JPH0746597A - Motion compensation predictive coding device and decoding device - Google Patents

Motion compensation predictive coding device and decoding device

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JPH0746597A
JPH0746597A JP18973993A JP18973993A JPH0746597A JP H0746597 A JPH0746597 A JP H0746597A JP 18973993 A JP18973993 A JP 18973993A JP 18973993 A JP18973993 A JP 18973993A JP H0746597 A JPH0746597 A JP H0746597A
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JP
Japan
Prior art keywords
motion vector
image
motion
panning
representative
Prior art date
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Pending
Application number
JP18973993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiichiro Tomonaga
英一郎 朝長
Noriya Sakamoto
典哉 坂本
Katsuhito Takahashi
勝仁 高橋
Tatsuya Ishikawa
石川  達也
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP18973993A priority Critical patent/JPH0746597A/en
Publication of JPH0746597A publication Critical patent/JPH0746597A/en
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】水平、垂直の2次元ベクトルのみでパンニング
を検出してさほどの演算量の増加なく、高精度の動きベ
クトル検出、動き補償を得る。 【構成】入力画像信号に対して、1フレーム前の予測画
像信号をベクトル切換及び動き検出器107から得て、
入力画像信号と予測画像信号との差である予測誤差信号
が減算器109から得られ、符号化部(110〜11
2)に入力される。動きベクトル検出器104では分割
ブロック毎の画像動きベクトル、代表動きベクトル検出
器106は1フレーム以下の領域の画像動きベクトルを
検出する。伝送動きベクトル切換器119は、パンニン
グ検出器105によりパンニングが検出された場合は、
代表動きベクトルを可変長符号化器112に与えてこれ
が符号化されて伝送されるようにする。復号化装置で
は、代表動きベクトルが伝送されてきたときは、分割ブ
ロック毎の動き補償は行わない。
(57) [Abstract] [Purpose] Panning is detected only with horizontal and vertical two-dimensional vectors, and highly accurate motion vector detection and motion compensation can be obtained without significantly increasing the amount of calculation. A prediction image signal of one frame before is obtained from a vector switching and motion detector 107 with respect to an input image signal,
A prediction error signal, which is the difference between the input image signal and the predicted image signal, is obtained from the subtractor 109, and the coding unit (110 to 11).
Input in 2). The motion vector detector 104 detects an image motion vector for each divided block, and the representative motion vector detector 106 detects an image motion vector in an area of one frame or less. When the panning detector 105 detects panning, the transmission motion vector switch 119
The representative motion vector is given to the variable length encoder 112 so that it is encoded and transmitted. The decoding apparatus does not perform motion compensation for each divided block when the representative motion vector is transmitted.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、映像の高効率符号化
システム等で採用されている、動き補償フレーム間予測
を用いた符号化装置及び復号化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coding device and a decoding device which are used in a high-efficiency video coding system or the like and which use motion-compensated interframe prediction.

【0002】[0002]

【従来の技術】映像信号を高効率に圧縮する手法のひと
つとして、フレーム間予測符号化方式が挙げられる。こ
の方式は連続するフレームの相関が一般に高いことを利
用し、現フレームと前フレームの差分信号のみを符号化
し、時間的な冗長度を削減するものである。
2. Description of the Related Art An interframe predictive coding system is one of the techniques for compressing a video signal with high efficiency. This method utilizes the fact that the correlation between consecutive frames is generally high, and only the difference signal between the current frame and the previous frame is encoded to reduce temporal redundancy.

【0003】そして特にテレビ信号等の動画像に対して
は、動き補償を用いたフレーム間予測符号化方式がよく
用いられており、CCITTのH.261勧告案やMP
EG等に採用されている。
In particular, an inter-frame predictive coding system using motion compensation is often used for a moving image such as a television signal. 261 Recommendation and MP
Used in EG etc.

【0004】一般にこれらの符号化方式では、入力画像
デ−タを8ドット×8ライン、16ドット×16ライン
等の領域(以降この領域を画素ブロックと呼ぶ)に分割
し、その画素ブロックデ−タごとに水平方向、垂直方向
のベクトル表現を使った画像動きベクトル検出をし、そ
の画像動きベクトルに従って動き補償を行っている。
Generally, in these encoding systems, the input image data is divided into regions of 8 dots × 8 lines, 16 dots × 16 lines, etc. (hereinafter, this region is called a pixel block), and the pixel block data is divided. Image motion vector detection using vector representation in the horizontal and vertical directions is performed for each data, and motion compensation is performed according to the image motion vector.

【0005】水平方向、垂直方向の画像動きベクトルの
みを用いたいわゆる2次元ベクトルの動き検出では、物
体の平行運動以外の回転、ズ−ム、パンニング等の運動
に対しては一般に弱い面、つまり正確に画像動きを検出
できないことがある。
In the so-called two-dimensional vector motion detection using only horizontal and vertical image motion vectors, a surface generally weak against rotations other than parallel motions of an object, such as zooming and panning, that is, The image movement may not be detected accurately.

