JPH10177655A

JPH10177655A - 動画像処理装置

Info

Publication number: JPH10177655A
Application number: JP33590496A
Authority: JP
Inventors: Koshi Sakurada; 孔司桜田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1996-12-16
Filing date: 1996-12-16
Publication date: 1998-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】動きの大小に拘らず演算量がほぼ一定であ
る、しかも、画像中の対象物の一連の動きを大局的に把
握可能な、さらに、画像データに雑音が含まれても、動
き検出エラーが発生し難い動画像処理装置を提供する。【解決手段】水平軸、垂直軸及び時間軸の３次元空間
上で表された動画像データが入力され、その動画像デー
タに対する座標軸変換処理を通じて、入力された動画像
データにおける動きに応じた縞状パターンを含み得る座
標軸変換データを形成する座標軸変換手段と、形成され
た座標軸変換データにおける縞状パターンの情報に基づ
いて、入力された動画像データにおける動きの情報を得
る動き情報形成手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動画像中の対象物
の動き情報を得る動画像処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】文献１『テレビジョン学会編、「画像情報圧縮」、オー
ム社、ｐ．９２、１９９１年』動画像の動き検出は、動
画像処理装置を構成する際に必要な技術である。例え
ば、動画像符号化装置においては、画像の動きを予測
し、予測誤差のみを符号化することによって符号量を削
減できる。また、対象物の動きを解析したりモデル化し
て利用するシステムにおいても、動画像の動き検出が必
要不可欠である。

【０００３】このような動画像の動きを検出する方法と
しては、従来、上記文献１に開示されるものがある。

【０００４】図２は、従来文献による動画像の動き検出
方法を説明する図である。図２において、符号２０１は
現フレーム内のブロック、符号２０２は前フレーム内の
ブロック、符号２０３はブロック２０１中の画素Ｘi 、
符号２０４はブロック２０２中の画素Ｘi-f-j を、それ
ぞれ表わしている。

【０００５】上記文献の方法では、画像をブロック化
し、ブロック単位でパターンマッチングを行なう。パタ
ーンマッチングの方法は、例えば、現フレーム内のブロ
ック２０１中の画素Ｘi と、これをｊ画素ずらした前フ
レーム内のブロック２０２中の画素Ｘi-f-j との差分の
絶対値和Ｓを、(1) 式に従って求め、この評価量Ｓを最
小にするずれ位置ｊを探索して動き量を検出するもので
ある。(1) 式における総和Σは、ブロック２０１に属す
る全ての画素Ｘi についてである。

【０００６】Ｓ＝Σ｜Ｘi −Ｘi-f-j ｜ …(1) このブロックマッチング方法においては、現フレームを
ブロックに分割し、ブロック毎に前フレームとの類似位
置を探索することによって、フレーム間の動きを検出す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ブロックマッチング方法による動き検出では、以下のよ
うな課題(1) 〜(3) が生じていた。

【０００８】(1) フレーム間の動きが大きい場合、パタ
ーンマッチングの探索範囲を広く設定する必要があり、
その結果、演算量が増大する。

【０００９】(2) フレーム間のブロック毎の動き量しか
得られないので、画像中の対象物の一連の動きを大局的
に把握できない。そのため、対象物の動きを解析したり
モデル化して利用するシステムへの適用が難しい。

【００１０】(3) 画像データに雑音が含まれる場合、正
しい動き量に対して評価値Ｓが最小になるとは限らない
ので、動き検出エラーが発生しやすい。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明の動画像処理装置は、水平軸、垂直軸及び時
間軸の３次元空間上で表された動画像データが入力さ
れ、その動画像データに対する座標軸変換処理を通じ
て、入力された動画像データにおける動きに応じた縞状
パターンを含み得る座標軸変換データを形成する座標軸
変換手段と、形成された座標軸変換データにおける縞状
パターンの情報に基づいて、入力された動画像データに
おける動きの情報を得る動き情報形成手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１２】本発明の動画像処理装置においては、座標
軸変換手段が、水平軸、垂直軸及び時間軸の３次元空間
上で表された入力された動画像データに対する座標軸変
換処理を通じて、入力された動画像データにおける動き
に応じた縞状パターンを含み得る座標軸変換データを形
成し、動き情報形成手段が、形成された座標軸変換デー
タにおける縞状パターンの情報に基づいて、入力された
動画像データにおける動きの情報を得る。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（Ａ）第１の実施形態以下、本発明による動画像処理装置の第１の実施形態を
図面を参照しながら詳述する。

【００１４】（Ａ−１）第１の実施形態の構成図１は、この第１の実施形態による動画像処理装置の構
成を示すブロック図である。図１において、第１の実施
形態の動画像処理装置は、時空間軸変換部１０１、投影
パターン作成部１０２、縞方向検出部１０３及び動き量
出力部１０４から構成されている。

【００１５】時空間軸変換部１０１は、動画像データＳ
１０１を入力して記憶し、３次元空間上で表わされる動
画像データの座標系（ｘ，ｙ，ｔ）（ｘは動画像を構成
する各フレームの水平軸、ｙは各フレームの垂直軸、ｔ
は時間軸）を変換して、各ｙの値毎の（ｔ，ｘ）を座標
軸とする２次元空間上のパターン及び各ｘの値毎の
（ｔ，ｙ）を座標軸とする２次元空間上のパターンＳ１
０２を、投影パターン作成部１０２に出力するものであ
る。

【００１６】投影パターン作成部１０２は、２次元パタ
ーンＳ１０２を入力して、複数の方向毎に投影を行な
い、投影パターンＳ１０３を縞方向検出部１０３に出力
するものである。

【００１７】縞方向検出部１０３は、投影パターンＳ１
０３を入力して、その方向毎の分散を計算し、該分散値
が最大となる方向を求め、これを縞方向データＳ１０４
として動き量出力部１０４に出力するものである。

【００１８】動き量出力部１０４は、複数の縞方向デー
タＳ１０４を入力して、動画像データＳ１０１に対応す
る動きの量を計算し、動画像動きデータＳ１０５を出力
するものである。

【００１９】（Ａ−２）第１の実施形態の動作次に、以上のような各部１０１〜１０４からなる第１の
実施形態の動画像処理装置の動作を説明する。

【００２０】動画像データＳ１０１が時空間軸変換部１
０１に入力されると、時空間軸変換部１０１は、所定の
時間分の動画像データを記憶する。この時点で、時空間
軸変換部１０１には、（ｘ，ｙ，ｔ）３次元空間上で定
義される画素データが記憶すされたことになる。次に、
時空間軸変換部１０１は、各ｙの値毎の（ｔ，ｘ）２次
元パターン及び各ｘの値毎の（ｔ，ｙ）２次元パターン
を順次作成して、これら２次元パターンＳ１０２を投影
パターン作成部１０２に対して出力する。

【００２１】図３は、時空間軸変換部１０１における変
換パターンの特徴を示す説明図である。

【００２２】図３（ａ）は、フレーム中のパターンが時
間経過と共に矢印のように水平移動する場合における初
期時刻ｔ＝０でのフレームパターンを示すものである。
この場合、あるｙの値ｙc に対応する（ｔ，ｘ）２次元
パターンは、図３（ｂ）に示すように、縞状のパターン
になる。動画像上のパターンが水平方向に等速に移動す
ると、この縞状パターンは、同一方向への直線的な模様
となり、その傾きｄｘ／ｄｔは水平移動速度に一致す
る。また、この場合、あるｘの値ｘc に対応する（ｔ，
ｙ）２次元パターンは、図３（ｃ）に示すように、必ず
しも縞状のパターンにはならない。

【００２３】また、図３（ｄ）は、フレーム中のパター
ンが時間経過と共に失印のように垂直移動する場合にお
ける初期時刻ｔ＝０でのフレームパターンを示すもので
ある。この場合、あるｙの値ｙc に対応する（ｔ，ｘ）
２次元パターンは、図３（ｅ）に示すように、必ずしも
縞状のパターンにはならない。一方、この場合、あるｘ
の値ｘc に対応する（ｔ，ｙ）２次元パターンは、図３
（ｆ）に示すように、縞状のパターンになる。動画像上
のパターンが垂直方向に等速に移動すると、この縞状パ
ターンは、同一方向への直線的な模様となり、その傾き
ｄｙ／ｄｔは垂直移動速度に一致する。

【００２４】さらに、図３（ｇ）は、フレーム中のパタ
ーンが時間経過と共に矢印のように斜め移動する場合に
おける初期時刻ｔ＝０でのフレームパターンを示すもの
である。この場合、あるｙの値ｙc に対応する（ｔ，
ｘ）２次元パターンは、図３（ｈ）に示すように、厳密
には縞状のパターンにはならないものの、縞状パターン
に近い模様を呈する。また、同様に、あるｘの値ｘc に
対応する（ｔ，ｙ）２次元パターンも、図３（ｉ）に示
すように、縞状パターンに近い模様を呈する。図３
（ｈ）及び（ｉ）に見られる縞状に近い模様の向きはそ
れぞれ、動画像の移動速度ｄｘ／ｄｔ、ｄｙ／ｄｔに一
致する。

【００２５】以上のように、動画像が直線的な動きをす
る場合には、時空間軸変換部１０１から出力される２次
元パターン（２次元パターンの集合）Ｓ１０２は、縞状
のパターンになりやすいことが分かる。

【００２６】得られた２次元パターンＳ１０２が投影パ
ターン作成部１０２に入力されると、この投影パターン
作成部１０２によって、所走の方向θ毎（例えば、−９
０°から９０°までを１°刻み）に２次元パターンＳ１
０２の投影パターンＳ１０３が計算され、縞方向検出部
１０３に出力される。

【００２７】図４は、投影パターン作成部１０２におけ
る投影パターンＳ１０３の計算方法を説明する図であ
る。

【００２８】図４（ａ）には、縞状パターンを呈する１
個の２次元パターン４０１に対し、その垂直方向より時
計周りにθだけ傾いた方向（矢印にて図示）に投影を行
なった場合の投影データ（図中、ＰＲ（ｒ））について
図示している。各投影位置ｒに対する投影データＰＲ
（ｒ）の計算方法としては、例えば、以下のような(2)
式を適用すれば良い。なお、(2) 式における総和Σは、
画素集合Ａ（θ，ｒ）の全ての要素についてである。

【００２９】ＰＲ（ｒ）＝ΣＬ（ｘ，ｙ，θ，ｒ）Ｐ（ｘ，ｙ）／Ｓ（θ，ｒ）…(2) ここで、図４（ａ）及び（ｂ）に、下記パラメータが意
味する幾何学的関係を図示しているように、Ａ（θ，
ｒ）は、投影角度θ、投影位置ｒの投影ライン（θ，
ｒ）上に存在する画素の集合であり、Ｌ（ｘ，ｙ，θ，
ｒ）は、投影ライン（θ，ｒ）が画素集合Ａ（θ，ｒ）
に属するある画素（ｘ，ｙ）を通過する場合の通過の長
さ（１画素の縦横の長さを各々１とした長さ）であり、
Ｐ（ｘ，ｙ）は画素（ｘ、ｙ）の画素値（階調）であ
り、Ｓ（θ，ｒ）は、投影ライン（θ，ｒ）が２次元パ
ターン４０１を通過する長さである。

【００３０】なお、直前の段落における（ｘ，ｙ）は、
上述した図３における（ｘ，ｙ）とは異なる意味で用い
ている。例えば、図３における（ｔ，ｘ）２次元パター
ンについての投影処理であれば、直前の段落における
（ｘ，ｙ）は、図３における（ｔ，ｘ）が該当する。

【００３１】上述したパラメータＡ（θ，ｒ）、Ｌ
（ｘ，ｙ，θ，ｒ）及びＳ（θ，ｆ）は、投影パターン
Ｓ１０３を計算する際に、投影方向、投影位置、２次元
パターンの相互の幾何学的位置関係に基づいて、その都
度計算しても良いし、予め計算しておいてテープルとし
て記憶しておき、投影パターンＳ１０３を計算する際
に、テーブルから読み出すように構成しても良い。

【００３２】投影パターン作成部１０２から投影パター
ンＳ１０３が出力されると、縞方向検出部１０３によっ
て、各投影方向θ毎に、投影パターンの分散値Ｖ（θ）
が計算される。続いて、縞方向検出部１０３によって、
分散値Ｖ（θ）が最大となる場合の投影方向θが計算さ
れ、該投影方向θが縞方向データＳ１０４として動き量
出力部１０４に出力される。

【００３３】図５は、縞状パターンに対する投影パター
ンの特徴を説明する図である。一例として、縦縞模様を
呈する２次元パターン（（ｔ，ｘ）２次元パターン又は
（（ｔ，ｙ）２次元パターン）５０１に対し、垂直方向
に投影を行なった場合には、図５の上部に示すように、
分散の大きな投影パターン５０２が得られ、その他の方
向、例えば、水平方向に投影を行なった場合には、図５
の右側に示すように、分散の小さな投影パターン５０３
が得られることを示している。

【００３４】すなわち、縞状パターンに対して投影を行
なうと、縞の方向θに対応した投影パターンの分散値Ｖ
（θ）が大きくなるので、縞方向検出部１０３が該分散
値Ｖ（θ）が最大となる方向θを計算することによっ
て、縞方向データＳ１０４が正しく出力される。

【００３５】なお、縞方向検出部１０３は、前記の分散
最大値が所定の閾値より小さい場合には、動きがないも
のとみなして、これを示すデータを縞方向データＳ１０
４として出力する。

【００３６】例えば、図３（ｃ）に示される（ｔ、ｙ）
２次元パターンに対しては、明瞭な縞パターンが存在し
ないので、縞方向検出部１０３での処理において十分大
きな分散値が得られず、垂直方向の動きがないことを示
す識別データが縞方向データＳ１０４として出力される
ことになる。

【００３７】縞方向検出部１０３から縞方向データＳ１
０４が出力されると、次に、動き量出力部１０４が、該
縞方向データＳ１０４を入力して記憶する。さらに、動
き量出力部１０４は、この画像処埋装置に入力された動
画像データＳ１０１を構成する、全ての（ｔ，ｘ）２次
元パターン及び（ｔ，ｙ）２次元パターンに対応する縞
方向データＳ１０４を入力し終えると、（ｘ，ｙ，ｔ）
３次元空間上の動画像の動きを、例えば、動きベクトル
として表現し、動画像動きデータＳ１０５として出力す
る。

【００３８】上述したように、図３に示す（ｔ，ｘ）２
次元パターンの縞方向θは、その算出に用いた初期時刻
ｔ＝０からのｘ方向での移動速度ｄｘ／ｄｔになってお
り、図３に示す（ｔ，ｙ）２次元パターンの縞方向θ
は、その算出に用いた初期時刻ｔ＝０からのｙ方向での
移動速度ｄｙ／ｄｔになっている。従って、あるｘの値
の移動速度ｄｘ／ｄｔと、あるｙの値での移動速度ｄｙ
／ｄｔにより、初期時刻ｔ＝０における座標（ｘ，ｙ）
での移動ベクトルが求められ、これを各座標（ｘ，ｙ）
について求めることにより、初期時刻ｔ＝０における全
ての画素の移動ベクトルを求めることができる。この初
期時刻を順次ずらせて行くことにより、各画素位置での
移動ベクトルの時間変化である動画像動きデータＳ１０
５を得ることができる。

【００３９】図６は、上記動画像動きデータＳ１０５を
利用した呈示の一例であり、図示したように、各フレー
ム画像を時間経過に従って並べ、（ｘ，ｙ）平面上の任
意点の動きを追跡するよう表示を行なっている。この実
施形態では、上記動画像動きデータＳ１０５を利用する
ことにより、（ｘ，ｙ，ｔ）３次元空間上の画像の動き
を大局的に捉えることができるので、図６の方法に限ら
ず、様々な動きの呈示が可能である。

【００４０】（Ａ−３）第１の実施形態の効果以上のように、第１の実施形態は、（ｘ，ｙ，ｔ）３次
元空間上で表わされる動画像データを（ｔ，ｘ）平面及
び（ｔ，ｙ）平面上でスライスした後、複数の方向毎に
投影を行ない、投影パターンの分散値が最大となる方向
を基に、動画像の動き量を検出するものである。上記ス
ライスされた（ｔ，ｘ）平面及び（ｔ，ｙ）平面上の２
次元パターンは、動画像の動きが変形や回転を含まない
平行移動で近似できる場合には、一般に縞状パターンに
なりやすいので、上記分散値が最大となる投影パターン
の方向は縞状パターンの模様の方向、すなわち、動画像
の動きに対応した方向となるので、動画像の動きを正し
く検出することができる。しかも、動きの検出は、上記
の〈ｔ，ｘ）平面及び（ｔ，ｙ）平面上で一括して検出
できるので、動画像の動きを大局的に把握できる。従っ
て、従来、ブロック単位にパターンマッチングを行なっ
て動きを検出した方法の課題を解決し、高精度かつ大局
的に動画像の動きを検出することができる。

【００４１】（Ｂ）第２の実施形態次に、本発明による動画像処理装置の第２の実施形態を
図面を参照しながら詳述する。

【００４２】（Ｂ−１）第２の実施形態の構成図７は、この第２の実施形態による動画像処理装置の構
成を示すブロック図である。図７において、第２の実施
形態の動画像処理装置は、時空間軸変換部７０１、有限
ラドン変換部７０２、縞方向検出部７０３、候補角度記
憶部７０５及び動き量出力部７０４から構成されてい
る。

【００４３】時空間軸変換部７０１は、入力された動画
像データＳ７０１に対して、第１の実施形態の時空間軸
変換部１０１と同様な変換処理を実行し、得られた各ｙ
の値毎の（ｔ，ｘ）２次元空間上のパターン及び各ｘの
値毎の（ｔ，ｙ）２次元空間上のパターンＳ７０２を有
限ラドン変換部７０２に出力するものである。

【００４４】有限ラドン変換部７０２は、２次元パター
ンＳ７０２を入力して、有限ラドン変換を行ない、投影
パターンＳ７０３を縞方向検出部７０３に出力するもの
である。

【００４５】縞方向検出部７０３は、投影パターンＳ７
０３を入力して、各投影パターン毎の分散を計算し、該
分散値が所定値以上となる投影パターン番号Ｓ７０６を
候補角度記憶部７０５に出力すると共に、候補角度デー
タＳ７０７を候補角度記憶部７０５から入力して縞方向
データＳ７０４を計算して動き量出力部７０４に出力す
るものである。

【００４６】候補角度記憶部７０５は、投影パターン番
号Ｓ７０６を入力して、これに対応する候補角度データ
Ｓ７０７を縞方向検出部７０３に出力するものである。

【００４７】動き量出力部７０４は、第１の実施形態の
動き量出力部１０４と同様に、縞方向データＳ７０４を
入力して、動画像データＳ７０１に対応する動き量を計
算して動画像動きデータＳ７０５を出力するものであ
る。

【００４８】（Ｂ−２）第２の実施形態の動作次に、以上のような各部７０１〜７０５からなる第２の
実施形態の動画像処理装置の動作を説明する。

【００４９】動画像データＳ７０１が時空間軸変換部７
０１に入力され、この動画像データＳ７０１に対して時
空間軸変換部７０１が実行する処理は、第１の実施形態
と同様であるので、その説明は省略する。

【００５０】時空間軸変換部７０１から出力された２次
元パターンＳ７０２が有限ラドン変換部７０２に入力さ
れると、この有限ラドン変換部７０２によって、その２
次元パターンＳ７０２に対し、有限ラドン変換が施さ
れ、これにより得られた投影パターンＳ７０３が縞方向
検出部７０３に出力される。

