JPH0750773A - ビデオ圧縮処理用装置及び方法 - Google Patents

ビデオ圧縮処理用装置及び方法

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JPH0750773A
JPH0750773A JP6037317A JP3731794A JPH0750773A JP H0750773 A JPH0750773 A JP H0750773A JP 6037317 A JP6037317 A JP 6037317A JP 3731794 A JP3731794 A JP 3731794A JP H0750773 A JPH0750773 A JP H0750773A
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Takaaki Ota
オオタ タカアキ
Shaffer Mark
シャーファ マーク
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Sony Electronics Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 直線運動のほか回転及びズーム運動をも考慮
した４次元ビデオ動き補償を与える。 【構成】 ビデオデータの現フレームを複数のブロック
に分割し、現フレームにおけるブロックを前フレームに
おける対応するブロックと比較し、現ブロックの前ブロ
ックに対する直線運動のみならず、回転及びズーム運動
を検出して、１つのビデオフレームから次のビデオフレ
ームにかけての動きベクトルを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオ圧縮に関するも
のである。もっと詳しくいえば、或るビデオフレームか
ら次ビデオフレームへのビデオ画像情報の運動（動
き）、即ち回転及びズーム運動を表す動きベクトルの検
出及び発生に関する。
【０００２】
【従来の技術】テレビジョン信号のようなデジタル形式
のビデオ情報の送信や記録は、高品質ビデオ画像の精確
な再生を確実とするために、大量のデジタル情報を必要
とするのが一般的である。例えば、画像情報の各ビデオ
フレームをデジタル化する場合、約２５０Ｍｂｐｓを要
する。高品位テレビジョン（ＨＤＴＶ）の出現と共に、
ＨＤＴＶ画像の再生に必要な情報量はかなり増加してい
る。また、高忠実度音声再生のために提案されたデジタ
ル規格は、なおデジタルデータを追加しないと満たされ
ないと考えられており、デジタルビデオシステムにおけ
る送信（データ伝送）レートは約１０００Ｍｂｐｓのオ
ーダー（桁数）になると予想される。
【０００３】上述のデータ要件のため、ビデオ画像の各
フレームに含まれる全ビデオ情報をフレーム毎にデジタ
ル化することは、非実際的であった。しかも、個々のシ
ーンの１ビデオフレームに含まれるビデオ情報は、直前
のフレームに含まれるビデオ情報と全く類似（多くの場
合、殆ど同一）であることが認められるので、ビデオフ
レーム全部をデジタル化すると、大部分に冗長なデータ
が含まれることになる。この冗長度は、データ圧縮技法
を用いることにより、帯域幅及びデータ伝送レートの大
幅な節約が実現できることを示唆している。これまで、
２つのタイプのビデオ圧縮処理が提案された。即ち、或
るビデオ情報フレーム内の空間（的）冗長度を利用し
て、該フレームを表すに要するデジタルデータ量を減ら
すフレーム内圧縮と、或るフレームから次のフレームに
かけての情報の冗長度を利用して、変化を表すデジタル
データのみを送信するフレーム間圧縮とである。
【０００４】与えられたフレームの空間冗長度をなくす
ため、種々の数学的モデルが提案された。全くうまくゆ
くことが分かりデジタル処理によって実施された１つの
技法は、ビデオフレームに含まれるビデオ情報の直交変
換（例えば、離散的コサイン変換（ＤＣＴ））に頼るも
のである。当業者には周知のように、ＤＣＴ処理は、デ
ジタル化されたピクセルの如きビデオ情報のビデオフレ
ームをｎ×ｎピクセルアレイより成る複数ブロックに分
割したあと、各ブロックの離散的コサイン変換を行うも
のである。異なる周波数成分のＤＣＴ係数を発生し、閾
レベルを越える係数のみを更に処理する。これにより、
ビデオフレームを表すに要するデータがかなり減少し、
画質が少し低下するが、視聴者には容易に分からない。
これらのＤＣＴ係数を量子化した後ハフマン符号化のよ
うな可変長符号化を行えば、更にデータの減少又は圧縮
が達成される。その結果、ＨＤＴＶフレームの如きビデ
オ情報のフレームを表すに要するデータ量は、かなり減
少する。
【０００５】フレーム間符号化とは、新しいフレーム
（以下「現フレーム」という。）の先行フレーム、例え
ば直前のフレームに対する変化のみを送信又は記録する
処理をいう。フレーム間に殆ど変化がない場合、現フレ
ームを表すのに極めて少ないデータで済む。しかし、新
フレームの前フレームに対する相似性が少ない場合、例
えば、新しいシーンの最初のフレームが現れた場合、現
フレームを表すのに要するデータ量は大きくなるので、
現フレームを表すのに単にフレーム内符号化に頼る方が
もっと効率的であろう。したがって、実際の送信や記録
システムでは、ビデオフレームを表すに要するデジタル
データの最適の減少又は圧縮を達成するように、適宜フ
レーム内及びフレーム間符号化を使用している。フレー
ム間符号化において送信又は記録されるフレーム間変化
は一般に、現フレームを発生する先行（前）フレームの
ビデオ情報における局部化された運動（動き）を表すの
で、かかる変化を動きベクトルと呼ぶ。前ビデオフレー
ムを表すデジタルデータに動きベクトルを加えると、現
フレームが生じる。前ビデオフレームへの動きベクトル
の付加はまた、動き補償又は動き予想として知られてい
る。即ち、現フレームは、単に前フレームを表すデータ
に動きベクトルを加えることにより「予想」できること
になる。
【０００６】従来の動き補償は、現フレームの前フレー
ムに対する直線的な動きを検出して行っている。即ち、
例えば、ビデオフレームを構成する複数ブロックの垂直
及び水平方向の変化を検出し、これを現フレームの対応
ブロックの予想に用いる。しかし、このような直線動き
補償は、前フレームにおける物体がｘ及びｙ方向にしか
動かないことを前提にしている。しかし、前フレームに
おける物体は、該フレームから現フレームへ回転運動を
することがある。直線的な動きベクトルの発生、即ち、
直線動き補償は、かかる回転運動を精確に又は受入れら
れる程度に表さないことが多い。よって、回転運動を表
すのに直線動きベクトルを用いると、不満足な結果とな
る。
【０００７】動き補償を直線動きベクトルに限ることの
もう１つの欠点は、ズームイン（拡大）やズームアウト
（縮小）の如く、よく使われる普通のカメラ技法を考慮
できないことである。正、即ち１より大きいズーム率
（比）を用いる場合、つまりカメラマンが対象に関して
ズームインする場合、現フレーム内の或るブロックの実
効サイズが、前フレームの同一ブロックに対して増加す
るように見える。反対に、ズーム率が負、即ち１より小
さい場合、つまりカメラマンが対象に関してズームアウ
トする場合、現フレーム内の或るブロックの見かけのサ
イズが、前フレームの同一ブロックに比して減少する。
同様に、カメラに向かったり、離れたりする対象の動き
も、ズーム効果を起こす。直線動き補償は、このズーム
率を考えていない。よって、従来の２次元動き補償で
は、ズームインやズームアウトの如き比較的簡単なビデ
オカメラ技法で作成さされビデオ画像を、思い通りに再
生できないことが多い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、通常及びＨＤＴＶのビデオ画像の両方を表すの
に使用できる改良されたビデオ圧縮技法を提供すること
である。本発明の他の課題は、改良されたフレーム間符
号化技法を提供することである。本発明の更に他の課題
は、直線的な動きのほか回転及びズームイン・ズームア
ウトの動きも考慮した動き補償を与えることである。本
発明の別の課題は、４次元ビデオ動き補償を与えること
である。本発明のなお別の課題は、或るビデオフレーム
から次のビデオフレームにかけての回転動きベクトルを
検出する技法を提供することである。本発明の更に別の
課題は、或るビデオフレームから次のビデオフレームに
かけてのズームベクトルを検出する技法を提供すること
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、一面
において、隣接ビデオフレーム間、例えば前ビデオフレ
ームから現ビデオフレームへのビデオ情報の回転を検出
する技法を提供する。回転ベクトルデータを検出した回
転の大きさを表すために発生し、この回転ベクトルデー
タを、２フレーム間の直線（的）動きを検出する直線動
きベクトルの如き他の動きベクトルデータと組合せる。
【００１０】本発明は、他の面において、前フレームか
ら現フレームへのビデオ情報のズームイン及びズームア
ウトを検出し、検出したズームの大小を表すズームベク
トルデータを発生し、これを前述の動きベクトルデータ
と組合せる技法を提供する。
【００１１】好適な具体構成では、回転及びズーム両方
のベクトルデータを発生する。これは、ビデオデータの
現フレームを複数ブロックに分割し、記憶されたビデオ
データ（これは前フレームを表す。）の限られた部分に
ついて直線、回転及びブームイン・ズームアウト方向に
変位されるサーチブロックを作ることによって達成され
る。このサーチブロックは、記憶されたビデオデータの
うち、現フレームから分割された選択したブロックに最
もよく似たブロックを探し求める（サーチする）ための
ものである。選択したブロックに最もよく似たサーチブ
ロックの直線、回転及びズームイン・ズームアウト位置
に対応する動きベクトルｘ，ｙ，ｒ及びｚを発生する。
即ち、回転ベクトルｒは、前フレームにおける対応ブロ
ックに対する選択ブロックの回転を表し、ズームベクト
ルｚは、前フレームにおける対応ブロックに対する選択
ブロックのズームイン又はズームアウトを表す。
【００１２】本発明をビデオ圧縮システムに用いる場
合、４次元動きベクトルｘ，ｙ，ｒ及びｚを、前フレー
ムを表す差分パルス符号変調（ＤＰＣＭ）データ（又は
残差データ）に加える。ここで、前フレームとは、もっ
と正確にいえば、その残差フレームを表すＤＰＣＭデー
タである。該ビデオ圧縮システムはまた、例えばＤＣＴ
プロセッサの如き直交変換プロセッサなどの、フレーム
内空間冗長度プロセッサを含むフレーム内符号化器を有
する。これは、圧縮データが元のビデオフレームを表す
ようにするためである。
【００１３】本発明は、別の面において、動きベクトル
ｘ，ｙ，ｒ及びｚを作るために、座標ｘｍ，ｙｎ，ｒθ
及びｚｐ（ｍ及びｎは可変整数、θは可変角度、ｐは可
変ズーム率である。）を定めることにより、サーチブロ
ックの変位を定める技法を提供する。予め設定（プリセ
ット）したｍ，ｎ，θ及びｐの値を用いたとき、サーチ
