JP3276073B2 - 動きベクトル検出装置および動きベクトル検出方法 - Google Patents
動きベクトル検出装置および動きベクトル検出方法Info
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Description
データの圧縮符号化の手法である動き補償予測符号化に
おいて用いられる動きベクトル検出に関する。
て、現在の画面のある部分が1つ前の画面のどの場所か
ら移動したかを示す情報(動きベクトル)を用いて、時
間的な冗長性を削減するという方法がある。この動きベ
クトルを抽出するための1つの方法として、ブロックマ
ッチング法がある。
す図である。符号化の対象である対象フレーム画像(対
象フレーム)と動きベクトルを探索する探索フレーム画
像(探索フレーム)とを比較し、対象フレームの符号化
対象ブロックと最も似通った(すなわち最も相関度が高
い)ブロック(ベストマッチブロック)を探索フレーム
の探索範囲内から抽出して、動きベクトルを検出する。
このブロックマッチング法は、画像圧縮符号化の動き補
償予測に広く用いられている。
対象ブロックに対し、探索フレームの探索範囲内の複数
の候補ブロックとの相関度をそれぞれ演算し、相関度が
最も高い候補ブロックをベストマッチブロックとして選
択し、ベストマッチブロックと符号化対象ブロックとの
位置の差を、動きベクトルとして検出する。
乗誤差の累算値(Square Error)や絶対値誤差の累算値
(Absolute Error)が用いられる。符号化対象ブロック
と候補ブロックとの差分値は、その相関度が高いほど小
さくなるので、自乗誤差の累算値や絶対値誤差の累算値
を評価値として用いた場合には、評価値は、相関度が高
いほど小さい値になる。
符号化において符号量を最も効果的に削減できるブロッ
クを探索フレームから検出することである。したがっ
て、動きベクトルの検出精度が、動きベクトル検出装置
の重要な性能の1つである。しかしながら、動きベクト
ル検出は画像符号化アルゴリズムの中でも特に演算量を
要する処理であり、これをハードウエアで実現する場合
には、処理時間が長いことやハード規模が大きいことに
よって、消費電力が大きいという課題がある。また現状
では、ソフトウエアによるリアルタイム処理は、はなは
な困難である。これらの背景から、検出精度が高く、か
つ、処理効率のよい動きベクトル検出が望まれている。
の小さい画像に対しては探索範囲を小さくして動きベク
トル検出のための処理時間を短縮する一方、動きの大き
い画像に対しては探索範囲を大きくすることによって、
検出精度を下げないで、処理効率の向上を図ったものが
ある。
示された動きベクトル検出装置は、処理ブロックと同位
置における相関評価を行う手段と、同位置の相関評価結
果に応じて探索範囲の大きさを適応的に選択制御する手
段と、探索範囲の各候補ブロックとの相関を評価して動
きベクトル検出を行う手段とを備え、同位置の相関が高
くなるに従って探索範囲を縮小している。これにより、
少ない演算量で動きベクトルを精度よく検出することが
可能になる。
動きベクトル検出装置には、次のような問題がある。
が一定方向に移動するいわゆるパーン画像が頻繁に用い
られる。パーン画像では、画面に映し出された物体自体
は変わらずに、その位置が一定方向に移動する。
処理ブロックと同位置における相関評価によって探索範
囲の大きさを設定しているために、例えばパーン画像に
対しては、同位置における相関度は低いので、常に大き
い探索範囲が設定されてしまう。また、同位置相関評価
を動きベクトル検出に先立ち実行するので、処理が複雑
になるという問題もある。
を持つ画像に対し、効率的に、かつ、精度よく、動きベ
クトル検出を実行可能にすることを課題とし、特に、パ
ーン画像に対して、正確かつ高速に動きベクトル検出を
実行可能にする。
めに、請求項1の発明が講じた解決手段は、動きベクト
ル検出装置として、対象フレームの符号化対象ブロック
と、探索フレームの探索範囲内の候補ブロックとの相関
度を示す評価値を算出し、これらの相関度評価値を基に
して、前記符号化対象ブロックに対する動きベクトルを
検出する動きベクトル検出手段と、原探索範囲の画素デ
ータを記憶しており、与えられたメモリアドレスに応じ
て画素データを読み出し、前記動きベクトル検出手段に
供給する原探索範囲記憶手段と、探索範囲の,水平方向
の画素幅である第1の探索幅および垂直方向の画素幅で
ある第2の探索幅と、前記探索範囲の原探索範囲に対す
る相対位置を示すオフセット値とを生成する制御手段
と、前記制御手段によって生成された第1および第2の
探索幅並びにオフセット値に基づいて、前記原探索範囲
記憶手段に与えるメモリアドレスを生成するアドレス生
成手段とを備えたものであり、前記制御手段は、前記探
索フレームにおける所定の領域内に前記符号化対象ブロ
