JPH06225289A - 映像信号符号化装置 - Google Patents
映像信号符号化装置Info
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- JPH06225289A JPH06225289A JP2972993A JP2972993A JPH06225289A JP H06225289 A JPH06225289 A JP H06225289A JP 2972993 A JP2972993 A JP 2972993A JP 2972993 A JP2972993 A JP 2972993A JP H06225289 A JPH06225289 A JP H06225289A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 デジタル映像信号に対し、効率的に動きベク
トルを検出して圧縮符号化を行うこと。 【構成】 デジタル映像信号をフレーム単位で格納する
バッファメモリ1と、この出力映像を複数のブロックに
分割するブロック化器2を設ける。各ブロックの映像信
号を直交変換器6,量子化器8,符号化器9を用いて圧
縮符号化の処理を行う。動きベクトル検出器4は、前フ
レームの映像信号を用いて各ブロックの動きベクトルの
検出を行う。このデータを検出データ記録器20に格納
する。探索制御器30は検出済みの近傍ブロックの動き
ベクトルのデータを用い、対象ブロックの動きベクトル
の探索範囲と探索方式を決定し、制御信号を動きベクト
ル検出器4に与える。こうすると動きベクトルの検出精
度が向上し、演算回数が低減される。
トルを検出して圧縮符号化を行うこと。 【構成】 デジタル映像信号をフレーム単位で格納する
バッファメモリ1と、この出力映像を複数のブロックに
分割するブロック化器2を設ける。各ブロックの映像信
号を直交変換器6,量子化器8,符号化器9を用いて圧
縮符号化の処理を行う。動きベクトル検出器4は、前フ
レームの映像信号を用いて各ブロックの動きベクトルの
検出を行う。このデータを検出データ記録器20に格納
する。探索制御器30は検出済みの近傍ブロックの動き
ベクトルのデータを用い、対象ブロックの動きベクトル
の探索範囲と探索方式を決定し、制御信号を動きベクト
ル検出器4に与える。こうすると動きベクトルの検出精
度が向上し、演算回数が低減される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、映像信号を記録および
伝送するために、映像信号のデータ量を削減して高能率
符号化を行う映像信号符号化装置に関するものである。
伝送するために、映像信号のデータ量を削減して高能率
符号化を行う映像信号符号化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】映像信号の符号化装置の1つに時間方向
の冗長を削減するものがある。この代表例としてMPE
G(蓄積用動画符号化)があり、現在標準化作業が活発
に行われている。MPEGでは、空間方向の信号圧縮に
DCT(離散コサイン変換)を用い、時間方向の信号圧
縮にフレーム間予測と動き補償を用いている。
の冗長を削減するものがある。この代表例としてMPE
G(蓄積用動画符号化)があり、現在標準化作業が活発
に行われている。MPEGでは、空間方向の信号圧縮に
DCT(離散コサイン変換)を用い、時間方向の信号圧
縮にフレーム間予測と動き補償を用いている。
【0003】MPEGに用いられ、動き補償付きDCT
方式を基に高能率符号化を行う従来の映像信号符号化装
置の一例について説明する。図14は従来の映像信号符
号化装置の構成を示すブロック図である。本図におい
て、バッファメモリ1は1フレームの映像データを記憶
するメモリである。ブロック化器2はバッファメモリ1
に格納された入力映像データを読み出し、1フレームの
映像を複数のブロックに分割する回路である。1ブロッ
クは、輝度又は色差データを有する8画素×8画素の隣
接した領域から構成される。
方式を基に高能率符号化を行う従来の映像信号符号化装
置の一例について説明する。図14は従来の映像信号符
号化装置の構成を示すブロック図である。本図におい
て、バッファメモリ1は1フレームの映像データを記憶
するメモリである。ブロック化器2はバッファメモリ1
に格納された入力映像データを読み出し、1フレームの
映像を複数のブロックに分割する回路である。1ブロッ
クは、輝度又は色差データを有する8画素×8画素の隣
接した領域から構成される。
【0004】ブロック化器2の出力は切換器3、及び後
述する動きベクトル検出器4と減算器5に与えられる。
切換器3は2組の切換スイッチ3a,3bを有してい
る。切換スイッチ3aの一方の入力端にはブロック化器
2が接続され、他方の入力端には減算器5の出力端が接
続される。又切換スイッチ3bの一方の入力端は開放さ
れ、他方の入力端は減算器5の減算入力端に接続され
る。切換スイッチ3a,3bは連動するスイッチで、予
測データを出力しない場合には、ブロック化器2のブロ
ックデータは切換スイッチ3aを介して直交変換器6に
与えられる。
述する動きベクトル検出器4と減算器5に与えられる。
切換器3は2組の切換スイッチ3a,3bを有してい
る。切換スイッチ3aの一方の入力端にはブロック化器
2が接続され、他方の入力端には減算器5の出力端が接
続される。又切換スイッチ3bの一方の入力端は開放さ
れ、他方の入力端は減算器5の減算入力端に接続され
る。切換スイッチ3a,3bは連動するスイッチで、予
測データを出力しない場合には、ブロック化器2のブロ
ックデータは切換スイッチ3aを介して直交変換器6に
与えられる。
【0005】直交変換器6は信号電力における周波数領
域の変換を行うことにより、信号の空間的冗長性を除去
する回路であり、例えばDCT変換器で構成される。量
子化器8は直交変換器6で変換されたデータの量子化を
行う回路であり、その出力は符号化器9及び逆量子化器
10に与えられる。符号化器9は量子化されたデータを
例えばエントロピー符号化により、図示しない蓄積記録
媒体の記録用の信号に変換する回路である。
域の変換を行うことにより、信号の空間的冗長性を除去
する回路であり、例えばDCT変換器で構成される。量
子化器8は直交変換器6で変換されたデータの量子化を
行う回路であり、その出力は符号化器9及び逆量子化器
10に与えられる。符号化器9は量子化されたデータを
例えばエントロピー符号化により、図示しない蓄積記録
媒体の記録用の信号に変換する回路である。
【0006】逆量子化器10は量子化器8と逆の信号処
理を施す回路であり、その出力は逆直交変換器11に与
えられる。逆直交変換器11は直交変換器6と逆の信号
処理を施す回路であり、例えば逆DCT変換器で構成さ
れる。加算器12は逆直交変換器11より各フレーム間
の差分データが与えられたとき、切換スイッチ3bから
入力される予測データを差分データに加算する回路であ
る。フレームメモリ13は加算器12で合成された1フ
レームの映像データを記憶するフレームメモリである。
理を施す回路であり、その出力は逆直交変換器11に与
えられる。逆直交変換器11は直交変換器6と逆の信号
処理を施す回路であり、例えば逆DCT変換器で構成さ
れる。加算器12は逆直交変換器11より各フレーム間
の差分データが与えられたとき、切換スイッチ3bから
入力される予測データを差分データに加算する回路であ
る。フレームメモリ13は加算器12で合成された1フ
レームの映像データを記憶するフレームメモリである。
【0007】さて動きベクトル検出器4は、フレームメ
モリ13の各ブロックの映像データを読み出し、ブロッ
ク化器2から与えられる特定ブロックの映像データと比
較し、連続するフレーム間のブロック映像において符号
化対象フレームの最も確からしい映像の移動方向を検出
する回路である。予測信号生成器14は動きベクトル検
出器4より入力される動きベクトルに基づいて、符号化
対象フレームとの差分を行うための映像データを生成す
る回路であり、その出力は減算器5の減算入力端及び切
換スイッチ3bの入力端に与えられる。
モリ13の各ブロックの映像データを読み出し、ブロッ
ク化器2から与えられる特定ブロックの映像データと比
較し、連続するフレーム間のブロック映像において符号
化対象フレームの最も確からしい映像の移動方向を検出
する回路である。予測信号生成器14は動きベクトル検
出器4より入力される動きベクトルに基づいて、符号化
対象フレームとの差分を行うための映像データを生成す
る回路であり、その出力は減算器5の減算入力端及び切
換スイッチ3bの入力端に与えられる。
【0008】このように構成された従来の映像信号符号
化装置の動作について説明する。先ず、信号源より1フ
レーム目の映像データをバッファメモリ1に格納する。
格納された映像データをブロック化器2に与え、縦8画
素、横8画素の多数のブロックに分割する。1フレーム
目は予測映像データが存在しないため、各ブロックの映
像データを切換器3を介して直交変換器6に与える。直
交変換器6は各ブロックの映像データを直交変換し、そ
の変換係数を量子化器8により量子化する。この量子化
データは符号化器9に与えられ、符号化される。
化装置の動作について説明する。先ず、信号源より1フ
レーム目の映像データをバッファメモリ1に格納する。
格納された映像データをブロック化器2に与え、縦8画
素、横8画素の多数のブロックに分割する。1フレーム
目は予測映像データが存在しないため、各ブロックの映
像データを切換器3を介して直交変換器6に与える。直
交変換器6は各ブロックの映像データを直交変換し、そ
の変換係数を量子化器8により量子化する。この量子化
データは符号化器9に与えられ、符号化される。
【0009】又、量子化データは逆量子化器10によっ
て量子化器8と逆の信号処理が施され、更に逆直交変換
器11により再び最初のフレームにおける映像データに
変換される。このとき切換スイッチ3bは開放され、加
算器13は予測データを入力しない(スルーの状態)。
元に戻された映像データはフレームメモリ13に一時格
納され、次のフレームの予測に用いられる。
て量子化器8と逆の信号処理が施され、更に逆直交変換
器11により再び最初のフレームにおける映像データに
変換される。このとき切換スイッチ3bは開放され、加
算器13は予測データを入力しない(スルーの状態)。
元に戻された映像データはフレームメモリ13に一時格
納され、次のフレームの予測に用いられる。
【0010】次のフレームで入力された映像データをバ
ッファメモリ1に格納する。格納された映像データはブ
ロック化器2により縦8画素、横8画素の各ブロックに
分割される。夫々のブロックの映像データは動きベクト
ル検出器4に与えられ、1フレーム前の復号映像データ
の対応する位置を基準位置として、予め決められた探索
範囲内で動きベクトルが調べられる。即ち、最もフレー
ム間予測誤差の少ない位置から動きベクトルを検出し、
予測信号生成器14は1フレーム前の映像の基準位置か
ら動きベクトル分変位した映像データを予測データとし
て生成する。そして減算器5は符号化しようとするブロ
ックの差分データを演算する。
ッファメモリ1に格納する。格納された映像データはブ
ロック化器2により縦8画素、横8画素の各ブロックに
分割される。夫々のブロックの映像データは動きベクト
ル検出器4に与えられ、1フレーム前の復号映像データ
の対応する位置を基準位置として、予め決められた探索
範囲内で動きベクトルが調べられる。即ち、最もフレー
ム間予測誤差の少ない位置から動きベクトルを検出し、
予測信号生成器14は1フレーム前の映像の基準位置か
ら動きベクトル分変位した映像データを予測データとし
て生成する。そして減算器5は符号化しようとするブロ
ックの差分データを演算する。
【0011】減算器5で得られた差分データは次のフレ
ームで切換スイッチ3aで切換えられ、直交変換器6に
与えられる。直交変換器6は信号の空間的冗長性を除去
するためにこの差分データを直交変換する。そしてその
変換係数を量子化器8により量子化し、符号化器9に出
力する。符号化器9は動きベクトル検出器4の出力する
動きベクトルのデータと、量子化器8の量子化データを
多重化し、符号化を行う。
ームで切換スイッチ3aで切換えられ、直交変換器6に
与えられる。直交変換器6は信号の空間的冗長性を除去
するためにこの差分データを直交変換する。そしてその
変換係数を量子化器8により量子化し、符号化器9に出
力する。符号化器9は動きベクトル検出器4の出力する
動きベクトルのデータと、量子化器8の量子化データを
多重化し、符号化を行う。
【0012】又量子化器8により量子化されたデータは
逆量子化器10によって逆量子化の処理が施され、逆直
交変換器11で差分データに再変換される。そして加算
器12によって予測データが加えられ、映像データに戻