ブロックにおけるピクセルを表す位置が、記憶されたビ
デオフレームにおけるピクセルと一致しないことがあ
る。そのような場合は、サーチブロックにおけるピクセ
ル値を、記憶されたフレームにおける近接ピクセルから
補間する。それから、サーチブロックの補間されたピク
セルと選択されたブロックの対応するピクセルとの差を
定めて、動きベクトルを作るための「整合」を見付け
る。
【００１４】
【実施例】図１は、本発明を用いたビデオ圧縮システム
のブロック図である。同図のビデオ圧縮システムは、フ
レーム内データ圧縮及びフレーム間データ圧縮を含み、
後者は、或るフレームから次のフレームにかけての画像
情報の直線（即ち、ｘ，ｙ）、回転（即ちｒ）及びズー
ム（即ちｚ）運動を表す動きベクトルの発生手段を含
む。本発明は、回転及びズーム運動を検出し、それらを
表す動きベクトルを発生することを目指すものである。
以下の説明から分かるように、本発明は、画像情報の
ｘ，ｙ，ｒ及びｚ方向におけるフレーム毎（フレームか
らフレームへ）の動きを特徴付ける４次元の動きベクト
ル情報を与えることができる。
【００１５】図１のシステムは、当業者に周知のように
アナログカラー成分Ｒ，Ｇ，Ｂから導出されたデジタル
輝度及びデジタルカラー成分Ｙ，Ｕ及びＶとして供給さ
れるデジタル化されたカラービデオ信号を受信し、処理
するように構成されている。これらのデジタルビデオ成
分Ｙ，Ｕ，Ｖは、公知のように、プリプロセッサ（前処
理器）１０１で予め最初のデータ縮小処理が行われ、そ
して合成される。図１に示すように、該プリプロセッサ
１０１は、デジタルビデオ情報をデータ圧縮装置に供給
するが、該ビデオ情報は一般にフレーム期間の有用で可
視的な画像情報を含むラインに含まれる画素、即ちピク
セルより成る。
【００１６】本発明を用いるデータ圧縮装置は、分割モ
ジュール又は回路１０２及び１０５、直交変換回路（Ｄ
ＣＴ）１０４、フレームメモリ１１０、動き補償器１１
２並びに動きベクトル検出器１１４を具える。分割モジ
ュール１０２は、プリプロセッサ１０１に結合され、フ
レーム期間に含まれるデジタルビデオピクセルを受け、
これらのピクセルを一定数のブロックに分割する。各ブ
ロックは、ｎ×ｎピクセルアレイより成る。或る具体例
ではｎ＝８であるが、所望によりｎの値を変えてもよ
い。同様に、分割モジュール１０２により作られる各ブ
ロックをｎ×ｍ（ただし、ｎ≠ｍ）アレイとしてもよ
い。プリプロセッサ１０１はまた、差回路１０３及び分
割モジュール１０５を経てＤＣＴ１０４に結合される。
分割モジュール１０５は、公知のように、ピクセルを各
々が８×８ピクセルアレイより成るブロックに分割す
る。分割モジュール１０２は、動きベクトル検出器１１
４に結合される。
【００１７】直交変換回路１０４は、分割モジュール１
０５から供給された各ピクセルブロックに直交変換を行
い、当該ブロックに含まれるビデオ情報を表すに要する
デジタル量を減らす作用をする。直交変換回路は当業者
に周知であり、好適な具体構成では、該回路１０４は離
散的コサイン変換（ＤＣＴ）回路である。ＤＣＴ回路１
０４の作用は本発明にとって重要でなく、該回路の利点
や動作は、十分に文書化されており当業者に周知であ
る。ＤＣＴ回路によって作られるＤＣＴ係数は、符号化
器１０６に供給され、動き補償器１１２（後述）から導
出される動き補償されたフレームに逆ＤＣＴ回路１０８
を介して加えられ、フレームメモリ１１０に記憶され
る。符号化器１０６は、上述ＤＣＴ係数を可変長符号、
ランレングス符号のような通常のデータ圧縮符号に符号
化する。符号化器１０６により実現されるランレングス
符号の例として、周知のハフマン符号がある。符号化器
１０６が発生するデータ圧縮符号化されたデータは、記
憶や送信又は更に処理するための出力信号として供給さ
れる。
【００１８】図示しないが、更にデータを圧縮するた
め、量子化回路をＣＤＴ回路１０４の出力に結合しても
よい。そうすると、雑音が生じ、原ビデオデータを復元
した場合、復元されたビデオデータがＤＣＴ変換を受け
たビデオデータと異なるようになる。逆ＤＣＴ回路１０
８は、ＤＣＴ回路１０４と相補的な動作を行い、ＤＣＴ
回路によりデータ圧縮された原ピクセルデータを復元す
る作用をするが、この誤差を伴う。復元されたピクセル
データは、残差（residual）フレームデータと呼ばれ、
加算器１０９で、動き補償器１１２が発生した動き補償
されたフレームデータと加算される。加算された出力
は、プリプロセッサ１０１から供給されたピクセルデー
タのフレームを表し、フレームメモリ１１０に記憶され
る。フレームメモリ１１０の容量は、少なくともビデオ
情報の１フレーム全部を記憶するのに十分である。した
がって、フレームメモリ１１０に記憶されたピクセル
は、プリプロセッサ１０１から図示のビデオ圧縮装置に
供給された先行（前）フレーム期間に含まれたピクセル
である。よって、ビデオ情報の現フレームが分割モジュ
ール１０２に供給されるとき、ビデオ情報の前フレーム
はフレームメモリ１１０に記憶されている。フレームメ
モリ１１０の出力は、動き補償器１１２及び動きベクト
ル検出器１１４に結合される。
【００１９】動きベクトル検出器は、本発明を含み、前
フレームの画像情報に対する現フレームの画像情報にお
ける動き（運動）を検出するものである。これから詳細
に述べるように、動きベクトル検出器１１４は、ｘ及び
ｙ方向における直線運動、回転運動及びズームイン・ズ
ームアウト運動を検出する動作をする。詳しくいえば、
分割回路１０２から動きベクトル検出器に供給される現
フレームの或るブロックは、フレームメモリ１１０から
供給される前フレームの同じブロックと比較され、現フ
レームのブロックが前フレームのその位置から直線的
に、回転して、及び（又は）ズーム率によって動いたか
どうかが検出される。即ち、動きベクトル検出器は、
ｘ，ｙ，ｒ及びｚ方向における４次元運動を検出する機
能をもつ。かかる４次元運動の大きさ及び方向を表す動
きベクトルは、符号化器１０６に結合され、そこで符号
化され、上述の符号化されたＤＣＴ係数と並直列変換さ
れ、送信又は記録される。かかる動きベクトルデータと
ＤＣＴ係数データ（又は残差フレームデータ）を合成す
ると、フレーム期間における原ビデオ情報を再生し、高
品質ビデオ画像として表示するのに十分な情報を与えう
ることは、当業者には理解されるであろう。
【００２０】動きベクトル検出器１１４は、動き補償器
１１２とも結合される。動き補償器１１２は、前フレー
ムにおけるブロックを、該ブロックが現フレームを生じ
るのに受けた運動によって調整し、現フレームにおける
当該ブロックの位置を予想して決める機能をもつ。した
がって、動き補償器１１２は、ビデオ情報の予想される
フレームを作るものと考えてもよい。この予想されたフ
レームを差回路１０３と結合し、プリプロセッサ（並直
列変換器）１０１から供給される実際の現フレームと比
較する。したがって、差回路１０３の出力は、予想され
たフレームと実際のフレームとの差を表し、この差は、
ＤＣＴ変換されてから符号化され、送信又は記録され
る。これらの差（残差フレームを構成する。）に動き補
償されたフレームを加えたものは、フレームメモリ１１
０に記憶されたビデオ情報を更新するのに用い、これに
より、ビデオ圧縮装置に供給されたばかりのフレームを
かなり正確に表すものをフレームメモリに記憶させるこ
とができる。或るフレームから次のフレームにかけて殆
ど或いは全く動きがない場合、フレームメモリ１１０を
更新するのに要するデータ量は極めて少なく、また、動
きベクトル検出器１１４は殆ど或いは全く動きを検出し
ない。
【００２１】通常、新しいビデオシーンの最初のフレー
ムは、フレームメモリ１１０に記憶されたビデオ情報と
は殆ど似ないので、この最初のフレームは前のフレーム
と無関係に符号化し、この最初のフレームを後続フレー
ムと比較するベース（基準）としてフレームメモリに記
憶するのが一般的である。即ち、この最初のフレーム
は、フレーム内符号化と呼ばれるもので符号化し、後続
フレームをこれと比較し、それらの差のみをフレーム間
符号化と呼ばれてきたもので符号化する。
【００２２】図１のビデオ圧縮装置の動作は、これまで
述べたことから明らかであると考えられるが、次に簡単
に説明する。いま、新しいビデオシーンの第１フレーム
がプリプロセッサ１０１から分割モジュール１０２に供
給されたと仮定する。この第１シーンは、例えば、動き
ベクトル検出器１１４により作られる動きベクトルの大
きさを検出することにより、直ちに検知される。このビ
デオ情報の現フレームはまた、分割モジュール１０５に
よって分割され、ＤＣＴ回路１０４により離散的コサイ
ン変換を受け、符号化器１０６によりデータ圧縮フォー
マット符号化され、フレームメモリ１１０に前に記憶さ
れた動き補償（された）フレームに加算され（この第１
シーンの場合、記憶された前フレームはないと考え
る。）、それからフレームメモリに記憶される。
【００２３】ビデオ情報の次のフレームを受けると、フ
レームメモリ１１０に記憶された前のフレームに対す
る、このフレームにおける直線、回転及びズーム運動
が、動きベクトル検出器１１４によって検出される。動
きベクトル検出器により作られる動きベクトルデータ
は、ＤＣＴ回路１０４により作られた残差フレームを表
すＤＣＴ係数と一緒に符号化器１０６に供給される。残
差フレームは、動きベクトルと一緒に符号化され、場合
に応じて送信されたり、記録されたりする。
【００２４】動きベクトル検出器が作成した動きベクト
ルは、動き補償器１１２に供給され、動き補償器は、こ
れら動きベクトルを使ってフレームメモリ１１０に記憶
されている前ビデオ情報フレームを修正する。動き補償
器が作成した動き補償された前フレームは、分割モジュ
ール１０２に供給されていた現フレームを予想したもの
に相当する。差回路１０３は、実際の現フレームと予想
されたフレームの差を検出する。そして、ＤＣＴ回路１
０４によりＤＣＴ変換を受けるのは、これらの差即ち残
差フレームである。ＤＣＴ回路が作成するＤＣＴ係数は
符号化器１０６によって符号化され、符号化された動き
ベクトルデータと共に、ビデオ圧縮装置に供給されたビ
デオ情報のデータ圧縮が行われる。ＤＣＴ係数はまた、
逆ＤＣＴ回路１０８による逆作用を受けて、ビデオ圧縮
されたばかりのフレームに含まれた残差フレームピクセ
ルが復元される。これらの復元されたピクセルは、動き
補償された、即ち予想されたフレームと加算回路１０９
で加算され、前フレームとしてフレームメモリ１１０に
記憶される。上述の動作は、ビデオ情報の次に受信した
フレーム期間について繰返される。
【００２５】好適な具体構成では、動きベクトル検出器
１１４は、あとで詳しく述べる図１９〜図２０に示す流
れ図で表される機能を行うことのできるデジタル信号プ
ロセッサ、マイクロプロセッサ又は固定配線回路を有す
るものでよい。しかし、動きベクトル検出器をもっとよ
く理解し評価するために、前フレームのブロックに含ま
れるビデオ情報が該フレームから次のフレームにかけて
動きを示す様子について、次に述べる。まず図２におい
