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JP3046313B2 - Motion compensation method for interframe coding - Google Patents

Motion compensation method for interframe coding

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Publication number
JP3046313B2
JP3046313B2 JP8185189A JP8185189A JP3046313B2 JP 3046313 B2 JP3046313 B2 JP 3046313B2 JP 8185189 A JP8185189 A JP 8185189A JP 8185189 A JP8185189 A JP 8185189A JP 3046313 B2 JP3046313 B2 JP 3046313B2
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JP
Japan
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block
average value
motion vector
input
frame
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP8185189A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH02260987A (en
Inventor
金城  直人
篤道 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to US07/483,840 priority patent/US5130797A/en
Priority to KR1019900002425A priority patent/KR920010514B1/en
Publication of JPH02260987A publication Critical patent/JPH02260987A/en
Priority to US08/000,562 priority patent/US5590291A/en
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Publication of JP3046313B2 publication Critical patent/JP3046313B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はフレーム間符号化装置における動き補償方
式、特に動き補償の演算量を低減するに好適な動き補償
方式に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motion compensation method in an inter-frame encoding device, and more particularly to a motion compensation method suitable for reducing the amount of computation for motion compensation.

[従来の技術] 第8図から第10図までは例えば文献『動き補償・背景
予測を用いたフレーム間符号化方式』(電子通信学会論
文誌′85/1Vol.J68−BNo.1p77〜p84黒田英夫、武川直
樹、橋本秀雄共著)に示される従来の動き補償演算方法
の説明図で、特に全探索形の方法を例示するものであ
る。
[Prior Art] FIGS. 8 to 10 show, for example, a document “Interframe Coding Method Using Motion Compensation / Background Prediction” (Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers'85 / 1Vol.J68-BNo.1p77-p84 Kuroda) Hideo, Naoki Takekawa, Hideo Hashimoto), which is an explanatory diagram of a conventional motion compensation calculation method, specifically illustrating an all search method.

図において、(1)は画像データの入力信号、(2)
は入力データを一旦1フレーム分記憶する入力フレーム
バッファ、(3)は現在の入力フレーム中の所定位置の
動き補償用のブロックサイズ1×l2を有する現在入力
ブロック、(4)は前回入力フレーム再生データ中にお
ける現在入力ブロック(3)とマッチング処理を行う対
象となるブロックの存在する範囲1+2m、l2+2nを示
す動きベクトル探索範囲である。
In the figure, (1) is an input signal of image data, (2)
Is an input frame buffer for temporarily storing one frame of input data, (3) is a current input block having a block size of 1 × l2 for motion compensation at a predetermined position in a current input frame, and (4) is a reproduction of a previous input frame. This is a motion vector search range indicating the range 1 + 2m and l2 + 2n where the block to be matched with the current input block (3) in the data exists.

この場合、探索対象ブロック数Mは M=(2m+1)×(2n+1) …(100) となり、探索範囲は水平方向に−m〜+m画素の範囲、
垂直方向に−n〜+n画素の範囲となる。
In this case, the number M of search target blocks is M = (2m + 1) × (2n + 1) (100), and the search range is a range of −m to + m pixels in the horizontal direction.
The range is -n to + n pixels in the vertical direction.

動き補償は、フレーム間符号化伝送方式において現在
入力フレームデータと前回入力フレーム再生データのフ
レーム間相関を利用して、現在入力フレームデータによ
り近い予測信号を求める処理を所定の大きさのブロック
単位で処理するものである。
The motion compensation uses the inter-frame correlation between the current input frame data and the previous input frame reproduction data in the inter-frame coded transmission method, and performs a process of obtaining a prediction signal closer to the current input frame data in block units of a predetermined size. To be processed.