【0006】動き補償の精度を向上させる為の手段とし
て多次元ベクトルを用いて、カメラのズ−ム、パンによ
って生じる大局的な動きを表現するグロ−バル動き補償
方式が提案されている。(文献:太田、宮本、清水;1
990電力情報通信学会秋季全国大会D−225)2次
元ベクトルを用いた動き補償が不得手な物体の回転、ズ
−ム、パンニング等に専用のベクトルを対応させ、多次
元ベクトルを使用することで、より正確な動きを補償を
実現できると報告されている。
As a means for improving the accuracy of motion compensation, a global motion compensation system has been proposed which uses multidimensional vectors to represent global motion caused by zooming and panning of a camera. (Reference: Ota, Miyamoto, Shimizu; 1
990 Autumn National Convention of the Institute of Power, Information and Communication Engineers D-225) By using a multi-dimensional vector by associating a dedicated vector for rotation, zooming, panning, etc. of an object that is not good at motion compensation using a two-dimensional vector. , It is reported that more accurate motion compensation can be achieved.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】水平、垂直2次元の動
きベクトルを用いた動き補償で動き検出の精度を向上さ
せるためには動きを検出する画素単位(画素ブロック単
位)を細かくしていくという方法が挙げられる。しか
し、ブロックの数が飛躍的に増加し、その結果伝送しな
ければならない画像動きベクトルの数(情報量)も増加
するため、結果的に伝送レ−トが高くなり、現実的では
ない。また、輝度信号の差が少ない平坦な領域ではブロ
ックマッチング法で正確なベクトルを求めるのは難し
く、そのベクトルで動き補償がなされた場合、画質劣化
の原因となる。
In order to improve the accuracy of motion detection by motion compensation using horizontal and vertical two-dimensional motion vectors, the pixel unit (pixel block unit) for detecting the motion is made finer. There is a method. However, the number of blocks increases dramatically, and as a result, the number of image motion vectors (information amount) that must be transmitted also increases, resulting in a high transmission rate, which is not realistic. In addition, it is difficult to obtain an accurate vector by the block matching method in a flat area where the difference in luminance signal is small, and if motion compensation is performed using the vector, it causes deterioration of image quality.

【0008】また、上記のグロ−バル動き補償では、よ
り正確な動き補償が期待できるもののベクトル検出の為
の演算量は膨大になり、実時間で処理するには装置を構
成するハ−ドウェアの負担が大きくなる。またパラメ−
タが増加することにより、伝送情報量が増加する。
Further, in the above-mentioned global motion compensation, more accurate motion compensation can be expected, but the amount of calculation for vector detection becomes enormous, and in order to perform the processing in real time, the hardware constituting the apparatus is required. The burden increases. Also parameters
As the number of data increases, the amount of transmitted information increases.

【0009】そこでこの発明は、水平、垂直の2次元ベ
クトルのみで、パンニングを検出して、さほど演算量を
増加させることなく、高精度の動きベクトル検出、動き
補償ができるようにした動き補償予測符号化装置及び復
号化装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention detects a panning only with a horizontal and vertical two-dimensional vector, and is capable of highly accurate motion vector detection and motion compensation without increasing the calculation amount so much. An object is to provide an encoding device and a decoding device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明は、入力画像信
号と、入力画像信号を1フレ−ム期間遅延させた参照画
像信号とを複数の小領域に分割し、入力画像信号の各領
域ごとに参照画像信号との相関を示す画像動きベクトル
を演算する動きベクトル検出手段と、前記動きベクトル
検出手段により検出された画像動きベクトルから、前記
入力画像信号の画像がパンニングしているかどうかの判
定を行うパンニング検出手段と、前記動きベクトル検出
手段により検出された画像動きベクトルから、入力画像
信号の1フレーム以下のある領域についての画像動きベ
クトルの代表値(以後代表動きベクトルと呼ぶ)を算出
する代表動きベクトル決定手段と、前記パンニング検出
手段からのパンニング検出情報に基づいて、前記画像動
きベクトル若しくは代表動きベクトルのいずれか一方の
符号化を行う符号化手段とを備える。即ち、この発明は
動き補償予測符号化装置の前処理として、あらかじめ画
像動きベクトルを求める手段と、求めた画像動きベクト
ルよりそのフレームのパンニング検出を行う手段と、求
めた動きベクトルから代表動きベクトルを求める手段と
を有するものである。
According to the present invention, an input image signal and a reference image signal obtained by delaying the input image signal by one frame period are divided into a plurality of small areas, and each area of the input image signal is divided. From the image motion vector detected by the motion vector detecting means for calculating an image motion vector indicating the correlation with the reference image signal, and the image motion vector detected by the motion vector detecting means, it is determined whether or not the image of the input image signal is panning. A representative that calculates a representative value (hereinafter referred to as a representative motion vector) of the image motion vector for a certain region of one frame or less of the input image signal from the panning detection means to be performed and the image motion vector detected by the motion vector detection means. Based on the panning detection information from the motion vector determination means and the panning detection means, the image motion vector And a coding means for performing one of encoding of the representative motion vector. That is, according to the present invention, as preprocessing of the motion compensation predictive coding apparatus, means for obtaining an image motion vector in advance, means for performing panning detection of the frame from the obtained image motion vector, and representative motion vector from the obtained motion vector are obtained. It has a means to seek.