【００５１】ここで、有限ラドン変換は、例えば、文献
２に記載されているような２次元パターンから投影パタ
ーンヘの変換の方法の一つである。

【００５２】文献２『F.Matus,J.Flusser 著、「Image
Representation via a Finite Radon Transform 」、IE
EE Transactions on Pattern Analysis and Machine In
telligence、vol.15,no.10,pp.996-1006、1993年』第１
の実施形態で説明したパターン投影の方法では、投影方
向、投影位置、２次元パターンの相互の幾何学的位置関
係に基づいて、パラメータＬ（ｘ，ｙ，θ，ｒ）、Ａ
（θ，ｒ）、Ｓ（θ，ｒ）を乗除算を含む実数計算によ
り、求める必要があったが、有限ラドン変換では、それ
とは異なり、ほとんどが単純な整数の加算演算のみで投
影パターンが作成され、また、その逆変換によって元の
２次元パターンが完全に再構成できるという特徴をもっ
ている。

【００５３】図８は、有限ラドン変換の投影の規則を説
明する図である。有限ラドン変換では、ｐ×ｐ画素（ｐ
は素数）のパターン領域を対象として、ｐ＋１種類の投
影パターンが存在する。この種類を識別する番号を、以
下では、投影パターン番号と呼ぶ。図８では、一例とし
て、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及び
（ｆ）がそれぞれ、投影パターン番号ｉ＝０、１、２、
ｐ−２、ｐ−１、ｐの場合の投影方法を示している。

【００５４】投影パターン番号ｉ＝０（図８（ａ）参
照）に対しては、２次元パターンの下端ライン上の水平
位置ｒに対し、垂直方向に並んだ画素値の平均を計算し
て、これを投影データＰＲ（ｒ）とする。

【００５５】投影パターン番号ｉ＝１（図８（ｂ）参
照）に対しては、２次元パターンの下端ライン上の水乎
位置ｒに対し、右方向に＋１、上方向に＋１ずつシフト
した画素群の画素値の乎均を計算して、これを投影デー
タＰＲ（ｒ）とする。但し、画素が２次元パターンの右
端を超えた場合には、超えた分をパターン左端から右方
向にシフトした画素値を用いて計算する。

【００５６】投影パターン番号ｉ＝２（図８（ｃ）参
照）に対しては、２次元パターンの下端ライン上の水平
位置ｒに対し、右方向に＋２、上方向に＋１ずつシフト
した画素群の画素値の平均を計算して、これを投影デー
タＰＲ（ｒ）とする。但し、投影パターン番号ｉ＝１の
場合と同様に、画素が２次元パターンの右端を超えた場
合には、超えた分をパターン左端から右方向にシフトし
た画素値を用いて計算する。

【００５７】以下同様に、投影パターン番号ｉ＝３、
４、…、ｐ−１に対して、２次元パターンの下端ライン
上の水平位置ｒに対し、右方向に＋ｉ、上方向に＋１ず
つシフトした画素群の画素値の平均を計算して、これを
投影データＰＲ（ｒ）とする（なお、投影パターン番号
ｉ＝ｐ−２及びｐ−１については、図８（ｄ）及び図８
（ｅ）参照）。

【００５８】投影パターン番号ｉ＝ｐ（図８（ｆ）参
照）に対しては、２次元パターンの左端ライン上の垂直
位置ｒに対し、水平方向に並んだ画素値の平均を計算し
て、これを投影データＰＲ（ｒ）とする。

【００５９】図８（ｇ）は、各投影パターン番号ｉ＝
０、１、…、ｐに対する投影データＰＲ（ｒ）を下から
順番に上方向に並べたデータで、これが有限ラドン変換
による変換データ（投影パターンＳ７０３）となる。

【００６０】有限ラドン変換部７０２が投影パターンＳ
７０３を出力すると、次に、縞方向検出部７０３は、こ
の投影パターンＳ７０３を入力して、各投影パターン番
号ｉ毎に分散値Ｖ（ｉ）を計算する。続いて、縞方向検
出部７０３は、分散値Ｖ（ｉ）が所定の閾値以上となる
場合の投影パターン番号Ｓ７０６を計算し、候補角度記
憶部７０５に出力する。

【００６１】侯補角度記憶部７０５は、各投影パターン
番号に対応して、予め、縞方向角度侯補と信頼度とから
なる侯補角度データを記憶しており、投影パターン番号
Ｓ７０６が入力されると、対応する侯補角度データＳ７
０７を縞方向検出部７０３に対して出力する。

【００６２】図９は、候補角度記憶部７０５に予め記億
される上記候補角度データの説明図である。

【００６３】図９において、符号９０１は有限ラドン変
換を行なう２次元パターンの領域を表わし、ハッチング
を付した複数の四角は、ある投影パターン番号ｉに対す
る投影データＰＲ（ｒ）に寄与する画素群である。縞方
向角度候補は、該画素群に沿った縞模様パターンを想定
した場合の縞の方向角度であり、その角度を求めるため
に、該画素群をお互いに結ぶ複数の直線の中から、隣接
する画素間の距離が小さいものを選択し、その直線の向
きを計算する。この第２の実施形態では、画素間の距離
が小さいものから順に３本の直線を選択して、その角度
を計算する。すなわち、縞方向角度候補として、図９に
図示した画素Ｐ、Ｑ、Ｒをお互いに結ぶ直線に関し、直
線ＰＱに対する角度θ1 、直線ＰＲに対する角度θ2 、
直線ＱＲに対する角度θ3 を適用する。また、上記信頼
度として、隣接画素間の距離の逆数、すなわち、角度候
補θ1 に対して線分ＰＱの長さ情報（以下では、距離の
２乗を適用してえいる）の逆数（Ｌ１）、角度候補θ2
に対して線分ＰＲの長さ情報の逆数（Ｌ２）、角度候補
θ3 に対して線分ＱＲの長さ情報の逆数（Ｌ３）を適用
する。

【００６４】ここで、画素Ｐの座標は（０，０）で表さ
れ、画素Ｑの座標は（ｉ，１）で表される。また、図９
における画素Ｑj の座標が（ｊｉ，ｊ）で表されるの
で、画素Ｒの座標は（ｊｉ＋ｉ−ｐ，ｊ＋１）で表され
る。なお、ｊは、ｐ−１をｉで割った整数部分である。

【００６５】従って、上述した候補角度データ（角度候
補及び信頼度）は、投影パターン番号ｉに対応して、
(3) 式のように計算され、この値が予め候補角度記憶部
７０５に格納されている。

【００６６】 θ1 ＝ａｔａｎ（１／ｉ）（ｉ＝１、２、…、ｐ−１）＝９０° （ｉ＝０）＝０° （ｉ＝ｐ） θ2 ＝ａｔａｎ｛（ｊ＋１）／（ｊｉ＋ｉ−ｐ）｝ θ3 ＝ａｔａｎ｛ｊ／（ｊｉ−ｐ）｝Ｌ１＝１／（ｉ²＋１）Ｌ２＝１／｛（ｊｉ＋ｉ−ｐ）²＋（ｊ＋１）²｝Ｌ３＝１／｛（ｊｉ−ｐ）²＋ｊ²｝ …(3) 縞方向検出部７０３は、候補角度データＳ７０７を入力
すると、投影パターン番号Ｓ７０６（ｉ＝ｉ１、ｉ２、
…、ｉｎ）の各々に対応する、分散値Ｖ（ｉ）と縞方向
角度候補θ1 （ｉ）、θ2 （ｉ）、θ3 （ｉ）、信頼度
Ｌ１（ｉ）、Ｌ２（ｉ）、Ｌ３（ｉ）を基に、縞方向デ
ータＳ７０４（θ）を決定して出力する。上記縞方向デ
ータの決定の際は、分散値が大きく、信頼度が大きい縞
方向角度侯補を選択するならば任意好適な方法を用いて
良い。この第２の実施形態では、まず、入力された全て
の縞方向角度侯補を角度の近いもの同士を同一グループ
のものとみなしてグループ化し、さらに、同一グループ
に含まれる縞方向角度侯補について分散値と信頼度の積
和値を計算して、最も積和値の大きいグループの縞方向
角度候補の代表値を縞方向データＳ７０４として出力す
る。

【００６７】第１の実施形態では、縞模様の２次元パタ
ーンに対して投影を行なう場合、投影パターンの分散値
が大きくなる投影方向は縞の方向と１：１に対応してい
たが、この第２の実施形態の場合、図９に示したよう
に、一つの投影パターン番号に対し分散値が大きくなっ
ても縞の方向は一意には決定されない。そこで第２の実
施形態では、上述のように、投影パターン番号に応じて
縞方向角度侯補とその信頼度とを予め用意し、分散値の
大きい投影パターン番号群について総合的に判断するこ
とで、縞方向データの検出精度を高めている。

【００６８】なお、縞方向検出部７０３は、上記積和値
のいずれも所定の閾値より小さい場合には、動きがない
ものとみなして、これを示すデータを縞方向データＳ７
０４として出力する。例えば、図３（ｃ）に示される
（ｔ、ｙ）パターンに対しては、明瞭な縞パターンが存
在しないので、縞方向検出部７０３での処理において十
分大きな積和値が得られないので、垂直方向の動きがな
いことを示す識別データが縞方向データＳ７０４として
出力されることになる。

【００６９】縞方向検出部７０３から縞方向データＳ７
０４が出力されると、次に、動き量出力部７０４がこの
縞方向データＳ７０４を入力して記億する。さらに、動
き量出力部７０４は、この画像処理装置に入力された動
画像データＳ７０１を構成する、全ての（ｔ，ｘ）２次
元パターン及び（ｔ，ｙ）２次元パターンに対応する縞
方向データＳ７０４を入力し終えると、（ｘ，ｙ，ｔ）
３次元空間上の動画像の動きを、例えば、動きベクトル
として表現し、動画像動きデータＳ７０５として出力す
る。

【００７０】（Ｂ−３）第２の実施形態の効果以上説明したように、第２の実施形態では、（ｘ，ｙ，
ｔ）３次元空間上で表わされる動画像データを（ｔ，
ｘ）平面及び（ｔ，ｙ）平面上でスライスしたのち、有
限ラドン変換を行ない、その出力である投影パターンの
分散値が所定値以上の投影パターン番号を基に、動画像
の動き量を検出する。上記スライスされた（ｔ，ｘ）平
面及び（ｔ，ｙ）平面上の２次元パターンは、動画像の
動きが変形や回転を含まない平行移動で近似できる場合
には一般に縞状パターンになり易いので、上記分散値が
大きくなる投影パターン番号に対応する投影方向は縞状
パターンの模様の方向、すなわち動画像の動きに対応し
た方向となるので、動画像の動きを正しく検出すること
ができる。しかも、動きの検出は、（ｔ，ｘ）平面及び
（ｔ，ｙ）平面上で一括して検出できるので、動画像の
動きを大局的に把握できる。従って、ブロック単位にパ
ターンマッチングを行って動きを検出した従来の方法の
課題を解決し、高精度かつ大局的に動画像の動きを検出
することができる。

【００７１】しかも、この第２の実施形態では、第１の
実施形態と同様の効果に加え、投影パターン作成のほと
んどが加算演算のみで実現できるので、演算量を抑えら
れるという効果もある。また、予め有限ラドン変換のデ
ータ形式で表現された動画像データに対しては、有限ラ
ドン逆変換により動画像を再構成しないままの状態で動
画像の動きを検出できるという効果もある。

【００７２】（Ｃ）第３の実施形態次に、本発明による動画像処理装置の第３の実施形態を
図面を参照しながら詳述する。

【００７３】（Ｃ−１）第３の実施形態の構成図１０は、この第３の実施形態による動画像処理装置の
構成を示すブロック図である。

【００７４】図１０において、第３の実施形態の動画像
処理装置は、時空間軸変換部１００１、有限ラドン変換
部１００２、低域遮断フィルタ部１００６、縞方向検出
部１００３、候補角度記憶部１００５及び動き量出力部
１００４から構成されている。ここで、時空間軸変換部
１００１、有限ラドン変換部１００２、縞方向検出部１
００３、候補角度記憶部１００５及び動き量出力部１０
０４は、上述した第２の実施形態のものと同様であり、
その機能説明は省略する。

【００７５】低域遮断フィルタ部１００６は、有限ラド
ン変換部１００２からの投影パターンＳ１００３を入力
して、この投影パターンＳ１００３の低周波成分を遮断
して得た投影フィルタパターンＳ１０１３を縞方向検出
部１００３に出力するものである。

【００７６】なお、縞方向検出部１００３は、基本的な
機能は第２の実施形態と同様であるが、入力されるデー
タが上述のように第２の実施形態と異なっている。その
ため、縞方向検出部１００３は、投影フィルタパターン
Ｓ１０１３を入力して、各投影フィルタパターン毎の分
散を計算し、該分散値が所定値以上となる投影パターン
番号Ｓ１００６を候補角度記憶部１００５に出力すると
共に、候補角度記憶部１００５からの候補角度データＳ
１００７を入力して縞方向データＳ１００４を計算して
出力するものとなっている。

【００７７】（Ｃ−２）第３の実施形態の動作次に、以上のような各部１００１〜１００６からなる第
３の実施形態の動画像処理装置の動作を説明する。

【００７８】まず、入力された動画像データＳ１００１
に対して、時空間軸変換部１００１及び有限ラドン変換
部１００２が順次行なう処理は、第２の実施形態と同様
であるのでその説明は省略する。

【００７９】有限ラドン変換部１００２から投影パター
ンＳ１００３が出力されると、低域遮断フィルタ部１０
０３は、この投影パターンＳ１００３の低周波成分を除
いたパターンを作成し、投影フィルタパターンＳ１０１
３として縞方向検出部１００３に出力する。

【００８０】図１１は、低域遮断フィルタ部１００３の
動作の説明図である。図１１において、符号１１０１は
投影パターンＳ１００３の一つ（ＰＲ（ｒ））を表わ
し、符号１１０２は、その投影パターン１１０１に対し
て低域通過のフィルタリングをかけた後のパターン（Ｌ
ＰＲ（ｒ））を表わし、符号１１０３は、投影パターン
１１０１から低域通過パターン１１０２を減算して得た
低域遮断パターン（ＨＰＲ（ｒ））を表わしている。

【００８１】低域遮断フィルタ部１００３は、投影パタ
ーン１１０１が入力されると、まず、従来公知の１次元
コンボリューションフィルタにより低域成分のみを取り
出したパターン１１０２を計算する。上記コンボリュー
ションフィルタとしては、例えば、(4) 式において、ａ
＝１／３、ｂ＝１／３、ｃ＝１／３として計算した値を
用いれば良い。さらに、低域遮断フィルタ部１００３
は、(5) 式を計算することによって、投影パターン１１
０１から、低域成分を遮断した投影フィルタパターン１
１０３を得て縞方向検出部１００３に出力する。

【００８２】ＬＰＲ（ｒ）＝ａ・ＰＲ（ｒ−１）＋ｂ・ＰＲ（ｒ）＋ｃ・ＰＲ（ｒ＋１） …(4) ＨＰＲ（ｒ）＝ＰＲ（ｒ）−ＬＰＲ（ｒ） …(5) また、低域遮断フィルタ部１００３における他の計算方
法として、ＬＰＲ（ｒ）を用いずに、直接、(6) 式によ
り投影フィルタパターン１１０３を求めるようにしても
良い。ここで、(6) 式におけるフィルタの係数ｄ、ｅ、
ｆは、低域成分を遮断する性質のものであれば、従来公
知のものを用いることができ、例えば、ｄ＝−１／２、
ｅ＝１、ｆ＝−１／２を適用することができる。

【００８３】ＨＰＲ（ｒ）＝ｄ・ＰＲ（ｒ−１）＋ｅ・ＰＲ（ｒ）＋ｆ・ＰＲ（ｒ＋１） …(6) 上記のいずれの方法を用いても、低域遮断フィルタ部１
００６により、投影パターンＳ１００３から低域成分を
遮断したパターンが投影フィルタパターンＳ１０１３と
して得られる。

【００８４】低域遮断フィルタ部１００６が投影フィル
タパターンＳ１０１３を出力すると、次に、縞方向検出
部１００３は該投影フィルタパターンＳ１０１３を入力
して、各投影パターン番号ｉ毎に分散値Ｖ（ｉ）を計算
する。続いて、縞方向検出部１００３は、分散値Ｖ
（ｉ）が所定の閾値以上となる場合の投影パターン番号
Ｓ１００６を計算し、侯補角度記憶部１００５に出力す
る。候補角度記憶部１００５は、第２の実施形態の候補
角度記憶部１００５と同様の動作を行なうブロックで、
投影パターン番号に対応して、予め、縞方向角度候補と
信頼度とからなる候補角度データを記憶しており、投影
パターン番号Ｓ１００６が入力されると、対応する侯補
角度データＳ１００７を縞方向検出部１００３に対して
出力する。縞方向検出部１００３は、侯補角度データＳ
１００７を入力すると、第２の実施形態と同様にして、
縞方向データＳ１００４を決定して動き量出力部１００
４に出力する。

【００８５】以上のように、第２の実施形態では、縞方
向検出部６０３が有限ラドン変換による投影パターンの
分散値に基づいて縞方向を決定していたのに対して、こ
の第３の実施形態の縞方向検出部１００３では、有限ラ
ドン変換による投影パターンそのものではなく、その低
域成分を遮断したパターンの分散値に基づいて縞方向を
決定している。

【００８６】上述した文献２によれば、２次元パターン
上での周波数フィルタを、２次元パターンの有限ラドン
変換後の投影パターンに対する周波数フィルタで代用で
きることが数学的に証明されている。従って、この第３
の実施形態のように、低域成分を遮断した投影パターン
の分散値に基づいて縞方向を決定するということは、低
域成分を遮断した２次元縞パターン、すなわち、縞の輪
郭のみを抽出したパターンの投影パターンの分散値に基
づいて縞方向を決定することと等価である。

【００８７】上記縞の輪郭パターンは、もとの縞パター
ンに比べ縞の方向を顕著に表わすものであるから、第２
の実施形態に比べて、縞の検出精度を高めることが可能
になっている。しかも、この第３の実施形態と同様の効
果を上げるために、元の縞パターンに対して低域遮断フ
ィルタを通過さけた後に有限ラドン変換を行なってその
投影パターンの分散値に基づいて縞方向を決定する方法
に比べても、効果が大きい。なぜならば、元の縞パター
ンに対して低域遮断フィルタを通過さける場合には、２
次元のフィルタリングを施す必要があるが、この第３の
実施形態では投影パターンに対する１次元フィルタのみ
で同じ効果が得られるので、処理量を少なく抑えること
ができるからである。

【００８８】縞方向検出部１００３から縞方向データＳ
１００４が出力されると、次に動き量出力部１００４が
該縞方向データＳ１００４を入力して記憶し、そして、
動き量出力部１００４は、この動画像処理装置に入力さ
れた動画像データＳ１００１を構成する、全ての（ｔ，
ｘ）２次元パターン及び（ｔ，ｙ）２次元パターンに対
応する縞方向データＳ１００４を入力し終えると、
（ｘ，ｙ，ｔ）３次元空間上の動画像の動きを、例えば
動きベクトルとして表現し、動画像動きデータＳ１００
５として出力する。

【００８９】（Ｃ−３）第３の実施形態の効果上記第３の実施形態によれば、詳述は省略するが、上述
した第２の実施形態と同様な効果を奏することができ
る。

【００９０】これに加えて、この第３の実施形態によれ
ば、投影パターンに対して単純な一次元フィルタを用い
て低域遮断パターンを求め、これに基づいて縞状パター
ンの方向を検出しているので、縞状パターンの輪郭部分
のみから縞の方向を検出するのと同等の効果が得られ
る。すなわち、動画像の動きをより高精度に検出するこ
とができる。

