JPH0410872A - 動きベクトル検出装置 - Google Patents
動きベクトル検出装置Info
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- JPH0410872A JPH0410872A JP2113953A JP11395390A JPH0410872A JP H0410872 A JPH0410872 A JP H0410872A JP 2113953 A JP2113953 A JP 2113953A JP 11395390 A JP11395390 A JP 11395390A JP H0410872 A JPH0410872 A JP H0410872A
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- JP
- Japan
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- output
- circuit
- motion vector
- calculation means
- spatial gradient
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- Color Television Systems (AREA)
- Processing Of Color Television Signals (AREA)
- Image Analysis (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は動きベクトル検出装置に関し、より具体的には
、ＴＶ左カメラ電子カメラ、ビデオ・カメラ及び工業用
画像計測機器などの撮像光学装置、特に防振や追尾など
の機能を有する撮像光学装置における動きベクトル検出
装置に関する。
、ＴＶ左カメラ電子カメラ、ビデオ・カメラ及び工業用
画像計測機器などの撮像光学装置、特に防振や追尾など
の機能を有する撮像光学装置における動きベクトル検出
装置に関する。
［従来の技術］
画像信号処理による動きベクトル検出法としては、昭和
６０年特許出願公告第４６８７８号や米国特許第３８９
０４６２号に記載される時空間勾配法がある。
６０年特許出願公告第４６８７８号や米国特許第３８９
０４６２号に記載される時空間勾配法がある。
Ｘ方向の画像変位量をα、Ｘ方向の画像変位量をβとす
るとき、前者では、 α＝（Σ６ｇ、゛″（Σａｇｙ ’ｄ）−（Σｅｇ、’
ｇ、’）（Σｎｇｙ’ｄ）１／（Σｔｒｇｘ ’ ２Σ
Ｂｇｙ”べΣａｇ−’ｇｙ’）２）β＝（Σｉｇ−”（
Σｓｇｙ’ｄ）−（Σｌ１ｇ、’ｇｙ’）（ΣＢｇ％ｄ
）１／（Σｅｇｇ ”Σｉｇｙ”−（ΣＢｇ、’ｇｙ’
）’） （１）で与えられ、後者では、 α＝ΣＨｄ−ｓｉｇｎ（ｇ、’）／Σｍ ｌ ｇ。
るとき、前者では、 α＝（Σ６ｇ、゛″（Σａｇｙ ’ｄ）−（Σｅｇ、’
ｇ、’）（Σｎｇｙ’ｄ）１／（Σｔｒｇｘ ’ ２Σ
Ｂｇｙ”べΣａｇ−’ｇｙ’）２）β＝（Σｉｇ−”（
Σｓｇｙ’ｄ）−（Σｌ１ｇ、’ｇｙ’）（ΣＢｇ％ｄ
）１／（Σｅｇｇ ”Σｉｇｙ”−（ΣＢｇ、’ｇｙ’
）’） （１）で与えられ、後者では、 α＝ΣＨｄ−ｓｉｇｎ（ｇ、’）／Σｍ ｌ ｇ。
β＝Σ、 ｄ−ｓｉｇｎ（ｇｙ’）／Σｓ１ｇｙ’ｌ
（２）で与えられる。但し、ｄは時間的に連続する
画像間の同じ位置における濃度（レベル）差、即ち時間
勾配を示し、ｇ−’１ｇｙ’はそれぞれ画像をｇで表わ
したときのＸ方向、Ｘ方向の空間勾配を示す。
（２）で与えられる。但し、ｄは時間的に連続する
画像間の同じ位置における濃度（レベル）差、即ち時間
勾配を示し、ｇ−’１ｇｙ’はそれぞれ画像をｇで表わ
したときのＸ方向、Ｘ方向の空間勾配を示す。
また、Σ８は、ブロック内の総和演算を意味し、Ｓｉｇ
ｎ（）はｇ、’、 ｇｙ’の符号を出力する関数である
。
ｎ（）はｇ、’、 ｇｙ’の符号を出力する関数である
。
高速の演算が要求される実時間画像処理では、式（２）
が注目されている。
が注目されている。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、式（２）は、式（１）のΣＢｇｘ’ｇｙ’の項
をゼロと近似して式（１）を簡略化してものであるので
、ΣＢｇ−’ｇｙ’が大きな値になるときには、精度が
著しく劣化するという欠点がある。
をゼロと近似して式（１）を簡略化してものであるので
、ΣＢｇ−’ｇｙ’が大きな値になるときには、精度が
著しく劣化するという欠点がある。