【0011】[0011]

【作用】上記の手段により符号化装置の前処理として、
あらかじめ画素単位、画素ブロック単位等の方法で動き
ベクトルを求め、求めた動きベクトルより、フレーム全
域または1フレームを分割した、より小さい領域でパン
ニング検出を行い、パンニングしていると認められた場
合には、求めた代表動きベクトルを求める。パンニング
していると検出された場合には、動き補償は代表動きベ
クトルで行い、このベクトルを伝送する。この時、画素
ブロックごとに求めた動きベクトルは動き補償に用い
ず、また伝送しない。これにより、パンニング時の画質
劣化がなく安定した画像となる。
By the above means, as preprocessing of the encoding device,
If a motion vector is obtained in advance by a method of pixel unit, pixel block unit, etc., and if it is recognized that panning is performed by performing panning detection in a smaller area obtained by dividing the entire frame or one frame from the obtained motion vector. Calculates the representative motion vector obtained. When it is detected that panning is performed, motion compensation is performed using the representative motion vector, and this vector is transmitted. At this time, the motion vector obtained for each pixel block is not used for motion compensation and is not transmitted. As a result, a stable image is obtained without image quality deterioration during panning.

【0012】[0012]

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図1はこの発明の第1の実施例の符号化装置で
ある。テレビ会議符号化の標準方式である、CCITT
H261勧告案モデルなどで用いられている、DCT
動き補償、フレ−ム間予測をもとにしたハイブリッド符
号化装置である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an encoding apparatus according to the first embodiment of the present invention. CCITT, which is a standard method for video conference encoding
DCT used in the H261 recommended model
It is a hybrid coding device based on motion compensation and inter-frame prediction.

【0013】入力端子101には、デジタル画像デ−タ
が入力される。この画像デ−タは入力バッファ102に
より、バッファリングおよびデ−タのフォ−マット変換
(画素ブロック変換等)された後に、フレームメモリ1
03と動きベクトル検出器104に出力される。画像デ
−タはフレームメモリ103で所定の1フレーム期間遅
延された後に、減算器109と動きベクトル検出器10
4へと出力される。
Digital image data is input to the input terminal 101. This image data is buffered by the input buffer 102 and subjected to format conversion (pixel block conversion, etc.) of the data, and then the frame memory 1
03 and the motion vector detector 104. The image data is delayed by a predetermined one frame period in the frame memory 103, and then the subtractor 109 and the motion vector detector 10
It is output to 4.

【0014】動きベクトル検出器104では入力画像デ
−タと1フレーム遅延された画像デ−タより画像動きベ
クトルを検出する。画像ブロック単位で検出された画像
動きベクトルはパンニング検出器105と代表動きベク
トル決定器106へ出力される。パンニング検出器10
5では入力された画像動きベクトルの1フレーム分の分
散を算出し、設定したしきい値よりも分散が小さい時に
はそのフレームはパンニングしているものとみなし、検
出結果をベクトル切換及び動き補償器107及び伝送動
きベクトル切換器119と可変長符号化器112に出力
する。また、代表動きベクトル決定器106では、入力
された1フレーム分の画像動きベクトルよりベクトル平
均値をとって、そのフレームの代表動きベクトルとして
ベクトル切換及び動き補償器107及び伝送動きベクト
ル切換器119へと出力する。ここで代表動きベクトル
が0と算出され、またパンニング検出器105で画像が
パンニングしていると検出されたときには、その画像は
静止画とみなし、動き補償は行わない。
The motion vector detector 104 detects an image motion vector from the input image data and the image data delayed by one frame. The image motion vector detected in image block units is output to the panning detector 105 and the representative motion vector determiner 106. Panning detector 10
5, the variance of one frame of the input image motion vector is calculated, and when the variance is smaller than the set threshold value, the frame is considered to be panning, and the detection result is the vector switching and motion compensator 107. And to the transmission motion vector switch 119 and the variable length encoder 112. Further, the representative motion vector determiner 106 takes a vector average value from the input image motion vectors for one frame and outputs it to the vector switching / motion compensator 107 and the transmission motion vector switch 119 as a representative motion vector of the frame. Is output. Here, when the representative motion vector is calculated as 0 and when the panning detector 105 detects that the image is panning, the image is regarded as a still image and motion compensation is not performed.

【0015】この実施例では代表動きベクトルを求める
領域を1フレーム全体と規定したが、この領域は1フレ
ーム全体に限らず、1画面を分割した、より小さい領域
ごとに代表動きベクトルを定めても良い。この状態を図
7に示す。図7(A)は1フレーム全体で代表動きベク
トルXを定める場合、図7(B)は1フレームを2分割
してそれぞれA、Bの領域で代表動きベクトルxA、x
Bを定めた場合を示す。例えば入力画像が上半分だけが
横方向にほぼ一様に動いている場合等、図7(B)のほ
うがより細かく代表動きベクトルを設定できる。
In this embodiment, the area for obtaining the representative motion vector is defined as the entire frame, but this area is not limited to the entire frame, and the representative motion vector may be defined for each smaller area obtained by dividing one screen. good. This state is shown in FIG. In FIG. 7 (A), when the representative motion vector X is determined for one frame as a whole, in FIG. 7 (B), one frame is divided into two and representative motion vectors xA, x are respectively divided into areas A and B.
The case where B is set is shown. For example, when only the upper half of the input image moves in the horizontal direction substantially uniformly, the representative motion vector can be set more finely in FIG. 7B.

