WO2007091459A1 - 動きベクトル検出装置および動きベクトル検出方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a motion vector detection device and a motion vector detection method for detecting a motion vector used for a sign of video data.
- video data is often recorded on a recording medium such as a CD or a DVD, and read and reproduced as necessary.
- a prediction image is generated using a motion vector detected from an encoding target image and an image preceding or following this image in time, and an encoding target image and There is inter-frame predictive coding in which the difference from this predicted image is encoded by the MPEG standard.
- Japanese Patent Laid-Open No. 9-65340 selects a motion vector having a small distortion from a plurality of motion vectors detected with coarse pixel accuracy.
- a technique for detecting a motion vector with high pixel accuracy based on a selected motion vector is described.
- An object of the present invention is to provide a motion bar detection device and a motion bar detection method that reduce the amount of calculation for motion vector detection and prevent deterioration in image quality.
- a motion vector detection device is a motion vector detection device that detects a motion vector for generating a prediction image used for interframe prediction encoding of an interlaced image. With accuracy, the motion vector between the top field of the encoding target image and the top field of the reference image, the motion vector of the top field of the encoding target image and the bottom field of the reference image, and the encoding of the encoding target image
- the first motion vector that detects the motion vector between the bottom field and the top field of the reference image and the motion vector between the bottom field of the target image and the bottom field of the reference image as the first motion vector, respectively.
- a first motion vector extracting circuit for extracting the first motion vector in response, a plurality of first motion vectors detected by the first motion vector detecting circuit, and a first motion vector extracted by the first motion vector extracting circuit; Based on the selection circuit that selects one of the first motion vectors and the first motion vector selected by the selection circuit, a motion vector with an accuracy of less than one pixel is detected as the second motion vector. And a second motion vector detection circuit.
- a second aspect of the present invention is the motion vector detection device according to the first aspect of the present invention, wherein the selection circuit is
- the power to select the first motion vector for each image or the first motion vector for each macroblock or slice is selected.
- a motion vector detection method is a motion vector detection method for detecting a motion vector for generating a prediction image used for interframe prediction encoding of an interlaced image.
- a first motion vector extraction step for extracting a first motion vector from a plurality of first motion vectors detected in the first motion vector detection step according to a preset number of reductions; and a first motion vector A selection step for selecting one of the plurality of first motion vectors detected in the detection step and the first motion vector extracted in the first motion vector extraction step; Based on the first motion vector selected in the step, the motion vector with an accuracy of less than one pixel is used as the second motion vector.
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a motion vector detection device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the motion vector detection device according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between an encoding target image and a reference image when generating a B picture in the motion vector detection device according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between an encoding target image and a reference image when a P picture is generated in the motion vector detection device according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a motion vector detection device of a comparative example.
- a motion vector detection device performs motion for generating a predicted image from a reference image when encoding a video composed of interlaced images using inter-frame prediction. A vector is detected.
- the configuration of the motion vector detection device according to the present embodiment is shown in FIG.
- the movement The vector detection device 1 includes a data input IZF11, a memory IZF12, a memory 13, a primary motion vector detection unit 14, and a secondary motion vector detection unit 15 having a second motion vector detection circuit 151.
- a data input IZF11 a data input IZF11
- a memory IZF12 a memory 13
- a primary motion vector detection unit 14 and a secondary motion vector detection unit 15 having a second motion vector detection circuit 151.
- the IZF 11 inputs video data that has also been received by an external video camera or the like.
- the memory IZF12 outputs the video data input from the data input IZF11 to the memory 13, and the video data force recorded in the memory 13 also acquires the desired image data as necessary to obtain the primary data. Output to the motion vector detection unit 14 or the secondary motion vector detection unit 15.
- the memory 13 records the video data acquired from the memory IZF 12.
- the primary motion vector detection unit 14 includes a first motion vector detection circuit 141, a first motion vector extraction circuit 142, and a selection circuit 143.
- the first motion vector detection circuit 141 acquires the encoding target image data and reference image data from the memory 13 via the memory IZF12, detects a wide range with coarse pixel accuracy, and detects a motion vector. Is output to the first motion vector extraction circuit 142 and the selection circuit 143 as the first motion vector.
- the coarse pixel accuracy is an accuracy of 1 pixel unit or more (for example, 2 pixels).
- the encoding target image and the reference image are interlaced images.
- An interlaced image consists of a top field and a bottom field. Therefore, the first motion vector for each of the top field and the bottom field of the reference image is detected from each of the top field and the bottom field of the encoding target image.
- the first motion vector is detected by referring to the top field and the bottom field of the forward reference image from the top field and the bottom field of the encoding target image.
- the first motion vector is detected by referring to the top field and the bottom field of the backward reference image from the top field and the bottom field of the encoding target image, so that eight first motion vectors are detected. It will be.
- the number of first motion vectors detected by the first motion vector detection circuit 141 is 8 when generating a B picture as a predicted image and 4 when generating a P picture.
- the first motion vector extraction circuit 142 acquires the first motion vector from the first motion vector detection circuit 141, and the first motion vector of the acquired first motion vector has a preset number of first motion vectors. The title is extracted and output to the selection circuit 143.
- the four first motion vectors are also extracted as the intermediate force of the acquired first motion vector.
- 2 of the acquired first motion vectors are extracted. The first motion vector is extracted.
- the selection circuit 143 obtains the first motion vector from the first motion vector detection circuit 141 and the first motion vector extraction circuit 144, and when generating a B picture as a predicted image, the first motion vector extraction circuit When the four first motion vectors acquired from 142 are selected and a P picture is generated, the four first motion vectors acquired from the first motion vector detection circuit 141 are selected. The selection circuit 143 outputs the selected first motion vector to the memory IZF12.