そして、現在入力フレームデータ中の現在入力ブロッ
ク(3)と最も相関の高いブロックすなわち差分絶対値
和が最小となる条件等によりブロック間歪量の最も少な
いブロックを前回入力フレーム再生データ中の動きベク
トル探索範囲(4)から探索し、動きベクトルと予測信
号を得ている。
Then, the block having the highest correlation with the current input block (3) in the current input frame data, that is, the block having the least amount of inter-block distortion due to the condition of minimizing the sum of absolute differences is determined as the motion vector in the previous input frame reproduction data. A search is performed from the search range (4) to obtain a motion vector and a prediction signal.

また、図において、(5)は入力信号(1)の現在入
力ブロック(3)と前回の入力信号再生データとして与
えられた動きベクトル探索範囲(4)の相関近似計算に
より予測信号を求める動き補償部、(6)は動き補償部
(5)から出力される予測信号、(7)は動き補償部
(5)から出力される動きベクトル情報である。
In the figure, reference numeral (5) denotes motion compensation for obtaining a prediction signal by correlation approximation calculation between the current input block (3) of the input signal (1) and the motion vector search range (4) given as the previous input signal reproduction data. , (6) is a prediction signal output from the motion compensation unit (5), and (7) is motion vector information output from the motion compensation unit (5).

更に、(9)は入力ブロック信号(3)と予測信号
(6)との差分信号(8)を符号化して符号化信号(1
0)を出力する符号化部、(11)は符号化部(9)で符
号化された符号化信号(10)を復号化する復号化部であ
る。
Further, (9) encodes a difference signal (8) between the input block signal (3) and the prediction signal (6), and encodes the encoded signal (1).
An encoding unit that outputs (0), and a decoding unit (11) that decodes the encoded signal (10) encoded by the encoding unit (9).

そして、(14)は復号化部(11)からの復号化信号
(12)と動き補償部(5)からの予測信号(6)を加算
して再生データ(13)に戻してこれを記憶すると共に動
き補償部(5)に動きベクトル探索範囲(4)を与える
フレームメモリ、(15)は送信バッファ、(16)は送信
信号である。
Then, (14) adds the decoded signal (12) from the decoding unit (11) and the prediction signal (6) from the motion compensating unit (5), returns to the reproduced data (13), and stores it. A frame memory for providing a motion vector search range (4) to the motion compensator (5), (15) a transmission buffer, and (16) a transmission signal.

次いで、動作を第9図及び第10図に従って説明する。 Next, the operation will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

現在入力フレーム中の現在入力ブロック(3)で特定
の位置の1×l2のサイズのブロックXに対して前回入
力フレーム再生データ中の動きベクトル探索範囲(4)
内のM個のブロックとの間のブロック間歪量を計算し、
この歪の最小値すなわち最小歪を与える最小歪ブロック
yiの現在入力ブロック(3)の位置に対する相対位置す
なわち動きベクトルVを求めると共に該ブロックyiの信
号yminを予測信号(6)として出力するものである。
For the current input block (3) in the current input frame, the motion vector search range (4) in the previous input frame reproduction data for the block X of 1 × l2 size at a specific position
Calculate the amount of inter-block distortion between M blocks in
The minimum value of this distortion, that is, the minimum distortion block that gives the minimum distortion
A relative position of yi with respect to the position of the current input block (3), that is, a motion vector V is obtained, and a signal ymin of the block yi is output as a prediction signal (6).

そして、フレーム間符号化伝送では信号の受信側にお
いても予測信号(6)を生成し得る。
Then, in the inter-frame coded transmission, the prediction signal (6) can be generated even on the signal receiving side.