ックと類似した部分があると判定したときは、この部分
を含み、かつ、前記原探索範囲よりも小さい領域を前記
探索範囲として定め、第1および第2の探索幅並びにオ
フセット値を生成するものである。
て生成された第1および第2の探索幅並びにオフセット
値に基づいて、アドレス生成手段は、探索範囲に対応す
るメモリアドレスを生成する。このメモリアドレスに応
じて原探索範囲記憶手段から読み出された画素データを
用いて、動きベクトル検出手段は、符号化対象ブロック
と探索範囲内の候補ブロックとの相関度を示す評価値を
算出し、動きベクトルを検出する。このため、探索範囲
のサイズおよび位置が、自在に設定できることになり、
効率的に、かつ、精度よく、動きベクトル検出を実行す
ることができる。
1の動きベクトル検出装置において、前記動きベクトル
検出手段は、探索フレームにおいて検出した動きベクト
ルと、この動きベクトルに対応する相関度評価値とを前
記制御手段に供給するものとし、前記制御手段は、前記
動きベクトル検出手段から供給された動きベクトルおよ
び相関度評価値に基づいて、第1および第2の探索幅並
びにオフセット値の生成を行うものとする。
および第2の探索幅並びにオフセット値は、すでに検出
された動きベクトルおよび評価値に基づいて生成される
ので、探索範囲のサイズおよび位置を決めるために、動
きベクトル検出に先立って新たな処理を行う必要がな
い。また、動きベクトルは画像の動きを表すものなの
で、動きベクトルとこれに対応する相関度評価値とを基
にして探索範囲の設定を行うことによって、特に、画像
が一定方向に動くパーン画像に対して、適切な探索範囲
の設定が可能になる。
2の動きベクトル検出装置における制御手段は、対象フ
レームの前フレームにおける当該符号化対象ブロックと
同一位置またはその近傍のブロックを範囲設定基準ブロ
ックとし、前記範囲設定基準ブロックに対応する相関度
評価値に基づいて、探索範囲のサイズを設定するものと
する。
前フレームにおける当該符号化対象ブロックと同一位置
またはその近傍にある範囲設定基準ブロックに対応する
相関度評価値によって、当該符号化対象ブロックの,探
索フレームとの関連の度合いはある程度予測できるの
で、この範囲設定基準ブロックの相関度評価値によって
探索範囲のサイズを設定することによって、特に、画像
が一定方向に動くパーン画像に対して、適切な探索範囲
の設定が可能になる。
の動きベクトル検出装置における制御手段は、対象フレ
ームの前フレームにおける当該符号化対象ブロックと同
一位置またはその近傍のブロックを範囲設定基準ブロッ
クとし、前記範囲設定基準ブロックに対応する動きベク
トルに基づいて、探索範囲の位置を設定するものとす
る。
前フレームにおける当該符号化対象ブロックと同一位置
またはその近傍にある範囲設定基準ブロックに対応する
動きベクトルによって、当該符号化対象ブロックの動き
はある程度予測できるので、この範囲設定基準ブロック
の動きベクトルによって探索範囲の位置を設定すること
によって、特に、画像が一定方向に動くパーン画像に対
して、適切な探索範囲の設定が可能になる。
2の動きベクトル検出装置における制御手段は、対象フ
レームの前フレームにおける当該符号化対象ブロックと
同一位置またはその近傍のブロックを範囲設定基準ブロ
ックとし、前記範囲設定基準ブロックに対応する相関度
評価値が示す相関度が相対的に低いときは、原探索範囲
を探索範囲として設定する一方、相対的に高いときは、
探索範囲のサイズを前記原探索範囲よりも小さく設定
し、かつ、その探索範囲の位置を前記範囲設定基準ブロ
ックに対応する動きベクトルを基にして設定するものと
する。
の動きベクトル検出装置におけるオフセット値は、原探
索範囲の探索起点を始端とし、探索範囲の探索起点を終
端とするベクトルの成分とする。
1の動きベクトル検出装置におけるアドレス生成手段
は、クロックを計数する第1のカウンタと、前記第1の
探索幅と前記第1のカウンタの計数値とを比較し、一致
したとき、前記第1のカウンタの計数値をリセットする
とともにカウントアップ信号を出力する比較器と、前記
カウントアップ信号を計数する第2のカウンタと、前記
オフセット値と前記第1および第2のカウンタの計数値
とに基づいて、所定の計算式に従って、前記原探索範囲
記憶手段に供給するメモリアドレスを生成するメモリア
ドレス変換部とを備えているものとする。
の動きベクトル検出装置において、前記制御手段は、第
1および第2の探索幅並びにオフセット値に加えて、当
該探索範囲の,水平方向のサブサンプル度合を表す第1
のサブサンプル数および垂直方向のサブサンプル度合を
表す第2のサブサンプル数を生成するものとし、前記ア
ドレス生成手段は、前記原探索範囲記憶手段に与えるメ
モリアドレスの生成を、前記制御手段によって生成され
た第1および第2の探索幅、第1および第2のサブサン
