JPH0974568A - 動画像の動き補償予測符号化方法 - Google Patents
動画像の動き補償予測符号化方法Info
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- JPH0974568A JPH0974568A JP25200695A JP25200695A JPH0974568A JP H0974568 A JPH0974568 A JP H0974568A JP 25200695 A JP25200695 A JP 25200695A JP 25200695 A JP25200695 A JP 25200695A JP H0974568 A JPH0974568 A JP H0974568A
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- motion
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- G06T9/004—Predictors, e.g. intraframe, interframe coding
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の動き補償予測方法は、各ブロックの平
行移動のみを補償するもので、被写体の拡大・縮小・回
転等の変形、あるいはブロック内の複数の被写体の異な
る動きを補償することは不可能であった。本発明は、上
記問題点を解決する動き補償予測符号化方法を提供する
ことである。 【解決手段】 符号化対象画像をブロックに分割し、符
号化対象画像と予測参照画像との間の動ベクトルをブロ
ックごとに検出し、対象ブロックと参照画像との相対位
置を動ベクトルとして、評価関数値が最小となったパタ
ーンを動ベクトル場パターンとし、復号器側に、ブロッ
ク単位の動ベクトルと、動ベクトル場パターンを伝送す
る。また、前記ブロック内の動ベクトル場を記述する複
数の動ベクトル場パターンを作成し、復号器側に、ブロ
ック単位の動ベクトルと、予め付与した動ベクトル場パ
ターンの識別符号のみを伝送し、予測効率を改善する。
行移動のみを補償するもので、被写体の拡大・縮小・回
転等の変形、あるいはブロック内の複数の被写体の異な
る動きを補償することは不可能であった。本発明は、上
記問題点を解決する動き補償予測符号化方法を提供する
ことである。 【解決手段】 符号化対象画像をブロックに分割し、符
号化対象画像と予測参照画像との間の動ベクトルをブロ
ックごとに検出し、対象ブロックと参照画像との相対位
置を動ベクトルとして、評価関数値が最小となったパタ
ーンを動ベクトル場パターンとし、復号器側に、ブロッ
ク単位の動ベクトルと、動ベクトル場パターンを伝送す
る。また、前記ブロック内の動ベクトル場を記述する複
数の動ベクトル場パターンを作成し、復号器側に、ブロ
ック単位の動ベクトルと、予め付与した動ベクトル場パ
ターンの識別符号のみを伝送し、予測効率を改善する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像通信、画像記
録等に利用される画像信号のディジタル圧縮符号化方法
に関し、特に動画像の動き補償予測符号化方法に関す
る。
録等に利用される画像信号のディジタル圧縮符号化方法
に関し、特に動画像の動き補償予測符号化方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】動画像のディジタル圧縮符号化におい
て、動画像信号の時間冗長性を抑圧する手段として、動
き補償フレーム間予測がしばしば用いられる。
て、動画像信号の時間冗長性を抑圧する手段として、動
き補償フレーム間予測がしばしば用いられる。
【０００３】このフレーム間予測では、通常、符号化対
象画像を符号化単位として１６画素ｘｌ６ライン等の矩
形ブロックに区切り、各ブロックごとに動きを求める対
象となっている符号化単位（以下ブロックと称す）を中
心とする探索範囲を予測参照画像内に設定し、その範囲
内で対象ブロックを平行移動させながら、対象ブロック
と最も類似するブロックを、絶対値差分や差分自乗和等
を評価関数として使用することで探し出し、参照画像と
の相対位置を動ベクトルとして検出し、参照画像を動ベ
クトルぶん平行移動して生成した予測画像と符号化対象
画像との差分（動き補償予測誤差）信号を符号化する。
