JPH07112283B2 - 動きベクトル検出装置及び検出方法 - Google Patents
動きベクトル検出装置及び検出方法Info
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- JPH07112283B2 JPH07112283B2 JP1034161A JP3416189A JPH07112283B2 JP H07112283 B2 JPH07112283 B2 JP H07112283B2 JP 1034161 A JP1034161 A JP 1034161A JP 3416189 A JP3416189 A JP 3416189A JP H07112283 B2 JPH07112283 B2 JP H07112283B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はディジタル信号の信号処理を行なう記録、伝送
機器,その他の表示装置などの各種機器において、動画
像信号をより少ない符号量で効率的に符号化する高能率
符号化に関し、特に動きベクトル検出装置及び動きベク
トル検出方法に関する。
機器,その他の表示装置などの各種機器において、動画
像信号をより少ない符号量で効率的に符号化する高能率
符号化に関し、特に動きベクトル検出装置及び動きベク
トル検出方法に関する。
(従来の技術) 連続して入力される動画像信号をより少ない符号量で符
号化する高能率符号下方式のうち、画像信号のフレーム
間の相関を利用する符号化方式としてフレーム間予測符
号化がある。
号化する高能率符号下方式のうち、画像信号のフレーム
間の相関を利用する符号化方式としてフレーム間予測符
号化がある。
これは通常の動画像が各フレーム間でかなり似ているの
で、付加の済んだ前のフレームの信号から符号化しよう
とするフレームの信号を予測して、予測誤差(残差)の
みを符号化するものである。
で、付加の済んだ前のフレームの信号から符号化しよう
とするフレームの信号を予測して、予測誤差(残差)の
みを符号化するものである。
しかし、前フレームの同一位置の画素からの予測では、
画像が動いていると予測誤差(残差)が大きくなり、符
号化効率が低下する。そこで、画像の動きに合わせて予
測に使う前フレームの2次元空間位置を移動(シフト)
してフレーム間予測する、動き補償(補正)符号化が提
案されている。
画像が動いていると予測誤差(残差)が大きくなり、符
号化効率が低下する。そこで、画像の動きに合わせて予
測に使う前フレームの2次元空間位置を移動(シフト)
してフレーム間予測する、動き補償(補正)符号化が提
案されている。
この動き補償符号化の例を第2図に示すが、動き補償を
行なわない予測符号化装置の構成に対して、動きベクト
ル検出器12,位置シフタ11及び動きベクトルの可変長符
号化器13が追加されている。
行なわない予測符号化装置の構成に対して、動きベクト
ル検出器12,位置シフタ11及び動きベクトルの可変長符
号化器13が追加されている。
<予測符号化処理> 第2図において、画像信号入力端子1より連続して入力
された動画像信号は、予測信号減算器2において予測信
号(予測値)が減算され、その予測誤差(残差)につい
て符号化される。なお、予測信号の形成方法については
後述する。
された動画像信号は、予測信号減算器2において予測信
号(予測値)が減算され、その予測誤差(残差)につい
て符号化される。なお、予測信号の形成方法については
後述する。
ここで、予測誤差(残合)はそのまま量子化しても良い
が、より高い符号化効率を得るために直交変換器3によ
り離散コサイン変換(DCT)などで直交変換された後に
量子化器4により量子化されるのが一般的になってい
る。量子化された信号は、その分布が0(ゼロ)近辺に
集中するので、可変長符号化器5によりハフマン符号な
どの可変長符号に変換され、可変長ディジタルデータと
してデータ出力端子6より出力され、記録あるいは伝送
される。
が、より高い符号化効率を得るために直交変換器3によ
り離散コサイン変換(DCT)などで直交変換された後に
量子化器4により量子化されるのが一般的になってい
る。量子化された信号は、その分布が0(ゼロ)近辺に
集中するので、可変長符号化器5によりハフマン符号な
どの可変長符号に変換され、可変長ディジタルデータと
してデータ出力端子6より出力され、記録あるいは伝送
される。
復号装置側においては、可変長ディジタルデータは、元
の固定長のデータに変換され、逆量子化器により代表値
に置き換えられ(代表値設定)、さらに直交変換の逆変
換処理が行なわれる。この信号は、予測誤差(残差)で
あるので、予測信号と加算して再生画像信号を得る。
の固定長のデータに変換され、逆量子化器により代表値
に置き換えられ(代表値設定)、さらに直交変換の逆変
換処理が行なわれる。この信号は、予測誤差(残差)で
あるので、予測信号と加算して再生画像信号を得る。
一方、符号換装置での予測信号は復号装置側と同一の信
号を得る必要があり、量子化された信号より作られる。
そのために、第2図の符号化装置では、量子化された信
号は、上記の復号装置と同様に逆量子化器7により代表
値に置き換えられ(代表値設定)、さらに直交逆変換器
8により直交変換の逆変換処理が行なわれる。
号を得る必要があり、量子化された信号より作られる。
そのために、第2図の符号化装置では、量子化された信
号は、上記の復号装置と同様に逆量子化器7により代表
値に置き換えられ(代表値設定)、さらに直交逆変換器
8により直交変換の逆変換処理が行なわれる。
このようにして得られた信号は、復号された予測誤差
(残差)に相当するので、これに1フレーム前の予測信
号が加算器9で加算されて復号された画像信号となる。
さらに、この信号はフレームメモリ10により1フレーム
分だけ遅延され、位置シフタ11により動きに応じた量だ
け2次元空間上で位置を移動させられ、予測信号とな
る。
(残差)に相当するので、これに1フレーム前の予測信
号が加算器9で加算されて復号された画像信号となる。
さらに、この信号はフレームメモリ10により1フレーム
分だけ遅延され、位置シフタ11により動きに応じた量だ
け2次元空間上で位置を移動させられ、予測信号とな
る。
<動き補償予測処理> 位置シフタ11で画像を動かす量、すなわち動きベクトル
は、動きベクトル検出器12によって与えられる。
は、動きベクトル検出器12によって与えられる。
動きベクトル検出の方法は、各種の方法が提案されてい