- the memory IZF 12 acquires macroblock reference image data having the origin of the coordinates of the reference image indicated by each acquired first motion vector, and the secondary motion vector together with the encoding target image data. Output to the detector 15.
- the second motion vector detection circuit 151 of the secondary motion vector detection unit 15 acquires the encoding target image data and the macroblock reference image data from the memory IZF12, and detects the motion vector with high pixel accuracy.
- the detected motion vector is output as the second motion vector.
- High pixel accuracy is an accuracy of less than one pixel unit (for example, half pixel).
- the external video camera force is transmitted from the transmitted video data force data input IZF11 (Sl).
- Video data input from the IZF 11 is stored in the memory 13 via the memory IZF 12. (S 2).
- the memory IZF 12 reads image data to be encoded in the video data from the memory 13. Then, in the case of the generated predicted image strength picture or P picture, the memory IZF 12 further reads the reference image data from the memory 13.
- the encoding target image data and reference image data read by the memory IZF 12 are output to the first motion vector detection circuit 141 of the primary motion vector detection unit 14.
- the first motion vector detection circuit 141 searches a wide range of reference image data with coarse pixel accuracy based on the acquired encoding target image data, and detects the first motion vector (S 3). .
- the encoding target image and the reference image are interlaced images, and each image includes a top field and a bottom field. Therefore, the first motion vector is detected by referring to the top field and the bottom field constituting the reference image, respectively, for the forces of the top field and the bottom field constituting the encoding target image.
- the front and rear reference images are referred to by the encoding target image.
- the first motion vector a referring to the top field 23 of the forward reference image from the top field 21 of the sign target image and the bottom field of the forward reference image from the top field 21 of the sign target image.
- the first motion vector b referring to 24, the first motion vector c referring to the top field 25 of the backward reference image from the top field 21 of the encoding target image, and the backward reference from the top field 21 of the encoding target image
- a first motion vector d referring to the bottom field 26 of the image is detected.
- the first motion vector e referring to the top field 23 of the forward reference image from the bottom field 22 of the encoding target image, and the bottom field 24 of the forward reference image from the bottom field 22 of the encoding target image.
- the first motion vector f referring to the image
- the first motion vector g referring to the top field 25 of the backward reference image from the bottom field 22 of the encoding target image
- the backward reference image from the bottom field 22 of the encoding target image The bottom field of 26
- the referenced first motion vector h is detected.
- first motion vectors a to h are detected as the first motion vector when the B picture is generated, and are output to the first motion vector extraction circuit 142 and the selection circuit 143. It is done.
- the first motion vector extraction circuit 142 Upon obtaining the eight first motion vectors a to h, the first motion vector extraction circuit 142 extracts a predetermined number (four in the present embodiment) of the first motion vectors (four in this embodiment) ( S4). Specifically, the first motion vector extraction circuit 142 selects the first motion vector having a small sum of absolute differences from the first motion vector that refers to the reference image in the same direction from the same field of the sign target image. Extract.
- the first motion vector extraction circuit 142 extracts one of the first motion vector a and the first motion vector b, and one of the first motion vector c and the first motion vector d. , Extract one from the first motion vector e and the first motion vector f, and extract one from the first motion vector g and the first motion vector h.
- the four first motion vectors are extracted, and the four extracted first motion vectors are output to the selection circuit 143.
- a forward reference image is referred to by a code key target image.
- the first motion vector i referring to the top field 29 of the reference image from the top field 27 of the target image of the sign key, and the bottom field of the reference image from the top field 27 of the target image of the sign key.
- a first motion vector j referring to 30 is detected.
- the first motion vector k referring to the top field 29 of the reference image from the bottom field 28 of the encoding target image, and the first referring to the bottom field 30 of the reference image from the bottom field 28 of the encoding target image.
- a motion vector m is detected.
- first motion vectors i to m When these first motion vectors i to m are detected, a motion vector having a minimum sum of absolute differences is detected for each field to be referred to. [0049] In this way, four first motion vectors i to m are detected as the first motion vector when the P picture is generated, and are output to the first motion vector extraction circuit 142 and the selection circuit 143. It is done.
- the first motion vector extraction circuit 142 Upon obtaining the four first motion vectors i to m, the first motion vector extraction circuit 142 extracts a predetermined number (two in the present embodiment) of the first motion vectors (two in this embodiment) ( S4). Specifically, the first motion vector extraction circuit 142 extracts a first motion vector having a small sum of absolute differences from the first motion vector that refers to the reference image from the same field of the encoding target image.
- the first motion vector extraction circuit 142 extracts one of the first motion vector i and the first motion vector j, and one of the first motion vector k and the first motion vector m. Is extracted.
- two first motion vectors are extracted, and the two extracted first motion vectors are output to the selection circuit 143.
- the selection circuit 143 includes a first motion vector detection circuit 141 and a first motion vector extraction circuit 1
- the first motion vector used to generate the predicted image is selected (S5).
- the selection circuit 143 selects the four first motion vectors acquired from the first motion vector extraction circuit 142 when the B picture is generated as the prediction image, and the prediction image When the P picture is generated, the four first motion vectors acquired from the first motion vector detection circuit 141 are selected.
- the selection circuit 143 adds a 1-bit signal s indicating the acquisition source to the selected first motion vector, and outputs the result to the memory IZF12.
- the 1-bit signal s indicating the acquisition source is the first motion vector acquired from the first motion vector detection circuit 141 or the first motion vector acquired from the first motion vector extraction circuit 142. It is shown.
- the first motion vector force S memory IZF12 is output regardless of whether a B picture or a P picture is generated.
- the memory IZF 12 stores macroblock reference image data having a preset size from each field of the reference image with the coordinates indicated by each acquired first motion vector as the origin. Cut out each one.
- the memory IZF 12 determines the number of first motion vectors based on the signal s acquired from the selection circuit 143.