そこで本発明は、このような精度劣化がなく、しかも実
時間処理に適した動きベクトル検出装置を提示すること
を目的とする。
時間処理に適した動きベクトル検出装置を提示すること
を目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明に係る動きベクトル検出装置は、画面間の濃度差
及び画面内の空間勾配から画像の動き量を求める動きベ
クトル検出装置であって、斜め方向空間勾配成分の影響
を近似した推定式に従い動きベクトルを演算する第１の
演算手段と、入力画像信号の斜め方向空間勾配成分量を
表わす信号を求める第２の演算手段と、第１の演算手段
の出力を第２の演算手段の出力に従う重みのもとで平均
化する第３の演算手段とからなることを特徴とする。
及び画面内の空間勾配から画像の動き量を求める動きベ
クトル検出装置であって、斜め方向空間勾配成分の影響
を近似した推定式に従い動きベクトルを演算する第１の
演算手段と、入力画像信号の斜め方向空間勾配成分量を
表わす信号を求める第２の演算手段と、第１の演算手段
の出力を第２の演算手段の出力に従う重みのもとで平均
化する第３の演算手段とからなることを特徴とする。
［作用］
上記第１の演算手段により、基本的には近似推定式によ
り動きベクトルを求めているので、高速である。また、
上記第２及び第３の演算手段により斜め方向空間勾配成
分量を考慮しているので、高い信頼性、即ち精度を得る
ことができる。
り動きベクトルを求めているので、高速である。また、
上記第２及び第３の演算手段により斜め方向空間勾配成
分量を考慮しているので、高い信頼性、即ち精度を得る
ことができる。
［実施例］
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例の構成ブロック図を示す。１
０は画像信号の入力端子、１２は１フイールド（又はフ
レーム）期間、入力信号を記憶（即ち、時間遅延）する
レジスタ、１４は入力端子１０の画像信号からレジスタ
１２の出力を減算する減算器、１６は画像濃度分布の空
間勾配を演算するのに必要な数画素分の走査時間だけ、
その入力信号を記憶（即ち、時間遅延）するレジスタ、
１８は入力端子１０の画像信号からレジスタ１６の出力
を減算する減算器、２０はレジスタ１６及び減算器１８
により求められる空間勾配と直交する方向の空間勾配を
求めるために、所定走査期間だけ入力端子１０の画像信
号を記憶（即ち、時間遅延）するレジスタ、２２は入力
端子１０の画像信号からレジスタ２０の出力を減算する
減算器である。
０は画像信号の入力端子、１２は１フイールド（又はフ
レーム）期間、入力信号を記憶（即ち、時間遅延）する
レジスタ、１４は入力端子１０の画像信号からレジスタ
１２の出力を減算する減算器、１６は画像濃度分布の空
間勾配を演算するのに必要な数画素分の走査時間だけ、
その入力信号を記憶（即ち、時間遅延）するレジスタ、
１８は入力端子１０の画像信号からレジスタ１６の出力
を減算する減算器、２０はレジスタ１６及び減算器１８
により求められる空間勾配と直交する方向の空間勾配を
求めるために、所定走査期間だけ入力端子１０の画像信
号を記憶（即ち、時間遅延）するレジスタ、２２は入力
端子１０の画像信号からレジスタ２０の出力を減算する
減算器である。
２４は減算器１８の出力の符号（正、負又はセロ）を示
す信号を出力する符号出力回路、２６は、減算器１４の
出力に符号出力回路２４から出力される符号を乗算する
乗算器、２８は減算器１８の出力に減算器２２の出力を
乗算する乗算器、３０は減算器２４の出力の絶対値を出
力する絶対値回路、３２，３４．３６は指定ブロック内
で、それぞれ乗算器３２、絶対値回路３０及び乗算器２
８の出力データを累積加算する総和回路、３８は総和回
路３２の出力を総和回路３４の出力で除算する除算器で
ある。除算器３８の出力は各ブロックの動きベクトルで
ある。４０は除算器３８から出力される動きベクトルを
記憶するメモリ、４２は総和回路３６の出力の大きさ順
に、メモリ４０か記憶する動きベクトルを整列（ソート
）する整列回路、４４は整列回路４２により整列された
動きベクトルを適当な重みを付けて平均化する重み付き
平均化回路、４６は動きベクトルの最終的な出力端子で
ある。
す信号を出力する符号出力回路、２６は、減算器１４の
出力に符号出力回路２４から出力される符号を乗算する
乗算器、２８は減算器１８の出力に減算器２２の出力を
乗算する乗算器、３０は減算器２４の出力の絶対値を出
力する絶対値回路、３２，３４．３６は指定ブロック内
で、それぞれ乗算器３２、絶対値回路３０及び乗算器２