【００９１】（Ｄ）第４の実施形態次に、本発明による動画像処理装置の第４の実施形態を
図面を参照しながら詳述する。

【００９２】（Ｄ−１）第４の実施形態の構成図１２は、この第４の実施形態による動画像処理装置の
構成を示すブロック図ある。図１２において、第４の実
施形態の動画像処理装置は、時空間軸変換部１２０１、
投影パターン作成部１２０２、縞方向検出部１２０３、
動き量出力部１２０４及び低域遮断フィルタ部１２０５
から構成されている。ここで、時空間軸変換部１２０
１、投影パターン作成部１２０２、縞方向検出部１２０
３及び動き量出力部１２０４はそれぞれ、第１の実施形
態における対応する要素と同様なものであり、以下で
は、その詳細説明は省略する。

【００９３】第１の実施形態の構成に加えて新たに設け
られた低域遮断フィルタ部１２０５は、時空間軸変換部
１２０１からの２次元パターンＳ１２０２を入力して、
この２次元パターンＳ１２０２の低周波成分を遮断して
得た２次元フィルタパターンＳ１２１２を投影パターン
作成部１２０２に出力するものである。従って、この第
４の実施形態の投影パターン作成部１２０２は、第１の
実施形態のものに比べて、その機能は同様であるが入力
は異なっている。

【００９４】ここで、低域遮断フィルタ部１２０５を追
加しているのは、第２の実施形態の構成に対して、第３
の実施形態で低域遮断フィルタ部１００６を設けている
のと同様に、輪郭抽出した後に縞方向を検出させること
により縞方向の検出精度を向上させようとしたものであ
る。

【００９５】（Ｄ−２）第４の実施形態の動作次に、以上のような各部１２０１〜１２０５からなる第
４の実施形態の動画像処理装置の動作を説明する。

【００９６】動画像データＳ１２０１が入力されると、
時空間軸変換部１２０１が、所定の時間分の動画像デー
タを記憶した後、（ｘ，ｙ，ｔ）３次元空間上で定義さ
れる画素データを、各ｙの値毎の（ｔ，ｘ）２次元パタ
ーン及び各ｘの値毎の（ｔ，ｙ）２次元パターンを順次
作成して、この２次元パターンＳ１２０２を低域遮断フ
ィルタ部１２０５に対して出力する。

【００９７】このような２次元パターンＳ１２０２が低
域遮断フィルタ部１２０５に入力されると、低域遮断フ
ィルタ部１２０５は２次元パターンＳ１２０２に対して
その低周波成分を除いたパターンを作成し、２次元フィ
ルタパターンＳ１２１２として投影パターン作成部１２
０２に出力する。

【００９８】低域遮断フィルタ部１２０５としては、従
来公知の方法のものを適用して良く、例えば、(7) 式に
示すフィルタリングを行なう２次元コンポリューション
フィルタを適用できる。

【００９９】ＨＰ（ｘ，ｙ）＝ａ・Ｐ（ｘ−１，ｙ−１）＋ｂ・Ｐ（ｘ，ｙ−１）＋ｃ・Ｐ（ｘ＋１，ｙ−１）＋ｄ・Ｐ（ｘ−１，ｙ）＋ｅ・Ｐ（ｘ，ｙ）＋ｆ・Ｐ（ｘ＋１，ｙ）＋ｇ・Ｐ（ｘ−１，ｙ＋１）＋ｈ・Ｐ（ｘ，ｙ＋１）＋ｉ・Ｐ（ｘ＋１，ｙ＋１） …(7) ここで、Ｐ（ｘ，ｙ）は低域遮断フィルタ部１２０５に
入力された２次元パターンＳ１２０２上の画素（ｘ，
ｙ）の画素値、ＨＰ（ｘ，ｙ）は２次元フィルタパター
ンＳ１２１２上の画素（ｘ，ｙ）の画素値、ａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉはフィルタの特性を決める
フィルタ係数（例えば、それぞれ−１、−１、−１、−
１、８、−１、−１、−１、−１）である。これによ
り、２次元パターンＳ１２０２が縞状のパターンである
場合には、この縞の輸郭のみが抽出されたパターンが２
次元フィルタパターンＳ１２１２として得られる。

【０１００】この第４の実施形態の場合には、以下の処
理において、２次元フィルタパターンＳ１２１２に対す
る投影パターンの分散値を求めているので、２次元パタ
ーンＳ１２０２が縞状パターンの場合にはその輪郭パタ
ーンに対する分散値を求めることになり、縞方向の分散
値とその他の方向の分散値との差がより大きくなる。従
って、縞方向データＳ１２０４の検出精度が向上する。

【０１０１】投影パターン作成部１２０２以降の動作
は、上述した第１の実施形態と同様であるので、その説
明は省略する。

【０１０２】（Ｄ−３）第４の実施形態の効果上記第４の実施形態によれば、詳述は省略するが、上述
した第１の実施形態と同様な効果を奏することができ
る。

【０１０３】これに加えて、この第４の実施形態によれ
ば、縞状パターンの投影を行なう前に、２次元パターン
から低周波成分を除去しているため、縞方向に対する分
散値とその他の方向に対する分散値との差が大きくな
り、従って動きの検出精度が向上するという効果が得ら
れる。

【０１０４】（Ｅ）第５の実施形態次に、本発明による動画像処理装置の第５の実施形態を
図面を参照しながら詳述する。

【０１０５】なお、上述した第１及び第４の実施形態は
有効なものであるが、図３（ｇ）に示すように、入力動
画像データが斜め移動を行なっており、しかも、その移
動速度が小さい場合には、時空間軸の変換を行なっても
その変換後のデータにおける縞状パターンはさほど明確
ではなく、このように移動方向によっては他の移動方向
に比べて検出精度が低下する。

【０１０６】この第５の実施形態から後述する第１２の
実施形態までは、このような点に鑑み、入力動画像デー
タの移動方向がどんな場合であっても、明確な縞状パタ
ーンを呈する場合を作り出し、その明確な縞状パターン
に基づいて、動き量を検出するものである。

【０１０７】（Ｅ−１）第５の実施形態の構成図１３は、この第５の実施形態による動画像処理装置の
構成を示すブロック図である。図１３において、第５の
実施形態の動画像処理装置は、幾何変換部１３０１、投
影分散計算部１３０２及び動き検出部１３０３から構成
されている。

【０１０８】幾何変換部１３０１は、装置外部より動画
像データＳ１３０１（Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）で図示）を入力
し、動き検出部１３０３より制御パラメータＳ１０４
（θで図示）を入力し、幾何変換データＳ１３０２（Ｃ
（Ｐ，Ｔ，Ｑ）で図示）を形成して投影分散計算部１３
０２に出力するものである。幾何変換データＳ１３０２
は、制御パラメータＳ１０４の値によっては縞状パター
ンを含む。

【０１０９】投影分散計算部１３０２は、幾何変換部１
３０１より幾何変換データＳ１３０２を入力し、動き検
出部１３０３より制御パラメータＳ１３０５（φで図
示）を入力し、幾何変換データＳ１３０２を制御パラメ
ータＳ１３０５が規定する方向に投影した投影パターン
の投影分散データＳ１３０３（ＰＶで図示）を形成して
動き検出部１３０３に出力するものである。

【０１１０】動き検出部１３０３は、幾何変換部１３０
１及び投影分散計算部１３０２にそれぞれ制御パラメー
タＳ１３０４及び制御パラメータＳ１３０５を出力し、
投影分散計算部１３０２より投影分散データＳ１３０３
を入力し、最大の投影分散データＳ１３０３が生じた制
御パラメータＳ１３０４及び制御パラメータＳ１３０５
の値に基づいて、動き量Ｓ１３０６（（Ｖ，α）で図
示）を形成して装置外部に出力するものである。

【０１１１】ここで、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）と
は、２次元空間を示す２つの座標軸Ｘ、Ｙと、時刻を示
す座標軸Ｔとから構成される３次元空間上で表現される
デジタル画像データであり、その大きさはｐ×ｐ×ｐと
する。この動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）は、例えば、
ビデオカメラなどの撮像デバイスで撮影されたビデオデ
ータをアナログ／デジタル変換した後、ｐ×ｐ×ｐの大
きさの領域（以下、キューブと呼ぶ）に分割することに
よって作成される。

【０１１２】また、動き量（Ｖ，α）は、上記キューブ
に対応する動きを表すデータであり、動きの大きさＶ
（単位は画素／フレーム[pixel/frame] ）と動きの方向
α（単位はラジアン[rad] ）とからなる。

【０１１３】幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）は、３つ
の座標軸Ｐ、Ｔ、Ｑで構成される３次元空間上のｐ×ｐ
×ｐの大きさを持つデータであり、このうち座標軸Ｔは
動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）が定義される座標軸Ｔと
同一のものである。

【０１１４】制御パラメータＳ１３０４（θ）及び制御
パラメータＳ１３０５（φ）は、動き量（Ｖ，α）が決
定される過程における動き量の候補値に対応付けられる
パラメータである。別の観点から言えば、制御パラメー
タＳ１３０４（θ）は、入力動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，
Ｔ）の（Ｘ，Ｙ）平面に対する回転量を規定するもので
あり、制御パラメータＳ１３０５（φ）は投影分散計算
部１０２での投影方向を規定するものである。

【０１１５】（Ｅ−２）第５の実施形態の動作次に、以上のような各部１３０１〜１３０３からなる第
５の実施形態の動画像処理装置の動作を説明する。

【０１１６】外部からの動作開始命令によりこの装置は
動作を開始する。このときまず、動き検出部１３０３
は、２つの制御パラメータθ及びφ（[rad] ）に初期値
に設定して、このうち制御パラメータθを幾何変換部１
３０１に、制御パラメータφを投影分散計算部１３０２
に、それぞれ出力する。例えば、初期値としては、θ＝
φ＝−π/2[rad] である。

【０１１７】次に、幾何変換部１３０１は、動き検出部
１３０３より制御パラメータθを入力して、これに基づ
き、外部から入力された動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）
を変換して幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を作成し、
投影分散計算部１３０２に出力する。

【０１１８】図１４は、幾何変換部１３０１によるデー
タＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）をデータＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）に変換す
る動作を説明する図である。

【０１１９】幾何変換部１３０１は、動画像データＡ
（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を入力すると、まず、各時刻Ｔ毎のフレ
ームデータを角度−θだけ回転させたフレームデータＢ
（Ｐ，Ｑ，Ｔ）を作成する。ここで、Ｐ、Ｑは回転後の
フレームデータを構成する座標軸を表す。次に、動画像
データＢ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）の各Ｑ毎に、座標軸Ｐと座標軸
Ｔとから構成される２次元平面上のパターンを切り出
し、これを幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）として出力
する。

【０１２０】図１５は幾何変換部１３０１における、動
画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）から動画像データＢ（Ｐ，
Ｑ，Ｔ）への回転の方法を説明する図である。

【０１２１】与えられた制御パラメータθが、｜θ｜≦
π／４である場合（図１５（ａ））には、(8) 式に従っ
て回転処理を行なう。但し、ｒｎｄは整数化の操作を意
味し、また、｛ｘ｝mod p はｐを基数として数ｘを変換
する操作で、｛ｘ｝mod p ＝ｘ−ｎｐ（ｎは、０≦ｘ−
ｎｐ＜ｐを満足する任意の整数）である。

【０１２２】Ｂ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）＝Ａ（Ｐ，｛ｒｎｄ（Ｐtan θ）＋Ｑ｝mod p ，Ｔ） …(8) この場合、図１５（ａ）に示すように、（Ｘ，Ｙ）平面
上の角度θ方向の線分（図中Ａ、Ｂなど）は、（Ｐ，
Ｑ）平面上では角度０（水平）方向の線分に変換され
る。また、図中Ｃ１とＣ２のように、（Ｘ，Ｙ）平面上
では異なる位置にある２つの線分が（Ｐ，Ｑ）平面上で
は同一の水平方向の線分として変換される場合もある。
いずれにしても、この回転操作によって角度θ方向の直
線は水平方向の直線に変換され、回転前の平面の全ての
画素が回転後の平面の画素に１対１に対応する。このこ
とにより、回転前後における画素の保存性が保証され、
回転による情報の欠落を防止していることになる。

【０１２３】一方、与えられた制御パラメータθが、｜
θ｜＞π／４である場合（図１５（ｂ））には、(9) 式
に従って回転を行なう。

【０１２４】Ｂ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）＝Ａ（｛ｒｎｄ（Ｐtan （π／２−θ））＋Ｑ｝mod p ，Ｐ，Ｔ）…(9) （２）この場合、図１５（ｂ）に示すように、（Ｘ，Ｙ）平面
上の角度θ方向の線分（図中Ｄ、Ｅなど）は、（Ｐ，
Ｑ）平面上では角度０（水平）方向の線分に変換され
る。また、図中Ｆ１やＦ２のように、（Ｘ，Ｙ）平面上
では異なる位置にある２つの線分が（Ｐ，Ｑ）平面上で
は同一の水平方向の線分として変換される場合もある。
いずれにしても、この回転操作によって角度θ方向の直
線は水平方向の直線に変換され、回転前の平面の全ての
画素が回転後の平面の画素に１対１に対応する。このこ
とにより、回転前後における画素の保存性が保証され、
回転による情報の欠落を防止していることになる。

【０１２５】従って、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）
が、時間経過と共に、（Ｘ，Ｙ）平面上の所定の方向θ
[rad] （｜θ｜＜π／２）に大きさＶ[pixel/frame] の
速度で動くならば、図１４に示すように、動画像Ｂ
（Ｐ，Ｑ，Ｔ）においては、動きは水平方向（Ｐ軸の正
の方向）に大きさＶｐ[pixel/frame] を持つことにな
る。但し、Ｖｐの値は(10)式に従うものとなっている。

【０１２６】Ｖｐ＝Ｖcos θ （｜θ｜≦π／４の場合）＝Ｖsin θ （｜θ｜＞π／４の場合） …(10) さらに、このとき、各Ｑ毎の２次元パターンＣ（Ｐ，
Ｔ，Ｑ）は、動画像データＢ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）上の動きの
大きさＶｐに応じて縞状のパターンを形成する。この縞
状パターンの方向をφとすると、(11)式の関係が成り立
つ。

【０１２７】 tan φ＝１／Ｖｐ …(11) 一方、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）が、時間経過と共
に、（Ｘ，Ｙ）平面上の所定の方向θ＋π[rad] （｜θ
｜＜π／２）に大きさＶ[pixel/frame] の速度で動く場
合には、動画像Ｂ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）上での動きは水平方向
（Ｐ軸の負の方向）に大きさＶｐ[pixel/frame] を持
つ。但し、Ｖｐは(10)式に等しい。その結果、各Ｑ毎の
２次元パターンＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）上の現れる縞状パター
ンの方向φは(12)式に示すようになる。

【０１２８】 tan φ＝−１／Ｖｐ …(12) (11)式及び(12)式より、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）
の動く方向が−π／２〜＋π／２の範囲であれば、２次
元パターンＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）上の縞状パターンの方向φ
は正となり、それ以外の場合にはφは負となることがわ
かる。また、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動きの大
きさが等しく向きが逆であるもの同士では、φの符号が
異なるだけでその大きさは等しくなることがわかる。

【０１２９】また、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）が、
（Ｘ，Ｙ）平面上で、時間経過と共に、θ又はθ＋π以
外の方向へ動く場合には、各Ｔ毎の２次元パターンＢ
（Ｐ，Ｑ，Ｔ）上での動きは水平方向（Ｐ軸に平行な方
向）とならないため、各Ｑ毎の２次元パターンＣ（Ｐ，
Ｔ，Ｑ）において、縞状パターンは必ずしも形成されな
い。

【０１３０】次に、投影分散計算部１３０２に幾何変換
データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）が入力されると、投影分散計算
部１３０２はこのデータを記憶する。さらに、投影分散
計算部１３０２は、動き検出部１３０３より制御パラメ
ータφを入力して、各Ｑ毎の幾何変換データＣ（Ｐ，
Ｔ，Ｑ）上で投影分散データＰＶを計算し、動き検出部
１３０３に出力する。

【０１３１】図１６は、この第５の実施形態による投影
分散計算部１３０２の動作を説明する図である。

【０１３２】投影分散計算部１３０２は、記憶された幾
何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）に対し、各Ｑ毎の２次元
パターン上で角度φ方向の投影を行ない、投影データＰ
Ｒ１を計算する。すなわち、各Ｑ毎の２次元パターンＣ
（Ｐ，Ｔ，Ｑ）上、角度φ方向と直交する方向に座標軸
ｓを定め、座標軸ｓ上の各点毎に、これを通過する角度
φ方向の直線上の画素値の総和を求め、これをｓに対す
る投影データＰＲ１とする。また、投影分散計算部１３
０２は、投影データＰＲ１を求める際、計算に寄与した
画素の総数を各ｓ毎に計算する。さらに、投影分散計算
部１３０２は、投影データＰＲ１を、投影に寄与した画
素数で正規化した投影データＰＲ２を求める。すなわ
ち、各ｓに対応する投影データＰＲ１をＰＲ１（ｓ）、
投影データＰＲ２をＰＲ２（ｓ）、投影に寄与した画素
数をＬ（ｓ）とすると、投影分散計算部１３０２は、(1
3)式に基づき投影データＰＲ２を計算する。

【０１３３】ＰＲ２（ｓ）＝ＰＲ１（ｓ）／Ｌ（ｓ） …(13) 次に、投影分散計算部１３０２は、各Ｑ毎に求めた投影
データＰＲ２に基づき、投影分散データＰＶを(14)式に
より計算し、動き検出部１３０３に出力する。但し、Ｅ
（ｘ）は、全てのＱに渡るデータｘの平均値を表す。

【０１３４】ＰＶ＝Ｅ（ＰＲ２²）−Ｅ（ＰＲ２） …(14) 図１６に示すように、各Ｑ毎の２次元パターンＣ（Ｐ，
Ｔ，Ｑ）が縞状パターンを形成している場合には、この
縞の方向と等しい角度φに対して、投影データＰＲ２の
変化が最大となり、投影分散データＰＶも最大となる。
一方、この縞の方向と一致しない角度φに対しては、投
影データＰＲ２の変化は明瞭でなく、その結果、投影分
散データＰＶは大きな値とはならない。

【０１３５】次に、動き検出部１３０３は、投影分散計
算部１３０２より投影分散データＰＶを入力すると、こ
のデータを内部で記憶した最大投影分散データＰＶｍ
（初期状態では値０を記憶）と比較し、投影分散データ
ＰＶの方が大きければ、この値を最大投影分散データＰ
Ｖｍとして記憶すると共に、このときの２つの制御パラ
メータθ及びφをそれぞれθｍ及びφｍとして記憶す
る。

【０１３６】そして、動き検出部１３０３は、制御パラ
メータθ及びφを−π／２〜π／２の範囲内で変更して
再設定し、幾何変換部１３０１及び投影分散計算部１３
０２に出力する。この第５の実施形態では、上記変更は
π／１００単位で行なわれる。上記制御パラメータの再
設定が行なわれる毎に、上述と同様に、幾何変換部１３
０１、投影分散計算部１３０２及び動き検出部１３０３
の動作が行なわれる。

【０１３７】その結果、動き検出部１３０３において
は、全ての制御パラメータθ及びφの組み合わせのう
ち、幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）上の縞状パターン
が最も明瞭になる場合のパラメータθ及びそのときの縞
方向φに対して投影分散データＰＶが最大値ＰＶｍとな
り、そのときのθ及びφがθｍ及びφｍとして記憶され
ることになる。

【０１３８】上述したように、動画像データＡ（Ｘ，
Ｙ，Ｔ）がθ又はθ＋πの方向に動く場合、角度θを制
御パラメータとして幾何変換部１３０１より得られる幾
何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）には明瞭な縞状パターン
が形成され、さらに、その縞方向は投影分散計算部１３
０２より得られる投影分散データＰＶが最大値となる場
合の制御パラメータφであることから、動き検出部１３
０３が記憶するパラメータθｍ及びφｍは、動画像デー
タＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動きに対応した値となる。