プル数並びにオフセット値に基づいて行うものとする。
は、符号化対象ブロックに対し、動きベクトルを検出す
る方法として、探索フレームにおける所定の領域内に、
前記符号化対象ブロックと類似した部分があるか否かを
判定する第1のステップと、前記第1のステップにおい
て類似した部分があると判定したとき、探索フレームに
おいて、この類似した部分を含み、かつ、前記所定の領
域よりも小さい第1の領域を、動きベクトル検出のため
の探索範囲として設定する第2のステップと、前記第1
のステップにおいて類似した部分がないと判定したと
き、前記第1の領域よりも大きな領域を、動きベクトル
検出のための探索範囲として設定する第3のステップと
を備えており、前記第1のステップは、対象フレームの
前フレームにおける当該符号化対象ブロックと同一位置
またはその近傍のブロックを範囲設定基準ブロックと
し、前記判定を、この範囲設定基準ブロックに対して検
出した動きベクトルに対応する相関度評価値を基にして
行うものとし、前記第2のステップは、探索範囲の位置
を、前記範囲設定基準ブロックに対して検出した動きベ
クトルを基にして設定するものである。
おける所定の領域内に、符号化対象ブロックと類似した
部分があるか否かを判定し、あると判定したとき、探索
フレームにおいて、この類似した部分を含み、かつ、前
記所定の領域よりも小さい領域を動きベクトル検出のた
めの探索範囲として設定するので、特に、画像が一定方
向に動くパーン画像に対して、適切な探索範囲の設定が
可能になる。これによって、効率的に、かつ、精度よ
く、動きベクトル検出を実行することができる。
は、符号化対象ブロックに対し、動きベクトルを検出す
る方法として、探索フレームにおける所定の領域内に、
前記符号化対象ブロックと類似した部分があるか否かを
判定する第1のステップと、前記第1のステップにおい
て類似した部分があると判定したとき、探索フレームに
おいて、この類似した部分を含み、かつ、前記所定の領
域よりも小さい第1の領域を、動きベクトル検出のため
の探索範囲として設定する第2のステップと、前記第1
のステップにおいて類似した部分がないと判定したと
き、前記第1の領域よりも大きな領域を、動きベクトル
検出のための探索範囲として設定する第3のステップと
を備えており、前記第1のステップは、符号化対象ブロ
ックの一部を少なくとも含む単位領域と、探索フレーム
における当該符号化対象ブロックと同一位置の近傍に設
けた,前記単位領域と同一サイズの複数の比較領域とに
対し、所定の画素演算をそれぞれ行い、これらの演算結
果を基にして前記判定を行うものとし、前記第2のステ
ップは、前記所定の画素演算の演算結果から、前記複数
の比較領域のうち前記単位領域と最も類似するものを求
め、この比較領域の位置を基にして、探索範囲の位置を
設定するものである。
における所定の領域内に、符号化対象ブロックと類似し
た部分があるか否かを判定し、あると判定したとき、探
索フレームにおいて、この類似した部分を含み、かつ、
前記所定の領域よりも小さい領域を動きベクトル検出の
ための探索範囲として設定するので、特に、画像が一定
方向に動くパーン画像に対して、適切な探索範囲の設定
が可能になる。これによって、効率的に、かつ、精度よ
く、動きベクトル検出を実行することができる。
は、動きベクトル検出方法として、動きベクトル検出の
ための探索範囲を設定するステップと、符号化対象ブロ
ックに対し、前記探索範囲内の候補ブロックとの相関度
を基にして、動きベクトルを検出するステップとを備
え、前記探索範囲設定ステップは、対象フレームの前フ
レームにおける当該符号化対象ブロックと同一位置また
はその近傍のブロックを範囲設定基準ブロックとし、探
索範囲の位置を、この範囲設定基準ブロックに対して検
出した動きベクトルを基にして設定するものである。
の前フレームにおける当該符号化対象ブロックと同一位
置またはその近傍にある範囲設定基準ブロックに対応す
る動きベクトルによって、当該符号化対象ブロックの動
きはある程度予測できるので、この範囲設定基準ブロッ
クの動きベクトルによって探索範囲の位置を設定するこ
とによって、適切な探索範囲の設定が可能になる。
て、図面を参照して説明する。
あり、カメラを右から左に動かして撮影した,いわゆる
パーン画像を表している。パーン画像では、一般的に、
ごく短い時間でみた場合には、画面上の物体は一定速度
で動いているといえる。したがって、本実施形態では、
対象フレーム(フレーム(1))の符号化対象ブロック
CBに対する動きベクトルMVを検出する際に、探索フ
レーム(フレーム(0))における符号化対象ブロック
CBと同一位置のブロックABを範囲設定基準ブロック
とし、この範囲設定基準ブロックABに対して検出した
動きベクトルBMVおよびそのときの相関度評価値BA
Eを基にして、探索範囲のサイズおよび位置を設定す
