JPH08265745A - 特徴点の特定装置及びその方法 - Google Patents
特徴点の特定装置及びその方法Info
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- JPH08265745A JPH08265745A JP13990695A JP13990695A JPH08265745A JP H08265745 A JPH08265745 A JP H08265745A JP 13990695 A JP13990695 A JP 13990695A JP 13990695 A JP13990695 A JP 13990695A JP H08265745 A JPH08265745 A JP H08265745A
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- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 46
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
- H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
- H04N19/503—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
- H04N19/51—Motion estimation or motion compensation
- H04N19/537—Motion estimation other than block-based
- H04N19/54—Motion estimation other than block-based using feature points or meshes
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、物体の境界上の画素に対する輝
度のグラジエントと分散とを利用する特徴点特定装置及
びその方法を提供する。 【構成】 本発明の特徴点特定方法は、映像フレーム
内の各画素の、各方向のグラジエントとグラジエントの
大きさとを求め、各方向のグラジエントを正規化し、各
画素に対するグラジエントの大きさをもつ第１のエッジ
マップと、各画素に対する正規化された各方向のグラジ
エントをもつ第２のエッジマップとを生成し、第１のエ
ッジマップを同一の大きさの複数のブロックに分け、各
ブロックの各々の画素に対して、第２のエッジマップか
ら、予め定められた数の画素の組に対する正規化された
各方向のグラジエントを与え、それに基づいて前記各ブ
ロックの各画素の分散を求め、各画素に対応するグラジ
エントの大きさ及び分散に基づいて、各ブロックに対す
る特徴点を特定する。
度のグラジエントと分散とを利用する特徴点特定装置及
びその方法を提供する。 【構成】 本発明の特徴点特定方法は、映像フレーム
内の各画素の、各方向のグラジエントとグラジエントの
大きさとを求め、各方向のグラジエントを正規化し、各
画素に対するグラジエントの大きさをもつ第１のエッジ
マップと、各画素に対する正規化された各方向のグラジ
エントをもつ第２のエッジマップとを生成し、第１のエ
ッジマップを同一の大きさの複数のブロックに分け、各
ブロックの各々の画素に対して、第２のエッジマップか
ら、予め定められた数の画素の組に対する正規化された
各方向のグラジエントを与え、それに基づいて前記各ブ
ロックの各画素の分散を求め、各画素に対応するグラジ
エントの大きさ及び分散に基づいて、各ブロックに対す
る特徴点を特定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特徴点を特定するための
方法及び装置に関し、特に、画素が有する輝度のグラジ
エント及びその分散に基づいて特徴点を特定する方法及
び装置に関する。
方法及び装置に関し、特に、画素が有する輝度のグラジ
エント及びその分散に基づいて特徴点を特定する方法及
び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、ディジタル化された映像
信号の伝送はアナログ信号の伝送より良い画質を維持す
ることができる。一連の映像「フレーム」からなる映像
信号がディジタル形態で表現される場合、とくに、高精
細度テレビの場合、大量のデータが伝送されなければな
らない。しかし、従来の伝送チャンネルにおいて利用可
能な周波数帯域は制限されているため、大量のディジタ
ルデータを伝送するためには伝送すべきデータを圧縮す
るか、その量を減らす必要がある。多様な圧縮技法の中
で確率的符号化技法とともに時間的、空間的圧縮技法を
組合わせた、いわゆるハイブリッド符号化（hybrid cod
ing）技法が最も効率的な圧縮技法として知られてい
る。
信号の伝送はアナログ信号の伝送より良い画質を維持す
ることができる。一連の映像「フレーム」からなる映像
信号がディジタル形態で表現される場合、とくに、高精
細度テレビの場合、大量のデータが伝送されなければな
らない。しかし、従来の伝送チャンネルにおいて利用可
能な周波数帯域は制限されているため、大量のディジタ
ルデータを伝送するためには伝送すべきデータを圧縮す
るか、その量を減らす必要がある。多様な圧縮技法の中
で確率的符号化技法とともに時間的、空間的圧縮技法を
組合わせた、いわゆるハイブリッド符号化（hybrid cod
ing）技法が最も効率的な圧縮技法として知られてい
る。
【０００３】殆どのハイブリッド符号化技法において
は、現フレームとその前フレームとの間の物体の動きを
推定して、推定された物体の動きから現フレームを予測
するとともに現フレームとその予測値間の差を表す差分