される。戻された映像データはフレームメモリ13に格
納され、次のフレームの予測に用いられる。
逆量子化器10によって逆量子化の処理が施され、逆直
交変換器11で差分データに再変換される。そして加算
器12によって予測データが加えられ、映像データに戻
される。戻された映像データはフレームメモリ13に格
納され、次のフレームの予測に用いられる。
【0013】画面が途中で切り替わった場合には、その
フレームのブロックの映像データそのものを変換して符
号化した方が、差分データを変換して符号化するよりも
符号量が少なくなる。この場合、入力映像データをその
まま符号化することが必要となる。そのため切換器3を
用いて直交変換器6への入力を切換える。このとき直交
変換器6の出力は映像データそのものであるため、切換
スイッチ3bを開放し、予測データを加えないようにす
る。
フレームのブロックの映像データそのものを変換して符
号化した方が、差分データを変換して符号化するよりも
符号量が少なくなる。この場合、入力映像データをその
まま符号化することが必要となる。そのため切換器3を
用いて直交変換器6への入力を切換える。このとき直交
変換器6の出力は映像データそのものであるため、切換
スイッチ3bを開放し、予測データを加えないようにす
る。
【0014】さて、動きベクトルの検出には某大な演算
量が必要となり、それを実現するための装置のコストが
問題になる場合がある。そのため動きベクトルの探索方
法に工夫を加え、演算量の削減を図ることがよく行われ
る。
量が必要となり、それを実現するための装置のコストが
問題になる場合がある。そのため動きベクトルの探索方
法に工夫を加え、演算量の削減を図ることがよく行われ
る。
【0015】図15は動きベクトルの検出に用いられる
全探索法の検索パターン図である。本図に示すように、
例えば、水平方向及び垂直方向の探索範囲を基準点
(0,0)を中心として、−7画素から+7画素とした
場合、全探索法では15×15、即ち225回のマッチ
ング(照合)が必要となる。このためマッチング回数を
減らす方法として、動きベクトルの探索を数ステップに
分けて探索する方法がよく用いられる。ここでは、2ス
テップ法と3ステップ法について説明する。
全探索法の検索パターン図である。本図に示すように、
例えば、水平方向及び垂直方向の探索範囲を基準点
(0,0)を中心として、−7画素から+7画素とした
場合、全探索法では15×15、即ち225回のマッチ
ング(照合)が必要となる。このためマッチング回数を
減らす方法として、動きベクトルの探索を数ステップに
分けて探索する方法がよく用いられる。ここでは、2ス
テップ法と3ステップ法について説明する。
【0016】図16は動きベクトルの検出に用いられる
2ステップ法の探索パターン図である。本図に示すよう
に、水平方向および垂直方向の探索範囲を−7画素から
+7画素とした場合、(a)に示す第1ステップでは、
水平及び垂直方向に0、±2、±4、±6の●で示す計
49点(ポイント)を探索する。そして最も一致する点
を選択して第2ステップに移る。図12(b)に示す第
2ステップでは、第1ステップで選ばれた点に対して、
上下左右及び斜め方向の8近傍の点を探索し、動きベク
トルを決定する。この場合、探索回数は第1ステップの
49回と第2ステップの8回の合計57回となる。
2ステップ法の探索パターン図である。本図に示すよう
に、水平方向および垂直方向の探索範囲を−7画素から
+7画素とした場合、(a)に示す第1ステップでは、
水平及び垂直方向に0、±2、±4、±6の●で示す計
49点(ポイント)を探索する。そして最も一致する点
を選択して第2ステップに移る。図12(b)に示す第
2ステップでは、第1ステップで選ばれた点に対して、
上下左右及び斜め方向の8近傍の点を探索し、動きベク
トルを決定する。この場合、探索回数は第1ステップの
49回と第2ステップの8回の合計57回となる。
【0017】図17は動きベクトルの検出に用いられる
3ステップ法の探索パターン図である。本図(a)に示
すように、水平方向及び垂直方向の探索範囲を−7画素
から+7画素とした場合、第1ステップでは、水平及び
垂直方向に0、±4の●で示す9点を探索する。そして
最も一致する点を選択して第2ステップに移る。(b)
に示す第2ステップでは、第1ステップで選ばれた点を
中心に、水平及び垂直方向に0、±2の●で示す計8点
を探索する。(c)に示す第3ステップでは、第2ステ
ップで選ばれた点に対して更に8近傍の点を探索し、動
きベクトルを決定する。この場合、探索回数は最大、9
+8+8=25回となる。
3ステップ法の探索パターン図である。本図(a)に示
すように、水平方向及び垂直方向の探索範囲を−7画素
から+7画素とした場合、第1ステップでは、水平及び
垂直方向に0、±4の●で示す9点を探索する。そして
最も一致する点を選択して第2ステップに移る。(b)
に示す第2ステップでは、第1ステップで選ばれた点を
中心に、水平及び垂直方向に0、±2の●で示す計8点
を探索する。(c)に示す第3ステップでは、第2ステ
ップで選ばれた点に対して更に8近傍の点を探索し、動
きベクトルを決定する。この場合、探索回数は最大、9
+8+8=25回となる。
【0018】このように図16,図17に示す探索方法
は、図15に示す全探索法と比較して、演算量の削減が
可能となる。従って実際に装置化する場合などには、ハ
ードウェアの規模の縮小、消費電力の低下に有効な手法
となる。
は、図15に示す全探索法と比較して、演算量の削減が
可能となる。従って実際に装置化する場合などには、ハ
ードウェアの規模の縮小、消費電力の低下に有効な手法
となる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな2ステップ法や3ステップ法による動きベクトルの
探索方法を用いた場合、前段階のステップで選ばれた点
の近傍に、必ずしも最適な点が存在するとは限らない。
このため、符号化効率が全探索法に較べて低下するとい
う問題が生じていた。
うな2ステップ法や3ステップ法による動きベクトルの
探索方法を用いた場合、前段階のステップで選ばれた点
の近傍に、必ずしも最適な点が存在するとは限らない。
このため、符号化効率が全探索法に較べて低下するとい
う問題が生じていた。
【0020】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、入力映像データの圧縮符号化の
処理を行うに際し、1フレームを複数に分割した各ブロ
ックの動きベクトルの検出精度を向上することを目的と
する。又探索方法の種類に係わらず、その検出に伴う演
算回数を一定値以下にできる映像信号符号化装置を実現
することを目的とする。
なされたものであって、入力映像データの圧縮符号化の
処理を行うに際し、1フレームを複数に分割した各ブロ
ックの動きベクトルの検出精度を向上することを目的と
する。又探索方法の種類に係わらず、その検出に伴う演
算回数を一定値以下にできる映像信号符号化装置を実現
することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、フレーム単位のデジタル映像信号を保持するバッフ
ァメモリと、バッファメモリの信号を読み出し、1フレ
ームを複数のブロックに分割するブロック化器と、前フ
レームの映像信号を保持するフレームメモリと、ブロッ
ク化器により複数のブロックに分割された映像信号とフ
レームメモリに保持された映像信号から、フレーム間の
映像の動きベクトルの検出を行う動きベクトル検出器
と、動きベクトル検出器が検出した検出対象ブロックの
近傍ブロックにおける動きベクトルの検出データを記録
する検出データ記録器と、検出データ記録器に記録され
た近傍ブロックの動きベクトルより、検出対象ブロック
の動きベクトルを予測し、予測の得られたブロックでは
その予測領域の近傍の動きベクトルを詳細に探索し、予
測の得られないブロックでは所定範囲の動きベクトルを
大まかに探索する探索制御器と、を具備することを特徴
とするものである。
は、フレーム単位のデジタル映像信号を保持するバッフ
ァメモリと、バッファメモリの信号を読み出し、1フレ
ームを複数のブロックに分割するブロック化器と、前フ
レームの映像信号を保持するフレームメモリと、ブロッ
ク化器により複数のブロックに分割された映像信号とフ
レームメモリに保持された映像信号から、フレーム間の
映像の動きベクトルの検出を行う動きベクトル検出器
と、動きベクトル検出器が検出した検出対象ブロックの
近傍ブロックにおける動きベクトルの検出データを記録
する検出データ記録器と、検出データ記録器に記録され
た近傍ブロックの動きベクトルより、検出対象ブロック
の動きベクトルを予測し、予測の得られたブロックでは
その予測領域の近傍の動きベクトルを詳細に探索し、予
測の得られないブロックでは所定範囲の動きベクトルを
大まかに探索する探索制御器と、を具備することを特徴
とするものである。
【0022】本願の請求項8の発明は、フレーム単位の
デジタル映像信号を保持するバッファメモリと、バッフ
ァメモリの信号を読み出し、1フレームを複数のブロッ
クに分割するブロック化器と、前フレームの映像信号を
保持するフレームメモリと、ブロック化器により複数の
ブロックに分割された映像信号とフレームメモリに保持
された映像信号から、フレーム間の映像の動きベクトル
の検出を行う動きベクトル検出器と、動きベクトル検出
器が検出した検出対象ブロックの近傍ブロックにおける
動きベクトルの検出データを記録する検出データ記録器
と、検出データ記録器に記録された近傍ブロックの動き
ベクトルより、予測の行えない対象ブロックに対しては
大まかに探索を行い、予測の行える対象ブロックに対し
ては予測点を中心に一定範囲内で詳細に探索すると共に
一定範囲外では大まかに探索を行う探索制御器と、探索
制御器が検出した予測の行えない対象ブロックと予測の
行える対象ブロックに対して、フレーム間の相関強度の
演算回数が一定となるよう、演算対象となる画素のマッ
チング領域を動きベクトル検出器に指示するマッチング
領域制御器と、を具備することを特徴とするものであ
る。
デジタル映像信号を保持するバッファメモリと、バッフ
ァメモリの信号を読み出し、1フレームを複数のブロッ
クに分割するブロック化器と、前フレームの映像信号を
保持するフレームメモリと、ブロック化器により複数の
ブロックに分割された映像信号とフレームメモリに保持
された映像信号から、フレーム間の映像の動きベクトル
の検出を行う動きベクトル検出器と、動きベクトル検出
器が検出した検出対象ブロックの近傍ブロックにおける
動きベクトルの検出データを記録する検出データ記録器
と、検出データ記録器に記録された近傍ブロックの動き
ベクトルより、予測の行えない対象ブロックに対しては
大まかに探索を行い、予測の行える対象ブロックに対し
ては予測点を中心に一定範囲内で詳細に探索すると共に
一定範囲外では大まかに探索を行う探索制御器と、探索
制御器が検出した予測の行えない対象ブロックと予測の
行える対象ブロックに対して、フレーム間の相関強度の
演算回数が一定となるよう、演算対象となる画素のマッ
チング領域を動きベクトル検出器に指示するマッチング
領域制御器と、を具備することを特徴とするものであ
る。
【0023】
【作用】このような特徴を有する本願の請求項1の発明
によれば、フレーム単位のデジタル映像信号が入力され
ると、その信号は一旦バッファメモリに保持される。ブ
ロック化器はバッファメモリの信号を読み出し、1フレ
ームを複数のブロックに分割する。動きベクトル検出器
は複数のブロックに分割された映像信号とフレームメモ
リに保持された前フレームの映像信号から、フレーム間
の映像の動きベクトルの検出を行う。検出データ記録器
は動きベクトル検出器が検出した検出対象ブロックの近
傍ブロックにおける動きベクトルの検出データを記録す
る。次に探索制御器は検出データ記録器に記録された近
傍ブロックの動きベクトルより、検出対象ブロックの動
きベクトルを予測し、予測の得られたブロックではその
予測領域の近傍の動きベクトルを詳細に探索する。こう
すると動きベクトル検出の範囲及び探索手段を最適に選
択することができ、少ない探索回数と高い精度で映像の
動きベクトルを検出できる。
によれば、フレーム単位のデジタル映像信号が入力され
ると、その信号は一旦バッファメモリに保持される。ブ
ロック化器はバッファメモリの信号を読み出し、1フレ
ームを複数のブロックに分割する。動きベクトル検出器
は複数のブロックに分割された映像信号とフレームメモ
リに保持された前フレームの映像信号から、フレーム間
の映像の動きベクトルの検出を行う。検出データ記録器
は動きベクトル検出器が検出した検出対象ブロックの近
傍ブロックにおける動きベクトルの検出データを記録す
る。次に探索制御器は検出データ記録器に記録された近
傍ブロックの動きベクトルより、検出対象ブロックの動
