JP3143494B2 - 動きベクトル装置及びその方法 - Google Patents
動きベクトル装置及びその方法Info
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- 238000000034 method Methods 0.000 title description 9
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 21
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- 230000006870 function Effects 0.000 description 14
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- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
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Landscapes
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Color Television Systems (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は画面間で画像の動きベ
クトルを検出する動きベクトル検出装置及びその方法に
関する。
クトルを検出する動きベクトル検出装置及びその方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】動ベクトル検出方式としてブロックマッ
チング型と呼ばれるものがある。
チング型と呼ばれるものがある。
【０００３】ブロックマッチング型の動ベクトル検出方
式とは、前フレームと現フレームとの間で、（８×８）
或は（１６×１６）等の画素をとって１ブロックとし、
ブロック毎にマッチングをとり、現フレームの各ブロッ
クに対し、動ベクトルを与えるものである。
式とは、前フレームと現フレームとの間で、（８×８）
或は（１６×１６）等の画素をとって１ブロックとし、
ブロック毎にマッチングをとり、現フレームの各ブロッ
クに対し、動ベクトルを与えるものである。
【０００４】次に、この動ベクトルの検出方式の基本的
な考え方について詳細に説明する。
な考え方について詳細に説明する。
【０００５】現フレーム上の、左上隅の画素位置が
（ｉ，ｊ）である、横ｍ画素、縦ｎ画素のブロックをＢ
ij（ｍ，ｎ）と表し、前フレーム上の同位置のブロック
をＰij（ｍ，ｎ）と表す。この時、ＢとＰの誤差の評価
関数を
（ｉ，ｊ）である、横ｍ画素、縦ｎ画素のブロックをＢ
ij（ｍ，ｎ）と表し、前フレーム上の同位置のブロック
をＰij（ｍ，ｎ）と表す。この時、ＢとＰの誤差の評価
関数を
【０００６】
【外１】 の様に定義し、ｘ，ｙを各々±０〜ｓ（ｓは検索範囲の
パラメータ）まで変化させた時に、最も小さいｆの値を
得るような、ｉ，ｊからの変移ｘ，ｙをもって動ベクト
ルとする。
パラメータ）まで変化させた時に、最も小さいｆの値を
得るような、ｉ，ｊからの変移ｘ，ｙをもって動ベクト
ルとする。
【０００７】一般にカラーの動画像は一枚のフレームが
輝度データ（Ｙ）、色差データ（Ｃｒ，Ｃｂ等）の分割
された形で構成されており、動ベクトルの検索には、構
造情報を多く含む輝度データ（Ｙ）が用いられている。
また、直前のブロックや、周囲ブロックにおいて求めら
れたベクトルを中心として、新たなベクトルを探査する
方法や、個々のブロックから発生するベクトルと、ブロ
ック位置との相関を求めて、画面全体の動きを推定する
方法などが知られている。
輝度データ（Ｙ）、色差データ（Ｃｒ，Ｃｂ等）の分割
された形で構成されており、動ベクトルの検索には、構
造情報を多く含む輝度データ（Ｙ）が用いられている。
また、直前のブロックや、周囲ブロックにおいて求めら