例えば、与えられた動きベクトル探索範囲(4)内で
探索対象となる動きベクトルVの個数をM(2以上の整
数)とすると、特定の動きベクトルVの位置の前フレー
ム・ブロックと現在の入力ブロックとの歪量として差分
絶対値和を用いた場合、歪量は となる。ここで、入力ブロックは X={x1、x2、……xL}、 探索対象ブロックは yi={yi1、yi2、……yiL}、 i=1〜M、Lはl×l2である。そして、動きベクト
ルVは V=Vi{min dili=1〜M}…(102)で求められる。
For example, if the number of motion vectors V to be searched in a given motion vector search range (4) is M (an integer of 2 or more), the previous frame block at the position of the specific motion vector V and the current input vector When the sum of absolute differences is used as the amount of distortion with the block, the amount of distortion is Becomes Here, the input block is X = {x1, x2,... XL}, the search target block is yi = {yi1, yi2,... YiL}, i = 1 to M, and L is l × l2. Then, the motion vector V is obtained by V = Vi {min dili = 1 to M} (102).

そして、この場合の演算量S1は絶対差分値和演算をa
マシンサイクル、比較処理をbマインサイクルとした場
合、 S1=M(L×a+b) …(103) となる。
The calculation amount S1 in this case is calculated by a
When the machine cycle and the comparison process are b-mine cycles, S1 = M (L × a + b) (103)

ここで、例えばa=1マシンサイクル、b=2マシン
サイクル、1=8、l2=8、m=8、n=8とした場
合、L=64、M=289となり、 S119000 …(104) マシンサイクルとなる。この演算量S1はハードウェアの
構成から見れば非常に大きい値であり、映像信号である
フレームの周期に合せてパイプライン処理等の高速の演
算系が用いられている。
Here, for example, if a = 1 machine cycle, b = 2 machine cycles, 1 = 8, l2 = 8, m = 8, n = 8, L = 64, M = 289, and S119000 ... (104) machine Cycle. The amount of operation S1 is a very large value from the viewpoint of the hardware configuration, and a high-speed operation system such as pipeline processing is used in accordance with the cycle of a frame that is a video signal.

しかし、ハードウェアの簡素化は大きな課題であり、
例えば特開昭63−181585号公報の『TV信号の動き補償フ
レーム間符号化装置』では演算量の低減の目的で木探索
形の動き補償演算を行う方法が提案されている。
However, simplifying hardware is a major challenge,
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-181585 proposes a method of performing a tree search type motion compensation operation for the purpose of reducing the amount of operation in a TV signal motion compensation interframe coding device.

木探索形動き補償演算方法は、第11図に示すように、
動きベクトル探索範囲(4)内を等間隔に低い密度の第
1の探索対象ブロック(○)を配置し、その中で最小歪
を与えるブロック○を検出すると、次にそのブロック○
を中心とした狭い領域内で第2の探索対象ブロック
(□)を配置し、その中で最小歪を与えるブロック□を
検出し、更にそのブロック□を中心とする領域内で第3
の探索対象ブロック(△)を設定して最小歪を与えるブ
ロック△を検出し、最終的に動きベクトル探索範囲
(4)内で最小歪を与えるブロック△を特定するという
ものである。
The tree search type motion compensation calculation method, as shown in FIG.
When a first search target block ()) having a low density is arranged at regular intervals in the motion vector search range (4), and a block を that gives the minimum distortion is detected,
Is located in a narrow area centered on, a block □ that gives the minimum distortion is detected therein, and a third block □ is located in the area centered on the block □.
The search target block (△) is set to detect the block 与 え る that gives the minimum distortion, and finally the block 与 え る that gives the minimum distortion in the motion vector search range (4) is specified.

この場合の演算量S2は S2={9×L×a+9×b}×3 …(105) となる。従って、前述と同じ条件下では S21800 マシンサイクルとなり、この木探索形の動き補償演算方
法は全探索形より演算量が少なくて済む。
The calculation amount S2 in this case is S2 = {9 × L × a + 9 × b} × 3 (105) Therefore, under the same conditions as above, the number of machine cycles is S21800, and this tree search type motion compensation operation method requires less computation than the full search type.