この動き補償フレーム間予測により動画像のフレーム間
相関は飛躍的に向上し、単純フレーム間予測に比べ大幅
な情報圧縮が得られる。
象画像を符号化単位として１６画素ｘｌ６ライン等の矩
形ブロックに区切り、各ブロックごとに動きを求める対
象となっている符号化単位（以下ブロックと称す）を中
心とする探索範囲を予測参照画像内に設定し、その範囲
内で対象ブロックを平行移動させながら、対象ブロック
と最も類似するブロックを、絶対値差分や差分自乗和等
を評価関数として使用することで探し出し、参照画像と
の相対位置を動ベクトルとして検出し、参照画像を動ベ
クトルぶん平行移動して生成した予測画像と符号化対象
画像との差分（動き補償予測誤差）信号を符号化する。
この動き補償フレーム間予測により動画像のフレーム間
相関は飛躍的に向上し、単純フレーム間予測に比べ大幅
な情報圧縮が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術における
動き補償予測方法は、１６画素ｘｌ６ライン等の矩形ブ
ロックを１つの剛体とみなし、各ブロックの平行移動の
みを補償するものである。従って、被写体の拡大・縮小
・回転等の変形を補償することは不可能である。すなわ
ち、物体の変形を伴う場合には予測効率が大幅に低下す
るという問題がある。 また、平行移動補償であるた
め、ブロック内に複数の被写体が存在する際、各被写体
が異なる動きを持っていると、ブロックに一組の動ベク
トルのみで動きを記述することはできない。よって、動
き予測が当たらず、予測画像の品質が劣化し、予測誤差
画像の符号化に十分な符号量を割り当てることのできな
い低レート符号化時には、視覚的に大きな妨害となる。
動き補償予測方法は、１６画素ｘｌ６ライン等の矩形ブ
ロックを１つの剛体とみなし、各ブロックの平行移動の
みを補償するものである。従って、被写体の拡大・縮小
・回転等の変形を補償することは不可能である。すなわ
ち、物体の変形を伴う場合には予測効率が大幅に低下す
るという問題がある。 また、平行移動補償であるた
め、ブロック内に複数の被写体が存在する際、各被写体
が異なる動きを持っていると、ブロックに一組の動ベク
トルのみで動きを記述することはできない。よって、動
き予測が当たらず、予測画像の品質が劣化し、予測誤差
画像の符号化に十分な符号量を割り当てることのできな
い低レート符号化時には、視覚的に大きな妨害となる。
【０００５】本発明の目的は、上記問題点を解決し、動
き補償による予測効率が改善される動き補償予測符号化
方法を提供することである。
き補償による予測効率が改善される動き補償予測符号化
方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の動き補償予測符
号化方法は、符号化対象画像を複数個の符号化単位に分
割し、各符号化単位ごとに符号化対象画像と予測参照画
像との間で動き補償予測を行なう動画像の動き補償予測
符号化方法において、前記符号化単位内の画素単位の動
ベクトル場を表すパターンを作成するステップと、前記
符号化単位ごとの動ベクトルと、前記画素単位の動ベク
トル場を表すパターンから、求められる符号化単位内の
各画素ごとの動ベクトルを用いて動き補償予測を行なう
ステップと、復号器側に前記符号化単位の動ベクトル
と、動ベクトル場パターンを伝送するステップを有す
る。
号化方法は、符号化対象画像を複数個の符号化単位に分
割し、各符号化単位ごとに符号化対象画像と予測参照画
像との間で動き補償予測を行なう動画像の動き補償予測
符号化方法において、前記符号化単位内の画素単位の動
ベクトル場を表すパターンを作成するステップと、前記
符号化単位ごとの動ベクトルと、前記画素単位の動ベク
トル場を表すパターンから、求められる符号化単位内の
各画素ごとの動ベクトルを用いて動き補償予測を行なう
ステップと、復号器側に前記符号化単位の動ベクトル
と、動ベクトル場パターンを伝送するステップを有す
る。
【０００７】また、前記符号化単位内の画素単位の動ベ
クトル場を表すパターンを作成するステップは、符号化
単位内の画素単位の動ベクトル場を表すパターンを予め
複数作成しておき、それぞれの前記パターンに種別を識
別する符号を与えるステップを有する。
クトル場を表すパターンを作成するステップは、符号化
単位内の画素単位の動ベクトル場を表すパターンを予め
複数作成しておき、それぞれの前記パターンに種別を識