【０１３９】そこで、動き検出部１３０３は、(15)式及
び(16)式に基づき、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動
き量Ｓ１３０６（（Ｖ，α））を計算して、外部へ出力
する。なお、(15)式及び(16)式は、(10)式〜(12)式より
得られるものである。

【０１４０】Ｖ＝１／｜tan φｍ・cos θｍ｜（｜θｍ｜≦π／４の場合）＝１／｜tan φｍ・sin θｍ｜（｜θｍ｜＞π／４の場合） …(15) α＝θｍ（｜φｍ｜≦π／２の場合）＝θｍ＋π （｜φｍ｜＞π／２の場合） …(16) 以上の動作の結果、この動画像処理装置は、動画像デー
タＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）に対する動き量（Ｖ，α）を知るこ
とができる。

【０１４１】以上のように、第５の実施形態では、幾何
変換部１３０１が制御パラメータθに基づいて動画像デ
ータＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，
Ｑ）に変換し、投影分散計算部１３０２が制御パラメー
タφに基づいて幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）の投影
分散データＰＶを計算し、動き検出部１３０３が投影分
散データＰＶが最大となる場合の制御パラメータθ及び
φを決定する。幾何変換部１３０１での処理は、動画像
データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を（Ｘ，Ｙ）平面上で角度−θ
だけ回転して３次元パターンＢ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）を作成し
た後、座標軸の交換により幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，
Ｑ）を得るため、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）が
（Ｘ，Ｙ）平面上で角度θ又はθ＋π方向に動く場合に
は、各Ｑ毎の（Ｐ，Ｔ）平面上の幾何変換データＣ
（Ｐ，Ｔ，Ｑ）には明瞭な縞状パターンが形成され、さ
らに、その縞の方向φは該動きの大きさに対応すること
になる。従って、投影分散計算部１３０２が幾何変換デ
ータＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）の方向φへの投影分散値を計算し
て、動き検出部１３０３が該投影分散値が最大となる場
合の制御パラメータθ及びφを検出することによって、
θ及びφの値から動画像Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動き量を決
定することができる。

【０１４２】（Ｅ−３）第５の実施形態の効果以上のように、第５の実施形態では、時間軸Ｔを含む各
Ｑ毎の（Ｐ，Ｔ）平面上の幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，
Ｑ）上のパターンの特徴を用いて動き量を検出するの
で、従来、ブロックマッチングによりフレーム間の動き
を検出した方法に比べ、フレーム間の動きが大きくても
精度よく動きを検出でき、また、一連の動きを大局的に
把握でき、さらに、画像中の雑音による動き検出エラー
を少なくすることができる。

【０１４３】また、第５の実施形態によれば、入力動画
像データの移動方向がどんな場合であっても制御パラメ
ータθを変更することにより明確な縞状パターンを呈す
る場合を作り出し、その明確な縞状パターンに基づい
て、動き量を検出しているので、入力動画像データの移
動方向に拘らず良好に動き量を検出することができる。

【０１４４】（Ｆ）第６の実施形態次に、本発明による動画像処理装置の第６の実施形態を
図面を参照しながら詳述する。

【０１４５】（Ｆ−１）第６の実施形態の構成図１７は、この第６の実施形態による動画像処理装置の
構成を示すブロック図である。図１７において、第６の
実施形態の動画像処理装置は、幾何変換部１７０１、水
平投影分散計算部１７０２及び動き検出部１７０３から
構成されている。

【０１４６】幾何変換部１７０１は、装置外部より動画
像データＳ１７０１（Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）で図示）を入力
し、動き検出部１７０３より制御パラメータＳ１７０４
（θ、φで図示）を入力し、幾何変換データＳ１７０２
（Ｄ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）で図示）を形成して水平投影分散計
算部１７０２に出力するものである。ここで、制御パラ
メータＳ１７０４（θ、φ）の値によっては、幾何変換
データＳ１７０２（Ｄ（Ｒ，Ｓ，Ｑ））は水平方向（Ｒ
方向）の縞状パターンを呈する。

【０１４７】水平投影分散計算部１７０２は、幾何変換
部１７０１より幾何変換データＳ１７０２を入力し、そ
の水平方向の投影パターンの投影分散データＳ１７０３
（ＰＶで図示）を得て動き検出部１７０３に出力するも
のである。

【０１４８】動き検出部１７０３は、幾何変換部１７０
１に制御パラメータＳ１７０４を出力し、水平投影分散
計算部１７０２より投影分散データＳ１７０３を入力
し、最大の投影分散データＳ１７０３が生じた際の制御
パラメータＳ１７０４に基づいて、動き量Ｓ１７０６
（（Ｖ，α）で図示）を形成して装置外部に出力するも
のである。

【０１４９】ここで、幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）
は、３つの座標軸Ｒ、Ｓ、Ｑで構成される３次元空間上
のｐ×ｐ×ｐの大きさを持つデータである。なお、動画
像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）、動き量（Ｖ，α）、制御パ
ラメータθ、φの意味するところは、第５の実施形態と
同じである。

【０１５０】（Ｆ−２）第６の実施形態の動作次に、以上のような各部１７０１〜１７０３からなる第
６の実施形態の動画像処理装置の動作を説明する。

【０１５１】外部からの動作開始命令により、この動画
像処理装置は動作を開始する。このときまず、動き検出
部１７０３は、２つの制御パラメータθ及びφ（但し、
｜θ｜，｜φ｜≦π／２）を初期値（例えば、θ＝φ＝
−π／２[rad] ）に設定して幾何変換部１７０１に出力
する。

【０１５２】次に、幾何変換部１７０１は、動き検出部
１７０３より制御パラメータθ及びφを入力して、これ
に基づき、外部から入力された動画像データＡ（Ｘ，
Ｙ，Ｔ）を変換して幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を
作成し、水平投影分散計算部１７０２に出力する。

【０１５３】図１８は、幾何変換部１７０１によるデー
タＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）からデータＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を得る
変換動作を説明する図である。

【０１５４】幾何変換部１７０１は、動画像データＡ
（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を入力すると、まず、各時刻Ｔ毎のフレ
ームデータを角度−θだけ回転させたフレームデータＢ
（Ｐ，Ｑ，Ｔ）を作成する。次に、動画像データＢ
（Ｐ，Ｑ，Ｔ）の各Ｑ毎に、座標軸Ｐと座標軸Ｔとから
構成される２次元平面上のパターンを切り出し、これを
座標交換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）として作成する。さら
に、幾何変換部１７０１は、各Ｑ毎の平面データＣ
（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を角度−φだけ回転させた平面データＤ
（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を作成し、これを幾何変換データとして
水平投影分散計算部１７０２に出力する。

【０１５５】データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）からデータＢ
（Ｐ，Ｑ，Ｔ）への変換は、第１の実施形態と同様の方
法により実施されるので、ここでは変換方法の詳細な説
明を省略する。なお、第１の実施形態で説明したよう
に、この変換によって、以下の特徴を持つデータＢ
（Ｐ，Ｑ，Ｔ）が作成される。

【０１５６】・（Ｘ，Ｙ）上の角度θ方向の直線は、水
平方向の直線に変換される。・（Ｘ，Ｙ）上の角度θ方向への速度Ｖの動きは、水平
方向への速度Ｖｐ（(10)式に定義）の動きに変換され
る。

【０１５７】また、データＢ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）からデータ
Ｃ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）への変換も、第１の実施形態と同様の
方法により実施されるので、これにより、以下のような
特徴を持つデータＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）が作成される。

【０１５８】・Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）において角度θ方向へ
の速度Ｖの動き（＝Ｂ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）において水平方向
への速度Ｖｐの動き）に対しては、Ｖｐの値に応じた縞
状パターンを形成し、その縞の方向φは(11)式及び(12)
式に従う。・Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動きが、（Ｘ，Ｙ）平面上で、θ
又はθ＋π方向へ動く場合には、各Ｑ毎のデータＣ
（Ｐ，Ｔ，Ｑ）中に明瞭な縞状パターンが形成される
が、それ以外の場合には縞状パターンは形成されない。・Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動きの大きさが等しく向きが逆で
あるもの同士は、縞の方向φの符号は異なるが大きさは
等しい。なお、Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動く方向が−π／２
〜＋π／２の範囲であればφは正となり、それ以外の場
合にはφは負となる。

【０１５９】また、データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）からデータ
Ｄ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）への変換は、データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）
からデータＢ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）への変換と同様の手法によ
り実施される。すなわち、幾何変換部１７０１は、動き
検出部１７０３より制御パラメータφを入力して、各Ｑ
毎の平面パターンデータＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を−φだけ回
転し、幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を得る。この回
転は、データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）からデータＢ（Ｐ，Ｑ，
Ｔ）への変換と同様の手法によるものであり、詳細な説
明は省略する。

【０１６０】この処理により、制御パラメータφと同一
の縞方向を持つデータＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）に対しては、水
平方向（Ｒ軸に平行な方向）に沿った縞状パターンが、
各Ｑ毎の幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）上に形成され
ることになる。一方、制御パラメータφと異なる縞方向
を持つデータＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）に対しては、幾何変換デ
ータＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）上に水平方向の縞状パターンは形
成されない。

【０１６１】次に、水平投影分散計算部１７０２に幾何
変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）が入力されると、水平投影
分散計算部１７０２は、このデータを記憶する。さら
に、水平投影分散計算部１７０２は、各Ｑ毎の幾何変換
データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）上で投影分散データＰＶを計算
し、動き検出部１７０３に出力する。

【０１６２】図１９は、この第６の実施形態による水平
投影分散計算部１７０２の動作を説明する図である。

【０１６３】水平投影分散計算部１７０２は、記憶され
た幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）に対し、各Ｑ毎に水
平方向（Ｒ軸に平行な方向）への投影を行ない、投影デ
ータＰＲ１を計算する。すなわち、各Ｑ毎の（Ｒ，Ｓ）
平面内において、水平方向に画素値Ｄ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）の
総和を求め、これを投影データＰＲ１とする。次に、水
平投影分散計算部１７０２は、各Ｑ毎に求めた投影デー
タＰＲ１に基づき、投影分散データＰＶを(17)式により
計算し、動き検出部１７０３に出力する。但し、Ｅ
（ｘ）は、全てのＱに渡るデータｘの平均値を表す。

【０１６４】ＰＶ＝Ｅ（ＰＲ１²）−Ｅ（ＰＲ１） …(17) 図１９に示すように、各Ｑ毎の２次元パターンＤ（Ｒ，
Ｓ，Ｑ）が水平方向に沿った縞状パターンを形成してい
る場合には、投影データＰＲ１の変化が最大となり、投
影分散データＰＶも最大となる。一方、各Ｑ毎の２次元
パターンＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）が水平方向に沿った縞状パタ
ーンを形成していない場合には、投影データＰＲ１の変
化は明瞭でなく、その結果、投影分散データＰＶは大き
な値とはならない。

【０１６５】なお、この第６の実施形態では、データＣ
（Ｐ，Ｔ，Ｑ）からデータＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）への変換方
法として、データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）からデータＢ（Ｐ，
Ｑ，Ｔ）への変換と同様の方法を用いているため、デー
タＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）上の異なる線分同士が結合され、一
つの線分としてデータＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）上に現れること
がある。図１９の（Ｒ，Ｓ）平面上の不連続線は、この
ことを示すものであるが、この不連続線は（Ｒ，Ｓ）平
面中にだた１本しか発生しないので、投影データＰＲ１
への影響は少ない。

【０１６６】次に、動き検出部１７０３は、水平投影分
散計算部１７０２より投影分散データＰＶを入力する
と、このデータを内部で記憶した最大投影分散データＰ
Ｖｍ（初期状態では値０を記憶）と比較し、投影分散デ
ータＰＶの方が大きければ、この値を最大投影分散デー
タＰＶｍとして記憶すると共に、このときの２つの制御
パラメータθ及びφをそれぞれθｍ及びφｍとして記憶
する。

【０１６７】次に、動き検出部１７０３は、制御パラメ
ータθ及びφを−π／２〜π／２の範囲内で変更して再
設定し、幾何変換部１７０１に出力する。この第６の実
施形態では、上記変更は例えばπ／１００単位で行なわ
れる。上記制御パラメータの再設定が行なわれる毎に、
上述と同様に、幾何変換部１７０１、水平投影分散計算
部１７０２及び動き検出部１７０３の動作が行なわれ
る。

【０１６８】その結果、動き検出部１７０３において
は、全ての制御パラメータθ及びφの組み合わせのう
ち、幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）上の縞状パターン
が最も明瞭になる場合のパラメータθ及びφに対して投
影分散データＰＶが最大値ＰＶｍとなり、そのときのθ
及びφがθｍ及びφｍとして記憶されることになる。

【０１６９】上述したように、動画像データＡ（Ｘ，
Ｙ，Ｔ）がθ又はθ＋πの方向に動く場合、角度θと動
きに応じた適切な角度φとを制御パラメータとして幾何
変換部１７０１に与えると、幾何変換データＤ（Ｒ，
Ｓ，Ｑ）には明瞭な縞状パターンが形成されることか
ら、動き検出部１７０３が記憶するパラメータθｍ及び
φｍは、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動きに対応し
た値となる。

【０１７０】そこで、動き検出部１７０３は、第１の実
施形態と同様に、(15)式及び(16)式に基づき、動画像デ
ータＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動き量Ｓ１７０６（（Ｖ，
α））を計算し、外部へ出力する。

【０１７１】以上の動作の結果、この動画像処理装置
は、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）に対する動き量
（Ｖ，α）を知ることができる。

【０１７２】以上説明したように、第６の実施形態で
は、幾何変換部１７０１が制御パラメータθ及びφに基
づいて動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を幾何変換データ
Ｄ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）に変換し、水平投影分散計算部１７０
２が制御パラメータφに基づいて幾何変換データＤ
（Ｒ，Ｓ，Ｑ）の投影分散データＰＶを計算し、動き検
出部１７０３が投影分散データＰＶが最大となる場合の
制御パラメータθ及びφを決定する。幾何変換部１７０
１での処理は、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を（Ｘ，
Ｙ）平面上で角度−θだけ回転して３次元パターンＢ
（Ｐ，Ｑ，Ｔ）を作成したのち、座標軸の交換により３
次元パターンＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を作成し、さらにこれを
（Ｒ，Ｓ）平面上で−φだけ回転して幾何変換データＤ
（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を得るため、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，
Ｔ）が（Ｘ，Ｙ）平面上で角度θ又はθ＋π方向に動く
場合、その動きの大きさに応じた角度φを制御パラメー
タとして用いることにより、各Ｑ毎の（Ｒ，Ｓ）平面上
の幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）には水平方向に沿っ
た明瞭な縞状パターンが形成される。従って、水平投影
分散計算部１７０２が幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）
の水平方向への投影分散値を計算して、動き検出部１７
０３が該投影分散値が最大となる場合の制御パラメータ
θ及びφを検出することによって、θ及びφの値から動
画像Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動き量を決定することができ
る。

【０１７３】（Ｆ−３）第６の実施形態の効果第６の実施形態によれば、時間軸Ｔを含む各Ｑ毎の
（Ｐ，Ｔ）平面を幾何学的に（Ｒ，Ｓ）平面に変換し、
これにより動画像の時間変化が表現された（Ｒ，Ｓ）平
面上の幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）上のパターンの
特徴を用いて動き量を検出するので、従来、ブロックマ
ッチングによりフレーム間の動きを検出した方法に比
べ、フレーム間の動きが大きくても精度よく動きを検出
でき、また、一連の動きを大局的に把握でき、さらに、
画像中の雑音による動き検出エラーを少なくすることが
できる。

【０１７４】また、第６の実施形態によれば、入力動画
像データの移動方向がどんな場合であっても制御パラメ
ータθを変更することにより明確な縞状パターンを呈す
る場合を作り出し、その明確な縞状パターンに基づい
て、動き量を検出しているので、入力動画像データの移
動方向に拘らず良好に動き量を検出することができる。

【０１７５】さらに、この第６の実施形態によれば、幾
何変換部１７０１により、動画像データが水平方向の幾
何変換データに変換され、水平投影分散計算部１７０２
が水平方向だけへの投影データＰＲ１の分散を計算すれ
ば良いので、投影に寄与する画素数は常に一定となり、
従って、第５の実施形態のように、投影に寄与する画素
数の計算及び該画素数による投影データの正規化の処理
を行なう必要がないので、計算量を減少させることがで
きる。

【０１７６】なお、計算量をより一段と減少とさせよう
とした場合には、幾何変換部１７０１から水平投影分散
計算部１７０２に与えるデータＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）とし
て、例えば、図２０に示すように、Ｑ１＝０、Ｑ２＝ｐ
／２、Ｑ３＝ｐ−１の３個のデータＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ
１）、Ｄ（Ｒ，Ｓ，Ｑ２）及びＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ３）を与
えるようにすれば良い。

【０１７７】（Ｇ）第７の実施形態次に、本発明による動画像処理装置の第７の実施形態を
図面を参照しながら詳述する。

【０１７８】（Ｇ−１）第７の実施形態の構成図２１は、この第７の実施形態による動画像処理装置の
構成を示すブロック図である。図２１において、第７の
実施形態の動画像処理装置は、幾何変換部２１０１、水
平投影分散計算部２１０２、動き検出部２１０３及び探
索範囲設定部２１０４から構成されている。

【０１７９】幾何変換部２１０１及び水平投影分散計算
部２１０２は、上述した第６の実施形態の対応要素と同
様に機能するものである。

【０１８０】動き検出部２１０３は、探索範囲設定部２
１０４より探索範囲データＳ２１０５（Ｇで図示）を入
力し、水平投影分散計算部２１０２より投影分散データ
Ｓ２１０３を入力し、幾何変換部２１０１に制御パラメ
ータＳ２１０４を出力し、装置外部に動き量Ｓ２１０６
（（Ｖ，α）で図示）を出力するものである。動き検出
部２１０３は、探索範囲設定部２１０４からの探索範囲
データＳ２１０５（Ｇで図示）に基づいて、幾何変換部
２１０１に与える制御パラメータＳ２１０４の範囲を決
定する。

【０１８１】この第７の実施形態で新たに設けられた探
索範囲設定部２１０４は、外部より動画像データＳ２１
０１を入力し、探索範囲データＳ２１０５を動き検出部
２１０３に出力するものである。

【０１８２】ここで、探索範囲データＧは、Ｖ１、Ｖ
２、α１及びα２の４つのデータからなり、それぞれ、
動き量の大きさＶの最小値、Ｖの最大値、動き量の方向
αの最小値、αの最大値を表している。

【０１８３】（Ｇ−２）第７の実施形態の動作次に、以上のような各部２１０１〜２１０４からなる第
７の実施形態の動画像処理装置の動作を説明する。

【０１８４】外部からの動作開始命令により、この動画
像処理装置は動作を開始する。このときまず、探索範囲
設定部２１０４は、外部より動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，
Ｔ）を入力し、その中の複数の代表領域に対してフレー
ム間の動きベクトルを計算する。この第７の実施形態で
は、上述した代表領域として、動画像データＡ（Ｘ，
Ｙ，Ｔ）を構成するキューブの各面とキューブ中心部の
合わせて７カ所にブロック領域を設定する。

【０１８５】図２２は、この代表領域の一例を示す図で
ある。図２２に示すように、キューブの中心部に位置す
るブロックＢ０と、６つの正方面付近に位置するブロッ
クＢ１〜Ｂ６との合わせて７つのブロックを代表領域と
している。

