JPH08205154A - Motion-compensated interframe prediction motion detection method and apparatus - Google Patents

Motion-compensated interframe prediction motion detection method and apparatus

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Publication number
JPH08205154A
JPH08205154A JP1186595A JP1186595A JPH08205154A JP H08205154 A JPH08205154 A JP H08205154A JP 1186595 A JP1186595 A JP 1186595A JP 1186595 A JP1186595 A JP 1186595A JP H08205154 A JPH08205154 A JP H08205154A
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JP
Japan
Prior art keywords
motion
point
vector
similarity
matching
Prior art date
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Pending
Application number
JP1186595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Hirata
晋一 平田
Akifumi Arayashiki
明文 荒屋敷
Hirotaka Obara
広隆 小原
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.)
Kokusai Denki Electric Inc
Original Assignee
Kokusai Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kokusai Electric Co Ltd filed Critical Kokusai Electric Co Ltd
Priority to JP1186595A priority Critical patent/JPH08205154A/en
Publication of JPH08205154A publication Critical patent/JPH08205154A/en
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 演算時間を短縮して動き予測の精度を向上す
る。 【構成】 画像データが入力1され、動き検出器2に入
る。動き検出器2では入力された画像データと前画像メ
モリ3内のデータをもとに動き検出を行なう。動き検出
器2の動き検出は、ROM5に記憶されたベクトル集合
を用い、それらのベクトルを基準としてマッチングによ
る相似度の最大点を求める演算を繰返して動きベクトル
を求める。動き検出器2による計算済み点をRAM6に
格納し、画像出力4及び動きベクトルデータの出力7を
する。これにより演算量を減少し、動き検出の処理時間
が短縮できる。
(57) [Abstract] [Purpose] To reduce the calculation time and improve the accuracy of motion estimation. [Structure] Image data is input 1 and enters a motion detector 2. The motion detector 2 detects motion based on the input image data and the data in the previous image memory 3. For the motion detection of the motion detector 2, a vector set stored in the ROM 5 is used, and the calculation of the maximum point of the similarity by matching is repeated using these vectors as a reference to calculate the motion vector. The calculated points by the motion detector 2 are stored in the RAM 6, and the image output 4 and the motion vector data output 7 are performed. As a result, the amount of calculation can be reduced and the processing time for motion detection can be shortened.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は動き補償フレーム間予測
の動き検出方式及び検出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motion detection method and device for motion-compensated interframe prediction.

【0002】[0002]

【従来の技術】図16は、動き検出の概要を示したもの
である。図16−2の現在の画像内の右側のブロック
(図中ではヘリコプターを囲む領域)は、図中16−1
の1フレーム前の画像では画像内の左側に存在する。こ
のことは1フレームの間にブロックが左側から右側に動
いたことを示している。この動き量を表すベクトルが動
きベクトルであり、この動きベクトルを求める作業を動
き検出という。図中の16−3は16−1、16−2内
に存在するブロックの動きベクトルを示したものであ
る。
2. Description of the Related Art FIG. 16 shows an outline of motion detection. The block on the right side (the area surrounding the helicopter in the figure) in the current image of FIG. 16-2 is 16-1 in the figure.
In the image one frame before, it exists on the left side of the image. This indicates that the block moved from the left side to the right side during one frame. The vector representing this amount of motion is a motion vector, and the work of obtaining this motion vector is called motion detection. Reference numeral 16-3 in the figure indicates a motion vector of a block existing in 16-1 and 16-2.

