JPH0478286A - 初期偏位ベクトルを用いた動きベクトルの検出方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ディジタル化したテレビジョン信号において
、動物体の動きの方向、動きの大きさ、即ち動きベクト
ルの検出方法の改善に関するものである。

（従来の技術） 動きベクトルは画面内の動物体の動きの大きさと方向を
示すものであり、この技術はテレビジョン信号の高能率
符号化におけるフレーム間符号化やテレビジョン方式変
換におけるフィールド数変換の際のフィールド内挿など
に用いられている。

動きベクトルの検出方法として１つはフレーム間の信号
パターンの類似性を用いて動きベクトルを検出する方法
で一般にパターンマツチング法（特開昭５５−１６２６
８３、特開昭５５−１６２６８４）と言われている方法
ともう１つはフレーム内信号勾配及びフレーム間信号差
分値の物理的対応等により動き量を推定する方法で一般
に反復勾配法（特開昭６Ｏ−１５８７８６）と言われて
いる方法等が知られている。

更に反復勾配法の中に、動きベクトルの検出精度を向上
させるために初期偏位ベクトル（特開昭６２−２０６９
８０）を用いたものがある。

この初期偏位ベクトルは、１フィールド又は１フレーム
のテレビジョン信号を例えば横力向ｍ画素、立て方向ｎ
ラインの計量ｘｎ画素からなるブロック単位に細分化し
、これらブロックの動きベクトルを用いることを前提と
している。

初期偏位ベクトルの選択の方法ならびに初期偏位ベクト
ルを用いて真の動きベクトルを求める方法について第２
図〜第４図を用いて説明する。

第２図に示すように、真の動きベクトルを求めようとす
る被検出ブロック（ｍ＋　、ｎ＋　）に対して時間的に
前に検出されている動きベクトルの中から最適な動きベ
クトルを選択し、この選択された動きベクトルを初期偏
位ベクトルＶ０＝（α。。

β。）とし、次にこの初期偏位ベクトル分、・座標を偏
位したブロック（ｍ＋α。ｒｎｌ＋β。、）と前記被検
出ブロックとを基に動き偏位分ｖ１＝（αβ１）を反復
勾配法を用いて求め、さらに前記初期偏位ベクトルＶ０
と前記動きベクトル偏位分■１を加算して被検出ブロッ
クに対する夏の動きベクトルＶ＝Ｖ０＋Ｖ、を求めてい
る。（第３図参照）なお動き偏位ベクトルの検出方法に
前記反復勾配法のほかにパターンマツチング法を用いて
もよい。

初期偏位ベクトルの選択には前記のように既検出の動き
ベクトルを用いるが、この初期偏位ベクトルの精度を向
上するには数多くの既検出動きベクトルから選択するの
が理想である。

しかし回路規模との兼ね合いとコンピュータによるシュ
ミレーションの結果等から以下に説明する６種の動きベ
クトルから選択する方法が知られている。

上記の６種の動きベクトルを初期偏位候補ベクトルと言
う。

初期偏位候補ベクトルの種類について第４図を用いて一
例を説明する。

第４図に示すように被検出ブロックに対し同一フィール
ドの真上のブロックで検出されている動きベクトルＶＡ
、同じく同一フィールドの右上のブロックで検出されて
いる動きベクトルＶ、、同じく同一フィールドの左側の
ブロックで検出されている■６、直方のＶｃ′の方が良
いが、回路構成と演算時間を考慮し、■ブロック左のＶ
、とした。

また１フィールド前に検出されている直下のブロックの
動きベクトルの動きベクトルＶＮ、Ｉフィールド前の被
検出ブロックと同位置のブロックと周囲のブロックの動
きベクトルの平均Ｖ。＝（ＶＧ＋ｖＨ十Ｖ、　十ｖ、＋
ｖＫ十ＶＬ十Ｖ。十ＶＮ　）／８、この平均ベクトルと
前ロフィールドの平均ベクトル■、との偏位ベクトルＶ
９＝２ＶＥ−ＶＰ即ち加速度ベクトルの６種である。

これら各々の初期偏位候補ベクトル値だけブロックの座
標を偏位したフィールド信号と１フィールド又は１フレ
ーム離れたフィールド信号の差信号の絶対値をブロック
内の画素数分累算し、その累算値が最小となるものを前
記初期偏位候補ベクトルの中から選択し、それを最適な
初期偏位ベクトルとしている。