れたベクトルを中心として、新たなベクトルを探査する
方法や、個々のブロックから発生するベクトルと、ブロ
ック位置との相関を求めて、画面全体の動きを推定する
方法などが知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
意味のある画像（単なるＲＧＢ輝度データの集合ではな
く、人物、風景、テストパターン等の、いわゆる絵とし
ての情報がある画像）は、多くの色を含んでおり、大
体、同一色相の点の集合が一つのまとまった対象を意味
している。
意味のある画像（単なるＲＧＢ輝度データの集合ではな
く、人物、風景、テストパターン等の、いわゆる絵とし
ての情報がある画像）は、多くの色を含んでおり、大
体、同一色相の点の集合が一つのまとまった対象を意味
している。
【０００９】一般に行なわれているような、輝度データ
を用いたブロックによるマッチングでは、計算上の誤差
値は局所的に最小にすることができるが、画像中の同一
対象を検知することは困難である。
を用いたブロックによるマッチングでは、計算上の誤差
値は局所的に最小にすることができるが、画像中の同一
対象を検知することは困難である。
【００１０】従って、個々のベクトルから画面全体の動
きを求めようとする時や、前ブロックや処理済の周囲の
ブロックで発生したベクトルを現ブロックにおけるベク
トル探査に利用しようとした時に、却って大きな誤差を
招くことになる。
きを求めようとする時や、前ブロックや処理済の周囲の
ブロックで発生したベクトルを現ブロックにおけるベク
トル探査に利用しようとした時に、却って大きな誤差を
招くことになる。
【００１１】本願発明はかかる点に鑑み、他画面の画像
に対する現画面の画像の動きを従来よりも正確に検出で
きる動きベクトル検出装置及びその方法を提供すること
を目的とする。
に対する現画面の画像の動きを従来よりも正確に検出で
きる動きベクトル検出装置及びその方法を提供すること
を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本願発明にかかる動きベ
クトル検出装置は、輝度成分データと色成分データとで
構成されたカラー画像データを入力する入力手段と、前
記入力手段によって入力された現画面のカラー画像デー
タを他画面のカラー画像データと比較することによって
前記現画面のカラー画像データの動きベクトルを検出す
る検出手段とを有し、前記検出手段は、輝度成分データ
と色成分データとをパラメータとする評価関数を用いて
前記動きベクトルを検出し、前記評価関数内での輝度成
分データと色成分データとに対して前記入力手段によっ
て入力されたカラー画像データの輝度成分データと色成
分データとに応じて適応的に重み付けを行うことを特徴
とする。また、本願発明にかかる動きベクトル検出方法
は、輝度成分データと色成分データとで構成されたカラ
ー画像データを入力する入力ステップと、前記入力され
た現画面のカラー画像データを他画面のカラー画像デー
タと比較することによって前記現画面のカラー画像デー
タの動きベクトルを検出する検出ステップとを有し、前
記検出ステップは、輝度成分データと色成分データとを
パラメータとする評価関数を用いて前記動きベクトルを
検出し、前記評価関数内での輝度成分データと色成分デ
ータとに対して前記入力されたカラー画像データの輝度
成分データと色成分データとに応じて適応的に重み付け
を行うことを特徴とする。
クトル検出装置は、輝度成分データと色成分データとで
構成されたカラー画像データを入力する入力手段と、前
記入力手段によって入力された現画面のカラー画像デー
タを他画面のカラー画像データと比較することによって
前記現画面のカラー画像データの動きベクトルを検出す
る検出手段とを有し、前記検出手段は、輝度成分データ
と色成分データとをパラメータとする評価関数を用いて
前記動きベクトルを検出し、前記評価関数内での輝度成
分データと色成分データとに対して前記入力手段によっ
て入力されたカラー画像データの輝度成分データと色成
分データとに応じて適応的に重み付けを行うことを特徴