【0003】従来から使われている代表的な動き検出に
は、図17に示すように動き検出領域(以下、探索領域
という)の全画素についてブロック同士のマッチングを
行い、マッチングの相似度が最大になるブロック位置を
探し出すブロックマッチング法と、図18に示すように
原点から探索領域端までの距離の1/2の距離になる図
中の1回目の8点と原点を合わせた9点で1回目のマッ
チング残差最小点を求め、次に前述の距離の更に1/2
の距離で同様に2回目、3回目とマッチング残差最小点
の絞り込みを行う多段階探索法などの種々の方法が考案
され、またMPEG等の動き検出も使用されている。
In a typical motion detection conventionally used, blocks are matched with each other for all pixels in a motion detection area (hereinafter referred to as a search area) as shown in FIG. The block matching method for finding the block position that becomes 1 and the first 8 points in the figure and the total of 9 points, which is 1/2 the distance from the origin to the end of the search area as shown in FIG. Find the minimum matching residual for the second time, and then halve the above distance.
Various methods such as a multi-step search method for narrowing down the matching residual minimum point similarly at the second distance and the third distance are also devised, and motion detection such as MPEG is also used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前記従来の動き検出で
は、動き予測の精度を向上させようとすると演算時間が
増加する、あるいは演算時間を短縮させようとすれば動
き予測の精度が低下するという問題点がある。具体的に
は画像内で動いている物体が探索領域の外まで移動して
しまうことがないように探索領域を広く設定してしまう
とブロックマッチング法ではそれに伴い演算量が増大
し、演算量を少なくするために多段階探索法を用いると
1回目の探索する点同士が離れてしまうため、1回目で
求める真の動きがある方向と異なってしまった場合には
動きの予測の失敗が起こる。また、動画像を情報源符号
化する場合などにおいては前述の演算時間や動き予測の
精度が大きく作用することは言うまでもない。
In the conventional motion detection described above, the calculation time is increased if the accuracy of the motion prediction is increased, or the accuracy of the motion prediction is decreased if the calculation time is shortened. There is a problem. Specifically, if the search area is set wide so that a moving object in the image does not move out of the search area, the block matching method increases the calculation amount accordingly, If the multi-step search method is used to reduce the number of points, the points to be searched for the first time are separated from each other, and if the true motion obtained in the first time is different from the direction in which the motion is found, the motion prediction fails. Needless to say, the above-mentioned calculation time and the accuracy of motion estimation have a great effect when the moving image is encoded by the information source.

【0005】本発明の目的は、従来の問題点を解決し、
演算時間を短縮して動き予測の精度を向上する動き補償
フレーム間予測の動き検出方式及びその装置の提供にあ
る。
The object of the present invention is to solve the problems of the prior art,
(EN) Provided are a motion compensation method for motion-compensated interframe prediction that shortens the calculation time and improves the accuracy of motion prediction, and an apparatus thereof.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的は、前画像デー
タを記憶する手段と、ベクトル集合を記憶する手段と、
入力された画像データと前記前画像記憶手段のデータを
もとに、前記記憶手段のベクトル集合を用い、それらの
ベクトルを基準としてマッチングによる相似度の最大点
を求める計算を繰返して動きベクトルを求める動き検出
器と、該動き検出器による計算済みブロックの動きベク
トルを記憶する手段とを設けたことによって達成され
る。
Means for Solving the Problems The above-mentioned objects include means for storing previous image data, means for storing a vector set, and
Based on the input image data and the data of the previous image storage means, the vector set of the storage means is used, and the calculation of the maximum point of the similarity degree by matching is repeated based on these vectors to obtain the motion vector. This is achieved by providing a motion detector and means for storing the motion vector of the block calculated by the motion detector.

【0007】[0007]

【作用】上記手段を用いれば、入力画像データと前画像
データをもとに、複数のベクトルからなるベクトル集合
を用い、それらのベクトルを基準としてブロックマッチ
ング法により相似度を求め、該相似度が最大となる点に
再度、ベクトル集合を用い、それらのベクトルを基準と
してマッチングの相似度が最大点を求めることを繰り返
すことにより、マッチングの相似度が探索領域内で最大
になる点に収束させ、該収束点のベクトルを動きベクト
ルとする。これにより演算量が減少し、処理時間が短縮
する。
According to the above means, a vector set consisting of a plurality of vectors is used based on the input image data and the previous image data, and the similarity is calculated by the block matching method with these vectors as a reference. By using the vector set again for the maximum point, and repeating the calculation of the maximum matching similarity based on these vectors, the matching similarity converges to the maximum point in the search area. Let the vector of the said convergence point be a motion vector. As a result, the amount of calculation is reduced and the processing time is shortened.

【0008】[0008]

【実施例】以下本発明を実施例によって説明する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.

【0009】図1は本発明の一実施例の動き検出の概要
を示したものである。図中1−1のように現在の画像内
のブロックの左上を原点とする。これは便宜上、原点を
左上に決めたものでブロックの中心などの他点でも良い
ことは言うまでもない。この原点と対応する図中の1−
2の1フレーム前の画像の点に原点などの代表点からど
のようにマッチングを行うかを示したベクトルの集合
(以下、そのベクトルを見本ベクトル、ベクトルの集合
を見本ベクトルの集合とする)を重ね、見本ベクトルの
集合内の点でブロック同士のマッチングを行った結果得
られる相似度から、相似度が最大になる点を求める。こ
こで、相似度を求めるにあたり、一般的には相似度を表
す関数は相似度が大きくなると小さな値を返すものを使
用し、一般的には数1に示す残差2乗和あるいは数2の
絶対値差分和等の評価関数を用いる。
FIG. 1 shows an outline of motion detection according to an embodiment of the present invention. As shown in 1-1 in the figure, the upper left corner of the block in the current image is the origin. For the sake of convenience, the origin is set to the upper left, and it goes without saying that it may be another point such as the center of the block. 1-in the figure corresponding to this origin
2 is a set of vectors showing how to perform matching from a representative point such as the origin to the point of the image one frame before (hereinafter, the vector is a sample vector, and the set of vectors is a set of vector vectors). The point at which the similarity is maximized is found from the similarity obtained as a result of overlapping and matching the blocks at points within the set of sample vectors. Here, in obtaining the similarity, generally, a function that represents the similarity uses a function that returns a small value when the similarity increases, and generally, the residual sum of squares shown in Formula 1 or the formula 2 An evaluation function such as the sum of absolute difference is used.