きベクトルを予測し、予測の得られたブロックではその
予測領域の近傍の動きベクトルを詳細に探索する。こう
すると動きベクトル検出の範囲及び探索手段を最適に選
択することができ、少ない探索回数と高い精度で映像の
動きベクトルを検出できる。
【0024】又本願の請求項8の発明によれば、フレー
ム単位のデジタル映像信号が入力されると、その信号は
一旦バッファメモリに保持される。ブロック化器はバッ
ファメモリの信号を読み出し、1フレームを複数のブロ
ックに分割する。動きベクトル検出器は複数のブロック
に分割された映像信号とフレームメモリに保持された前
フレームの映像信号から、フレーム間の映像の動きベク
トルの検出を行う。検出データ記録器は動きベクトル検
出器が検出した検出対象ブロックの近傍ブロックにおけ
る動きベクトルの検出データを記録する。次に探索制御
器は検出データ記録器に記録された近傍ブロックの動き
ベクトルより、予測の行えない対象ブロックに対しては
大まかに探索を行い、予測の行える対象ブロックに対し
ては予測点を中心に一定範囲内で詳細に探索すると共に
一定範囲外では大まかに探索を行う。又マッチング領域
制御器は、探索制御器が検出した予測の行えない対象ブ
ロックと予測の行える対象ブロック対して、フレーム間
の相関強度の演算回数が一定となるようマッチング領域
を動きベクトル検出器に指示する。こうすると動きベク
トル検出の範囲及び探索手段を最適に選択することがで
き、一定の探索回数と高い精度で映像の動きベクトルを
検出できる。
ム単位のデジタル映像信号が入力されると、その信号は
一旦バッファメモリに保持される。ブロック化器はバッ
ファメモリの信号を読み出し、1フレームを複数のブロ
ックに分割する。動きベクトル検出器は複数のブロック
に分割された映像信号とフレームメモリに保持された前
フレームの映像信号から、フレーム間の映像の動きベク
トルの検出を行う。検出データ記録器は動きベクトル検
出器が検出した検出対象ブロックの近傍ブロックにおけ
る動きベクトルの検出データを記録する。次に探索制御
器は検出データ記録器に記録された近傍ブロックの動き
ベクトルより、予測の行えない対象ブロックに対しては
大まかに探索を行い、予測の行える対象ブロックに対し
ては予測点を中心に一定範囲内で詳細に探索すると共に
一定範囲外では大まかに探索を行う。又マッチング領域
制御器は、探索制御器が検出した予測の行えない対象ブ
ロックと予測の行える対象ブロック対して、フレーム間
の相関強度の演算回数が一定となるようマッチング領域
を動きベクトル検出器に指示する。こうすると動きベク
トル検出の範囲及び探索手段を最適に選択することがで
き、一定の探索回数と高い精度で映像の動きベクトルを
検出できる。
【0025】
【実施例】本発明の第1実施例における映像信号符号化
装置について図面を参照しつつ説明する。図1は第1実
施例における映像信号符号化装置の全体構成を示すブロ
ック図である。本図において、バッファメモリ1、ブロ
ック化器2、切換器3、動きベクトル検出器4、減算器
5、直交変換器6、量子化器8、符号化器9、逆量子化
器10、逆直交変換器11、加算器12、フレームメモ
リ13、予測信号生成器14が設けられていることは従
来例と同一であり、それらの説明は省略する。
装置について図面を参照しつつ説明する。図1は第1実
施例における映像信号符号化装置の全体構成を示すブロ
ック図である。本図において、バッファメモリ1、ブロ
ック化器2、切換器3、動きベクトル検出器4、減算器
5、直交変換器6、量子化器8、符号化器9、逆量子化
器10、逆直交変換器11、加算器12、フレームメモ
リ13、予測信号生成器14が設けられていることは従
来例と同一であり、それらの説明は省略する。
【0026】図1の検出データ記録器20は、動きベク
トル検出器4から出力される各ブロックの動きベクトル
を一時保持するメモリである。ここで保持する動きベク
トルとは、後述するように現在探索中の特定ブロックの
前方及び前段に位置する近傍ブロックの動きベクトルで
ある。又探索制御器30は、検出データ記録器20のデ
ータを読み出し、現在探索中の対象ブロックの最適動き
ベクトルを演算するため、対象ブロックの位置に基づき
探索パターンを決定する制御器である。更に探索制御器
30は探索パターンに基づいて、動きベクトルの最適の
探索方法を動きベクトル検出器4に指示する。
トル検出器4から出力される各ブロックの動きベクトル
を一時保持するメモリである。ここで保持する動きベク
トルとは、後述するように現在探索中の特定ブロックの
前方及び前段に位置する近傍ブロックの動きベクトルで
ある。又探索制御器30は、検出データ記録器20のデ
ータを読み出し、現在探索中の対象ブロックの最適動き
ベクトルを演算するため、対象ブロックの位置に基づき
探索パターンを決定する制御器である。更に探索制御器
30は探索パターンに基づいて、動きベクトルの最適の
探索方法を動きベクトル検出器4に指示する。
【0027】このように構成された第1実施例の映像信
号符号化装置の動作について説明する。先ず、1フレー
ム目の映像データをバッファメモリ1に格納する。格納
された映像データをブロック化器2に与え、1フレーム
の画面を碁盤状になるよう複数のブロックに分割する。
1ブロックは例えば縦8画素、横8画素とする。画面が
切り換えられた1フレーム目の映像データには予測デー
タが存在しないため、切換器3の切換スイッチ3aはブ
ロック化器2側に接続され、各ブロックの映像データは
直交変換器6に入力されて直交変換される。その変換係
数は量子化器8により量子化され、符号化器9により符
号化される。
号符号化装置の動作について説明する。先ず、1フレー
ム目の映像データをバッファメモリ1に格納する。格納
された映像データをブロック化器2に与え、1フレーム
の画面を碁盤状になるよう複数のブロックに分割する。
1ブロックは例えば縦8画素、横8画素とする。画面が
切り換えられた1フレーム目の映像データには予測デー
タが存在しないため、切換器3の切換スイッチ3aはブ
ロック化器2側に接続され、各ブロックの映像データは
直交変換器6に入力されて直交変換される。その変換係
数は量子化器8により量子化され、符号化器9により符
号化される。
【0028】一方、量子化器8の量子化データは逆量子
化器10にも与えられ、逆量子化の処理が施される。更
に逆直交変換器11により再び元の映像データに変換さ
れる。このとき切換器3の切換スイッチ3bは開放され
ており、加算器12には予測データが与えられない。加
算器12により出力される1フレームの映像データはフ
レームメモリ13に格納され、次のフレームの動きベク
トルの検出に用いられる。
化器10にも与えられ、逆量子化の処理が施される。更
に逆直交変換器11により再び元の映像データに変換さ
れる。このとき切換器3の切換スイッチ3bは開放され
ており、加算器12には予測データが与えられない。加
算器12により出力される1フレームの映像データはフ
レームメモリ13に格納され、次のフレームの動きベク
トルの検出に用いられる。
【0029】さて、次のフレームの映像データが信号源
から出力されると、そのデータは一旦バッファメモリ1
に格納される。格納された映像データはブロック化器2
により複数のブロックに分割される。夫々のブロックに
おいて、各映像データは1フレーム前の映像データと対
応する位置を基準点にして、動きベクトル検出器4によ
り予め決められた探索範囲内で調べられる。例えば探索
範囲を左右及び上下方向に夫々7画素とし、隣接フレー
ム間の予測誤差(信号レベルの差)の最も少ない位置を
動きベクトルと判定する。この動きベクトルのデータは
各ブロック毎に検出データ記録器20に記録される。
から出力されると、そのデータは一旦バッファメモリ1
に格納される。格納された映像データはブロック化器2
により複数のブロックに分割される。夫々のブロックに
おいて、各映像データは1フレーム前の映像データと対
応する位置を基準点にして、動きベクトル検出器4によ
り予め決められた探索範囲内で調べられる。例えば探索
範囲を左右及び上下方向に夫々7画素とし、隣接フレー
ム間の予測誤差(信号レベルの差)の最も少ない位置を
動きベクトルと判定する。この動きベクトルのデータは
各ブロック毎に検出データ記録器20に記録される。
【0030】次に、予測信号生成器14は動きベクトル
検出器4で得られた動きベクトルのデータを用いて、1
フレーム前の基準位置から動きベクトル分変位された映
像を予測し、そのブロックの予測映像データを生成す
る。ここで生成された予測データは減算器5に与えら
れ、前フレームの該当ブロックとの差分データに変換さ
れる。
検出器4で得られた動きベクトルのデータを用いて、1
フレーム前の基準位置から動きベクトル分変位された映
像を予測し、そのブロックの予測映像データを生成す
る。ここで生成された予測データは減算器5に与えら
れ、前フレームの該当ブロックとの差分データに変換さ
れる。
【0031】減算器5で得られた差分データは切換スイ
ッチ3aを介して直交変換器6に与えられ、信号の空間
的冗長性を除去するための直交変換が行われる。ここで
の変換係数は量子化器8により量子化され、符号化器9
に与えられると、動きベクトル検出器4から出力される
動きベクトルと併せて符号化され、多重化が行われる。
ッチ3aを介して直交変換器6に与えられ、信号の空間
的冗長性を除去するための直交変換が行われる。ここで
の変換係数は量子化器8により量子化され、符号化器9
に与えられると、動きベクトル検出器4から出力される
動きベクトルと併せて符号化され、多重化が行われる。
【0032】一方、量子化データは逆量子化器10によ
って量子化器8と逆の処理が施され、逆直交変換器11
により差分データに再び変換される。そして加算器12
において切換スイッチ3bを介して与えられる映像の予
測データが差分データに加算され、元の映像データに戻
される。戻された映像データはフレームメモリ13に格
納され、次のブロックの動きベクトルの検出に用いられ
る。
って量子化器8と逆の処理が施され、逆直交変換器11
により差分データに再び変換される。そして加算器12
において切換スイッチ3bを介して与えられる映像の予
測データが差分データに加算され、元の映像データに戻
される。戻された映像データはフレームメモリ13に格
納され、次のブロックの動きベクトルの検出に用いられ
る。
【0033】1フレーム目の映像データ以外に、他に符
号化しようとするブロックの入力信号そのものを変換し
て符号化した方が、差分データを変換した場合よりも符
号量が少なくなる場合がある。例えば、画面全体が新し
い映像となった場合は、入力データをそのまま符号化す
ることが必要となる。このとき切換器3を用いてブロッ
ク化器2の出力を直交変換器6へ入力し、予測データを
加算器12に与えないようにする。
号化しようとするブロックの入力信号そのものを変換し
て符号化した方が、差分データを変換した場合よりも符
号量が少なくなる場合がある。例えば、画面全体が新し
い映像となった場合は、入力データをそのまま符号化す
ることが必要となる。このとき切換器3を用いてブロッ
ク化器2の出力を直交変換器6へ入力し、予測データを
加算器12に与えないようにする。
【0034】さて、本実施例の映像信号符号化装置で
は、動きベクトル検出時において、既に検出されたブロ
ックの動きベクトルに基づいて検出対象ブロックの動き
ベクトルの予測を行い、予測された位置の近傍の範囲に
ついては詳細に動きベクトルの検出(詳細探索法)を行
い、その他の範囲はおおまかに動きベクトルの検出を行
う。対象ブロックの動きベクトルは近傍のブロックの動
きベクトルと一致する場合が多いので、すでに検出され
た近傍ブロックの動きベクトルを用いて予測することが
可能である。
は、動きベクトル検出時において、既に検出されたブロ
ックの動きベクトルに基づいて検出対象ブロックの動き
ベクトルの予測を行い、予測された位置の近傍の範囲に
ついては詳細に動きベクトルの検出(詳細探索法)を行
い、その他の範囲はおおまかに動きベクトルの検出を行
う。対象ブロックの動きベクトルは近傍のブロックの動
きベクトルと一致する場合が多いので、すでに検出され
た近傍ブロックの動きベクトルを用いて予測することが
可能である。
【0035】図2,図3は本実施例の映像信号符号化装
置の探索制御器30における探索制御方法を示す説明図
である。又図4は探索の対象となる1フレームの探索パ
ターンの種類を示す説明図である。図4に示すように、
動きベクトルの検出は1フレームの画面において、1段
目の左上の領域(パターン0)から行い、次に右隣の横
長の領域(パターン1)に移る。ここでパターン0の領
域が1ブロックを示している。次に第1段目の領域の処
理が完了すると、第2,3・・・n段の領域の処理を行
う。第2,3・・・n段の領域を左右方向に複数ブロッ