別する符号を与えるステップを有する。
【０００８】また、前記復号器側に前記符号化単位の動
ベクトルと、動ベクトル場パターンを伝送するステップ
は、復号器側に符号化単位の動ベクトルと、適用する動
ベクトル場パターンの種別を識別する符号を伝送するス
テップを有する。
ベクトルと、動ベクトル場パターンを伝送するステップ
は、復号器側に符号化単位の動ベクトルと、適用する動
ベクトル場パターンの種別を識別する符号を伝送するス
テップを有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】従来の平行移動動き補償方法では
効率的に予測できないので、被写体の拡大・縮小・回転
等などの物体の変形や、ブロック内に複数の被写体が異
なる動きを持っている際など、ブロックの動きが平行移
動で表されない場合には、従来の平行移動に加え、付加
情報として動ベクトル場パターンを用いることで、被写
体の動きをより正確に記述することが可能になり、予測
画像の品質を向上させることが可能となり、フレーム間
差分信号の符号化に要する符号量を大幅に削減すること
ができる。
効率的に予測できないので、被写体の拡大・縮小・回転
等などの物体の変形や、ブロック内に複数の被写体が異
なる動きを持っている際など、ブロックの動きが平行移
動で表されない場合には、従来の平行移動に加え、付加
情報として動ベクトル場パターンを用いることで、被写
体の動きをより正確に記述することが可能になり、予測
画像の品質を向上させることが可能となり、フレーム間
差分信号の符号化に要する符号量を大幅に削減すること
ができる。
【００１０】本発明は、符号化対象画像をブロックに分
割し、符号化対象画像と予測参照画像との間の動ベクト
ルをブロックごとに検出するにあたり、あらかじめ、前
記ブロック内の動ベクトル場を記述する複数の動ベクト
ル場パターンを作成し、前記パターンごとにパターンを
識別する符号を決定しておく。次に、動きを求める対象
となっているブロックを中心とする探索範囲を予測参照
画像内に設定し、前記ブロックの平行移動量および動ベ
クトル場パターンから画素単位の動ベクトルを算出し
て、対象ブロックと最も類似する予測画像を、絶対値差
分や差分自乗和等を評価関数として使用し、探し出す。
割し、符号化対象画像と予測参照画像との間の動ベクト
ルをブロックごとに検出するにあたり、あらかじめ、前
記ブロック内の動ベクトル場を記述する複数の動ベクト
ル場パターンを作成し、前記パターンごとにパターンを
識別する符号を決定しておく。次に、動きを求める対象
となっているブロックを中心とする探索範囲を予測参照
画像内に設定し、前記ブロックの平行移動量および動ベ
クトル場パターンから画素単位の動ベクトルを算出し
て、対象ブロックと最も類似する予測画像を、絶対値差
分や差分自乗和等を評価関数として使用し、探し出す。
【００１１】さらに対象ブロックと参照画像との相対位
置を動ベクトルとして、評価関数値が最小となったパタ
ーンを動ベクトル場パターンとし、ブロック内の各画素
の予測値として、前記画素単位の動ベクトルぶん平行移
動した位置の輝度値を用いることで、予測画像を作成す
る。
置を動ベクトルとして、評価関数値が最小となったパタ
ーンを動ベクトル場パターンとし、ブロック内の各画素
の予測値として、前記画素単位の動ベクトルぶん平行移
動した位置の輝度値を用いることで、予測画像を作成す
る。
【００１２】また、複数の動ベクトル場パターンを作成
してライブラリ化し、かつ、それぞれのパターンを識別
する符号を決定しておき、復号器側には、ブロック単位
の動ベクトルと、動ベクトル場パターンを識別する符号
のみを伝送する。付加情報量も低減されることで、予測
効率が改善する。
してライブラリ化し、かつ、それぞれのパターンを識別
する符号を決定しておき、復号器側には、ブロック単位
の動ベクトルと、動ベクトル場パターンを識別する符号
のみを伝送する。付加情報量も低減されることで、予測
効率が改善する。
【００１３】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例を詳細に説
明する。
明する。
【００１４】図１は、本発明の一実施例における動画像
の動き補償予測符号化方法の符号器の構成を示す図であ
る。
の動き補償予測符号化方法の符号器の構成を示す図であ
る。
【００１５】符号器では、まず初めに符号化対象画像１