信号を生成する動き補償ＤＰＣＭ（差分パルス符号変
調）を用いる。
は、現フレームとその前フレームとの間の物体の動きを
推定して、推定された物体の動きから現フレームを予測
するとともに現フレームとその予測値間の差を表す差分
信号を生成する動き補償ＤＰＣＭ（差分パルス符号変
調）を用いる。
【０００４】この方法は、例えば、Staffan Ericssonの
「Fixed and Adaptive Predictorsfor Hybrid Predicti
ve/Transform Coding」、IEEE Transactions on Commun
ications,COM-33,NO.12,1291〜1302頁(1985年12月)、ま
たはNinomiyaとOhtsukaとの「A Motion Compensated In
terframe Coding Scheme for Television Pictures」、
IEEE Transactions on Communications,COM-30,NO.1,20
1〜211頁(1982年1月)に記載されている。
「Fixed and Adaptive Predictorsfor Hybrid Predicti
ve/Transform Coding」、IEEE Transactions on Commun
ications,COM-33,NO.12,1291〜1302頁(1985年12月)、ま
たはNinomiyaとOhtsukaとの「A Motion Compensated In
terframe Coding Scheme for Television Pictures」、
IEEE Transactions on Communications,COM-30,NO.1,20
1〜211頁(1982年1月)に記載されている。
【０００５】詳述すると、動き補償ＤＰＣＭでは、現フ
レームとその前フレームとの間に推定された物体の動き
に基づいて、現フレームをその前フレームから予測す
る。このような推定された動きは前フレームと現フレー
ムとの間の画素変位を表す２次元動きベクトルで表され
る。
レームとその前フレームとの間に推定された物体の動き
に基づいて、現フレームをその前フレームから予測す
る。このような推定された動きは前フレームと現フレー
ムとの間の画素変位を表す２次元動きベクトルで表され
る。
【０００６】物体の変位の推定方法は２つの基本的なタ
イプに分類される。１つはブロック単位の推定で、他方
は画素単位の推定である。
イプに分類される。１つはブロック単位の推定で、他方
は画素単位の推定である。
【０００７】このブロック単位の推定において、現フレ
ームの各ブロックは、最もよく整合するブロックが得ら
れるようにその前フレームのブロックと比較される。そ
れによって、現フレームの全ブロックに対するフレーム
間変位ベクトル（ブロックがフレーム間でどの位移動し
たかを表す）が推定される。しかし、ブロック単位の動
き推定においては、ブロック内の全ての画素が一方向に
移動しない場合にはよい推定値が得られないので、その
結果画質が低下する。
ームの各ブロックは、最もよく整合するブロックが得ら
れるようにその前フレームのブロックと比較される。そ
れによって、現フレームの全ブロックに対するフレーム
間変位ベクトル（ブロックがフレーム間でどの位移動し
たかを表す）が推定される。しかし、ブロック単位の動
き推定においては、ブロック内の全ての画素が一方向に
移動しない場合にはよい推定値が得られないので、その
結果画質が低下する。
【０００８】一方、画素単位の方法を用いれば、変位は
各々の画素全てに対して求められる。この方法は画素値
を更に正確に推定でき、スケール変化（例えば、映像面
に垂直な動きやズーミング）も容易に扱い得る。しか
し、画素単位の方法においては、動きベクトルが全ての
画素各々に対して決定されるので、実際に全ての動きベ
クトルを受信機に伝送することは不可能である。
各々の画素全てに対して求められる。この方法は画素値
を更に正確に推定でき、スケール変化（例えば、映像面
に垂直な動きやズーミング）も容易に扱い得る。しか
し、画素単位の方法においては、動きベクトルが全ての
画素各々に対して決定されるので、実際に全ての動きベ
クトルを受信機に伝送することは不可能である。
【０００９】画素単位の方法によって、発生する伝送デ
ータ量の過剰処理の問題を克服するために導入された技
法の１つは特徴点に基づいた動き推定技法である。
ータ量の過剰処理の問題を克服するために導入された技
法の１つは特徴点に基づいた動き推定技法である。
【００１０】特徴点に基づいた動き推定技法（feature
point-based motion estimation technique）におい
て、１組の画素、即ち、特徴点は送信端の符号化器で特
定され、かつ同様な方法で受信端の復号化器で特定さ
れ、複数の特徴点に対する動きベクトルが受信機へ伝送
される。この際、特徴点に対する位置データは伝送され
ない。特徴点は映像信号の物体の動きを表し得る現フレ
ームまたはその前フレームの画素として定義され、受信
機において特徴点の動きベクトルから現フレームの全て
の画素に対する動きベクトルを再現できる。「画素単位
の動き推定を用いて映像信号を符号化するための方法及
び装置」との名称で同時係属出願中の米国特許出願第０
８／３６７，５２０号の、特徴点に基づいた動き推定技
法を用いる符号化器は、最初複数の特徴点を前フレーム
の画素から選択した後、その選択された特徴点に対する
動きベクトルを特定する。ここで各々の動きベクトル
は、前フレームの１つの特徴点と現フレームのそれに対
応する整合点（matching point）、例えば最も類似な画
素との間の変位を表す。具体的には、各特徴点に対応す
る整合点は、現フレーム内の探索領域内に求められる