[発明が解決しようとする課題] 従来の動き補償演算方法は、以上のように構成されて
いるので、動き補償演算で確実性の高い全探索を行おう
とすると演算量が増大してハードウェアの構成が大規模
となり、一方木探索等により演算量を低減した場合、最
小歪ブロックの検出性能が劣る、すなわち最初の低密度
の探索時のマッチングの過程で本来の最小歪ブロックの
位置と離れた位置のブロックが選択される可能性があ
り、目標とする最小歪量に達せず相関無しの判定がなさ
れるケースが増大して非効率な伝送を享受せざるを得な
い等の問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional motion compensation calculation method is configured as described above, the amount of calculation increases when performing a full search with high reliability in the motion compensation calculation, and the amount of hardware increases. If the configuration becomes large-scale and the amount of calculation is reduced by tree search or the like, the detection performance of the minimum distortion block is inferior, that is, the position of the minimum distortion block is separated from the position of the original minimum distortion block in the matching process at the time of the first low-density search. There is a problem that the block at the position may be selected, and the number of cases where the target minimum distortion amount is not reached and the determination of no correlation is made increases, so that inefficient transmission must be enjoyed. Was.

この発明は、上述した課題を解決するためになされた
もので、最小歪ブロックの検出性能を劣化させることな
く演算量を少なくしてハードウェアの簡素化と小型化を
図ることのできる動き補償方式を得ることを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and is a motion compensation method capable of reducing the amount of calculation without deteriorating the detection performance of the minimum distortion block and simplifying and miniaturizing hardware. The purpose is to obtain.

[課題を解決するための手段] この発明に係る動き補償方式は、入力フレームを予め
定められた大きさの入力ブロックに分割し、この入力ブ
ロックを前回フレームにおける探索対象ブロックと比較
することによって、動きベクトルを検出するフレーム間
符号化装置における動き補償方式であって、上記入力ブ
ロックを複数の平均値ブロックに分割し、各平均値ブロ
ックについてその平均値ブロック内の画素データの平均
値を求め、入力ブロックについてき平均値パターンを算
出し、入力ブロックのフレーム内位置に基づいて、その
入力ブロックに対する前回フレーム内における動きベク
トル探索範囲を設定し、この動きベクトル探索範囲内に
複数個の探索対象ブロックを低密度で配置し、配置され
た探索対象ブロックを複数の平均値ブロックに分割し、
各平均値ブロックについてその平均値ブロック内の画素
データの平均値を求め、各探索対象ブロックについての
平均値パターンを算出し、入力ブロックの平均値パター
ンと、各探索対象ブロックの平均値パターンとの間の歪
量を求め、求められた歪量から最適探索対象ブロックを
検出し、検出された最適探索対象ブロックの前回フレー
ム内の位置に基づいて、その周辺に限定化探索対象ブロ
ックを高密度で配置し、入力ブロックと各限定化探索対
象ブロック間の歪量を両者の画素データに基づきより細
かい単位で求め、求められた歪量から動きベクトルを検
出するものである。
[Means for Solving the Problems] The motion compensation method according to the present invention divides an input frame into input blocks of a predetermined size, and compares the input block with a search target block in a previous frame. A motion compensation method in an inter-frame encoding device that detects a motion vector, wherein the input block is divided into a plurality of average value blocks, and for each average value block, an average value of pixel data in the average value block is obtained. An average value pattern is calculated for the input block, a motion vector search range in the previous frame for the input block is set based on the position of the input block in the frame, and a plurality of search target blocks are set in the motion vector search range. Are arranged at a low density, and the arranged search target blocks are divided into a plurality of average value blocks. Divided into
For each average value block, the average value of the pixel data in the average value block is calculated, the average value pattern for each search target block is calculated, and the average value pattern of the input block and the average value pattern of each search target block are calculated. Find the optimal search target block from the obtained distortion amount, and based on the position of the detected optimal search target block in the previous frame, place the limited search target block around it at high density. In this arrangement, the amount of distortion between the input block and each of the limited search target blocks is obtained in smaller units based on both pixel data, and a motion vector is detected from the obtained amount of distortion.