が、動ベクトル場パターン２と共に動き検出部３に入力
され、各ブロックごとに動ベクトルと動ベクトル場パタ
ーン符号４が求められる。
が、動ベクトル場パターン２と共に動き検出部３に入力
され、各ブロックごとに動ベクトルと動ベクトル場パタ
ーン符号４が求められる。
【００１６】ここで、動ベクトル場パターンの例として
は、図２のものが考えられる。図中実線は符号化対象画
像を示し、点線は参照画像を示す。また、各升目は画素
を表している。簡単のため５Ｘ５で考える。動ベクトル
場
は、図２のものが考えられる。図中実線は符号化対象画
像を示し、点線は参照画像を示す。また、各升目は画素
を表している。簡単のため５Ｘ５で考える。動ベクトル
場
【００１７】
【数１】 は、ブロックの拡大を表す動ベクトル場であり、図２
（ａ）に対応する。
（ａ）に対応する。
【００１８】また、動ベクトル場
【００１９】
【数２】 は、ブロックの回転を表す動ベクトル場であり、図２
（ｃ）に対応する。
（ｃ）に対応する。
【００２０】同様に、縮小（図２（ｂ）に対応）や、複
数（図２（ｄ）２つの被写体に対応）の被写体、変形、
など複数の動ベクトル場を定義しておくことが可能であ
るので、複数の動ベクトル場パターンを定義しておき、
どの動ベクトル場パターンであるかを示す符号をそれぞ
れの動ベクトル場パターンに付加しておく。
数（図２（ｄ）２つの被写体に対応）の被写体、変形、
など複数の動ベクトル場を定義しておくことが可能であ
るので、複数の動ベクトル場パターンを定義しておき、
どの動ベクトル場パターンであるかを示す符号をそれぞ
れの動ベクトル場パターンに付加しておく。
【００２１】また、動ベクトル場パターン２と従来の動
ベクトルを組み合わせることで、画素単位の動ベクトル
を表現することができる。図３は、参照フレームから符
号化対象画像にむけて、拡大しながら移動した場合を示
したものであるが、これは従来の平行移動動き補償では
動きが予測できず、正確に物体の動きを記述するには、
画素単位に動ベクトルを送らなければならない。しか
し、図４に示すように、これを平行移動と拡大の二つの
段階に分け、平行移動ベクトルと、拡大動ベクトル場パ
ターンを用いることで物体の画素単位の動ベクトルで、
予測することが可能になる。すなわち、次式が成立す
る。
ベクトルを組み合わせることで、画素単位の動ベクトル
を表現することができる。図３は、参照フレームから符
号化対象画像にむけて、拡大しながら移動した場合を示
したものであるが、これは従来の平行移動動き補償では
動きが予測できず、正確に物体の動きを記述するには、
画素単位に動ベクトルを送らなければならない。しか
し、図４に示すように、これを平行移動と拡大の二つの
段階に分け、平行移動ベクトルと、拡大動ベクトル場パ
ターンを用いることで物体の画素単位の動ベクトルで、
予測することが可能になる。すなわち、次式が成立す
る。
【００２２】［ブロック単位動ベクトル：ａ十［動ベク
トル場パターン：ｂ］＝画素単位の動ベクトル 求められた、動ベクトルと動ベクトル場パターン符号４
は画素単位動ベクトル生成器５に入力され、画素単位の
動ベクトル６が再び求められ、画素単位動き補償部７
で、動き補償を行い、予測画像８が求められる。
トル場パターン：ｂ］＝画素単位の動ベクトル 求められた、動ベクトルと動ベクトル場パターン符号４
は画素単位動ベクトル生成器５に入力され、画素単位の
動ベクトル６が再び求められ、画素単位動き補償部７
で、動き補償を行い、予測画像８が求められる。
【００２３】復号器側には、動ベクトルと、動ベクトル
場パターン符号４と、符号化対象画像１と予測画像８か
ら減算器９で求められる動き補償予測誤差１０が多重化
して伝送される。
場パターン符号４と、符号化対象画像１と予測画像８か
ら減算器９で求められる動き補償予測誤差１０が多重化
して伝送される。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
符号化対象画像と符号化参照画像より、動き補償を用い
て予測画像を作成する際に、符号化対象画像中に設定さ
れたブロックごとの動ベクトルとブロック内の動ベクト
ル場を表現する動ベクトル場パターンを用いて、画素単
位の動ベクトルをもとめ、それを用いて動き予測をする
ことで、従来方法の平行移動補償では完全には予測でき
なかった被写体の回転・伸縮・拡大などの動きや、ブロ
ック内に複数の被写体の動きが含まれる場合などを効率