【0010】[0010]

【数1】 [Equation 1]

【0011】[0011]

【数2】 [Equation 2]

【0012】この数式に示すように相似度が最大になる
ということは評価関数の値(残差2乗和、絶対値差分
和)が最小になるということである。なお、以下、評価
関数として残差2乗和を用いるが、絶対値差分和でも同
様な処理が行なえる。そこで、この数1の式を用いて残
差2乗和が最小になる残差最小点1を求める。そして、
残差最小点1を中心に、見本ベクトルの集合を重ね、そ
の見本ベクトルの集合内で残差2乗和が最小になる残差
最小点2を求める。同様に残差最小点2を中心に見本ベ
クトルの集合を重ねるという処理を、残差最小点が変化
しなくなるまで続ける。残差最小点が変化しなくなった
点に原点からベクトルを引く。これが動きベクトルとな
る。なお、見本ベクトル集合とは図2に示すような一様
に分布したベクトルの集合、あるいは図3に示すような
中心に偏って分布しているベクトルの集合を表すが、特
にこれに限定せず、探索領域内の局所的な領域を探索す
ることが可能な集合であれば良く、通常は円形の領域で
あるが、四角形領域などでも可能であることは言うまで
もない。
The fact that the degree of similarity is maximized as shown in this equation means that the value of the evaluation function (sum of residuals squared, sum of absolute value differences) is minimized. Although the residual sum of squares is used as the evaluation function below, the same process can be performed with the sum of absolute difference. Therefore, the residual minimum point 1 at which the residual sum of squares is minimized is obtained by using the equation (1). And
A set of sample vectors is overlapped around the minimum residual point 1, and the minimum residual point 2 that minimizes the sum of squared residuals is obtained in the set of sample vectors. Similarly, the process of overlapping the set of sample vectors around the minimum residual point 2 is continued until the minimum residual point does not change. A vector is drawn from the origin to the point where the minimum residual point does not change. This is the motion vector. The sample vector set refers to a set of uniformly distributed vectors as shown in FIG. 2 or a set of vectors distributed with a center as shown in FIG. 3, but is not limited to this. As long as it is a set capable of searching a local area within the search area, it is usually a circular area, but it goes without saying that a rectangular area or the like is also possible.

【0013】図4は見本ベクトル集合をブロックマッチ
ング結果から得られる評価関数の値の大きさにより変化
させて動き検出を行ったものである。図中の原点に見本
ベクトル集合1を重ねて、見本ベクトル毎にブロックマ
ッチングを行い、その中で残差2乗和が最小になる残差
最小点1を求める。次に残差2乗和に応じ、見本ベクト
ル集合の大きさや見本ベクトルの分布状態を変化させた
見本ベクトル集合2を重ね、ブロックマッチングによる
残差2乗和が最小になる残差最小点2を求める。同様に
残差2乗和に応じた見本ベクトル集合3から残差最小点
3を求めると言う操作を残差最小点が変化しなくなるま
で繰り返す。最終的に求まった残差最小点から原点まで
のベクトルを動きベクトルとする。
FIG. 4 shows the motion detection performed by changing the sample vector set according to the magnitude of the value of the evaluation function obtained from the block matching result. The sample vector set 1 is superimposed on the origin in the figure, block matching is performed for each sample vector, and the residual minimum point 1 at which the residual sum of squares is minimized is obtained. Next, according to the residual sum of squares, the sample vector set 2 in which the size of the sample vector set and the distribution state of the sample vectors are changed is overlapped, and the minimum residual point 2 that minimizes the residual sum of squares by block matching is set. Ask. Similarly, the operation of obtaining the minimum residual point 3 from the sample vector set 3 according to the residual sum of squares is repeated until the minimum residual point does not change. The finally obtained vector from the residual minimum point to the origin is taken as the motion vector.