[作用] 上述構成に基づき、動き補償部は動きベクトル探索範
囲内において、探索対象ブロックを低密度で配置して計
算対象動きベクトルによりこれらブロックの平均値間歪
量が最小となるブロックを最小歪ブロックとして検出
し、該最小歪ブロックを中心として限定化探索範囲を高
密度の探索対象ブロックとして設定し、該ブロックの中
から動きベクトルを検出し、先ず平均値パターンで歪量
を比較することで高い精度での最小歪ブロックの存在位
置の絞り込みが可能となり、その後に限定化された領域
内で高密度の動きベクトル探索を行うことで演算量を抑
制しながら高い精度の検出を行う。
[Operation] Based on the above-described configuration, the motion compensation unit arranges the search target blocks at a low density within the motion vector search range, and calculates the block in which the average inter-average distortion amount of these blocks is the minimum distortion by the calculation target motion vector. By detecting as a block, setting a limited search range around the minimum distortion block as a high-density search target block, detecting a motion vector from the block, and first comparing the distortion amount with an average value pattern, It is possible to narrow down the existence position of the minimum distortion block with high accuracy, and thereafter perform high-density motion vector search within a limited area, thereby performing high-precision detection while suppressing the amount of calculation.

[実施例] 以下、図面に沿って、この発明の一実施例について説
明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

なお、前述した部分と同一又は相当部には同一符号を
付して説明を省略する。
The same or corresponding parts as those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

第1図は動き補償フレーム間符号化装置の構成図であ
る。図において、(17)は再生フレーム1フレーム分に
ついて、動き補償に用いる1×l2サイズのブロックを
均等に分割できる所定の大きさの小ブロック(平均値ブ
ロック)単位にその平均値ブロック内画素の平均値(1
8)を求める平均値計算回路、(19)は1フレーム分の
平均値ブロック単位の平均値(18)を保持する平均値フ
レームメモリである。
FIG. 1 is a block diagram of a motion compensation interframe coding apparatus. In the figure, (17) indicates the number of pixels in the average value block in units of small blocks (average value blocks) of a predetermined size that can evenly divide a block of 1 × 12 size used for motion compensation for one frame of the reproduction frame. Average (1
An average value calculation circuit for obtaining 8) and an average value frame memory 19 for holding an average value (18) in units of average value blocks for one frame.

そして、第2図は動き補償部(5)の内部構成図であ
り、図において、(21)は符号化対象入力ブロック内で
上記平均値ブロック単位の平均値(18)を計算する平均
値計算回路、(23)は該入力ブロック内の平均値ブロッ
クの各平均値を1つのパターンとして保持する入力平均
値メモリである。
FIG. 2 is a diagram showing the internal configuration of the motion compensation unit (5). In FIG. 2, (21) denotes an average value calculation for calculating the average value (18) in the average value block unit in the input block to be encoded. A circuit (23) is an input average value memory for holding each average value of the average value blocks in the input block as one pattern.

また、(24)は入力ブロックの平均値パターンと上記
平均値フレームメモリ(19)内の平均値パターンとの間
で歪量計算を行いかつ最小歪ブロックを検出する平均値
パターンマッチング回路、(26)は入力ブロックとフレ
ームメモリ内探索範囲内ブロックとの間で画像間歪量を
計算して最小歪ブロックの位置検出を行う画素パータン
マッチング回路である。
Also, (24) is an average value pattern matching circuit that calculates the amount of distortion between the average value pattern of the input block and the average value pattern in the average value frame memory (19) and detects the minimum distortion block. ) Is a pixel pattern matching circuit that calculates the inter-image distortion amount between the input block and the block within the search range in the frame memory and detects the position of the minimum distortion block.

更に、第4図及び第5図は平均値パターン最小歪によ
る第1段目動きベクトル検出方法の説明図であり、図に
おいて、(20)は再生フレーム平均値パターンの探索範
囲、(22)は入力ブロックの平均値パターン、(27)は
平均値ブロックである。
4 and 5 are explanatory diagrams of the first-stage motion vector detection method based on the minimum distortion of the average value pattern. In the drawings, (20) indicates the search range of the reproduced frame average value pattern, and (22) indicates the search range. The average pattern of the input block, (27) is the average block.