【0016】減算器109では、フレ−ムメモリ103
からの画素ブロックデ−タと共に、ベクトル切換及び動
き補償器107から動き補償された前フレームの画素ブ
ロックデ−タも与えられており、予測誤差信号を求めて
DCT器110へ出力する。DCT器110では入力さ
れたブロックデ−タをDCT(離散コサイン変換)し、
量子化器111へ、出力する。量子化器111ではDC
T器110の出力を量子化し、ビットレ−トを低減し可
変長符号化器112及び逆量子化器115に与える。可
変長符号化器112では、画像デ−タ、動きベクトル、
パンニング検出情報の符号化を行う。この時、パンニン
グしていると検出されている場合には、画像動きベクト
ルはフレーム先頭のみで符号化し、各ブロックごとの画
像動きベクトルは伝送しないものとする。符号化デ−タ
は出力バッファ113に出力する。
In the subtractor 109, the frame memory 103
In addition to the pixel block data from, the vector switching and motion compensator 107 also provides the motion-compensated pixel block data of the previous frame, and obtains a prediction error signal and outputs it to the DCT unit 110. The DCT unit 110 performs DCT (discrete cosine transform) on the input block data,
Output to the quantizer 111. DC in the quantizer 111
The output of the T unit 110 is quantized, the bit rate is reduced, and the variable length coder 112 and the dequantizer 115 are supplied. In the variable length encoder 112, image data, motion vector,
The panning detection information is encoded. At this time, when it is detected that panning is performed, the image motion vector is encoded only at the beginning of the frame, and the image motion vector for each block is not transmitted. The encoded data is output to the output buffer 113.

【0017】逆量子化器115では量子化器111で量
子化されたデ−タを逆量子化し逆DCT器116へ出力
される。逆DCT器116で逆DCTしたデータは、加
算器117へと出力される。加算器7では、逆DCTさ
れた予測誤差デ−タと、ベクトル切換及び動き補償器1
07からの動き補償された1フレーム前のデ−タとを加
算し、現フレームの予測される画素ブロックデ−タを再
生し、フレ−ムメモリ118へ出力する。フレームメモ
リ118では入力された画素ブロックデ−タを1フレー
ム期間遅延させて前フレームデ−タとし、ベクトル切換
及び動き補償器107と動きベクトル検出器108へと
出力する。
The dequantizer 115 dequantizes the data quantized by the quantizer 111 and outputs the dequantized data to the inverse DCT unit 116. The data subjected to the inverse DCT by the inverse DCT unit 116 is output to the adder 117. In the adder 7, the inverse DCT prediction error data, the vector switching and motion compensator 1
The motion-compensated data from one frame before from 07 is added to reproduce the predicted pixel block data of the current frame and output to the frame memory 118. In the frame memory 118, the input pixel block data is delayed by one frame period to be the previous frame data, which is output to the vector switching / motion compensator 107 and the motion vector detector 108.

【0018】動きベクトル検出器108にはフレームメ
モリ118から前フレームデ−タが、フレームメモリ1
03から現フレームデ−タが与えられる。動きベクトル
検出器108では入力されたブロックデ−タについて順
次、前フレームと現フレームの間の画像動きベクトルを
求め、ベクトル切換及び動き補償器107と伝送動きベ
クトル切換器119へ出力する。ベクトル切換及び動き
補償器107では、パンニング検出器105からの出力
に従って、そのフレームがパンニングしていると検出さ
れた場合には、代表動きベクトル決定器106の画像動
きベクトルで動き補償し、パンニングしていないと検出
された場合には動きベクトル検出器108の画像動きベ
クトルで、それぞれ動き補償する。動き補償された画素
ブロックデ−タは前フレームの予測信号として加算器1
17、減算器109へ出力される。
The motion vector detector 108 stores the previous frame data from the frame memory 118 in the frame memory 1
Current frame data is given from 03. The motion vector detector 108 sequentially obtains an image motion vector between the previous frame and the current frame for the input block data and outputs it to the vector switching / compensation unit 107 and the transmission motion vector switching unit 119. In the vector switching and motion compensator 107, when it is detected that the frame is panning according to the output from the panning detector 105, motion compensation is performed using the image motion vector of the representative motion vector determiner 106 and panning is performed. If not detected, motion compensation is performed using the image motion vector of the motion vector detector 108. The motion-compensated pixel block data is added by the adder 1 as the prediction signal of the previous frame.
17, output to the subtractor 109.

【0019】伝送動きベクトル切換器119では、動き
ベクトル検出器108からの画像動きベクトルと、代表
動きベクトル決定器106からの画像動きベクトルをパ
ンニング検出器105からのフラグによって動き補償に
用いたベクトルを選択し可変長符号化器112に出力
し、画像デ−タ、パンニング検出情報と共に符号化す
る。
In the transmission motion vector switch 119, the image motion vector from the motion vector detector 108 and the image motion vector from the representative motion vector determiner 106 are used as motion compensation vectors by the flag from the panning detector 105. It is selected and output to the variable length encoder 112, and is encoded together with the image data and panning detection information.

【0020】図2は上記符号化装置に対応した復号化装
置の第1の実施例である。入力端子201に画像伝送信
号が入力され、入力バッファ201でバッファリングさ
れた後に可変長復号化器203に出力される。
FIG. 2 shows a first embodiment of a decoding device corresponding to the above coding device. An image transmission signal is input to the input terminal 201, buffered by the input buffer 201, and then output to the variable length decoder 203.