（発明が解決しようとするＲＢ） しかしながら上述したように６種の初期偏位候補ベクト
ルを用いているため、６種の現、前フィールドメモリと
、６種の差分演算回路と、６種の絶対値演算回路と、６
種の累算回路と前記累算回路出力の６種の結果を比較す
る比較回路が必要である。更に初期偏位ベクトルの精度
を向上させるためには初期偏位候補ベクトルを増加すれ
ばよいがその分上記した回路がさらに必要となりますま
す回路規模が大きくなるという欠点があった。

本発明は従来技術の欠点に鑑みなされたもので、初期偏
位ベクトルの精度を劣化させることなく初期偏位候補ベ
クトルから最適な初期偏位ベクトルを選択するに回路規
模が小さくてすむ方法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の動きベクトル検出方法におい
て、 入力画像信号の１フィールドを複数のブロックに細分化
し、被検出ブロックに対応する１フィールド前の複数の
周辺ブロックの動きベクトルの平均である初期偏位候補
ベクトルの１つとしての平均ベクトルと前記被検出ブロ
ックに対応するすでに検出された初期偏位候補ベクトル
としての複数の動きベクトルとをそれぞれ比較し、前記
平均ベクトルとの差の大きい動きベクトルを少なくとも
１種選択し、該選択された動きベクトルと前記平均ベク
トルを特異な初期偏位候補ベクトルとして送出する動き
ベクトル比較回路を備え、前記被検出ブロックと前記被
検出ブロックの存在するフィールドと１フィールドまた
はｌフレーム差のフィールドのブロックを前記特異な初
期偏位候補ベクトルの大きさだけ座標を偏位したブロッ
クとのパターンの類似性をそれぞれ比較し、最も類似性
の高いものを前記特異な初期偏位候補ベクトルの中から
１つ選んで初期偏位ベクトルとし更に前記初期偏位ベク
トルを基に動き偏位ベクトルを検出し、真の動きベクト
ルを求める動きベクトルの検出方法である。

（作　用） 前述した方法によれば、新たに設けた動きベクトル比較
回路は従来例えば６種の初期偏位候補ベクトルの数だけ
独立に必要だった現フィールドメモリ、前フィールドメ
モリ、差分演算回路、絶対値演算回路及び累算回路等を
少な（とも２種まで減少できる方へ作用し、その結果ハ
ードウェアの小型化と安価が図られる。

また上記動き、ベクトル比較回路で選出される特異な初
期偏位候補ベクトルはテレビジョン信号のような単一方
向に定速度の動きの多い信号に対して特に有効に作用す
る。

（実施例） 一般にテレビジョン信号の動画部分は、定速度で単一方
向への動きが最も多い。従って初期偏位ベクトルを用い
た動きベクトル検出方法の場合は、初期偏位ベクトルと
して、現フィールドの被検出ブロックに対し、１フィー
ルド前の被検出ブロックと同じ位置のブロックを含むそ
の周囲のブロックで検出された動きベクトルの平均ベク
トルを選択する確立が高い。前記平均ベクトル以外の初
期偏位ベクトルは速度が変化した時や方向が変化した時
に選択されることがコンピュータシュミレーションの結
果から知られている。

本発明は上記のような画像の性質を利用したものであり
、第１図は本発明の第１の実施例を示す初期偏位ベクト
ルを用いた動きベクトル検出方法のブロック図である。

１０は動きベクトルメモリ、２０は平均ベクトル演算回
路、３０は加速度ベクトル演算回路、４０は動きベクト
ル比較回路、５０〜５２は現フィールドメモリ、６０〜
６２は前フィールドメモリ、７０〜７２は差分演算回路
、８０〜８２は絶対値演算回路、９０〜９２は累算回路
、１００は比較回路、１１０は動きベクトル選択回路、
１２０は反復勾配性演算回路、１３０は加算回路、１４
０は現フィールドの信号入力端子、１４１は前フィール
ドの信号入力端子、１５０は動きベクトル出力端子であ
る。

第１図及び第４図を参照して動作説明をする。

動きベクトルメモリＩＯは加３Ｅ回路１３０によって求
めた真の動きベクトルを記憶するためのメモリである。

この動きベクトルメモリｌＯは現フィールドの各ブロッ
クの動きベクトルを記憶するメモリと前フィールド（１
フィールド前）の各ブロックの動きベクトルを記憶する
メモリから構成されている。