るが、最も一般的なのがブロックマッチングによる方法
である。これは画像を8×8ないし16×16程度のブロッ
クに区切り、その単位で一つの動きベクトルを求めるも
のである。例えば、1フレーム当たり1画素(以下、画
素/フレームと記す)毎に+3(画素/フレーム)から
−3(画素/フレーム)程度の範囲で2次元的に動きベ
クトルを設定しておき、予測に使う画像をそのベクトル
分だけ動かしてブロックの平均二乗誤差を求める。そし
て、設定した全てのベクトルに対して誤差を求め、最も
誤差の少ないベクトルを動きベクトルとして選ぶ。選ば
れた動きベクトルは、その値の分布が0(ゼロ)付近に
集中しているので、可変長符号化器13でハフマン符号な
どの可変長符号に変換され、動きベクトルデータ出力端
子14より出力される。一方、復号側ではこの動きベクト
ルによって符号化系と同様に予測画像の位置シフトを行
なう。
るが、最も一般的なのがブロックマッチングによる方法
である。これは画像を8×8ないし16×16程度のブロッ
クに区切り、その単位で一つの動きベクトルを求めるも
のである。例えば、1フレーム当たり1画素(以下、画
素/フレームと記す)毎に+3(画素/フレーム)から
−3(画素/フレーム)程度の範囲で2次元的に動きベ
クトルを設定しておき、予測に使う画像をそのベクトル
分だけ動かしてブロックの平均二乗誤差を求める。そし
て、設定した全てのベクトルに対して誤差を求め、最も
誤差の少ないベクトルを動きベクトルとして選ぶ。選ば
れた動きベクトルは、その値の分布が0(ゼロ)付近に
集中しているので、可変長符号化器13でハフマン符号な
どの可変長符号に変換され、動きベクトルデータ出力端
子14より出力される。一方、復号側ではこの動きベクト
ルによって符号化系と同様に予測画像の位置シフトを行
なう。
この手法は考え方は単純であるが、各ベクトルごとに誤
差を求めるので処理量は極めて多い。更に、ベクトルの
数は多いほどより正確な動きベクトル検出ができるが、
処理量はそれに比例して多くなる。先の例では垂直水平
とも7値で49ベクトルに対して処理をすることになる。
差を求めるので処理量は極めて多い。更に、ベクトルの
数は多いほどより正確な動きベクトル検出ができるが、
処理量はそれに比例して多くなる。先の例では垂直水平
とも7値で49ベクトルに対して処理をすることになる。
<動きベクトル検出> このような処理量を軽減する手段としてベクトルの選定
を数ステップに分ける方法が提案されている。これは、
はじめはベクトルを粗く設定し、次は選択されたベクト
ルの回りに細かく設定していくもので、全体として設定
されるベクトルの数に対して、各ステップで選定の対象
となるベクトル数は大幅に少なくできる。この場合のベ
クトルの設定例を第5図に示す。
を数ステップに分ける方法が提案されている。これは、
はじめはベクトルを粗く設定し、次は選択されたベクト
ルの回りに細かく設定していくもので、全体として設定
されるベクトルの数に対して、各ステップで選定の対象
となるベクトル数は大幅に少なくできる。この場合のベ
クトルの設定例を第5図に示す。
同図において、第1ステップでは1(画素/フレーム)
おきに9ベクトルについて選定を行ない(図で○で示す
ベクトル)、第2ステップでは第1ステップで選択され
たベクトルの周辺で1(画素/フレーム)毎に9ベクト
ルについて選定する(図で●で示すベクトル)。この場
合、全体のベクトル数は「49」になるが、各ステップで
のベクトル数は「9」であり、「18」のベクトルについ
て誤差を求めるだけで済む。
おきに9ベクトルについて選定を行ない(図で○で示す
ベクトル)、第2ステップでは第1ステップで選択され
たベクトルの周辺で1(画素/フレーム)毎に9ベクト
ルについて選定する(図で●で示すベクトル)。この場
合、全体のベクトル数は「49」になるが、各ステップで
のベクトル数は「9」であり、「18」のベクトルについ
て誤差を求めるだけで済む。
このように、第2ステップのベクトル数を第1ステップ
と同じになるようにすると、第1ステップと第2ステッ
プの処理は設定ベクトルの大きさの違いのみとなる。従
って、同じ処理回路が2度使え、処理回路は1ステップ
分あれば良い。
と同じになるようにすると、第1ステップと第2ステッ
プの処理は設定ベクトルの大きさの違いのみとなる。従
って、同じ処理回路が2度使え、処理回路は1ステップ
分あれば良い。
(発明が解決しようとする課題) ところが、このような従来型の動きベクトル検出では全
体のベクトル数に対する処理量は減らせるものの、処理
ステップは多段化され増えているので、処理量の削減は
十分でない。また、ベクトル数は削減されていないの
で、可変長符号化され伝送される情報量はそのままであ
る。
体のベクトル数に対する処理量は減らせるものの、処理
ステップは多段化され増えているので、処理量の削減は
十分でない。また、ベクトル数は削減されていないの
で、可変長符号化され伝送される情報量はそのままであ
る。
一方、動きベクトルは大きなフレーム間相関を持ってい
るにも関わらず、各フレーム独立に処理されており、相
関が有効に使われていない。
るにも関わらず、各フレーム独立に処理されており、相
関が有効に使われていない。
そこで、本発明は上記した従来の技術の課題を解決した
動きベクトル検出装置及び動きベクトル検出方法を提供
することを目的とする。
動きベクトル検出装置及び動きベクトル検出方法を提供
することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は、連続して入力される画像信号の連続フレーム
のうち、予測に使うフレームの空間位置を画像の動きに
合わせて移動させてフレーム間予測を行う際に、前記画
像信号の連続フレームの中から所定間隔で特定フレーム
を設定し、この特定フレーム同志の間で画像の動きベク
トルを検出する第1の動きベクトル検出手段と、前記特
定フレームの間の非特定フレームの各フレームとその前
後の特定フレームとの間の動きベクトルを、前記第1の
動きベクトル検出手段で検出された動きベクトルの近傍
で検出する第2の動きベクトル検出手段とによって、少
ない処理量で正確な動きベクトルを検出するようにした
動きベクトル検出装置及び動きベクトル検出方法であ
る。
のうち、予測に使うフレームの空間位置を画像の動きに
合わせて移動させてフレーム間予測を行う際に、前記画
像信号の連続フレームの中から所定間隔で特定フレーム
を設定し、この特定フレーム同志の間で画像の動きベク