８の出力データを累積加算する総和回路、３８は総和回
路３２の出力を総和回路３４の出力で除算する除算器で
ある。除算器３８の出力は各ブロックの動きベクトルで
ある。４０は除算器３８から出力される動きベクトルを
記憶するメモリ、４２は総和回路３６の出力の大きさ順
に、メモリ４０か記憶する動きベクトルを整列（ソート
）する整列回路、４４は整列回路４２により整列された
動きベクトルを適当な重みを付けて平均化する重み付き
平均化回路、４６は動きベクトルの最終的な出力端子で
ある。
第１図の動作を説明する。入力端子１０に入力した画像
信号ｇは３経路に分けられる。即ち、レジスタ１２及び
減算器１４により、時間的に連続する２つのフィールド
（又はフレーム）画面間での濃度差、即ち時間勾配ｄが
算出され、レジスタ１６及び減算器１８により、前フィ
ールド（又はフレーム）画面内のＸ方向の空間勾配ｇ＊
′か算出され、レジスタ２０及び減算器２２により、前
フ内 イールド（又はフレーム）画面謄４のＸ方向の空間勾配
ｇ、“が算出される。
信号ｇは３経路に分けられる。即ち、レジスタ１２及び
減算器１４により、時間的に連続する２つのフィールド
（又はフレーム）画面間での濃度差、即ち時間勾配ｄが
算出され、レジスタ１６及び減算器１８により、前フィ
ールド（又はフレーム）画面内のＸ方向の空間勾配ｇ＊
′か算出され、レジスタ２０及び減算器２２により、前
フ内 イールド（又はフレーム）画面謄４のＸ方向の空間勾配
ｇ、“が算出される。
Ｘ方向の空間勾配ｇｘ′は、符号出力回路２４、絶対値
回路３０及び乗算器２８に印加され、符号出力回路２４
は空間勾配訃°か正のときには、十１、ゼロのときには
０、負のときには−１を出力し、絶対値回路３０は空間
勾配ｇ８′の絶対値を出力する。乗算器２６は時間勾配
ｄ（減算器１４の出力）に符号出力回路２４の出力を乗
算する。そして、総和回路３２．３４はそれぞれ、所定
数の画素からなるブロック内で、乗算器２６及び絶対値
回路３０の出力の総和をとる。即ち、総和回路３２はΣ
、 ｄ−ｓｉｇｎ（ｇ％）を計算し、総和回路３４はΣ
ｍ１ｇ−’ｌを計算する。除算器３８は総和回路３２の
出力を総和回路３４の出力で除算する。除算器３８の出
力は、前述の式（２）のαに相当する。
回路３０及び乗算器２８に印加され、符号出力回路２４
は空間勾配訃°か正のときには、十１、ゼロのときには
０、負のときには−１を出力し、絶対値回路３０は空間
勾配ｇ８′の絶対値を出力する。乗算器２６は時間勾配
ｄ（減算器１４の出力）に符号出力回路２４の出力を乗
算する。そして、総和回路３２．３４はそれぞれ、所定
数の画素からなるブロック内で、乗算器２６及び絶対値
回路３０の出力の総和をとる。即ち、総和回路３２はΣ
、 ｄ−ｓｉｇｎ（ｇ％）を計算し、総和回路３４はΣ
ｍ１ｇ−’ｌを計算する。除算器３８は総和回路３２の
出力を総和回路３４の出力で除算する。除算器３８の出
力は、前述の式（２）のαに相当する。
ところで乗算器２８は、Ｘ方向の空間勾配ｇ。
にＸ方向の空間勾配ｇｙ’を乗算し、総和回路３６は総
和回路３２．３４と同様のブロックで、乗算器２８の出
力の総和を計算する。総和回路３６の出力Σ５ｇ、′・
ｇｙ’は、式（１）を式（２）の形に簡略化するために
ゼロと近似した項である。式（２）により求めた動きベ
クトル（除算器３８の出力）の信頼性又は確実性を、総
和回路３６の出力により判別できる。即ち、総和回路３
６の出力か充分にゼロに近ければ、式（２）による推定
結果は信頼性か高く、逆に大きい値であれば信頼性か低
いということになる。
和回路３２．３４と同様のブロックで、乗算器２８の出
力の総和を計算する。総和回路３６の出力Σ５ｇ、′・
ｇｙ’は、式（１）を式（２）の形に簡略化するために
ゼロと近似した項である。式（２）により求めた動きベ
クトル（除算器３８の出力）の信頼性又は確実性を、総
和回路３６の出力により判別できる。即ち、総和回路３
６の出力か充分にゼロに近ければ、式（２）による推定
結果は信頼性か高く、逆に大きい値であれば信頼性か低
いということになる。
そこで、除算器３８により得られた動きベクトルを一旦
、メモリ４０に格納し、整列回路４２によりΣｍｇ、ｘ
’・ｇ、°の小さい順に整列し、重み付は平均化回路
４４では、Σ８ｇ！°・ｇ、゛が小さいはと大きな重み
を付けて平均化を行なう。これにより、出力端子４６か
らは、より信頼性の高い画像移動量の信号を得ることが
できる。
、メモリ４０に格納し、整列回路４２によりΣｍｇ、ｘ
’・ｇ、°の小さい順に整列し、重み付は平均化回路
４４では、Σ８ｇ！°・ｇ、゛が小さいはと大きな重み
