JP2519113B2 - 動きベクトル情報の伝送方法及びその送信機並びに受信機 - Google Patents

動きベクトル情報の伝送方法及びその送信機並びに受信機

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は画像信号であるディジタル信号の処理を行な
う記録、伝送、表示装置において、動き補償や動き補正
処理を行なうために必要な動きベクトル情報を伝送する
方法及びこれに用いる送信機並びに受信機に関する。
[従来の技術] 動画像の高能率符号化などにおいて、画像の動きに合
わせて前フレームをシフトしてフレーム間予測を行なう
動き補償予測が知られている。
この動き補償予測を行うためにはフレーム間での動き
のベクトルを求め、その情報を受信側に送る必要があ
る。動きベクトル検出としては8×8画素ないし16×16
画素のブロック単位でマッチングをとるのが一般的であ
る。検出した動きベクトルの伝送は大きな動きの発生頻
度が低いことを利用して、可変長符号化して行ってい
る。
従来例で、動きベクトル検出のブロックは小さいほど
複雑な動きにも対応できるが、動きベクトルの情報はブ
ロック毎なので、ブロックが小さいと伝送する情報量が
多くなる。例えばブロックの大きさを垂直水平とも半分
にすると、単純な符号化では情報量は4倍になってしま
う。そこで、ブロックを間引いて伝送する技術が特開平
1−265684号公報に示されている。
[発明が解決しようとする課題] 上記特開平1−265684号公報に示される技術によれ
ば、予め定められた規則で周辺ブロックの動きベクトル
を伝送して補間を行うので、常に最適な補間がされると
いう保証がない。特に周辺の動きベクトル同志に大きな
差異があるときは、間引いたため動きベクトルを伝送し
ないブロックの補間が不適当な動きベクトルの値をもっ
て行われることがあり、本来の値からかけ離れた補間値
を用いたことにより、動きの激しい画像では動き補償が
困難となり、画質の劣化や発生符号量の増加をもたらす
こととなる。
従って本発明は小さいブロックにて検出した動きベク
トルを伝送する際に情報量が多くならないとともに、動
きの激しい画像を画質をあまり劣化させずに伝送できる
動きベクトルの伝送方法及びこれに用いる動きベクトル
送信機並びに動きベクトル受信機を提供することを目的
とする。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため本発明では、動きベクトルは
比較的小さなブロック単位で求め、すべてのブロックの
動きベクトル情報を伝送するのではなく、間引いて伝送
し伝送されないブロックは周りから補間するようにし、
補間の方法としては隣接する複数のブロックの動ベクト
ルが近ければ平均値で補間し、大きく異なる場合にはど
ちらか動きベクトルの近い方の動きベクトルを用いて補
間を行うようにしている。どちらのブロックのベクトル
に近いかは送信側で判定し、そのブロックを指定する情
報を受信側に伝送する。
なおフレーム間予測符号化では、間引かれて補間され
た動きベクトルで動き補償予測する。
すなわち、本発明によれば送信側にてブロック毎に検
出された画像の動きベクトル情報を受信側に伝送する際
に、前記検出された動きベクトル情報を所定間隔のブロ
ックで間引いて伝送するステップと、動きベクトル情報
の伝送されない非伝送ブロックについては、受信側で動
きベクトル情報の伝送された周辺ブロックの動きベクト
ルを用いて、その動きベクトルを補間することができる
ように、前記周辺ブロックの中で、どのブロックの動き
ベクトル前記非伝送ブロックの動きベクトルに最も近い
かを示す情報を検出して伝送するステップとを有する動
きベクトル情報の伝送方法に用いる送信機であって、前
記検出された動きベクトル情報を前記所定間隔で間引く
手段と、前記所定間隔で間引いたことにより動きベクト
ル情報を送信しないブロックについて、その隣接するブ
ロックにおいて、いずれのブロックの動きベクトル情報
に近いかを検出し、その情報を送出する手段を有する動
きベクトル情報送信機が提供される。
さらに、本発明によれば送信側にてブロック毎に検出
された画像の動きベクトル情報を受信側に伝送する際
に、前記検出された動きベクトル情報を所定間隔のブロ
ックで間引いて伝送するステップと、動きベクトル情報
の伝送されない非伝送ブロックについては、受信側で動
きベクトル情報の伝送された周辺ブロックの動きベクト