トルを検出する第1の動きベクトル検出手段と、前記特
定フレームの間の非特定フレームの各フレームとその前
後の特定フレームとの間の動きベクトルを、前記第1の
動きベクトル検出手段で検出された動きベクトルの近傍
で検出する第2の動きベクトル検出手段とによって、少
ない処理量で正確な動きベクトルを検出するようにした
動きベクトル検出装置及び動きベクトル検出方法であ
る。
(作 用) 上記した構成の動きベクトル検出装置においては、連続
して入力される画像信号の連続フレームの中から特定フ
レームを予め数フレーム毎に設定し、その特定フレーム
同志間で第1の動きベクトル検出手段により第1ステッ
プの動きベクトル検出を行なう。
して入力される画像信号の連続フレームの中から特定フ
レームを予め数フレーム毎に設定し、その特定フレーム
同志間で第1の動きベクトル検出手段により第1ステッ
プの動きベクトル検出を行なう。
次に、前記特定フレーム間にある非特定フレームと他の
特定フレームとの間の動きベクトルを検出する際に、第
2の動きベクトル検出手段により第2のステップとして
上記の第1ステップで選択された動きベクトルに基づい
て動きベクトルの推定を行い、この推定結果の動きベク
トルの周辺でさらに精度の高い動きベクトル検出を行な
う。
特定フレームとの間の動きベクトルを検出する際に、第
2の動きベクトル検出手段により第2のステップとして
上記の第1ステップで選択された動きベクトルに基づい
て動きベクトルの推定を行い、この推定結果の動きベク
トルの周辺でさらに精度の高い動きベクトル検出を行な
う。
(実 施 例) 本発明になる動きベクトル検出装置及び動きベクトル検
出方法の実施例について以下に図面と共に説明する。
出方法の実施例について以下に図面と共に説明する。
第1図は本発明になる動きベクトル検出装置を用いた符
号化装置の一実施例の構成を示すブロック図である。こ
の符号化装置の基本的な構成は、従来例に準じたものと
なっており、前出の第2図中の構成と同一の構成部分に
は同一番号を付す。
号化装置の一実施例の構成を示すブロック図である。こ
の符号化装置の基本的な構成は、従来例に準じたものと
なっており、前出の第2図中の構成と同一の構成部分に
は同一番号を付す。
第1図に於いて、本発明の動きベクトル検出装置は、動
きベクトル検出器40、ベクトル差検出器41、フレームメ
モリ32、33、(N−1)フレームメモリ31、可変長符号
化器13等で構成されている。
きベクトル検出器40、ベクトル差検出器41、フレームメ
モリ32、33、(N−1)フレームメモリ31、可変長符号
化器13等で構成されている。
第1図においては、予測に使われる独立フレーム符号化
が済んでから非独立フレームを符号化するための(N−
1)フレームメモリ31[Nは2以上の整数]を持つ。
が済んでから非独立フレームを符号化するための(N−
1)フレームメモリ31[Nは2以上の整数]を持つ。
また、予測信号(予測値)を前後二つのフレームをもと
に形成するために、二つのフレームメモリ32,33と、そ
れぞれの信号の空間位置(2次元空間位置)を移動する
位置シフタ34,35と、この位置シフタ34,35で移動するシ
フタ量を与えるシフト量算出器36と、位置シフタ34,35
で空間位置が移動させられたそれぞれの信号に重み付け
をする二つの係数掛け算器{×α,×(1−α)}37,3
8と、それらの加算器39とがある。[但し、0<α<
1] また、動きベクトル検出のために、第1の動きベクトル
検出手段である動きベクトル検出器40と、第2の動きベ
クトル検出手段であるベクトル差検出器41とがある。
に形成するために、二つのフレームメモリ32,33と、そ
れぞれの信号の空間位置(2次元空間位置)を移動する
位置シフタ34,35と、この位置シフタ34,35で移動するシ
フタ量を与えるシフト量算出器36と、位置シフタ34,35
で空間位置が移動させられたそれぞれの信号に重み付け
をする二つの係数掛け算器{×α,×(1−α)}37,3
8と、それらの加算器39とがある。[但し、0<α<
1] また、動きベクトル検出のために、第1の動きベクトル
検出手段である動きベクトル検出器40と、第2の動きベ
クトル検出手段であるベクトル差検出器41とがある。
さらに、切換えスイッチ42を画像信号入力端子1と(N
−1)フレームメモリ31との間に、切換えスイッチ43を
予測信号減算器2と直交交換器3との間に、切換えスイ
ッチ44を二つのフレームメモリ32,33の間に、切換えス
イッチ45をフレームメモリ33とベクトル差検出器41との
間にそれぞれ設ける。
−1)フレームメモリ31との間に、切換えスイッチ43を
予測信号減算器2と直交交換器3との間に、切換えスイ
ッチ44を二つのフレームメモリ32,33の間に、切換えス
イッチ45をフレームメモリ33とベクトル差検出器41との
間にそれぞれ設ける。
第1図に示した実施例の構成において、画像信号入力端
子1より入力された動画像の信号(連続フレーム)は、
切換えスイッチ42,43で、独立に符号化されるフレーム
ではa側に接続され、(N−1)フレームメモリ31や予
測信号減算器2を介さずに直交変換器3へと導かれる。
子1より入力された動画像の信号(連続フレーム)は、
切換えスイッチ42,43で、独立に符号化されるフレーム
ではa側に接続され、(N−1)フレームメモリ31や予
測信号減算器2を介さずに直交変換器3へと導かれる。
直交変換器3,量子化器4,可変長符号化器5の動作は基本
的に従来例と同様である。
的に従来例と同様である。
一方、残りの非独立フレームはフレーム間予測されるの
で、予測信号を減算するが、本発明装置では独立フレー
ムを先に符号化しておく必要があるので、残りのフレー
ムについてはその分を遅延させる。
で、予測信号を減算するが、本発明装置では独立フレー
ムを先に符号化しておく必要があるので、残りのフレー
ムについてはその分を遅延させる。
ここで、独立とするフレームをNフレームに1フレーム
[Nは2以上の整数]とすると、その遅延量は(N−
1)フレーム分となる。ここで、Nは3ないし5程度と
する。残りの非独立フレームの時には切換えスイッチ4
2,43をb側に接続し、信号は(N−1)フレームメモリ
31で(N−1)フレーム分だけ遅延され、予測信号減算
器2で予測信号が減算された後に直交変換器3に導か
れ、その予測誤差(残差)について符号化される。
[Nは2以上の整数]とすると、その遅延量は(N−
1)フレーム分となる。ここで、Nは3ないし5程度と
する。残りの非独立フレームの時には切換えスイッチ4