る。これにより、図1に示すように、探索フレーム内
で、符号化対象ブロックCBの画像が存在したと推定さ
れる位置に絞って、動きベクトル検出のための探索範囲
を設定することができる。したがって、動きベクトル検
出を正確かつ高速に実行することができる。
のための探索範囲を示す概略図である。本実施形態で
は、探索範囲のサイズは2種類とする。図2はMPEG
などの画像符号化規格における一般的なサイズ(水平方
向16画素、垂直方向16画素)の符号化対象ブロック
CBに対する探索範囲の例を示しており、同図中、
(a)は大きい探索範囲Wの例としての水平方向46画
素、垂直方向46画素の探索範囲を、(b)は小さい探
索範囲Sの例としての水平方向30画素、垂直方向30
画素の探索範囲を示している。
囲Wを基準にした相対位置によって表す。ここでは、探
索範囲Wの探索起点である左上隅を始端とし、探索範囲
Sの探索起点である左上隅を終端とするベクトルをオフ
セット(Hoff,Voff)とし、このオフセットの
成分であるオフセット値によって、探索範囲Sの位置を
表すものとする。このとき、例えば画像が静止画像であ
って、符号化対象ブロックCBの位置に探索範囲Sが設
定されたときは、図2(b)に示すように、オフセット
値は、 Hoff=8 Voff=8 になる。また、探索範囲の水平方向の画素幅を第1の探
索幅としての探索水平(H)画素幅とし、探索範囲の垂
直方向の画素幅を第2の探索幅としての探索垂直(V)
画素幅とする。
装置の構成を示す図である。図3において、10は探索
H画素幅、探索V画素幅およびオフセットを基にしてメ
モリアドレスMAを生成するアドレス生成手段としての
アドレス生成部、20は原探索範囲の画像データを格納
する原探索範囲記憶手段としての探索範囲格納メモリ、
30は符号化対象ブロックと探索範囲内の候補ブロック
との相関度を示す評価値を算出し、最大の相関度に対応
する動きベクトルおよびこの動きベクトルに対応する評
価値を出力する動きベクトル検出手段としての動きベク
トル検出部、40は動きベクトル検出部30が出力した
動きベクトルおよび評価値から探索H画素幅、探索V画
素幅およびオフセットを決定し、これらをアドレス生成
部10に出力する制御手段としての制御部、50は符号
化対象ブロックの画像データを格納する符号化対象ブロ
ック格納メモリである。ここでは、46×46画素の大
きい探索範囲Wを原探索範囲とする。
ートである。制御部40の動作を図4のフローチャート
および図1を参照して説明する。
ロックCBに対し、動きベクトル検出のための探索範囲
を設定するものとする。制御部40は、探索フレームの
範囲設定基準ブロックABに対する動きベクトルBMV
およびそのときの相関度評価値BAEを基にして、探索
範囲を表す探索H画素幅、探索V画素幅およびオフセッ
トをアドレス生成部10に供給する。
ブロックABの相関度評価値BAEとしきい値AE0と
を比較する。この比較の結果、評価値BAEがしきい値
AE0よりも大きいときは、動きベクトルBMVに対応
する相関度が低いことから、探索フレームにおける所定
の領域内に符号化対象ブロックCBと類似した部分はな
いと判定して、探索範囲を絞らないで、原探索範囲すな
わち46×46画素の大きい探索範囲Wを動きベクトル
検出のための探索範囲として設定する(ステップS
2)。すなわち、この場合は、探索H画素幅および探索
V画素幅はともに「46」とし、オフセットは(0,
0)とする。
BAEがしきい値AE0よりも大きくないときは、動き
ベクトルBMVに対応する相関度が高いことから、探索
フレームにおける所定の領域内に符号化対象ブロックC
Bと類似した部分があると判定して、30×30画素の
小さい探索範囲Sを動きベクトル検出のための探索範囲
として設定する(ステップS3)。そして、ステップS
4において、範囲設定基準ブロックABの動きベクトル
BMVの大きさ|BMV(x,y)|としきい値MV0
とを比較する。
きさがしきい値MV0よりも大きいときは、符号化対象
ブロックCBの動きは大きいと判定して、この動きベク
トルBMVの成分を用いてオフセットを設定する(ステ
ップS5)。具体的には、オフセット(Hoff,Vo
ff)の各成分の値を次のように設定する。
幅をともに「30」とし、かつ、オフセットは(x+
8,y+8)とする。
い値MV0よりも大きくないときは、符号化対象ブロッ
クCBの動きは微小であり、静止画であると判断し、オ
フセットを(8,8)に設定する。すなわち、この場合
は、探索H画素幅および探索V画素幅をともに「30」
とし、かつ、オフセットは(8,8)とする。
力された探索H画素幅および探索V画素幅並びにオフセ
ットに基づいて、メモリアドレスMAを生成する。動き
ベクトル検出部30は、符号化対象ブロックCBに対
し、探索範囲格納メモリ20から読み出された探索範囲
の画素データを用いて、動きベクトル検出を行う(ステ