- the extracted four macroblock reference image data are output to the second motion vector detection circuit 151 of the secondary motion vector detection unit 15 together with the encoding target image data and the signal s.
- the second motion vector detection circuit 151 determines the number of macroblock reference image data acquired by the signal s, and acquires the encoding target image data and macroblock reference image data.
- the pixel motion accuracy (for example, higher than that when the primary motion vector detection unit 14 detects the motion vector) A motion vector is detected for each macroblock reference image data with half-pixel accuracy (S6).
- the four detected motion vectors are output as second motion vectors and used to generate a B picture or a P picture. In this way, by detecting the second motion vector, inter-frame prediction code can be performed on the interlaced image.
- FIG. 5 is a block diagram showing a motion vector detection device 10 of a comparative example.
- the motion vector detection device 10 shown in FIG. 5 includes a data input IZF11, a memory IZF12, a memory 13, a primary motion vector detection unit 14 having a first motion vector detection circuit 141, and a second motion vector detection circuit 151.
- a second-order motion vector detection unit 15 having
- the first motion vector detection circuit 141 of the primary motion vector detection unit 14 is referred to for detecting video image data recorded in the memory 13 and target image data and motion vectors. Reference image data to be acquired is acquired. [0067] Next, the first motion vector detection circuit 141 detects the first motion vector with coarse pixel accuracy (for example, two-pixel accuracy) from the obtained encoding target image data and reference image data.
- coarse pixel accuracy for example, two-pixel accuracy
- the first motion vector detected by the first motion vector detection circuit 141 is eight when generating a B picture as a predicted image, and a P picture When generating, there are four.
- Each first motion vector detected by first motion vector detection circuit 141 is output to memory IZF12.
- the memory IZF 12 acquires macroblock reference image data whose origin is the coordinates of the reference image indicated by each acquired first motion vector, and the secondary motion vector together with the encoding target image data. Output to the detector 15.
- the second motion vector detection circuit 151 of the secondary motion vector detection unit 15 performs high pixel accuracy (for example, half-pixel accuracy) from the acquired macroblock reference image data and encoded image data. To detect the second motion vector.
- the macroblock reference image data is cut out based on all the detected first motion vectors, and the second motion vector is further detected.
- the amount of data output to the secondary motion vector detection unit 15 is enormous, and the computation amount in the secondary motion vector detection unit 15 is large.
- the load on the motion vector detection device 10 is large.
- the motion vector detection device 1 when generating a P picture, the macro block reference image data to be output to the secondary vector detection unit remains four.
- the number of macroblock reference image data to be output to the secondary vector detection unit is reduced from 8 to a predetermined number (4). This will degrade image quality
- the amount of data output to the secondary motion vector detection unit and the amount of computation in the secondary motion vector detection unit can be reduced, and the burden on the motion vector detection device can be reduced. In other words, it is possible to reduce the amount of calculation for motion vector detection while preventing deterioration of image quality.
- the selection circuit selects the first motion vector for each image based on the picture type of the predicted image. However, since sign ⁇ is performed for each macroblock, the first motion vector acquired from the first motion vector extraction circuit or the first motion vector detection circuit acquired from the first motion vector detection circuit for each macroblock or slice. Make sure to select a motion vector.
- the selection is made based on the computation time and code amount required for the code for each macroblock etc. It is conceivable to switch the first motion vector. Specifically, the calculation time is estimated for each macroblock, and the first motion vector acquired from the first motion vector extraction circuit is selected for macroblocks whose estimated calculation time exceeds a specified threshold. However, for macroblocks whose estimated computation time is less than or equal to a predetermined threshold, it is conceivable to select the first motion vector obtained from the first motion vector detection circuit.
- the code amount is estimated for each macroblock, and the first motion vector acquired from the first motion vector extraction circuit is selected and estimated for the macroblock whose estimated code amount exceeds a predetermined threshold. For a macroblock whose code amount is a predetermined threshold or less, it is conceivable to select the first motion vector acquired by the first motion vector detection circuit. It is also conceivable to estimate the calculation time and code amount for each macroblock and select one of the first motion vectors based on the estimated calculation time and code amount.
- all the first motion vectors detected by the first motion vector detection circuit 141 are output to the first motion vector extraction circuit 142 and the selection circuit 143.
- the present invention is not limited to this, and the first motion vector detection circuit 141 discriminates between generating a B picture and generating a P picture, and only when generating a B picture.
- the first motion vector may be output to the motion vector extraction circuit 142 and the selection circuit 143, and when the P-picture is generated, it may be output only to the selection circuit 143.
- the first motion vector extraction circuit of the present embodiment extracts 8 first motion vector forces 4 first motion vectors when generating a B picture, and 4 when generating a P picture. Two first motion vectors were extracted from the first motion vectors.
- the present invention is not limited to this, and any number may be used as long as the number of first motion vectors is reduced by extraction.