が、探索領域は対応する特徴点の位置を囲んでいる予め
定められた領域として定義されている。
point-based motion estimation technique）におい
て、１組の画素、即ち、特徴点は送信端の符号化器で特
定され、かつ同様な方法で受信端の復号化器で特定さ
れ、複数の特徴点に対する動きベクトルが受信機へ伝送
される。この際、特徴点に対する位置データは伝送され
ない。特徴点は映像信号の物体の動きを表し得る現フレ
ームまたはその前フレームの画素として定義され、受信
機において特徴点の動きベクトルから現フレームの全て
の画素に対する動きベクトルを再現できる。「画素単位
の動き推定を用いて映像信号を符号化するための方法及
び装置」との名称で同時係属出願中の米国特許出願第０
８／３６７，５２０号の、特徴点に基づいた動き推定技
法を用いる符号化器は、最初複数の特徴点を前フレーム
の画素から選択した後、その選択された特徴点に対する
動きベクトルを特定する。ここで各々の動きベクトル
は、前フレームの１つの特徴点と現フレームのそれに対
応する整合点（matching point）、例えば最も類似な画
素との間の変位を表す。具体的には、各特徴点に対応す
る整合点は、現フレーム内の探索領域内に求められる
が、探索領域は対応する特徴点の位置を囲んでいる予め
定められた領域として定義されている。
【００１１】特徴点に基づいた動き推定技法において
は、特徴点の動きベクトルに基づいて前フレームから現
フレームを予測するので、物体の動きを正確に表せる特
徴点を選択することが大切である。
は、特徴点の動きベクトルに基づいて前フレームから現
フレームを予測するので、物体の動きを正確に表せる特
徴点を選択することが大切である。
【００１２】特徴点を基づいて動きを推定する符号化器
及び復号化器においてはグリッド（grid）技法、若しく
はエッジ検知（edge detection）技法とグリッド技法と
を組み合わせることによって複数の特徴点を選択するの
が一般的である。
及び復号化器においてはグリッド（grid）技法、若しく
はエッジ検知（edge detection）技法とグリッド技法と
を組み合わせることによって複数の特徴点を選択するの
が一般的である。
【００１３】多様な形態のグリッド、例えば、四角形ま
たは六角形グリッドを用いるグリッド技法においては、
ノード即ち、グリッドのグリッドポイントが特徴点とし
て選択されて、エッジ検知技法とグリッド技法とを結合
した技法においてはグリッドと物体のエッジとの交差点
が特徴点として選択される。しかし、ノード（node）つ
まりグリッドとエッジとの交差点は、物体の動きを必ず
しも正確に表すものではなく、物体の動きの良い推定値
が得られない。
たは六角形グリッドを用いるグリッド技法においては、
ノード即ち、グリッドのグリッドポイントが特徴点とし
て選択されて、エッジ検知技法とグリッド技法とを結合
した技法においてはグリッドと物体のエッジとの交差点
が特徴点として選択される。しかし、ノード（node）つ
まりグリッドとエッジとの交差点は、物体の動きを必ず
しも正確に表すものではなく、物体の動きの良い推定値
が得られない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、物体の境界線上の複数の画素に対する輝度のグラジ
エントと分散とを用いて特徴点を特定する改善された方
法及び装置を提供することである。
は、物体の境界線上の複数の画素に対する輝度のグラジ
エントと分散とを用いて特徴点を特定する改善された方
法及び装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の１つの実施態様によれば、映像フレーム内
における物体の動きを表すことができる画素である特徴
点を特定するための装置が、特徴点に基づいた動き補償
技法を採用する映像信号プロセッサに用いられる。この
特徴点の特定装置は、前記映像フレーム内における各画
素の各方向のグラジエントとグラジエントの大きさとを
求める手段と、前記グラジエントの大きさで各方向のグ
ラジエントを除することによって各方向のグラジエント
を正規化する手段と、各画素に対するグラジエントの大
きさを有する第１のエッジマップを生成する手段と、各
画素に対する正規化された各方向のグラジエントを有す
る第２のエッジマップを生成する手段と、前記第１のエ
ッジマップを互いにオーバーラップしない同一の大きさ
を有する複数のブロックに分ける手段であって、前記各
ブロックは各々の画素に対するグラジエントの大きさを
備える、該手段と、前記各ブロックに備えられた各々の
画素に対して、前記第２のエッジマップから、予め定め
られた数の画素からなる画素の組に対する正規化された
各方向のグラジエントを提供する手段であって、前記画
素の組は前記各ブロックが備える各画素を含む、該手段
と、前記正規化された各方向のグラジエントに基づい
て、前記各ブロックに備えられた各画素の分散を求める
手段と、前記各画素に対するグラジエントの大きさ及び
分散に基づいて、前記各ブロックに対して特徴点を特定
する手段とを有する。
に、本発明の１つの実施態様によれば、映像フレーム内
における物体の動きを表すことができる画素である特徴
点を特定するための装置が、特徴点に基づいた動き補償
技法を採用する映像信号プロセッサに用いられる。この
特徴点の特定装置は、前記映像フレーム内における各画
素の各方向のグラジエントとグラジエントの大きさとを
求める手段と、前記グラジエントの大きさで各方向のグ
ラジエントを除することによって各方向のグラジエント
を正規化する手段と、各画素に対するグラジエントの大
きさを有する第１のエッジマップを生成する手段と、各
画素に対する正規化された各方向のグラジエントを有す