【0021】可変長復号化器204では画像デ−タとベ
クトルデ−タが複号され、それぞれ逆量子化器204と
動きベクトル分離・生成器211へと出力される。逆量
子化器204で画像デ−タが逆量子化され、逆DCT器
205へと出力される。画像デ−タは逆DCT器205
で逆DCTされ、加算器206へ出力される。加算器2
06では逆DCT器からの予測誤差信号と動き補償され
た前フレームの信号とが加算され現信号として、フレー
ムメモリ207と出力バッファ208へ出力される。出
力バッファ208でバッファリングされたデータは、出
力端子209では一定レ−トの映像信号として得られ
る。
The variable length decoder 204 decodes the image data and the vector data and outputs them to the inverse quantizer 204 and the motion vector separator / generator 211, respectively. The inverse quantizer 204 dequantizes the image data and outputs it to the inverse DCT unit 205. The image data is the inverse DCT unit 205.
Is inversely DCTed and output to the adder 206. Adder 2
In 06, the prediction error signal from the inverse DCT unit and the motion-compensated previous frame signal are added and output as the current signal to the frame memory 207 and the output buffer 208. The data buffered by the output buffer 208 is obtained as a constant rate video signal at the output terminal 209.

【0022】加算器206の出力が供給されるフレーム
メモリ207では現フレームの信号が1フレーム時間遅
延され、動き補償器210へ出力される。動きベクトル
分離・生成器211では、可変長復号化器203の出力
から、画像動きベクトルデ−タを取り出し、動き補償器
210へ出力する。この時、このフレームがパンニング
用の代表動きベクトルで動き補償されている時には1フ
レームに一つのベクトルしか伝送されてこないため、こ
の1つのベクトルを各ブロックごとのベクトルに拡散
し、動き補償器210に出力する。
In the frame memory 207 to which the output of the adder 206 is supplied, the signal of the current frame is delayed by one frame time and output to the motion compensator 210. The motion vector separation / generator 211 extracts the image motion vector data from the output of the variable length decoder 203, and outputs it to the motion compensator 210. At this time, when this frame is motion-compensated with the representative motion vector for panning, since only one vector is transmitted in one frame, this one vector is spread to the vector for each block and the motion compensator 210 Output to.

【0023】動き補償器210では動きベクトル分離・
生成器211から出力されたベクトルに従って、前フレ
ームデ−タの動き補償を行う。次に、パンニングの際に
もベクトルをフレームに1つだけ伝送するのではなく、
各画素ブロックごとにベクトルを伝送する第2の実施例
を挙げる。
In the motion compensator 210, motion vector separation
Motion compensation of the previous frame data is performed according to the vector output from the generator 211. Second, instead of transmitting only one vector per frame during panning,
A second embodiment in which a vector is transmitted for each pixel block will be described.

【0024】図3は第2の実施例の符号化装置である。
第1の実施例と重複する部分は、図1と同一符号を付し
て説明は省略する。代表動きベクトル決定器106から
のパンニング用ベクトルと、通常の画素ブロックごとに
動きベクトル検出器308で求めた動きベクトルが、動
きベクトル切換器319に入力される。これらのベクト
ルにはパンニング検出器105からのパンニング検出フ
ラグによって一方が選択され、動き補償器307と可変
長復号化器312へと出力される。
FIG. 3 shows an encoding device according to the second embodiment.
The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in FIG. 1 and their explanations are omitted. The panning vector from the representative motion vector determiner 106 and the motion vector obtained by the motion vector detector 308 for each normal pixel block are input to the motion vector switch 319. One of these vectors is selected by the panning detection flag from the panning detector 105 and is output to the motion compensator 307 and the variable length decoder 312.

【0025】動き補償器309では選択された画像動き
ベクトルに従ってフレームメモリ118からの前フレー
ムデ−タを動き補償し予測信号として出力する。可変長
復号化器312では動きベクトル切換器319より受け
取った画像動きベクトルを画像デ−タと共に符号化す
る。
The motion compensator 309 motion-compensates the previous frame data from the frame memory 118 according to the selected image motion vector and outputs it as a prediction signal. The variable length decoder 312 encodes the image motion vector received from the motion vector switch 319 together with the image data.

【0026】この第2の実施例では、パンニングが検出
された時、パンニング用のベクトルを動き補償に用いて
いるが、パンニング用のベクトルを各画素ブロックの動
きベクトルと同様に符号化する。そのため、復号化装置
の側では特別に機能を付加する事なくパンニングに対応
した復号化装置を実現する。
In the second embodiment, when panning is detected, the panning vector is used for motion compensation, but the panning vector is encoded in the same manner as the motion vector of each pixel block. Therefore, the decoding device implements a decoding device compatible with panning without adding any special function.

【0027】図4はパンニング検出精度を向上させるた
めの方法としてエッジ検出を取り入れた実施例3であ
る。入力バッファ102で画素ブロックごとの信号に変
換された画像デ−タはフレームメモリ103、エッジ検
出器401及びエッジ有り画素ブロック抽出器402へ
出力される。エッジ検出器401では入力された画像デ
−タ画素ブロック中に輝度差の大きい領域が存在するか
を検出し、存在した場合はエッジ有りの画素ブロックで
あるという情報をエッジ有り画素ブロック抽出器402
へと出力する。エッジ有り画素ブロック抽出器402で
はエッジ有りブロックのみを抽出し、エッジ部動きベク
トル検出器403へと出力する。
FIG. 4 shows a third embodiment in which edge detection is incorporated as a method for improving the panning detection accuracy. The image data converted into a signal for each pixel block in the input buffer 102 is output to the frame memory 103, the edge detector 401, and the pixel block extractor with edge 402. The edge detector 401 detects whether or not there is an area with a large luminance difference in the input image data pixel block, and if there is, the information that the pixel block has an edge is determined as the pixel block with edge detector 402.
Output to. The pixel block with edge extractor 402 extracts only the block with edge and outputs it to the edge motion vector detector 403.

