JPS6253584A - 動画像の動き量検出方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は一動画像信号のフレーム間における動き量を検
出する方式に係り、特に動き量検出の範囲および精度を
向上させるために、初期偏位ベクトルを用いる動画像の
動きｉｔ食出方式に関する。

（従来技術） 我が国における動画像信号は毎秒３ｏフレームにより構
成されている。この信号をデジタル伝送するために符号
化する一手法として、フレーム間の相関を利用したフレ
ーム間符号化方式がある。この方式においては、フレー
ム間における画像信号の動き量を考慮して相関を利用す
れば、符号化効率を高めることができる。

また、国際間の動画像信号の伝送においては、例えば、
毎秒２５フレームの信号に変換する必要が生じる場合が
ある。このフレームレート変換技術においては、単にフ
レームを削除するのではなく、隣接のフレーム信号を用
いて、目的のフレームレートに合致したフレーム信号を
内挿した方が品質の良い動画像信号を得ることができる
。このフレーム内挿方式においても、画像信号の動き量
を考慮した方がさらに高品質の動画像信号を得ることが
できる。

以上の背景から、フレーム間における画像信号の動き量
を正確に検出する技術が重要であり、注目されている。

従来、この種の技術として、（１）フレーム間信号差分
が最小となる偏位を動き量とする方法、（２）フレーム
間信号差分とフレーム内信号差分との関係に基づき動き
量を計算する逐次方法（例えば、「画像動き量検出方式
」特願昭５９−１３５０１号）等が提案されている。

これらの方式は、動き量の検出を、デジタル化されてフ
レームメモリに記憶された画像信号の画素ブロック単位
に行っている。

図１は、上述の（１）の方法の概念を示す図である。

この方法は、現在フレームＦｌにおけるブロックＰ（斜
線部分）の動き量を検出する場合、このブロックＰと、
１フレーム前のフレームＦ２において、ブロックＰの中
心０１と同じ位置０２から予め与えられた評価ベクトル
Ｖ（図２で後述）だけ逆方ｒｉｌｉｌ（−Ｖ）に偏位し
た位置０３を中心とするブロックＰ′との間でフレーム
間信号差分を評価し、最小値を与える評価ベクトルを動
き量とするものである。

図２に位置０□を中心として与えられる評価ベクトルＶ
の例を示す。図２は、横軸に横方向の動き量をとり、縦
軸に縦方向の動き量をとって、黒丸点で評価ベクトルＶ
を示している。図は、横方向の動きが大きく、小さな動
きが多いという動画像の性質を考慮して決められた評価
ベクトルの例である。

また、上述した（２）の方法は、従来から公知である勾
配法を画素ブロックにつき繰返し用い、繰返しの際に、
前回得られた検出動きベクトルだけ逆に偏位した前フレ
ーム内のブロックを切り出し、当該ブロックとの間で再
び勾配法を適用し、検出動きベクトルの大きさが一定値
以下となるまで繰返し、それまで得られた検出動きベク
トルの総和をそのブロックにおける動き量とするもので
ある。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、上述した従来技術を、一般のテレビジョン信
号等に適用した場合には次のような問題点がある。

（１）の方法は、ハードウェア規模の問題から、図２に
示した評価ベクトルの全てについて演算することが困難
であり、最適な動き量を検出できない場合が生じる。こ
の場合には、フレーム間符号化に対しては符号化情報量
が急激に増加し、その符号化効率を低下させ、フレーム
内挿方式に対しては、被内挿フレームの大幅な品質劣化
を招く。

また、（２）の方法は、大きな動き量に対し、検出処理
の反復回数が多くなり、かつ検出精度が多少劣化する。

（発明の目的と特徴） 本発明は、従来技術の欠点を解決するためになされたも
ので、新たな画素ブロックの動き量を検出する際に最初
に適用する評価ベクトル（初期偏位ベクトル）を効率的
に決定し得る動画像の動き量検出方式を提供するもので
ある。

この目的を達成するために、本発明は、前フレームと現
フレームとの間で画素ブロックの動き量を検出する動画
像の動き量検出方式において、新たな画素ブロックの動
き量を検出する際に、既に動き量の検出が終了した周辺
の画素ブロックの検出動き量を参照し、該参照動き量に
より前記新たな画素ブロックを動き補償した場合のフレ
ーム間信号差分値を評価し、最小のフレーム間信号差分
値を与える前記参照動き量を初期偏位ベクトルとして用
いて前記動き量を検出することを特徴とする。

（発明の構成と作用） 先ず、本発明の詳細な説明する。

動画像信号は、連続するフレームにより構成され、動き
量は連続する２フレ一ム間で検出される。

これをテレビジョン信号等に適用する場合には、テレビ
ジョン信号の１フレームはさらに２つのフィールドより
構成されているので、動き量の検出は、偶数フィールド
相互間あるいは奇数フィールド相互間において実行され
る。動き量検出操作は、フィールド毎に新たに行われる
わけであるから、現フィールドおよび前フィールドにお
ける既に動、き量検出が終了した画素ブロックの検出動
き量を利用して新たな画素ブロックの動き量を検出する
ことが可能である。

