JPH05236452A - 動ベクトル検出方法及び検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】効率良く高精度の動ベクトルを検出すること。 【構成】動ベクトル検出回路５２により、連続するフレ
ームの中の現フレームと、参照フレーム間の動ベクトル
を、ブロックマッチング法により検出し、判定回路５４
により、この検出された動ベクトルの評価関数値を閾値
に対して判定し、制御回路５６により、この判定回路５
４の判定信号に基づいて、上記動ベクトル検出回路５２
によってより高精度の動ベクトル検出を実行するか否か
を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル画像データ
の動ベクトル検出方法及び検出装置に係り、特に、高精
度の動ベクトルの検出方法及び検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】動画像信号の符号化方式として、動き補
償フレーム間符号化方式の研究が盛んに行なわれ、その
有効性も知られている。

【０００３】この動き補償フレーム間符号化方式は、動
画像のフレーム間（又はフィールド間）の相関を利用し
て、現フレームと、その過去あるいは未来に位置する参
照フレームとの間の動き量を求め、この動き量に基づい
て現フレームを補償し、これと現フレームとの差分を求
め、この差分値と動き情報とを符号化するというもので
ある。

【０００４】この動き補償を行なうためには、動画像信
号の動き量（動ベクトル）を高精度で求めることが重要
で、ブロック単位に動ベクトルを求めるブロックマッチ
ング法と呼ばれる方法が良く知られている。

【０００５】図４の（Ａ）及び（Ｂ）にこの方法の原理
図を示す。即ち、この方法は、現フレーム１００に於い
て動ベクトルを検出しようとするブロック１０２に対し
て、参照フレーム１０４の同一位置画素１０６を中心と
したある探索範囲１０８内にある全ての画素１１０に対
応した候補ベクトル１１２について、フレーム間の差分
に基づいたブロック単位の評価関数値を算出し、この評
価関数値を最小とする候補ベクトルをそのブロックの動
ベクトル１１４として検出するものである。一般に、マ
ッチングの演算は画素単位で行なうので、検出できる動
き量も１画素精度である。しかし、動きが複雑な時、１
画素精度の動ベクトルでは不十分で、さらに高精度の動
ベクトルが必要となる。

【０００６】そこで、１／２画素精度の動ベクトル検出
方式が提案されている。この方式は、図５に示す様に、
まず整数画素１１６位置で、ブロックマッチングを行な
い第１の動ベクトル１１８を検出する。この動ベクトル
１１８は１画素精度である。次に、この第１の動ベクト
ル１１８を中心に、１／２画素離れた８つの動ベクトル
１２０について評価を行なう。そして、第１の動ベクト
ル１１８と１／２画素精度の８つの候補動ベクトルのう
ち、評価値が最小のものを最終的に検出された動ベクト
ル１２２とするものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な１／２画素精度の動ベクトルの検出を行なうために
は、ブロックマッチング時に必要な１／２画素値を複数
の整数画素値から生成しなくてはならないが、この処理
は複雑であり、よって処理時間も長くなることは否めな
い。しかも、従来の１／２画素精度の動ベクトルの検出
方法では、全てのブロックに対して一様の処理を施して
いるため、例えば静止しているブロックのような検出精
度を上げても無意味なブロックや、１画素精度で十分に
正確な動ベクトルが検出されたブロックに対しても、１
／２画素精度での検出を行なうことになり、無駄な処理
をしているという問題点があった。

【０００８】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、効率良く高精度の動ベクトルを検出することを可能
とする動ベクトル検出方法及び検出装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するためには、本発明の動ベクトル検出方法では、時系
列的に順次入力される複数のフレームからなるディジタ
ル画像データの現在の注目フレームについて、過去ある
いは未来のフレームを参照してブロックマッチング法に
よりブロック毎の動きを示す動ベクトルを検出する際
に、１画素精度で、ブロック毎に動ベクトル検出を行な
って第１の動ベクトルを求めるステップと、求まった第
１の動ベクトルを中心に、周囲を１画素以下の精度で、
さらに動ベクトルの検出をするか否かの判定を行なうス
テップと、もしさらに高精度の検出をすると判定された
時、上記第１の動ベクトルの周囲の上記１画素以下の精
度の動ベクトルについて評価を行なって、高精度の動ベ
クトルを検出するステップとを備えている。