【0028】エッジ部動きベクトル検出器403ではエ
ッジが存在すると検出された画素ブロックのみの画像動
きベクトルが検出され、パンニング検出器105、代表
動きベクトル決定器106へ出力する。
The edge motion vector detector 403 detects the image motion vector of only the pixel block in which an edge is detected, and outputs it to the panning detector 105 and the representative motion vector determiner 106.

【0029】この実施例3では、前処理で求める画像動
きベクトルをエッジが存在する画素ブロックだけで求め
ているため、全てのブロックでの動きベクトルから判定
する場合と比較して、パンニング検出の精度が向上す
る。
In the third embodiment, since the image motion vector obtained by the preprocessing is obtained only by the pixel block having the edge, the accuracy of the panning detection is higher than that in the case of judging from the motion vector in all the blocks. Is improved.

【0030】図5はパンニング検出及び代表動きベクト
ル決定の方法の一実施例の説明図である。ここで本発明
の符号化装置の前処理部では16ドット×16ラインの
画素ブロック単位で動きベクトルを求めており、斜線で
囲まれた領域がその画素ブロックであるとする。また、
この16ドット×16ラインのブロックを図5のように
40個集めた128ドット×80ラインの領域で代表動
きベクトルを求めるとする。16ドット×16ラインの
画素ブロックでV0からV39までの40個の画像動き
ベクトルが求められた時、パンニング検出はこれらのベ
クトルの分散を用いて判断する。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an embodiment of a method for panning detection and representative motion vector determination. Here, the preprocessing unit of the encoding apparatus of the present invention obtains the motion vector in pixel block units of 16 dots × 16 lines, and the area surrounded by the diagonal lines is the pixel block. Also,
It is assumed that a representative motion vector is obtained in an area of 128 dots × 80 lines in which 40 blocks of 16 dots × 16 lines are collected as shown in FIG. When 40 image motion vectors V0 to V39 are obtained in a pixel block of 16 dots × 16 lines, panning detection is determined using the variance of these vectors.

【0031】[0031]

【数1】 [Equation 1]

【0032】である。この分散σ2 があらかじめ定めた
しきい値σth2 よりも小さい場合、この領域はパンニン
グしているものとみなし、σth2 以上であるときにはこ
の領域はパンニングしていないものとみなす。
It is When this variance σ 2 is smaller than a predetermined threshold σth 2 , this region is considered to be panned, and when it is σth 2 or more, this region is considered not to be panned.

【0033】この領域の代表動きベクトルは平均値Va
とする。また、静止画であることを検出するときには、
分散と平均双方で検出する。分散σ2 がσth2 より小さ
く、かつ平均値Vaの絶対値が0と算出された時には、
静止画であるとみなす。
The representative motion vector of this area is the average value Va.
And Also, when detecting that it is a still image,
Detect both variance and average. When variance sigma 2 is smaller than? Th 2, and the absolute value of the average value Va is calculated as zero,
Considered to be a still image.

【0034】図6に上記実施例のパンニング検出器、代
表動きベクトル決定器の構成を説明する。点線で囲まれ
た601が代表動きベクトル決定器、602がパンニン
グ検出器である。
FIG. 6 illustrates the configurations of the panning detector and the representative motion vector determiner of the above embodiment. A representative motion vector determiner 601 surrounded by a dotted line is a panning detector.

【0035】端子603に検出された画像動きベクトル
が入力され、メモリ604、606に出力される。動き
ベクトル平均値算出器605はメモリ604のアドレス
制御を行い、平均値求めるべき画面領域に相当する画像
動きベクトルを読み出すように制御する。メモリ604
から出力された画像動きベクトルは、動きベクトル平均
値算出器605で領域内でのベクトルの平均値が算出さ
れ、画像動きベクトルの平均値が代表動きベクトルとし
て出力される。
The detected image motion vector is input to the terminal 603 and output to the memories 604 and 606. The motion vector average value calculator 605 controls the address of the memory 604 so as to read out the image motion vector corresponding to the screen area for which the average value is to be calculated. Memory 604
With respect to the image motion vector output from, the average value of the vectors in the area is calculated by the motion vector average value calculator 605, and the average value of the image motion vectors is output as the representative motion vector.

【0036】動きベクトル分散算出器608はメモリ6
06のアドレス制御を行い、分散値を求めるべき画面領
域に相当する動きベクトルを読み出すように制御する。
メモリ606から出力された動きベクトルは減算器60
7に出力され動きベクトル平均値との減算を行い動きベ
クトル分散算出器608へと出力する。動きベクトル分
散算出器608では領域内の動きベクトルの分散を算出
し、分散値比較器609へ出力する。分散値比較器60
9は動きベクトル分散値と分散のしきい値を比較して、
パンニング検出のフラグを出力する。
The motion vector variance calculator 608 is stored in the memory 6
The address control of 06 is performed so that the motion vector corresponding to the screen area for which the variance value is to be obtained is read.
The motion vector output from the memory 606 is the subtractor 60.
7 and outputs to the motion vector variance calculator 608 after subtraction from the motion vector average value. The motion vector variance calculator 608 calculates the variance of the motion vector in the area and outputs it to the variance value comparator 609. Variance value comparator 60
9 compares the motion vector variance and the variance threshold,
Outputs the panning detection flag.