2,43をb側に接続し、信号は(N−1)フレームメモリ
31で(N−1)フレーム分だけ遅延され、予測信号減算
器2で予測信号が減算された後に直交変換器3に導か
れ、その予測誤差(残差)について符号化される。
ここで、切換えスイッチ42,43は定期的にNフレームに
1フレームだけa側に接続され、それ以外ではb側に接
続されることになる。以降の直交変換器3,量子化器4,可
変長符号化器5の動作は、独立フレームのときと同じで
ある。
1フレームだけa側に接続され、それ以外ではb側に接
続されることになる。以降の直交変換器3,量子化器4,可
変長符号化器5の動作は、独立フレームのときと同じで
ある。
上記した予測符号化処理については、その様子を第7図
に示すが、aが従来例のフレーム間予測方法で、bが本
発明の場合のフレーム間予測方法である。同図で、四角
形は連続して入力される同画像信号の連続フレームであ
り、その中で陰を付けたものは独立にフレーム内で符号
化されるフレームで、aで最は初(またはリセット時)
のみが独立フレームとなっているが、bでは定期的に独
立フレームがある。矢印はフレーム間予測の方向関係を
示しており、aでは各フレーム同様に前フレームからの
み予測が行なわれるが、bでは前後の二つの独立フレー
ムから予測される。
に示すが、aが従来例のフレーム間予測方法で、bが本
発明の場合のフレーム間予測方法である。同図で、四角
形は連続して入力される同画像信号の連続フレームであ
り、その中で陰を付けたものは独立にフレーム内で符号
化されるフレームで、aで最は初(またはリセット時)
のみが独立フレームとなっているが、bでは定期的に独
立フレームがある。矢印はフレーム間予測の方向関係を
示しており、aでは各フレーム同様に前フレームからの
み予測が行なわれるが、bでは前後の二つの独立フレー
ムから予測される。
また、予測は独立フレームのみをもとに行なわれ、bの
ように前及び後のフレームから予測されたフレームが別
の予測に使われることはない。
ように前及び後のフレームから予測されたフレームが別
の予測に使われることはない。
<予測信号形成> 次に、本発明方式における予測信号の作り方について述
べる。
べる。
予測信号は、フレームメモリ32に蓄えられた新独立フレ
ームの信号とフレームメモリ33に蓄えられた旧独立フレ
ームの信号から得られる。
ームの信号とフレームメモリ33に蓄えられた旧独立フレ
ームの信号から得られる。
フレームメモリ32には独立フレーム処理時に信号が入力
され、同時に切換えスイッチ44がa側に接続されること
によりフレームメモリ32の信号がフレームメモリ33に入
れ換えられる。予測処理時にはこれらの出力が位置シフ
タ34,35によりシフト量算出器36より与えられるシフト
量だけ空間位置(2次元空間位置)が移動(シフト)さ
せられる。
され、同時に切換えスイッチ44がa側に接続されること
によりフレームメモリ32の信号がフレームメモリ33に入
れ換えられる。予測処理時にはこれらの出力が位置シフ
タ34,35によりシフト量算出器36より与えられるシフト
量だけ空間位置(2次元空間位置)が移動(シフト)さ
せられる。
シフト量算出器36では、入力される動きベクトルをフレ
ーム間の時間関係から、旧フレームに対しては(−i)
倍し、新フレームに対しては(N−i)倍としてシフト
量を得る。
ーム間の時間関係から、旧フレームに対しては(−i)
倍し、新フレームに対しては(N−i)倍としてシフト
量を得る。
ここで、iは独立フレームを0(ゼロ)とした予測フレ
ームの番号で、i=1,2,3,…,(N−i)である。
ームの番号で、i=1,2,3,…,(N−i)である。
位置シフタ34,35の出力は、係数掛け算器37,38によっ
て、係数掛け算器37ではα倍、係数掛け算器38では(1
−α)倍され[但し、但し、0<α<1]、加算器39に
よって加算され、予測信号減算器2に予測信号として供
給される。ここで、重み付けの係数αは、線形予測では
i/Nとなる。
て、係数掛け算器37ではα倍、係数掛け算器38では(1
−α)倍され[但し、但し、0<α<1]、加算器39に
よって加算され、予測信号減算器2に予測信号として供
給される。ここで、重み付けの係数αは、線形予測では
i/Nとなる。
<動きベクトル検出> 次に、本発明の動きベクトル検出方法であるが、第1ス
テップの処理は、第1図に示す第1の動きベクトル検出
手段即ち動きベクトル検出器40で行なわれる。この動き
ベクトル検出器40の構成例を第3図に示す。
テップの処理は、第1図に示す第1の動きベクトル検出
手段即ち動きベクトル検出器40で行なわれる。この動き
ベクトル検出器40の構成例を第3図に示す。
第3図において、平均二乗誤差が求められる二つのフレ
ームの信号は、新フレームの信号がベクトル検出信号入
力端子[A]51から、旧フレームの信号がベクトル検出
信号入力端子[B]52からそれぞれ入力され、ランダム
・アクセス・メモリ(RAM)53,54に書き込まれる。
ームの信号は、新フレームの信号がベクトル検出信号入
力端子[A]51から、旧フレームの信号がベクトル検出
信号入力端子[B]52からそれぞれ入力され、ランダム
・アクセス・メモリ(RAM)53,54に書き込まれる。
ここで、RAM53,54で保持される信号の空間領域は、動き
ベクトルを求める8×8や16×16画素のブロックが設定
されるベクトルで動いた空間領域の分より多くしてお
く。
ベクトルを求める8×8や16×16画素のブロックが設定
されるベクトルで動いた空間領域の分より多くしてお
く。
検出された動きベクトルは、入力される二つのフレーム
に挟まれた非独立フレームで使われるので、両方のフレ
ームを対称的に動かして動きベクトルを求める。
に挟まれた非独立フレームで使われるので、両方のフレ
ームを対称的に動かして動きベクトルを求める。
RAM53,54に与えるアドレスは、書き込み時はブロック内
画素の主アドレスによって、読み出し時は主アドレスに
アドレスシフト量を加減算することで得られる。
画素の主アドレスによって、読み出し時は主アドレスに
アドレスシフト量を加減算することで得られる。
また、書き込み動作は一度だけだが、読み出しはベクト
ル数だけ行なわれる。アドレスシフト量は、ベクトル値
発生器55から出力されるNフレーム間に対応した設定ベ
クトル値がそのまま使える。すなわち、新フレームに対
応するRAM53のアドレスは、主アドレス発生器56の出力
にベクトル値発生器55から出力されるベクトル値を加算