クに等間隔に分割する。そして第2〜第n段の内、左端
の部分をパターン2の領域とし、右端の部分をパターン
3の領域とし、左端と右端の領域の間に位置する複数の
ブロックをパターン4の領域とする。
置の探索制御器30における探索制御方法を示す説明図
である。又図4は探索の対象となる1フレームの探索パ
ターンの種類を示す説明図である。図4に示すように、
動きベクトルの検出は1フレームの画面において、1段
目の左上の領域(パターン0)から行い、次に右隣の横
長の領域(パターン1)に移る。ここでパターン0の領
域が1ブロックを示している。次に第1段目の領域の処
理が完了すると、第2,3・・・n段の領域の処理を行
う。第2,3・・・n段の領域を左右方向に複数ブロッ
クに等間隔に分割する。そして第2〜第n段の内、左端
の部分をパターン2の領域とし、右端の部分をパターン
3の領域とし、左端と右端の領域の間に位置する複数の
ブロックをパターン4の領域とする。
【0036】図5は図4の各探索パターンにおける探索
パターンの種類を示す説明図である。ここで■で示す部
分はこれから動きベクトルを検出するブロックとする。
又□で示す部分は動きベクトル検出を完了したブロック
であって、動きベクトルの検出時に参照可能なブロック
である。図5(a)〜(e)に示すように参照可能な探
索パターンは、図4のパターン0〜パターン4に対応し
ており、次の5通りに分けることができる。
パターンの種類を示す説明図である。ここで■で示す部
分はこれから動きベクトルを検出するブロックとする。
又□で示す部分は動きベクトル検出を完了したブロック
であって、動きベクトルの検出時に参照可能なブロック
である。図5(a)〜(e)に示すように参照可能な探
索パターンは、図4のパターン0〜パターン4に対応し
ており、次の5通りに分けることができる。
【0037】(a)パターン0:左上の開始ブロック、
参照可能ブロック数は0。 (b)パターン1:左端を除く最上段のブロック、参照
可能ブロック数は1。 (c)パターン2:最上段を除く左端のブロック、参照
可能ブロック数は2。 (d)パターン3:最上段を除く右端のブロック、参照
可能ブロック数は3。 (e)パターン4:最上段、左端、右端を除くブロッ
ク、参照可能ブロック数は4。
参照可能ブロック数は0。 (b)パターン1:左端を除く最上段のブロック、参照
可能ブロック数は1。 (c)パターン2:最上段を除く左端のブロック、参照
可能ブロック数は2。 (d)パターン3:最上段を除く右端のブロック、参照
可能ブロック数は3。 (e)パターン4:最上段、左端、右端を除くブロッ
ク、参照可能ブロック数は4。
【0038】時間的に連続するフレームの周期は例えば
(1/30)秒であり、各フレーム間の動きベクトル量
は一般に微小な値を取る。図2(a),(c)に示すよ
うに動きベクトルの探索範囲は基準点(0,0)を中心
に上下及び左右方向に夫々−7画素から+7画素までと
する。又、探索回数も1ブロック当たり2ステップ法程
度に制限されているとする。ここでは、1ブロック当た
りの探索数の上限を60回として考える。仮に全探索法
によると、計225(15×15)回の探索が必要であ
り、ここではこの方法を採用することができない。
(1/30)秒であり、各フレーム間の動きベクトル量
は一般に微小な値を取る。図2(a),(c)に示すよ
うに動きベクトルの探索範囲は基準点(0,0)を中心
に上下及び左右方向に夫々−7画素から+7画素までと
する。又、探索回数も1ブロック当たり2ステップ法程
度に制限されているとする。ここでは、1ブロック当た
りの探索数の上限を60回として考える。仮に全探索法
によると、計225(15×15)回の探索が必要であ
り、ここではこの方法を採用することができない。
【0039】ここで探索制御器30及び動きベクトル検
出器4の動作について図6,図7のフローチャートを用
いて説明する。動作を開始すると、図6のステップ31
で1フレームを水平及び垂直方向に夫々100に分割
し、計100×100のブロックとする。更に各ブロッ
クにブロック番号B(X,Y)を付け、フレーム内の左
上のブロックをB(0,0)とする。そして各ブロック
の信号処理を行うにはステップ32に進み、探索制御器
30はブロックのパターン判定を行う。ステップ33に
進み、ここで対象ブロックがB(0,0)以外であれ
ば、検出データ記録器20より近接ブロックの動きベク
トルデータを読み取る。
出器4の動作について図6,図7のフローチャートを用
いて説明する。動作を開始すると、図6のステップ31
で1フレームを水平及び垂直方向に夫々100に分割
し、計100×100のブロックとする。更に各ブロッ
クにブロック番号B(X,Y)を付け、フレーム内の左
上のブロックをB(0,0)とする。そして各ブロック
の信号処理を行うにはステップ32に進み、探索制御器
30はブロックのパターン判定を行う。ステップ33に
進み、ここで対象ブロックがB(0,0)以外であれ
ば、検出データ記録器20より近接ブロックの動きベク
トルデータを読み取る。
【0040】次にステップ34に移り、ブロックB
(0,0)の探索ブロックパターンが、パターン3又は
パターン4であるか否かをチェックする。現在のブロッ
クはパターン0であるので、図7のステップ35に進
む。もしここでパターン1又はパターン2であれば、探
索制御器30はそのパターン番号に基づいて、対象ブロ
ックの検出データ記録器20に格納された近接ブロック
の検出データを動きベクトル検出器4に転送する。次の
ステップ36に進むと、パターンに対応するの探索方法
で動きベクトルを探索する。
(0,0)の探索ブロックパターンが、パターン3又は
パターン4であるか否かをチェックする。現在のブロッ
クはパターン0であるので、図7のステップ35に進
む。もしここでパターン1又はパターン2であれば、探
索制御器30はそのパターン番号に基づいて、対象ブロ
ックの検出データ記録器20に格納された近接ブロック
の検出データを動きベクトル検出器4に転送する。次の
ステップ36に進むと、パターンに対応するの探索方法
で動きベクトルを探索する。
【0041】先ず、図5(a)のパターン0は参照可能
ブロックがなく、動きベクトルを予測することができな
い。この場合、図2(a),(b)に示す2ステップ法
を用いて動きベクトルの探索を行う。図2(a)に示す
ように、先ず第1ステップでは基準位置(0,0)を中
心に、上下左右に1画素おきに●で示す点、即ち7×7
=49ポイントを夫々調べ、最も確からしい動きベクト
ルを評価関数を用いて調べる。次に図2(b)に示す第
2ステップでは、最も確からしい映像の移動先が判明す
ると、そのポイントを中心に1画素ピッチで前後左右の
各ポイントを調べ、8回の探索で位置決めを行う。この
ように探索すると探索回数は最も多い場合で、49+8
=57回となる。
ブロックがなく、動きベクトルを予測することができな
い。この場合、図2(a),(b)に示す2ステップ法
を用いて動きベクトルの探索を行う。図2(a)に示す
ように、先ず第1ステップでは基準位置(0,0)を中
心に、上下左右に1画素おきに●で示す点、即ち7×7
=49ポイントを夫々調べ、最も確からしい動きベクト
ルを評価関数を用いて調べる。次に図2(b)に示す第
2ステップでは、最も確からしい映像の移動先が判明す
ると、そのポイントを中心に1画素ピッチで前後左右の
各ポイントを調べ、8回の探索で位置決めを行う。この
ように探索すると探索回数は最も多い場合で、49+8
=57回となる。
【0042】ステップ36で動きベクトルが得られる
と、ステップ37に進み、そのデータを検出データ記録
器20に記録する。次のステップ38では、水平ブロッ
クのカウンタに1を加え、その数をインクリメントす
る。そしてステップ39に進み、水平ブロックのカウン
ト値が100に達しているか否かを照合する。現在水平
カウンタのカウント値が1であるので図6のステップ3
2に戻る。
と、ステップ37に進み、そのデータを検出データ記録
器20に記録する。次のステップ38では、水平ブロッ
クのカウンタに1を加え、その数をインクリメントす
る。そしてステップ39に進み、水平ブロックのカウン
ト値が100に達しているか否かを照合する。現在水平
カウンタのカウント値が1であるので図6のステップ3
2に戻る。
【0043】次に図4のパターン1について説明する。
ステップ32で探索ブロックパターンの種類を調べ、探
索制御器30はブロックB(1,0)をパターン1と判
定する。この場合、参照可能ブロックの動きベクトルの
位置に対応するポイントについては全探索法を用い、そ
れ以外のポイントについては2ステップ法により動きベ
クトルを探索する。パターン1では既に検出を終えた参
照可能ブロックは1個であるため、ステップ33で検出
データ記録器20に記録されたブロックB(0,0)の
動きベクトルのデータを読み出す。
ステップ32で探索ブロックパターンの種類を調べ、探
索制御器30はブロックB(1,0)をパターン1と判
定する。この場合、参照可能ブロックの動きベクトルの
位置に対応するポイントについては全探索法を用い、そ
れ以外のポイントについては2ステップ法により動きベ
クトルを探索する。パターン1では既に検出を終えた参
照可能ブロックは1個であるため、ステップ33で検出
データ記録器20に記録されたブロックB(0,0)の
動きベクトルのデータを読み出す。
【0044】そしてこのブロックから得られる動きベク
トル位置は例えば図2(c)の▲で示す(+3,−3)
の位置とする。ここではパターン3又はパターン4でな
いため、ステップ34からステップ35に進み、ブロッ
クB(0,0)の映像の検出データ及び動きベクトルを
夫々動きベクトル検出器4に転送する。図5(b)で示
す対象ブロックも(+3,−3)の位置に動きベクトル
の存在確率が高いと推定されるので、この位置を近傍の
動きベクトル対応点(基準点)として探索する。この場
合は図2(c)の●で示すように2画素ピッチの7×7
=49ポイントを探索し、最も確からしい映像の移動先
を判定する。移動先が判定すると、図2(d)に示すよ
うにそのポイントを中心に1画素ピッチで前後左右のポ
イントを更に調べ、8回の探索で位置決めを行う。基準
点と2ステップ法で検出した探索点とを比較し、動きベ
クトルを決定する。この場合の探索回数は最も多い場合
に、1+49+8=58回となる。
トル位置は例えば図2(c)の▲で示す(+3,−3)
の位置とする。ここではパターン3又はパターン4でな
いため、ステップ34からステップ35に進み、ブロッ
クB(0,0)の映像の検出データ及び動きベクトルを
夫々動きベクトル検出器4に転送する。図5(b)で示
す対象ブロックも(+3,−3)の位置に動きベクトル
の存在確率が高いと推定されるので、この位置を近傍の
動きベクトル対応点(基準点)として探索する。この場
合は図2(c)の●で示すように2画素ピッチの7×7
=49ポイントを探索し、最も確からしい映像の移動先
を判定する。移動先が判定すると、図2(d)に示すよ
うにそのポイントを中心に1画素ピッチで前後左右のポ
イントを更に調べ、8回の探索で位置決めを行う。基準
点と2ステップ法で検出した探索点とを比較し、動きベ
クトルを決定する。この場合の探索回数は最も多い場合
に、1+49+8=58回となる。
【0045】ブロックB(1,0)の探索を完了すると
ステップ38に進み、水平ブロックのカウンタをインク
リメントする。そしてステップ39に進み、このような
信号処理をステップ32〜39を介してブロックB(9
9,0)まで繰り返す。そしてブロックB(99,0)
になるとステップ40に進み、垂直ブロックのカウンタ
に1を加える。次のステップ41で、垂直ブロックのカ
ウンタを参照し、その値がまだ100でないのでステッ
プ32戻る。
ステップ38に進み、水平ブロックのカウンタをインク
リメントする。そしてステップ39に進み、このような
信号処理をステップ32〜39を介してブロックB(9
9,0)まで繰り返す。そしてブロックB(99,0)
になるとステップ40に進み、垂直ブロックのカウンタ
に1を加える。次のステップ41で、垂直ブロックのカ
ウンタを参照し、その値がまだ100でないのでステッ
プ32戻る。
【0046】ステップ32では例えばブロックB(0,
1)の探索ブロックパターンがパターン2と判定され
る。又ここでは参照可能ブロックは2個であるため、ス
テップ33に進み、2つの参照可能ブロックから得られ
る動きベクトル位置を検出データ記録器20から読み出
す。ここでは例えば図2(c)の▲で示す(+3,−
3),(+5,+1)の動きベクトルが夫々得られると
する。ステップ34,35を介してステップ36に進む
と、図5(c)で示す対象ブロックB(0,1)につい
ても(+3,−3)又は(+5,+1)位置が動きベク
トルである確率が高いと推定し、この位置を基準点とし
て夫々探索する。この場合は2ステップ法で探索し、計