ルを用いて、その動きベクトルを補間することができる
ように、前記周辺ブロックの中で、どのブロックの動き
ベクトルが前記非伝送ブロックの動きベクトルに最も近
いかを示す情報を検出して伝送するステップとを有する
動きベクトル情報の伝送方法に用いる受信機であって、
前記伝送された動きベクトル情報を所定間隔で補間する
手段と、送信側より伝送される情報であって前記所定間
隔で間引いたことにより動きベクトル情報を送信しない
ブロックについて、その隣接するいずれのブロックの動
きベクトルに近いかを示す情報に応答し補間すべき動き
ベクトルとして前記近い方の隣接ブロックの動きベクト
ルを選択する手段を有する動きベクトル情報受信機が提
供される。
[作用] 上記構成の動きベクトル情報の伝送方法によれば、ま
ず送信側における間引きにより、動きベクトルが少なく
なるので、伝送する情報量が大幅に少なくなる。更に、
動きベクトルの変化がブロック間で小さな場合は、間引
かれたベクトルは受信側にて周りから平均補間を行うこ
とにより滑らかに変化するベクトルが得られる。
背景の前を人物が動いている等、動きが領域で大きく
異なる場合に、領域の境界では補間はどちらかで行なわ
れ、ブロックは領域に対して適切に分割される。
[実施例] 以下図面と共に本発明の実施例について説明する。第
1図は本発明の動きベクトル情報の伝達方法を実現する
動きベクトル情報送信機と伝送系と動きベクトル情報受
信機を示すブロック図である。図中TXは送信機を示し、
RXは受信機を示す。送信機TXと受信機RXの中間には伝送
系TSが設けられている。まず送信機TXにおいては、画像
入力端子10から入力されたデジタル画像信号はブロック
動きベクトル検出器12にて、8×8画素のブロックでま
ず従来の装置と同様に動きベクトル(MV)を検出する。
検出された動きベクトルは動きベクトル水平間引き回路
14で水平方向に1ブロックおきに間引かれる。その出力
はさらに動きベクトル垂直間引き回路16で垂直方向に1
ブロックおきに間引かれ、受信機RXに伝送される。水平
垂直に1ブロックおきとなったので、16×16画素に1つ
の動きベクトルが伝送されることになり、画像が352×2
40画素なら1フレームあたり44×30=1320あったベクト
ルが22×15=330になり、数が1/4となる。
受信機RXでは動きベクトル情報の伝送されなかったブ
ロックについては、上下または左右のブロックから補間
される。補間の処理は水平と垂直が送信機TXと逆順にな
り、先に動きベクトル垂直補間回路18で垂直方向の補間
をしてから、動きベクトル水平補間回路20で水平方向の
補間をする。水平と垂直の補間の順序は送信機TXと受信
機RXで入れ替えてもよいが、垂直処理で必要となるベク
トル情報のラインブロックメモリーの容量の観点からは
図の方法が有利である。
各ブロックの処理を第4図に示す。水平方向が後から
補間されるので、伝送ブロックの斜めにあるブロック
は、垂直方向にすでに補間されたブロックの情報を用い
て水平方向に補間される。
次に上記間引きと補間の具体的手法について第2図に
基づいて説明する。第2図は第1図の動きベクトル垂直
間引き回路16と動きベクトル垂直補間回路18の具体的構
成を示すブロック図である。この第2図は垂直方向の間
引きと補間の手法を示したものだが、水平の場合はライ
ンブロック遅延器32、38が1ブロック遅延器に代わり、
後述する判定の代用が行なわれる以外は垂直方向のもの
と違いはない。
入力される動きベクトルはスイッチ30で1ブロック毎
に間引かれ、伝送ブロックのものは1ブロックライン遅
延器32とベクトル減算器34、44に入力される。スイッチ
30は1/2分周器28の出力信号にて駆動されるものである
が、この1/2分周器28は入力信号から動きベクトルのレ
ートに同期した同期信号を抽出する同期検出回路26の出
力同期信号を1/2分周することにより、スイッチ30は1
ブロック毎に接点が切り換わることとなる。非伝送ブロ
ックの動きベクトルは減算器44、46に入力される。1ラ
インブロック遅延器32は動きベクトルのデータを、間引
かれた状態で水平方向のブロック数だけ遅延させるもの
である。ただし動きベクトルのデータは水平動き量と垂
直動き量の2値で表現されるので、2値のメモリーとな
る。1ブロック遅延器32の出力は動きベクトル情報とし
て、従来の装置と同様に伝送される。
ベクトル減算器34では伝送ブロック間で水平と垂直の