【００１０】また、本発明による動ベクトル検出装置
は、連続するフレームの中の現フレームと、参照フレー
ム間の動ベクトルを、ブロックマッチング法により検出
する動ベクトル検出回路と、上記動ベクトル検出回路に
より検出された動ベクトルの評価関数値を閾値に対して
判定する判定回路と、上記判定回路の判定信号に基づい
て、上記動ベクトル検出回路によってより高精度の動ベ
クトル検出を実行するか否かを制御する制御回路とを備
えている。

【００１１】

【作用】本発明による動ベクトル検出方法及び検出装置
では、１画素精度でのブロックマッチングによる動ベク
トル検出の後、ブロック毎にさらに高精度の検出を行な
うか否か判定するようにしている。従って、無駄な処理
なく、効率的に高精度の動ベクトル検出を行なえるよう
になる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の一実施
例を説明する。

【００１３】図２は、本発明の一実施例に係るブロック
マッチング時の画素配置を説明する図である。同図に於
いて、現ブロック１０は、今、動ベクトルを求めようと
している現フレーム内のブロックである。１２は参照フ
レーム内の画素で、１画素精度で動ベクトル検出を行な
った時に求まったブロックの中心の画素であり、１４は
第１の動ベクトルである。１６は上記検出画素１２を中
心にして１／２画素離れた１／２画素であり、１８は１
／２画素精度の候補動ベクトルである。また、２０は上
記１／２画素１６を中心に設定される参照ブロックの例
であり、２２は参照ブロック２０を構成する１／２画素
である。

【００１４】図３は、１／２画素値の算出の仕方を説明
する図である。整数画素３０〜３６は、入力した画素デ
ータであって、整数位置に位置している。また、１／２
画素３８〜４２は、周囲の整数画素から１／２画素離れ
た所に位置して、周囲の整数画素の平均値をとって生成
されるものである。

【００１５】図１の（Ａ）は、動ベクトル検出に於ける
処理のフローチャートである。以下、この図を用いて、
本実施例の処理手順を説明する。まず、入力画像を複数
のブロックに分割し、ブロック毎、１画素精度でのブロ
ックマッチングを行なって、評価関数値を最小にする第
１の動ベクトルを検出する（ステップＳ１）。

【００１６】次に、最小の評価関数値が「０」あるいは
予め設定してある閾値以下かを判定し（ステップＳ
２）、もし、評価関数値が「０」あるいは閾値以下であ
ったら、さらに検出精度を上げる必要なしと判断して、
動ベクトル検出の処理は終了する。

【００１７】一方、上記ステップＳ２に於いて、評価関
数値が閾値以上であると判定された場合には、１画素精
度の検出では不十分とみなし、さらに１／２画素精度で
の動ベクトル検出を行なう（ステップＳ３）。

【００１８】この１／２画素精度の検出では、図２に示
すように、第１の動ベクトル１４の周囲１／２画素離れ
た８ベクトル１８について、評価関数値を算出し、第１
の動ベクトル１４も含めた９ベクトルの中から評価関数
値が最小となるものを検出する。この時使う１／２画素
値は、図３中に示すように、隣接する２個あるいは４個
の整数画素値の平均をとって生成する。また、評価関数
としては、差分の絶対値和，差分の２乗和，等が考えら
れる。

【００１９】このように、一画素精度での動ベクトル
（第１の動ベクトル）の検出後、その評価関数値を評価
してさらに１／２画素精度の検出を行なうか否か判定す
るので、１画素精度で十分に検出された動ベクトルにつ
いては、ムダな処理をすることなく、高精度の動ベクト
ル検出を効率的に行なえる。

【００２０】なお、上記実施例では高精度の動ベクトル
検出の精度を１／２画素とした場合を例示したが、１／
４画素精度等でも良いことは勿論である。また、１／２
画素精度で検出後、さらに判定を行ない、１／４画素精
度の検出をする等、多段階的に精度を上げていくことも
考えられる。

【００２１】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図１の（Ｂ）は、本発明を適用した動ベクトル検出装置
のブロック構成図である。同図に於いて、５０は動画像
データを複数フレーム記憶する画像メモリであり、５２
は動ベクトル検出回路である。また、５４は判定回路で
あり、５６は制御回路である。ここで、上記判定回路５
４は、動ベクトル検出回路５２で求めた評価関数値を予
め設定した閾値に対して判定する。制御回路５６は、各
構成要素の制御を行なう。