て、Ａは前フレーム１２２のブロック１，２，３，‥‥
１６を示し、Ｂはそれらのブロックが相対的運動又は位
置変化として現フレーム１２４になる様子を示す。ただ
し、前フレーム１２２のブロックが直線運動のみを行っ
て現フレーム１２４に再構成される場合を示す。例え
ば、ブロック１及び２は−ｘ方向に動き、ブロック３は
−ｘ方向及び＋ｙ方向に動いている。ブロック４は−ｙ
方向に動き、ブロック５は静止したままである。残りの
ブロックのｘ及びｙ変位、即ち直線運動は、図２のＡと
Ｂを比較すれば明らかである。
【００２６】前フレーム１２２から現フレーム１２４へ
かけてのブロックの動き、例えばブロック１の動きは、
記憶された前フレーム１２２のピクセルと、現フレーム
１２４におけるブロック１を構成するピクセルとの整合
又は一致（match)を求めることにより、動きベクトル検
出器１４４にて検出される。同様に、フレーム１２２か
らフレーム１２４へのブロック２の動きも、現フレーム
のブロック２を構成するピクセルと、前フレームの対応
ブロック２のピクセルとの整合を求めることにより、検
出される。かような探索は、型板（template）として働
くサーチブロックを定め、該ブロックをｘ及びｙ方向に
変位し、現フレームのブロックとほぼ同じ前フレームの
ブロックにサーチブロックが重なるまでこれを続けるこ
とにより、実施される。
【００２７】この整合は、サーチブロックを種々の異な
る直線位置に置いて、該サーチブロックに含まれるピク
セルが、いま考えている現フレームのブロックに含まれ
るピクセルとほぼ同じになるときを検出することによ
り、決定する。例えば、サーチブロックの上記の各位置
についてピクセル毎の比較を行い、サーチブロックに含
まれる各ピクセルと、現フレームのブロックの対応ピク
セルとの差を合算してブロック差値を作る。サーチブロ
ックが新しい位置に動くと、別のブロック差値が出来
る。サーチブロックを限られたサーチ区域にわたって変
位させ、これらのブロック差値を記憶させる。そして、
記憶したブロック差値の最小のものを選んで、当該ブロ
ックの直線動きベクトルを表す。
【００２８】図３は、限られたサーチ区域１３０をｘ，
ｙ方向に変位され、現フレームにおける特定のブロック
と前フレームにおける対応ブロック１２８との整合を求
めるためのサーチブロック１２６を示す。１つの具体構
成では、サーチブロック１２６は現フレームにおける特
定のブロックでよく、これをｘ，ｙ方向に直線的に変位
させ、前フレームにおけるブロック１２８と一致するま
でこれを続ける。サーチブロックがブロック１２８と一
致する該ブロック１２６のｘ変位及びｙ変位は、ｘ及び
ｙ動きベクトルとして使用する。即ち、動きベクトル検
出器１１４が作成するｘ及びｙベクトルデータは、前フ
レームから現フレームにかけてのブロック１２８の直線
運動の大きさを表す。
【００２９】図２のＡ及びＢは、１フレームから次のフ
レームへのピクセルブロックの直線運動が検出される様
子を示した。しかし、ブロック１２８のような前ブロッ
クが前フレームから現フレームにかけて回転運動を受け
ると、直線運動を検出しても正確に回転運動を表すもの
は得られない。図４は、前フレーム１４２における１以
上のブロック１〜１６が、夫々回転運動（並びに直線運
動）を受けて現フレーム１４４を構成するブロックとな
る様子を示す。即ち、前フレーム１４２のブロック１，
２，‥‥，１６の各々が回転すると、これらブロックの
個々の回転は図４のＢに示すようになり、現フレーム１
４４を構成する。かような回転運動を検出し、図４のＢ
に示す大きさ及び方向をもつ、ブロック１〜１６の回転
を表す回転ベクトルデータを発生することが、本発明の
大きな特徴である。
【００３０】図５は、サーチブロック１４６が、限られ
たサーチ区域１５０をｘ及びｙ方向に直線的に、且つベ
クトルｒで表される方向に回転して変位され、現フレー
ム（これよりサーチブロックが取出される。）における
特定ブロックと、前フレームにおける対応ブロック１４
８との整合を検出する様子を示す。例えば、現フレーム
における所定のブロックに対応する型板と考えてよいサ
ーチブロックを、限られたサーチ区域１５０内でインク
リメント（増分）量ｘ及びｙだけ新座標位置に変位し、
それから該サーチブロックを正負方向（即ち、時計方向
及び反時計方向）に回転させて、該サーチブロックと前
フレームのブロック１４８との整合を求める。サーチブ
ロックは、ブロック１４８をサーチする間、直線と回転
の両方に順序正しく変位されることが分かるであろう。
【００３１】サーチブロック１４６の任意の与えられた
位置が座標ｘｍ，ｙｎ及びｒθによって定まる、と仮定
しよう。ただし、ｍ及びｎは可変整数（正及び負の両
方）で、θは可変角度とする。サーチブロックの特定位
置は、ｍ，ｎ及びθの個々の値によって定まる。ｍ，ｎ
及びθの各値に対し、記憶された前フレームの、サーチ
ブロックによって囲まれるピクセルを、現フレームの与
えられたブロックの対応ピクセルとピクセル毎に比較す
る。比較したピクセル間の差を合計して、ブロック差値
を作る。ｍ，ｎ及びθの各値に対して得られたブロック
差値を記憶する。サーチブロック１４６を限られたサー
チ区域１５０にわたって直線及び回転変位したあと、記
憶された最小のブロック差値を選び、そのブロック差値
を発生したｍ，ｎ及びθの値を、直線及び回転ベクトル
データの発生に使用する。最小のブロック差値が現フレ
ームの与えられたブロックと前フレームのブロック１４
８の整合を表すことは、よく分かるであろう。したがっ
て、ｍ，ｎ及びθの値は、現フレームの当接ブロックに
対するブロック１４８の直線及び回転運動の量を表す。
【００３２】直線及び回転運動を検出する上記技法は、
直線運動のみの検出より著しい改良をもたらすが、画像
を構成するビデオ情報は、対象をズームイン（拡大）又
はズームアウト（縮小）して作成することがある。運動
の４次元を表すズームベクトルが存在するとき、これを
検出することが望ましい。図６及び７は、１ブロックか
ら次のブロックへのズーム操作の効果を示す。
【００３３】いま、現ブロック１５４が４×４ピクセル
アレイより成るものとし、各ピクセルを１５４（ｍ，
ｎ）で表すことにする。ただし、ｍはｘ座標、ｎはｙ座
標を表す。説明を簡単にするため、ズームイン操作が１
フレームから次のフレームにかけて行われ、現フレーム
のブロック１５４が前フレームのブロック１５６より拡
大されたと仮定する。図６のＢは、前ブロック１５６を
現ブロック１５４の上に重ね、ブロック１５６の４×４
ピクセルアレイをピクセル１５６（ｍ，ｎ）によって表
したものである。したがって、ビデオ情報の前フレーム
と現フレームの与えられたブロックの整合を求めると
き、型板として用いるサーチブロックをズーム率ｚによ
って補正し、縮小したサイズの前ブロック１５６と現ブ
ロック１５４の比較を適正に行わねばならない。即ち、
ビデオ情報の前フレームをサーチするとき、前フレーム
のブロックを「縮小」しなければならない。
【００３４】図７は、現ブロック１６２のような現フレ
ームのブロックのサイズが、ズームアウト操作によって
受ける影響を示す。簡単のため前と同様に、現ブロック
を図７のＡに示すようにピクセル１６２（ｍ，ｎ）の４
×４アレイより成るものとし、図７のＢに、ズームアウ
ト操作によりその上に重畳された前フレーム１６４を示
す。図６のＢでは、現ブロック１５６のサイズが増加し
たズーム率を、１より大きい分数と考えてよく、図７の
Ｂでは、現ブロック１６２のサイズが減少したズーム率
を、１より小さい分数と考えてよい。
【００３５】本発明のこの特徴に従い、ズーム率が１よ
り大きい場合に前フレームのビデオ情報の整合を求める
とき、該ズーム率を前ブロック１５６の「縮小」に用
い、１より小さいズーム率を用いる場合にビデオ情報の
前フレームの整合を求めるとき、該ズーム率を前ブロッ
ク１６４の「拡大」に用いる。ズーム率が存在するかど
うか及び、存在する場合、ズーム率が１より大きいか小
さいかが分からないことが多いので、可変ズーム率ｚｐ
（ただし、ｐは変数）をもつサーチブロックを定め、限
られたサーチ区域にわたりサーチブロックを直線及び回
転変位させるとき、サーチブロックの各位置ｘｍ，ｙｎ
及びｒθでｐを１より小さい値から１より大きい値まで
変化させるのがよい。
【００３６】現フレームにおけるほぼ同じブロックを作
るために、前フレームのブロックの直線、回転及びズー
ム運動を組合せたものを図８に示す。図８のＡはブロッ
ク１，２，‥‥，１６より成る前フレーム１７０を示
し、これらのブロックが、夫々ｘ及びｙ方向における直
線運動並びに回転及びズーム運動を受けている。かかる
動きベクトルの結果、前フレーム１７０を構成するブロ
ックは、図８のＢに示す現フレーム１７２に作り直され
る。ただし、図８のＢは、説明のためだけのものである
点に注意されたい。例えば、図８のＢでは、ブロック１
に対するズームアウト及びブロック４に対するズームイ
ンを示している。１フレームから次のフレームのズーム
率に２つの異なるタイプのものを用いることは、単一の
フレームに１つのシーンがある場合には余りないことで
ある。勿論、特殊効果、編集、スーパーポーズ及び対象
がカメラに対し近づいたり遠ざかったりする動きを用い
る場合は、図８のＢに示すような２つの異なるタイプの
ズーム率が混じったものになるであろう。ただし、本発
明を理解するためには、これを無視してもよい。
【００３７】図９に、前フレームのビデオ情報が現フレ
ームにおける与えられたブロックに整合するブロック１
７６の如きブロックを求める模様を示す。同図におい
て、型板として用いるサーチブロック１７４を限られた
サーチ区域１７８にわたってｘ，ｙ及びｒ方向に変位さ
せ、サーチブロック１７４の各インクリメント位置に対
して該サーチブロックのサイズをズーム率ｚによって変
える。即ち、整数ｍ及びｎ、角度θ及びズーム率ｐを変
えることによりサーチブロックを種々の異なる座標ｘ
ｍ，ｙｎ，ｒθ及びｚｐに変位させる。ｍ，ｎ，θ及び
ｐの各々の各変化と共に、サーチブロックにより定まる
ビデオ情報と現フレームの与えられたブロックとをピク
セル毎に比較し、ブロック差値を作る。上述のように、
サーチブロック１７４の変位から生じるブロック差値を
全部記憶し、最小ブロック差値を選ぶ。該ブロック差値
を生じるｍ，ｎ，θ及びｐの値を直線、回転及びズーム
・ベクトルデータの発生に使用する。このような４次元
データは、前フレームから現フレームにかけての各ブロ
ックの動きを正確に表し、且つ規定するものである。こ
の４次元データを、符号化器１０６によって符号化し、
ＤＣＴ回路１０４からの符号化されたＤＣＴ係数と組合
せ、圧縮されたビデオデータとして送信又は記録するの
である。
【００３８】サーチブロックを定め、これを直線、回転
及びズーム変位させ、現フレームの或るブロックと前フ
レームの対応ブロックとの整合を求め、４次元動きベク
トルを発生する模様を図１０〜１９に示す。これらを簡
単に説明する。本発明の特徴として、現フレームのピク
セルブロックを前フレームの記憶ピクセルと比較し、４