器57で加算し、旧フレームに対応するRAM54のアドレス
は、主アドレス発生器56の出力から上記のベクトル値を
減算器58で減算する。
ル数だけ行なわれる。アドレスシフト量は、ベクトル値
発生器55から出力されるNフレーム間に対応した設定ベ
クトル値がそのまま使える。すなわち、新フレームに対
応するRAM53のアドレスは、主アドレス発生器56の出力
にベクトル値発生器55から出力されるベクトル値を加算
器57で加算し、旧フレームに対応するRAM54のアドレス
は、主アドレス発生器56の出力から上記のベクトル値を
減算器58で減算する。
このようにして得られる各RAM53,54の出力は、減算器59
で差が求められ、二乗器60で入力値の二乗値に変換さ
れ、積分器61で1ブロックの間累積加算し、設定された
ベクトル値に対しての平均二乗誤差を得る。
で差が求められ、二乗器60で入力値の二乗値に変換さ
れ、積分器61で1ブロックの間累積加算し、設定された
ベクトル値に対しての平均二乗誤差を得る。
ここで、第3図中には破線で囲った平均二乗誤差検出
(計算)部の処理は、各ブロックで各設定ベクトルに対
してブロック内画素数だけ繰り返されるので、処理量は
入力される画素数のベクトル数倍になる。すなわち、リ
アルタイムに処理しようとすると、処理サイクルは画素
のサイクルのベクトル数倍になり、設定されるベクトル
数を「9」とすると、9倍の処理速度が要求される。し
かし、テレビ電話などの低レート符号化では画素が通常
のテレビ信号の1/4から1/16程度に削減されており、そ
の9倍程度の速度の処理は問題ない。一方、画素のレー
トが高い場合には各ベクトルに対して並列処理すること
になり、回路量はベクトル数に比例して多くなる。
(計算)部の処理は、各ブロックで各設定ベクトルに対
してブロック内画素数だけ繰り返されるので、処理量は
入力される画素数のベクトル数倍になる。すなわち、リ
アルタイムに処理しようとすると、処理サイクルは画素
のサイクルのベクトル数倍になり、設定されるベクトル
数を「9」とすると、9倍の処理速度が要求される。し
かし、テレビ電話などの低レート符号化では画素が通常
のテレビ信号の1/4から1/16程度に削減されており、そ
の9倍程度の速度の処理は問題ない。一方、画素のレー
トが高い場合には各ベクトルに対して並列処理すること
になり、回路量はベクトル数に比例して多くなる。
このようにして得られた各ベクトルの平均二乗誤差は、
ベクトル選択器62で最も少ないものが選択され、そのベ
クトルの1フレーム分の動きベクトル値V′が出力され
る。選択された動きベクトル値V′は、予測フレームの
処理の間使われるので、フレームメモリ63に蓄積され、
ベクトル値出力端子64より出力される。
ベクトル選択器62で最も少ないものが選択され、そのベ
クトルの1フレーム分の動きベクトル値V′が出力され
る。選択された動きベクトル値V′は、予測フレームの
処理の間使われるので、フレームメモリ63に蓄積され、
ベクトル値出力端子64より出力される。
ここで、動きベクトル値はブロック毎に発生するので、
フレームメモリ63は画素値のフレームメモリである32や
33に対して1/(ブロック内画素数)の小容量のもので済
む。
フレームメモリ63は画素値のフレームメモリである32や
33に対して1/(ブロック内画素数)の小容量のもので済
む。
<ベクトル差検出> 次に、第2ステップの処理として各予測フレームでのベ
クトル差を求める処理であるが、これは第1図に示す第
2の動きベクトル検出手段即ちベクトル差検出器41によ
って行なわれる。このベクトル差検出器41の構成例を第
4図に示すが、第3図に示す動きベクトル検出器40との
差はRAMアドレスの発生方法などで第3図中に破線で囲
った平均二乗誤差検出部は第3図と同じである。
クトル差を求める処理であるが、これは第1図に示す第
2の動きベクトル検出手段即ちベクトル差検出器41によ
って行なわれる。このベクトル差検出器41の構成例を第
4図に示すが、第3図に示す動きベクトル検出器40との
差はRAMアドレスの発生方法などで第3図中に破線で囲
った平均二乗誤差検出部は第3図と同じである。
平均二乗誤差が求められる二つのフレーム信号は、予測
されるフレームの信号がベクトル検出信号入力端子
[A]51から、旧と新(前と後)の独立フレームの信号
がベクトル検出信号入力端子[B]52からそれぞれ入力
され、RAM53,54に書き込まれる。
されるフレームの信号がベクトル検出信号入力端子
[A]51から、旧と新(前と後)の独立フレームの信号
がベクトル検出信号入力端子[B]52からそれぞれ入力
され、RAM53,54に書き込まれる。
独立フレームとして旧と新(前と後)どちらのフレーム
を使うかは、予測でより多く重み付けされるフレームの
信号が選択される。すなわち、新フレームの信号である
フレームメモリ32の出力と、旧フレームの信号であるフ
レームメモリ33の出力が、フレーム番号に応じて切換え
スイッチ45でのc側,d側の接続切換えにより定期的に選
択される。
を使うかは、予測でより多く重み付けされるフレームの
信号が選択される。すなわち、新フレームの信号である
フレームメモリ32の出力と、旧フレームの信号であるフ
レームメモリ33の出力が、フレーム番号に応じて切換え
スイッチ45でのc側,d側の接続切換えにより定期的に選
択される。
ベクトル値の発生方法は、まず、第3図に示すベクトル
値出力端子64から出力された独立フレーム同志の間の動
きベクトル値V′が第4図に示すベクトル値入力端子65
より入力され、ベクトル差発生器66の出力値dVと加算器
67で加算され、ベクトル値が得られる。ここで、dVは従
来例の第2ステップのベクトル差と同様に考えられる。
値出力端子64から出力された独立フレーム同志の間の動
きベクトル値V′が第4図に示すベクトル値入力端子65
より入力され、ベクトル差発生器66の出力値dVと加算器
67で加算され、ベクトル値が得られる。ここで、dVは従
来例の第2ステップのベクトル差と同様に考えられる。
このベクトル値は、1フレーム当りの量なので、実際の
アドレスシフト量はフレームの時間関係により乗算器68
で、旧フレームに対しては(−i)倍し、新フレームに
対しては(N−i)倍して得る。得られたアドレスシフ
ト量は被予測フレームの動きベクトルの推定値であり、
加算器69で主アドレスと加算され、旧又は新(前又は
後)の独立フレームに対する読み出しアドレスとしてRA
M54に入力される。一方、予測されるフレームは固定し