本発明においては、図３に示すように、現在の画素ブロ
ックＰに対して現在のフィールドと一つ前のフィールド
中にＡ−Ｍまでの画素ブロックを参照ブロックとする。

ただし、常にＡ−Ｍの画素ブロックを参照するのではな
く、表１に示すように多様な組み合わせを用いることが
できる。

表　　１ 表１のいずれの方法においても、参照動き量の中から、
初期偏位ベクトルとして最適なものを次式により決定す
る。（但し、０゛は初期偏位を用いないことを表す。） ｖ　ａｐｔε（■、）　かつ 、　Ｓ　（Ｖ、、ｔ）　＝ｍｉｎ　（Ｓ　（Ｖ　ｔ）　
）　　の時Ｖ　ｉｒ＋ｔ、＝Ｖｏｐｔ また、Ｓ　（Ｖ）は、図４に示すように動き量検出を行
う当該ブロックＰと、前フレームＦ２において当該ブロ
ックＰと同位置から、−Ｖだけ偏位したブロックＰ′と
の間のフレーム間信号差分値を表し、ｍｉｎ　（Ｓ　（
Ｖ＝）　）は、５（Ｖｉ）の最小値を表す。

以上の演算は、並列に処理してもよいし、順次に処理す
ることも可能である。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。

図５は本発明の実施例を示す図である。

図５において、１は現在のブロックを記憶する画像信号
のバッファメモリ、２は同フレームメモリ、３は各ブロ
ックの検出動き量を記憶する動き量メモリ、４ａ〜４ｚ
はメモリアクセスコントローラ、５は現在のブロックと
前フレームにおいであるベクトルだけ偏位したブロック
との間でフレーム間信号差分の絶対値のブロック内総和
を計算する差分和計算器、６はフレーム間信号差分和の
最小値を判定する回路、７は選択信号によって最適動き
量を選択するセレクタである。以下動作を説明する。

動き量検出器８からの検出動きｆｆ１２５は、出力され
ると同時に動き量メモリ３に記憶されるが、動き量検出
を行おうとしている現在のブロックの周辺ブロックにお
ける検出動き量２５は、参照動き量２１ａ〜２１２とし
て、メモリアクセスコントローラ４ａ〜４ｚを経由して
フレームメモリ２に加えられる。フレームメモリ２から
の出力１４３〜１４２は入力動きｉＬ’２２ａ〜２２ｚ
に対応したブロックの信号であり、メモリアクセスコン
トローラ４ａ〜４ｚを経由して差分和計算器５ａ〜５ｚ
へ入る。差分和計算器５ａ〜５ｚでは現ブロック信号１
３とフレームメモリ２からの前フレームにおけるブロッ
ク信号１５８〜１５ｚの差のブロック内絶対値総和が計
算され、その出力３１３〜３１ｚは最小値判定器６へ送
られる。最小値判定器６は最小のフレーム間信号差分和
を与える参照動き量を検出し、検出信号３２をセレクタ
７へ出力する。セレクタ７は、この信号に従い、参照動
き量２１３〜２１２のうち最適なものを、初期偏位ベク
トル２３として、動き量検出器８へ入力する。動き量検
出器８は、この初期偏位ベクトルを用いて動き量検出を
開始し、検出動き量２５を出力する。

なお、以上の動作は、画素ブロックを単位として、反復
される。

検出動き量２５は、入力画像信号を量子化又は符号化す
る等の動作をする外部０路（図示しない）の制御情報と
して用いられる。

（発明の効果） 本発明により、動画像信号の動き量ネ★出の際に、周辺
ブロックにおける検出動き量のうち、最適な動き量を初
期偏位ベクトルとして採用するため、動き量の検出範囲
が小さい場合にも実際の動き量に十分追従して動き量が
検出できるようになり、かつ検出される動き量の精度を
向上させることができる。

本発明の効果を確認するため、シミュレーション実験に
より本発明を用いない場合と、用いた場合の動き量検出
精度を比較する。図６は動きを補償した場合の画素当た
りのフレーム間誤差エントロピの一例を示す。ここで、
テレビジョンカメラはモノクロ、サンプリングは水平走
査周波数の６８０倍、量子化は画素当たり８ビツト、カ
メラの水平と垂直のパニング移動体は曲線運動をしてい
る模型の汽車の場合である。図６において、横軸は動画
像のフィルド番号、縦軸は画素当たりの誤差エントロピ
を示す。また、折線のうち、上部の折線Ｉは本発明を用
いない場合、下部の折線■は本発明を用いた場合である
。この図から、本発明を用いることにより、誤差エント
ロピが大幅に低減することが明らかである。

図７は同様の結果をＳ／Ｎ比として表したものであ、る
が、本発明を用いることにより、Ｓ／Ｎ比も■からＩへ
大幅に改善されることがわかる。

【図面の簡単な説明】

図１は従来の動き量検出方式を説明するフレーム図、図
２は図１に示された従来の検出方式の評価ベクトルの組
の一例を示す分布図、図３は本発明における参照可能な
周辺ブロックの配置の一例を示す図、図４は本発明の詳
細な説明するために用いるフレーム図、図５は本発明の
実施例を示すブロック図、図６９図７は本発明の効果を
確認するために行った実験結果を示す特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 前フレームと現フレームとの間で画素ブロックの動き量
   を検出する動画像の動き量検出方式において、新たな画
   素ブロックの動き量を検出する際に、既に動き量の検出
   が終了した周辺の画素ブロックの検出動き量を参照し、
   該参照動き量により前記新たな画素ブロックを動き補償
   した場合のフレーム間信号差分値を評価し、最小のフレ
   ーム間信号差分値を与える前記参照動き量を初期偏位ベ
   クトルとして用いて前記動き量を検出することを特徴と
   する動画像の動き量検出方式。