ついで、本発明の作用を説明する。 Next, the operation of the present invention will be described.

入力信号(1)は従来同様の動作により符号化部
(9)にて符号化されかつ復号化部(11)にて復号化さ
れて復号再生データ(13)となり、該復号再生データ
(13)は従来同様にフレームメモリ(14)に格納される
と共に1フレームをk1×k2の大きさの平均値ブロック
(27)に分割され、該平均値ブロック毎に画素の平均値
を求められる(第1図参照)。
The input signal (1) is encoded by the encoding unit (9) and decoded by the decoding unit (11) to become decoded reproduction data (13) by the same operation as in the past, and the decoded reproduction data (13) Is stored in the frame memory (14) as in the prior art, and one frame is divided into average value blocks (27) having a size of k1 × k2, and an average value of pixels is obtained for each of the average value blocks (first). See figure).

そして、この時の平均値ブロックを動き補償に用いる
1×l2の大きさのブロックを均等に分割できるサイズ
とすると、1×l2ブロック中にJ(J=(1×l2)
/(k1×k2)の平均値が存在する。
Then, assuming that the average value block at this time has a size that can equally divide a block of 1 × 12 used for motion compensation, J (J = (1 × 12) in 1 × 12 block
There is an average value of / (k1 × k2).

なお、この際の各平均値ブロック内の画素平均値aj
(j=1〜J)をまとめて1つのパターンAとして扱う
ことにする。
In this case, the pixel average value aj in each average value block
(J = 1 to J) are collectively handled as one pattern A.

すなわち、A={a1、a2、……aJ}とする。 That is, A = {a1, a2,... AJ}.

ついで、動きベクトル検出の方法は、第3図のフロー
チャートに示すように、第1段目として探索動きベクト
ルの配置間隔を平均値ブロックのサイズに合せて最小歪
ブロックを探索する(ステップS1)(第6図参照)。
Next, as shown in the flowchart of FIG. 3, the method of motion vector detection is to search for the minimum distortion block as the first stage by setting the arrangement interval of the search motion vector according to the size of the average value block (step S1) (step S1). (See FIG. 6).

そして、入力ブロック(3)に対しては平均値計算回
路(21)で平均値パターン(22)を算出しておき、この
入力ブロック平均値パターンと、動きベクトルの位置の
ブロックに相当する前フレームの平均値パターンとの間
でマッチング歪計算及び最小歪ブロック検出を平均値パ
ターンマッチング回路(24)にて実行する(ステップS
2)(第5図参照)。
The average value calculation circuit (21) calculates an average value pattern (22) for the input block (3), and calculates the average value pattern of the input block and the previous frame corresponding to the block at the position of the motion vector. The average value pattern matching circuit (24) executes matching distortion calculation and minimum distortion block detection between the average value pattern and the average value pattern (step S).
2) (See FIG. 5).

平均値歪量は以下の式で示される。 The average distortion amount is represented by the following equation.

なお、入力ブロック平均値パターンA={a1、a2、…
aJ}、再生フレーム平均位置パターンAy={ay1、ay2、
…aJ}とする。
The input block average value pattern A = {a1, a2,...
aJ}, average playback frame position pattern Ay = {ay1, ay2,
... aJ}

この際、平均値パターンマッチングを用いることによ
り演算量は1入力ブロック及び再生フレームブロック当
りで平均値算出に1×l2マシンサイクル、平均値パタ
ーンマッチング1回当りJマシンサイクルとなる。
At this time, by using the average pattern matching, the amount of calculation is 1 × 12 machine cycles for calculating the average value per input block and reproduction frame block, and J machine cycles per average value pattern matching.