る第２のエッジマップを生成する手段と、前記第１のエ
ッジマップを互いにオーバーラップしない同一の大きさ
を有する複数のブロックに分ける手段であって、前記各
ブロックは各々の画素に対するグラジエントの大きさを
備える、該手段と、前記各ブロックに備えられた各々の
画素に対して、前記第２のエッジマップから、予め定め
られた数の画素からなる画素の組に対する正規化された
各方向のグラジエントを提供する手段であって、前記画
素の組は前記各ブロックが備える各画素を含む、該手段
と、前記正規化された各方向のグラジエントに基づい
て、前記各ブロックに備えられた各画素の分散を求める
手段と、前記各画素に対するグラジエントの大きさ及び
分散に基づいて、前記各ブロックに対して特徴点を特定
する手段とを有する。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の特徴点特定装置及び方法につ
いて、添付図面を参照しながらより詳しく説明する。
いて、添付図面を参照しながらより詳しく説明する。
【００１７】図１を参照すれば、本発明による特徴点特
定装置が示されているが、この装置は特徴点に基づいた
動き補償技法を採用する符号化器及び復号化器に用いら
れ、また、該特徴点は映像信号の物体の動きを表せる画
素として定義されるものである。映像フレーム、例え
ば、前フレームまたは現フレームのディジタル映像信号
は初めにグラジエント計算器１００へ与えられる。
定装置が示されているが、この装置は特徴点に基づいた
動き補償技法を採用する符号化器及び復号化器に用いら
れ、また、該特徴点は映像信号の物体の動きを表せる画
素として定義されるものである。映像フレーム、例え
ば、前フレームまたは現フレームのディジタル映像信号
は初めにグラジエント計算器１００へ与えられる。
【００１８】このグラジエント計算器１００において
は、グラジエントオペレーター、例えば、ソベルオペレ
ーター（sobel operator）を用いて映像フレーム内にお
ける全ての画素に対する輝度のグラジエントを計算す
る。ソベルオペレーターは小域合計（local sums）の水
平及び垂直差を計算し、輝度が一定の領域においては
「０」を与えるという好ましい性質を有する。図２Ａ及
び図２Ｂには水平及び垂直ソベルオペレーター、sobel
(x)及びsobel (y)が示されていて、四角形で囲まれた各
要素は原点の位置を表す。水平及び垂直ソベルオペレー
ターは直交する各方向の、像Ｉ（ｘ，ｙ）のグラジエン
トを計算する。画素位置（ｘ，ｙ）における各方向のグ
ラジエント、即ち、水平及び垂直グラジエントＧ
x（ｘ，ｙ）及びＧy（ｘ，ｙ）は次式（１）のように定
義される。
は、グラジエントオペレーター、例えば、ソベルオペレ
ーター（sobel operator）を用いて映像フレーム内にお
ける全ての画素に対する輝度のグラジエントを計算す
る。ソベルオペレーターは小域合計（local sums）の水
平及び垂直差を計算し、輝度が一定の領域においては
「０」を与えるという好ましい性質を有する。図２Ａ及
び図２Ｂには水平及び垂直ソベルオペレーター、sobel
(x)及びsobel (y)が示されていて、四角形で囲まれた各
要素は原点の位置を表す。水平及び垂直ソベルオペレー
ターは直交する各方向の、像Ｉ（ｘ，ｙ）のグラジエン
トを計算する。画素位置（ｘ，ｙ）における各方向のグ
ラジエント、即ち、水平及び垂直グラジエントＧ
x（ｘ，ｙ）及びＧy（ｘ，ｙ）は次式（１）のように定
義される。
【００１９】
【数１】
【００２０】ここで、ｈ(x)（ｉ，ｊ）及びｈ(y)（ｉ，
ｊ）は位置（ｉ，ｊ）における水平及び垂直ソベルオペ
レーターのソベル係数である。
ｊ）は位置（ｉ，ｊ）における水平及び垂直ソベルオペ
レーターのソベル係数である。
【００２１】画素位置（ｘ，ｙ）でのグラジエントの大
きさｇ（ｘ，ｙ）は次式（２）のようになる。
きさｇ（ｘ，ｙ）は次式（２）のようになる。
【００２２】
【数２】
【００２３】グラジエントの大きさｇ（ｘ，ｙ）は、物
体像の境界線上のエッジポイント（edge point）を検知
するためにエッジ検知器２００へ与えられて、また各方
向のグラジエント、Ｇx（ｘ，ｙ）及びＧy（ｘ，ｙ）は
正規化器３００へ与えられて正規化される。
体像の境界線上のエッジポイント（edge point）を検知
するためにエッジ検知器２００へ与えられて、また各方
向のグラジエント、Ｇx（ｘ，ｙ）及びＧy（ｘ，ｙ）は
正規化器３００へ与えられて正規化される。
【００２４】エッジ検知器２００は、映像フレーム内の
各画素に対するグラジエントの大きさと予め定められた
閾値ＴＨとを比較することによって、映像フレームのエ
ッジポイントを検知する。
各画素に対するグラジエントの大きさと予め定められた
閾値ＴＨとを比較することによって、映像フレームのエ
ッジポイントを検知する。
【００２５】予め定められた閾値ＴＨは、最大のグラジ
エントの大きさの５−１０％を有する画素がエッジに特
定されるように、ｇ（ｘ，ｙ）の累積ヒストグラムを用
いて選択されるのが一般的である。検知されたエッジポ
イントの位置は第１のエッジマップＥ（ｘ，ｙ）を構成
し、この第１のエッジマップは次式（３）のように定義
される。
エントの大きさの５−１０％を有する画素がエッジに特
定されるように、ｇ（ｘ，ｙ）の累積ヒストグラムを用
いて選択されるのが一般的である。検知されたエッジポ
イントの位置は第１のエッジマップＥ（ｘ，ｙ）を構成
し、この第１のエッジマップは次式（３）のように定義
される。
【００２６】
【数３】
【００２７】即ち、第１のエッジマップは各々のエッジ
ポイントにそのグラジエントの大きさを、ノンエッジポ
イントには「０」を割当てることによって形成される。
エッジマップは物体像の境界線を追跡する境界線情報を