方向ｘ，ｙ，ｒ及びｚにインクリメント変位されるサー
チブロックを定め、該サーチブロックを、現フレームの
ブロックと比較する前フレームのピクセルを定める型板
として用いることにより、「整合」を特定（識別）して
いる。サーチブロックを変位させるのに種々の技法を使
用できるが、好適な具体構成では、ズーム率ｚをそのプ
リセット範囲、例えばズーム率−５からズーム率＋５に
わたって変化させ、それから回転座標ｒをインクリメン
トし、そのあと再びズーム率ｚをその範囲−５から＋５
にわたってインクリメントする。これを、ｒ座標のプリ
セット範囲、例えば−π／６ラジアンから＋π／６ラジ
アンにわたる変化に対して繰返す。それからｘ座標をイ
ンクリメントし、上述の動作をもう一度繰返す。その間
に、サーチブロックで囲まれるピクセルが現フレームに
おけるブロックのピクセルと比較される。
【００３９】このｘ，ｒ及びｚ座標のインクリメント
は、ｘ座標のプリセット範囲−８から＋８にわたって繰
返される。そのあと、ｙ座標をインクリメントする。こ
こでまた、ｙ座標の各インクリメント変化に対して、ｚ
座標をそのプリセット範囲にわたって変化し、それから
ｒ座標をインクリメントし、そしてｒ座標をそのプリセ
ット範囲にわたり変化し終わった後、ｘ座標をインクリ
メントする。ｘ座標をそのプリセット範囲にわたって変
化し終わった後、ｙ座標をインクリメントする。ｙ座標
が同様にプリセット範囲−１６から＋１６にわたってイ
ンクリメントされ、現フレームの或るブロックとの整合
を求めるためのサーチブロックの変位が完了する。その
後、現フレームにおける新しいブロックを選択し、上述
のサーチ動作を繰返し、この新しく選択したブロックと
記憶された前フレームのピクセルとの整合を求める。整
合を生じる特定のｘ，ｙ，ｒ及びｚの値、即ち、現フレ
ームの選択されたブロックのピクセルと前フレームの記
憶されたピクセルとの間の最小差をもたらす値は、４次
元動きベクトルｘ，ｙ，ｒ及びｚを導出するために使用
する。
【００４０】図１０のＡにおいて、ブロック１８４は前
フレームで、これは、現フレームのブロック１８６に対
し座標ｘ2 ，ｙ-2及びｚ1 をもつサーチブロックによっ
て定められる。図１０のＡにおける前フレームのブロッ
ク１８４は、回転変位を受けない、即ちｒ＝０と仮定す
る。前フレームに含まれるピクセルをａ，ｂ，ｃ，‥
‥，ｐで示し、現フレームの選択されたブロック１８６
における対応ピクセルをａ′，ｂ′，‥‥，ｐ′で示
す。特定の座標（ｘ2 ，ｙ-2，ｒ0 ，ｚ1 ）をもつ前ブ
ロック１８４と選択されたブロック１８６との整合を決
めるため、ピクセルａとａ′，ｂとｂ′，‥‥ｐとｐ′
の差を求める。好適な具体構成では、各差の絶対値を取
り、これらを合算してブロック差値を作る。このブロッ
ク差値は、サーチブロックの個々の座標位置の各々に対
して（即ち、前ブロック１８４の種々異なる座標位置の
各々に対して）記憶され、前述のように、限られた区域
全部にサーチブロックを変位し終わったあと、最小ブロ
ック差値を前ブロック１８４と現ブロック１８６の「整
合」を示すものとして選択する。この整合を生じるｘ，
ｙ，ｒ及びｚの値は、前ブロック１８４の現ブロック１
８６に対する動きを決める動きベクトルを表す。測定し
たブロック差値の全部を記憶する必要はなく、実際上そ
の方がよい。即ち、ブロック差値は、その時に記憶され
ているブロック差値より小さいものを記憶する。そうす
ると、限られた区域にわたってサーチブロックを変位さ
せ終わった時、記憶されているブロック差値が最小ブロ
ック差値であることになる。
【００４１】図１０のＢは、図１０のＡと似ているが、
前ブロック１８４が回転を受けている点が異なる。即
ち、ｒ座標をｒ＝θ1 と想定している。都合上、前ブロ
ック１８４の１コーナーを疑似原点に固定してθ1 だけ
回転させるのがよい。したがって、図１０のＢでは、前
ブロック１８４を定めるサーチブロックは座標（ｘ2 ，
ｙ-2，ｒθ1 ，ｚ1 ）を示すものと想定される。そし
て、前ブロック１８４と現ブロック１８６のピクセルａ
とａ′，ｂとｂ′，‥‥ｐとｐ′が夫々比較される。比
較されたピクセル間の絶対差の和が記憶される。
【００４２】図１０のＣは、図１０のＢと似ているが、
前ブロック１８４を定めるサーチブロックがｒ＝θ2 だ
け回転されている点が異なる。ただし、残りの座標ｘ，
ｙ及びｚは前と同じである。よって、図１０のＣでは、
前ブロック１８４を定めるサーチブロックが座標
（ｘ2 ，ｙ-2，ｒθ2 ，ｚ1 ）の位置にある。図１０の
Ｄ，Ｅ及びＦも図１０のＢと似ているが、図１０のＤは
ｒ＝θ3 （図示の例ではθ3は０に等しい。）、図１０
のＥはｒ＝θ4 、図１０のＦはｒ＝θ5 と回転座標ｒを
想定している点が異なる。
【００４３】図１０のＡ〜Ｆに示した例では、前ブロッ
ク１８４を定めるサーチブロックのサイズが、現ブロッ
ク１８６のサイズより小さいことが認められるであろ
う。即ち、ズーム率を１より大きい分数値としている。
都合上、１より小さいズーム率を負の下付き文字で、１
より大きいズーム率を正の下付き文字で表す。図示しな
いが、ズーム率の下付き文字の値を、サーチブロックが
現ブロックより大きいか又は小さいピクセル数を示すも
のとする。例えば、座標ｚ-3は、前ブロックが現ブロッ
ク（勿論、現ブロックは前ブロックより小さく見え
る。）から現ブロックに対し３ピクセルだけ大きいブロ
ックにｘ及びｙ方向に拡大されたことを意味する。ズー
ム率ｚ2 は、前ブロックが現ブロック（現ブロックは前
ブロックより大きく見える。）から２ピクセルだけ小さ
いブロックにｘ及びｙ方向に縮小されたことを意味す
る。
【００４４】図１１のＡ〜Ｆでは、ｘ及びｙ座標の値
は、図１０のＡ〜Ｆの例に示す座標値と同じ、即ちｘ2
及びｙ-2であるが、ズーム率をｚ0 としている。したが
って、サーチブロックにより定められる前ブロック１８
４のサイズは、現ブロック１８６のサイズと同じであ
る。これらの座標（ｘ2 ，ｙ-2，ｚ0 ）の下で、回転座
標ｒが次のように変化している。即ち、図１１のＢでは
ｒ＝θ1 、図１１のＣではｒ＝θ2 、図１１のＤではｒ
＝θ3 、図１１のＥではｒ＝θ4 、図１１のＦではｒ＝
θ5 である。図１１のＢ〜Ｆに示す各座標（ｘ2 ，
ｙ-2，ｒθ，ｚ0 ）に対し、前ブロック１８４と現ブロ
ック１８６のピクセルａとａ′，ｂとｂ′，‥‥ｐと
ｐ′の差を測定し、これらの差を合算して前述のブロッ
ク差値を求める。
【００４５】図１２のＡ〜Ｆは、座標（ｘ2 ，ｙ-2，ｚ
-1）に対する、回転範囲がθ1 〜θ 5 にわたる前ブロッ
ク１８４を定めるサーチブロックの変位を示す。前ブロ
ック１８４のサイズが現ブロック１８６のサイズより大
きい、即ちズーム率が１より小さい。このズーム率に対
しては、現ブロック１８６と記憶された前フレームのピ
クセルとの整合は、前フレームが対象について拡大され
た（勿論、現フレームは縮小されている。）との想定に
基づいて求める。
【００４６】図１３のＡ〜Ｃは、ｘ座標がｘ2 からｘ1
に変わり、ｙ座標がｙ-2のままであり、ズーム座標がｚ
1 で、回転座標がθ1 （同図Ｂ）から０（同図Ａ）を経
てθ 5 （同図Ｃ）に変化する例を示す。簡単にするた
め、θの他の値は図１３の例には示していない。しか
し、各座標ｘ1 ，ｙ-2，ｒθ，ｚ1 に対し、ピクセルａ
とａ′，ｂとｂ′，‥‥ｐとｐ′の差を取り、ブロック
差値として記憶することは分かるであろう。
【００４７】図１４のＡ〜Ｃは、図１３のＡ〜Ｃと似て
いるが、ズーム率ｚをｚ0 とした点が異なる。サーチブ
ロックによって定められる前ブロック１８４は回転変位
を受けており、ｒ座標がｒ＝０（同図Ａ）、ｒ＝θ
1 （同図Ｂ）及びｒ＝θ5 （同図Ｃ）のように変化して
いる。サーチブロックの各インクリメント変位に対し、
それによって囲まれるピクセルａ，ｂ，‥‥，ｐを現ブ
ロック１８６の対応ピクセルと比較し、サーチブロック
のかかる各位置に対するブロック差を取る。
【００４８】同様に、図１５のＡ〜Ｃは、座標（ｘ1 ，
ｙ-2，ｚ-1）に対する、サーチブロックによって定めら
れる前ブロック１８４の種々の回転変位を示す。ここで
は、ズーム率ｚを１より小さく取り、したがって、サー
チブロックのサイズが現ブロックのサイズより大きくな
り、ズームアウト動作を示している。
【００４９】図１６のＡは、ｘ方向のインクリメント変
位の他の例を示し、サーチブロックにより定められる前
ブロック１８４の座標は、（ｘ0 ，ｙ-2，ｒ0 ，ｚ1 ）
である。図１６のＢは、図１６のＡに示すサーチブロッ
クのインクリメント回転変位を示し、サーチブロック１
８４ａは角回転ｒ＝θ1 を、サーチブロック１８４ｂは
角回転ｒ＝θ2 を、サーチブロック１８４ｃは角回転ｒ
＝θ5 を夫々示す。即ち、図１６のＡに示すサーチブロ
ックは、同図のＢに示すタイプのインクリメント回転を
受ける。
【００５０】図１７では、サーチブロックが水平方向に
更に他の変位を受けており、ｘ座標はｘ-1である。ここ
でもまた、簡単にするため、ズーム率ｚをｚ1 とし、ｙ
座標をｙ-2のままとしている。この座標（ｘ-1，ｙ-2，
ｚ1 ）をもつサーチブロックについて、図１７は、サー
チブロックの選択された角回転を示す。サーチブロック
１８４ａは回転座標ｒ＝θ1 を、サーチブロック１８４
ｂは回転座標ｒ＝θ3を、サーチブロック１８４ｃは回
転座標ｒ＝θ5 を夫々示す。前と同様、図示のサーチブ
ロックと現ブロック１８６の各々のブロック差値を取
り、これらを記憶する。
【００５１】図１８は、図１７と似ているが、前ブロッ
ク１８４を定めるサーチブロックの座標を（ｘ-2，
ｙ-1，ｚ-1）として示す。したがって、サーチブロック
のｘ及びｙ座標は図１７と変わっており、ズーム率ｚを
１より小さいものとしてｚ-1で示す。
【００５２】図１９は、前ブロック１８４を定めるサー
チブロック座標が（ｘ-1，ｙ2 ，ｚ 1 ）である更に他の
例を示す。サーチブロックのｘ及びｙ座標が変わってお
り、ズーム率は１より大きく、このようなサーチブロッ
クの回転座標を変えている。図１９から分かるように、
サーチブロック１８４の回転座標が或る範囲にわたり変
わっており、サーチブロック１８４ａはｒ＝θ1 に位置
し、サーチブロック１８４ｂはｒ＝θ3 に位置し、サー
チブロック１８４ｃはｒ＝θ5 に位置している。前と同
様、サーチブロック１８４ａ，１８４ｂ及び１８４ｃの
各々と現ブロック１８６とのブロック差値、即ちこれら
サーチブロックのピクセルと現ブロック１８６のピクセ
ルとの差を取り、記憶する。
【００５３】図１０〜１９について上述したように、
ｘ，ｙ，ｒ及びｚをそれらのプリセット範囲にわたって
変化させた後、得られた最小ブロック差値を選択し、こ
の最小ブロック差値をもたらした座標ｘｍ，ｙｎ，ｒθ
及びｚｐを用いて動きベクトルｘ，ｙ，ｒ及びｚを導出
する。即ち、現ブロック１８６と前ブロック１８４の整
合を生じた、これらの座標で表されるようなサーチブロ
ックの特定の位置やサイズは、現ブロックを生じた前ブ
ロックの直線回転及びズーム運動を決めるのに使用す
る。
【００５４】前フレームの同じブロックに対する、現フ
