では予測効率が改善されるので出力データ量が少なく
なり、フレーム数変換等ではブロック歪が見え難くなる
．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動きベクトル検出装置の１実施例を示
すブロック図、第２図は第１図中の畳み込み加算器の構
成を示すブロック図、第３図は第１図中及び従来装置の
ブロックマッチング検出器の構成を示すブロック図、第
４図は本発明における各ブロックの重み付け係数を示す
図、第５図は畳み込み加算器中の非線形変換器による非
線形特性を示す図、第６図は従来の動きベク１・ル検出
装置を示すブロック図である。１０・・・画像入力端子、　１２、１４、１６、１８・
・・ブロックマッチング検出器、　２０、２２、２４、
２６・・・畳み込み加算器、　２８・・・最小値選択器
、　３０・・・動きベクトル出力、　３４、３６・・・
ラインブロック遅延器、３８、４０、４２、４４、４６
、４８・・・ブロック遅延器、５２、５４、５６、５８
、６０、６２、６４・・・非線形変換器、６Ｇ・・・加
算器、　７０・・・フレームメモリ、　７２・・・ブロ
ックシフト回路、　７４・・・減算器、　７Ｇ・・・二
乗器、７８・・・累積加算器、　８０・・・ブロック化
回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）画像信号に応答する複数のブロックマッチング検
出器と前記ブロックマッチング検出器の出力信号に応答
する最小値選択器からなる動きベクトル検出装置におい
て、前記各ブロックマッチング検出器と前記最小値選択
器の間に、それぞれのブロック毎に求められた各動きベ
クトルに対する確からしさの値を検出対象ブロックの周
辺のブロックに対して重み付けして加算する複数の畳み
込み加算器を設けて、その出力信号を前記最小値選択器
に供給する構成としたことを特徴とする動きベクトル検
出装置。
（２）前記畳み込み加算器が前記周辺のブロック毎に求
められた各動きベクトルに対する確からしさの値を、入
力レベルが所定値を超えて更に大きくなるに従って出力
レベルが小さくなる非線形変換する非線形変換手段を更
に設けた請求項１記載の動きベクトル検出装置。
（３）前記非線形変換手段による非線形変換特性を可変
とし、各動きベクトル毎に検出対象ブロックのブロック
毎に求められた確からしさの値により前記複数の非線形
変換特性を変化する手段を更に設けた請求項２記載の動
きベクトル検出装置。