を付けて平均化を行なう。これにより、出力端子４６か
らは、より信頼性の高い画像移動量の信号を得ることが
できる。
次に、第２図を参照して本実施例の効果を説明する。第
２図は、固体撮像素子のカメラにより得られた水平×垂
直×階Ｑ＝２５６Ｘ２５６Ｘ ８ビツトの画像信号に本
実施例を適用した場合のシミュレーション結果である。
２図は、固体撮像素子のカメラにより得られた水平×垂
直×階Ｑ＝２５６Ｘ２５６Ｘ ８ビツトの画像信号に本
実施例を適用した場合のシミュレーション結果である。
画像が水平方向に１〜１０画素移動したときに、垂直方
向の推定結果を示す。垂直方向には移動していないので
、垂直方向の推定結果は、いわば、誤検出量である。第
３図は、画像を水平方向にのみ１〜１０画素移動させた
場合の、画像の水平移動量に対する垂直方向の推定結果
を第３図に図示した。第３図で、○か本実施例の誤検出
量、×か従来の勾配法による誤検出量である。
向の推定結果を示す。垂直方向には移動していないので
、垂直方向の推定結果は、いわば、誤検出量である。第
３図は、画像を水平方向にのみ１〜１０画素移動させた
場合の、画像の水平移動量に対する垂直方向の推定結果
を第３図に図示した。第３図で、○か本実施例の誤検出
量、×か従来の勾配法による誤検出量である。
第３図から分かるように、Σ１ｇ、′・ｇ、°による重
み付は平均化により、誤検出量が格段に減少している。
み付は平均化により、誤検出量が格段に減少している。
なお、このシミュレーションでは、１画面のブロック数
を１６とし、各ブロックで得られた動きベクトルを評価
関数Σ３ｇ８′・ｇｙ’の順に整列した後、この順で１
６から順に１ずつ減少する重みを乗せて平均化を行なっ
た。
を１６とし、各ブロックで得られた動きベクトルを評価
関数Σ３ｇ８′・ｇｙ’の順に整列した後、この順で１
６から順に１ずつ減少する重みを乗せて平均化を行なっ
た。
重み付き平均化回路４４における重み付けの方法として
は、除算器３８の出力から得られる動きベクトルに評価
関数Σｍｇｘ ’・ｇｙ’の逆数を乗算する方法であっ
てもよい。そうすれば、評価関数Σ９ｇ・ｇ、°の値そ
のものが反映されるので、動きベクトルの信頼性が更に
向上する。勿論、この場合には、整列回路４２は無くて
もよい。
は、除算器３８の出力から得られる動きベクトルに評価
関数Σｍｇｘ ’・ｇｙ’の逆数を乗算する方法であっ
てもよい。そうすれば、評価関数Σ９ｇ・ｇ、°の値そ
のものが反映されるので、動きベクトルの信頼性が更に
向上する。勿論、この場合には、整列回路４２は無くて
もよい。
第３図は第１図の変更実施例の構成ブロック図を示す。
但し、第１図と同じ構成要素には同し符号を付しである
。変更部分を説明する。４８，５０は総和回路３２．３
４と同様の総和回路であり、それぞれ減算器１８．２２
の出力の、ブロック毎の総和を計算する。５２．５４は
総和回路４８５０の出力の絶対値をとり、加算器５６は
絶対値回路５２．５４の出力を加算する。整列回路５８
は、加算器５６の出ノＪの大きい順に、メモリ４０の動
きベクトルを整列し、重み付は平均化回路６０は整列回
路５８による整列順に重みを付けて平均化し、出力端子
６２に出力する。
。変更部分を説明する。４８，５０は総和回路３２．３
４と同様の総和回路であり、それぞれ減算器１８．２２
の出力の、ブロック毎の総和を計算する。５２．５４は
総和回路４８５０の出力の絶対値をとり、加算器５６は
絶対値回路５２．５４の出力を加算する。整列回路５８
は、加算器５６の出ノＪの大きい順に、メモリ４０の動
きベクトルを整列し、重み付は平均化回路６０は整列回
路５８による整列順に重みを付けて平均化し、出力端子
６２に出力する。
加算器５６の出力は１Σ５ｇｆｆ’ｌ＋ｌΣ＠ｇｙ’ｌ
であり、斜め方向の勾配成分量を表わしている。重み付
は平均化回路６０は、斜め成分の大きなブロックの動き
ベクトルを低く評価し、斜め成分の小さいなブロックの
動きベクトルを高く評価する。
であり、斜め方向の勾配成分量を表わしている。重み付
は平均化回路６０は、斜め成分の大きなブロックの動き
ベクトルを低く評価し、斜め成分の小さいなブロックの
動きベクトルを高く評価する。
但し、第３図の実施例では、］Σａｇ、’ｌと］２１ｇ
と間に大きな値の差かあると、例えば大小比率が２０倍
を越える場合、それは水平方向あるいは垂直方向への１
方向の空間勾配があることを示しており、実際には斜め
方向成分か小さいことになる。従って、重み付は平均化
回路６ｏではこの点を考慮した重み付けを行なう必要か
ある。
と間に大きな値の差かあると、例えば大小比率が２０倍