提供し、この境界線情報は映像フレームにおける画素の
位置データと各々の画素位置に対するグラジエントの大
きさを含む。エッジ検知器２００によって生成された境
界線情報は、フレームメモリ５００へ提供されて第１の
エッジマップとして格納される。
ポイントにそのグラジエントの大きさを、ノンエッジポ
イントには「０」を割当てることによって形成される。
エッジマップは物体像の境界線を追跡する境界線情報を
提供し、この境界線情報は映像フレームにおける画素の
位置データと各々の画素位置に対するグラジエントの大
きさを含む。エッジ検知器２００によって生成された境
界線情報は、フレームメモリ５００へ提供されて第１の
エッジマップとして格納される。
【００２８】正規化器３００においては、グラジエント
計算器１００から提供された各方向のグラジエントＧx
（ｘ，ｙ）及びＧy（ｘ，ｙ）が次式（４）のように正
規化される。
計算器１００から提供された各方向のグラジエントＧx
（ｘ，ｙ）及びＧy（ｘ，ｙ）が次式（４）のように正
規化される。
【００２９】
【数４】
【００３０】ここで、Ｕx(x,y)及びＵy(x,y)は、画素位
置（ｘ，ｙ）における各グラジエントＧx(x,y)及びＧ
y(x,y)を正規化した水平及び垂直グラジエントを表す。
画素の位置データと各々の画素位置に対応する正規化さ
れたグラジエントＵx(x,y)及びＵy(x,y)は、フレームメ
モリ４００へ提供されて第２のエッジマップとして格納
される。
置（ｘ，ｙ）における各グラジエントＧx(x,y)及びＧ
y(x,y)を正規化した水平及び垂直グラジエントを表す。
画素の位置データと各々の画素位置に対応する正規化さ
れたグラジエントＵx(x,y)及びＵy(x,y)は、フレームメ
モリ４００へ提供されて第２のエッジマップとして格納
される。
【００３１】一方、グリッドポイント発生器６００は複
数のグリッドポイントをアドレス発生器７００に与え
る。図３に示されるように、破線で表示された四角形グ
リッドのノードに位置した画素位置、例えば、Ａ乃至Ｆ
がグリッドポイントであって、各々のグリッドポイント
は、隣接するグリッドポイントと水平及び垂直方向にＮ
個の画素分離れている（ここで、Ｎは偶数）。アドレス
発生器７００は各々のグリッドポイントに対して第１の
処理ブロックを構成する（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）個の、
例えば、９×９個の画素の位置を表す第１のアドレスデ
ータの組を１つ発生させ、（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）組の
第２のアドレスデータを発生させる。第２のアドレスデ
ータの各組は第２の処理ブロックを形成する（２Ｍ＋
１）×（２Ｍ＋１）個の、例えば、１１×１１個の画素
の位置を表す（ここで、Ｍは奇数）。第１の処理ブロッ
クはその中心にグリッドポイントを有し、（Ｎ＋１）×
（Ｎ＋１）個の画素の各々を含む第２の処理ブロック
は、第１の処理ブロックをその中心に含む。各々のグリ
ッドポイントに対する第１のアドレスデータの組及び第
２のアドレスデータの組はフレームメモリ５００及び４
００へ各々提供される。
数のグリッドポイントをアドレス発生器７００に与え
る。図３に示されるように、破線で表示された四角形グ
リッドのノードに位置した画素位置、例えば、Ａ乃至Ｆ
がグリッドポイントであって、各々のグリッドポイント
は、隣接するグリッドポイントと水平及び垂直方向にＮ
個の画素分離れている（ここで、Ｎは偶数）。アドレス
発生器７００は各々のグリッドポイントに対して第１の
処理ブロックを構成する（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）個の、
例えば、９×９個の画素の位置を表す第１のアドレスデ
ータの組を１つ発生させ、（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）組の
第２のアドレスデータを発生させる。第２のアドレスデ
ータの各組は第２の処理ブロックを形成する（２Ｍ＋
１）×（２Ｍ＋１）個の、例えば、１１×１１個の画素
の位置を表す（ここで、Ｍは奇数）。第１の処理ブロッ
クはその中心にグリッドポイントを有し、（Ｎ＋１）×
（Ｎ＋１）個の画素の各々を含む第２の処理ブロック
は、第１の処理ブロックをその中心に含む。各々のグリ
ッドポイントに対する第１のアドレスデータの組及び第
２のアドレスデータの組はフレームメモリ５００及び４
００へ各々提供される。
【００３２】第１の処理ブロックに対応する第１のエッ
ジマップのデータは、アドレス発生器７００から与えら
れる各グリッドポイントに対する第１のアドレスデータ
の組に応答して、フレームメモリ５００から取り出され
て分散計算器８００へ与えられるが、ここで第１のエッ
ジマップのデータは、第１の処理ブロックに含まれた
（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）個の画素の位置データと各々の
画素位置に対応するグラジエントの大きさを表す。一
方、（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）個の第２の処理ブロックに
各々対応する第２のエッジマップのデータは、アドレス
発生器７００から与えられる第２にアドレスデータの組
に応答して、フレームメモリ４００から取り出されて分
散計算器８００に与えられるが、ここで第２のエッジマ
ップのデータは、第２の処理ブロックに含まれた（２Ｍ
＋１）×（２Ｍ＋１）個の画素の位置データと前記各々
の画素位置に対応する正規化された各方向のグラジエン
トとを表す。
ジマップのデータは、アドレス発生器７００から与えら