【0014】図5は動き予測点と原点との2点の処理開
始位置を示したものである。これは動き検出の処理の最
初に原点と動き予測点とでどちらかに求める動きベクト
ルがあるかを大まかに推定しその点から処理を始めると
いうものである。図中の5−1で示すようにMPEG等
の動き予測のように前のブロックから動き予測を行う。
具体的には前のブロックからの予測に限らず、既知であ
る周囲のブロックの動きベクトルを使って動きベクトル
を予測しても良いとことは言うまでもない。図中の5−
2のブロックの原点0に対応した図中の5−3の0′と
前述の方法で求めた動き予測点Pの2点でマッチング残
差を求め、残差の小さい方から前述(図4)の処理を開
始する。
FIG. 5 shows the processing start positions of two points, the motion prediction point and the origin. This is to roughly estimate which one of the origin and the motion prediction point has a motion vector to be obtained at the beginning of the motion detection process, and start the process from that point. As indicated by 5-1 in the figure, the motion prediction is performed from the previous block like the motion prediction of MPEG or the like.
It is needless to say that the motion vector may be predicted using the known motion vectors of the surrounding blocks, not limited to the prediction from the previous block. 5-in the figure
The matching residuals are obtained at two points, 0'of 5-3 in the figure corresponding to the origin 0 of the block of 2 and the motion prediction point P obtained by the above-mentioned method. The process of is started.

【0015】図6は本発明一実施例の再計算を防止する
ための処理マップの概要図である。この図6−1に示す
ように前述までの見本ベクトル集合を用いた動きベクト
ル検出を行うと一度演算した点で再度の演算を行うこと
になる。それを防止するために探索領域と対応している
計算した点を格納しておく図6−2に示すような計算済
み点マップを作り、そのマップを検索しながら探索を行
なう。
FIG. 6 is a schematic diagram of a processing map for preventing recalculation according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6A, when the motion vector detection using the sample vector set described above is performed, the calculation is performed again at the point where the calculation is performed once. In order to prevent this, a calculated point map as shown in FIG. 6B for storing the calculated points corresponding to the search area is created, and the search is performed while searching the map.

【0016】具体的な例としては、探索を開始する前に
計算済み点用マップのすべての値を0にしておく。そし
て、動きベクトル検出を行なうごとに計算を行なった点
の位置に1を格納する。この計算のときに、計算済み点
用マップを見て、0ならば計算を行なって1を格納し、
1ならば計算を行なわずに次の計算に移行する。
As a concrete example, all the values of the calculated point map are set to 0 before starting the search. Then, each time the motion vector is detected, 1 is stored in the position of the calculated point. At the time of this calculation, look at the calculated point map, if 0, calculate and store 1.
If 1, the calculation is not performed and the next calculation is performed.

【0017】図7は本発明の動き検出装置の一実施例を
示したものである。動画像の情報源符号化処理の開始時
のように動き補償フレーム間予測符号化を使用しない場
合と動き補償フレーム間予測符号化を使用する場合に大
きく分けることができる。例えば、符号化開始時の1枚
目の画像、動き補償フレーム間予測符号化を使用するこ
とによる誤りの伝播を防止するためのリフレッシュ画像
等の場合は動き補償フレーム間予測符号化は使用しな
い。
FIG. 7 shows an embodiment of the motion detecting apparatus of the present invention. It can be roughly classified into a case where the motion compensation interframe predictive coding is not used as in the start of the moving image information source coding process and a case where the motion compensation interframe predictive coding is used. For example, in the case of the first image at the start of encoding, the refresh image for preventing the propagation of errors due to the use of motion-compensated interframe predictive coding, the motion-compensated interframe predictive encoding is not used.

【0018】前者の場合は、画像データが入力1され、
動き検出器2に入り、前画像メモリ3に記憶され、画像
がそのまま出力4される。
In the former case, image data is input 1,
It enters the motion detector 2, is stored in the previous image memory 3, and the image is output 4 as it is.

【0019】後者の場合は、画像データが入力1され、
動き検出器2に入る。動き検出器2では入力された画像
データと前画像メモリ3内のデータをもとに動き検出を
行う。動き検出は図10で示した流れ図の処理に従い、
動きベクトルを求める。その後、動き検出器2は、動き
ベクトルが検出可能、あるいは不可能という信号を出力
し、また検出できた場合には動きベクトルを出力7す
る。さらに、前画像データに対する入力された画像デー
タの差分データなど情報源符号化に必要となるデータを
出力することになるが、このような符号化技法に左右さ
れる内容については特に言及しない。
In the latter case, the image data is input 1,
Enter the motion detector 2. The motion detector 2 detects motion based on the input image data and the data in the previous image memory 3. Motion detection follows the process of the flowchart shown in FIG.
Find the motion vector. After that, the motion detector 2 outputs a signal that the motion vector can be detected or cannot be detected, and outputs 7 if the motion vector can be detected. Further, although the data necessary for the information source coding such as the difference data of the input image data with respect to the previous image data is output, the contents depending on such a coding technique are not particularly mentioned.