ップS10)。
ロック図である。図5に示すように、アドレス生成部1
0は、クロックを計数する第1のカウンタとしてのHカ
ウンタ11と、探索H画素幅とHカウンタ11の計数値
とを比較し、一致したとき、Hカウンタ11の計数値を
リセットするとともに、カウントアップ信号CUを出力
する比較器としてのH比較器12と、カウントアップ信
号CUを計数する第2のカウンタとしてのVカウンタ1
3と、探索V画素幅とVカウンタ13の計数値とを比較
し、一致したとき、動きベクトル検出部30の動作を終
了させる動作信号を生成するV比較器14と、オフセッ
ト値とHカウンタ11およびVカウンタ13の計数値と
に基づいて、探索範囲格納メモリ20のメモリアドレス
MAを生成するメモリアドレス変換部15とによって構
成されている。制御部40から供給される開始信号によ
って、Hカウンタ11およびVカウンタ13はリセット
され、アドレス生成部10は動作を開始する。
いて、図6〜図8を参照して説明する。
た原探索範囲と動きベクトル検出のための探索範囲との
関係を表す図である。ここでは、図6に示すように、探
索範囲格納メモリ20は原探索範囲として水平12画素
×垂直8画素の画素データを格納しており、動きベクト
ル検出のための探索範囲として、探索H画素幅が8、探
索V画素幅が6、オフセットが(2,1)の探索範囲が
設定されているものとする。
索範囲格納メモリ20の1次元のアドレス空間にマッピ
ングした結果を示す図である。アドレス生成部10は、
動きベクトル検出のための探索範囲の画素データを探索
範囲格納メモリ20から読み出すためのメモリアドレス
MAを生成する。
イミングチャートである。図8に示すように、開始信号
が入力されると、Hカウンタ11はクロックの計数を開
始する。Hカウンタ11の計数値が探索H画素幅に相当
する値に達すると、H比較器12はカウントアップ信号
CUを出力し、これによりHカウンタ11の計数値はリ
セットされる。Vカウンタ13はカウンタアップ信号C
Uを計数する。Vカウンタ13の計数値が探索V画素幅
に相当する値に達すると、V比較器14は動作信号を出
力する。
(Hoff,Voff)が入力されると、探索範囲格納
メモリ20に格納された原探索範囲の水平方向の画素幅
Hmaxおよび垂直方向の画素幅Vmaxから、動きベ
クトル検出のための探索範囲の起点となるアドレスSA
0を求める。この起点アドレスSA0は、次式によって
求められる。
式に基づいてメモリアドレスMAを求める。
する。例えば、図7に示すように、起点アドレスSA0
から探索H画素幅分までは、起点アドレスSA0にHカ
ウンタ11の計数値を加算することによって、メモリア
ドレスMAが得られる。次のクロック入力によって、H
カウンタ11の計数値は0に、Vカウンタ13の計数値
は1になる。このとき、メモリアドレスMAは、 MA=14+12×1+0=26 となる。
ン画像に対しても、精度よく、かつ効率的に動きベクト
ル検出を行うことができる。
ける符号化対象ブロックと同一位置にあるブロックを範
囲設定基準ブロックとして用いたが、この代わりに、探
索フレームにおける符号化対象ブロックと同一位置の近
傍のブロックを範囲設定基準ブロックとして用いてもか
まわない。また、探索フレームよりもさらに前のフレー
ムにおける符号化対象ブロックと同一位置またはその近
傍にあるブロックを範囲設定基準ブロックとして用いて
もよい。
は2種類としたが、これ以上の種類のサイズを設定して
もかまわない。また、範囲設定基準ブロックの動きベク
トル成分の大きさなどを評価指標として、探索H画素幅
や探索V画素幅を可変にすることも実施可能である。
ることも可能である。この場合、制御部40は、探索H
画素幅、探索V画素幅およびオフセット値に加えて、探
索範囲の,第1のサブサンプル数としての水平方向のサ
ブサンプル数DHおよび第2のサブサンプル数としての
垂直方向のサブサンプル数DVを、アドレス生成部10
に入力する。
示すフローチャートである。図4と異なるのは、探索範
囲のサイズおよび位置の設定に加えて、サブサンプルの
有無を指定している点である。すなわち、大きい探索範
囲Wを設定するステップS2A、および小さい探索範囲
Sを符号化対象ブロックCBの位置以外に設定するステ
ップS5Aでは、サブサンプルありを指定する一方、小
さい探索範囲Sを符号化対象ブロックCBの位置に設定
するステップS6Aでは、サブサンプルなしを指定す
る。
のための探索範囲を示す概略図である。ここでは、水平
方向のサブサンプル数DHおよび垂直方向のサブサンプ
ル数DVはともに2とする。同図中、(a)はサブサン
プルありが指定された大きい探索範囲Wの例を、(b)
はサブサンプルありが指定された小さい探索範囲Sの例
を、(c)はサブサンプルなしが指定された小さい探索
範囲Sの例を示している。ステップS6Aにおいて、小