レームのピクセルブロックの回転を更に図２０に示す。
前ブロック１９４のピクセル１９４ａは、任意の原点に
対し座標Ｘ，Ｙの位置にあると仮定する。前ブロック１
９２の対応ピクセル１９２ａは、座標Ｘ′，Ｙ′の位置
にあるのが見える。現ブロック１９４を生じる前ブロッ
ク１９２の回転を角Ａで表す。そうすると、前ブロック
のピクセル１９２ａの座標位置Ｘ′，Ｙ′は、座標Ｘ，
Ｙ及び回転角Ａに関し次の式で表せる。 Ｘ′＝ＸｃｏｓＡ−ＹｓｉｎＡ （１） Ｙ′＝ＸｓｉｎＡ＋ＹｃｏｓＡ （２） したがって、現ブロック１９４に含まれるピクセルが既
知であれば、前ブロックの対応ピクセルの位置は上式
（１）及び（２）から決まる。いいかえると、サーチブ
ロックを現ブロックに対し角度Ａだけ回転させると、回
転したサーチブロックの位置Ｘ′，Ｙ′にあるピクセル
は、上式から確かめられる。後述のように、記憶された
前フレームのピクセルは、座標位置Ｘ′，Ｙ′に正確に
位置しないことがある。そんな場合、この位置Ｘ′，
Ｙ′のピクセルは、記憶された前フレーム内で該位置に
近接（又は隣接）するピクセルからその値を補間するこ
とにより、決定することができる。
【００５５】図２１は、座標位置Ｘ，Ｙにある現フレー
ムのブロック１９８のピクセル１９８ａと、前フレーム
のブロック１９６の対応ピクセル１９６ａとの、これら
フレーム間のズーム比（率）をｚとしたときの関係を示
す。例えば、前ブロックが現ブロックに対し縮小された
ことを意味する拡大動作によって現ブロック１９８が作
られ、前ブロックの現ブロックに対するサイズが減少し
ている、と仮定する。また、ピクセル１９８ａと１９６
ａは、夫々現及び前ブロック１９８，１９６における同
じピクセルであり、ピクセル１９８ａは座標位置Ｘ，Ｙ
にあり、ピクセル１９６ａは座標位置Ｘ′，Ｙ′にある
ものとする。そして、ズーム比をｚとすると、座標
Ｘ′，Ｙ′は座標Ｘ，Ｙから次式により導出できる。 Ｘ′＝ＺＸ （３） Ｙ′＝ＺＹ （４） よって、ズーム比がＺで、与えられたピクセル１９８ａ
の座標が既知であれば、サーチブロックの対応ピクセル
を容易に決定できる。
【００５６】簡単にするため、前ブロック１９６から現
ブロック１９８へかけて回転運動がないと仮定した。回
転運動がある場合、サーチブロックの同じピクセルの座
標Ｘ′，Ｙ′は、図２０について前述した回転座標決定
方法と、図２１について上述したズーム座標決定方法と
を組合せて決定できる。
【００５７】図１０〜１９に関してこれまで、前ブロッ
ク１９６がサーチブロックによって定められると、一貫
して述べてきた。このサーチブロックにおける座標
Ｘ′，Ｙ′にあるピクセル１９６ａは、記憶された前フ
レームのピクセルと正確に一致しないことがある。そん
な場合、座標Ｘ′，Ｙ′にあるピクセル１９６ａの値
は、前フレーム内のそれに近接するピクセルから補間し
て決める。図２２に、サーチブロックのピクセル値を記
憶された前フレーム内の近接ピクセルから補間する模様
を示し、これを次に説明する。
【００５８】図２０に示した回転、図２１に示したズー
ム率又は図２のＢに示した如き直線変位又はそれらの組
合せのために、サーチブロックにおける特定のピクセル
が、ピクセル１９６ａで表すように、座標Ｘ，Ｙの点に
あり、このピクセルの値をＰ 1 （Ｘ，Ｙ）で表すことに
する。このピクセルは、前フレームの隣接ピクセル１９
６ｂ，１９６ｃ，１９６ｄ及び１９６ｅの近くにあるも
のの、これらの実際のピクセルのどれとも一致しない。
都合上、ピクセル１９６ｂの座標は（Ｘ′，Ｙ′）であ
り、ピクセル１９６ｃの座標は（Ｘ′＋１，Ｙ′）であ
り、ピクセル１９６ｄの座標は（Ｘ′，Ｙ′＋１）であ
り、ピクセル１９６ｅの座標は（Ｘ′＋１，Ｙ′＋１）
であるとする。そして、ピクセル１９６ｂと１９６ｃの
距離をＰＤ区分より成るものと仮定する。ＰＤは、例え
ば、１０の如き任意の都合のよい整数でよい。また、ピ
クセル１９６ｂと１９６ｄも、同じＰＤ区分だけ離れて
いるものとする。
【００５９】ピクセル１９６ａの隣接ピクセル１９６ｂ
〜１９６ｅに対する位置は、図２２に示すとおりであ
る。即ち、ピクセル１９６ａのＸ座標は、ピクセル１９
６ｂからＸ−Ｘ′だけ離れ、ピクセル１９６ｃから１−
（Ｘ−Ｘ′）だけ離れている。ピクセル１９６ａのｙ座
標は、ピクセル１９６ｂからＹ−Ｙ′だけ離れ、ピクセ
ル１９６ｄから１−（Ｙ−Ｙ′）だけ離れている。これ
より、座標Ｘ，Ｙにあるピクセル１９６ａの値は、次式
より計算できる。 Ｐ1 （Ｘ，Ｙ）＝〔（Ｘ′，Ｙ′）・（ＰＤ−ＲＸ）・（ＰＤ−ＲＹ） ＋（Ｘ′＋１，Ｙ′）・ＲＸ・（ＰＤ−ＲＹ） ＋（Ｘ′，Ｙ′＋１）・（ＰＤ−ＲＸ）・ＲＹ ＋（Ｘ′＋１，Ｙ′＋１）・ＲＸ・ＲＹ〕／（ＰＤ・ＰＤ） （５） ただし、 ＲＸ＝（Ｘ−Ｘ′）・ＰＤ ＲＹ＝（Ｙ−Ｙ′）・ＰＤ 上式（５）は、一旦座標Ｘ，Ｙ及びピクセル１９６ｂ〜
１９６ｅの位置が分かれば、適当にプログラムされたマ
イクロプロセッサ又はデジタル信号プロセッサによって
容易に実現できる。実際的な具体構成では、座標Ｘ，Ｙ
は図２０及び２１に示すように容易に決定でき、ピクセ
ル１９６ｂ〜１９６ｅは、勿論、記憶された前フレーム
に含まれるピクセルである。
【００６０】これより、図２３，２４に示す流れ図を用
いて、動きベクトル検出器１１４により４次元動きベク
トルｘ，ｙ，ｒ及びｚを定める様子を説明する。１つの
具体構成では、この流れ図を適当にプログラムされたマ
イクロプロセッサにより実施でき、好適な具体構成で
は、この流れ図を実行するのにデジタル信号プロセッサ
又は固定配線プロセッサを使用できる。
【００６１】図２３に示すように、動きベクトル検出ル
ーチンは、プリプロセッサ１０１から供給されるビデオ
情報の次のフレームを取込み、このフレームを現フレー
ムに指定する命令２０２で始まる。次に、取込んだフレ
ームが、シーンの最初のフレームの如き第１のフレーム
であるかどうかを決めるため、質問２０４が行われる。
第１フレームの場合は、命令２０６が実行され、該ビデ
オ情報がフレーム内符号化によって圧縮され、該フレー
ム内の空間冗長度が、直接コサイン変換又は当業者に周
知のその他の空間冗長度減少技法によって減ぜられる。
次いで、圧縮された符号化されたビデオ情報は、２０７
で復号され、命令２０８で前フレームとして記憶され
る。それから、ルーチンは、命令２０２に戻り、プリプ
ロセッサ１０１から供給されるビデオ情報の次のフレー
ムを取込む。
【００６２】取込んだフレームがシーンの第１フレーム
でない場合、質問２０４に否定回答が出され、ルーチン
は命令２１０に進み、現フレーム（即ち、命令２０２に
より取込まれたフレーム）を複数のブロックに分割す
る。図１では、この分割動作は分割回路１０２で行われ
る。
【００６３】その後、ルーチンは命令２１２に進み、現
フレーム内の１ブロックを選択する。このブロックは、
図１０〜１９に示したブロック１８６である。次に、命
令２１４が実行され、図１０〜１９に示したサーチブロ
ックの１つの如き、座標ｘ，ｙ，ｒ，ｚをもつサーチブ
ロックを定める。これらの座標は、もっと正確に書けば
ｘｍ，ｙｎ，ｒθ，ｚｐとなる。ただし、ｍ，ｎ，θ及
びｐは、前述のような夫々の範囲にわたって個々に変化
するものである。
【００６４】サーチブロックが定まると、その中の各ピ
クセルを、命令２１６で表すように、選択した現ブロッ
クの対応ピクセルと比較する。例えば、各ピクセルは、
該ピクセルの輝度に対応する８ビット・キャラクタで表
わせるであろう。そして、現ブロック内の８ビット・ピ
クセルとサーチブロック内の８ビット・ピクセルとの絶
対差が得られる。サーチブロック内の８ビット・ピクセ
ルは、サーチブロック内のその座標位置が前フレーム内
のピクセルと一致しない場合に、図２２に示した方法で
補間される。夫々比較されたピクセルの各々について得
た差を合算してブロック差値を作り、現ブロックとサー
チブロックのブロック差値が最小値のとき、これを２１
８で記憶する。
【００６５】代替策として、ブロック差値は、現及びサ
ーチブロックのピクセルの差の自乗の和を取るような普
通のエラー検出技法或いはその他の従来技法によって作
ってもよい。
【００６６】現ブロックとサーチブロックのブロック差
値を測定した後、上述したように、他のブロック差値と
比較して最小値が記憶されると、ルーチンは質問２２０
に進み、座標ｘ，ｙ，ｒ及びｚの選択した１つの値の全
部をサーチし終わったかどうかを確かめる。この例で
は、質問２２０は、ズーム座標値をすべてサーチし終わ
ったかどうかを決めている。そうでない場合、ルーチン
は命令２２２に進み、ズーム座標ｚを１つだけインクリ
メントし、サーチブロックを、例えばそのサイズを縮小
して変位させる。その後、命令２１６，２１８及び質問
２２０を繰返す。
【００６７】前と同様に、命令２１８は、インクリメン
トされた座標について得られたブロック差値の最小のも
のを記憶させる。ルーチンは、それから、命令２１６，
２１８，２２２及び質問２２０より成るループを、ズー
ム座標のプリセット値すべてのサーチが終わるまで循環
する。即ち、サーチブロックが変位されるに従い、その
各変位が現ブロックと比較される。ズーム座標をすべて
サーチし終わると、質問２２０に肯定回答が出され、ル
ーチンは図２４に示す質問２２４に進む。
【００６８】ここで、回転座標値のサーチがプリセット
された範囲にわたって全部終了したかどうかが質問され
る。この質問に否定回答が出ると、命令２２６が実行さ
れ、回転座標値ｒがインクリメントされる。この回転座
標のインクリメントにより、サーチブロックの角回転が
生じる。ルーチンは、それから、命令２１６に戻り、変
位されたサーチブロックのピクセルが再び現ブロックの
ピクセルと比較される。そして前と同様、ルーチンは、
命令２１６，２１８，２２２及び質問２２０により成る
ループを、ズーム座標ｚがその全範囲にわたってインク
リメントされ終わるまで循環する。次に、もう１度質問
２２４が行われ、ここで否定回答が出されたとする。そ
うすると、上述の動作が再び繰返される。
【００６９】ルーチンは、回転座標のインクリメントが
その全範囲にわたって終了するまで、ズーム座標ｚ及び
回転座標ｒのインクリメントを何度でも繰返す。ルーチ
ンが質問２２４に到達した時に肯定回答が出されると、
ルーチンは質問２２８に進み、ｘ座標値すべてのサーチ
が終わったかどうかを調べる。そうでない場合、ｘ座標
が命令２３０で示すようにインクリメントされ、ルーチ
ンは再び命令２１６に戻る。
【００７０】ｘ座標の各インクリメント変化に対し、ル
ーチンは、命令２２２を含むルーチンを循環する。ｚ座
標をその全範囲にわたってインクリメントし終わると、
命令２２６で表されるように回転座標ｒがインクリメン
トされ、ｚ座標の各値に対し、サーチブロックと現ブロ
ックがピクセル毎に比較される。最後に、回転座標ｒを
その全範囲にわたってインクリメントし終わると、ｘ座
標がもう１度インクリメントされる。この反復動作は、
ｘ座標のインクリメントがその全範囲にわたって終了す
るまで続く。その後、ルーチンが質問２２８に戻った時
に肯定回答が出ると、質問２３２が行われ、ｙ座標値す