【0020】また、見本ベクトル集合用ROM5の具体
的な構成例は図8に示すように、0番地にはi1番地,
i2番地、…in番地項目が格納され、i1番地にはM
AP〔1〕、i2番地にはMAP〔2〕,…in番地に
はMAP〔n〕の基本ベクトルが各々格納されている。
また、計算済み点を格納するRAM6の具体的構成は、
図9に示すようにベクトルX成分X1,X2,…Xn、ベ
クトルY成分Y1,Y2…Ynが格納される。
Further, as shown in FIG. 8, a concrete configuration example of the ROM 5 for the sample vector set is as follows.
i2 address, ... In address item is stored, and i address is M
The basic vectors of MAP [2], ..., In are stored in AP [1], i2, respectively.
Further, the specific configuration of the RAM 6 that stores the calculated points is
As shown in FIG. 9, vector X components X 1 , X 2 , ... Xn and vector Y components Y 1 , Y 2, ... Yn are stored.

【0021】図10は動き検出器2の動き検出アルゴリ
ズムのフローチャートである。求める。ブロックの原点
でまず、残差最小点(x,y)とその点の残差2乗和D
を求める(ステップ102)。この残差最小点と残差2
乗和Dを求める処理を図11に示す。求めた残差最小点
(x,y)を残差最小点(x_min,y_min)付近
の残差最小点(x,y)と残差2乗和Dを求める(ステ
ップ105)。ここで求めたDとD_minを比較(ス
テップ106)して、等しくない場合は残差最小点
(x,y)を(x_min,y_min)に残差2乗和D
をD_minに代入し(ステップ107)、ステップ1
08からステップ104に戻り同様に処理を繰り返す。
等しくなった場合は最小点の座標を動きベクトルとして
保存し(ステップ109)、処理を終了する(ステップ
110)。なお、総ての座標系は動きベクトルを求める
ブロックを原点とした座標系を使用する。
FIG. 10 is a flowchart of the motion detection algorithm of the motion detector 2. Ask. At the origin of the block, first, the minimum residual point (x, y) and the residual sum of squares D at that point
Is calculated (step 102). This residual minimum point and residual 2
The process of obtaining the sum of multiplications D is shown in FIG. The obtained residual minimum point (x, y) is determined to be the residual residual minimum point (x, y) near the residual minimum point (x_min, y_min) and the residual sum of squares D (step 105). D obtained here and D_min are compared (step 106), and if they are not equal, the residual residual minimum point (x, y) is set to (x_min, y_min) and the residual sum of squares D is obtained.
Is substituted for D_min (step 107), and step 1
The process returns from 08 to step 104 and the same process is repeated.
If they are equal, the coordinates of the minimum point are saved as a motion vector (step 109), and the process ends (step 110). All coordinate systems use a coordinate system whose origin is a block for obtaining a motion vector.

【0022】図11は前記残差最小点および残差2乗和
を計算するアルゴリズムのフローチャートである。初期
設定(ステップ202)の後、変数iが使用する見本ベ
クトルの総数以上になるまで、ステップ209間をルー
プする(ステップ203)。ループ内は見本ベクトルの
成分に残差最小点を加算した成分(vx,vy)(ステ
ップ204)が計算を行なっている点かどうか判断(ス
テップ205)して、まだ計算を行なっていない点なら
ば、計算済み点用マップの対応箇所に1を代入(ステッ
プ206)し、その点の残差2乗和Dを求め(ステップ
207)、今まで求めた残差2乗和の最小値D_min
と比較(ステップ208)し、小さければステップ20
9へ、大きければ待避させた後(ステップ210)ステ
ップ209へ移る。ステップ205で一度計算を終えた
点であることが分かった場合はステップ209に移る。
FIG. 11 is a flowchart of an algorithm for calculating the residual minimum point and the residual sum of squares. After the initialization (step 202), the loop between steps 209 is repeated until the variable i becomes equal to or larger than the total number of sample vectors used (step 203). In the loop, it is judged whether or not the component (vx, vy) (step 204) obtained by adding the residual minimum point to the sample vector component is in the calculation (step 205), and if it is not calculated yet. For example, 1 is substituted for the corresponding point of the calculated point map (step 206), the residual sum of squares D of that point is calculated (step 207), and the minimum value of the residual sum of squares D_min calculated so far is calculated.
(Step 208), and if smaller, step 20
9. If it is larger, it is saved (step 210) and then the process proceeds to step 209. If it is found in step 205 that the calculation has been completed once, the process proceeds to step 209.