差がとられ、差ベクトルが求められる。差ベクトルは距
離計算器(RMS)36で水平と垂直の二乗和の平方根が求
められる。これは2つのベクトルのユークリッド距離に
相当し、これが所定値TH(例えば3画素)より大きい場
合には比較器37が“H"レベルの信号を送出して後述する
スイッチ53を制御して補間モード情報を伝送する。ただ
し、水平間引きでは、後の垂直間引きで削除されるブロ
ックは受信機RXで正しい距離検出ができないので、この
判定を行ならず上ラインの判定で代用する。
非伝送ブロックのベクトルは、ベクトル減算器44と距
離計算器48で得た後の伝送ブロックのベクトルと、ベク
トル減算器46と距離計算器50で得た前の伝送ブロックの
ベクトルとの距離が計算される。すなわち、減算器44と
46の出力信号中どちらが小さい値か、すなわちどちらが
近いかの判定が行われる。この例では減算器44の出力信
号が減算器46の出力信号より小さい場合に比較器52が
“1"を出力し、逆のとき“0"を出力する。この信号はス
イッチ53を介して伝送されるブロックの距離が大きな場
合に、補間モード情報として受信機RXへ伝送される。
次に受信機RXにおける補間について説明する。まず伝
送された動きベクトルがラインブロック遅延器38、減算
器40およびベクトル加算器60に入力される。減算器40と
距離計算器(RMS)42で伝送ベクトルの距離が間引きの
場合と同様に求められ、補間モード情報が伝送されたか
どうかが判断される。その結果スイッチ56が制御され次
の2種類の補間方法が切り換えられる。
伝送ブロックの動きの差が大きいときは、比較器37の
出力信号にてスイッチ53がオンとなり補間モード情報が
受信機RXへ伝送されるのでこの情報でスイッチ54が制御
され、隣接する2つのうち該当する片方の動きベクトル
が選択されて補間ベクトルとなり、スイッチ56、58を介
して出力さる。一方、伝送ブロックの動きの差が小さい
ときは、スイッチ53はオフとなっており、補間モード情
報は伝送されず、上下または左右の平均で補間が行われ
る。この平均補間の例を第3図に示す。上に4画素、右
に2画素の動き(MV1)のブロックと上に2画素、右に
4画素の動き(MV3)のブロックの間のブロックは上に
3画素、右に3画素の動き(MV2)とする。この演算は
ベクトル加算器60で行なわれ、スイッチ56、58を介して
演算結果が出力される。受信機RXにおける比較器62は送
信機TXの比較器37と同様の構成であり、同様に動作す
る。又、同期検出回路64は送信機TXの同期検出回路26と
同様であるが、その出力信号は分周器を介することなく
直接スイッチ58の制御信号として用いられており、補間
動作が行われる。
以上のような処理により異なった動きの領域の境界で
も適切な補間が可能になる。その例を第4図に示す。図
で斜線部とそれ以外では動きが大きく異なるものとす
る。
a,b,c,dは伝送ブロックで、動きベクトルはそのまま
である。非伝送ブロックで2と4は垂直方向で補間され
る。aとc、bとdとも同じ動領域なので動きベクトル
の差は少なく、平均値補間される。
1、3、5は水平方向からの補間であるがaとb、c
とdは異なった動領域となっており、動きベクトルは大
きく異なっている。そこで補間モード情報は1、2、3
すべてについて伝送され、ブロック内の動領域の面積か
ら1はa、3は4、5はdとなる。したがってa、1、
2、cとb、3、4、5、dで動領域は分割され、適切
な補間処理が行なわれる。第5図は異なった動領域での
上下(垂直)補待と左右(水平)補間の例を示す図であ
る。
[発明の効果] 以上詳細に説明したところから明らかなように本発明
の動きベクトル伝送方法によると、送信側でブロックを
間引いて動きベクトルを伝送し、間引いたため伝送され
ないブロックは受信側にて周りから適応的に補間できる
ように、非伝送ブロックの周辺ブロック中のどのブロッ
クの動きベクトルが最も近いかを検出して、そのブロッ
ク情報を伝送することにより、伝送すべき動きベクトル
の量が少なくなるので、伝送する情報量が大幅に少なく
なるとともに画質の劣化が少ない。又、動きベクトルの
変化がブロック間で小さな場合は、間引かれたベクトル
は周りからの平均補間で滑らかに変化するベクトルが得
られ、ブロック歪はすべての動きベクトルを伝送するよ
りむしろ少なくなる。又、背景の前を人物が動いている
等、動きが領域で大きく異なる場合に、領域の境界では
補間はどちらかで行なわれ、ブロックは領域に対して適