べてのサーチが終わったかどうかを調べる。そうでない
場合、命令２３４が実行され、ｙ座標を１つだけインク
リメントする。ルーチンはそれから、命令２１６に戻
り、上述の反復動作をもう１度繰返す。
【００７１】上述の説明から、ｘ，ｙ，ｒ及びｚ座標の
インクリメントの順序が階層的に定められていることが
分かるであろう。これらの座標のどれか１つを最小階層
値をもつものとして選択し、どれか他の座標値を最高階
層値をもつものとして選択してもよいが、本例では、ズ
ーム座標が最小階層値を示し、ｙ座標が最高階層値を示
すものとした。より高い階層値をもつ座標は、次に低い
階層値をもつ座標がその全範囲にわたってインクリメン
トされた後にのみ、１つだけインクリメントされる。こ
のようにして、命令２１４で定められたサーチブロック
が、限られたサーチ区域にわたって直線、回転及び拡大
・縮小変位を受け、該サーチブロックによって定められ
る前ブロックのピクセルが、現ブロックの対応するピク
セルと比較される。
【００７２】図２０〜２２について前述したとおり、サ
ーチブロックのピクセルが前フレームの記憶されたピク
セルと一致しないことがある。そんな場合、サーチブロ
ックのピクセル値を、記憶された前ブロックのこれに隣
接するピクセルから補間する。現ブロックのピクセルと
サーチブロックの対応ピクセルの差を、現ブロックのピ
クセルをサーチブロックの補間されたピクセルと比較す
ることにより、測定する。
【００７３】サーチブロックの全変位に対する最小ブロ
ック差値が、命令２１８の反復実行によって表されるよ
うに、記憶される。質問２３２に対する肯定回答によっ
て表されるように、ｙ座標がその全範囲にわたってイン
クリメントされ終わると、ルーチンは命令２３６に進
み、その最小ブロック差値を使用する。命令２３６で示
すように、最小ブロック差値を生じたｘ，ｙ，ｒ及びｚ
座標を得る。即ち、この最小ブロック差値に関し座標ｘ
ｍ，ｙｎ，ｒθ及びｚｐが記憶されている場合、ｍ，
ｎ，θ及びｐの値をｘ，ｙ，ｒ及びｚ方向における動き
ベクトルの発生に用いる。換言すると、最小ブロック差
値を生じたサーチブロックの位置を定めるｍ，ｎ，θ及
びｐの値を特定し、これらの値を動きベクトルの発生に
使用するのである。
【００７４】動きベクトルの発生後、ルーチンは、命令
２３６から質問２３８に進み、そこで、現フレームにお
ける分割された最後のブロックと、前フレームの記憶さ
れたビデオ情報の比較が終わったかどうかを調べる。即
ち、最後の分割ブロックと前ブロックとの整合を求め終
わったかどうかを調べる。そうでない場合、ルーチン
は、命令２１２に戻り、座標ｘ，ｙ，ｒ及びｚの新しい
サーチブロックを定める。それから、上述の反復動作を
繰返す。
【００７５】最後に、現フレームの分割ブロックのすべ
てと前フレームのブロックとの比較が終わり、質問２３
８に達すると、肯定回答が出る。そうすると、命令２４
０が実行され、命令２３６で作られた動きベクトルが符
号化器１０６（図１）により符号化され、あとで対応ビ
デオ画像の再生に用いるため、送信又は記録される。
【００７６】また、動きベクトルは復号され、図１に示
すように、フレームメモリ１１０に記憶された前フレー
ムを補償するのに用いられる。動き補償されたフレーム
は、ＤＣＴ変換回路１０４（図１）から導出された残差
フレームと加算され、命令２４２で示すように、前フレ
ームとして記憶される。ルーチンはそれから、図２３に
示す始めに戻り、次のフレームのビデオ情報のための４
次元動きベクトルを決定する。
【００７７】これまで特定の好適な具体構成について本
発明を説明したが、本発明の精神及び範囲を逸脱するこ
となく当業者が種々の変更、変形をしうることは、容易
に理解されるであろう。例えば、個々の座標をインクリ
メントする階層的順序を、上述の例にのみ限定する必要
はない。また、現ブロックと前ブロックを比較して両者
間の「整合」を検出するために、どんな技法を用いても
よい。現ブロックの各ピクセルと前ブロックの対応ピク
セルとの差の絶対値を合算することは、ブロック差値を
取るのに考えられる唯一の手段ではない。前述のとお
り、差の自乗の和を用いてもよく、当業者に周知の他の
技法を本発明に取入れてもよい。更に、４次元動きベク
トルの符号化について述べたが、本発明は、符号化ステ
ップの使用に頼ったり、限定されたりするものではな
い。
【００７８】本明細書では、サーチブロックを、現ブロ
ックと比較する前ブロックを定めるための型板として用
いたが、サーチブロックを、或る前ブロックと比較する
現ブロックを定めるための型板として使ってもよい。よ
って、特許請求の範囲は、本明細書で述べた実施例、上
述したそれらの変形や変更及びそれらに対するすべての
均等物を含むと解釈されることを意図するものである。
【００７９】
【発明の効果】以上述べたとおり、本発明によれば、従
来の２次元ビデオ動き補償でなく４次元ビデオ動き補償
を与えることができるので、直線的な動きのほか回転や
ズームの動きを含むビデオデータを圧縮した場合、従来
より画質が向上した再生画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いるビデオ圧縮システムの例を示す
ブロック図である。
【図２】前フレームのブロックが直線運動をして現フレ
ームのブロックが再構成される例を示す説明図である。
【図３】図２に対応するサーチブロックの動作を示す説
明図である。
【図４】前フレームのブロックが直線運動及び回転運動
をして現フレームのブロックが再構成される例を示す説
明図である。
【図５】図４に対応するサーチブロックの動作を示す説
明図である。
【図６】前フレームのブロックがズームインにより現フ
レームのブロックに変わる例を示す説明図である。
【図７】前フレームのブロックがズームアウトにより現
フレームのブロックに変わる例を示す説明図である。
【図８】前フレームのブロックが直線、回転及びズーム
運動をして現フレームのブロックが再構成される例を示
す説明図である。
【図９】図８に対応するサーチブロックの動作を示す説
明図である。
【図１０】前フレームのピクセルから決めたサーチブロ
ックを直線、回転及びズーム変位させて、現フレームの
与えられたブロックとの整合を求める例１を示す説明図
である。
【図１１】前フレームのピクセルから決めたサーチブロ
ックを直線及び回転変位させて、現フレームの与えられ
たブロックとの整合を求める例２を示す説明図である。
【図１２】前フレームのピクセルから決めたサーチブロ
ックを直線、回転及びズーム変位させて、現フレームの
与えられたブロックとの整合を求める例３を示す説明図
である。
【図１３】前フレームのピクセルから決めたサーチブロ
ックを直線、回転及びズーム変位させて、現フレームの
与えられたブロックとの整合を求める例４を示す説明図
である。
【図１４】前フレームのピクセルから決めたサーチブロ
ックを直線及び回転変位させて、現フレームの与えられ
たブロックとの整合を求める例５を示す説明図である。
【図１５】前フレームのピクセルから決めたサーチブロ
ックを直線、回転及びズーム変位させて、現フレームの
与えられたブロックとの整合を求める例６を示す説明図
である。
【図１６】前フレームのピクセルから決めたサーチブロ
ックを直線、回転及びズーム変位させて、現フレームの
与えられたブロックとの整合を求める例７を示す説明図
である。
【図１７】前フレームのピクセルから決めたサーチブロ
ックを直線、回転及びズーム変位させて、現フレームの
与えられたブロックの整合とを求める例８を示す説明図
である。
【図１８】前フレームのピクセルから決めたサーチブロ
ックを直線、回転及びズーム変位させて、現フレームの
与えられたブロックとの整合を求める例９を示す説明図
である。
【図１９】前フレームのピクセルから決めたサーチブロ
ックを直線、回転及びズーム変位させて、現フレームの
与えられたブロックとの整合を求める例１０を示す説明
図である。
【図２０】現フレームのブロックのピクセルの、前フレ
ームの対応ブロックの同じピクセルに対する回転を示す
説明図である。
【図２１】ズームイン動作の場合の、現フレームのブロ
ックのピクセルの前フレームの対応ブロックの同じピク
セルに対する変化を示す説明図である。
【図２２】サーチブロックのピクセルを前フレームのピ
クセルから補間する方法を示す説明図である。
【図２３】本発明により４次元動きベクトルを発生する
動作（その１）を示す流れ図である。
【図２４】本発明により４次元動きベクトルを発生する
動作（その２）を示す流れ図である。
【符号の説明】
１０２，１０５ 分割手段 １１０ フレームメモリ １１４ 動きベクトル検出手段 １０６ 符号化器
フロントページの続き (72)発明者 マーク シャーファ アメリカ合衆国 07601 ニュージャージ ー州ハッケンサック，ナンバースリーハン ドレッドアンドシクスティーシックス，プ ロスペクト アベニュー 250

Claims (58)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つのビデオフレームから次のビデオフ
    レームにかけてのビデオ情報の直線運動を検出し、それ
    らを表す動きベクトルデータを発生する動きベクトル発
    生器と、ビデオフレーム内のビデオ情報を表すビデオデ
    ータを減らすためのフレーム内空間冗長度プロセッサと
    を有するタイプのビデオ圧縮システムに使用する装置で
    あって、 前のフレームから現在のフレームにかけてのビデオ情報
    の回転を検出する回転検出手段と、 該回転検出手段により検出された回転の大きさを表す回
    転ベクトルデータを発生する回転ベクトル発生手段と、 上記回転ベクトルデータを上記動きベクトルデータと組
    合せる手段とを具える装置。
  2. 【請求項２】 上記回転検出手段は、現ビデオフレーム
    を各々がピクセル２次元アレイより成る複数のブロック
    に分割するブロック分割手段と、上記現ビデオフレーム
    の各ブロックの上記前のフレームのそれらのブロックに
    対する回転を検出するブロック回転検出手段とを有する
    請求項１の装置。
  3. 【請求項３】 上記回転ベクトル発生手段は、上記現ビ
    デオフレームにおける上記各ブロックの相対的回転を表
    すブロック回転データを発生する請求項２の装置。
  4. 【請求項４】 上記ブロック回転検出手段は、上記前ビ
    デオフレームのブロックを記憶するフレームメモリ手段
    と、限られたサーチ区域内に記憶された上記ブロックを
    サーチして、上記現ビデオフレームにおける特定のブロ
    ックとほぼ同じブロックを求めるブロック・サーチ手段
    とを有する請求項３の装置。
  5. 【請求項５】 上記ブロック・サーチ手段は、 記憶されたブロックにおける２次元ピクセルアレイの各
    ピクセルを、これら各ピクセルを角度的に補間するため
    に、第１の角度量だけ回転する手段と、 上記第１の角度量だけ回転させて、上記記憶されたブロ