とする。また、本願発明にかかる動きベクトル検出方法
は、輝度成分データと色成分データとで構成されたカラ
ー画像データを入力する入力ステップと、前記入力され
た現画面のカラー画像データを他画面のカラー画像デー
タと比較することによって前記現画面のカラー画像デー
タの動きベクトルを検出する検出ステップとを有し、前
記検出ステップは、輝度成分データと色成分データとを
パラメータとする評価関数を用いて前記動きベクトルを
検出し、前記評価関数内での輝度成分データと色成分デ
ータとに対して前記入力されたカラー画像データの輝度
成分データと色成分データとに応じて適応的に重み付け
を行うことを特徴とする。
【００１３】
【００１４】
【実施例】以下、本願発明にかかる実施例を図１及び図
２を用いて詳細に説明する。
２を用いて詳細に説明する。
【００１５】図１は本実施例であるベクトル検出回路を
用いた動画像圧縮符号化装置のブロック図、図２は前記
ベクトル検出回路の構成を示すブロック図である。
用いた動画像圧縮符号化装置のブロック図、図２は前記
ベクトル検出回路の構成を示すブロック図である。
【００１６】図１において、１は後述詳しく説明するベ
クトル検出回路、２は前フレームを記憶しておくフレー
ムメモリ、３は減算回路、４はバッファメモリ、５は量
子化回路、６は可逆符号化回路、７は前記量子化回路３
の全く逆の動作をする逆量子化回路、８は加算回路であ
る。
クトル検出回路、２は前フレームを記憶しておくフレー
ムメモリ、３は減算回路、４はバッファメモリ、５は量
子化回路、６は可逆符号化回路、７は前記量子化回路３
の全く逆の動作をする逆量子化回路、８は加算回路であ
る。
【００１７】以上のように構成された動画像圧縮符号化
装置の圧縮動作を詳細に説明する。
装置の圧縮動作を詳細に説明する。
【００１８】信号線１０１及び１０２を介して、現フレ
ームの画像データ（明度Ｌ*、色度ａ*，ｂ*各々８ｂｉ
ｔで表現されている）が１フレームを複数のブロック
（例えば８×８画素で構成されている）に分割し、その
ブロック単位でベクトル検出回路１に入力される。
ームの画像データ（明度Ｌ*、色度ａ*，ｂ*各々８ｂｉ
ｔで表現されている）が１フレームを複数のブロック
（例えば８×８画素で構成されている）に分割し、その
ブロック単位でベクトル検出回路１に入力される。
【００１９】一方、信号線１０３を介してブロックアド
レス信号がフレームメモリ２に入力される。
レス信号がフレームメモリ２に入力される。
【００２０】前記ブロックアドレス信号に応じてフレー
ムメモリ２からブロック周囲のベクトル検索範囲の画像
データが読み出され信号線１０４を介してベクトル検出
回路１に入力される。
ムメモリ２からブロック周囲のベクトル検索範囲の画像
データが読み出され信号線１０４を介してベクトル検出
回路１に入力される。
【００２１】前記ベクトル検出回路１は、予め定められ
ている検索範囲の中から最適であると評価されたブロッ
クデータを信号線１０５及び１０６に出力する。
ている検索範囲の中から最適であると評価されたブロッ
クデータを信号線１０５及び１０６に出力する。
【００２２】次に、バッファメモリ４により所定の時間
遅延された現画像ブロックが信号線１０７を介して減算
回路３に入力され、同時に信号線１０５を介して最適ブ
ロックの値が前記減算回路３に入力される。
遅延された現画像ブロックが信号線１０７を介して減算
回路３に入力され、同時に信号線１０５を介して最適ブ
ロックの値が前記減算回路３に入力される。
【００２３】前記減算回路３は入力された現画像ブロッ
クと最適ブロックの値が減算されて、その差分値データ
が量子化回路５に入力され量子化される。
クと最適ブロックの値が減算されて、その差分値データ
が量子化回路５に入力され量子化される。
【００２４】量子化されたデータは可逆符号化回路６と
逆量子化回路７に入力される。
逆量子化回路７に入力される。
【００２５】可逆符号化回路６は量子化データに可逆符
号を割り当てて、可逆符号化されたデータは信号線１０