【０１８６】探索範囲設定部２１０４は、これら７つの
ブロック領域毎に動きベクトルの計算を行なうが、動き
ベクトルの計算方法としては、従来技術として記載した
ブロック単位のパターンマッチングを適用する。すなわ
ち、探索範囲設定部２１０４は、各ブロック毎に、パタ
ーンマッチングにより隣接フレームとのずれの量を検出
して、これを動きベクトルとして記憶する。なお、この
ずれの量を検出するに当たっては、キューブの範囲外の
画像データも必要となるので、探索範囲設定部２１０４
は、予め、処理対象のキューブよりもＸ方向及びＹ方向
に対して広い領域の画像データを入力するよう動作す
る。

【０１８７】探索範囲設定部２１０４での動きベクトル
の計算により、各ブロックＢｉ（ｉは０〜６）の前フレ
ームからのずれ量である動きベクトルＭＶｉ＝（ｖxi，
ｖyi）が求まると、次に、探索範囲設定部２１０４は、
各ブロックＢｉ毎に動きベクトルの大きさＶｉ[pixel/f
rame] 及び方向αｉ[rad] （−π〜＋π）を計算し、そ
の最小値及び最大値から探索範囲データＧ＝（Ｖ１，Ｖ
２，α１，α２）を決定し、動き検出部２１０３に出力
する。すなわち、(18)式に示す演算を実行する。なお、
(18)式における最小値及び最大値を探索するためのパラ
メータはｉについてである。

【０１８８】Ｖ１＝ｍｉｎ｛√（ｖxi²＋ｖyi²）｝Ｖ２＝ｍａｘ｛√（ｖxi²＋ｖyi²）｝ α１＝ｍｉｎ｛tan ^-1（ｖyi／ｖxi）｝ α２＝ｍｉｎ｛tan ^-1（ｖyi／ｖxi）｝ …(18) 次に、動き検出部２１０３は探索範囲データＧを入力す
ると、まず、動き量候補として、（Ｖ，α）＝（Ｖ１，
α１）を設定する。さらに、動き検出部２１０３は、(1
9)式に基づいて上記動き量候補に対応する制御パラメー
タθ（｜θ｜≦π／２）及びφを計算し、幾何変換部２
１０１に出力する。なお、動き量（Ｖ，α）と制御パラ
メータθ、φとの関係は第５の実施形態の場合と同じで
あり、(19)式は、第５の実施形態での説明文及び(10)式
〜(12)式の関係から導かれる。

【０１８９】 θ＝α （｜α｜≦π／２の場合）＝α±π （｜α｜＞π／２の場合） φ＝tan ^-1（１／Ｖcos α）（｜θ｜≦π／４の場合）＝tan ^-1（１／Ｖsin α）（｜θ｜＞π／４の場合） …(19) 次に、幾何変換部２１０１は、動き検出部２１０３より
制御パラメータθを入力して、これに基づき、外部から
入力された動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を変換して幾
何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を作成し、水平投影分散
計算部２１０２に出力する。なお、幾何変換部２１０１
の動作の詳細は、第６の実施形態と同じであるので、説
明を省略する。

【０１９０】この結果、幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，
Ｑ）は、(19)式の関係によって、動画像データＡ（Ｘ，
Ｙ，Ｔ）の動き量（Ｖ，α）に対応した制御パラメータ
θ及びφに対しては、水平方向（Ｒ軸に平行な方向）に
沿った縞状パターンを形成する。一方、動画像データＡ
（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動き量に対応していない制御パラメー
タθ及びφに対しては、幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，
Ｑ）上において水平方向に沿った縞状パターンは形成さ
れない。

【０１９１】次に、水平投影分散計算部２１０２に幾何
変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）が入力されると、水平投影
分散計算部２１０２はこのデータを記憶する。さらに、
水平投影分散計算部２１０２は各Ｑ毎の幾何変換データ
Ｄ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）上で投影分散データＰＶを計算し、動
き検出部２１０３に出力する。水平投影分散計算部２１
０２における投影分散データＰＶの計算は、第６の実施
形態と同様の方法によって行なわれ、その結果、各Ｑ毎
の２次元パターンＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）が水平方向に沿った
縞状パターンを形成している場合には、投影分散データ
ＰＶは最大となり、一方、それ以外の場合には投影分散
データＰＶは大きな値とはならない。

【０１９２】次に、動き検出部２１０３は、水平投影分
散計算部２１０２より投影分散データＰＶを入力する
と、このデータを内部で記憶した最大投影分散データＰ
Ｖｍ（初期状態では値０を記憶）と比較し、投影分散デ
ータＰＶの方が大きければ、この値を最大投影分散デー
タＰＶｍとして記憶すると共に、このときの動き量候補
（Ｖ，α）を記憶する。

【０１９３】次に、動き検出部２１０３は、動き量候補
（Ｖ，α）をＶ１≦Ｖ≦Ｖ２、α１≦α≦α２の範囲内
で変更して再設定し、(19)式に基づいて制御パラメータ
θ及びφを求めた後、これを幾何変換部２１０１に出力
する。この第７の実施形態では、上記変更は、Ｖについ
ては0.5[pixel/frame]単位、αについてはπ／１００単
位で行なわれる。上記制御パラメータの再設定が行なわ
れる毎に、上述と同様に、幾何変換部２１０１、水平投
影分散計算部２１０２及び動き検出部２１０３の動作が
行なわれる。

【０１９４】その結果、動き検出部２１０３において
は、探索範囲設定部２１０４が定めた探索範囲のうち、
幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）上の縞状パターンが最
も明瞭になる場合の動き量候補（Ｖ，α）が記憶される
ことになる。

【０１９５】上述したように、幾何変換データＤ（Ｒ，
Ｓ，Ｑ）上の縞状パターンが最も明瞭になるのは、動画
像Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動き（Ｖ，α）に応じ、(19)式の
関係より求められる制御パラメータθ及びφを用いて幾
何変換部２１０１を動作させた場合であるから、上記縞
パターンが最も明瞭になる場合の動き量候補は動画像Ａ
（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の実際の動き量に等しい。

【０１９６】そこで、動き検出部２１０３は、内部に記
憶された動き量（Ｖ，α）を外部へ出力する。

【０１９７】以上の動作の結果、この動画像処理装置
は、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）に対する動き量
（Ｖ，α）を知ることができる。

【０１９８】以上説明したように、第７の実施形態で
は、探索範囲設定部２１０４が動画像データＡ（Ｘ，
Ｙ，Ｔ）の代表領域から動きベクトルを求め、これに基
づき動き量の探索範囲を決定し、動き検出部２１０３が
探索範囲に基づいて動き量候補及びこれに対応する制御
パラメータθ及びφを設定し、幾何変換部２１０１が制
御パラメータθ及びφに基づいて動画像データＡ（Ｘ，
Ｙ，Ｔ）を幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）に変換し、
水平投影分散計算部２１０２が制御パラメータφに基づ
いて幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）の投影分散データ
ＰＶを計算し、動き検出部２１０３が投影分散データＰ
Ｖが最大となる場合の動き量を決定する。幾何変換部２
１０１での処理は、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を
（Ｘ，Ｙ）平面上で角度−θだけ回転して３次元パター
ンＢ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）を作成した後、座標軸の交換により
３次元パターンＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を作成し、さらにこれ
を（Ｒ，Ｓ）平面上で−φだけ回転して幾何変換データ
Ｄ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を得るため、動画像データＡ（Ｘ，
Ｙ，Ｔ）が（Ｘ，Ｙ）平面上で角度θ又はθ＋π方向に
動く場合、その動きの大きさに応じた角度φを制御パラ
メータとして用いることにより、各Ｑ毎の（Ｒ，Ｓ）平
面上の幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）には水平方向に
沿った明瞭な縞状パターンが形成される。従って、水平
投影分散計算部２１０２が幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，
Ｑ）の水平方向への投影分散値を計算して、動き検出部
２１０３が該投影分散値が最大となる場合の制御パラメ
ータθ及びφに対応した動き量を検出することによっ
て、動画像Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動き量を決定することが
できる。

【０１９９】（Ｇ−３）第７の実施形態の効果第７の実施形態によれば、上述した第６の実施形態と同
様な効果を奏することができる。

【０２００】これに加えて、第７の実施形態によれば、
探索範囲設定部２１０４によって動き量の探索範囲を予
め限定するので、第６の実施形態に比べて、計算量を減
少できる。しかも、この第７の実施形態では、探索範囲
設定部２１０４が動きベクトルを検出して、動き量とし
て確からしい探索範囲を決定し、動き検出部２１０３が
該探索範囲内で動き量を検出するので、上記計算量減少
に伴う動き検出エラーは発生し難く、計算量が少なくか
つ高精度の動き検出が可能である。

【０２０１】（Ｈ）第８の実施形態次に、本発明による動画像処理装置の第８の実施形態を
図面を参照しながら詳述する。

【０２０２】（Ｈ−１）第８の実施形態の構成図２３は、この第８の実施形態による動画像処理装置の
構成を示すブロック図である。図２３において、第８の
実施形態の動画像処理装置は、幾何変換部２３０１、投
影分散計算部２３０２、動き検出部２３０３及びフィル
タ部２３１０から構成されている。ここで、幾何変換部
２３０１、投影分散計算部２３０２及び動き検出部２３
０３はそれぞれ、上述した第５の実施形態の対応する構
成要素と同様に機能するものであり、その詳細説明は省
略する。

【０２０３】この第８の実施形態で新たに設けられたフ
ィルタ部２３１０は、幾何変換部２３０１から入力され
た幾何変換データＳ２３０２（Ｃ（Ｐ，Ｔ，Ｑ））に対
し、動き検出部２３０３からの制御パラメータＳ２３０
５（φ）が規定する方向について低域遮断処理を行なっ
て得た幾何変換エッジデータＳ２３１０（Ｃ’（Ｐ，
Ｔ，Ｑ））を投影分散計算部２３０２に出力するもので
ある。

【０２０４】従って、この実施形態の投影分散計算部２
３０２は、フィルタ部２３１０より入力された幾何変換
エッジデータＳ２３１０について、投影分散データＳ２
３０３（ＰＶ）を得て動き検出部２３０３に出力するよ
うになされている。

【０２０５】（Ｈ−２）第８の実施形態の動作次に、以上のような各部２３０１〜２３０３、２３１０
からなる第８の実施形態の動画像処理装置の動作を説明
する。

【０２０６】外部からの動作開始命令によりこの動画像
処理装置は動作を開始する。このときまず、動き検出部
２３０３は、２つの制御パラメータθ及びφに初期値に
設定して、このうち制御パラメータθを幾何変換部２３
０１に、制御パラメータφをフィルタ部２３１０及び投
影分散計算部２３０２にそれぞれ出力する。

【０２０７】その後は、今回の制御パラメータθ及びφ
についての幾何変換部２３０１、投影分散計算部２３０
２、動き検出部２３０３及びフィルタ部２３１０の一連
の処理が終了する毎に、動き検出部２３０３は、制御パ
ラメータθ及びφを所定範囲内で変更させる。

【０２０８】ある制御パラメータθ及びφに対する幾何
変換部２３０１、投影分散計算部２３０２及び動き検出
部２３０３の動作は、第５の実施形態のものと同様であ
り、その詳細説明である。

【０２０９】外部から入力された動画像データＡ（Ｘ，
Ｙ，Ｔ）を幾何変換部２３０１が図２４に示すように変
換して得た幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）が、フィル
タ部２３１０に入力される。

【０２１０】フィルタ部２３１０に幾何変換データＣ
（Ｐ，Ｔ，Ｑ）が入力されると、フィルタ部２３１０
は、各Ｑ毎の２次元パターンＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）中の角度
φ方向に平行なエッジパターンを検出し、検出された幾
何変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を投影分散計算
部２３０２に出力する。

【０２１１】この幾何変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，
Ｑ）の算出方法は、従来公知のエッジ検出方法を適用す
ることができる。この実施形態では、特に角度φ方向の
みに平行なエッジパターンを検出するため、例えば、以
下の手順(1) 及び(2) により幾何変換エッジデータＣ’
（Ｐ，Ｔ，Ｑ）の算出している。

【０２１２】手順(1) パターンＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）の各
画素毎に画素値の傾き（ｇｐ，ｇｔ）＝（√Ｃ／√Ｐ，
√Ｔ／√Ｐ）を計算する。

【０２１３】手順(2）２つの条件、ｐ１＜√（ｇｐ²
＋ｇｔ²）、及び、ｐ２＜tan ^-1（ｇｔ／ｇｐ）＜ｐ３
を満足する画素に対してはＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）＝１（エ
ッジ領域）、その他の画素に対してはＣ’（Ｐ，Ｔ，
Ｑ）＝０（非エッジ領域）とする。但し、ｐ１はエッジ
と判定される画素間の変化量の最小値を表すパラメータ
であり、例えば、画素値を８ビットで記述する場合には
値１６〜６４程度の定数とする。ｐ２、ｐ３はエッジが
角度φ方向に平行であると判定するためのパラメータで
あり、ｐ２＝φ−Δφ＋π／２、ｐ３＝φ＋Δφ＋π／
２であって、Δφはπ／５０程度の定数とする。

【０２１４】このような算出手法を適用することによ
り、角度φ方向に近い方向に平行なエッジのうち、ある
程度急峻な変化を持つもののみを検出し、これに基づき
幾何変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を投影分散計
算部２３０２に出力する。

【０２１５】上述した図２４は、フィルタ部２３１０が
幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）中の角度φに平行なエ
ッジパターンを取り出し、幾何変換エッジデータＣ’
（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を作成した場合を示している。

【０２１６】投影分散計算部２３０２は、入力データと
して、幾何変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）が入力
されるという相違があるが、その処理内容は、第５の実
施形態の投影分散計算部と同様である。すなわち、動き
検出部２３０３より制御パラメータφを入力して、各Ｑ
毎の幾何変換データＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）上で投影分散デ
ータＰＶを計算し、動き検出部２３０３に出力する。

【０２１７】図２５は、この第８の実施形態による投影
分散計算部２３０２の動作を説明する図である。図２５
（ａ）は、この第８の実施形態の構成による動作を説明
するものであり、一方、図２５（ｂ）はフィルタ部２３
１０がない場合（第５の実施形態参照）の動作を説明す
るもの、すなわち、フィルタ部２３１０の効果を説明す
るための比較例を示したものである。

【０２１８】図２５（ａ）に示すように、各Ｑ毎の２次
元パターンＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）が縞状パターンを形成し
ている場合には、この縞の方向と等しい角度φに対し
て、投影データＰＲ２の変化が最大となり、投影分散デ
ータＰＶも最大となる。一方、この縞の方向と一致しな
い角度φに対しては、投影データＰＲ２の変化は明瞭で
なく、その結果、投影分散データＰＶは大きな値とはな
らない。

【０２１９】一方、仮に、フィルタ部２３１０を用い
ず、幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を直接投影分散計
算部２３０２に入力する場合には（第５の実施形態参
照）、各Ｑ毎の２次元パターンＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）が縞状
パターンを形成していても、図２５（ｂ）に示すよう
に、投影データＰＲ１及びＰＲ２は変化のばらつきが小
さく、投影分散データＰＶが最大とならない恐れがあ
る。これは入力画像を構成する画素値のダイナミックレ
ンジが狭いときに、エッジを境界とした２つの領域間の
画素値が近いために起きるものである。

【０２２０】このような入力画像に対しても、この第８
の実施形態のようにフィルタ部２３１０が幾何変換デー
タＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）のエッジを予め検出して、この結果
得られる幾何変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）に対
して投影パターンを求めれば、図２５（ａ）のように、
投影データＰＲ２は明瞭な変化を持つことになる。

【０２２１】従って、この第８の実施形態におけるフィ
ルタ部２３１０は、縞状パターンに対する投影データに
明瞭な変化を持たせる効果がある。

【０２２２】以上のようなフィルタ部２３１０を設けた
ことによる動作の違いを除けば、第５の実施形態と同様
な動作を行なうので、これ以上の動作説明は省略する。

【０２２３】以上説明したように、第８の実施形態で
は、幾何変換部２３０１が制御パラメータθに基づいて
動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を幾何変換データＣ
（Ｐ，Ｔ，Ｑ）に変換し、フィルタ部２３１０が制御パ
ラメータφに基づいて幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）
中のエッジを示す幾何変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，
Ｑ）を作成し、投影分散計算部２３０２が制御パラメー
タφに基づいて幾何変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，
Ｑ）の投影分散データＰＶを計算し、動き検出部２３０
３が投影分散データＰＶが最大となる場合の制御パラメ
ータθ及びφを決定する。幾何変換部２３０１での処理
では、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を（Ｘ，Ｙ）平面
上で角度−θだけ回転して３次元パターンＢ（Ｐ，Ｑ，
Ｔ）を作成した後、座標軸の交換により幾何変換データ
Ｃ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を得るが、さらにその後、フィルタ部
２３１０が幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）のエッジを
表す幾何変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を計算す
るので、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）が（Ｘ，Ｙ）平
面上で角度θ又はθ＋π方向に動く場合には、各Ｑ毎の
（Ｐ，Ｔ）平面上の幾何変換エッジデータＣ’（Ｐ，
Ｔ，Ｑ）には明瞭な縞状パターンが形成され、さらに、
その縞の方向φは該動きの大きさに対応することにな
る。

【０２２４】従って、投影分散計算部２３０２が幾何変
換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）の方向φへの投影分
散値を計算して、動き検出部２３０３が該投影分散値が
最大となる場合の制御パラメータθ及びφを検出するこ
とによって、θ及びφの値から動画像Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）
の動き量を決定することができる。

【０２２５】（Ｈ−３）第８の実施形態の効果第８の実施形態によっても、上述した第５の実施形態の
動画像処理装置と同様な効果を奏することができる。

【０２２６】これに加えて、第８の実施形態によれば、
フィルタ部２３１０を設け、幾何変換エッジデータＣ’
（Ｐ，Ｔ，Ｑ）に対して投影分散の算出処理を施した
後、動き量を検出するようにしたので、入力画像を構成
する画素値のダイナミックレンジの如何に関わらず、安
定に動き量を検出することができる。

【０２２７】（Ｉ）第９の実施形態次に、本発明による動画像処理装置の第９の実施形態を
図面を参照しながら詳述する。

【０２２８】（Ｉ−１）第９の実施形態の構成図２６は、この第９の実施形態による動画像処理装置の
構成を示すブロック図である。図２６において、第９の
実施形態の動画像処理装置は、幾何変換部２６０１、水
平投影分散計算部２６０２、動き検出部２６０３及びフ
ィルタ部２６１０から構成されている。

【０２２９】上述した第８の実施形態は、既述した第５
の実施形態の技術的思想にフィルタ部を追加したもので
あったが、この第９の実施形態は、既述した第６の実施
形態の技術的思想にフィルタ部を追加したものである。
そのため、幾何変換部２６０１、水平投影分散計算部２
６０２及び動き検出部２６０３はそれぞれ、第６の実施
形態の対応する構成要素と同様に機能するものであり、
その詳細説明は省略する。

【０２３０】この第９の実施形態で新たに設けられたフ
ィルタ部２６１０は、幾何変換部２６０１から入力され
た幾何変換データＳ２６０２に対して低域遮断処理を行
なって得た幾何変換エッジデータＳ２６１０（Ｄ’
（Ｒ，Ｓ，Ｑ））を水平投影分散計算部２６０２に出力
するものである。なお、フィルタ部２６１０を設けた意
味合いは、第８の実施形態と同様である。

【０２３１】このように水平投影分散計算部２６０２に
は、幾何変換部２６０１から出力された幾何変換データ
Ｓ２６０２が入力されるのではなく、フィルタ部２６１
０から出力された幾何変換エッジデータＳ２６１０が入
力されるので、水平投影分散計算部２６０２は、この幾
何変換エッジデータＳ２６１０を処理して投影分散デー
タＳ２６０３（ＰＶ）を得て動き検出部２６０３に出力
する。