さい探索範囲Sを符号化対象ブロックCBの位置に設定
するのは、符号化対象ブロックCBの動きが微小である
と判定したからである。この場合には、探索の精度を下
げることは好ましくないので、図10(c)に示すよう
に、サブサンプルなしを指定する。
について、図11〜図13を参照して説明する。
れた原探索範囲と動きベクトル検出のための探索範囲と
の関係を表す図である。ここでは、図11に示すよう
に、動きベクトル検出のための探索範囲として、探索H
画素幅が6、探索V画素幅が4、オフセットが(0,
0)、サブサンプルDH,DVがともに2の探索範囲が
設定されているものとする。
を探索範囲格納メモリ20の1次元のアドレス空間にマ
ッピングした結果を示す図である。
タイミングチャートである。本変形例では、メモリアド
レス変換部15は、次式に基づいてメモリアドレスMA
を求める。
化する。
り、画像の回転や拡大/縮小に対応した動きベクトル検
出についても、本発明は容易に適用可能である。
号化対象ブロックと同一位置の近傍に,当該符号化対象
ブロックと同一サイズの複数のブロックを設けて、符号
化対象ブロックと、探索フレームに設定した複数のブロ
ックとに対し、所定の画素演算をそれぞれ行い、これら
の演算結果を基にして、動きベクトル検出のための探索
範囲のサイズおよび位置を設定するものである。ここで
は、所定の画素演算として、ブロック内の画素データの
累算演算を行うものとする。
おけるブロック設定の一例を示す図である。図14で
は、単位領域としての16×16画素の符号化対象ブロ
ックCBに対して、探索フレームに比較領域としての1
6×16画素の9個のブロックSB0〜SB8を設定し
ている。
は、第1の実施形態と同様に、図3のように構成され
る。ただし、制御部40は、動きベクトル検出部30か
ら出力された動きベクトルおよび評価値は入力とせず、
この代わりに、各フレームの画像データを入力する。
出装置における制御部40の動作を示すフローチャート
である。まずステップS21において、符号化対象ブロ
ックCBおよび探索フレームに設定された各ブロックS
B0〜SB8に対して、ブロック内の画素データの累算
演算を行う。ステップS22において、符号化対象ブロ
ックの累算演算結果AC(CB)と、探索フレームの各
ブロックの累算演算結果AC(SBn)(n=0〜8)
との差の絶対値の最小値SAminと、しきい値SA0
とを比較する。この比較の結果、最小値SAminがし
きい値SA0よりも大きいときは、探索フレームにおけ
る所定の領域内に符号化対象ブロックCBと類似した部
分はないと判定して、探索範囲を絞らないで、46×4
6画素の大きい探索範囲Wを動きベクトル検出のための
探索範囲として設定する(ステップS23)。すなわ
ち、この場合は、探索H画素幅および探索V画素幅はと
もに「46」とし、オフセットは(0,0)とする。
大きくないときは、探索フレームにおける所定の領域内
に符号化対象ブロックCBと類似した部分があると判定
して、30×30画素の小さい探索範囲Sを動きベクト
ル検出のための探索範囲として設定する(ステップS2
4)。そして、ステップS25において、ブロックSB
kの累算演算結果と、符号化対象ブロックCBの累算演
算結果との差の絶対値が最小になるとき、ブロックSB
kの位置に探索範囲Sが設定されるように、オフセット
を設定する。
置にブロックSB0を設定し、その周囲にブロックSB
1〜SB8を設定した場合には、ブロックSB0の累算
演算結果と符号化対象ブロックCBの累算演算結果との
差の絶対値が最小になるときは、オフセットとして
(8,8)を設定する。また、ブロックSB0の右下に
位置するブロックSB8の累算演算結果と符号化対象ブ
ロックCBの累算演算結果との差の絶対値が最小になる
ときは、オフセットとして(16,16)を設定する。
レームにおいて検出した動きベクトルを用いないでオフ
セットを設定するため、動きベクトル検出を行う当初の
フレームからオフセットを設定できるので、第1の実施
形態よりもさらに効率的に動きベクトル検出を行うこと
ができる。
域とし、この単位領域と同一サイズの複数の比較領域を
設定し、これらに対して所定の画素演算をそれぞれ行っ
てもかまわない。また、この単位領域に、符号化対象ブ
ロックの近傍の領域を含めてもかまわない。さらに、こ
の単位領域はいかなる形状であってもかまわない。
他に、例えば、隣接画素の差分の累算演算、画素の分散
演算、画素の周波数分布演算などを用いてもよい。ま
た、演算結果に対して、領域の位置に応じた重み付けを
施してもかまわない。
のサイズおよび位置が自在に設定できるので、効率的
に、かつ、精度よく、動きベクトル検出を実行すること
ができる。また、すでに検出された動きベクトルとこれ
に対応する相関度評価値とを基にして探索範囲の設定を
行うので、特に、画像が一定方向に動くパーン画像に対