て考えられるので、主アドレスのみが使われる。
アドレスシフト量はフレームの時間関係により乗算器68
で、旧フレームに対しては(−i)倍し、新フレームに
対しては(N−i)倍して得る。得られたアドレスシフ
ト量は被予測フレームの動きベクトルの推定値であり、
加算器69で主アドレスと加算され、旧又は新(前又は
後)の独立フレームに対する読み出しアドレスとしてRA
M54に入力される。一方、予測されるフレームは固定し
て考えられるので、主アドレスのみが使われる。
各RAM53,54の出力より、減算器59,二乗器60,積分器61で
各ベクトルの平均二乗誤差を算出し、それが最小となる
dVの値dVSがベクトル選択器62で求められ、加算器70で
動きベクトル値V′と加算することにより、最終的なベ
クトル値Vを得る。
各ベクトルの平均二乗誤差を算出し、それが最小となる
dVの値dVSがベクトル選択器62で求められ、加算器70で
動きベクトル値V′と加算することにより、最終的なベ
クトル値Vを得る。
動きベクトル値V′や値dVは9種であるが、ベクトル値
Vは49ベクトルの中から選ばれることになる。
Vは49ベクトルの中から選ばれることになる。
以上の処理で、第3図に示した動きベクトル検出器40と
第4図に示したベクトル差検出器41の処理は同時に行な
われない。また、高速動作が要求される平均二乗誤差検
出部はほとんど同一なので、その部分を一つにすること
ができ、回路量は一つの動きベクトル検出器と大差な
い。
第4図に示したベクトル差検出器41の処理は同時に行な
われない。また、高速動作が要求される平均二乗誤差検
出部はほとんど同一なので、その部分を一つにすること
ができ、回路量は一つの動きベクトル検出器と大差な
い。
以上のように、上記した第1図においては、入力画像信
号は、切換えスイッチ42,43により数フレームおきに独
立フレームが得られ、動きベクトル検出器40によりその
独立フレーム同志の間の動きベクトルが求められる。
号は、切換えスイッチ42,43により数フレームおきに独
立フレームが得られ、動きベクトル検出器40によりその
独立フレーム同志の間の動きベクトルが求められる。
一方、非独立フレームの信号が(N−1)フレームメモ
リ31により遅延され、非独立フレームの予測処理を行な
う前に、予測に使われる独立フレームの画像信号がフレ
ームメモリ32,33により旧と新(前と後)の2フレーム
分蓄えられる。フレームメモリ32または33の出力は、切
換えスイッチ45で選択され第2の動きベクトル検出手段
であるベクトル差検出器41に与えられる。
リ31により遅延され、非独立フレームの予測処理を行な
う前に、予測に使われる独立フレームの画像信号がフレ
ームメモリ32,33により旧と新(前と後)の2フレーム
分蓄えられる。フレームメモリ32または33の出力は、切
換えスイッチ45で選択され第2の動きベクトル検出手段
であるベクトル差検出器41に与えられる。
ベクトル差検出器41では予測されるフレームの信号との
間で第2ステップの動きベクトル検出が行なわれる。
間で第2ステップの動きベクトル検出が行なわれる。
このように本発明方法においては、動きベクトルの検出
処理の対象となるフレームが処理ステップ毎に変わり、
各フレームの毎処理では一つのステップのみが処理され
る。この様子を第6図に示すが、aの従来例では各フレ
ームで第1,第2の両方のステップの処理が行なわれるの
に対し、bの本発明方法の場合は独立フレーム(影を付
けたフレーム)の処理時に第1ステップが行なわれ、予
測される非独立フレームでは第2ステップのみが行なわ
れる。
処理の対象となるフレームが処理ステップ毎に変わり、
各フレームの毎処理では一つのステップのみが処理され
る。この様子を第6図に示すが、aの従来例では各フレ
ームで第1,第2の両方のステップの処理が行なわれるの
に対し、bの本発明方法の場合は独立フレーム(影を付
けたフレーム)の処理時に第1ステップが行なわれ、予
測される非独立フレームでは第2ステップのみが行なわ
れる。
なお、この実施例ではステップが2段となっているが、
さらに多くの段数のものも考えられる。その場合、独立
フレームで第1ステップと第2ステップを行ない、予測
フレームで第3ステップと第4ステップを行なうと言っ
たような処理となる。
さらに多くの段数のものも考えられる。その場合、独立
フレームで第1ステップと第2ステップを行ない、予測
フレームで第3ステップと第4ステップを行なうと言っ
たような処理となる。
また、上記した実施例では、連続して入力される画像信
号の連続フレームの中からフレーム間予測を用いないで
フレーム内で独立に符号化する独立フレームを予め数フ
レームおきに設定し、その独立フレーム同志間で第1ス
テップの粗な動きベクトル検出を行ない、次に、第2ス
テップの精度の高いベクトル差検出を行なっているが、
本発明はこれに限らず、上記のような独立フレームを設
定しない従来のフレーム間予測による符号化における動
きベクトル検出にも適用できる。
号の連続フレームの中からフレーム間予測を用いないで
フレーム内で独立に符号化する独立フレームを予め数フ
レームおきに設定し、その独立フレーム同志間で第1ス
テップの粗な動きベクトル検出を行ない、次に、第2ス
テップの精度の高いベクトル差検出を行なっているが、
本発明はこれに限らず、上記のような独立フレームを設
定しない従来のフレーム間予測による符号化における動
きベクトル検出にも適用できる。
さらに、本発明は1つの画像単位で適用されるものであ
るから、テレビジョン信号に於けるフレームに適用され
ることは勿論であるが、これに限らずフィールドに対し
ても適用できることは言うまでもない。
るから、テレビジョン信号に於けるフレームに適用され
ることは勿論であるが、これに限らずフィールドに対し
ても適用できることは言うまでもない。
(発明の効果) 以上の如く、本発明では、連続して入力される画像信号
の連続フレームの中から複数の特定フレームを予め設定
し、その特定フレーム同志間で第1の動きベクトル検出
手段により第1ステップの粗な動きベクトル検出を行な
い、次に、その特定フレームの間の非特定フレームにつ
いて動きベクトルを検出する際に、第2の動きベクトル
検出手段により第2のステップとして、上記の第1ステ
ップで選択された動きベクトルに基づいて前記特定画像
以外の非特定画像と前記特定画像間の動きベクトルを推
定し、この推定した動きベクトルの周辺で前記非特定画
像と前記特定画像間の動きベクトルの検出を高精度に行