【0023】図12は残差2乗和を計算するフローチャ
ートである。数1の残差2乗和を求めるものである。
FIG. 12 is a flowchart for calculating the residual sum of squares. The residual sum of squares of Equation 1 is calculated.

【0024】図13は動き検出アルゴリズムのフローチ
ャートである。先行して処理された隣接ブロックから導
かれる動きベクトルの予測点(px,py)付近の残差
最小点(x1,y1)とその点の残差2乗和D1を求め
る(ステップ402)。次にブロックの原点(0,0)
付近の残差最小点(x2,y2)と残差2乗和D2を求
める(ステップ403)。残差2乗和D1と残差2乗和
D2を比較し(ステップ404)、残差2乗和D1が残
差2乗和D2以下ならば、残差最小点(x1,x1)を
残差最小点(x_min,y_min)に残差2乗和D1
を残差2乗和D_minに代入(ステップ405)す
る。残差2乗和D2の方が大きければ、残差最小点(x
2,y2)を残差最小点(x_min,y_min)に残
差2乗和D2を残差2乗和D_minに代入(ステップ
406)する。
FIG. 13 is a flowchart of the motion detection algorithm. The minimum residual point (x1, y1) near the prediction point (px, py) of the motion vector derived from the preceding processed adjacent block and the residual sum of squares D1 of that point are obtained (step 402). Next block origin (0,0)
A residual residual minimum point (x2, y2) and a residual sum of squares D2 are obtained (step 403). The residual sum of squares D1 and the residual sum of squares D2 are compared (step 404). If the residual sum of squares D1 is less than or equal to the residual sum of squares D2, the residual minimum point (x1, x1) is set to the residual difference. The residual sum of squares D1 at the minimum point (x_min, y_min)
Is substituted for the residual sum of squares D_min (step 405). If the residual sum of squares D2 is larger, the residual minimum point (x
2, y2) is substituted for the residual minimum point (x_min, y_min), and the residual square sum D2 is substituted for the residual square sum D_min (step 406).

【0025】その後、最小点(x_min,y_min)
付近の残差最小点(x3,y3)と残差2乗和D3を求
める(ステップ408)。D3とD_minを比較し
(ステップ409)、残差最小点(x3,y3)の方が
小さい場合は残差最小点(x3,y3)を(x_mi
n,y_min)に残差2乗和D3をD_minに代入し
(ステップ410)、ステップ411からステップ40
7に戻り同様の処理を繰り返す。ステップ409で最小
点と誤差最小点が等しくなった場合は最小点の座標を動
きベクトルをして保存し(ステップ412)、処理を終
了する(ステップ413)。
After that, the minimum point (x_min, y_min)
The residual residual minimum point (x3, y3) and the residual sum of squares D3 are found (step 408). D3 and D_min are compared (step 409). If the minimum residual point (x3, y3) is smaller, the minimum residual point (x3, y3) is (x_mi
Substituting the residual sum of squares D3 into D_min (n, y_min) (step 410), steps 411 to 40
Return to 7 and repeat the same processing. If the minimum point and the error minimum point are equal in step 409, the coordinates of the minimum point are saved as a motion vector (step 412), and the process is terminated (step 413).

【0026】図14は図13で使用する残差最小点と残
差2乗和を求めるフローチャートである。ステップ50
2で見本ベクトル集合を以前までに求めた残差2乗和の
値により、決定する。以下のステップ503〜512ま
での処理については図11と同じである。
FIG. 14 is a flow chart for obtaining the residual minimum point and the residual sum of squares used in FIG. Step 50
In step 2, the sample vector set is determined based on the value of the residual sum of squares obtained previously. The processing of the following steps 503 to 512 is the same as in FIG.

【0027】図15は本発明の一実施例である動画像伝
送システム構成を図示したものである。送信側装置は、
装置の動作全体を制御するCPU11と、ビデオカメラ
などの画像入力装置12と、画像入力信号(例えばNT
SCコンポジット信号など)をディジタル信号に変換す
るA/D変換機能を兼ね備えた1/F13と、入力した
ディジタル画像データを記憶する入力画像記憶装置14
と、動き検出装置15と、入力画像データや動き検出の
結果得られる動きベクトルなどの情報を情報源符号化す
る情報源符号化装置16と、送受信や通信制御を行う通
信制御装置17と、それとCPU11をつなぐRS−2
32Cなどの汎用のI/F18とで構成される。
FIG. 15 is a diagram showing the configuration of a moving image transmission system which is an embodiment of the present invention. The transmitting device is
A CPU 11 that controls the overall operation of the device, an image input device 12 such as a video camera, and an image input signal (for example, NT
1 / F13 also having an A / D conversion function for converting (SC composite signal, etc.) into a digital signal, and an input image storage device 14 for storing input digital image data
A motion detecting device 15, an information source coding device 16 for coding information such as input image data and a motion vector obtained as a result of motion detection, a communication control device 17 for transmission / reception and communication control, and RS-2 connecting CPU11
It is composed of a general-purpose I / F 18 such as 32C.