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Abstract
動きベクトル検出のための演算量を低減するとともに、画像の劣化を防ぐことを課題とする。動きベクトル検出装置(1)は、第1動きベクトル検出回路(141)で検出された複数の第1動きベクトルの中から所定の削減数に応じて第1動きベクトルを抽出する第1動きベクトル抽出回路(142)と、前記複数の第1動きベクトルと、前記抽出された第1動きベクトルとのうち、いずれかの第1動きベクトルを選択する選択回路(143)と、を有する。
Description
明 細 書
動きベクトル検出装置および動きベクトル検出方法
技術分野
[0001] 本発明は、映像データの符号ィ匕に用いる動きベクトルを検出する動きベクトル検出 装置および動きベクトル検出方法に関するものである。
背景技術
[0002] 近年、 CDや DVDなどの記録媒体に映像データを記録し、必要に応じて読み出し て再生することが多く行われて 、る。
[0003] 映像データはそのデータ量が膨大であるため、一般的に記録媒体に記録する際に は符号ィ匕によるデータの圧縮が行われて 、る。
[0004] 映像データの符号化方法として、符号化対象画像とこの画像の時間的に前または 後の画像とから検出される動きベクトルを利用して予測画像を生成し、符号化対象の 画像とこの予測画像との差分を MPEG規格により符号化するフレーム間予測符号化 がある。
[0005] 動きベクトル検出のための演算量を低減させるために、例えば特開平 9— 65340 号公報には粗い画素精度で検出された複数の動きベクトルの中からディストーション の小さ 、動きベクトルを選択し、選択された動きベクトルを基に高画素精度での動き ベクトルを検出する技術が記載されている。
[0006] この技術を利用することにより、フレーム間予測符号ィ匕において Bピクチャを生成す る場合は高画素精度での動きベクトルの検出は 8個から 4個に減らすことが可能にな り、 Pピクチャを生成する場合は 4個から 2個に減らすことが可能になる。
[0007] そのため、高画素精度の検出を行うために出力する画像のデータ量および第 2動 きベクトルを検出するための演算量を低減させることができ、動きベクトル検出装置の 負担が軽減される。
[0008] しかし、上記特開平 9— 65340号公報記載の技術を用いてフレーム間予測符号ィ匕 の第 2動きベクトルを検出すると、参照するフィールドが少なくなるため画質が劣化す る可能性があるという問題があった。
[0009] 特に、予測画像として Pピクチャが生成される場合は、第 2動きベクトル検出におい て参照されるフレーム数が 2個になってしま 、、画質の劣化が大き ヽと 、う問題があ つた o
発明の開示
[0010] 本発明の目的は、動きベクトル検出のための演算量を低減させるとともに画質の劣 化を防ぐ動きべ外ル検出装置および動きべ外ル検出方法を提供することである。
[0011] 第 1の本発明の動きベクトル検出装置は、インタレース画像のフレーム間予測符号 化に用いる予測画像を生成するための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、 1画素単位以上の精度で、符号ィ匕対象画像のトップフィールドと参照画 像のトップフィールドとの動きベクトルと、符号化対象画像のトップフィールドと参照画 像のボトムフィールドとの動きベクトルと、符号ィ匕対象画像のボトムフィールドと参照画 像のトップフィールドとの動きベクトルと、符号ィ匕対象画像のボトムフィールドと参照画 像のボトムフィールドとの動きベクトルとをそれぞれ第 1動きベクトルとして検出する第 1動きべ外ル検出回路と、第 1動きべ外ル検出回路で検出された複数の第 1動きべ タトルの中カゝら予め設定された削減数に応じて第 1動きベクトルを抽出する第 1動き ベクトル抽出回路と、第 1動きベクトル検出回路で検出された複数の第 1動きベクトル と、第 1動きベクトル抽出回路で抽出された第 1動きベクトルとのうち、いずれかの第 1 動きベクトルを選択する選択回路と、選択回路で選択された第 1動きベクトルを基に、 さらに 1画素単位未満の精度での動きベクトルを第 2動きベクトルとして検出する第 2 動きベクトル検出回路とを備える。
[0012] 第 2の本発明は、上記第 1の本発明の動きベクトル検出装置において、選択回路は
、予測画像のピクチャタイプに基づ 、て画像ごとに第 1動きベクトルを選択する力また は、マクロブロックもしくはスライスごとに第 1動きベクトルを選択する。
[0013] 第 3の本発明の動きベクトル検出方法は、インタレース画像のフレーム間予測符号 化に用いる予測画像を生成するための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、動きベクトル検出装置が、 1画素単位以上の精度で、符号化対象画像 のトップフィールドと参照画像のトップフィールドとの動きベクトルと、符号化対象画像 のトップフィールドと参照画像のボトムフィールドとの動きベクトルと、符号化対象画像
のボトムフィールドと参照画像のトップフィールドとの動きベクトルと、符号化対象画像 のボトムフィールドと参照画像のボトムフィールドとの動きベクトルとをそれぞれ第 1動 きベクトルとして検出する第 1動きベクトル検出ステップと、第 1動きベクトル検出ステ ップで検出された複数の第 1動きベクトルの中から予め設定された削減数に応じて第 1動きベクトルを抽出する第 1動きベクトル抽出ステップと、第 1動きベクトル検出ステ ップで検出された複数の第 1動きベクトルと、第 1動きベクトル抽出ステップで抽出さ れた第 1動きベクトルとのうち、いずれかの第 1動きベクトルを選択する選択ステップと 、選択ステップで選択された第 1動きベクトルを基に、さらに 1画素単位未満の精度で の動きベクトルを第 2動きベクトルとして検出する第 2動きベクトル検出ステップとを備 える。