【０２３２】（Ｉ−２）第９の実施形態の動作次に、以上のような各部２６０１〜２６０３、２６１０
からなる第９の実施形態の動画像処理装置の動作を説明
する。

【０２３３】なお、上述したように、幾何変換部２６０
１、水平投影分散計算部２６０２及び動き検出部２６０
３はそれぞれ、第６の実施形態の対応する構成要素と同
様に機能し、動作するものであるので、その動作説明は
省略し、以下では、フィルタ部２６１０の動作を中心に
説明する。

【０２３４】幾何変換部２６０１が、図２７に示すよう
に、また、第６の実施形態で動作説明したように、入力
された動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を順次変換処理し
て得た幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）がフィルタ部２
６１０に与えられる。

【０２３５】フィルタ部２６１０に幾何変換データＤ
（Ｒ，Ｓ，Ｑ）が入力されると、フィルタ部２６１０
は、各Ｑ毎の２次元パターンＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）中の水平
方向に平行なエッジパターンを検出し、これにより得ら
れた幾何変換エッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を水平投
影分散計算部２６０２に出力する。

【０２３６】この幾何変換エッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，
Ｑ）の算出方法は、第８の実施形態と同様、従来公知の
エッジ検出方法を適用することができる。この第９の実
施形態では、第８の実施形態に記載の方法を変形し、以
下の手順(1) 及び(2) により、幾何変換エッジデータ
Ｄ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）の算出する。

【０２３７】手順(1) パターンＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）の各
画素毎に画素値の傾き（ｇｒ，ｇｓ）＝（√Ｄ／√Ｒ，
√Ｄ／√Ｓ）を計算する。

【０２３８】手順(2）２つの条件、ｐ１＜√（ｇｒ²
＋ｇｓ²）、及び、ｐ２＜tan ^-1（ｇｓ／ｇｒ）＜ｐ３
を満足する画素に対してはＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）＝１（エ
ッジ領域）、その他の画素に対してはＤ’（Ｒ，Ｓ，
Ｑ）＝０（非エッジ領域）とする。但し、ｐ１はエッジ
と判定される画素間の変化量の最小値を表すパラメータ
であり、例えば、画素値を８ビットで記述する場合には
値１６〜６４程度の定数とする。ｐ２、ｐ３は水平方向
（Ｒ軸に平行な方向）に平行であると判定するためのパ
ラメータであり、ｐ２＝−Δφ＋π／２、ｐ３＝Δφ＋
π／２であって、Δφはπ／５０程度の定数とする。

【０２３９】この算出手法を適用することにより、水平
方向に近いエッジのうちある程度急峻な変化を持つもの
のみを検出して、これに基づき幾何変換エッジデータ
Ｄ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を出力する。

【０２４０】その結果、上述した図２７に示すように、
フィルタ部２６１０が幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）
中の水平方向のエッジパターンを取り出し、幾何変換エ
ッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を作成する。

【０２４１】水平投影分散計算部２６０２は、入力デー
タとして、幾何変換エッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）が
入力されるという相違があるが、その処理内容は、第６
の実施形態の水平投影分散計算部と同様である。すなわ
ち、水平投影分散計算部２６０２は、各Ｑ毎の幾何変換
エッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）上で投影分散データＰ
Ｖを計算し、動き検出部２６０３に出力する。

【０２４２】図２８は、この第９の実施形態による水平
投影分散計算部２６０２の動作を説明する図である。図
２８（ａ）は、この第９の実施形態の構成による動作を
説明するものであり、一方、図２８（ｂ）は、フィルタ
部２６１０を用いない場合の動作を説明するもの、逆に
言えば、フィルタ部２６１０の効果を説明するための比
較例を示したものある。

【０２４３】図２８（ａ）に示すように、各Ｑ毎の２次
元パターンＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）が水平方向に沿った縞状
パターンを形成している場合には、投影データＰＲ１の
変化が最大となり、投影分散データＰＶも最大となる。
一方、Ｄ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）が水平方向に沿った縞状パタ
ーンを形成していない場合には、投影データＰＲ１の変
化は明瞭でなく、その結果、投影分散データＰＶは大き
な値とはならない。

【０２４４】一方、仮にフィルタ部２６１０を用いず、
幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を直接投影分散計算部
２６０２に入力した場合には、各Ｑ毎の２次元パターン
Ｄ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）が縞状パターンを形成していても、図
２８（ｂ）に示すように、投影データＰＲ１の変化はさ
ほど大きくなく、投影分散データＰＶが最大とならない
恐れがある。これは入力画像を構成する画素値のダイナ
ミックレンジが狭いときに、エッジを境界とした２つの
領域間の画素値が近いために起きるものである。

【０２４５】このような入力画像に対しても、第９の実
施形態のように、フィルタ部２６１０が幾何変換データ
Ｄ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）のエッジを予め検出して、この結果得
られる幾何変換エッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）に対し
て投影パターンを求めれば、図２８（ａ）のように、投
影データＰＲ１は明瞭な変化を持つことになる。

【０２４６】従って、この第９の実施形態におけるフィ
ルタ部２６１０は、縞状パターンに対する投影データに
明瞭な変化を持たせる効果がある。

【０２４７】以上のようなフィルタ部２６１０を設けた
ことによる動作の違いを除けば、第６の実施形態と同様
な動作を行なうので、これ以上の動作説明は省略する。

【０２４８】以上説明したように、第９の実施形態で
は、幾何変換部２６０１が制御パラメータθ及びφに基
づいて動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を幾何変換データ
Ｄ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）に変換し、フィルタ部２６１０が幾何
変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）中のエッジを示す幾何変換
エッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を作成し、水平投影分
散計算部２６０２が幾何変換エッジデータＤ’（Ｒ，
Ｓ，Ｑ）の投影分散データＰＶを計算し、動き検出部２
６０３が投影分散データＰＶが最大となる場合の制御パ
ラメータθ及びφを決定する。

【０２４９】幾何変換部２６０１での処理は、動画像デ
ータＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を（Ｘ，Ｙ）平面上で角度−θだ
け回転して３次元パターンＢ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）を作成した
後、座標軸の交換により３次元パターンＣ（Ｐ，Ｔ，
Ｑ）を作成し、さらにこれを（Ｒ，Ｓ）平面上で−φだ
け回転して幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を得るが、
さらにその後、フィルタ部２６１０が幾何変換データＤ
（Ｒ，Ｓ，Ｑ）のエッジを表す幾何変換エッジデータ
Ｄ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を計算するので、動画像データＡ
（Ｘ，Ｙ，Ｔ）が（Ｘ，Ｙ）平面上で角度θ又はθ＋π
方向に動く場合、その動きの大きさに応じた角度φを制
御パラメータとして用いることにより、各Ｑ毎の（Ｒ，
Ｓ）平面上の幾何変換エッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）
には水平方向に沿った明瞭な縞状パターンが形成され
る。

【０２５０】従って、水平投影分散計算部２６０２が幾
何変換エッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）の水平方向への
投影分散値を計算して、動き検出部２６０３が該投影分
散値が最大となる場合の制御パラメータθ及びφを検出
することによって、θ及びφの値から動画像Ａ（Ｘ，
Ｙ，Ｔ）の動き量を決定することができる。

【０２５１】（Ｉ−３）第９の実施形態の効果第９の実施形態によっても、上述した第６の実施形態と
同様な効果を奏することができる。

【０２５２】これに加えて、第９の実施形態によれば、
時間軸Ｔを含む各Ｑ毎の（Ｐ，Ｔ）平面を幾何学的に
（Ｒ，Ｓ）平面に変換し、これにより動画像の時間変化
が表現された（Ｒ，Ｓ）平面上の幾何変換エッジデータ
Ｄ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）上のパターンの特徴を用いて動き量
を検出するので、入力画像を構成する画素値のダイナミ
ックレンジの如何に関わらず、安定に動き量を検出する
ことができる。

【０２５３】（Ｊ）第１０の実施形態次に、本発明による動画像処理装置の第１０の実施形態
を図面を参照しながら詳述する。

【０２５４】（Ｊ−１）第１０の実施形態の構成図２９は、この第１０の実施形態による動画像処理装置
の構成を示すブロック図である。図２９において、第１
０の実施形態の動画像処理装置は、幾何変換部２９０
１、フィルタ付水平投影分散計算部２９０２及び動き検
出部２９０３から構成されている。

【０２５５】この第１０の実施形態も、第９の実施形態
と同様に、既述した第６の実施形態の技術的思想にフィ
ルタリングの機能を追加したものである。しかし、第１
０の実施形態は、第９の実施形態のフィルタ部２６１０
及び水平投影分散計算部２６０２を融合させたフィルタ
付水平投影分散計算部２９０２を設けることにより、既
述した第６の実施形態の技術的思想にフィルタリングの
機能を追加している。そのため、幾何変換部２９０１及
び動き検出部２９０３は、第６の実施形態の対応する構
成要素と同様に機能するものであり、その詳細説明は省
略する。

【０２５６】フィルタ付水平投影分散計算部２９０２
は、幾何変換部２９０１より幾何変換データＳ２９０２
（Ｄ（Ｒ，Ｓ，Ｑ））を入力し、それに対して投影処
理、低域遮断処理を施した後に得た投影分散データＳ２
９０３（ＰＶ）を動き検出部２９０３に出力するもので
ある。

【０２５７】（Ｊ−１）第１０の実施形態の動作次に、以上のような各部２９０１〜２９０３からなる第
１０の実施形態の動画像処理装置の動作を説明する。

【０２５８】なお、上述したように、幾何変換部２９０
１及び動き検出部２９０３はそれぞれ、第６の実施形態
の対応する構成要素と同様に機能し、動作するものであ
るので、その動作説明は省略し、以下では、フィルタ付
水平投影分散計算部２９０２の動作を中心に説明する。

【０２５９】幾何変換部２６０１が、上述した図１８に
示すように、また、第６の実施形態で動作説明したよう
に、入力された動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を順次変
換処理して得た幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）がフィ
ルタ付水平投影分散計算部２９０２に与えられる。

【０２６０】フィルタ付水平投影分散計算部２９０２に
幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）が入力されると、フィ
ルタ付水平投影分散計算部２９０２は、まず、各Ｑ毎の
幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）上で水平方向への投影
データＰＲ１を計算する。

【０２６１】さらに、フィルタ付水平投影計算部２９０
２は投影データＰＲ１に対して、エッジ検出の処理（フ
ィルタリング）を行ない、その結果を投影データＰＲ２
とする。このエッジ検出の方法としては、従来公知のエ
ッジ検出方法を適用することができる。例えば、投影デ
ータＰＲ１上の局所データによるコンボリューションフ
ィルタを用いる。すなわち、投影データＰＲ２は、(20)
式によって算出することができる。但し、ｗ（ｉ）はフ
ィルタ係数でであり、例えば、ｗ（０）＝１．０，ｗ
（１）＝ｗ（−１）＝０．５，ｗ（ｅｉｓｅ）＝０とす
る。また、(20)式における総和Σはｉについてである。

【０２６２】ＰＲ２（ｓ）＝｜Σｗ（ｉ）ＰＲ１（ｓ＋ｉ）｜ …(20) (20)式で表されるコンボリューションフィルタを適用す
れば、投影データＰＲ１の変化が少なければ投影データ
ＰＲ２は０に近い値となり、逆に投影データＰＲ１の変
化が大きければ投影データＰＲ２は大きい値となる。従
って、投影データＰＲ２は、投影データＰＲ１の変化量
に応じた値を持つことになる。

【０２６３】次に、フィルタ付水平投影分散計算部２９
０２は、全てのＱの値に渡る投影データＰＲ２の分散値
を計算し、これを投影分散データＰＶとして動き検出部
２９０３に出力する。

【０２６４】図３０は、この第１０の実施形態によるフ
ィルタ付水平投影分散計算部２９０２の動作を説明する
図である。

【０２６５】入力された幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，
Ｑ）が水平方向の縞状パターンを形成する場合（＝動画
像の動きに対応した制御パラメータθ及びφを用いて幾
何変換部２９０１を動作させた場合）、画像のダイナミ
ックレンジが狭ければ、フィルタ付水平投影分散計算部
２９０２により得られる投影データＰＲ１は明瞭な変化
を示さない恐れがある。(20)式の計算により投影データ
ＰＲ２を求めると、投影データＰＲ１の変化点に応じて
明瞭な変化を持つパターンが得られる。従って、投影分
散データＰＶは大きい値となる。

【０２６６】一方、入力された幾何変換データＤ（Ｒ，
Ｓ，Ｑ）が水平方向の縞状パターンを形成しない場合
（＝動画像の動きに対応しない制御パラメータθ及びφ
を用いて幾何変換部２９０１を動作させた場合）には投
影データＰＲ１は上記の場合に比べ、より変化の少ない
パターンとなるので、投影データＰＲ２もまた明瞭な変
化を持たず、従って、投影分散データＰＶは小さい値と
なる。

【０２６７】投影データＰＲ１に対する分散値によって
も、縞状パターンを呈しているか否かの違いを知ること
は可能であるが、この第１０の実施形態のように、エッ
ジ検出された投影データＰＲ２に対する分散値を用いる
ことによって、縞状パターンを呈している場合の分散値
と縞状パターンを呈していない場合の分散値との差が広
がるので、該分散値によって両者の場合を判別すること
が容易になる。

【０２６８】これ以降に動き検出部２９０３が行なう処
理は、上述したように、第６の実施形態と同様である。

【０２６９】以上説明したように、第１０の実施形態で
は、幾何変換部２９０１が制御パラメータθ及びφに基
づいて動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を幾何変換データ
Ｄ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）に変換し、フィルタ付水平投影分散計
算部２９０２が幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）の投影
データの変化量に基づき投影分散データＰＶを計算し、
動き検出部２９０３が投影分散データＰＶが最大となる
場合の制御パラメータθ及びφを決定する。

【０２７０】幾何変換部２９０１での処理は、動画像デ
ータＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を（Ｘ，Ｙ）平面上で角度−θだ
け回転して３次元パターンＢ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）を作成した
のち、座標軸の交換により３つのＱの値に対してのみ３
次元パターンＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を作成し、さらにこれを
（Ｒ，Ｓ）平面上で−φだけ回転して幾何変換データＤ
（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を得るため、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，
Ｔ）が（Ｘ，Ｙ）平面上で角度θ又はθ＋π方向に動く
場合、その動きの大きさに応じた角度φを制御パラメー
タとして用いることにより、各Ｑ毎の（Ｒ，Ｓ）平面上
の幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）には水平方向に沿っ
た縞状パターンが形成される。さらに、フィルタ付水平
投影分散計算部２９０２での処理により、該縞状パター
ンのダイナミックレンジの如何にかかわらず投影分散値
は大きい値となる。

【０２７１】従って、動き検出部２９０３がこの投影分
散値が最大となる場合の制御パラメータθ及びφを検出
することによって、θ及びφの値から動画像Ａ（Ｘ，
Ｙ，Ｔ）の動き量を決定することができる。

【０２７２】（Ｊ−３）第１０の実施形態の効果この第１０の実施形態によっても、上述した第９の実施
形態と同様な効果を奏することができる。

【０２７３】これに加えて、フィルタ処理を、１次元デ
ータである投影データＰＲ１に対して行なうので、第９
の実施形態に比べ、計算量を減らすことができるという
効果もある。

【０２７４】（Ｋ）第１１の実施形態次に、本発明による動画像処理装置の第１１の実施形態
を図面を参照しながら詳述する。

【０２７５】（Ｋ−１）第１１の実施形態の構成図３１は、この第１１の実施形態による動画像処理装置
の構成を示すブロック図である。図３１において、第１
１の実施形態の動画像処理装置は、幾何変換部３１０
１、水平投影分散計算部３１０２、動き検出部３１０
３、フィルタ部３１１０及びパターン重畳部３１１１か
ら構成されている。

【０２７６】図３１及び図２６からの比較から明らかな
ように、この第１１の実施形態は、上述した第９の実施
形態の構成にさらにパターン重畳部３１１１を設けたこ
とを特徴とするものである。そのため、幾何変換部３１
０１、水平投影分散計算部３１０２、動き検出部３１０
３及びフィルタ部３１１０は、第９の実施形態の対応す
る構成要素と同様に機能する。但し、水平投影分散計算
部３１０２は、パターン重畳部３１１１が設けられたこ
とにより、入力データが第９の実施形態と異なっている
ので、その処理は、第９の実施形態のものと僅かに異な
っている。

【０２７７】パターン重畳部３１１１は、フィルタ部３
１１０より幾何変換エッジデータＳ３１１０（Ｄ’
（Ｒ，Ｓ，Ｑ））を入力し、その各Ｑ値毎の（Ｒ，Ｓ）
２次元データを重畳して得た重畳データＳ３１１１（Ｅ
（Ｒ，Ｓ））を水平投影分散計算部３１０２に出力する
ものである。なお、重畳データＥ（Ｒ，Ｓ）は、幾何変
換エッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を定義する３つの軸
のうち、軸Ｒ及び軸Ｓがなす平面上で定義されるデータ
である。

【０２７８】この実施形態の水平投影分散計算部３１０
２は、パターン重畳部３１１１より重畳データＳ３１１
１を入力し、動き検出部３１０３に投影分散データＳ３
１０３（ＰＶ）を出力する。

【０２７９】（Ｋ−２）第１１の実施形態の動作次に、以上のような各部３１０１〜３１０３、３１１
０、３１１１からなる第１１の実施形態の動画像処理装
置の動作を説明する。

【０２８０】なお、上述したように、幾何変換部３１０
１、動き検出部３１０３及びフィルタ部３１１０はそれ
ぞれ、第９の実施形態の対応する構成要素と同様に機能
し、動作するものであるので、その動作説明は省略し、
以下では、パターン重畳部３１１１の動作を中心に説明
し、水平投影分散計算部３１０２についてはパターン重
畳部３１１１が設けられたことにより第９の実施形態と
異なる動作となった点を説明する。

【０２８１】パターン重畳部３１１１に幾何変換エッジ
データＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）が入力されると、パターン重
畳部３１１１は各Ｑ毎の２次元パターンＤ’（Ｒ，Ｓ，
Ｑ）を重畳して重畳データＥ（Ｒ，Ｓ）を計算する。こ
の第１１の実施形態では、このパターン重畳方法とし
て、Ｅ（Ｒ，Ｓ）＝ΣＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を計算するこ
とにより求めるが（総和ΣはＱについて）、各Ｑ毎の幾
何変換エッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）上の画素（Ｒ、
Ｓ）の値が重畳データＥ（Ｒ，Ｓ）上の対応する画素
（Ｒ、Ｓ）の値に反映されるならば、他の好適な方法を
用いても良い。

【０２８２】図３２は、パターン重畳部３１１１の動作
を説明する図である。第９の実施形態において説明した
ように、動画像Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動きに対応した制御
パラメータθ及びφを用いることにより、幾何変換エッ
ジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）は、図３２に示すような水
平方向に伸びるエッジパターンが形成される。これらの
パターンは、各Ｑの値によって異なるパターンではある
が、水平方向に伸びるエッジパターンを形成するという
共通の特徴を持つ。従って、これらのパターンを重畳す
ることによって、重畳データＥ（Ｒ，Ｓ）上には水平方
向へのエッジパターンがより多く形成されることにな
る。一方、動画像Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動きに対応してい
ない制御パラメータθ及びφを用いる場合には、重畳デ
ータＥ（Ｒ，Ｓ）上のパターンは水平方向に揃ったエッ
ジパターンは形成されない。

【０２８３】水平投影分散計算部３１０２に重畳データ
Ｅ（Ｒ，Ｓ）が入力されると、水平投影分散計算部３１
０２は、この重畳データＥ（Ｒ，Ｓ）に対して水平方向
（Ｒ軸に平行な方向）への投影データＰＲ１を計算し、
さらに投影データＰＲ１の分散値を求め、これを投影分
散データＰＶとして動き検出部３１０１に出力する。