れる各グリッドポイントに対する第１のアドレスデータ
の組に応答して、フレームメモリ５００から取り出され
て分散計算器８００へ与えられるが、ここで第１のエッ
ジマップのデータは、第１の処理ブロックに含まれた
（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）個の画素の位置データと各々の
画素位置に対応するグラジエントの大きさを表す。一
方、（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）個の第２の処理ブロックに
各々対応する第２のエッジマップのデータは、アドレス
発生器７００から与えられる第２にアドレスデータの組
に応答して、フレームメモリ４００から取り出されて分
散計算器８００に与えられるが、ここで第２のエッジマ
ップのデータは、第２の処理ブロックに含まれた（２Ｍ
＋１）×（２Ｍ＋１）個の画素の位置データと前記各々
の画素位置に対応する正規化された各方向のグラジエン
トとを表す。
【００３３】分散計算器８００においては、（Ｎ＋１）
×（Ｎ＋１）個の第２の処理ブロックの各々に含まれた
正規化された各方向のグラジエントの分散が計算される
とともに、それらは第２の処理ブロックの各々の中心画
素に対する分散として定められる。公知のように、分散
は平均値からのサンプル値の偏差を表し、このことは分
散値が大きければ大きいほどグラジエントの分布度が大
きい、即ち、中心画素の周りの境界線の形態がより複雑
であることを意味する。
×（Ｎ＋１）個の第２の処理ブロックの各々に含まれた
正規化された各方向のグラジエントの分散が計算される
とともに、それらは第２の処理ブロックの各々の中心画
素に対する分散として定められる。公知のように、分散
は平均値からのサンプル値の偏差を表し、このことは分
散値が大きければ大きいほどグラジエントの分布度が大
きい、即ち、中心画素の周りの境界線の形態がより複雑
であることを意味する。
【００３４】画素位置（ｘ，ｙ）における分散Ｖar
（ｘ，ｙ）は次式（５）のように定義される。
（ｘ，ｙ）は次式（５）のように定義される。
【００３５】
【数５】
【００３６】ここで、Ｕx(x+i,y+j)及びＵy(x+i,y+j)
は、その中心に画素位置（ｘ，ｙ）を有する第２の処理
ブロック内の、各画素位置における正規化された水平及
び垂直グラジエントである。
は、その中心に画素位置（ｘ，ｙ）を有する第２の処理
ブロック内の、各画素位置における正規化された水平及
び垂直グラジエントである。
【００３７】また、
【外１】 及び
【外２】 は、第２の処理ブロックに含まれた正規化された水平及
び垂直グラジエントの平均値を意味し、次式（６）のよ
うに定義される。
び垂直グラジエントの平均値を意味し、次式（６）のよ
うに定義される。
【００３８】
【数６】
【００３９】次に、分散計算器８００は、各々の第１の
処理ブロックに対する第３のエッジマップのデータを第
１の選択器９００に与えるが、該第３のエッジマップの
データは、第１の処理ブロックに含まれる（Ｎ＋１）×
（Ｎ＋１）個の画素の位置情報、第１の処理ブロックに
含まれた各画素の位置に対応するグラジエントの大きさ
及び計算された分散値がＶar（ｘ，ｙ）を含む。
処理ブロックに対する第３のエッジマップのデータを第
１の選択器９００に与えるが、該第３のエッジマップの
データは、第１の処理ブロックに含まれる（Ｎ＋１）×
（Ｎ＋１）個の画素の位置情報、第１の処理ブロックに
含まれた各画素の位置に対応するグラジエントの大きさ
及び計算された分散値がＶar（ｘ，ｙ）を含む。
【００４０】第１の選択器９００は、分散値が大きい順
に最大Ｐ個の、例えば、５個の画素を選択する（ここ
で、Ｐは２以上の予め定められた整数）。詳述すると、
第１の処理ブロックが、グラジエントの大きさが「０」
ではない画素をＰ個以上含む場合は、分散値が大きい順
にＰ個の画素が選択され、またグラジエントの大きさが
「０」ではない画素をＰ個未満含む場合は、第１の処理
ブロック内のグラジエントの大きさが「０」ではない全
ての画素が選択され、第１の処理ブロック内の全ての画
素のグラジエントの大きさが「０」の場合は、選択され
る画素は１つもないことになる。
に最大Ｐ個の、例えば、５個の画素を選択する（ここ
で、Ｐは２以上の予め定められた整数）。詳述すると、
第１の処理ブロックが、グラジエントの大きさが「０」
ではない画素をＰ個以上含む場合は、分散値が大きい順
にＰ個の画素が選択され、またグラジエントの大きさが
「０」ではない画素をＰ個未満含む場合は、第１の処理
ブロック内のグラジエントの大きさが「０」ではない全
ての画素が選択され、第１の処理ブロック内の全ての画
素のグラジエントの大きさが「０」の場合は、選択され
る画素は１つもないことになる。
【００４１】図４には、本発明の特徴点特定技法を説明
する図が示されている。２つの映像フレーム間の物体の
変位をＭＶとして、物体の境界線上で２つの特徴点ＦＰ
１及びＦＰ２を選択する。通常、特徴点の動きベクトル
はブロック整合アルゴリズムを用いて求められる。即
ち、探索ブロック、例えば中心に特徴点を有する５×５
個の画素に対する動きベクトルは、従来のブロック整合
アルゴリズムを用いて特定され、探索ブロックの動きベ
クトルは特徴点の動きベクトルとして定められる。この
ような場合、特徴点ＦＰ１は物体の境界線の比較的複雑
な部分に位置するので、特徴点ＦＰ１の整合ポイントは
真の整合ポイントＦＰ１’で一意に特定され得る。一
方、特徴点ＦＰ２周辺の境界線は比較的単純であるの
で、特徴点ＦＰ２の整合ポイントは類似な境界線上のポ
イント、例えば、ＦＰ２’’、ＦＰ２’またはＦＰ
２’’’になり得る。つまり、グラジエントの分散が大
きい特徴点ＦＰ１の動きベクトルの方が、分散の小さい
特徴点ＦＰ２より物体の実際の動きを一層良く反映する