[0014] 第 4の本発明は、上記第 3の本発明の動きベクトル検出方法において、選択ステツ プでは、予測画像のピクチャタイプに基づいて画像ごとに第 1動きベクトルを選択す る力または、マクロブロックもしくはスライスごとに第 1動きベクトルを選択する。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]図 1は、本発明の一実施形態による動きベクトル検出装置の構成を示すブロッ ク図である。
[図 2]図 2は、本発明の一実施形態による動きベクトル検出装置の動作を示すフロー チャートである。
[図 3]図 3は、本発明の一実施形態による動きベクトル検出装置において Bピクチャを 生成する場合の符号化対象画像と参照画像との関係を示す説明図である。
[図 4]図 4は、本発明の一実施形態による動きベクトル検出装置において Pピクチャを 生成する場合の符号化対象画像と参照画像との関係を示す説明図である。
[図 5]図 5は、比較例の動きベクトル検出装置の構成を示すブロック図である。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 本発明の一実施形態による動きベクトル検出装置は、フレーム間予測を用いてイン タレース画像で構成された映像を符号ィ匕する際に、参照画像から予測画像を生成す るための動きベクトルを検出するものである。
[0017] 本実施形態による動きベクトル検出装置の構成を図 1に示す。図 1において、動き
ベクトル検出装置 1は、データ入力 IZF11と、メモリ IZF12と、メモリ 13と、第 1次動 きベクトル検出部 14と、第 2動きベクトル検出回路 151を有する第 2次動きベクトル検 出部 15とを有する。
[0018] データ入力 IZF11は、外部のビデオカメラ等力も受信した映像データを入力する。
[0019] メモリ IZF12は、データ入力 IZF11から入力した映像データをメモリ 13に出力す るとともに、必要に応じてメモリ 13に記録されている映像データ力も所望の画像デー タを取得して第 1次動きベクトル検出部 14または第 2次動きベクトル検出部 15に出力 する。
[0020] メモリ 13は、メモリ IZF12から取得した映像データを記録する。
[0021] 第 1次動きべクトノレ検出部 14は、第 1動きべクトノレ検出回路 141と、第 1動きべクトノレ 抽出回路 142と、選択回路 143と、を有する。第 1動きベクトル検出回路 141は、メモ リ IZF12を介してメモリ 13から符号ィ匕対象画像データおよび参照画像データを取得 し、粗い画素精度で広い範囲の検出を行って動きベクトルを検出し、これを第 1動き ベクトルとして第 1動きベクトル抽出回路 142と選択回路 143とに出力する。粗い画素 精度は、 1画素単位以上 (例えば 2画素)の精度である。
[0022] 本実施形態において、符号化対象画像および参照画像はインタレース画像である 。インタレース画像は 1つの画像がトップフィールドとボトムフィールドとから構成され ている。このため、符号化対象画像のトップフィールドとボトムフィールドとのそれぞれ から、参照画像のトップフィールドとボトムフィールドとのそれぞれに対する第 1動きべ タトルが検出される。
[0023] つまり、予測画像として Bピクチャが生成される場合は、符号化対象画像のトップフ ィールドとボトムフィールドとから前方参照画像のトップフィールドとボトムフィールドと が参照されて第 1動きベクトルが検出されるとともに、符号化対象画像のトップフィー ルドとボトムフィールドとから後方参照画像のトップフィールドとボトムフィールドが参 照されて第 1動きベクトルが検出されるため、 8個の第 1動きベクトルが検出されること になる。
[0024] また、予測画像として Pピクチャが生成される場合は、符号化対象画像のトップフィ 一ルドとボトムフィールドとから前方参照画像のトップフィールドとボトムフィールドとに
対して第 1動きベクトルが検出されるため、 4個の第 1動きベクトルが検出されることに なる。
[0025] したがって、第 1動きベクトル検出回路 141で検出される第 1動きベクトルは、予測 画像として Bピクチャを生成する場合は 8個、 Pピクチャを生成する場合は 4個である。
[0026] 第 1動きベクトル抽出回路 142は、第 1動きベクトル検出回路 141から第 1動きべタト ルを取得して、取得した第 1動きベクトルの中力 予め設定された数の第 1動きべタト ルを抽出し、選択回路 143に出力する。本実施形態では、 Bピクチャを生成する場合 は取得した第 1動きベクトルの中力も 4個の第 1動きベクトルを抽出し、 Pピクチャを生 成する場合は取得した第 1動きベクトルの中から 2個の第 1動きベクトルを抽出するも のとする。
[0027] 選択回路 143は、第 1動きベクトル検出回路 141および第 1動きベクトル抽出回路 1 42から第 1動きベクトルを取得し、予測画像として Bピクチャを生成する場合は第 1動 きベクトル抽出回路 142から取得した 4個の第 1動きベクトルを選択し、 Pピクチャを生 成する場合は第 1動きベクトル検出回路 141から取得した 4個の第 1動きベクトルを選 択する。また、選択回路 143は、選択した第 1動きベクトルをメモリ IZF12に出力する
[0028] メモリ IZF12は、取得された各第 1動きベクトルで示される参照画像の座標を原点 とするマクロブロック参照画像データをそれぞれ取得し、符号化対象画像データとと もに第 2次動きベクトル検出部 15に出力する。
[0029] 第 2次動きベクトル検出部 15の第 2動きベクトル検出回路 151は、符号化対象画像 データおよびマクロブロック参照画像データをメモリ IZF12から取得して、高画素精 度で動きベクトルを検出し、検出された動きベクトルを第 2動きベクトルとして出力する 。高画素精度は、 1画素単位未満 (例えば半画素)の精度である。
[0030] 次に、本実施形態の動きベクトル検出装置を用いて、入力された映像データを符 号ィ匕するための動きベクトルを検出する動作を、図 1〜図 4を参照して説明する。
[0031] まず、外部のビデオカメラ等力 送信された映像データ力 データ入力 IZF11から 入力される(Sl)。