【０２８４】従って、図３２に示すような水平方向に沿
ったエッジパターンを持つ重畳データＥ（Ｒ，Ｓ）に対
しては投影データＰＲ１は変化が大きいので、投影分散
データＰＶは大きい値を持つ。一方、重畳データＥ
（Ｒ，Ｓ）に水平方向に沿ったエッジパターンが形成さ
れない場合（＝動画像の動きに対応していない制御パラ
メータθ及びφを用いて幾何変換部３１０１及びフィル
タ部３１１０及びパターン重畳部３１１１を動作した場
合）には、投影データＰＲ１は明瞭な変化が得られず、
その結果投影分散データＰＶは小さい値となる。

【０２８５】動き検出部３１０３は、投影分散データＰ
Ｖが入力されたときには、第９の実施形態と同様に動作
する。

【０２８６】以上説明したように、第１１の実施形態で
は、幾何変換部３１０１が制御パラメータθ及びφに基
づいて動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を幾何変換データ
Ｄ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）に変換し、フィルタ部３１１０が幾何
変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）中のエッジを示す幾何変換
エッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を作成し、パターン重
畳部３１１１が幾何変換エッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，
Ｑ）の各Ｑ毎のパターンを重畳して重畳パターンＥ
（Ｒ，Ｓ）を計算し、水平投影分散計算部３１０２が重
畳パターンＥ（Ｒ，Ｓ）の投影分散データＰＶを計算
し、動き検出部３１０３が投影分散データＰＶが最大と
なる場合の制御パラメータθ及びφを決定する。

【０２８７】幾何変換部３１０１での処理は、動画像デ
ータＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を（Ｘ，Ｙ）平面上で角度−θだ
け回転して３次元パターンＢ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）を作成した
のち、座標軸の交換により３次元パターンＣ（Ｐ，Ｔ，
Ｑ）を作成し、さらにこれを（Ｒ，Ｓ）平面上で−φだ
け回転して幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を得るが、
さらにその後、フィルタ部３１１０が幾何変換データＤ
（Ｒ，Ｓ，Ｑ）のエッジを表す幾何変換エッジデータ
Ｄ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を計算するので、動画像データＡ
（Ｘ，Ｙ，Ｔ）が（Ｘ，Ｙ）平面上で角度θ又はθ＋π
方向に動く場合、その動きの大きさに応じた角度φを制
御パラメータとして用いることにより、各Ｑ毎の（Ｒ，
Ｓ）平面上の幾何変換エッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）
には水平方向に沿った明瞭な縞状パターンが形成され
る。

【０２８８】従って、パターン重畳部３１１１が幾何変
換エッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を重畳して重畳デー
タＥ（Ｒ，Ｓ）を作成し、水平投影分散計算部３１０２
が重畳データＥ（Ｒ，Ｓ）の水平方向への投影分散値を
計算して、動き検出部３１０３が該投影分散値が最大と
なる場合の制御パラメータθ及びφを検出することによ
って、θ及びφの値から動画像Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動き
量を決定することができる。

【０２８９】（Ｋ−３）第１１の実施形態の効果この第１１の実施形態によっても、上述した第９の実施
形態と同様な効果を奏することができる。

【０２９０】これに加えて、第１１の実施形態によれ
ば、投影分散データＰＲ１の計算は、重畳データＥ
（Ｒ，Ｓ）に対してだけ行なえば良いので、幾何変換エ
ッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）に対して処理を行なう第
９の実施形態に比較しても、計算量を減少させることが
できる。

【０２９１】（Ｌ）第１２の実施形態次に、本発明による動画像処理装置の第１２の実施形態
を図面を参照しながら詳述する。

【０２９２】（Ｌ−１）第１２の実施形態の構成図３３は、この第１２の実施形態による動画像処理装置
の構成を示すブロック図である。図３３において、第１
２の実施形態の動画像処理装置は、幾何変換部３３０
１、ハフ変換部３３０２、動き検出部３３０３、フィル
タ部３３１０及びパターン重畳部３３１１から構成され
ている。

【０２９３】幾何変換部３３０１は、装置外部より動画
像データＳ３３０１（Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ））を入力し、動
き検出部３３０３より制御パラメータＳ３３０４（θ）
を入力し、幾何変換データＳ３３０２（Ｃ（Ｐ，Ｔ，
Ｑ））を得てフィルタ部３３１０に出力するものであ
る。この幾何変換部３３０１は、第８の実施形態におけ
る幾何変換部と同様なものである。

【０２９４】フィルタ部３３１０は、幾何変換部３３０
１より幾何変換データＳ３３０２を入力し、幾何変換エ
ッジデータＳ３３１０（Ｃ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ））をパター
ン重畳部３３１１に出力するものである。この第１２の
実施形態のフィルタ部３３１０には、動き検出部３３０
３から制御パラメータφは与えられておらず、フィルタ
部３３１０は、フィルタリング方向を意識することな
く、２次元のフィルタリングによって幾何変換エッジデ
ータＳ３３１０を形成する。

【０２９５】パターン重畳部３３１１は、フィルタ部３
３１０より幾何変換エッジデータＳ３３１０を入力し
て、重畳データＳ３３１１（Ｆ（Ｐ，Ｔ））を得てハフ
変換部３３０２に出力するものである。

【０２９６】ハフ変換部３３０２は、パターン重畳３３
１１より重畳データＳ３３１１を入力して、縞特性デー
タＳ３３０３（（φ，ＨＶ））を得て動き検出部３３０
３に出力するものである。ハフ変換部３３０２の機能に
ついては動作説明で明らかにする。

【０２９７】動き検出部３３０３は、幾何変換部３３０
１に制御パラメータＳ３３０４を出力し、ハフ変換部３
３０２より縞特性データＳ３３０３を入力し、制御パラ
メータＳ３３０４や縞特性データＳ３３０３に基づい
て、動き量Ｓ３３０６（（Ｖ，α））を得て装置外部に
出力するものである。

【０２９８】ここで、重畳データＦ（Ｐ，Ｔ）は、幾何
変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を定義する３つの
軸のうち、軸Ｐ及び軸Ｔがなす平面上で定義されるデー
タである。また、縞特性（φ，ＨＶ）は、パラメータφ
が第８の実施形態における制御パラメータφに相当する
量を表し、パラメータＨＶがハフ変換評価値を表してい
る。

【０２９９】（Ｌ−２）第１２の実施形態の動作次に、以上のような各部３３０１〜３３０３、３３１
０、３３１１からなる第１１の実施形態の動画像処理装
置の動作を説明する。なお、幾何変換部３３０１だけ
が、第８の実施形態における幾何変換部と同一の機能を
持っている。

【０３００】外部からの動作開始命令によりこの動画像
処理装置は動作を開始する。このときまず、動き検出部
３３０３は、制御パラメータθ（但し、｜θ｜＝π／
２）に初期値に設定して、これを幾何変換部１０１に出
力する。

【０３０１】幾何変換部３３０１は、動き検出部３３０
３より制御パラメータθを入力すると、第８の実施形態
における幾何変換部と同様に動作して、外部から入力さ
れた動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を幾何変換データＣ
（Ｐ，Ｔ，Ｑ）に変換してフィルタ部３３１０に出力す
る。

【０３０２】次に、フィルタ部３３１０に幾何変換デー
タＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）が入力されると、フィルタ部３３１
０は、各Ｑ毎の２次元パターンＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）中のエ
ッジパターンを検出し、検出された幾何変換エッジデー
タＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）をパターン重畳部３３１１に出力
する。

【０３０３】この幾何変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，
Ｑ）の算出方法は、従来公知のエッジ検出方法を適用す
ることができる。ここでは、３×３画素サイズの２次元
コンボリューションフィルタを用いて幾何変換エッジデ
ータＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を計算するとした。すなわち、
(21)式に従って、幾何変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，
Ｑ）を算出することとした。なお、(21)式における総和
ΣΣはｉ及びｊについてである。また、ｗ（ｉ，ｊ）は
フィルタ係数でであり、例えば、ｗ（０，０）＝４、ｗ
（−１，０）＝ｗ（１，０）＝ｗ（０，−１）＝ｗ
（０，１）＝−１、ｗ（ｅｌｓｅ）＝０とする。(21)式
の処理により、幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）中のエ
ッジ部分を取り出したパターンが幾何変換エッジデータ
Ｃ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）として得られる。

【０３０４】Ｃ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）＝ΣΣ ｗ（ｉ，ｊ）Ｃ（Ｐ＋ｉ，Ｔ＋ｊ，Ｑ） …(21) 次に、パターン重畳部３３１１は、幾何変換エッジデー
タＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を入力すると、各Ｑ毎の２次元パ
ターンＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を重畳して重畳データＦ
（Ｐ，Ｔ）を計算する。この第１２の実施形態における
パターン重畳部３３１１の動作は、第１１の実施形態に
おけるパターン重畳部の動作と同様である。すなわち、
重畳の方法として、Ｆ（Ｒ，Ｓ）＝ΣＣ’（Ｐ，Ｔ，
Ｑ）を計算している。

【０３０５】この時点において、動画像Ａ（Ｘ，Ｙ，
Ｔ）の動きに対応した制御パラメータθを用いて幾何変
換部３３０１を動作させると、重畳データＦ（Ｐ，Ｔ）
には縞状パターンが形成される。一方、動画像Ａ（Ｘ，
Ｙ，Ｔ）の動きに対応していない制御パラメータθを用
いて幾何変換部３３０１を動作させた場合には、重畳デ
ータＦ（Ｐ，Ｔ）には縞状パターンは形成されない。

【０３０６】次に、ハフ変換部３３０２に重畳データＦ
（Ｐ，Ｔ）が入力されると、重畳パターンＦ（Ｐ，Ｔ）
中の縞の方向φと、その確からしさを示すハフ変換評価
値ＨＶとからなる縞特性データ（φ，ＨＶ）を計算し、
動き検出部３３０３に出力する。

【０３０７】図３４は、このような処理を行なうハフ変
換部３３０２の動作を説明する図である。

【０３０８】この第１２の実施形態のハフ変換部３３０
２は、まず、重畳データＦ（Ｐ，Ｔ）をハフ変換データ
Ｈ（ａ，ｂ）に変換する。すなわち、重畳データＦ
（Ｐ，Ｔ）において、その値が所定の閾値を越える、言
い換えるとエッジを構成している（Ｐ，Ｔ）に対して、
Ｔ＝Ｐａ＋ｂの関係式を満足する点群（ａ，ｂ）に対す
るデータＨ（ａ，ｂ）に投票を行なう（すなわち、Ｈ
（ａ，ｂ）の値をインクリメントする）。ここで、重畳
データＦ（Ｐ，Ｔ）が縞状パターンを形成する場合に
は、縞の方向φと上記パラメータａの間には(22)式の関
係が成り立つ。

【０３０９】ａ＝tan φ …(22) 従って、このような重畳データＦ（Ｐ，Ｔ）に対するハ
フ変換データＨ（ａ，ｂ）においては、(22)式を満たす
パラメータａに値が集中しやすくなる。

【０３１０】そこで、ハフ変換部３３０２は、データＨ
（ａ，ｂ）を軸ｂに平行な方向に投影し、その投影デー
タ中の最大値ＨＶ＝ｍａｘΣＨ（ａ，ｂ）を与えるパラ
メータａを検出する（最大値ｍａｘの探索はａをパラメ
ータとし、総和Σはｂについてである）。さらにハフ変
換部３３０２は、このときのパラメータａから、(22)式
に基づいてパラメータφを求め、縞特性データ（φ，Ｈ
Ｖ）を出力する。

【０３１１】従って、重畳データＦ（Ｐ，Ｔ）が縞状パ
ターンを形成する場合には、パラメータφは縞の方向を
示すことになり、ハフ変換評価値ＨＶは大きい値を持
つ。一方、重畳データＦ（Ｐ，Ｔ）が縞状パターンを形
成しない場合には、ハフ変換データＨ（ａ，ｂ）上で特
定のパラメータａに値が集中せず、その結果ハフ変換評
価値ＨＶは小さい値となる。

【０３１２】ハフ変換は、画像中の直線が歪んでいた
り、雑音が含まれる場合に対しても「投票」という統計
的な処理によって、直線の傾きを精度良く検出できる。
従って、ハフ変換部３３０２によれば、重畳データＦ
（Ｐ，Ｔ）が厳密な縞状パターンでない場合（動画像の
動きが微妙に揺らいでいる場合や動画像中に雑音が含ま
れる場合など）に対しても、縞の方向を正確に検出する
ことができる。

【０３１３】因に、上述した第８の実施形態の場合に
は、幾何変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）に対する
投影データに基づいて縞方向を検出するが、該Ｃ’
（Ｐ，Ｔ，Ｑ）が厳密な縞状パターンからある程度はず
れたパターンになると、投影データには明瞭な変化が現
れなくなる恐れがある。この第１２の実施形態でのハフ
変換部３３０２による構成は、第８の実施形態より縞の
方向を正確に検出できることが期待される。

【０３１４】次に、動き検出部３３０３は、ハフ変換部
３３０２より縞特性データ（φ，ＨＶ）を入力すると、
このデータを内部で記憶した最大ハフ変換評価値ＨＶｍ
（初期状態では値０を記憶）と比較し、入力されたハフ
変換評価値ＨＶの方が大きければ、この値を最大投影分
散データＨＶｍとして記憶し直すと共に、このときの２
つの制御パラメータθ及びパラメータφをそれぞれθｍ
及びφｍとして記憶する。

【０３１５】次に、動き検出部３３０３は、制御パラメ
ータθを−π／２〜π／２の範囲内で変更して再設定
し、幾何変換部３３０１に出力する。この実施形態で
は、上記変更はπ／１００単位で行なわれる。上記制御
パラメータの再設定が行なわれる毎に、上述したと同様
に、幾何変換部３３０１、フィルタ部３３１０、パター
ン重畳部３３１１、ハフ変換部３３０２及び動き検出部
３３０３の動作が行なわれる。

【０３１６】その結果、動き検出部３３０３において
は、全ての制御パラメータθのうち、重畳データＦ
（Ｐ，Ｔ）上の縞状パターンが最も明瞭になる場合のパ
ラメータθ及びそのときの縞方向φに対してハフ変換評
価値ＨＶが最大値ＨＶｍとなり、そのときのθ及びφが
θｍ及びφｍとして記憶されることになる。

【０３１７】上述したように、動画像データＡ（Ｘ，
Ｙ，Ｔ）がθ又はθ＋πの方向に動く場合、角度θを制
御パラメータとして幾何変換部３３０１及びフィルタ部
３３１０より得られる幾何変換エッジデータＣ’（Ｐ，
Ｔ，Ｑ）には明瞭な縞状パターンが形成され、従って、
パターン重畳部３３１１から得られる重畳データＦ
（Ｐ，Ｔ）にも明瞭な縞状パターンが形成され、さら
に、その縞方向はハフ変換部３３０２より得られるハフ
変換評価値ＨＶが最大値となる場合のパラメータφであ
ることから、動き検出部３３０３が記憶するパラメータ
θｍ及びφｍは、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動き
に対応した値となる。

【０３１８】そこで、動き検出部３３０３は、既述した
実施形態と同様にして、パラメータθｍ及びφｍに基づ
いて、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）の動き量Ｓ３３０
６（（Ｖ，α））を計算し、外部へ出力する。

【０３１９】以上説明したように、第１２の実施形態で
は、幾何変換部３３０１が制御パラメータθに基づいて
動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を幾何変換データＣ
（Ｐ，Ｔ，Ｑ）に変換し、フィルタ部３３１０が制御パ
ラメータφに基づいて幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）
中のエッジを示す幾何変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，
Ｑ）を作成し、パターン重畳部３３１１が幾何変換エッ
ジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）の各Ｑ毎の平面パターンを
重畳して重畳データＦ（Ｐ，Ｔ）を作成し、ハフ変換部
３３０２が重畳データＦ（Ｐ，Ｔ）に基づいて縞の方向
φとその確からしさを示すハフ変換評価値ＨＶを計算
し、動き検出部３３０３がハフ変換評価値ＨＶが最大と
なる場合の制御パラメータθ及びφを決定する。

【０３２０】幾何変換部３３０１での処理では、動画像
データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を（Ｘ，Ｙ）平面上で角度−θ
だけ回転して３次元パターンＢ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）を作成し
たのち、座標軸の交換により幾何変換データＣ（Ｐ，
Ｔ，Ｑ）を得るが、さらにその後、フィルタ部３３１０
が幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）のエッジを表す幾何
変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を計算するので、
動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）が（Ｘ，Ｙ）平面上で角
度θ又はθ＋π方向に動く場合には、各Ｑ毎の（Ｐ，
Ｔ）平面上の幾何変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）
には明瞭な縞状パターンが形成され、さらに、その縞の
方向φは該動きの大きさに対応することになる。

【０３２１】従って、ハフ変換部３３０２が重畳データ
Ｆ（Ｐ，Ｔ）をハフ変換して縞の方向φとハフ変換評価
値ＨＶを計算し、動き検出部３３０３が該ハフ変換評価
値ＨＶが最大となる場合の制御パラメータθ及びφを検
出することによって、θ及びφの値から動画像Ａ（Ｘ，
Ｙ，Ｔ）の動き量を決定することができる。

【０３２２】（Ｌ−３）第１２の実施形態の効果この第１２の実施形態によっても、上述した第１２の実
施形態とほぼ同様な効果を奏することができる。

【０３２３】これに加えて、第１２の実施形態によれ
ば、パターン重畳部３３１１が幾何変換エッジデータ
Ｃ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）の各Ｑ毎の平面データを重畳して重
畳データＦ（Ｐ，Ｔ）を作成し、ハフ変換部３３０２が
ハフ変換によって重畳データＦ（Ｐ，Ｔ）上の縞方向を
検出するので、第８の実施形態のような幾何変換エッジ
データＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）への投影データに基づいて縞
方向を検出する場合に比べ、高精度に動きを検出するこ
とができる。

【０３２４】（Ｍ）他の実施形態本発明は、上述した各実施形態のものに限定されるもの
ではなく、同一の技術的思想下にある種々の変形実施形
態を許容するものであり、そのいくつかを例示すると以
下の通りである。

【０３２５】(M-1) 第１〜第１１の実施形態では、動
画像処理装置を、投影データの分散値に基づいて縞方向
を検出するよう構成した場合につき説明したが、他の構
成として、投影データの変動量を示す評価値を予め設定
し、この評価値に基づいて縞方向を検出するように構成
しても良い。例えば、投影データを１次元信号列とみな
したときの微分（又は差分）パターンを求め、その絶対
値の総和を上記評価値としても良い。この場合には、投
影データの変動が激しいほど評価値は大きい値となるの
で、第１〜第１１の実施形態と同様の効果が得られる。

【０３２６】(M-2) 第５の実施形態では、幾何変換部
１３０１が動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を３次元パタ
ーンＢ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）に変換し、さらに幾何変換データ
Ｃ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）に変換して、これを投影分散計算部１
３０２に出力する場合について説明したが、他の構成と
して、幾何変換部１３０１は投影分散計算部１３０２が
必要とする幾何変換データＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）に対応する
パラメータ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を計算して出力するように
し、投影分散計算部１３０２は該パラメータ（Ｘ，Ｙ，
Ｔ）を入力して対応する動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）
を外部から直接入力して投影パターンを計算するように
しても良い。請求項７の表現は、この場合を含むものと
する。また、第５の実施形態をベースとしている実施形
態についても同様な変形が可能である。