平均ベクトル演算回路２０は動きベクトルメモリ１０か
ら現フィールドの被検出ブロックに対する１フィールド
前の周辺ブロックの動きベクトルを読み出し、平均ベク
トルを求めるための演算回路である。

例えば第４図を用いて説明すると、１フィールド前の動
きペクトＪＬ／ＶＧ　、ＶＨ、Ｖ＋　、ＶＪ、ＶＫ、Ｖ
、　、Ｖ、およびＶＮを読み出し、平均ベクトルｖ、＝
　（ｖ、＋ｖ、＋ｖ、＋ｖ、＋ｖ、＋ｖＬ＋Ｖイ＋ｖＨ
）÷８の演算を行うものである。

加速度ベクトル演算回路３０は平均ベクトル演算回路２
０の１フィールド前の平均ベクトルより更に１フィール
ド前即ち２フィールド前の平均ベクトルを記憶する１フ
ィールドメモリと減算回路等から構成されている。

この加速度ベクトル演算回路３０において、平均ベクト
ル演算回路２０からの１フィールド前の平均ヘクｌ−ル
Ｖ、と加速度ヘクトル演算回路３０内の２フィールド前
の平均ベクトルＶ、を読み出し、加速度ベクトルＶｑ”
’２■ｒ　　ＶＰの演算を行っている。

動きベクトル比較回路４０は動きベタ１−ルメモリ１０
から現フィールドの被検出ブロックの周辺ブロックを読
み出し、また平均ベクトル演算回路から現フィールドの
被検出ブロックに対する１フィールド前の平均ベクトル
を読み出し、さらに加速度ベクトル演算回路３０から現
フィール１−の被検出ブロックに対する加速度ベクトル
を読み出し、平均ベクトルと読み出された平均ベクトル
以外の動きベクトルの比較を行い、前記平均ベクトルと
比較の結果において動きベクトルの差の大きいものを少
なくとも１種を選出している。なおこの第１図は平均ベ
クトルと比較の結果において動きベクトルの差の大きい
ものを２種選出する回路になっている。

動きベクトル比較回路４０の出力端子には平均ベクトル
と前記選択された少なくとも１種の動きベクトルが出力
されるがこれらを特異な初期偏位候補ベクトルと言う。

現フィールドメモリ５０〜５２には現フィールド信号が
記憶され、前フィールドメモリ６０〜６２にはｌフィー
ルド前の信号が記憶される。したがって例えば現フィー
ルドメモリ５０と前フィールドメモリ６０は１フィール
ド離れた信号差になっている。

動きベクトル比較回路４０から送出される平均ベクトル
を前フィールドメモリ６０へ、また選択された２種の内
１種の動きベクトルを前フィールドメモリ６１へ、また
選択された２種の内残りの１種の動きベクトルを前フィ
ールドメモリ６２へそれぞれ供給する。

現フィールドメモリ５０〜５２からはメモリに記憶され
た信号状態のまま読み出し、また前フィールドメモリ６
０〜６２からはそれぞれ前記動きベクトルの大きさだけ
ブロックの座標を偏位した信号を読み出し、次のそれぞ
れの差分演算回路７０〜７２へ供給する。この差分演算
回路７０〜７２において１フイ一ルド間の信号の差分値
を求めている。

絶対値演算回路８０〜８２は差分演算回路７０〜７２か
らの１フイ一ルド間の信号の差分値の絶対値化を行う。

更に累算回路９０〜９２は絶対値演算回路８０〜８２で
求めた絶対値化されたフィールド間の信号の差分値をブ
ロック内の画素付累算する。

比較回路１００は累算回路９０〜９２からのブロックの
画素付累算した総和値を比較しその比較結果を出力する
。

動きベクトル比較回路４０からの特異な初期偏位候補ベ
クトルと比較回路１００からの比較結果の信号が動きベ
クトル選択回路１１０に加えられており、この動きベク
トル選択回路１１０は比較回路１００で得られた総和値
が最小となる動きベクトルと一致する動きベクトルを人
力された特異な初期偏位候補ベクトルの中から選択し、
初期偏位ベクトルとしている。