[0032] データ入力 IZF11から入力された映像データは、メモリ IZF 12を介してメモリ 13
に記録される(S 2)。
[0033] 次に、メモリ IZF12は、映像データの中の符号化対象となる画像データを、メモリ 1 3から読み出だす。そして、生成される予測画像力 ¾ピクチャまたは Pピクチャの場合 、メモリ IZF12は、さらに参照画像データをメモリ 13から読み出す。
[0034] メモリ IZF12で読み出された符号化対象画像データおよび参照画像データは、第 1次動きベクトル検出部 14の第 1動きベクトル検出回路 141に出力される。
[0035] 第 1動きベクトル検出回路 141は、取得した符号ィ匕対象画像データを基に粗い画 素精度で参照画像データの広い範囲の検索を行い、第 1動きベクトルを検出する(S 3)。
[0036] 前述のとおり、本実施形態においては符号化対象画像および参照画像はインタレ ース画像であり、それぞれの画像がトップフィールドおよびボトムフィールドにより構成 されている。このため、符号ィ匕対象画像を構成するトップフィールドとボトムフィールド とのそれぞれ力も参照画像を構成するトップフィールドとボトムフィールドとのそれぞ れが参照されて第 1動きベクトルが検出される。
[0037] 予測画像として Bピクチャが生成される場合の第 1動きベクトルの検出について図 3 を参照して説明する。
[0038] Bピクチャが生成される際は、符号化対象画像により前方および後方の参照画像が 参照される。図 3に示すように、符号ィ匕対象画像のトップフィールド 21から前方参照 画像のトップフィールド 23を参照した第 1動きベクトル aと、符号ィ匕対象画像のトップフ ィールド 21から前方参照画像のボトムフィールド 24を参照した第 1動きベクトル bと、 符号ィ匕対象画像のトップフィールド 21から後方参照画像のトップフィールド 25を参照 した第 1動きベクトル cと、符号ィ匕対象画像のトップフィールド 21から後方参照画像の ボトムフィールド 26を参照した第 1動きベクトル dとが検出される。
[0039] さらに、符号ィ匕対象画像のボトムフィールド 22から前方参照画像のトップフィールド 23を参照した第 1動きベクトル eと、符号ィ匕対象画像のボトムフィールド 22から前方参 照画像のボトムフィールド 24を参照した第 1動きベクトル fと、符号化対象画像のボト ムフィールド 22から後方参照画像のトップフィールド 25を参照した第 1動きベクトル g と、符号ィ匕対象画像のボトムフィールド 22から後方参照画像のボトムフィールド 26を
参照した第 1動きベクトル hとが検出される。
[0040] これらの第 1動きベクトル a〜hが検出される際は、それぞれ参照するフィールドごと に差分絶対値和が最小となる動きベクトルが検出される。
[0041] このようにして、 Bピクチャが生成されるときの第 1動きベクトルは、 8個の第 1動きべ タトル a〜hが検出され、第 1動きベクトル抽出回路 142および選択回路 143に出力さ れる。
[0042] 第 1動きベクトル抽出回路 142は、 8個の第 1動きベクトル a〜hを取得すると、予め 定められた所定の数 (本実施形態では 4個)の第 1動きベクトルを抽出する(S4)。具 体的には、第 1動きベクトル抽出回路 142は、符号ィ匕対象画像の同一フィールドから 同一方向の参照画像を参照した第 1動きベクトルのうち、差分絶対値和が小さい第 1 動きベクトルを抽出する。
[0043] すなわち、第 1動きベクトル抽出回路 142は、第 1動きベクトル aと第 1動きベクトル b の中から 1つを抽出し、第 1動きベクトル cと第 1動きベクトル dの中から 1つを抽出し、 第 1動きベクトル eと第 1動きベクトル fの中から 1つを抽出し、第 1動きベクトル gと第 1 動きベクトル hの中から 1つを抽出する。
[0044] このようにして、本実施形態では 4個の第 1動きベクトルが抽出され、抽出された 4個 の第 1動きベクトルは、選択回路 143に出力される。
[0045] 次に、予測画像として Pピクチャが生成される場合の第 1動きベクトルの検出につい て図 4を参照して説明する。
[0046] Pピクチャが生成される際は、符号ィ匕対象画像により前方の参照画像が参照される 。図 4に示すように、符号ィ匕対象画像のトップフィールド 27から参照画像のトップフィ 一ルド 29を参照した第 1動きベクトル iと、符号ィ匕対象画像のトップフィールド 27から 参照画像のボトムフィールド 30を参照した第 1動きベクトル jとが検出される。
[0047] さらに、符号化対象画像のボトムフィールド 28から参照画像のトップフィールド 29を 参照した第 1動きベクトル kと、符号化対象画像のボトムフィールド 28から参照画像の ボトムフィールド 30を参照した第 1動きベクトル mとが検出される。
[0048] これらの第 1動きベクトル i〜mが検出される際は、それぞれ参照するフィールドごと に差分絶対値和が最小となる動きベクトルが検出される。
[0049] このようにして、 Pピクチャが生成されるときの第 1動きベクトルは、 4個の第 1動きべ タトル i〜mが検出され、第 1動きベクトル抽出回路 142および選択回路 143に出力さ れる。
[0050] 第 1動きベクトル抽出回路 142は、 4個の第 1動きベクトル i〜mを取得すると、予め 定められた所定の数 (本実施形態では 2個)の第 1動きベクトルを抽出する(S4)。具 体的には、第 1動きベクトル抽出回路 142は、符号ィ匕対象画像の同一フィールドから 参照画像を参照した第 1動きベクトルのうち、差分絶対値和が小さい第 1動きベクトル を抽出する。
[0051] すなわち、第 1動きベクトル抽出回路 142は、第 1動きベクトル iと第 1動きベクトル j の中から 1つを抽出し、第 1動きベクトル kと第 1動きベクトル mの中から 1つを抽出す る。
[0052] このようにして、本実施形態では 2個の第 1動きベクトルが抽出され、抽出された 2個 の第 1動きベクトルは、選択回路 143に出力される。