ことができるのである。
する図が示されている。２つの映像フレーム間の物体の
変位をＭＶとして、物体の境界線上で２つの特徴点ＦＰ
１及びＦＰ２を選択する。通常、特徴点の動きベクトル
はブロック整合アルゴリズムを用いて求められる。即
ち、探索ブロック、例えば中心に特徴点を有する５×５
個の画素に対する動きベクトルは、従来のブロック整合
アルゴリズムを用いて特定され、探索ブロックの動きベ
クトルは特徴点の動きベクトルとして定められる。この
ような場合、特徴点ＦＰ１は物体の境界線の比較的複雑
な部分に位置するので、特徴点ＦＰ１の整合ポイントは
真の整合ポイントＦＰ１’で一意に特定され得る。一
方、特徴点ＦＰ２周辺の境界線は比較的単純であるの
で、特徴点ＦＰ２の整合ポイントは類似な境界線上のポ
イント、例えば、ＦＰ２’’、ＦＰ２’またはＦＰ
２’’’になり得る。つまり、グラジエントの分散が大
きい特徴点ＦＰ１の動きベクトルの方が、分散の小さい
特徴点ＦＰ２より物体の実際の動きを一層良く反映する
ことができるのである。
【００４２】次に、第１の選択器９００は、第４のエッ
ジマップのデータを第２の選択器１０００へ与える。第
４のエッジマップのデータは、選択された画素の位置デ
ータと選択された最大Ｐ個の画素各々に対応するグラジ
エントの大きさを含む。
ジマップのデータを第２の選択器１０００へ与える。第
４のエッジマップのデータは、選択された画素の位置デ
ータと選択された最大Ｐ個の画素各々に対応するグラジ
エントの大きさを含む。
【００４３】第２の選択器１０００は、第１の選択器９
００から提供された第４のエッジマップのデータのグラ
ジエントの大きさを互いに比較して、最も大きいグラジ
エントの大きさを有する画素を選択し、その選択された
画素を特徴点として定める。第２の選択器１０００から
の出力は選択された特徴点の位置データである。
００から提供された第４のエッジマップのデータのグラ
ジエントの大きさを互いに比較して、最も大きいグラジ
エントの大きさを有する画素を選択し、その選択された
画素を特徴点として定める。第２の選択器１０００から
の出力は選択された特徴点の位置データである。
【００４４】本発明によれば、グラジエントの大きさが
「０」ではない画素を１つ以上含む各ブロックに対し
て、ブロック内で分散が大きい画素の中からグラジエン
トの大きさが最も大きい画素がブロックの特徴点として
選択される。結果的に、各々の特徴点は複雑な形態を有
する物体の境界線上で特定されて、特徴点の動きベクト
ルをより正確に推定できる。
「０」ではない画素を１つ以上含む各ブロックに対し
て、ブロック内で分散が大きい画素の中からグラジエン
トの大きさが最も大きい画素がブロックの特徴点として
選択される。結果的に、各々の特徴点は複雑な形態を有
する物体の境界線上で特定されて、特徴点の動きベクト
ルをより正確に推定できる。
【００４５】本発明の好的な実施態様として、中心にグ
リッドポイントを有する、（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）個の
画素からなる第１の処理ブロックに関して述べてきた
が、本発明に通常の知識の持つ者であれば、第１の処理
ブロックの組が映像フレームを構成する限り、Ｎ１×Ｎ
２個の画素（ここで、Ｎ１及びＮ２は正の整数）で第１
の処理ブロックが構成できることが理解されよう。
リッドポイントを有する、（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）個の
画素からなる第１の処理ブロックに関して述べてきた
が、本発明に通常の知識の持つ者であれば、第１の処理
ブロックの組が映像フレームを構成する限り、Ｎ１×Ｎ
２個の画素（ここで、Ｎ１及びＮ２は正の整数）で第１
の処理ブロックが構成できることが理解されよう。
【００４６】上記において、本発明の特定の実施例につ
いて説明したが、請求項に記載された本発明の範囲を逸
脱することなく当業者は種々の改変をなし得るであろ
う。
いて説明したが、請求項に記載された本発明の範囲を逸
脱することなく当業者は種々の改変をなし得るであろ
う。
【００４７】
【発明の効果】従って、本発明によれば、複数の特徴点
が物体の境界線上の複雑な構成を有する部分で特定され
るので、特徴点の動きベクトルをより正確に推定でき
る。
が物体の境界線上の複雑な構成を有する部分で特定され
るので、特徴点の動きベクトルをより正確に推定でき
る。
【図１】本発明の特徴点特定装置を図解したブロック図
である。
である。
【図２】水平及び垂直ソベルオペレーター、SOBEL(x)及
びSOBEL(y)を示した図である。
びSOBEL(y)を示した図である。
【図３】四角形グリッドを用いた場合の、発生する多数
のグリッドポイントを例示的に示した図である。
のグリッドポイントを例示的に示した図である。
【図４】本発明において用いられる特徴点特定技法を説
明する図である。
明する図である。
１００ グラジエント計算器 ２００ エッジ検知器 ３００ 正規化器 ４００ フレームメモリ ５００ フレームメモリ ６００ グリッドポイント発生器 ７００ アドレス発生器 ８００ 分散計算器 ９００ 選択器 １０００ 選択器
Claims (4)
- 【請求項１】 特徴点に基づいた動き補償技法を採用
する映像信号プロセッサに用いられる装置であって、映
像フレーム内における物体の動きを表すことができる画
素である特徴点を特定するための装置において、 前記映像フレーム内における各画素の各方向のグラジエ
ントとグラジエントの大きさとを求める手段と、 前記グラジエントの大きさで各方向のグラジエントを除
することによって各方向のグラジエントを正規化する手
段と、 各画素に対するグラジエントの大きさを有する第１のエ