49のポイントを探索する。基準点と2ステップ法で検
出した探索点とを比較し、動きベクトルを決定する。従
ってパターン2の探索回数は最も多い場合に、2+49
+8=59回となる。
1)の探索ブロックパターンがパターン2と判定され
る。又ここでは参照可能ブロックは2個であるため、ス
テップ33に進み、2つの参照可能ブロックから得られ
る動きベクトル位置を検出データ記録器20から読み出
す。ここでは例えば図2(c)の▲で示す(+3,−
3),(+5,+1)の動きベクトルが夫々得られると
する。ステップ34,35を介してステップ36に進む
と、図5(c)で示す対象ブロックB(0,1)につい
ても(+3,−3)又は(+5,+1)位置が動きベク
トルである確率が高いと推定し、この位置を基準点とし
て夫々探索する。この場合は2ステップ法で探索し、計
49のポイントを探索する。基準点と2ステップ法で検
出した探索点とを比較し、動きベクトルを決定する。従
ってパターン2の探索回数は最も多い場合に、2+49
+8=59回となる。
【0047】次にステップ39で水平ブロックのカウン
タをインクリメントし、再度ステップ32に戻る。ブロ
ックB(99,1)やブロックB(1,1)のようにパ
ターン3、パターン4の領域では、参照可能ブロックの
動きベクトルの位置に対応するポイントについては詳細
探索法を用い、それ以外のポイントについては3ステッ
プ法により動きベクトルを探索する。
タをインクリメントし、再度ステップ32に戻る。ブロ
ックB(99,1)やブロックB(1,1)のようにパ
ターン3、パターン4の領域では、参照可能ブロックの
動きベクトルの位置に対応するポイントについては詳細
探索法を用い、それ以外のポイントについては3ステッ
プ法により動きベクトルを探索する。
【0048】ステップ32でブロックB(1,1)の探
索ブロックパターンがパターン4と判定されると、ステ
ップ33に進み、隣接する4つのブロックのデータを検
出データ記録器20から読み出す。そしてステップ34
に進むと、現在探索するブロックがパターン4であるの
で、ステップ42に分岐する。このステップでは、図5
(e)に示すように4つの参照可能ブロックの動きベク
トル位置が、図3(a)の▲で示す(0,−6)(+
2,0)の位置と、△で示す(0,−3)(+2,−
3)の位置とする。探索制御器30は4つの参照ブロッ
クの動きベクトルの平均位置が今回の動きベクトルとな
る確率が高いと推定し、これらの位置の平均値を算出す
る。そして図7のステップ35を経てステップ36に進
むと、動きベクトル検出器4はこの位置を中心に周囲を
詳細に探索する。
索ブロックパターンがパターン4と判定されると、ステ
ップ33に進み、隣接する4つのブロックのデータを検
出データ記録器20から読み出す。そしてステップ34
に進むと、現在探索するブロックがパターン4であるの
で、ステップ42に分岐する。このステップでは、図5
(e)に示すように4つの参照可能ブロックの動きベク
トル位置が、図3(a)の▲で示す(0,−6)(+
2,0)の位置と、△で示す(0,−3)(+2,−
3)の位置とする。探索制御器30は4つの参照ブロッ
クの動きベクトルの平均位置が今回の動きベクトルとな
る確率が高いと推定し、これらの位置の平均値を算出す
る。そして図7のステップ35を経てステップ36に進
むと、動きベクトル検出器4はこの位置を中心に周囲を
詳細に探索する。
【0049】即ち、図3(a)において4つの参照可能
ブロックの平均動きベクトルの位置(基準点)は■で示
す(+1,−3)となり、このポイントを中心に対象ブ
ロックのポイントを1画素ピッチで5×5−1=24の
ポイントを探索する。又その他のポイントについては図
3(a)の●で示すように4画素ピッチの3×3=9の
ポイントを探索し、最も確からしい映像の移動先を判定
する。判定結果が得られると、図3(b)に示すように
そのポイントを中心に2画素ピッチで前後左右のポイン
トを調べ、8回の探索で更に確からしい映像の移動先を
判定する。そして最後に図3(c)に示すようにそのポ
イントを中心に1画素ピッチで前後左右のポイントを調
べ、8回の探索で最も確からしい映像の移動先を判定す
る。全探索領域の点と基準点と3ステップ法で検出した
探索点を比較し、動きベクトルを決定する。この場合の
探索回数は最も多い場合に、4+24+9+8+8=5
3回となる。
ブロックの平均動きベクトルの位置(基準点)は■で示
す(+1,−3)となり、このポイントを中心に対象ブ
ロックのポイントを1画素ピッチで5×5−1=24の
ポイントを探索する。又その他のポイントについては図
3(a)の●で示すように4画素ピッチの3×3=9の
ポイントを探索し、最も確からしい映像の移動先を判定
する。判定結果が得られると、図3(b)に示すように
そのポイントを中心に2画素ピッチで前後左右のポイン
トを調べ、8回の探索で更に確からしい映像の移動先を
判定する。そして最後に図3(c)に示すようにそのポ
イントを中心に1画素ピッチで前後左右のポイントを調
べ、8回の探索で最も確からしい映像の移動先を判定す
る。全探索領域の点と基準点と3ステップ法で検出した
探索点を比較し、動きベクトルを決定する。この場合の
探索回数は最も多い場合に、4+24+9+8+8=5
3回となる。
【0050】以下同様にブロックB(1,1)〜B(9
8,1)の信号処理がこの探索法で実行される。そして
ブロックB(99,1)に到来すると、ステップ32で
探索制御器30はこのブロックを図5(d)に示すパタ
ーン3と判定する。この場合もステップ33,34を経
てステップ42に進む。この場合は参照可能ブロックは
3個であるため、パターン4と比べ、探索回数が1回だ
け減少する。即ち図3(a)の△又は▲で示すポイント
が1つ欠けるため、探索制御器30がこの3ポイントの
平均位置を求める。そしてステップ35を介してステッ
プ36に移ると、このポイントを中心に詳細探索を行
う。この場合の探索回数は最も多い場合で、3+24+
9+8+8=52回となる。このように探索法を切換え
ることにより、ブロックB(99,99)まで信号処理
を続ける。
8,1)の信号処理がこの探索法で実行される。そして
ブロックB(99,1)に到来すると、ステップ32で
探索制御器30はこのブロックを図5(d)に示すパタ
ーン3と判定する。この場合もステップ33,34を経
てステップ42に進む。この場合は参照可能ブロックは
3個であるため、パターン4と比べ、探索回数が1回だ
け減少する。即ち図3(a)の△又は▲で示すポイント
が1つ欠けるため、探索制御器30がこの3ポイントの
平均位置を求める。そしてステップ35を介してステッ
プ36に移ると、このポイントを中心に詳細探索を行
う。この場合の探索回数は最も多い場合で、3+24+
9+8+8=52回となる。このように探索法を切換え
ることにより、ブロックB(99,99)まで信号処理
を続ける。
【0051】以上のように本実施例では、近傍ブロック
の動きベクトルの検出データを用いて、対象ブロックの
動きベクトルの予測を行い、そのポイントを中心に詳細
探索を実施する。このため正しく予測された場合は、全
探索法の精度で動きベクトルを検出でき、予測がはずれ
た場合でも、少なくとも3ステップ法の探索精度で動き
ベクトルを検出できる。従ってこれを用いることによっ
て全体として全探索法に近い精度で映像データを圧縮符
号化することが可能となる。
の動きベクトルの検出データを用いて、対象ブロックの
動きベクトルの予測を行い、そのポイントを中心に詳細
探索を実施する。このため正しく予測された場合は、全
探索法の精度で動きベクトルを検出でき、予測がはずれ
た場合でも、少なくとも3ステップ法の探索精度で動き
ベクトルを検出できる。従ってこれを用いることによっ
て全体として全探索法に近い精度で映像データを圧縮符
号化することが可能となる。
【0052】又、近傍ブロックからの予測により、正し
い動きベクトルが全探索の範囲に入る確率が高いほど、
動きベクトルの検出精度が高くなり、映像データの高能
率な圧縮符号化を行うことができる。そのために、近傍
のブロック数を増やしたり、動きベクトルの平均値以外
として、分散や度数分布などを利用することにより、よ
り詳細に探索する範囲を制御することも可能である。尚
図3(a)に示す第1ステップの■印のポイントの探索
や、(c)に示す第3ステップの●印のポイントのよう
に画素ピッチの最も小さい探索を第1の探索手段とす
る。図3(b)に示す第2ステップの●印のポイントの
探索や、図2(a)で示す●印のポイントの探索を第2
の探索手段とする。更に図3(a)に示すように画素ピ
ッチの最も大きい●印のポイントの探索を第3の探索手
段とする。
い動きベクトルが全探索の範囲に入る確率が高いほど、
動きベクトルの検出精度が高くなり、映像データの高能
率な圧縮符号化を行うことができる。そのために、近傍
のブロック数を増やしたり、動きベクトルの平均値以外
として、分散や度数分布などを利用することにより、よ
り詳細に探索する範囲を制御することも可能である。尚
図3(a)に示す第1ステップの■印のポイントの探索
や、(c)に示す第3ステップの●印のポイントのよう
に画素ピッチの最も小さい探索を第1の探索手段とす
る。図3(b)に示す第2ステップの●印のポイントの
探索や、図2(a)で示す●印のポイントの探索を第2
の探索手段とする。更に図3(a)に示すように画素ピ
ッチの最も大きい●印のポイントの探索を第3の探索手
段とする。
【0053】ここでは、予測を行うブロックを同一フレ
ーム上の隣接するブロックとして説明を行ったが、ブロ
ック間の距離が少なくとも2以下であり、既に動きベク
トルが検出されたブロックを用いたり、前フレームある
いは後フレームの同一空間位置のブロックを用いても同
様に実現できる。又ここでは、詳細に探索する範囲にお
ける動きベクトルの検出と、大まかに探索する範囲にお
ける動きベクトルの検出を順次行うとしたが、それらを
並列に行い、動きベクトル検出の評価関数から得られる
評価値により、いずれか一方の探索方法を選択すること
もできる。更に、詳細に探索する範囲について動きベク
トルの検出を行い、その動きベクトル検出の評価値によ
り、詳細に探索する範囲から動きベクトルを決定する。
そしてもし動きベクトルがその範囲に存在しないと判断
した場合についてのみ、次に大まかに探索する範囲から
も動きベクトルの検出を行い、それらの動きベクトルの
評価値によりいずれか一方を選択することもできる。
ーム上の隣接するブロックとして説明を行ったが、ブロ
ック間の距離が少なくとも2以下であり、既に動きベク
トルが検出されたブロックを用いたり、前フレームある
いは後フレームの同一空間位置のブロックを用いても同
様に実現できる。又ここでは、詳細に探索する範囲にお
ける動きベクトルの検出と、大まかに探索する範囲にお
ける動きベクトルの検出を順次行うとしたが、それらを
並列に行い、動きベクトル検出の評価関数から得られる
評価値により、いずれか一方の探索方法を選択すること
もできる。更に、詳細に探索する範囲について動きベク
トルの検出を行い、その動きベクトル検出の評価値によ
り、詳細に探索する範囲から動きベクトルを決定する。
そしてもし動きベクトルがその範囲に存在しないと判断
した場合についてのみ、次に大まかに探索する範囲から
も動きベクトルの検出を行い、それらの動きベクトルの
評価値によりいずれか一方を選択することもできる。
【0054】次に本発明の第2実施例における映像信号
符号化装置について、図面を参照しつつ説明する。図8
は第2実施例における映像信号符号化装置の全体構成を
示すブロック図である。本図において、バッファメモリ
1、ブロック化器2、切換器3、動きベクトル検出器
4、減算器5、直交変換器6、量子化器8、符号化器
9、逆量子化器10、逆直交変換器11、加算器12、
フレームメモリ13、予測信号生成器14が設けられて
いることは従来例と同一であり、それらの説明は省略す
る。
符号化装置について、図面を参照しつつ説明する。図8
は第2実施例における映像信号符号化装置の全体構成を
示すブロック図である。本図において、バッファメモリ
1、ブロック化器2、切換器3、動きベクトル検出器
4、減算器5、直交変換器6、量子化器8、符号化器
9、逆量子化器10、逆直交変換器11、加算器12、
フレームメモリ13、予測信号生成器14が設けられて
いることは従来例と同一であり、それらの説明は省略す
る。
【0055】図8の検出データ記録器50は、動きベク
トル検出器4から出力される各ブロックの動きベクトル
を一時保持するメモリである。ここで保持する動きベク
トルとは、現フレームの現在探索中のブロックの前方及
び前段に位置する近傍ブロックの動きベクトルである。
探索制御器60は検出データ記録器50のデータを読み
出し、現在探索中のブロックの最適動きベクトルを演算
するために、動きベクトルの予測を行う領域か、又は動