[0053] 選択回路 143は、第 1動きベクトル検出回路 141および第 1動きベクトル抽出回路 1
42から取得された第 1動きベクトルのうち、予測画像の生成に用いる第 1動きベクトル を選択する(S5)。
[0054] 本実施形態では、選択回路 143は、予測画像として Bピクチャが生成される場合に は、第 1動きベクトル抽出回路 142から取得された 4個の第 1動きベクトルを選択し、 予測画像として Pピクチャが生成される場合には、第 1動きベクトル検出回路 141から 取得された 4個の第 1動きベクトルを選択する。
[0055] 選択回路 143は、選択された第 1動きベクトルに、取得元を示す 1ビットの信号 sを 付加し、メモリ IZF12に出力する。取得元を示す 1ビットの信号 sは、第 1動きベクトル 検出回路 141から取得された第 1動きベクトルであるか、または、第 1動きベクトル抽 出回路 142から取得された第 1動きベクトルであるかを示すものである。なお、本実施 形態では、 Bピクチャが生成される場合も Pピクチヤが生成される場合も、 4個の第 1 動きベクトル力 Sメモリ IZF12に出力される。
[0056] メモリ IZF12は、取得した各第 1動きベクトルにより示される座標を原点として参照 画像の各フィールドから予め設定された大きさのマクロブロック参照画像データを、そ
れぞれ切り出す。
[0057] ここでメモリ IZF12は、選択回路 143から取得した信号 sを基に第 1動きベクトルの 数を判断する。
[0058] 切り出された 4個のマクロブロック参照画像データは、符号化対象画像データおよ び信号 sとともに第 2次動きベクトル検出部 15の第 2動きベクトル検出回路 151に出 力される。
[0059] 第 2動きベクトル検出回路 151は、信号 sにより取得されるマクロブロック参照画像デ 一タの数を判断し、符号ィ匕対象画像データおよびマクロブロック参照画像データを取 得する。
[0060] 第 2動きベクトル検出回路 151で符号化対象画像データおよびマクロブロック参照 画像データが取得されると、第 1次動きベクトル検出部 14における動きベクトルの検 出時よりも高画素精度 (例えば半画素精度)でマクロブロック参照画像データごとに 動きベクトルが検出される (S6)。
[0061] 検出された 4個の動きベクトルは、第 2動きベクトルとして出力され Bピクチャまたは P ピクチャの生成に利用される。このように、第 2動きベクトルが検出されることにより、ィ ンタレース画像においてフレーム間予測符号ィ匕を行うことができる。
[0062] 次に、比較例の動きベクトル検出装置について説明する。
[0063] 図 5は、比較例の動きベクトル検出装置 10を示すブロック図である。図 5に示す動き ベクトル検出装置 10は、データ入力 IZF11と、メモリ IZF12と、メモリ 13と、第 1動き ベクトル検出回路 141を有する第 1次動きベクトル検出部 14と、第 2動きベクトル検出 回路 151を有する第 2次動きベクトル検出部 15とを有する。
[0064] この動きベクトル検出装置 10において、インタレース画像の動きベクトルが検出さ れる場合にっ 、て説明する。
[0065] まず、ビデオカメラ等力 データ入力 IZF11に映像データが入力されると、映像デ ータはメモリ I/F 12を経由してメモリ 13に記録される。
[0066] 次に、第 1次動きベクトル検出部 14の第 1動きベクトル検出回路 141は、メモリ 13に 記録された映像データカゝら符号ィ匕対象画像データ、および動きベクトルを検出する ために参照する参照画像データを取得する。
[0067] 次に、第 1動きベクトル検出回路 141は、取得された符号化対象画像データと参照 画像データとから、粗い画素精度 (例えば 2画素精度)で第 1動きベクトルを検出する
[0068] 符号化対象画像および参照画像はインタレース画像であるため、第 1動きベクトル 検出回路 141で検出される第 1動きベクトルは、予測画像として Bピクチャを生成する 場合は 8個、 Pピクチャを生成する場合は 4個である。
[0069] 第 1動きベクトル検出回路 141で検出された各第 1動きベクトルは、メモリ IZF12に 出力される。
[0070] メモリ IZF12は、取得された各第 1動きベクトルで示される参照画像の座標を原点 とするマクロブロック参照画像データをそれぞれ取得し、符号化対象画像データとと もに第 2次動きベクトル検出部 15に出力する。
[0071] 次に、第 2次動きベクトル検出部 15の第 2動きベクトル検出回路 151は、取得され たマクロブロック参照画像データと符号ィ匕対象画像データとから高画素精度 (例えば 半画素精度)で第 2動きベクトルを検出する。
[0072] ここで、予測画像として Bピクチャが生成される場合はブロック画像が 8個取得され ているため、高画素精度による第 2動きベクトルも 8個検出される。
[0073] また、予測画像として Pピクチャが生成される場合はブロック画像力 個取得されて いるため、高画素精度による第 2動きベクトルも 4個検出される。
[0074] 図 5に示す比較例の動きベクトル検出装置 10では、検出されたすベての第 1動き ベクトルに基づいてマクロブロック参照画像データが切り出され、さらに第 2動きべタト ルが検出される。
[0075] そのため、比較例の動きベクトル検出装置 10では、第 2次動きベクトル検出部 15に 出力されるデータ量が膨大になり、第 2次動きベクトル検出部 15における演算量が 多ぐ比較例の動きベクトル検出装置 10の負担が大きい。
[0076] これに対し、本実施形態の動きベクトル検出装置 1 (図 1参照)では、 Pピクチャを生 成する場合は第 2次ベクトル検出部に出力するマクロブロック参照画像データを 4個 のままとし、 Bピクチャを生成する場合は第 2次ベクトル検出部に出力するマクロプロ ック参照画像データを 8個から所定の数 (4個)に削減する。これにより、画質の劣化
を防ぐことができるとともに、第 2次動きベクトル検出部に出力するデータ量および第 2次動きベクトル検出部における演算量を低減させ、動きベクトル検出装置の負担を 低減させることができる。すなわち、画質の劣化を防止しつつ、動きベクトル検出のた めの演算量を低減することができる。