８を介して出力される。
号を割り当てて、可逆符号化されたデータは信号線１０
８を介して出力される。
【００２６】逆量子化回路７は差分値を再生し、前記差
分値と信号線１０９を介して入力される最適ブロックデ
ータが加算回路８により加算される。その加算されたデ
ータはフレームメモリ２に記憶される。
分値と信号線１０９を介して入力される最適ブロックデ
ータが加算回路８により加算される。その加算されたデ
ータはフレームメモリ２に記憶される。
【００２７】次に、図１中に示したベクトル検出回路１
について図２を用いて詳細に説明する。
について図２を用いて詳細に説明する。
【００２８】まず、フレームメモリ２（図１参照）より
信号線１０４を介して、検索領域の前フレーム画像デー
タがメモリ２０に入力される。現画像データは信号線１
０２を介して評価回路２１に入力される。
信号線１０４を介して、検索領域の前フレーム画像デー
タがメモリ２０に入力される。現画像データは信号線１
０２を介して評価回路２１に入力される。
【００２９】前記評価回路２１は、原画ブロックのデー
タ分布により、ブロックマッチングにおける評価関数の
パラメータを決定し、その結果を信号線２０１を介して
演算回路２２に伝送する。尚、前記評価関数のパラメー
タの決定方法は後述する。
タ分布により、ブロックマッチングにおける評価関数の
パラメータを決定し、その結果を信号線２０１を介して
演算回路２２に伝送する。尚、前記評価関数のパラメー
タの決定方法は後述する。
【００３０】演算回路２２はマッチングを行うべき対象
ブロックへのベクトルを信号線２０２を介してＭＰＸ
（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｏｒ）２３に入力する。
ブロックへのベクトルを信号線２０２を介してＭＰＸ
（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｏｒ）２３に入力する。
【００３１】前記ＭＰＸ２３は入力されたベクトルに応
じてアドレス信号を発生し、前記アドレス信号は信号線
２０３を介してメモリ２０に入力され、信号線２０４を
介して前記アドレスデータによって前記メモリ２０から
読み出されたブロックデータを受け取り、前記ブロック
データは２０５を介して演算回路２２に入力される。
じてアドレス信号を発生し、前記アドレス信号は信号線
２０３を介してメモリ２０に入力され、信号線２０４を
介して前記アドレスデータによって前記メモリ２０から
読み出されたブロックデータを受け取り、前記ブロック
データは２０５を介して演算回路２２に入力される。
【００３２】２つのブロックデータを受け取った演算回
路２２は以下に示す評価関数式によりブロック間誤差を
計算する。
路２２は以下に示す評価関数式によりブロック間誤差を
計算する。
【００３３】
【外２】 （ｌ，ａ，ｂは評価回路２１により決定されるパラメー
タで後述説明する。添え字は従来例と同じ意味を持ち、
ダッシュの付いたものは前フレーム上のブロックを表
す）演算回路２２よりブロック間の誤差値及びマッチン
グされたブロックのベクトルデータが信号線２０６を介
して比較回路２４に入力される。
タで後述説明する。添え字は従来例と同じ意味を持ち、
ダッシュの付いたものは前フレーム上のブロックを表
す）演算回路２２よりブロック間の誤差値及びマッチン
グされたブロックのベクトルデータが信号線２０６を介
して比較回路２４に入力される。
【００３４】比較回路２４では一つの現ブロックに対し
て計算される多数のブロックマッチングの誤差のデータ
の中から、最も小さいもの、及びその時のベクトルを選
ぶ。一つの現ブロックに対してのブロックマッチングが
終了した時点で演算回路２２は、ベクトル出力回路２５
に信号線２０８を介して終了を伝える信号を送る。これ
を受けてベクトル出力回路２５は比較回路２４に記憶さ
れているベクトルデータを読み出し、信号線１０６を介
して外部に前記ベクトルデータを出力すると共に、信号
線２０９を介してＭＰＸ２３にブロックデータの読み出