ッジマップを生成する手段と、 各画素に対する正規化された各方向のグラジエントを有
する第２のエッジマップを生成する手段と、 前記第１のエッジマップを互いにオーバーラップしない
同一の大きさを有する複数のブロックに分ける手段であ
って、前記各ブロックは各々の画素に対するグラジエン
トの大きさを備える、該手段と、 前記各ブロックに備えられた各々の画素に対して、前記
第２のエッジマップから、予め定められた数の画素から
なる画素の組に対する正規化された各方向のグラジエン
トを提供する手段であって、前記画素の組は前記各ブロ
ックが備える各画素を含む、該手段と、 前記正規化された各方向のグラジエントに基づいて、前
記各ブロックに備えられた各画素の分散を求める手段
と、 前記各画素に対するグラジエントの大きさ及び分散に基
づいて、前記各ブロックに対して特徴点を特定する手段
とを含むことを特徴とする特徴点の特定装置。 - 【請求項２】 前記特徴点の特定手段が、 前記各ブロックに対して前記分散が大きい順に最大Ｐ個
の画素を選択する手段であって、該Ｐは２以上の予め定
められた整数であり、前記各ブロックがグラジエントの
大きさが「０」ではない画素をＰ個以上含む場合は、そ
れらの分散が大きい順にＰ個の画素が選択され、Ｐ個未
満含む場合は、前記ブロック内のグラジエントの大きさ
が「０」ではない全ての画素が選択され、前記各ブロッ
ク内における全ての画素のグラジエントの大きさが
「０」であれば、画素が１つも選択されない、該手段
と、 前記選択された画素のなかで、最も大きいグラジエント
の大きさを有する画素を前記各ブロックの特徴点に特定
する手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の特
徴点の特定装置。 - 【請求項３】 特徴点に基づいた動き補償技法を採用
する映像信号プロセッサに用いられる、映像フレーム内
における物体の動きを表すことができる画素である前記
特徴点を特定するための方法であって、 （ａ）前記映像フレーム内における各画素の各方向のグ
ラジエントとグラジエントの大きさとを求める過程と、 （ｂ）前記グラジエントの大きさで各方向のグラジエン
トを除することによって各方向のグラジエントを正規化
する過程と、 （ｃ）各画素に対するグラジエントの大きさを有する第
１のエッジマップを生成する過程と、 （ｄ）各画素に対する正規化された各方向のグラジエン
トを有する第２のエッジマップを生成する過程と、 （ｅ）前記第１のエッジマップを互いにオーバーラップ
しない同一の大きさを有する複数のブロックに分ける過
程であって、前記各ブロックは各々の画素に対するグラ
ジエントの大きさを備える、該過程と、 （ｆ）前記各ブロックに備えられた各々の画素に対し
て、前記第２のエッジマップから、予め定められた数の
画素からなる画素の組に対する正規化された各方向のグ
ラジエントを提供する過程であって、前記画素の組は前
記各ブロックが備える各画素を含む、該過程と、 （ｇ）前記正規化された各方向のグラジエントに基づい
て、前記各ブロックに備えられた各画素の分散を求める
過程と、 （ｈ）前記各画素に対するグラジエントの大きさ及び分
散に基づいて、前記各ブロックに対して特徴点を特定す
る過程とを含むことを特徴とする特徴点の特定方法。 - 【請求項４】 前記過程（ｈ）が、更に （ｈ１）前記各ブロックに対して前記分散が大きい順に
最大Ｐ個の画素を選択する過程であって、該Ｐは２以上
の予め定められた整数であり、前記各ブロックがグラジ
エントの大きさが「０」ではない画素をＰ個以上含む場
合は、それらの分散が大きい順にＰ個の画素が選択さ
れ、Ｐ個未満含む場合は、前記ブロック内のグラジエン
トの大きさが「０」ではない全ての画素が選択され、前
記各ブロック内における全ての画素のグラジエントの大
きさが「０」であれば、画素が１つも選択されない、該
過程と、 （ｈ２）前記選択された画素のなかで、最も大きいグラ
ジエントの大きさを有する画素を前記各ブロックの特徴
点に特定する過程とを含むことを特徴とする請求項３に
記載の特徴点の特定方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1995P5857 | 1995-03-20 | ||
| KR1019950005857A KR0171147B1 (ko) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 그레디언트 변화를 이용한 특징점 선정장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08265745A true JPH08265745A (ja) | 1996-10-11 |
| JP3621152B2 JP3621152B2 (ja) | 2005-02-16 |
Family
ID=19410184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13990695A Expired - Lifetime JP3621152B2 (ja) | 1995-03-20 | 1995-05-15 | 特徴点の特定装置及びその方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5694487A (ja) |
| EP (1) | EP0733996B1 (ja) |
| JP (1) | JP3621152B2 (ja) |
| KR (1) | KR0171147B1 (ja) |
| CN (1) | CN1098596C (ja) |
| DE (1) | DE69534399T2 (ja) |
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