[0077] また、本実施形態の選択回路は、予測画像のピクチャタイプに基づ 、て画像ごとに 第 1動きベクトルを選択した。し力しながら、符号ィ匕はマクロブロック単位に行っている ため、マクロブロックもしくはスライスごとに、第 1動きベクトル抽出回路から取得した第 1動きベクトルまたは第 1動きベクトル検出回路から取得した第 1動きベクトルを選択 するようにしてちょい。
[0078] マクロブロックもしくはスライス(以下、「マクロブロック等」)ごとに第 1動きベクトルを 選択する場合、例えば、マクロブロック等ごとの符号ィ匕に要する演算時間や符号量に 基づいて、選択する第 1動きベクトルを切り替えることが考えられる。具体的には、マ クロブロック等ごとに演算時間を見積もり、見積もった演算時間が所定の閾値を超え るマクロブロック等については、第 1動きベクトル抽出回路から取得した第 1動きべタト ルを選択し、見積もった演算時間が所定の閾値以下のマクロブロック等については、 第 1動きベクトル検出回路力 取得した第 1動きベクトルを選択することが考えられる
[0079] また、マクロブロック等ごとに符号量を見積もり、見積もった符号量が所定の閾値を 超えるマクロブロック等については、第 1動きベクトル抽出回路から取得した第 1動き ベクトルを選択し、見積もった符号量が所定の閾値以下のマクロブロック等について は、第 1動きベクトル検出回路力 取得した第 1動きベクトルを選択することが考えら れる。また、マクロブロック等ごとに演算時間および符号量を見積もり、見積もった演 算時間および符号量に基づいて、いずれかの第 1動きベクトルを選択することが考え られる。
[0080] また、本実施形態においては、第 1動きベクトル検出回路 141で検出された第 1動 きベクトルは、すべて第 1動きベクトル抽出回路 142および選択回路 143に出力した 。し力しながら、これに限定されず、第 1動きベクトル検出回路 141で Bピクチャを生 成する場合と Pピクチャを生成する場合とを判別し、 Bピクチャを生成する場合のみ第
1動きベクトル抽出回路 142および選択回路 143に第 1動きベクトルを出力し、 Pピク チヤを生成する場合には選択回路 143のみに出力するようにしてもょ 、。
また、本実施形態の第 1動きベクトル抽出回路は、 Bピクチャを生成する場合には 8 個の第 1動きベクトル力 4個の第 1動きベクトルを抽出し、 Pピクチャを生成する場合 いは 4個の第 1動きベクトルから 2個の第 1動きベクトルを抽出した。し力しながら、これ に限定されず、抽出により第 1動きベクトルの数が削減されれば何個でもよい。
Claims
[1] インタレース画像のフレーム間予測符号ィ匕に用いる予測画像を生成するための動 きベクトルを検出する動きベクトル検出装置において、
1画素単位以上の精度で、符号ィ匕対象画像のトップフィールドと参照画像のトップ フィールドとの動きベクトルと、符号ィ匕対象画像のトップフィールドと参照画像のボトム フィールドとの動きベクトルと、符号ィ匕対象画像のボトムフィールドと参照画像のトップ フィールドとの動きベクトルと、符号ィ匕対象画像のボトムフィールドと参照画像のボトム フィールドとの動きベクトルとをそれぞれ第 1動きベクトルとして検出する第 1動きべク トル検出回路と、
前記第 1動きベクトル検出回路で検出された複数の第 1動きベクトルの中力 予め 設定された削減数に応じて第 1動きベクトルを抽出する第 1動きベクトル抽出回路と、 前記第 1動きベクトル検出回路で検出された複数の第 1動きベクトルと、前記第 1動 きベクトル抽出回路で抽出された第 1動きベクトルとのうち、いずれかの第 1動きべタト ルを選択する選択回路と、
前記選択回路で選択された第 1動きベクトルを基に、さらに 1画素単位未満の精度 での動きベクトルを第 2動きベクトルとして検出する第 2動きベクトル検出回路と、 を備えることを特徴とする動きべ外ル検出装置。
[2] 請求項 1に記載の動きベクトル検出装置において、
前記選択回路は、前記予測画像のピクチャタイプに基づいて画像ごとに第 1動きべ タトルを選択する力または、マクロブロックもしくはスライスごとに第 1動きベクトルを選 択する
ことを特徴とする動きベクトル検出装置。
[3] インタレース画像のフレーム間予測符号ィ匕に用いる予測画像を生成するための動 きベクトルを検出する動きベクトル検出方法において、
動きベクトル検出装置が、
1画素単位以上の精度で、符号ィ匕対象画像のトップフィールドと参照画像のトップ フィールドとの動きベクトルと、符号ィ匕対象画像のトップフィールドと参照画像のボトム フィールドとの動きベクトルと、符号ィ匕対象画像のボトムフィールドと参照画像のトップ
フィールドとの動きベクトルと、符号ィ匕対象画像のボトムフィールドと参照画像のボトム フィールドとの動きベクトルとをそれぞれ第 1動きベクトルとして検出する第 1動きべク トル検出ステップと、
前記第 1動きベクトル検出ステップで検出された複数の第 1動きベクトルの中から予 め設定された削減数に応じて第 1動きベクトルを抽出する第 1動きベクトル抽出ステツ プと、
前記第 1動きベクトル検出ステップで検出された複数の第 1動きべ外ルと、前記第 1動きベクトル抽出ステップで抽出された第 1動きベクトルとのうち、いずれかの第 1動 きベクトルを選択する選択ステップと、
前記選択ステップで選択された第 1動きベクトルを基に、さらに 1画素単位未満の精 度での動きベクトルを第 2動きベクトルとして検出する第 2動きベクトル検出ステップと を備えることを特徴とする動きベクトル検出方法。
請求項 3に記載の動きベクトル検出方法において、
前記選択ステップでは、画像単位で前記予測画像のピクチャタイプに基づ 、て第 1 動きベクトルを選択するかまたは、マクロブロックもしくはスライスごとに第 1動きべタト ルを選択する
ことを特徴とする動きベクトル検出方法。
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