を越える場合、それは水平方向あるいは垂直方向への１
方向の空間勾配があることを示しており、実際には斜め
方向成分か小さいことになる。従って、重み付は平均化
回路６ｏではこの点を考慮した重み付けを行なう必要か
ある。
［発明の効果コ
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、斜め成分による検出精度の劣化を抑制でき、動きベ
クトルを高速且つ高精度に検出できる。
ば、斜め成分による検出精度の劣化を抑制でき、動きベ
クトルを高速且つ高精度に検出できる。
第１図は本発明の一実施例の構成ブロック図、第２図は
第１図及び従来例による水平方向移動量に対する垂直方
向の推定結果を示す比較図、第３図は本発明の変更実施
例の構成ブロック図である。 １０：入力端子 １２，１６； ２０：レジスタ１４
．１８，２２：減算器 ２４：符号出力回路２６．２８
：乗算器 ３０，５２，５４：絶対値回路 ３２，３４
，３６，４８，５０：総和回路 ３８；除算器 ４０：
メモリ ４２．・５８：整列回路 ４４，６０：重み付
は平均化回路 ４６．６２：出力端子 ５６：加算器 箱３ ｓ＋ｍｈａｅ ｍｚ−ｎ四
第１図及び従来例による水平方向移動量に対する垂直方
向の推定結果を示す比較図、第３図は本発明の変更実施
例の構成ブロック図である。 １０：入力端子 １２，１６； ２０：レジスタ１４
．１８，２２：減算器 ２４：符号出力回路２６．２８
：乗算器 ３０，５２，５４：絶対値回路 ３２，３４
，３６，４８，５０：総和回路 ３８；除算器 ４０：
メモリ ４２．・５８：整列回路 ４４，６０：重み付
は平均化回路 ４６．６２：出力端子 ５６：加算器 箱３ ｓ＋ｍｈａｅ ｍｚ−ｎ四
Claims (1)
- 画面間の濃度差及び画面内の空間勾配から画像の動き量
を求める動きベクトル検出装置であって、斜め方向空間
勾配成分の影響を近似した推定式に従い動きベクトルを
演算する第１の演算手段と、入力画像信号の斜め方向空
間勾配成分量を表わす信号を求める第２の演算手段と、
第１の演算手段の出力を第２の演算手段の出力に従う重
みのもとで平均化する第３の演算手段とからなることを
特徴とする動きベクトル検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2113953A JPH0410872A (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 動きベクトル検出装置 |
| EP91303792A EP0454481B1 (en) | 1990-04-27 | 1991-04-26 | Movement vector detection device |
| DE69121627T DE69121627T2 (de) | 1990-04-27 | 1991-04-26 | Vorrichtung zur Detektion von Bewegungsvektor |
| US07/967,569 US5296925A (en) | 1990-04-27 | 1992-10-27 | Movement vector detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2113953A JPH0410872A (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 動きベクトル検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0410872A true JPH0410872A (ja) | 1992-01-16 |
Family
ID=14625347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2113953A Pending JPH0410872A (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 動きベクトル検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0410872A (ja) |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP2113953A patent/JPH0410872A/ja active Pending
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