うようにしているため、各フレームでの処理ステップが
少なくて済み、例えば処理ステップが2段の場合、従来
手法では各フレームで2ステップの処理を行なうのに対
し、半分の1ステップのみの処理量となる。
の連続フレームの中から複数の特定フレームを予め設定
し、その特定フレーム同志間で第1の動きベクトル検出
手段により第1ステップの粗な動きベクトル検出を行な
い、次に、その特定フレームの間の非特定フレームにつ
いて動きベクトルを検出する際に、第2の動きベクトル
検出手段により第2のステップとして、上記の第1ステ
ップで選択された動きベクトルに基づいて前記特定画像
以外の非特定画像と前記特定画像間の動きベクトルを推
定し、この推定した動きベクトルの周辺で前記非特定画
像と前記特定画像間の動きベクトルの検出を高精度に行
うようにしているため、各フレームでの処理ステップが
少なくて済み、例えば処理ステップが2段の場合、従来
手法では各フレームで2ステップの処理を行なうのに対
し、半分の1ステップのみの処理量となる。
第1の動きベクトル検出手段による第1ステップのベク
トルは所定間隔(数フレーム)で共通になっており、復
号側に伝送する必要のあるベクトルの情報量も少なくな
る。これは、処理ステップが数フレーム間にまたがって
行なわれることで、従来手法で使われていなかった、動
きベクトルのフレーム間相関が有効に使われるためであ
る。
トルは所定間隔(数フレーム)で共通になっており、復
号側に伝送する必要のあるベクトルの情報量も少なくな
る。これは、処理ステップが数フレーム間にまたがって
行なわれることで、従来手法で使われていなかった、動
きベクトルのフレーム間相関が有効に使われるためであ
る。
一方、第2の動きベクトル検出手段による第2ステップ
ではベクトルの範囲が限定されるが、動きベクトルのフ
レーム間相関は高いのであまり問題にならず、むしろ範
囲が限定されるため、ノイズなどにより誤ったベクトル
が選択されることが少なくなり、良好なベクトル検出が
行なわれる。
ではベクトルの範囲が限定されるが、動きベクトルのフ
レーム間相関は高いのであまり問題にならず、むしろ範
囲が限定されるため、ノイズなどにより誤ったベクトル
が選択されることが少なくなり、良好なベクトル検出が
行なわれる。
第1図は本発明になる動きベクトル検出装置を用いた符
号化装置の一実施例の構成を示すブロック図、第2図は
従来例における動き補償符号化装置の構成を示すブロッ
ク図、第3図は本発明の実施例を構成する第1の動きベ
クトル検出手段を示すブロック図、第4図は本発明の実
施例を構成する第2の動きベクトル検出手段を示すブロ
ック図、第5図は2ステップ処理における動きベクトル
の設定例を示す図、第6図は本発明と従来例の各フレー
ムでの処理ステップを示す図、第7図は本発明と従来例
の予測方法を示す図である。 1……画像信号入力端子、2……予測信号減算器、 3……直交変換器、4……量子化器、 5,13……可変長符号化器、6……データ出力端子、 7……逆量子化器、8……直交逆変換器、 9,39,57,67,69,70……加算器、 10,32,33,63……フレームメモリ、 11,34,35……位置シフタ、 12……動きベクトル検出器、 14……動きベクトルデータ出力端子、 31……(N−1)フレームメモリ、 36……シフト量算出器、37,38……係数掛け算器、 40……第1の動きベクトル検出手段(動きベクトル検出
器)、41……第2の動きベクトル検出手段(ベクトル差
検出器)、 42,43,44,45……切換えスイッチ、 51,52……ベクトル検出信号入力端子、 53,54……ランダム・アクセス・メモリ(RAM)、 55……ベクトル値発生器、56……主アドレス発生器、 58,59……減算器、60……二乗器、61……積分器、 62……ベクトル選択器、64……ベクトル値出力端子、 65……ベクトル値入力端子、66……ベクトル差発生器、 68……乗算器。
号化装置の一実施例の構成を示すブロック図、第2図は
従来例における動き補償符号化装置の構成を示すブロッ
ク図、第3図は本発明の実施例を構成する第1の動きベ
クトル検出手段を示すブロック図、第4図は本発明の実
施例を構成する第2の動きベクトル検出手段を示すブロ
ック図、第5図は2ステップ処理における動きベクトル
の設定例を示す図、第6図は本発明と従来例の各フレー
ムでの処理ステップを示す図、第7図は本発明と従来例
の予測方法を示す図である。 1……画像信号入力端子、2……予測信号減算器、 3……直交変換器、4……量子化器、 5,13……可変長符号化器、6……データ出力端子、 7……逆量子化器、8……直交逆変換器、 9,39,57,67,69,70……加算器、 10,32,33,63……フレームメモリ、 11,34,35……位置シフタ、 12……動きベクトル検出器、 14……動きベクトルデータ出力端子、 31……(N−1)フレームメモリ、 36……シフト量算出器、37,38……係数掛け算器、 40……第1の動きベクトル検出手段(動きベクトル検出
器)、41……第2の動きベクトル検出手段(ベクトル差
検出器)、 42,43,44,45……切換えスイッチ、 51,52……ベクトル検出信号入力端子、 53,54……ランダム・アクセス・メモリ(RAM)、 55……ベクトル値発生器、56……主アドレス発生器、 58,59……減算器、60……二乗器、61……積分器、 62……ベクトル選択器、64……ベクトル値出力端子、 65……ベクトル値入力端子、66……ベクトル差発生器、 68……乗算器。
Claims (5)
- 【請求項1】連続して入力される画像信号に対して動き
補償画像間予測を行う際に動きベクトルを検出する動き
ベクトル検出装置において、 連続入力画像の中から複数の特定画像を設定し、この特
定画像間の動きベクトルを検出する第1の動きベクトル
検出手段と、 前記特定画像以外の非特定画像と前記特定画像間の動き
ベクトルを前記第1の動きベクトル検出手段の出力を基
に推定し、この推定した動きベクトルの周辺で前記非特
定画像と前記特定画像間の動きベクトルを検出する第2
の動きベクトル検出手段とよりなる動きベクトル検出装
置。 - 【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載の動きベクト
ル検出装置において、 前記第2の動きベクトル検出手段では、前記非特定画像
と前記特定画像間の動きベクトルを前記第1の動きベク
トル検出手段の出力を基に推定し、この推定した動きベ