きベクトルの予測を行わない領域かを判定し、その判定
結果に基づき動きベクトルの探索方法を動きベクトル検
出器4に指示する制御器である。マッチング領域制御器
70は、探索制御器60より探索方法が指示されると、
対応する各画素の相関関係の演算対象となるマッチング
領域を決定し、そのマッチング領域を動きベクトル検出
器4に指示する制御器である。
トル検出器4から出力される各ブロックの動きベクトル
を一時保持するメモリである。ここで保持する動きベク
トルとは、現フレームの現在探索中のブロックの前方及
び前段に位置する近傍ブロックの動きベクトルである。
探索制御器60は検出データ記録器50のデータを読み
出し、現在探索中のブロックの最適動きベクトルを演算
するために、動きベクトルの予測を行う領域か、又は動
きベクトルの予測を行わない領域かを判定し、その判定
結果に基づき動きベクトルの探索方法を動きベクトル検
出器4に指示する制御器である。マッチング領域制御器
70は、探索制御器60より探索方法が指示されると、
対応する各画素の相関関係の演算対象となるマッチング
領域を決定し、そのマッチング領域を動きベクトル検出
器4に指示する制御器である。
【0056】このように構成された第2実施例の映像信
号符号化装置の動作について説明する。先ず、1フレー
ム目の映像データはバッファメモリ1に格納される。格
納された1フレームの映像データはブロック化器2によ
り複数のブロックに分割され、1ブロックが縦8画素、
横8画素となる。1フレーム目の映像は予測データが存
在しないため、切換器3を用いて直交変換器6に直接入
力する。そして直交変換すると、その変換係数を量子化
器8により量子化し、符号化器9により符号化する。
号符号化装置の動作について説明する。先ず、1フレー
ム目の映像データはバッファメモリ1に格納される。格
納された1フレームの映像データはブロック化器2によ
り複数のブロックに分割され、1ブロックが縦8画素、
横8画素となる。1フレーム目の映像は予測データが存
在しないため、切換器3を用いて直交変換器6に直接入
力する。そして直交変換すると、その変換係数を量子化
器8により量子化し、符号化器9により符号化する。
【0057】一方、量子化出力は逆量子化器10によっ
て逆量子処理が施され、逆直交変換器11により再び映
像データに変換される。このとき切換スイッチ3bは開
放され、加算器12には予測データが与えられない。加
算器12からの映像データはフレームメモリ13に格納
され、次の動きベクトルの予測に用いられる。
て逆量子処理が施され、逆直交変換器11により再び映
像データに変換される。このとき切換スイッチ3bは開
放され、加算器12には予測データが与えられない。加
算器12からの映像データはフレームメモリ13に格納
され、次の動きベクトルの予測に用いられる。
【0058】次に入力されたフレームの映像データはバ
ッファメモリ1に格納される。そしてブロック化器2に
より複数のブロックに分割される。夫々のブロックの映
像データは、1フレーム前の映像と対応する位置を基準
点として、動きベクトル検出器4により予め決められた
探索範囲内で、最もフレーム間予測誤差の少ない位置が
動きベクトルとして検出される。この動きベクトルの検
出データは検出データ記録器50に記録され、探索制御
器60とマッチング領域制御器70により以後の動きベ
クトルの検出に記録データを利用する。
ッファメモリ1に格納される。そしてブロック化器2に
より複数のブロックに分割される。夫々のブロックの映
像データは、1フレーム前の映像と対応する位置を基準
点として、動きベクトル検出器4により予め決められた
探索範囲内で、最もフレーム間予測誤差の少ない位置が
動きベクトルとして検出される。この動きベクトルの検
出データは検出データ記録器50に記録され、探索制御
器60とマッチング領域制御器70により以後の動きベ
クトルの検出に記録データを利用する。
【0059】次に、予測信号生成器14により既に検出
した映像の基準位置から動きベクトル分変位させた予測
データを映像データとして生成し、符号化しようとする
ブロックとの差分データを減算器5が演算する。得られ
た差分データは空間的冗長性を除去するために直交変換
器6により直交変換され、その変換係数は量子化器8に
より量子化される。そして符号化器9により動きベクト
ルと共に符号化される。
した映像の基準位置から動きベクトル分変位させた予測
データを映像データとして生成し、符号化しようとする
ブロックとの差分データを減算器5が演算する。得られ
た差分データは空間的冗長性を除去するために直交変換
器6により直交変換され、その変換係数は量子化器8に
より量子化される。そして符号化器9により動きベクト
ルと共に符号化される。
【0060】一方、量子化出力は逆量子化器10によっ
て量子化器8と逆の処理が施され、直交変換器11によ
り差分データに再び変換される。加算器12によって、
この差分データに予測データが加えられると、元の映像
データに戻される。戻された映像データはフレームメモ
リ13に格納され、次のブロック又は次のフレームの予
測に用いられる。
て量子化器8と逆の処理が施され、直交変換器11によ
り差分データに再び変換される。加算器12によって、
この差分データに予測データが加えられると、元の映像
データに戻される。戻された映像データはフレームメモ
リ13に格納され、次のブロック又は次のフレームの予
測に用いられる。
【0061】本実施例の映像信号符号化装置では、動き
ベクトル検出時において、既に検出された動きベクトル
より対象ブロックの動きベクトルの予測を行う。予測さ
れた領域について詳細に動きベクトルの検出を行い、そ
の他の領域は動きベクトルの検出のマッチング領域を小
さくすることにより動きベクトルの検出を行う。動きベ
クトルの予測値は近傍のブロックの動きベクトルに近似
している場合が多いので、すでに検出された近傍ブロッ
クの動きベクトルを用いて対象ブロックの予測を行う。
ベクトル検出時において、既に検出された動きベクトル
より対象ブロックの動きベクトルの予測を行う。予測さ
れた領域について詳細に動きベクトルの検出を行い、そ
の他の領域は動きベクトルの検出のマッチング領域を小
さくすることにより動きベクトルの検出を行う。動きベ
クトルの予測値は近傍のブロックの動きベクトルに近似
している場合が多いので、すでに検出された近傍ブロッ
クの動きベクトルを用いて対象ブロックの予測を行う。
【0062】図9〜図11は第2実施例における映像信
号符号化装置の探索制御方法を示す説明図である。図9
(a)〜(c)に示すように、動きベクトルの探索を2
ステップ法で行い、動きベクトルの検出のマッチング領
域を水平8画素、垂直8画素で行うとする。この動きベ
クトルの検出で、1ブロックの信号処理に必要な演算量
は探索回数とマッチング領域の画素数の積に比例すると
考えられる。そこで、本実施例ではその積を一定に保ち
ながら予測を行うことにする。
号符号化装置の探索制御方法を示す説明図である。図9
(a)〜(c)に示すように、動きベクトルの探索を2
ステップ法で行い、動きベクトルの検出のマッチング領
域を水平8画素、垂直8画素で行うとする。この動きベ
クトルの検出で、1ブロックの信号処理に必要な演算量
は探索回数とマッチング領域の画素数の積に比例すると
考えられる。そこで、本実施例ではその積を一定に保ち
ながら予測を行うことにする。
【0063】図9(a)〜(c)は近傍のブロックより
動きベクトルの予測を行っていない場合の、動きベクト
ルの探索範囲とマッチング領域を表している。図9
(a)において●印は第1ステップによる2画素ピッチ
の7×7=49ポイントを探索する移動先を示し、○印
は探索の対象とならないポイントを示す。又図9(b)
は第1ステップで確からしい動きベクトルの位置を推定
し、推測したポイントを中心に1画素ピッチで上下左右
のポイントの探索領域を示す説明図である。このように
近傍のブロックより動きベクトルの予測を行わない場
合、第1実施例と同様の2ステップ法の探索を行い、第
1ステップで7×7=49回の探索を行い、第2ステッ
プで8回の探索を行う。このため探索回数の合計は57
回となり、図9(c)で示すようにマッチング領域の画
素数が64個であるため、全画素の演算回数は57×6
4=3648回となる。
動きベクトルの予測を行っていない場合の、動きベクト
ルの探索範囲とマッチング領域を表している。図9
(a)において●印は第1ステップによる2画素ピッチ
の7×7=49ポイントを探索する移動先を示し、○印
は探索の対象とならないポイントを示す。又図9(b)
は第1ステップで確からしい動きベクトルの位置を推定
し、推測したポイントを中心に1画素ピッチで上下左右
のポイントの探索領域を示す説明図である。このように
近傍のブロックより動きベクトルの予測を行わない場
合、第1実施例と同様の2ステップ法の探索を行い、第
1ステップで7×7=49回の探索を行い、第2ステッ
プで8回の探索を行う。このため探索回数の合計は57
回となり、図9(c)で示すようにマッチング領域の画
素数が64個であるため、全画素の演算回数は57×6
4=3648回となる。
【0064】図10は近傍のブロックより動きベクトル
の予測を行う場合の、動きベクトルの探索範囲とマッチ
ング領域を表している。図10(a)に示すように対象
ブロックの予測された位置を中心とする特定領域、例え
ば5×5の領域は、●の範囲で示すように、基準点を中
心に1画素ピッチで全探索を行い、8ポイントを調べ
る。従って予測された領域の探索回数は最大25回とな
り、マッチング領域が64であるので、全画素の演算回
数は25×64=1600回となる。
の予測を行う場合の、動きベクトルの探索範囲とマッチ
ング領域を表している。図10(a)に示すように対象
ブロックの予測された位置を中心とする特定領域、例え
ば5×5の領域は、●の範囲で示すように、基準点を中
心に1画素ピッチで全探索を行い、8ポイントを調べ
る。従って予測された領域の探索回数は最大25回とな
り、マッチング領域が64であるので、全画素の演算回
数は25×64=1600回となる。
【0065】図11(a),(b)は、図10(a)に
おいて○で示す予測されない領域における、動きベクト
ルの探索範囲とマッチング領域を表している。この場合
図11(a)に示すように予測されない領域では、第1
ステップで動きベクトルの探索を2ステップ法で行い、
7×7−2×2=45ポイントの探索を行う。次に第2
ステップでは●の範囲で示すように、基準点を中心に1
画素ピッチで全探索を行い、5×5=25ポイントを調
べる。従って予測されない領域の探索回数は最大45+
8=53回となる。更にこの場合は予測されない領域の
相関の演算回数を減らすため、図11(c)の●の範囲
で示すように、マッチング領域を6×6=64画素とす
る。従って、全画素の演算量は53×36=1908回
となる。ここで図10に示す探索法による演算回数16
00と、図11に示す探索法による演算回数1908と
の総和は3508となる。
おいて○で示す予測されない領域における、動きベクト
ルの探索範囲とマッチング領域を表している。この場合
図11(a)に示すように予測されない領域では、第1
ステップで動きベクトルの探索を2ステップ法で行い、
7×7−2×2=45ポイントの探索を行う。次に第2
ステップでは●の範囲で示すように、基準点を中心に1
画素ピッチで全探索を行い、5×5=25ポイントを調
べる。従って予測されない領域の探索回数は最大45+
8=53回となる。更にこの場合は予測されない領域の
相関の演算回数を減らすため、図11(c)の●の範囲
で示すように、マッチング領域を6×6=64画素とす
る。従って、全画素の演算量は53×36=1908回
となる。ここで図10に示す探索法による演算回数16
00と、図11に示す探索法による演算回数1908と
の総和は3508となる。
【0066】ここで動きベクトル検出器4、探索制御器
50、マッチング領域制御器70の動作について図1
2,図13のフローチャートを用いて説明する。動作が
開始すると、図12のステップ71で、1フレームの映
像を水平及び垂直方向に分割し、計100×100のブ
ロックとする。そして最初のブロックから信号処理を行
うためステップ72に進み、探索制御器60は動きベク
トルが予測されるブロックか、予測されないブロックか
を識別し、予測されるブロックについては予測動きベク
トルを決定する。
50、マッチング領域制御器70の動作について図1
2,図13のフローチャートを用いて説明する。動作が
開始すると、図12のステップ71で、1フレームの映
像を水平及び垂直方向に分割し、計100×100のブ
ロックとする。そして最初のブロックから信号処理を行
うためステップ72に進み、探索制御器60は動きベク
トルが予測されるブロックか、予測されないブロックか
を識別し、予測されるブロックについては予測動きベク
トルを決定する。