して、適切な探索範囲の設定が可能になる。
ブロックと類似した部分を含む領域を動きベクトル検出
のための探索範囲として設定するので、特に、画像が一
定方向に動くパーン画像に対して、適切な探索範囲の設
定が可能になる。
る当該符号化対象ブロックと同一位置またはその近傍に
ある範囲設定基準ブロックに対応する動きベクトルおよ
び相関度評価値によって、探索範囲のサイズおよび位置
を設定するので、適切な探索範囲の設定が可能になる。
あり、パーン画像を表す時間的に連続した3枚のフレー
ム画像を示す図である。
出における探索範囲を示す概略図であり、(a)は大き
い探索範囲の例、(b)は小さい探索範囲の例を示す図
である。
の構成を示す図である。
ーチャートである。
る。
と動きベクトル検出のための探索範囲との関係を表す図
である。
メモリの1次元のアドレス空間にマッピングした結果を
示す図である。
示すタイミングチャートである。
示すフローチャートである。
検出における探索範囲を示す概略図である。
と動きベクトル検出のための探索範囲との関係を表す図
である。
格納メモリの1次元のアドレス空間にマッピングした結
果を示す図である。
部の動作を示すタイミングチャートである。
における比較領域の設定の一例を示す図である。
を示すフローチャートである。
数) DV 垂直方向のサブサンプル数(第2のサブサンプル
数) SB0〜SB8 ブロック(比較領域) 10 アドレス生成部(アドレス生成手段) 11 Hカウンタ(第1のカウンタ) 12 H比較器(比較器) 13 Vカウンタ(第2のカウンタ) 15 メモリアドレス変換部 20 探索範囲格納メモリ(原探索範囲記憶手段) 30 動きベクトル検出部(動きベクトル検出手段) 40 制御部(制御手段)
Claims (11)
- 【請求項1】 対象フレームの符号化対象ブロックと、
探索フレームの探索範囲内の候補ブロックとの相関度を
示す評価値を算出し、これらの相関度評価値を基にし
て、前記符号化対象ブロックに対する動きベクトルを検
出する動きベクトル検出手段と、 原探索範囲の画素データを記憶しており、与えられたメ
モリアドレスに応じて画素データを読み出し、前記動き
ベクトル検出手段に供給する原探索範囲記憶手段と、 探索範囲の,水平方向の画素幅である第1の探索幅およ
び垂直方向の画素幅である第2の探索幅と、前記探索範
囲の原探索範囲に対する相対位置を示すオフセット値と
を生成する制御手段と、 前記制御手段によって生成された第1および第2の探索
幅並びにオフセット値に基づいて、前記原探索範囲記憶
手段に与えるメモリアドレスを生成するアドレス生成手
段とを備え、 前記制御手段は、 前記探索フレームにおける所定の領域内に前記符号化対
象ブロックと類似した部分があると判定したときは、こ
の部分を含み、かつ、前記原探索範囲よりも小さい領域
を前記探索範囲として定め、第1および第2の探索幅並
びにオフセット値を生成するものである動きベクトル検
出装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の動きベクトル検出装置に
おいて、 前記動きベクトル検出手段は、探索フレームにおいて 検出した動きベクトルと、この動
きベクトルに対応する相関度評価値とを前記制御手段に
供給するものであり、 前記制御手段は、 前記動きベクトル検出手段から供給された動きベクトル
および相関度評価値に基づいて、第1および第2の探索
幅並びにオフセット値の生成を行うものであることを特
徴とする動きベクトル検出装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の動きベクトル検出装置に
おいて、 前記制御手段は、 対象フレームの前フレームにおける当該符号化対象ブロ
ックと同一位置またはその近傍のブロックを範囲設定基
準ブロックとし、前記範囲設定基準ブロックに対応する
相関度評価値に基づいて、探索範囲のサイズを設定する
ものであることを特徴とする動きベクトル検出装置。 - 【請求項4】 請求項2記載の動きベクトル検出装置に
おいて、 前記制御手段は、 対象フレームの前フレームにおける当該符号化対象ブロ
ックと同一位置またはその近傍のブロックを範囲設定基
準ブロックとし、前記範囲設定基準ブロックに対応する
動きベクトルに基づいて、探索範囲の位置を設定するも
のであることを特徴とする動きベクトル検出装置。 - 【請求項5】 請求項2記載の動きベクトル検出装置に
おいて、 前記制御手段は、 対象フレームの前フレームにおける当該符号化対象ブロ
ックと同一位置またはその近傍のブロックを範囲設定基
準ブロックとし、前記範囲設定基準ブロックに対応する
相関度評価値が示す相関度が相対的に低いときは、原探
索範囲を探索範囲として設定する一方、相対的に高いと
きは、探索範囲のサイズを前記原探索範囲よりも小さく
設定し、かつ、その探索範囲の位置を前記範囲設定基準