【0037】上記したようにこのシステムによると二次
元のベクトルを用いたままで、演算量の増大なしでパン
ニングに対処した画像動きベクトル検出を行うことがで
きる。第1の実施例でパンニングしている場合には、通
常の通りに伝送する場合と比較して、動きベクトルの発
生量を抑えられるため、画質が向上する。
As described above, according to this system, it is possible to detect an image motion vector that copes with panning without increasing the calculation amount, while using the two-dimensional vector. When panning is performed in the first embodiment, the amount of motion vectors generated can be suppressed as compared with the case of normal transmission, so that the image quality is improved.

【0038】また、輝度差が小さい平坦な領域では、正
確なベクトルを検出するのが困難だが、この発明ではパ
ンニングしていると検出された時には一様に動き補償さ
れるため、誤った動きベクトルに起因する画質劣化が生
じない。故に、パンニング画像が入力された場合に、動
き補償フレーム間予測の性能が改善され、より高品位の
デジタル映像伝送が可能となる。
In a flat area where the difference in luminance is small, it is difficult to detect an accurate vector, but in the present invention, motion is uniformly compensated when it is detected that panning occurs. Does not cause image quality deterioration. Therefore, when a panning image is input, the performance of motion-compensated interframe prediction is improved, and higher-quality digital video transmission becomes possible.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
水平、垂直の2次元ベクトルのみで、パンニングを検出
して、さほど演算量を増加させることなく、高精度の動
きベクトル検出、動き補償ができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to detect panning using only horizontal and vertical two-dimensional vectors and to perform highly accurate motion vector detection and motion compensation without increasing the amount of calculation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の符号化装置の第1の実施例を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an encoding device of the present invention.

【図2】図1の符号化装置に対応した復号化装置の第1
の実施例を示す図。
2 is a first decoding device corresponding to the encoding device of FIG. 1;
FIG.

【図3】この発明の符号化装置の第2の実施例を示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the encoding device of the present invention.

【図4】この発明の符号化装置の第3の実施例を示す
図。
FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the encoding device of the present invention.

【図5】この発明に係わるパンニング検出、代表動きベ
クトル決定、静止画判定の説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of panning detection, representative motion vector determination, and still image determination according to the present invention.

【図6】この発明に係わるパンニング検出器、代表動き
ベクトル決定器の構成図。
FIG. 6 is a configuration diagram of a panning detector and a representative motion vector determiner according to the present invention.

【図7】図1のパンニング検出器の動作例を説明するた
めの説明図。
7 is an explanatory diagram for explaining an operation example of the panning detector in FIG. 1. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