    ックにおける角度的に補間されたピクセルと、上記特定
    ブロックにおけるほぼ同じピクセルとの差を測定する手
    段と、 上記角度補間手段及び上記差測定手段の動作を、種々の
    異なる角度量に対して連続的に繰返す反復手段と、 上記反復動作の間に上記差測定手段により測定された最
    小の差を検出する最小差検出手段と、 上記最小差を生じる角度補間をもたらした角度量を識別
    する識別手段とを具える請求項４の装置。
  6. 【請求項６】 上記差測定手段は、上記特定ブロックに
    おける上記同じピクセルの各々と、上記記憶されたブロ
    ックにおける上記角度補間されたピクセルの各々との絶
    対差を、上記記憶されたブロックの各回転毎に測定する
    手段を含む請求項５の装置。
  7. 【請求項７】 上記最小差検出手段は、上記特定ブロッ
    クにおける殆どすべてのピクセルに対して測定した絶対
    差を合算してブロック差値を与える手段と、上記記憶ブ
    ロックの殆どすべての回転から導出される最小値をもつ
    ブロック差値を記憶する手段とを有する請求項６の装
    置。
  8. 【請求項８】 各ピクセルを回転する上記手段は、上記
    記憶ブロックにおけるピクセルと一致しないピクセルを
    角度位置Ｐに回転する手段と、該角度位置Ｐに回転され
    たピクセルの値を、位置Ｐに近い記憶されたピクセルか
    ら導出する手段とを有する請求項５の装置。
  9. 【請求項９】 １つのビデオフレームから次のビデオフ
    レームにかけてのビデオ情報の直線運動を表す動きベク
    トルデータを発生する直線動きベクトル発生器と、ビデ
    オフレーム内のビデオ情報を表すビデオデータを減らす
    ためのフレーム内空間冗長度プロセッサ手段とを有する
    タイプのビデオ圧縮システムに使用する装置であって、 前フレームから現フレームにかけてのビデオ情報のズー
    ムイン及びズームアウトを検出するズーム検出手段と、 該ズーム検出手段により検出されたビームの大小を表す
    ズームベクトルデータを発生するズームベクトル発生手
    段と、 該ズームベクトルを上記動きベクトルデータと組合せる
    手段とを具える装置。
  10. 【請求項１０】 上記ズーム検出手段は、現在のピクセ
    ルのビデオフレームを複数のブロックに分割するブロッ
    ク分割手段と、前フレームのピクセルのブロックを記憶
    する記憶手段と、ズーム率によって修正された前フレー
    ムのブロックを現フレームのブロックと比較して、該現
    フレームの各ブロックのズームイン及びズームアウトを
    検出する比較手段とを有する請求項９の装置。
  11. 【請求項１１】 上記比較手段は、限られたサーチ区域
    内で、上記ビーム率で修正された前フレームのブロック
    をサーチするサーチ手段と、上記現フレームの特定ブロ
    ックが上記前フレームのサーチされたブロックといつ整
    合するかを測定して、上記特定ブロックのズームイン又
    はズームアウトを検出する測定手段とを有する請求項１
    ０の装置。
  12. 【請求項１２】 上記サーチ手段は、上記現フレームの
    上記特定のブロックと比較するために、各々が上記ズー
    ム率で修正された、上記前フレームのピクセルの連続す
    るサーチブロックを選択する選択手段を含む請求項１１
    の装置。
  13. 【請求項１３】 上記測定手段は、サーチブロックにお
    ける各ピクセルを上記特定ブロックにおける対応ピクセ
    ルと比較する比較手段と、比較したピクセル間の差を表
    す差データを発生する手段とを有する請求項１２の装
    置。
  14. 【請求項１４】 上記選択手段は、ズーム率を選択する
    ズーム率手段と、該選択されたズーム率で定められる大
    きさをもつ与えられた位置のサーチブロックを選択する
    サーチブロック選択手段と、上記ズーム率手段及び上記
    サーチブロック選択手段の動作を、夫々ズーム率の所定
    範囲及び上記限られたサーチ区域にわたって繰返す反復
    手段とを有する請求項１３の装置。
  15. 【請求項１５】 上記比較手段及び上記差データ発生手
    段は、上記ズーム率手段及び上記サーチブロック選択手
    段の各繰返し毎に動作をする請求項１４の装置。
  16. 【請求項１６】 上記ズームベクトル発生手段は、上記
    ズーム率手段及び上記サーチブロック選択手段の上記繰
    返し毎に最小値を発生させる差データを検出し、上記最
    小値の差データをもたらす選択されたズーム率で上記ズ
    ームベクトルを表す差データ検出手段を含む請求項１５
    の装置。
  17. 【請求項１７】 上記サーチブロック選択手段は、選択
    されたサーチブロックのピクセルを、上記前フレームの
    上記記憶されたブロックのピクセルから補間する補間手
    段を含む請求項１６の装置。
  18. 【請求項１８】 上記補間手段は、上記記憶されたブロ
    ックのピクセルのサイズを上記選択されたズーム率によ
    り修正する手段と、該修正されたピクセルの値を記憶さ
    れたこれと近くのピクセルから導出する手段とを有する
    請求項１７の装置。
  19. 【請求項１９】 上記差データ発生手段は、上記特定ブ
    ロック内のピクセルと上記選択されたサーチブロックの
    補間された対応ピクセルとの間の絶対差を測定する手段
    と、上記特定ブロックの全ピクセルに対して測定した絶
    対差を合算して上記差データを作る手段とを有する請求
    項１８の装置。
  20. 【請求項２０】 １つのビデオフレームから次のビデオ
    フレームにかけての動きベクトルを検出するビデオ動き
    ベクトル検出装置であって、 ビデオデータの現フレームを複数のブロックに分割する
    ブロック分割手段と、 ビデオデータの前フレームを記憶する記憶手段と、 サーチブロックを定め、該サーチブロックを、上記記憶
    された前フレームの限られた部分にわたって直線、回転
    及びズームイン・ズームアウト方向に変位させ、上記現
    フレームから分割された選択されたブロックと最もよく
    似たビデオデータのブロックをサーチして求めるサーチ
    手段と、 上記選択されたブロックと最もよく似た上記サーチブロ
    ックの直線、回転及びズームイン・ズームアウト位置に
    対応する動きベクトルｘ，ｙ，ｒ及びｚを発生する手段
    とを具えたビデオ動きベクトル検出装置。
  21. 【請求項２１】 上記サーチ手段は、上記選択されたブ
    ロックのビデオデータを上記サーチブロックのビデオデ
    ータと比較する比較手段と、双方間の最小差を検出する
    手段とを有する請求項２０の装置。
  22. 【請求項２２】 上記ビデオデータはピクセルより成
    り、上記比較手段は、上記選択されたブロックのピクセ
    ルを上記サーチブロックのピクセルと比較して差値を発
    生し、上記検出手段は、上記サーチブロックを上記限ら
    れた部分の隅々まで変位させ終えた後、上記選択された
    ブロックと上記サーチブロックとの間に生じる最小差値
    を測定する請求項２１の装置。
  23. 【請求項２３】 上記サーチ手段は更に、上記サーチブ
    ロックの位置を決める座標ｘｍ，ｙｎ，ｒθ，ｚｐ（た
    だし、ｍ及びｎは可変整数、θは可変角、ｐは可変ズー
    ム率である。）を定める座標決定手段と、ｍ，ｎ，θ及
    びｐを選択的に変化させる手段とを有する請求項２２の
    装置。
  24. 【請求項２４】 上記比較手段は、与えられたｍ，ｎ，
    θ及びｐの値に対し、上記選択されたブロックの各ピク
    セルと上記サーチブロックの各対応ピクセルとの間の絶
    対差値を検出する手段と、該絶対差を合算して、上記選
    択されたブロックと上記サーチブロックとの差を表す上
    記差値を発生する手段とを有する請求項２３の装置。
  25. 【請求項２５】 上記検出手段は、上記サーチブロック
    を変位させるに従い、ｍ，ｎ，θ及びｐの各値に対して
    生じる最小差値を記憶する差値記憶手段を含む請求項２
    ４の装置。
  26. 【請求項２６】 上記動きベクトルｘ，ｙ，ｒ及びｚを
    発生する手段は、上記記憶された差値の最小のものを生
    じたサーチブロックの位置を決めるｍ，ｎ，θ及びｐの
    値を識別する手段と、該識別されたｍ，ｎ，θ及びｐの
    値の関数として動きベクトルを発生する手段とを有する
    請求項２５の装置。
  27. 【請求項２７】 上記比較手段は更に、上記サーチブロ
    ックの位置を決める座標ｘｍ，ｙｎ，ｒθ，ｚｐが記憶
    されたビデオデータのブロックと実質的に一致しないと
    き、上記サーチブロック内のピクセル値を補間する補間
    手段を含む請求項２３の装置。
  28. 【請求項２８】 上記補間手段は、上記サーチブロック
    のピクセルの値を、上記記憶されたビデオデータのフレ
    ームの上記サーチブロック内の上記ピクセルに近いピク
    セルの値から計算する手段を含む請求項２７の装置。
  29. 【請求項２９】 上記ｍ，ｎ，θ及びｐを選択的に変化
    させる手段は、ｍ，ｎ，θ及びｐの階層的順序を最上位
    ファクタから最下位ファクタへと定める手段と、該最下
    位ファクタを第１の範囲にわたって、それより上位のフ
    ァクタを一定に維持しながら変化させる手段と、上記の
    より上位のファクタを逆階層的順序でインクリメントし
    た後、上記最下位ファクタの変化を繰返し、上記サーチ
    ブロックを上記限られた部分の隅々まで変位させる手段
    とを有する請求項２３の装置。
  30. 【請求項３０】 １つのビデオフレームから次のビデオ
    フレームにかけてのビデオ情報の直線運動を検出して、
    それを表す動きベクトルデータを発生し、ビデオフレー
    ム内のビデオ情報を表すビデオデータを減らすタイプの
    ビデオ圧縮処理に用いる方法であって、 前フレームから現フレームにかけてのビデオ情報の回転
    を検出するステップと、 検出した回転の大小を表す回転ベクトルデータを発生す
    るステップと、 上記回転ベクトルデータを上記動きベクトルデータと組
    合せるステップとを含む方法。
  31. 【請求項３１】 各々がピクセルの２次元アレイより成
    る複数のブロックに現ビデオフレームを分割し、上記現
    ビデオフレームにおける夫々のブロックの、上記前フレ
    ームのそれらのブロックに対する回転を検出することに
    より、回転を検出する請求項３０の方法。
  32. 【請求項３２】 上記現ビデオフレームにおける上記夫
    々のブロックの相対的回転を表すブロック回転データを
    発生することにより、上記回転ベクトルデータを発生す