的に予測できるという効果がある。
符号化対象画像と符号化参照画像より、動き補償を用い
て予測画像を作成する際に、符号化対象画像中に設定さ
れたブロックごとの動ベクトルとブロック内の動ベクト
ル場を表現する動ベクトル場パターンを用いて、画素単
位の動ベクトルをもとめ、それを用いて動き予測をする
ことで、従来方法の平行移動補償では完全には予測でき
なかった被写体の回転・伸縮・拡大などの動きや、ブロ
ック内に複数の被写体の動きが含まれる場合などを効率
的に予測できるという効果がある。
【００２５】さらに、あらかじめ複数の動ベクトル場パ
ターンを定義しておくことで、復号器側に付加情報とし
て、どの動ベクトル場パターンを用いるかの符号を送る
だけでよい。
ターンを定義しておくことで、復号器側に付加情報とし
て、どの動ベクトル場パターンを用いるかの符号を送る
だけでよい。
【００２６】このように、少ない付加情報量で予測画像
の品質が向上するため、予測誤差信号の符号化に必要な
符号量を抑圧することが可能となり、符号化効率が改善
する。
の品質が向上するため、予測誤差信号の符号化に必要な
符号量を抑圧することが可能となり、符号化効率が改善
する。
【図１】本発明の実施例における動き補償予測符号化方
式の符号器の構成を示す図である。
式の符号器の構成を示す図である。
【図２】あらかじめ作成しておき、ライブラリとして持
っておく、動ベクトル場のパターンの例を示す図で、
（ａ）は拡大、（ｂ）は縮小、（ｃ）は回転、（ｄ）は
２つの被写体を示す動ベクトル場パターンの例を示して
いる。
っておく、動ベクトル場のパターンの例を示す図で、
（ａ）は拡大、（ｂ）は縮小、（ｃ）は回転、（ｄ）は
２つの被写体を示す動ベクトル場パターンの例を示して
いる。
【図３】被写体が拡大しながら移動した場合を示してお
り、従来の平行移動補償では、予測できないことを示す
図である。
り、従来の平行移動補償では、予測できないことを示す
図である。
【図４】動ベクトル場パターンから求められる、物体の
画素単位の動ベクトルを用いて、物体の動きを予測する
方法を示す図である。
画素単位の動ベクトルを用いて、物体の動きを予測する
方法を示す図である。
１ 符号化対象画像 ２ 画素単位動ベクトル場パターン ３ 動き検出部 ４ ベクトル、動ベクトル場バターン符号 ５ 画素単位動ベクトル生成器 ６ 画素単位動ベクトル ７ 画素単位動き補償 ８ 予測画像 ９ 減算器 １０ 動き補償予測誤差
Claims (3)
- 【請求項１】 符号化対象画像を複数個の符号化単位に
分割し、各符号化単位ごとに符号化対象画像と予測参照
画像との間で動き補償予測を行なう動画像の動き補償予
測符号化方法において、 前記符号化単位内の画素単位の動ベクトル場を表すパタ
ーンを作成するステップと、 前記符号化単位ごとの動ベクトルと、前記画素単位の動
ベクトル場を表すパターンから、求められる符号化単位
内の各画素ごとの動ベクトルを用いて動き補償予測を行
なうステップと、 復号器側に前記符号化単位の動ベクトルと、動ベクトル
場パターンを伝送するステップを有することを特徴とす
る動き補償予測符号化方法。 - 【請求項２】 前記符号化単位内の画素単位の動ベクト
ル場を表すパターンを作成するステップが、 符号化単位内の画素単位の動ベクトル場を表すパターン
を予め複数作成しておき、それぞれの前記パターンに種
別を識別する符号を与えるステップを有する請求項１記
載の動き補償予測符号化方法。 - 【請求項３】 前記復号器側に前記符号化単位の動ベク
トルと、動ベクトル場パターンを伝送するステップが、 復号器側に符号化単位の動ベクトルと、適用する動ベク
トル場パターンの種別を識別する符号を伝送するステッ
プを有する請求項１記載の動き補償予測符号化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25200695A JPH0974568A (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 動画像の動き補償予測符号化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25200695A JPH0974568A (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 動画像の動き補償予測符号化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0974568A true JPH0974568A (ja) | 1997-03-18 |