【0067】ステップ73に進み、動きベクトルの予測
を行うか否かを判定する。ここではブロックB(0,
0)では動きベクトルが予測できないので、ステップ7
4に分岐する。ステップ74では、ブロックB(0,
0)が動きベクトルの予測なしのブロックであることを
動きベクトル検出器4に通知する。そうすると動きベク
トル検出器4は図9に示す2ステップ法の探索を行う。
を行うか否かを判定する。ここではブロックB(0,
0)では動きベクトルが予測できないので、ステップ7
4に分岐する。ステップ74では、ブロックB(0,
0)が動きベクトルの予測なしのブロックであることを
動きベクトル検出器4に通知する。そうすると動きベク
トル検出器4は図9に示す2ステップ法の探索を行う。
【0068】さて、図5のパターン1,2,3,4に示
すように、動きベクトルの予測を行うブロックと判定さ
れると、ステップ73からステップ76に分岐する。こ
のステップ76では、近傍ブロックの動きベクトルを検
出データ記録器50から読み出し、そのデータを動きベ
クトル検出器4に与える。そして次のステップ77で
は、図11(a)に示すように、動きベクトルの予測が
得られるブロックであって、その中の予測されない領域
についてはマッチング領域を決定する。即ち図11
(c)に示すようにマッチング領域を6×6とし、その
値をマッチング領域制御器70に指令する。
すように、動きベクトルの予測を行うブロックと判定さ
れると、ステップ73からステップ76に分岐する。こ
のステップ76では、近傍ブロックの動きベクトルを検
出データ記録器50から読み出し、そのデータを動きベ
クトル検出器4に与える。そして次のステップ77で
は、図11(a)に示すように、動きベクトルの予測が
得られるブロックであって、その中の予測されない領域
についてはマッチング領域を決定する。即ち図11
(c)に示すようにマッチング領域を6×6とし、その
値をマッチング領域制御器70に指令する。
【0069】図13のステップ78に進むと、2ステッ
プ法で動きベクトルの探索を行う。次にステップ79に
進み、図10(a)のように予測された領域を探索する
ため、マッチング領域の拡張をマッチング領域制御器7
0に指令する。そしてステップ80に進み、図10
(b)に示すようにマッチング領域を8×8に拡張し
て、全探索法を用いて動きベクトルを調べる。次のステ
ップ81では、動きベクトル検出器4は、2ステップ法
で探索された点と、全探索法で探索された点について、
夫々画素単位の評価関数値を用いて、最適の動きベクト
ルを決定する。
プ法で動きベクトルの探索を行う。次にステップ79に
進み、図10(a)のように予測された領域を探索する
ため、マッチング領域の拡張をマッチング領域制御器7
0に指令する。そしてステップ80に進み、図10
(b)に示すようにマッチング領域を8×8に拡張し
て、全探索法を用いて動きベクトルを調べる。次のステ
ップ81では、動きベクトル検出器4は、2ステップ法
で探索された点と、全探索法で探索された点について、
夫々画素単位の評価関数値を用いて、最適の動きベクト
ルを決定する。
【0070】このようにステップ75で得られたデータ
と、ステップ81で得られたデータを該当ブロック位置
に応じて入力し、次のステップ82では動きベクトル検
出器4で得られた最適動きベクトルを検出データ記録器
50に記録する。
と、ステップ81で得られたデータを該当ブロック位置
に応じて入力し、次のステップ82では動きベクトル検
出器4で得られた最適動きベクトルを検出データ記録器
50に記録する。
【0071】以上のようにブロックB(X,Y)の探索
を終えると、ステップ83に進み、水平ブロックのカウ
ンタをインクリメントする。そしてステップ84に進
み、水平ブロックのカウント値が100になるまで、ス
テップ72からステップ83の処理を続ける。ブロック
B(99,Y)の探索が完了するとステップ85に移
り、ブロックB(0,Y+1)からブロックB(99,
Y+1)の探索を続ける。そしてステップ86で最後の
ブロックB(99,99)の探索を完了すると、現フレ
ームの信号処理を終了する。
を終えると、ステップ83に進み、水平ブロックのカウ
ンタをインクリメントする。そしてステップ84に進
み、水平ブロックのカウント値が100になるまで、ス
テップ72からステップ83の処理を続ける。ブロック
B(99,Y)の探索が完了するとステップ85に移
り、ブロックB(0,Y+1)からブロックB(99,
Y+1)の探索を続ける。そしてステップ86で最後の
ブロックB(99,99)の探索を完了すると、現フレ
ームの信号処理を終了する。
【0072】以上のように図10,図11で示す動きベ
クトルの予測を行うブロックでの探索回数の総和は35
08となり、図9に示す近傍のブロックより動きベクト
ルの予測を行っていない場合と比較し、同じ程度の演算
回数に制御されることが分かる。
クトルの予測を行うブロックでの探索回数の総和は35
08となり、図9に示す近傍のブロックより動きベクト
ルの予測を行っていない場合と比較し、同じ程度の演算
回数に制御されることが分かる。
【0073】以上のように本実施例では、近傍ブロック
の動きベクトルの検出データを用いて、対象ブロックの
動きベクトルを予測するに際し、正しく予測された場合
は全探索の精度で動きベクトルが検出でき、予測がはず
れた場合でも第2ステップ法に近い探索精度で動きベク
トルが検出される。こうして得られた動きベクトルを用
いることにより、全体として全探索法に近い精度で符号
化することが可能となる。
の動きベクトルの検出データを用いて、対象ブロックの
動きベクトルを予測するに際し、正しく予測された場合
は全探索の精度で動きベクトルが検出でき、予測がはず
れた場合でも第2ステップ法に近い探索精度で動きベク
トルが検出される。こうして得られた動きベクトルを用
いることにより、全体として全探索法に近い精度で符号
化することが可能となる。
【0074】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
1の発明によれば、近傍ブロックの動きベクトルの検出
データを用いて、対象ブロックの動きベクトルを予測を
行い、そのポイントを中心に詳細探索を行っている。こ
のため正しく予測された場合は、全探索法の精度で符号
化でき、予測がはずれた場合でも、少なくとも3ステッ
プ法の探索精度で符号化されるため、全体として全探索
法に近い精度で動きベクトルを検出し、映像データを圧
縮符号化することが可能となる。
1の発明によれば、近傍ブロックの動きベクトルの検出
データを用いて、対象ブロックの動きベクトルを予測を
行い、そのポイントを中心に詳細探索を行っている。こ
のため正しく予測された場合は、全探索法の精度で符号
化でき、予測がはずれた場合でも、少なくとも3ステッ
プ法の探索精度で符号化されるため、全体として全探索
法に近い精度で動きベクトルを検出し、映像データを圧
縮符号化することが可能となる。
【0075】又本願の請求項7の発明によれば、対象ブ
ロックの動きベクトルを予測するに際し、正しく予測さ
れた場合は全探索の精度で符号化でき、予測がはずれた
場合でも第2ステップ法に近い探索精度で符号化され
る。従って予測の精度を高めることにより、全体として
全探索法に近い精度で動きベクトルを検出し、符号化す
ることが可能となる。又最適動きベクトルの探索方法の
種類に係わらず、その予測に伴う演算回数を一定値以下
にできるという優れた効果が得られる。
ロックの動きベクトルを予測するに際し、正しく予測さ
れた場合は全探索の精度で符号化でき、予測がはずれた
場合でも第2ステップ法に近い探索精度で符号化され
る。従って予測の精度を高めることにより、全体として
全探索法に近い精度で動きベクトルを検出し、符号化す
ることが可能となる。又最適動きベクトルの探索方法の
種類に係わらず、その予測に伴う演算回数を一定値以下
にできるという優れた効果が得られる。
【図1】本発明の第1実施例における映像信号符号化装
置の構成を示すブロック図である。
置の構成を示すブロック図である。
【図2】第1実施例における動きベクトルの探索制御方
法(その1)の説明図である。
法(その1)の説明図である。
【図3】第1実施例における動きベクトルの探索制御方
法(その2)の説明図である。
法(その2)の説明図である。
【図4】第1実施例の映像信号符号化装置において、1
フレームの探索パターン領域の種類を示す説明図であ
る。
フレームの探索パターン領域の種類を示す説明図であ
る。
【図5】第1実施例の各探索パターン領域における探索
ブロックパターンを示す説明図である。
ブロックパターンを示す説明図である。
【図6】第1実施例における動きベクトルの探索動作を
示すフローチャート(その1)である。
示すフローチャート(その1)である。
【図7】第1実施例における動きベクトルの探索動作を
示すフローチャート(その2)である。
示すフローチャート(その2)である。
【図8】本発明の第2実施例における映像信号符号化装
置の構成を示すブロック図である。
置の構成を示すブロック図である。
【図9】第2実施例における動きベクトルの探索制御方
法(その1)の説明図である。
法(その1)の説明図である。
【図10】第2実施例における動きベクトルの探索制御
方法(その2)の説明図である。
方法(その2)の説明図である。
【図11】第2実施例における動きベクトルの探索制御
方法(その3)の説明図である。
方法(その3)の説明図である。
【図12】第2実施例における動きベクトルの探索動作
を示すフローチャート(その1)である。
を示すフローチャート(その1)である。
【図13】第2実施例における動きベクトルの探索動作
を示すフローチャート(その2)である。
を示すフローチャート(その2)である。
【図14】従来の映像信号符号化装置の構成例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図15】従来例における動きベクトルの探索制御方法
(その1)の説明図である。
(その1)の説明図である。
【図16】従来例における動きベクトルの探索制御方法
(その1)の説明図である。
(その1)の説明図である。
【図17】従来例における動きベクトルの探索制御方法
(その1)の説明図である。
(その1)の説明図である。
1 バッファメモリ 2 ブロック化器 3 切換器 3a,3b 切換スイッチ 4 動きベクトル検出器 5 減算器 6 直交変換器 8 量子化器 9 符号化器 10 逆量子化器 11 逆直交変換器 12 加算器 13 フレームメモリ 14 予測信号生成器 20,50 検出データ記録器 30,60 探索制御器 70 マッチング制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西野 正一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (11)
- 【請求項1】 フレーム単位のデジタル映像信号を保持
するバッファメモリと、 前記バッファメモリの信号を読み出し、1フレームを複
数のブロックに分割するブロック化器と、 前フレームの映像信号を保持するフレームメモリと、 前記ブロック化器により複数のブロックに分割された映
像信号と前記フレームメモリに保持された映像信号か
ら、フレーム間の映像の動きベクトルの検出を行う動き
ベクトル検出器と、 前記動きベクトル検出器が検出した検出対象ブロックの
近傍ブロックにおける動きベクトルの検出データを記録
する検出データ記録器と、 前記検出データ記録器に記録された近傍ブロックの動き
ベクトルより、検出対象ブロックの動きベクトルを予測
し、予測の得られたブロックではその予測領域の近傍の
動きベクトルを詳細に探索し、予測の得られないブロッ
クでは所定範囲の動きベクトルを大まかに探索する探索
制御器と、を具備することを特徴とする映像信号符号化
装置。 - 【請求項2】 フレーム単位のデジタル映像信号を保持
するバッファメモリと、 前記バッファメモリの信号を読み出し、1フレームを複
数のブロックに分割するブロック化器と、 前フレームの映像信号を保持するフレームメモリと、 前記ブロック化器により複数のブロックに分割された映
像信号と前記フレームメモリに保持された映像信号か
ら、フレーム間の映像の動きベクトルの検出を行う動き
ベクトル検出器と、 前記動きベクトル検出器から出力される動きベクトルを
用いて符号化対象フレームとの差分を行うための映像デ
ータを生成する予測信号生成器と、 前記ブロック化器の出力と前記予測信号生成器の出力の
差分値データを生成する減算器と、 前記ブロック化器の出力又は前記減算器の出力を直交変
換する直交変換器と、 前記直交変換器の出力を量子化する量子化器と、 前記量子化器の出力を逆量子化する逆量子化器と、 前記逆量子化器の出力を逆直交変換する逆直交変換器