【0028】さらに、受信側装置は、装置の動作全体を
制御するCPU21と、通信制御装置22と、それとC
PU21をつなぐRS−232Cなどの汎用のI/F2
3と、情報源復合化装置24と、復号化された画像デー
タを記憶しておく画像記憶装置25と、表示装置27
と、それとCPU21をつなぐI/F26とで構成され
る。
Further, the receiving side device has a CPU 21 for controlling the overall operation of the device, a communication control device 22, and C
General-purpose I / F2 such as RS-232C that connects PU21
3, an information source decoding device 24, an image storage device 25 for storing the decoded image data, and a display device 27.
And an I / F 26 that connects it to the CPU 21.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上の本発明によれば、次のような効果
を奏する。
According to the present invention described above, the following effects can be obtained.

【0030】(1) 従来の動き検出法に比べ、演算量
を減少できる。
(1) The amount of calculation can be reduced as compared with the conventional motion detection method.

【0031】(2) 演算量の減少による動き検出の処
理時間が短縮できる。
(2) The processing time for motion detection can be shortened by reducing the amount of calculation.

【0032】(3) システム全体の処理時間の短縮が
計れる。
(3) The processing time of the entire system can be shortened.

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

【図1】本発明の一実施例の動き検出の概要を示したも
のである。
FIG. 1 shows an outline of motion detection according to an embodiment of the present invention.

【図2】見本ベクトル集合の分布状態の例1である。FIG. 2 is an example 1 of a distribution state of a sample vector set.

【図3】見本ベクトル集合の分布状態の例2である。FIG. 3 is an example 2 of a distribution state of a sample vector set.

【図4】本発明の他の実施例の可変見本ベクトル集合を
使った動き検出の概要を示したものである。
FIG. 4 shows an outline of motion detection using a variable sample vector set according to another embodiment of the present invention.

【図5】動き予測点の算出例である。FIG. 5 is an example of calculation of motion prediction points.

【図6】再計算を防止するために使用する計算済み点用
マップの説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a calculated point map used to prevent recalculation.

【図7】本発明の一実施例の動き検出装置である。FIG. 7 is a motion detection device according to an embodiment of the present invention.

【図8】図7で使用する見本ベクトル集合用ROMの構
成例である。
FIG. 8 is a configuration example of a ROM for a sample vector set used in FIG.

【図9】図7で使用するROMの構成例である。FIG. 9 is a configuration example of a ROM used in FIG.

【図10】図7の動き検出のフローチャート1である。10 is a flowchart 1 of the motion detection of FIG.

【図11】図10で用いる残差最小点と残差2乗和を求
めるフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart for obtaining a residual minimum point and a residual sum of squares used in FIG.

【図12】図10で用いる残差2乗和を求めるフローチ
ャートである。
12 is a flowchart for obtaining the residual sum of squares used in FIG.

【図13】図7の動き検出のフローチャート2である。13 is a flowchart 2 of the motion detection of FIG.

【図14】図13で用いる見本ベクトル集合を変化させ
る処理を行なう時の残差最小点と残差2乗和を計算する
フローチャートである。
14 is a flowchart for calculating a residual minimum point and a residual sum of squares when a process of changing the sample vector set used in FIG. 13 is performed.

【図15】本発明の他の実施例の情報源符号化データ通
信装置のシステム構成図である。
FIG. 15 is a system configuration diagram of an information source-encoded data communication device of another embodiment of the present invention.

【図16】動き検出の概要を示したものである。FIG. 16 shows an outline of motion detection.

【図17】従来の動き検出方法であるブロックマッチン
グ法の概要を示したものである。
FIG. 17 shows an outline of a block matching method which is a conventional motion detection method.