Family
ID=17231260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25200695A Pending JPH0974568A (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 動画像の動き補償予測符号化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0974568A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020091874A (ja) * | 2017-04-21 | 2020-06-11 | ゼニマックス メディア インク．Ｚｅｎｉｍａｘ Ｍｅｄｉａ Ｉｎｃ． | プレイヤ入力の動き補償のためのシステムおよび方法 |
-
1995
- 1995-09-06 JP JP25200695A patent/JPH0974568A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020091874A (ja) * | 2017-04-21 | 2020-06-11 | ゼニマックス メディア インク．Ｚｅｎｉｍａｘ Ｍｅｄｉａ Ｉｎｃ． | プレイヤ入力の動き補償のためのシステムおよび方法 |
| US11323740B2 (en) | 2017-04-21 | 2022-05-03 | Zenimax Media Inc. | Systems and methods for player input motion compensation by anticipating motion vectors and/or caching repetitive motion vectors |
| US11330291B2 (en) | 2017-04-21 | 2022-05-10 | Zenimax Media Inc. | Systems and methods for player input motion compensation by anticipating motion vectors and/or caching repetitive motion vectors |
| US11503332B2 (en) | 2017-04-21 | 2022-11-15 | Zenimax Media Inc. | Systems and methods for player input motion compensation by anticipating motion vectors and/or caching repetitive motion vectors |
| US11533504B2 (en) | 2017-04-21 | 2022-12-20 | Zenimax Media Inc. | Systems and methods for player input motion compensation by anticipating motion vectors and/or caching repetitive motion vectors |
| US11601670B2 (en) | 2017-04-21 | 2023-03-07 | Zenimax Media Inc. | Systems and methods for player input motion compensation by anticipating motion vectors and/or caching repetitive motion vectors |
| US11695951B2 (en) | 2017-04-21 | 2023-07-04 | Zenimax Media Inc. | Systems and methods for player input motion compensation by anticipating motion vectors and/or caching repetitive motion vectors |
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