切に分割される。結果として動き補償符号化などで、デ
ータ量をより少なくできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の動きベクトル情報の伝送方法を実現す
る系の構成を示すブロック図、第2図は第1図の垂直間
引き回路および垂直補間回路の構成を示すブロック図、
第3図は平均値補間ベクトルの形成例を示す図、第4図
は本発明でのブロック様子を示す図、第5図は異なった
動領域での補間の例を示す図である。 10……画像信号入力、12……ブロック動きベクトル検出
回路、14……動きベクトル水平間引き回路、16……動き
ベクトル垂直間引き回路、18……動きベクトル垂直補間
回路、20……動きベクトル水平補間回路、22……動きベ
クトル出力、30、53、54、56、58……スイッチ、32、38
……ラインブロック遅延器、34、40、44、46……ベクト
ル減算器、36、42、48、50……距離計算器、37、52、62
……比較器、60……ベクトル加算器、TH……所定値、TS
……伝送系、TX……送信機、RX……受信機。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送信側にてブロック毎に検出された画像の
    動きベクトル情報を受信側に伝送する際に、前記検出さ
    れた動きベクトル情報を所定間隔のブロックで間引いて
    伝送するステップと、動きベクトル情報の伝送されない
    非伝送ブロックについては、受信側で動きベクトル情報
    の伝送された周辺ブロックの動きベクトルを用いて、そ
    の動きベクトルを補間することができるように、前記周
    辺ブロックの中で、どのブロックの動きベクトル前記非
    伝送ブロックの動きベクトルに最も近いかを示す情報を
    検出して伝送するステップとを有する動きベクトル情報
    の伝送方法に用いる送信機であって、前記検出された動
    きベクトル情報を前記所定間隔で間引く手段と、前記所
    定間隔で間引いたことにより動きベクトル情報を送信し
    ないブロックについて、その隣接するブロックにおい
    て、いずれのブロックの動きベクトル情報に近いかを検
    出し、その情報を送出する手段を有する動きベクトル情
    報送信機。
  2. 【請求項2】前記所定間隔で間引かれた後の伝送すべき
    動きベクトル情報のブロック間距離が所定値以上か否か
    を検出する手段と、前記距離が前記所定値以上のときの
    み前記いずれの隣接するブロックの動きベクトルに近い
    かを示す情報を送出する手段を更に有する請求項1記載
    の動きベクトル情報送信機。
  3. 【請求項3】送信側にてブロック毎に検出された画像の
    動きベクトル情報を受信側に伝送する際に、前記検出さ
    れた動きベクトル情報を所定間隔のブロックで間引いて
    伝送するステップと、動きベクトル情報の伝送されない
    非伝送ブロックについては、受信側で動きベクトル情報
    の伝送された周辺ブロックの動きベクトルを用いて、そ
    の動きベクトルを補間することができるように、前記周
    辺ブロックの中で、どのブロックの動きベクトルが前記
    非伝送ブロックの動きベクトルに最も近いかを示す情報
    を検出して伝送するステップとを有する動きベクトル情
    報の伝送方法に用いる受信機であって、前記伝送された
    動きベクトル情報を所定間隔で補間する手段と、送信側
    より伝送される情報であって前記所定間隔で間引いたこ
    とにより動きベクトル情報を送信しないブロックについ
    て、その隣接するいずれのブロックの動きベクトルに近
    いかを示す情報に応答し補間すべき動きベクトルとして
    前記近い方の隣接ブロックの動きベクトルを選択する手
    段を有する動きベクトル情報受信機。
  4. 【請求項4】前記所定間隔で間引かれて伝送された動き
    ベクトル情報のブロック間距離が所定値以上か否かを検
    出する手段と、前記距離が前記所定値以上のときのみ前
    記いずれの隣接するブロックの動きベクトルに近いかを
    示す情報を用いて該当する動きベクトルを選定する手段
    を更に有する請求項3記載の動きベクトル情報受信機。
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