【図18】従来の動き検出方法である多段階探索法の概
要を示したものである。
FIG. 18 shows an outline of a conventional multi-stage search method which is a motion detection method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…画像入力、2…動き検出器、3…前画像メモリ、4
…画像出力、5…見本ベクトル集合用ROM、6…動き
ベクトル用RAM、7…動きベクトルデータ出力。
1 ... Image input, 2 ... Motion detector, 3 ... Previous image memory, 4
... image output, 5 ... sample vector set ROM, 6 ... motion vector RAM, 7 ... motion vector data output.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 動画像を情報源符号化するにあたり、時
間的相関性を符号化する動き補償フレーム間予測で使わ
れる動きベクトルを検出するための動き検出方式におい
て、複数のベクトルからなるベクトル集合を用い、それ
らのベクトルを基準として、ブロックマッチング法によ
り相似度を求め、該相似度が最大となる点に再度、ベク
トル集合を用い、それらのベクトルを基準としてマッチ
ングの相似度が最大点を求めることを繰り返すことによ
り、マッチングの相似度が探索領域内で最大になる点に
収束させ、該収束点のベクトルを動きベクトルとするこ
とを特徴とする動き補償フレーム間予測の動き検出方
式。
1. In a motion detection method for detecting a motion vector used in motion-compensated interframe prediction, which encodes temporal correlation in source coding of a moving image, a vector set composed of a plurality of vectors. , The similarity is calculated by the block matching method using those vectors as a reference, the vector set is used again at the point where the similarity is maximum, and the maximum similarity is calculated based on these vectors. A motion detection method for motion-compensated inter-frame prediction, which is characterized by causing the point of which the similarity of matching is maximized in the search area by repeating the above, and using the vector of the convergence point as a motion vector.
【請求項2】 前記マッチングの相似度によりベクトル
集合の大きさ、またはベクトル集合の大きさ及び内部の
ベクトルの配置を調節することを特徴とすることを特徴
とする請求項1記載の動き補償フレーム間予測の動き検
出方式。
2. The motion compensation frame according to claim 1, wherein the size of the vector set, or the size of the vector set and the arrangement of internal vectors are adjusted according to the similarity of the matching. Inter-prediction motion detection method.
【請求項3】 前記動きを検出するブロックの原点と先
行して動き検出された隣接ブロックから予測される動き
予測点との両点に対し、ベクトルの集合を用いたブロッ
クマッチング法によるマッチングの相似度が最大になる
点を各々求め、該求められた両点を比較して真の動きベ
クトルがどちらの点付近に有るかを動き検出に先行して
予測することを特徴とする請求項1記載の動き補償フレ
ーム間予測の動き検出方式。
3. Similarity of matching by a block matching method using a set of vectors for both the origin of the block for detecting the motion and the motion prediction point predicted from the adjacent block previously detected for the motion. 2. The point having the maximum degree is obtained respectively, and the obtained two points are compared to predict which point the true motion vector is near prior to the motion detection. Motion Compensation Interframe Prediction Motion Detection Method.
【請求項4】 前記マッチングの相似度を繰返して求め
るとき、先のマッチングの相似度を計算するときに使用
した演算点に対し、再度のマッチングの相似度の計算を
行わないことを特徴とする請求項1記載の動き補償フレ
ーム間予測の動き検出方式。
4. When the similarity of the matching is repeatedly obtained, the calculation of the similarity of the matching is not performed again for the calculation point used when calculating the similarity of the previous matching. The motion detection method of motion-compensated inter-frame prediction according to claim 1.
【請求項5】 動画像を情報源符号化することにあた
り、時間的相関性を符号化する動き補償フレーム間予測
で使われる動きベクトルを検出するための動き検出装置
において、 前画像データを記憶する手段と、ベクトル集合を記憶す
る手段と、入力された画像データと前記前画像記憶手段
のデータをもとに、前記記憶手段のベクトル集合を用
い、それらのベクトルを基準としてマッチングによる相
似度の最大点を求める計算を繰返して動きベクトルを求
める動き検出器と、該動き検出器による計算済みブロッ
クの動きベクトルを記憶する手段とを設けたことを特徴
とする動き補償フレーム間予測の動き検出装置。
5. A motion detection device for detecting a motion vector used in motion-compensated inter-frame prediction, which encodes temporal correlation in source-coding a moving image, stores previous image data. Means, a means for storing the vector set, a vector set of the storage means based on the input image data and the data of the previous image storage means, and the maximum similarity degree by matching based on these vectors. A motion detection device for motion-compensated interframe prediction, comprising: a motion detector that repeatedly calculates a point to obtain a motion vector; and a unit that stores a motion vector of a block calculated by the motion detector.
【請求項6】 請求項5記載の動き補償フレーム間予測
の動き検出装置を備えたデータの情報源符号化を行なっ
て送信する送信側装置と、伝送路を介して受信データの
情報源復号化して表示する受信側装置とから成る動画像
伝送装置。
6. A transmission-side device, which is provided with a motion detection device for motion-compensated inter-frame prediction according to claim 5, which performs information source coding and transmits, and an information source decoding of received data via a transmission path. A moving image transmission device including a receiving side device for displaying the image.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006270958A (en) * 2005-03-21 2006-10-05 Pixart Imaging Inc Movement-estimating method of improved type diamond search
US7817717B2 (en) 2002-06-18 2010-10-19 Qualcomm Incorporated Motion estimation techniques for video encoding

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