【０３２７】(M-3) 同様に、第６の実施形態では、幾
何変換部１７０１が動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を３
次元パターンＢ（Ｐ，Ｑ，Ｔ）に変換し、さらに３次元
パターンＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）に変換し、さらに３次元パタ
ーンＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）に変換して、これを水平投影分散
計算部１７０２に出力する場合について説明したが、他
の構成として、幾何変換部１７０１は水平投影分散計算
部１７０２が必要とする幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，
Ｑ）に対応するパラメータ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を計算して出
力するようにし、水平投影分散計算部１７０２は該パラ
メータ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を入力して対応する動画像データ
Ａ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）を外部から直接入力して投影パターン
等を計算するようにしても良い。請求項１６の表現は、
この場合を含むものとする。また、第６の実施形態をベ
ースとしている実施形態についても同様な変形するよう
にしても良い。

【０３２８】(M-4) 第７の実施形態では、探索範囲設
定部２１０４が動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）中の代表
領域に対して動きベクトルを求め、これに基づき探索範
囲データを決定する構成について説明したが、他の構成
として、動画像データＡ（Ｘ，Ｙ，Ｔ）と同時に動きベ
クトルデータをも入力し、探索範囲設定部２１０４がこ
の動きベクトルに基づいて探索範囲データを決定するよ
うにしても良く、この場合には、この動画像処理装置内
で動き検出の処理を行ななう必要はなくなる。このよう
なデータ入力の例として、符号化された画像データ（例
えばＭＰＥＧデータ）を用いることができる。

【０３２９】(M-5) 第６、第８〜第１２の実施形態の
構成に、第７の実施形態の探索範囲設定部２１０４と同
様な探索範囲設定部を設けるようにしても良い。

【０３３０】(M-6) 各実施形態におけるフィルタ部にお
けるフィルタリング方法（エッジ検出方法）は、上記説
明のものに限定されるものではなく、従来公知のエッジ
検出方法を適用しても良い。

【０３３１】例えば、第８の実施形態については、平面
パターンにおいて角度φ方向と直交する方向への画素値
の変化量が大きい画素をエッジとみなし、他の画素を非
エッジと判定することによって幾何変換エッジデータ
Ｃ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を作成しても良い。このとき、幾何
変換エッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）の値は、０及び１
からなる２値データであっても良いし、また、上記画素
値の変化量に応じた多値データとしても良い。さらに、
フィルタ部２６１０のより簡単な他の構成として、角度
φに依存しない処理構成、例えば、３×３画素サイズの
２次元コンボリューションフィルタを用いて幾何変換エ
ッジデータＣ’（Ｐ，Ｔ，Ｑ）を計算しても良い。

【０３３２】第９及び第１１の実施形態については、例
えば、各Ｑ毎のＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）平面パターンにおい
て、水平方向と直交する方向への画素値の変化量が大き
い画素をエッジとみなし、他の画素を非エッジと判定す
ることによって幾何変換エッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，
Ｑ）を作成しても良い。このとき、幾何変換エッジデー
タＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）の値は、０及び１からなる２値デ
ータであっても良いし、また、上記画素値の変化量に応
じた多値データとしても良い。さらに、フィルタ部のよ
り簡単な他の構成として、例えば、３×３画素サイズの
２次元コンボリューションフィルタを用いて幾何変換エ
ッジデータＤ’（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を計算しても良い。

【０３３３】(M-7) 上記第５の実施形態以降の各実施
形態では、幾何変換エッジデータの計算及び投影分散デ
ータの計算は、対象するキューブ内の全領域に対して行
なったが、計算量削減のため一部領域に限定して行なっ
ても、これら実施形態と同様の効果が得られる。

【０３３４】例えば、第９の実施形態において、幾何変
換部２６０１はＱが取りうる範囲のうち適当な３つの値
に対してのみ幾何変換データＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）を求める
よう構成し、フィルタ部２６１０及び水平投影分散計算
部２６０２についても上記３つのＱの値に対してのみ処
理を行なうよう構成しても良く、その結果、得られる動
き量は、既に記載した第６の実施形態から得られる動き
量とほぼ同じ値が得られる。

【０３３５】(M-8) 上記第５の実施形態以降の各実施
形態では、制御パラメータθ及び又はφを時分割で代え
て、動き量に応じた値θｍ及びφｍを捜すものを示した
が、制御パラメータθ及び又はφの値が異なる毎の並列
処理により動き量に応じた値θｍ及びφｍを捜すように
しても良い。

【０３３６】(M-9) 上記各実施形態は、入力動画像デ
ータがフレームの時系列であるものを示したが、フレー
ムを縦横に分割したブロックに、時間軸方向を加えた３
次元データであっても良い。

【０３３７】(M-10) 上記第１〜第４実施形態のような
動き量の出力方法を上記第５〜第１２の実施形態が採用
しても良く、また、上記第５〜第１２実施形態のような
動き量の出力方法を上記第１〜第４の実施形態が採用し
ても良い。

【０３３８】(M-11) 上記第２の実施形態で説明したよ
うな有限ラドン変換を、適用可能ならば、他の実施形態
の投影パターンの作成等に適用するようにしても良い。

【０３３９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、水平
軸、垂直軸及び時間軸の３次元空間上で表された動画像
データが入力され、その動画像データに対する座標軸変
換処理を通じて、入力された動画像データにおける動き
に応じた縞状パターンを含み得る座標軸変換データを形
成する座標軸変換手段と、形成された座標軸変換データ
における縞状パターンの情報に基づいて、入力された動
画像データにおける動きの情報を得る動き情報形成手段
とを備えたので、動きの大小に拘らず、演算量がほぼ一
定である、しかも、画像中の対象物の一連の動きを大局
的に把握可能な、さらに、画像データに雑音が含まれて
も、動き検出エラーが発生し難い動画像処理装置を実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】従来の動き検出方法の説明図である。

【図３】第１の実施形態の時空間軸変換部の動作説明図
である。

【図４】第１の実施形態の投影パターン作成部の動作説
明図である。

【図５】第１の実施形態の縞方向検出部の動作説明図で
ある。

【図６】第１の実施形態の動き量出力部の出力方法の説
明図である。

【図７】第２の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図８】第２の実施形態の有限ラドン変換部の動作説明
図である。

【図９】第２の実施形態の縞方向検出部の動作説明図で
ある。

【図１０】第３の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図１１】第３の実施形態の低域遮断フィルタ部の動作
説明図である。

【図１２】第４の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図１３】第５の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図１４】第５の実施形態の幾何変換部の動作説明図
（その１）である。

【図１５】第５の実施形態の幾何変換部の動作説明図
（その２）である。

【図１６】第５の実施形態の投影分散計算部の動作説明
図である。

【図１７】第６の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図１８】第６の実施形態の幾何変換部の動作説明図で
ある。

【図１９】第６の実施形態の水平投影分散計算部の動作
説明図である。

【図２０】第６の実施形態の変形実施形態の幾何変換部
の動作説明図である。

【図２１】第７の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図２２】第７の実施形態の探索範囲設定部の動作説明
図である。

【図２３】第８の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図２４】第８の実施形態の幾何変換部及びフィルタ部
の動作説明図である。

【図２５】第８の実施形態のフィルタ部を設けた効果の
説明図である。

【図２６】第９の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。

【図２７】第９の実施形態の幾何変換部及びフィルタ部
の動作説明図である。

【図２８】第９の実施形態のフィルタ部を設けた効果の
説明図である。

【図２９】第１０の実施形態の構成を示すブロック図で
ある。

【図３０】第１０の実施形態のフィルタ付水平投影分散
計算部の動作説明図である。

【図３１】第１１の実施形態の構成を示すブロック図で
ある。

【図３２】第１１の実施形態のパターン重畳部の動作説
明図である。

【図３３】第１２の実施形態の構成を示すブロック図で
ある。

【図３４】第１２の実施形態のハフ変換部の動作説明図
である。

【符号の説明】

１０１、７０１、１００１、１２０１…時空間軸変換
部、１０２、１２０２…投影パターン作成部、１０３、７０３、１００３、１２０３…縞方向検出部、１０４、７０４、１００４、１２０４…動き量出力部、７０２、１００２…有限ラドン変換部、７０５、１００５…候補角度記憶部、１００６、１２０５…低域遮断フィルタ部、１３０１、１７０１、２１０１、２３０１、２６０１、
２９０１、３１０１、３３０１…幾何変換部、１３０２、２３０２…投影分散計算部、１３０３、１７０３、２１０３、２３０３、２６０３、
２９０１、３１０３、３３０３…動き検出部、１７０２、２１０２、２６０２、３１０２…水平投影分
散計算部、２１０４…探索範囲設定部、２３１０、２６１０、３１１０、３３１０…フィルタ
部、２９０２…フィルタ付水平投影分散計算部、３１１１、３３１１…パターン重畳部。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年１２月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２１２】手順(1) パターンＣ（Ｐ，Ｔ，Ｑ）の各
画素毎に画素値の傾き（ｇｐ，ｇｔ）＝（∂Ｃ／∂Ｐ，
∂Ｔ／∂Ｐ）を計算する。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０２３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０２３７】手順(1) パターンＤ（Ｒ，Ｓ，Ｑ）の各
画素毎に画素値の傾き（ｇｒ，ｇｓ）＝（∂Ｄ／∂Ｒ，
∂Ｄ／∂Ｓ）を計算する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平軸、垂直軸及び時間軸の３次元空間
上で表された動画像データが入力され、その動画像デー
タに対する座標軸変換処理を通じて、入力された動画像
データにおける動きに応じた縞状パターンを含み得る座
標軸変換データを形成する座標軸変換手段と、形成された座標軸変換データにおける縞状パターンの情
報に基づいて、入力された動画像データにおける動きの
情報を得る動き情報形成手段とを備えたことを特徴とす
る動画像処理装置。
【請求項２】上記座標軸変換手段は、入力された動画
像データの垂直軸方向の各値毎の時間軸及び水平軸の２
次元空間上で表された第１の座標軸変換データと、入力
された動画像データの水平軸方向の各値毎の時間軸及び
垂直軸の２次元空間上で表された第２の座標軸変換デー
タとを形成するものであり、上記動き情報形成手段は、第１の座標軸変換データにお
ける縞状パターンの情報及び第２の座標軸変換データに
おける縞状パターンの情報に基づいて、入力された動画
像データにおける動きの情報を得るものであることを特
徴とする請求項１に記載の動画像処理装置。
【請求項３】上記動き情報形成手段が、第１及び第２の座標軸変換データのそれぞれに対して、
種々の投影方向についての投影パターンを作成する投影
パターン作成部と、第１の座標軸変換データについて得られた複数の投影パ
ターンの中でその変動が最も大きい投影パターンの投影
方向である縞方向を検出すると共に、第２の座標軸変換
データについて得られた複数の投影パターンの中でその
変動が最も大きい投影パターンの投影方向である縞方向
を検出する縞方向検出部と、第１の座標軸変換データに係る縞方向と、第２の座標軸
変換データに係る縞方向との情報に基づいて、入力され
た動画像データにおける動きの情報を得る動き量出力部
とを有することを特徴とする請求項２に記載の動画像処
理装置。
【請求項４】上記座標軸変換手段及び上記投影パター
ン作成部の間、又は、上記投影パターン作成部及び上記
縞方向検出部の間に、入力されたデータに対して、低域
遮断処理を行なう低域遮断フィルタ部を設けたことを特
徴とする請求項３に記載の動画像処理装置。
【請求項５】上記投影パターン作成部として、入力デ
ータに対して、有限ラドン変換を行なう有限ラドン変換
部を適用したことを特徴とする請求項３又は４に記載の
動画像処理装置。
【請求項６】上記縞方向検出部は、上記有限ラドン変
換部から直接与えられることがあり得る有限ラドン変換
による投影パターン、又は、上記有限ラドン変換部から
出力されて上記低域遮断フィルタ部を介して与えられる
ことがあり得る有限ラドン変換による投影パターン毎
に、その縞方向角度候補とそれに対応する信頼度とを格
納している記憶部を関連して備え、上記縞方向検出部は、入力された有限ラドン変換による
複数の投影パターンのうち、その投影パターンの変動が
大きいものの縞方向角度候補及び信頼度に基づいて、縞
方向を検出することを特徴とする請求項５に記載の動画
像処理装置。
【請求項７】上記座標軸変換手段は、入力された動画
像データの時間軸方向の各値毎の水平軸及び垂直軸の２
次元空間上のデータを角度変数Θだけ回転させた後、そ
の回転後の水平軸、垂直軸及び時間軸の３次元空間上で
表された動画像データを、垂直軸方向（又は水平軸方
向）の各値毎の時間軸と水平軸（又は垂直軸）との２次
元空間上で表されたデータに変換するものであり、上記動き情報形成手段は、上記座標軸変換手段からの座
標軸変換データにおいて縞状パターンが現れる角度変数
Θ、及び、その座標軸変換データにおける縞状パターン
の角度Φに基づいて、入力された動画像データにおける
動きの情報を得るものであることを特徴とする請求項１
に記載の動画像処理装置。
【請求項８】上記動き情報形成手段が、上記座標軸変換手段からの各角度変数Θについてのそれ
ぞれの座標軸変換データに対し、角度変数Φの投影パタ
ーンを得て、最も変動が大きい投影パターンの情報を得
る投影パターン変動計算部と、最も変動が大きい投影パターンにおいての角度変数Θ及
びΦに基づいて、入力された動画像データにおける動き
の情報を得る動き検出部とでなることを特徴とする請求
項７に記載の動画像処理装置。
【請求項９】上記座標軸変換手段及び上記動き情報形
成手段の間に、入力された回転後の水平軸、垂直軸及び
時間軸の３次元空間上で表された動画像データにおける
垂直軸方向（又は水平軸方向）の各値毎の時間軸と水平
軸（又は垂直軸）との２次元空間のデータに対して、低
域遮断処理を行なう低域遮断フィルタ部を有することを
特徴とする請求項７又は８に記載の動画像処理装置。
【請求項１０】上記低域遮断フィルタ部から出力され
たフィルタリング後の垂直軸方向（又は水平軸方向）の
各値毎の時間軸と水平軸（又は垂直軸）との２次元空間
データを、垂直軸方向（又は水平軸方向）に重畳合成し
て上記動き情報形成手段に出力するパターン重畳部を有
することを特徴とする請求項９に記載の動画像処理装
置。
【請求項１１】上記投影パターン変動計算部が、入力
データに対して、有限ラドン変換を行ない、有限ラドン
変換による投影パターンの中で最も変動が大きい投影パ
ターンの情報を得るものであることを特徴とする請求項
８〜１０のいずれかに記載の動画像処理装置。
【請求項１２】上記投影パターン変動計算部は、有限
ラドン変換により生じることがあり得る投影パターン毎
に、その縞方向角度候補とそれに対応する信頼度とを格
納している記憶部を内蔵し、有限ラドン変換による複数
の投影パターンのうち、その投影パターンの変動が大き
いものの縞方向角度候補及び信頼度に基づいて、最も変
動が大きい投影パターンの情報を得るものであることを
特徴とする請求項１１に記載の動画像処理装置。
【請求項１３】上記投影パターン変動計算部が、上記
座標軸変換手段からの座標軸変換データに対する角度変
数Φの投影パターンを得、各投影パターンに対して低域
遮断処理を行ない、この低域遮断処理後の投影パターン
の中で最も変動が大きい投影パターンの情報を得るもの
であることを特徴とする請求項８に記載の動画像処理装
置。
【請求項１４】上記座標軸変換手段及び上記動き情報
形成手段の間に、入力された回転後の水平軸、垂直軸及
び時間軸の３次元空間上で表された動画像データにおけ
る垂直軸方向（又は水平軸方向）の各値毎の時間軸と水
平軸（又は垂直軸）との２次元空間のデータに対して、
低域遮断処理を行なう低域遮断フィルタ部を有すると共
に、上記動き情報形成手段が、上記低域遮断フィルタ部からの各角度変数Θについての
それぞれの座標軸変換データに対し、ハフ変換を行なっ
て、その座標軸変換データにおける縞状パターンの角度
Φ及び信頼度を得るハフ変換部と、信頼度が最も大きい角度Φ及び角度変数Θに基づいて、
入力された動画像データにおける動きの情報を得る動き
検出部とでなることを特徴とする請求項７に記載の動画
像処理装置。
【請求項１５】上記低域遮断フィルタ部から出力され
たフィルタリング後の垂直軸方向（又は水平軸方向）の
各値毎の時間軸と水平軸（又は垂直軸）との２次元空間
データを、垂直軸方向（又は水平軸方向）に重畳合成し
て上記動き情報形成手段に出力するパターン重畳部を有
することを特徴とする請求項１４に記載の動画像処理装
置。
【請求項１６】上記座標軸変換手段は、入力された動
画像データの時間軸方向の各値毎の水平軸及び垂直軸の
２次元空間上のデータを角度変数Θだけ回転させた後、
その回転後の水平軸、垂直軸及び時間軸の３次元空間上
で表された動画像データを、垂直軸方向（又は水平軸方
向）の各値毎の時間軸と水平軸（又は垂直軸）との２次
元空間上で表されたデータに変換し、さらに、その変換
後の垂直軸方向（又は水平軸方向）の各値毎の時間軸と
水平軸（又は垂直軸）との２次元空間上のデータを角度
変数Φだけ回転させるものであり、上記動き情報形成手段は、上記座標軸変換手段からの座
標軸変換データにおいて最も縞状パターンが明瞭に現れ
る角度変数Θ及びΦに基づいて、入力された動画像デー
タにおける動きの情報を得るものであることを特徴とす
る請求項１に記載の動画像処理装置。
【請求項１７】上記動き情報形成手段が、上記座標軸変換手段からの各角度変数Θ及びΦの組み合
わせのそれぞれの座標軸変換データに対し、水平方向
（又は垂直方向）の投影パターンを得て、最も変動が大
きい投影パターンの情報を得る一方向投影パターン変動
計算部と、最も変動が大きい投影パターンにおいての角度変数Θ及
びΦに基づいて、入力された動画像データにおける動き
の情報を得る動き検出部とでなることを特徴とする請求
項１６に記載の動画像処理装置。
【請求項１８】上記座標軸変換手段及び上記動き情報
形成手段の間に、入力された回転後の垂直軸方向（又は
水平軸方向）の各値毎の時間軸と水平軸（又は垂直軸）
との２次元空間上のデータに対して、低域遮断処理を行
なう低域遮断フィルタ部を有することを特徴とする請求
項１６又は１７に記載の動画像処理装置。
【請求項１９】上記低域遮断フィルタ部から出力され
たフィルタリング後の垂直軸方向（又は水平軸方向）の
各値毎の時間軸と水平軸（又は垂直軸）との２次元空間
データを、垂直軸方向（又は水平軸方向）に重畳合成し
て上記動き情報形成手段に出力するパターン重畳部を有
することを特徴とする請求項１８に記載の動画像処理装
置。
【請求項２０】上記一方向投影パターン変動計算部
が、上記座標軸変換手段からの各角度変数Θ及びΦの組
み合わせのそれぞれの座標軸変換データに対し、水平方
向（又は垂直方向）の投影パターンを得、各投影パター
ンに対して低域遮断処理を行ない、この低域遮断処理後
の投影パターンの中で最も変動が大きい投影パターンの
情報を得るものであることを特徴とする請求項１７に記
載の動画像処理装置。
【請求項２１】入力された動画像データにおける動画
像中の代表領域に対しフレーム間の動きベクトルを推定
し、又は、外部からこの動きベクトルを入力し、この動
きベクトルに基づき動き量の探索範囲を設定し、上記角
度Θ及びΦの取り得る範囲を設定する探索範囲設定部を
有することを特徴とする請求項７〜２０のいずれかに記
載の動画像処理装置。
【請求項２２】上記座標軸変換手段による角度Θ又は
Φの回転処理で、回転前の２次元データの全ての画素
が、回転後の２次元データの全ての画素に１対１で対応
するように回転処理することを特徴とする請求項８〜１
５、１７〜２１のいずれかに記載の動画像処理装置。