    る請求項３１の方法。
  33. 【請求項３３】 上記前ビデオフレームのブロックを記
    憶し、限られたサーチ区域で上記記憶されたブロックを
    サーチして上記ビデオフレームにおける特定ブロックと
    ほぼ同じブロックを求め、上記特定ブロックのこれとほ
    ぼ同じ上記記憶されたブロックに対する相対的回転を測
    定することにより、上記夫々のブロックの回転を検出す
    る請求項３２の方法。
  34. 【請求項３４】 上記記憶されたブロックをサーチする
    ステップは、記憶されたブロックにおける２次元ピクセ
    ルアレイの各ピクセルを第１の角度量だけ回転して上記
    各ピクセルを角度的に補間すること、上記第１角度量だ
    け回転され、上記記憶されたブロックにおける角度的に
    補間された各ピクセルと、上記特定ブロックにおけるほ
    ぼ同じピクセルとの差を測定すること、上記の補間及び
    差測定ステップを種々異なる角度量について連続的に繰
    返すこと、該繰返しの間に最小測定差を検出すること、
    及び、該最小差を生じた角度補間をもたらした上記角度
    量を識別することを含む請求項３３の方法。
  35. 【請求項３５】 上記第１角度量だけ回転され、上記記
    憶ブロックにおける角度的に補間された各ピクセルと、
    上記特定ブロックにおけるほぼ同じピクセルとの差は、
    上記特定ブロックにおける上記同じピクセルの各々と、
    上記記憶ブロックにおける角度補間されたピクセルの各
    々との絶対差を、上記記憶ブロックの各回転毎に測定し
    て決定する請求項３４の方法。
  36. 【請求項３６】 上記最小測定差は、上記特定ブロック
    における殆どすべてのピクセルに対して測定された絶対
    差を合算してブロック差値を作り、上記記憶ブロックの
    殆どすべての回転から導出された最小値をもつ上記ブロ
    ック差値を記憶することにより、検出する請求項３５の
    方法。
  37. 【請求項３７】 ２次元アレイ内の各ピクセルは、上記
    記憶ブロックにおけるピクセルと一致しないピクセルを
    角度位置Ｐまで回転し、該角度位置Ｐまで回転されたピ
    クセルの値を記憶されたピクセルのうち上記位置Ｐに近
    いものから導出することにより、回転される請求項３４
    の方法。
  38. 【請求項３８】 １つのビデオフレームから次のビデオ
    フレームにかけてのビデオ情報の直線運動を表す動きベ
    クトルデータを発生し、ビデオフレーム内のビデオ情報
    を表すビデオデータを減らすタイプのビデオ圧縮処理に
    使用する方法であって、 前フレームから現フレームにかけてのビデオ情報のズー
    ムイン・ズームアウトを検出し、検出したズームの大小
    を表すズームベクトルデータを発生し、該ズームベクト
    ルデータを上記動きベクトルデータに組合せる方法。
  39. 【請求項３９】 上記のズームイン及びズームアウトを
    検出するステップは、現ビデオフレームのピクセルを複
    数のブロックに分割し、前フレームのピクセルのブロッ
    クを記憶し、ズーム率によって修正した前フレームのブ
    ロックを上記現フレームのブロックと比較して、上記現
    フレームの夫々のブロックのズームイン・ズームアウト
    を検出することを含む請求項３８の方法。
  40. 【請求項４０】 上記の比較するステップは、限られた
    サーチ区域内で、上記ズーム率で修正された上記前フレ
    ームのブロックをサーチし、上記現フレームの特定ブロ
    ックが上記前フレームのサーチされたブロックといつ整
    合するかを決定して、上記特定ブロックのズームイン又
    はズームアウトを検出することを含む請求項３９の方
    法。
  41. 【請求項４１】 上記の限られたサーチ区域内でサーチ
    するステップは、各々が上記ズーム率で修正された、上
    記前フレームのピクセルのサーチブロックを連続的に選
    択して、上記現フレームの上記特定ブロックと比較する
    ことを含む請求項４０の方法。
  42. 【請求項４２】 上記の整合を決定するステップは、サ
    ーチブロックにおける各ピクセルを上記特定ブロックに
    おける対応ピクセルと比較し、これらの比較したピクセ
    ルの差を表す差データを発生する請求項４１の方法。
  43. 【請求項４３】 上記前フレームのピクセルのサーチブ
    ロックを連続的に選択するステップは、ズーム率を選択
    し、与えられた位置にあり、且つ上記選択されたズーム
    率で決まるサイズのサーチブロックを選択し、このズー
    ム率を選択し与えられた位置及びサイズのサーチブロッ
    クを選択するステップを、夫々ズーム率の所定範囲及び
    上記限られたサーチ区域にわたって繰返すことを含む請
    求項４２の方法。
  44. 【請求項４４】 サーチブロックにおける各ピクセルを
    上記特定ブロックにおける対応ピクセルと比較するステ
    ップと、差データを発生するステップとは、ズーム率を
    選択しサーチブロックを選択することを繰返す度に行う
    請求項４３の方法。
  45. 【請求項４５】 上記ズームベクトルデータは、ズーム
    率の選択とサーチブロックの選択を反復して得られた最
    小値をもつ差データを検出することにより発生し、上記
    最小値の差データを生じた選択されたズーム率が上記ズ
    ームベクトルを表す請求項４４の方法。
  46. 【請求項４６】 上記サーチブロックを選択するステッ
    プは、上記選択されたサーチブロックのピクセルを上記
    前フレームの上記記憶されたブロックのピクセルから補
    間するステップを含む請求項４５の方法。
  47. 【請求項４７】 上記の補間ステップは、上記選択され
    たズーム率により上記記憶ブロックのピクセルのサイズ
    を修正し、該修正されたピクセルの値を記憶されたピク
    セルのうちそれに近いものから導出することを含む請求
    項４６の方法。
  48. 【請求項４８】 上記差データを発生するステップは、
    上記特定ブロックのピクセルと、上記選択されたサーチ
    ブロックにおける補間された対応ピクセルとの間の絶対
    差を測定し、上記特定ブロックのピクセルのすべてにつ
    いて測定した上記絶対差を合算して、上記差データを発
    生することを含む請求項４７の方法。
  49. 【請求項４９】 １つのビデオフレームから次のビデオ
    フレームにかけてのビデオ動きベクトルを検出する方法
    であって、 ビデオデータの現フレームを複数のブロックに分割する
    ステップと、 ビデオデータの前フレームを記憶するステップと、 サーチブロックを定め、上記記憶された前フレームの限
    られた部分にわたって上記サーチブロックを直線、回転
    及びズームイン・ズームアウト方向に変位させ、上記現
    フレームから分割され選択されたブロックに最もよく似
    たビデオデータのブロックをサーチして求めるステップ
    と、 上記選択されたブロックに最もよく似た上記サーチブロ
    ックの直線、回転及びズームイン・ズームアウト位置に
    対応する動きベクトルｘ，ｙ，ｒ及びｚを発生するステ
    ップとを含む方法。
  50. 【請求項５０】 上記選択されたブロックにおけるビデ
    オデータを上記サーチブロックにおけるビデオデータと
    比較し、双方の間の最小差を検出するステップを更に含
    む請求項４９の方法。
  51. 【請求項５１】 上記ビデオデータはピクセルより成
    り、上記選択されたブロックにおけるピクセルを上記サ
    ーチブロックにおけるピクセルと比較して差値を発生
    し、上記選択されたブロックと上記サーチブロックの間
    の最小差値を、上記サーチブロックを上記限られた部分
    の隅々まで変位させ終えた後に決定する請求項５０の方
    法。
  52. 【請求項５２】 上記サーチブロックを変位させるステ
    ップは、上記サーチブロックの位置を決める座標ｘｍ，
    ｙｎ，ｒθ，ｚｐ（ただし、ｍ及びｎは可変整数、θは
    可変角度、ｐは可変ズーム係数）を定めること、及び
    ｍ，ｎ，θ及びｐを選択的に変える手段を含む請求項５
    １の方法。
  53. 【請求項５３】 上記選択されたブロックにおける各ピ
    クセルと、上記サーチブロックにおける比較された各対
    応ピクセルとの値の絶対差を、与えられたｍ，ｎ，θ及
    びｐの値に対して検出し、これら絶対差を合算して上記
    選択されたブロックと上記サーチブロックとの差を表す
    上記差値を発生するステップを更に含む請求項５２の方
    法。
  54. 【請求項５４】 上記選択されたサーチブロックにおけ
    る上記比較されたビデオデータ間の最小差を、上記サー
    チブロックを変位させるときのｍ，ｎ，θ及びｐの各値
    に対して得られる最小差値を記憶することにより、発生
    する請求項５３の方法。
  55. 【請求項５５】 動きベクトルｘ，ｙ，ｒ及びｚを、上
    記記憶された差値の最小のものをもたらした上記サーチ
    ブロックの位置を決めるｍ，ｎ，θ及びｐの値を識別
    し、上記動きベクトルを該識別したｍ，ｎ，θ及びｐの
    値の関数として発生することにより、作成する請求項５
    ４の方法。
  56. 【請求項５６】 上記選択されたブロックにおけるビデ
    オデータを上記サーチブロックにおけるビデオデータと
    比較するステップは、上記サーチブロックの位置を決め
    る座標ｘｍ，ｙｎ，ｒθ及びｚｐが記憶されたビデオデ
    ータのブロックと実質的に一致しないとき、上記サーチ
    ブロックにおけるピクセル値を補間することを含む請求
    項５２の方法。
  57. 【請求項５７】 上記補間は、上記サーチブロックにお
    けるピクセル値を、該サーチブロックにおける上記ピク
    セルに近い、ビデオデータの上記記憶フレームのピクセ
    ルの値から計算することにより、実行される請求項５６
    の方法。
  58. 【請求項５８】 上記選択的にｍ，ｎ，θ及びｐを変化
    させるステップは、最上位ファクタから最下位ファクタ
    へｍ，ｎ，θ及びｐの階層的順序を定め、該最下位ファ
    クタを第１の範囲にわたって変化させると共にそれより
    上位のファクタは一定に維持し、上記のより上位のファ
    クタを逆階層的順序にイメンリメントしたあと、上記最
    下位ファクタの変化を繰返し、これにより上記サーチブ
    ロックを上記限られた部分の隅々まで変位させる手段を
    含む請求項５２の方法。
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