と、 前記逆直交変換器より得られた差分データに、前記予測
信号生成器の出力する映像データを加算し、前記フレー
ムメモリに映像データを与える加算器と、 前記動きベクトル検出器が検出した検出対象ブロックの
近傍ブロックにおける動きベクトルの検出データを記録
する検出データ記録器と、 前記検出データ記録器に記録された近傍ブロックの動き
ベクトルより、検出対象ブロックの動きベクトルを予測
し、予測の得られたブロックではその予測領域の近傍の
動きベクトルを詳細に探索し、予測の得られないブロッ
クでは所定範囲の動きベクトルを大まかに探索する探索
制御器、とを具備することを特徴とする映像信号符号化
装置。 - 【請求項3】 前記近傍ブロックは、少なくとも前記検
出対象ブロックを含むフレーム内の既に検出された空間
的に隣接するブロックであることを特徴とする請求項1
又は2記載の映像信号符号化装置。 - 【請求項4】 前記近傍ブロックは、少なくとも前記検
出対象ブロックを含むフレームの前フレーム又は後フレ
ームの同一空間位置のブロックであることを特徴とする
請求項1又は2記載の映像信号符号化装置。 - 【請求項5】 前記動きベクトル検出器は、 各ブロックの探索画素間隔をその密度の高い方から低い
方に分類して、第1の探索手段、第2の探索手段、第3
の探索手段の3つの動きベクトル探索手段を有するもの
であり、 前記探索制御器は、 検出対象ブロックの動きベクトルの検出を行うに際し、
近傍ブロックから動きベクトルが得られない場合は第2
の探索手段を用い、近傍ブロックから動きベクトルが得
られる場合は検出対象ブロックの詳細に探索する範囲に
対して第1の探索手段を用い、大まかに探索する範囲に
対して第3の探索手段を用いるものであることを特徴と
する請求項1又は2記載の映像符号化装置。 - 【請求項6】 前記動きベクトル検出器において、 前記第1の探索手段は、1画素ピッチで各ブロックの映
像をずらしてフレーム間の相関強度を探索する全探索手
段であり、 前記第2の探索手段は、n(n>2)画素ピッチで各ブ
ロックの映像をずらすことにより相関強度より最も相関
の強いブロックを検出し、更に検出された前記ブロック
の近傍のm(n>m>0)画素を1画素ピッチで各ブロ
ックの映像をずらし、フレーム間の相関強度を探索する
2ステップ探索手段であり、 前記第3の探索手段は、s(s>3)画素ピッチで各ブ
ロックの映像をずらし、次にp(s>p>1)画素ピッ
チで各ブロックの映像をずらし、最後に1画素ピッチで
各ブロックの映像をずらし、フレーム間の相関強度を探
索する3ステップ探索手段であることを特徴とする請求
項5記載の映像信号符号化装置。 - 【請求項7】 前記探索制御器は、 動きベクトルの検出対象ブロックにおける近傍ブロック
の参照可能ブロックのパターンに基づいて、異なる探索
制御方法を出力することを特徴とする請求項1又は2記
載の映像信号符号化装置。 - 【請求項8】 フレーム単位のデジタル映像信号を保持
するバッファメモリと、 前記バッファメモリの信号を読み出し、1フレームを複
数のブロックに分割するブロック化器と、 前フレームの映像信号を保持するフレームメモリと、 前記ブロック化器により複数のブロックに分割された映
像信号と前記フレームメモリに保持された映像信号か
ら、フレーム間の映像の動きベクトルの検出を行う動き
ベクトル検出器と、 前記動きベクトル検出器が検出した検出対象ブロックの
近傍ブロックにおける動きベクトルの検出データを記録
する検出データ記録器と、 前記検出データ記録器に記録された近傍ブロックの動き
ベクトルより、予測の行えない対象ブロックに対しては
大まかに探索を行い、予測の行える対象ブロックに対し
ては予測点を中心に一定範囲内で詳細に探索すると共に
前記一定範囲外では大まかに探索を行う探索制御器と、 前記探索制御器が検出した予測の行えない対象ブロック
と予測の行える対象ブロックに対して、フレーム間の相
関強度の演算回数が一定となるよう、演算対象となる画
素のマッチング領域を前記動きベクトル検出器に指示す
るマッチング領域制御器と、を具備することを特徴とす
る映像信号符号化装置。 - 【請求項9】 フレーム単位のデジタル映像信号を保持
するバッファメモリと、 前記バッファメモリの信号を読み出し、1フレームを複
数のブロックに分割するブロック化器と、 前フレームの映像信号を保持するフレームメモリと、 前記ブロック化器により複数のブロックに分割された映
像信号と前記フレームメモリに保持された映像信号か
ら、フレーム間の映像の動きベクトルの検出を行う動き
ベクトル検出器と、 前記動きベクトル検出器から出力される動きベクトルを
用いて符号化対象フレームとの差分を行うための映像デ
ータを生成する予測信号生成器と、 前記ブロック化器の出力と前記予測信号生成器の出力の
差分値データを生成する減算器と、 前記ブロック化器の出力又は前記減算器の出力を直交変
換する直交変換器と、 前記直交変換器の出力を量子化する量子化器と、 前記逆量子化器の出力を逆直交変換する逆直交変換器
と、 前記逆直交変換器より得られた差分データに、前記予測
信号生成器の出力する映像データを加算し、前記フレー
ムメモリに映像データを与える加算器と、 前記動きベクトル検出器が検出した検出対象ブロックの
近傍ブロックにおける動きベクトルの検出データを記録
する検出データ記録器と、 前記検出データ記録器に記録された近傍ブロックの動き
ベクトルより、予測の行えない対象ブロックに対しては
大まかに探索を行い、予測の行える対象ブロックに対し
ては予測点を中心に一定範囲内で詳細に探索すると共に
前記一定範囲外では大まかに探索を行う探索制御器と、 前記探索制御器が検出した予測の行えない対象ブロック
と予測の行える対象ブロック対して、フレーム間の相関
強度の演算回数が一定となるよう、演算対象となる画素
のマッチング領域を前記動きベクトル検出器に指示する
マッチング領域制御器と、を具備することを特徴とする
映像信号符号化装置。 - 【請求項10】 前記動きベクトル検出器は、 各ブロックの探索画素間隔をその密度の高い方から低い
方に分類して、第1の探索手段、第2の探索手段の2つ
の動きベクトル探索手段を有するものであり、前記探索
制御器は、 前記検出データ記録器に記録された近傍ブロックの動き
ベクトルより、予測の行えない対象ブロックに対しては
前記第2の探索手段を用いて探索を行い、予測の行える
対象ブロックに対しては予測点を中心に一定範囲内で前
記第1の探索手段を用い探索を行うと共に前記一定範囲
外では前記第2の探索手段を用いて探索を行うものであ
ることを特徴とする請求項8又は9記載の映像信号符号
化装置。 - 【請求項11】 前記動きベクトル検出器において、 前記第1の探索手段は、1画素ピッチで各ブロックの映
像をずらしてフレーム間の相関強度を探索する全探索手
段であり、 前記第2の探索手段は、n(n>2)画素ピッチで各ブ
ロックの映像をずらすことにより相関強度より最も相関
の強いブロックを検出し、更に検出された前記ブロック
の近傍のm(n>m>0)画素を1画素ピッチで各ブロ
ックの映像をずらし、フレーム間の相関強度を探索する
2ステップ探索手段であることを特徴とする請求項10
記載の映像信号符号化装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2972993A JPH06225289A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 映像信号符号化装置 |
EP94300420A EP0609022A3 (en) | 1993-01-25 | 1994-01-20 | Image coding apparatus. |
KR1019940001190A KR940019160A (ko) | 1993-01-25 | 1994-01-24 | 영상부호화장치(video coding apparatus) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2972993A JPH06225289A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 映像信号符号化装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06225289A true JPH06225289A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=12284196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2972993A Pending JPH06225289A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 映像信号符号化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06225289A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003087799A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-20 | Fujitsu Ltd | 追跡型動きベクトル探索方法及び装置 |
JP2007267232A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Fujifilm Corp | 電子的手振れ補正方法及びその装置並びに撮像装置 |
JP2008507899A (ja) * | 2004-07-21 | 2008-03-13 | ゾラン コーポレイション | 取得された画像フレーム間の意図的でないカメラ運動を補正するためのビデオデータの処理 |
US7599436B2 (en) | 2004-03-18 | 2009-10-06 | Fujitsu Microelectronics Limited | Method of determining search region of motion vector and motion vector detection apparatus |
US10616588B2 (en) | 2016-03-18 | 2020-04-07 | Fujitsu Limited | Non-transitory computer-readable storage medium, encoding processing method, and encoding processing apparatus |
-
1993
- 1993-01-25 JP JP2972993A patent/JPH06225289A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003087799A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-20 | Fujitsu Ltd | 追跡型動きベクトル探索方法及び装置 |
US7599436B2 (en) | 2004-03-18 | 2009-10-06 | Fujitsu Microelectronics Limited | Method of determining search region of motion vector and motion vector detection apparatus |
JP2008507899A (ja) * | 2004-07-21 | 2008-03-13 | ゾラン コーポレイション | 取得された画像フレーム間の意図的でないカメラ運動を補正するためのビデオデータの処理 |
US8289401B2 (en) | 2004-07-21 | 2012-10-16 | Csr Technology Inc. | Processing of video data to compensate for unintended camera motion between acquired image frames |
JP2007267232A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Fujifilm Corp | 電子的手振れ補正方法及びその装置並びに撮像装置 |
US10616588B2 (en) | 2016-03-18 | 2020-04-07 | Fujitsu Limited | Non-transitory computer-readable storage medium, encoding processing method, and encoding processing apparatus |
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