クトルとの差分として動きベクトルを検出するようにし
たことを特徴とする動きベクトル検出装置。 - 【請求項3】連続して入力される画像信号に対して動き
補償画像間予測を行う際に動きベクトルを検出する動き
ベクトル検出方法において、 連続入力画像の中から複数の特定画像を設定してこの特
定画像間の動きベクトルを検出し、前記特定画像以外の
非特定画像と前記特定画像間の動きベクトルを前記特定
画像間の動きベクトルを基に推定し、この推定した動き
ベクトルの周辺で前記非特定画像と前記特定画像間の動
きベクトルの検出を行うようにしたことを特徴とする動
きベクトル検出方法。 - 【請求項4】特許請求の範囲第3項に記載の動きベクト
ル検出方法において、 前記非特定画像と前記特定画像間の動きベクトルを前記
特定画像間の動きベクトルを基に推定する際に、前記特
定画像と前記非特定画像との時間的関係に応じて推定す
るようにしたことを特徴とする動きベクトル検出方法。 - 【請求項5】特許請求の範囲第3項に記載の動きベクト
ル検出方法において、 前記非特定画像と前記特定画像間の動きベクトルを前記
特定画像間の動きベクトルを基に推定し、この推定した
動きベクトルとの差分として動きベクトルを検出するよ
うにしたことを特徴とする動きベクトル検出方法。
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1034161A JPH07112283B2 (ja) | 1989-02-14 | 1989-02-14 | 動きベクトル検出装置及び検出方法 |
US07/465,747 US4985768A (en) | 1989-01-20 | 1990-01-18 | Inter-frame predictive encoding system with encoded and transmitted prediction error |
EP93111440A EP0572046B1 (en) | 1989-01-20 | 1990-01-19 | Decoding system for decoding video signals |
DE69030819T DE69030819T2 (de) | 1989-01-20 | 1990-01-19 | Dekodierungssystem zur Dekodierung von Videosignalen |
EP90101096A EP0379217B1 (en) | 1989-01-20 | 1990-01-19 | Inter-frame predictive encoding system |
DE69024235T DE69024235T2 (de) | 1989-01-20 | 1990-01-19 | Prädiktives Zwischenbildkodierungssystem |
US08/004,689 USRE34965E (en) | 1989-01-20 | 1993-01-14 | Inter-frame predictive encoding system with encoded and transmitted prediction error |
HK98100221A HK1001182A1 (en) | 1989-01-20 | 1998-01-10 | Decoding system for decoding video signals |
HK98100222A HK1001183A1 (en) | 1989-01-20 | 1998-01-10 | Inter-frame predictive encoding system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1034161A JPH07112283B2 (ja) | 1989-02-14 | 1989-02-14 | 動きベクトル検出装置及び検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02214283A JPH02214283A (ja) | 1990-08-27 |
JPH07112283B2 true JPH07112283B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=12406484
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1034161A Expired - Lifetime JPH07112283B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-02-14 | 動きベクトル検出装置及び検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07112283B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5151784A (en) * | 1991-04-30 | 1992-09-29 | At&T Bell Laboratories | Multiple frame motion estimation |
JP2611591B2 (ja) * | 1991-10-31 | 1997-05-21 | 日本ビクター株式会社 | 動き補償装置 |
US6091460A (en) | 1994-03-31 | 2000-07-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Video signal encoding method and system |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0233286A (ja) * | 1988-07-22 | 1990-02-02 | Fujitsu Ltd | 動ベクトル検出方式 |
-
1989
- 1989-02-14 JP JP1034161A patent/JPH07112283B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02214283A (ja) | 1990-08-27 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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