従って、第1段目探索において、所要演算量C1は、 C1=(1×l2)×(M1+1) +M1+J×a+M1×b …(108) となる。Miは第1段目探索動きベクトルの個数である。 Therefore, in the first stage search, the required computation amount C1 is as follows: C1 = (1 × l2) × (M1 + 1) + M1 + J × a + M1 × b (108) Mi is the number of first-stage search motion vectors.

次に、画素パターンマッチング回路(26)における動
き検出ステップは、第7図に示すように、平均値パター
ンマッチング回路(24)で求めた最小歪ブロック(28)
を中心としてml×nlのサイズを有する限定化探索範囲
(29)を設定し、該範囲内において高密度に探索対象と
なる動きベクトルを配置する(ステップS3)。
Next, as shown in FIG. 7, the motion detection step in the pixel pattern matching circuit (26) is performed in the minimum distortion block (28) obtained by the average value pattern matching circuit (24).
, A limited search range (29) having a size of ml × nl is set, and motion vectors to be searched are arranged with high density within the range (step S3).

限定化探索範囲(29)内での演算量C2は {(2ml+1)(2nl+1)×L×a} …(109) と、比較処理の (2ml+1)(2nl+1)+b との和となる。 The calculation amount C2 in the limited search range (29) is the sum of {(2ml + 1) (2nl + 1) × L × a} (109) and (2ml + 1) (2nl + 1) + b in the comparison processing.

ここで、1=8、l2=8、m=8、n=8、平均値
ブロックk1=4、k2=4、演算マシンサイクル数a=1
(差分絶対値)、b=2(比較処理)とすると、探索ベ
クトル個数M1=25個、J=4個となる。
Here, 1 = 8, l2 = 8, m = 8, n = 8, average value block k1 = 4, k2 = 4, number of operation machine cycles a = 1
If (absolute difference) and b = 2 (comparison processing), the number of search vectors M1 = 25 and J = 4.

従って、第1段目における所要演算量C1は約1800とな
る。
Therefore, the required calculation amount C1 in the first stage is about 1800.

また、第2段目の探索において限定化探索範囲をm1=
3、n1=3とすると、第2段目における所要演算量C2は
約3200マシンサイクルとなる。
In the second search, the limited search range is set to m1 =
Assuming that 3, n1 = 3, the required operation amount C2 in the second stage is about 3200 machine cycles.

以上により、1入力ブロック当り5000マシンサイクル
となり、従来の全探索の演算量の約1/4となる。
As described above, the number of machine cycles per input block is 5,000, which is about 1/4 of the calculation amount of the conventional full search.