102…入力バッファ、103…フレームメモリ、10
4…動きベクトル検出器、105…パンニング検出器、
106…代表動きベクトル決定器、107…ベクトル切
換及び動き補償器、108…動きベクトル検出器、11
0…DCT器、111…量子化器、112…可変長符号
化器、113…出力バッファ、115…逆量子化器、1
16…逆DCT器、117…加算器、118…フレーム
メモリ、119…伝送動きベクトル切換器、203…入
力バッファ、203…可変長復号化器、204…逆量子
化器、205…逆DCT器、206…加算器、207…
フレームメモリ、208…出力バッファ、210…動き
補償器、211…動きベクトル分離・生成器、308…
動きベクトル、309…動き補償器、319…伝送動き
ベクトル切換器。
102 ... Input buffer, 103 ... Frame memory, 10
4 ... Motion vector detector, 105 ... Panning detector,
106 ... Representative motion vector determiner, 107 ... Vector switching and motion compensator, 108 ... Motion vector detector, 11
0 ... DCT device, 111 ... Quantizer, 112 ... Variable length encoder, 113 ... Output buffer, 115 ... Inverse quantizer, 1
16 ... Inverse DCT device, 117 ... Adder, 118 ... Frame memory, 119 ... Transmission motion vector switching device, 203 ... Input buffer, 203 ... Variable length decoder, 204 ... Inverse quantizer, 205 ... Inverse DCT device, 206 ... Adder, 207 ...
Frame memory, 208 ... Output buffer, 210 ... Motion compensator, 211 ... Motion vector separation / generator, 308 ...
Motion vector, 309 ... Motion compensator, 319 ... Transmission motion vector switch.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 達也 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝映像メディア技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tatsuya Ishikawa 8 Shinsita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力画像信号と、入力画像信号を1フレ
−ム期間遅延させた参照画像信号とを複数の小領域に分
割し、入力画像信号の各領域ごとに参照画像信号との相
関を示す画像動きベクトルを演算する動きベクトル検出
手段と、 前記動きベクトル検出手段により検出された画像動きベ
クトルから、前記入力画像信号の画像がパンニングして
いるかどうかの判定を行うパンニング検出手段と、 前記動きベクトル検出手段により検出された画像動きベ
クトルから、入力画像信号の1フレーム以下のある領域
についての画像動きベクトルの代表値(以後代表動きベ
クトルと呼ぶ)を算出する代表動きベクトル決定手段
と、 前記パンニング検出手段からのパンニング検出情報に基
づいて、前記画像動きベクトル若しくは代表動きベクト
ルのいずれか一方の符号化を行う符号化手段とを具備し
たことを特徴とする動き補償予測符号化装置。
1. An input image signal and a reference image signal obtained by delaying the input image signal by one frame period are divided into a plurality of small regions, and the correlation with the reference image signal is obtained for each region of the input image signal. Motion vector detecting means for calculating the image motion vector shown, panning detecting means for judging whether or not the image of the input image signal is panning from the image motion vector detected by the motion vector detecting means, and the motion Representative motion vector determination means for calculating a representative value (hereinafter referred to as representative motion vector) of the image motion vector for a certain region of one frame or less of the input image signal from the image motion vector detected by the vector detection means, and the panning. Either the image motion vector or the representative motion vector, based on the panning detection information from the detection means. A motion-compensated predictive coding apparatus, comprising: a coding means for coding either one of them.
【請求項2】前記符号化手段は、パンニング検出手段の
出力結果より、入力画像がパンニングしていることが検
出された時には、前記代表動きベクトル決定手段により
算出された代表動きベクトルを、 入力画像がパンニングしていないと検出された場合に
は、8ドット×8ライン若しくは16ドット×16ライ
ンの画像ブロックデ−タごとに求められた画像動きベク
トルを可変長符号化することを特徴とする請求項1記載
の動き補償予測符号化装置。
2. The encoding means, when it is detected from the output result of the panning detection means that the input image is panning, the representative motion vector calculated by the representative motion vector determination means is used as the input image. Is detected as not being panned, the image motion vector obtained for each image block data of 8 dots × 8 lines or 16 dots × 16 lines is subjected to variable length coding. Item 1. The motion compensation predictive coding device according to Item 1.
【請求項3】 前記符号化手段は、前記パンニング検出
情報により入力画像がパンニングしていると検出された
とき、代表動きベクトルを求めた一領域について、一個
の画像動きベクトルだけを可変長符号化する手段を有す
ることを特徴とする請求項1記載の動き補償予測符号化
装置。
3. The encoding means, when the input image is detected to be panned by the panning detection information, performs variable length encoding of only one image motion vector for one area for which a representative motion vector is obtained. The motion compensation predictive coding apparatus according to claim 1, further comprising:
【請求項4】 前記符号化手段は、入力画像がパンニン
グしていると検出されたとき、前記代表動きベクトルを
求めた一領域について、この領域中に存在する動き補償
された画像ブロックデ−タの動きベクトルとして、画素
ブロックデ−タごとに代表動きベクトルを可変長符号化
する手段を有することを特徴とする請求項1記載の動き
補償予測符号化装置。
4. The encoding means, when it is detected that an input image is panned, with respect to one area for which the representative motion vector is obtained, motion-compensated image block data existing in this area. 2. The motion compensation predictive coding apparatus according to claim 1, further comprising means for variable-length coding a representative motion vector for each pixel block data as the motion vector.
【請求項5】 前記符号化手段は、1フレーム前の前記
参照画像信号を動きベクトルにしたがって動き補償され
た予測信号を作成する予測信号を予測信号作成手段と、 前記入力画像信号として静止画が入力され、前記動きベ
クトル検出手段で求めた画像動きベクトルが、静止画で
あることを示した場合、前記予測信号作成手段の動き補
償動作を停止させる手段とを具備したことを特徴とする
請求項1記載の動き補償予測符号化装置。
5. The prediction means for generating a prediction signal for generating a prediction signal in which the reference image signal of one frame before is motion-compensated according to a motion vector, and a still image as the input image signal. 7. A means for stopping the motion compensating operation of the prediction signal generating means when the inputted image motion vector obtained by the motion vector detecting means indicates a still image. 1. The motion compensation predictive coding device according to 1.
【請求項6】 入力画像信号と、入力画像信号を1フレ
−ム期間遅延させた参照画像信号とを複数の小領域に分
割し、入力画像信号の各領域ごとに参照画像信号との相
関を示す画像動きベクトルを演算し、前記画像動きベク
トルから、前記入力画像信号の画像がパンニングしてい
るかどうかの判定を行いパンニング検出情報を得、画像
動きベクトルから、入力画像信号の1フレーム以下のあ
る領域についての画像動きベクトルの代表値(以後代表
動きベクトルと呼ぶ)を算出し、パンニング検出情報に
基づいて、前記画像動きベクトル若しくは代表動きベク
トルのいずれか一方の符号化を行い伝送する動き補償予
測符号化装置からの伝送信号を受信する受信装置におい
て、 前記伝送信号を可変長復号化する復号化手段と、 可変長復号化された信号より動きベクトル成分を分離
し、それがパンニング用の代表動きベクトルであるとき
は、その代表動きベクトルに対応する領域の動き補償画
素ブロックの動き補償を行う画像動き補償器に、前記代
表動きベクトルを与え画像動き補償を行う手段とを具備
したことを特徴とする動き補償予測復号化装置。
6. An input image signal and a reference image signal obtained by delaying the input image signal by one frame period are divided into a plurality of small regions, and the correlation with the reference image signal is obtained for each region of the input image signal. The image motion vector shown is calculated, and it is determined from the image motion vector whether or not the image of the input image signal is panned to obtain panning detection information. From the image motion vector, there is one frame or less of the input image signal. Motion-compensated prediction in which a representative value of image motion vectors (hereinafter referred to as representative motion vector) for a region is calculated, and either the image motion vector or the representative motion vector is coded and transmitted based on the panning detection information. In a receiving device for receiving a transmission signal from an encoding device, a decoding means for variable length decoding the transmission signal, and variable length decoding When the motion vector component is separated from the No. signal, and it is the representative motion vector for panning, the representative motion vector is added to the image motion compensator that performs the motion compensation of the motion compensation pixel block in the area corresponding to the representative motion vector. And a means for performing image motion compensation, the motion compensation predictive decoding apparatus.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005287047A (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motion vector detection using row and column vectors
JP2008192060A (en) * 2007-02-07 2008-08-21 Denso Corp Image processing apparatus and image processing method

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