ブロックに対応する動きベクトルを基にして設定するこ
とを特徴とする動きベクトル検出装置。 - 【請求項6】 オフセット値は、原探索範囲の探索起点
を始端とし、探索範囲の探索起点を終端とするベクトル
の成分であることを特徴とする請求項1記載の動きベク
トル検出装置。 - 【請求項7】 請求項1記載の動きベクトル検出装置に
おいて、 前記アドレス生成手段は、 クロックを計数する第1のカウンタと、 前記第1の探索幅と前記第1のカウンタの計数値とを比
較し、一致したとき、前記第1のカウンタの計数値をリ
セットするとともに、カウントアップ信号を出力する比
較器と、 前記カウントアップ信号を計数する第2のカウンタと、 前記オフセット値と、前記第1および第2のカウンタの
計数値とに基づいて、所定の計算式に従って、前記原探
索範囲記憶手段に供給するメモリアドレスを生成するメ
モリアドレス変換部とを備えていることを特徴とする動
きベクトル検出装置。 - 【請求項8】 請求項1記載の動きベクトル検出装置に
おいて、 前記制御手段は、 第1および第2の探索幅並びにオフセット値に加えて、
当該探索範囲の,水平方向のサブサンプル度合を表す第
1のサブサンプル数および垂直方向のサブサンプル度合
を表す第2のサブサンプル数を生成するものであり、 前記アドレス生成手段は、 前記原探索範囲記憶手段に与えるメモリアドレスの生成
を、前記制御手段によって生成された第1および第2の
探索幅、第1および第2のサブサンプル数並びにオフセ
ット値に基づいて行うものであることを特徴とする動き
ベクトル検出装置。 - 【請求項9】 符号化対象ブロックに対し、動きベクト
ルを検出する方法であって、 探索フレームにおける所定の領域内に、前記符号化対象
ブロックと類似した部分があるか否かを判定する第1の
ステップと、 前記第1のステップにおいて類似した部分があると判定
したとき、探索フレームにおいて、この類似した部分を
含み、かつ、前記所定の領域よりも小さい第1の領域
を、動きベクトル検出のための探索範囲として設定する
第2のステップと、 前記第1のステップにおいて類似した部分がないと判定
したとき、前記第1の領域よりも大きな領域を、動きベ
クトル検出のための探索範囲として設定する第3のステ
ップとを備えており、 前記第1のステップは、 対象フレームの前フレームにおける当該符号化対象ブロ
ックと同一位置またはその近傍のブロックを範囲設定基
準ブロックとし、前記判定を、この範囲設定基準ブロッ
クに対して検出した動きベクトルに対応する相関度評価
値を基にして行うものであり、 前記第2のステップは、 探索範囲の位置を、前記範囲設定基準ブロックに対して
検出した動きベクトルを基にして設定するものであるこ
とを特徴とする動きベクトル検出方法。 - 【請求項10】 符号化対象ブロックに対し、動きベク
トルを検出する方法であって、 探索フレームにおける所定の領域内に、前記符号化対象
ブロックと類似した部分があるか否かを判定する第1の
ステップと、 前記第1のステップにおいて類似した部分があると判定
したとき、探索フレームにおいて、この類似した部分を
含み、かつ、前記所定の領域よりも小さい第1の領域
を、動きベクトル検出のための探索範囲として設定する
第2のステップと、 前記第1のステップにおいて類似した部分がないと判定
したとき、前記第1の領域よりも大きな領域を、動きベ
クトル検出のための探索範囲として設定する第3のステ
ップとを備えており、 前記第1のステップは、 符号化対象ブロックの一部を少なくとも含む単位領域
と、探索フレームにおける当該符号化対象ブロックと同
一位置の近傍に設けた,前記単位領域と同一サイズの複
数の比較領域とに対し、所定の画素演算をそれぞれ行
い、これらの演算結果を基にして前記判定を行うもので
あり、 前記第2のステップは、 前記所定の画素演算の演算結果から、前記複数の比較領
域のうち前記単位領域と最も類似するものを求め、この
比較領域の位置を基にして、探索範囲の位置を設定する
ものであることを特徴とする動きベクトル検出方法。 - 【請求項11】 動きベクトル検出のための探索範囲を
設定するステップと、 符号化対象ブロックに対し、前記探索範囲内の候補ブロ
ックとの相関度を基にして、動きベクトルを検出するス
テップとを備え、 前記探索範囲設定ステップは、 対象フレームの前フレームにおける当該符号化対象ブロ
ックと同一位置またはその近傍のブロックを範囲設定基
準ブロックとし、探索範囲の位置を、この範囲設定基準
ブロックに対して検出した動きベクトルを基にして設定
するものであることを特徴とする動きベクトル検出方
法。
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1998
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