[発明の効果] 以上発明したように、この発明によれば動きベクトル
探索範囲の絞り込みにブロック内平均値パターン間歪量
を用いることで絞り込み時点でのマッチング誤りを防ぐ
と共に絞り込まれた領域に対してのみ高密度の動きベク
トル探索を行うので、演算量を減少すると共に装置の簡
素化が可能となり検出精度の高い動きベクトルの検出が
可能な動き補償方式が得られる効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a matching error at the time of narrowing down is prevented by using the intra-block average value inter-pattern distortion amount for narrowing down the motion vector search range, and the narrowed area is narrowed down. Since a high-density motion vector search is performed only by using a motion compensation method, the amount of calculation can be reduced and the apparatus can be simplified, so that a motion compensation method capable of detecting a motion vector with high detection accuracy can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係る動き補償フレーム間符号化装置の
構成を示す機能ブロック図、第2図は動き補償部の内部
構成を示す機能ブロック図、第3図は本発明の作用を示
すフローチャート図、第4図は平均値パターン算出の説
明図、第5図は第1段目の平均値パターンを用いた動き
ベクトル検出の説明図、第6図は平均値パターンによる
動きベクトル検出時の探索動きベクトルの配置説明図、
第7図は第1段目の動きベクトル検出により限定された
探索範囲での第2段目の動きベクトル検出の説明図、第
8図は従来の動き補償フレーム間符号化装置の構成を示
す機能ブロック図、第9図(a)、(b)は従来の動き
ベクトル検出方法の説明図、第10図は従来の全探索形動
きベクトル検出方法の説明図、第11図は従来の木探索形
動きベクトル検出方法の説明図である。 図において、(5)は動き補償部、(17)はサンプリン
グ回路、(19)はサンプルデータメモリ、(28)は第1
段目検出最小歪ブロックである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of a motion compensation interframe coding apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a functional block diagram showing an internal configuration of a motion compensation unit, and FIG. 3 is a flowchart showing an operation of the present invention. FIG. 4, FIG. 4 is an explanatory diagram of average value pattern calculation, FIG. 5 is an explanatory diagram of motion vector detection using the first-stage average value pattern, and FIG. Illustration of the arrangement of motion vectors,
FIG. 7 is an explanatory diagram of the second-stage motion vector detection in the search range limited by the first-stage motion vector detection, and FIG. 8 is a function showing the configuration of a conventional motion compensation interframe coding apparatus. 9 (a) and 9 (b) are explanatory diagrams of a conventional motion vector detection method, FIG. 10 is an explanatory diagram of a conventional full search motion vector detection method, and FIG. 11 is a conventional tree search type FIG. 4 is an explanatory diagram of a motion vector detection method. In the figure, (5) is a motion compensation unit, (17) is a sampling circuit, (19) is a sample data memory, and (28) is a first data memory.
This is the stage detection minimum distortion block. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】入力フレームを予め定められた大きさの入
力ブロックに分割し、この入力ブロックを前回フレーム
における探索対象ブロックと比較することによって、動
きベクトルを検出するフレーム間符号化装置における動
き補償方式であって、 上記入力ブロックを複数の平均値ブロックに分割し、各
平均値ブロックについてその平均値ブロック内の画素デ
ータの平均値を求め、入力ブロックについての平均値パ
ターンを算出し、 入力ブロックのフレーム内位置に基づいて、その入力ブ
ロックに対する前回フレーム内における動きベクトル探
索範囲を設定し、この動きベクトル探索範囲内に複数個
の探索対象ブロックを低密度で配置し、 配置された探索対象ブロックを複数の平均値ブロックに
分割し、各平均値ブロックについてその平均値ブロック
内の画素データの平均値を求め、各探索対象ブロックに
ついての平均値パターンを算出し、 入力ブロックの平均値パターンと、各探索対象ブロック
の平均値パターンとの間の歪量を求め、求められた歪量
から最適探索対象ブロックを検出し、 検出された最適探索対象ブロックの前回フレーム内の位
置に基づいて、その近傍に限定化探索対象ブロックを高
密度で配置し、入力ブロックと各限定化探索対象ブロッ
ク間の歪量を両者の画素データに基づきより細かい単位
で求め、求められた歪量から動きベクトルを検出するフ
レーム間符号化装置における動き補償方式。
1. An interframe coding apparatus for detecting a motion vector by dividing an input frame into input blocks of a predetermined size and comparing the input block with a search target block in a previous frame. Dividing the input block into a plurality of average value blocks, obtaining an average value of pixel data in the average value block for each average value block, calculating an average value pattern for the input block, Based on the position in the frame, a motion vector search range in the previous frame for the input block is set, and a plurality of search target blocks are arranged at a low density in the motion vector search range. Is divided into multiple average value blocks, and the average value is calculated for each average value block. The average value of the pixel data in the lock is calculated, the average pattern for each search target block is calculated, and the amount of distortion between the average pattern of the input block and the average pattern of each search target block is calculated. The optimal search target block is detected from the detected distortion amount, and based on the position of the detected optimal search target block in the previous frame, the limited search target blocks are arranged at high density in the vicinity thereof, and the input block and each limited A motion compensation method in an inter-frame encoding device for obtaining a distortion amount between blocks to be searched for in finer units based on both pixel data and detecting a motion vector from the obtained distortion amount.
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