動きベクトル選択回路１１０からの初期偏位ベクトルは
反復勾配性演算回路１２０と加算回路１３０へ供給する
。

反復勾配性演算回路１２０は現フィールドの信号を記憶
するメモリと１フィールド前の信号を記憶するメモリと
、反復勾配法の演算を行う演算回路等から構成している
。

反復勾配性演算回路１２０は動きベクトル選択回路１１
０からの初期偏位ベクトル分だけ１フィールド前のブロ
ックの座標を偏位したブロックを基にして現フィールド
の信号との間で勾配法の演算を２回実施し動き偏位ベク
トルを求めている。

反復勾配性演算回路１２０からの動き偏位ベクトルと動
きベクトル選択回路１１０からの初期偏位ベクトルは加
算回路１３０に供給され、この加算回路において動き偏
位ベクトルと初期偏位ベクトルは加算され真の動きベク
トルを求めている。

この真の動きベクトルは動きベクトルメモリｌＯと動き
内挿用動きベクトルとして動きベクトル出力端子１５０
を介して図示しない動き内挿部へ供給している。

なお図示しないが第１図は前フィールドに対して初期偏
位候補ベクトル分座標を偏位したが、前フィールドに被
検出ブロックがあり現フィールドに対して初期偏位候補
ベクトル分座標を偏位する第２の実施例がある。

（発明の効果） 本発明を採用すれば、新たに動きベクトルの大小を比較
する動きベクトル比較回路が必要になるものの、従来例
えば６種の初期偏位候補ベクトルの数だけおのおの独立
に必要だった現フィールドメモリ、前フィールドメモリ
、差分演算回路、絶対値演算回路および累算回路等を少
なくとも２種まで減少できハードウェアの小形化及び安
価が図れる。

また上記動きベクトル比較回路で行なわれる特異な初期
偏位候補ベクトルの選出の方法は特にテレビジョン信号
のような単一方向に定速度の動きの多い信号に対し有効
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す初期偏位ベクトル
を用いた動きベクトル検出方法のブロック図、第２図は
現フィールドと前フィールドのブロックの対応を示す図
、第３図は動きベクトル説明図、第４図は初期偏位候補
ベクトルの種類の説明図である。 １０・・・動きベクトルメモリ、２０・・・平均ベクト
ル演算回路、３０・・・加速度ベクトル演算回路、４０
・・・動きベクトル比較回路、５０，５１．５２・・・
現フィールドメモリ、６０，６１．６２・・・前フィー
ルドメモリ、７０，７１．７２・・・差分演算回路、８
０．８１．８２・・・絶対値演算回路、９０，９１゜９
２・・・累算回路、１００・・・比較回路、１１０・・
・動きベクトル選択回路、１２０・・・反復勾配性演算
回路、１３０・・・加算回路。 現フィールドと前フィ ルドのブロックの対応を示す図 第２図 特許出願人　　沖電気工業株式会社 動きベクトル説明図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）入力画像信号の１フィールドを複数のブロ
   ックに細分化し、 （ｂ）該ブロックのうち動きベクトルを検出すべき被検
   出ブロックに対応する１フィールド前の複数の周辺ブロ
   ックの動きベクトルの平均である初期偏位候補ベクトル
   の１つとしての平均ベクトルと前記被検出ブロックに対
   応するすでに検出された初期偏位候補ベクトルとしての
   複数の動きベクトルとをそれぞれ比較することにより前
   記平均ベクトルとの差の大きい動きベクトルを少なくと
   も１種選択し、 （ｃ）該選択された動きベクトルと前記平均ベクトルを
   特異な初期偏位候補ベクトルとして送出し、 （ｄ）前記被検出ブロックと前記特異な初期偏位候補ベ
   クトルの大きさだけ座標を偏位したブロックとのパター
   ンの類似性をそれぞれ比較することによって最も類似性
   の高いベクトルを初期偏位ベクトルとして前記特異な初
   期偏位候補ベクトルの中から１つ選ぶ、 ことを特徴とする初期偏位ベクトルを用いた動きベクト
   ルの検出方法。
2. （２）前記（ｄ）のステップは、前記被検出ブロックと
   前記被検出ブロックの存在するフィールドと１フィール
   ドまたは１フレーム差のフィールドのブロックを前記特
   異な初期偏位候補ベクトルの大きさだけ座標を偏位した
   ブロックとのパターンの類似性をそれぞれ比較すること
   によって最も類似性の高いベクトルを初期偏位ベクトル
   として前記特異な初期偏位ベクトルの中から１つ選ぶ、 ことを特徴とする初期偏位ベクトルを用いた動きベクト
   ルの検出方法。