【００２２】上記構成での動作を次に説明する。検出開
始とともに、制御回路５６の働きにより、画像メモリ５
０に記憶された現フレームと参照する過去のフレームの
値が、それぞれブロック毎に動ベクトル検出回路５２に
読み出される。ここで、過去のフレームの値は、画像メ
モリ５０に記憶された値を遅延回路５８を介すことによ
り得ている。

【００２３】動ベクトル検出回路５２では、まず、１画
素単位でブロックマッチングを行なって評価関数値を演
算し、動ベクトル（第１動ベクトル）を求める。また、
求められた評価関数値は、判定回路５４に送られる。判
定回路５４では、与えられた評価関数値を閾値に対して
比較し、評価関数値が閾値以下であるか否かの判定信号
を制御回路５６に出力する。制御回路５６では、判定信
号が真であれば、そのブロックに対する検出処理を終了
させ、次のブロックの処理に移るよう画像メモリ５０と
動ベクトル検出回路５２を制御する。これとともに、検
出された動ベクトル（第１の動ベクトル）が出力され
る。

【００２４】一方、判定回路５４から与えられる判定信
号が偽であれば、制御回路５６は、さらに１／２画素精
度での検出を動ベクトル検出回路５２に命じる。これに
より、動ベクトル検出回路５２では、１／２画素値を生
成して、１／２画素精度でのブロックマッチングを行な
い、最適な動ベクトルを求めて出力する。以上の処理を
順次ブロック毎に繰り返されることで、動ベクトル検出
処理が行なわれる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
効率良く高精度の動ベクトルを検出することを可能とす
る動ベクトル検出方法及び検出装置を提供することがで
きる。即ち、１画素精度での動ベクトルの検出後、ブロ
ック毎に更に高精度の検出を行なうか否か判定するの
で、ブロック毎にその動き量に応じた精度で無駄なく効
率的に高精度の動ベクトル検出を行うことができる。

【００２６】このため、全てのブロックに対して高精度
の検出を行なう場合に比較し、検出処理時間を短縮でき
る。また、動ベクトル検出装置に於いては構成を簡単化
でき、消費電力を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の動ベクトル検出方法のフロー
チャートであり、（Ｂ）は本発明の動ベクトル検出装置
のブロック構成図である。

【図２】本発明の一実施例に於けるブロックマッチング
時の画素配置を説明する図である。

【図３】１／２画素値の算出の仕方を説明する図であ
る。

【図４】従来のブロックマッチング法を説明するための
図で、（Ａ）はフレームとブロックの関係を示す図、
（Ｂ）は候補ベクトルを説明するための図である。

【図５】従来の１／２画素精度の動ベクトル検出方式を
説明するための図である。

【符号の説明】

５０…画像メモリ、５２…動ベクトル検出回路、５４…
判定回路、５６…制御回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 時系列的に順次入力される複数のフレー
   ムからなるディジタル画像データの現在の注目フレーム
   について、過去あるいは未来のフレームを参照してブロ
   ックマッチング法によりブロック毎の動きを示す動ベク
   トルを検出する際に、 １画素精度で、ブロック毎に動ベクトル検出を行なって
   第１の動ベクトルを求めるステップと、 求まった第１の動ベクトルを中心に、周囲を１画素以下
   の精度で、さらに動ベクトルの検出をするか否かの判定
   を行なうステップと、 もしさらに高精度の検出をすると判定された時、上記第
   １の動ベクトルの周囲の上記１画素以下の精度の動ベク
   トルについて評価を行なって、高精度の動ベクトルを検
   出するステップと、 を具備することを特徴とする動ベクトル検出方法。
2. 【請求項２】 連続するフレームの中の現フレームと、
   参照フレーム間の動ベクトルを、ブロックマッチング法
   により検出する動ベクトル検出回路と、 上記動ベクトル検出回路により検出された動ベクトルの
   評価関数値を閾値に対して判定する判定回路と、 上記判定回路の判定信号に基づいて、上記動ベクトル検
   出回路によってより高精度の動ベクトル検出を実行する
   か否かを制御する制御回路と、 を具備することを特徴とする動ベクトル検出装置。