し信号を入力する。ＭＰＸ２３はこれに従ってメモリ２
０よりベストマッチングのブロックデータを読み出し、
前記ブロックデータを信号線１０５を介して外部に出力
する。
て計算される多数のブロックマッチングの誤差のデータ
の中から、最も小さいもの、及びその時のベクトルを選
ぶ。一つの現ブロックに対してのブロックマッチングが
終了した時点で演算回路２２は、ベクトル出力回路２５
に信号線２０８を介して終了を伝える信号を送る。これ
を受けてベクトル出力回路２５は比較回路２４に記憶さ
れているベクトルデータを読み出し、信号線１０６を介
して外部に前記ベクトルデータを出力すると共に、信号
線２０９を介してＭＰＸ２３にブロックデータの読み出
し信号を入力する。ＭＰＸ２３はこれに従ってメモリ２
０よりベストマッチングのブロックデータを読み出し、
前記ブロックデータを信号線１０５を介して外部に出力
する。
【００３５】次に、図２中に示してある評価回路２１に
おける評価の方法について説明する。
おける評価の方法について説明する。
【００３６】入力されるブロックはＬ*，ａ*，ｂ*各々
８ｂｉｔで表現されており、Ｌ*においてはＬ*＝２５５
が白、ａ*，ｂ*においてはａ*＝１２７（ｂ*も同様）が
軸方向の無色であり、ａ*＝０，ａ*＝２５５（ｂ*も同
様）が軸の両方向で最も彩度が高いものとする。またブ
ロックは（ｍ×ｎ）画素で構成されており、フレーム内
のブロック位置を（ｉ，ｊ）、ブロック内の画素位置を
（ｐ，ｑ）で表すものとする。入力されるＬ*，ａ*，ｂ
*各々のブロックをＬij，Ａij，Ｂijと称することに
し、特にその中での画素位置を記述するのに、例えばＬ
ij（ｐ，ｑ）の様に記す。
８ｂｉｔで表現されており、Ｌ*においてはＬ*＝２５５
が白、ａ*，ｂ*においてはａ*＝１２７（ｂ*も同様）が
軸方向の無色であり、ａ*＝０，ａ*＝２５５（ｂ*も同
様）が軸の両方向で最も彩度が高いものとする。またブ
ロックは（ｍ×ｎ）画素で構成されており、フレーム内
のブロック位置を（ｉ，ｊ）、ブロック内の画素位置を
（ｐ，ｑ）で表すものとする。入力されるＬ*，ａ*，ｂ
*各々のブロックをＬij，Ａij，Ｂijと称することに
し、特にその中での画素位置を記述するのに、例えばＬ
ij（ｐ，ｑ）の様に記す。
【００３７】評価回路２１では以下に示す式に従ってＡ
（ａ*ブロック）、Ｂ（ｂ*ブロック）各々のブロック内
の画素について、データ値１２７を基準に取った分散値
を計算し、その値をＶＡ，ＶＢとする。
（ａ*ブロック）、Ｂ（ｂ*ブロック）各々のブロック内
の画素について、データ値１２７を基準に取った分散値
を計算し、その値をＶＡ，ＶＢとする。
【００３８】
【外３】
【００３９】
【外４】 上記の式による計算結果によりＶＡ，ＶＢの内、値の大
きい方をＶＣとする。これらＶＡ，ＶＢ，ＶＣを用いて
前述の評価関数式における係数、ａ，ｂ，ｌを決定す
る。ＶＡ，ＶＢ，ＶＣとａ，ｂ，ｌの関係は以下に示す
式に従う。
きい方をＶＣとする。これらＶＡ，ＶＢ，ＶＣを用いて
前述の評価関数式における係数、ａ，ｂ，ｌを決定す
る。ＶＡ，ＶＢ，ＶＣとａ，ｂ，ｌの関係は以下に示す
式に従う。
【００４０】 ａ＝ｆａｂ（ＶＡ） ｂ＝ｆａｂ（ＶＢ） ｌ＝ｆｌ（ＶＣ） 尚、ｆｌ，ｆａｂは所定の関数であり、その関数ｆｌ，
ｆａｂの形の一例を図３に示す。
ｆａｂの形の一例を図３に示す。
【００４１】ここで決定されたパラメータａ，ｂ，ｌの
値は図２中の信号線２０１より出力され演算回路２２に
入力する。
値は図２中の信号線２０１より出力され演算回路２２に
入力する。
【００４２】本実施例では明度データ（Ｌ*）、色度デ
ータ（ａ*，ｂ*）を用いたが、輝度色差データ（ＹＣｒ
Ｃｂ，ＹＩＱ，ＬＵＶ等）を用いても同様に実現できる
ことは自明である。
ータ（ａ*，ｂ*）を用いたが、輝度色差データ（ＹＣｒ
Ｃｂ，ＹＩＱ，ＬＵＶ等）を用いても同様に実現できる
ことは自明である。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本願発明によれば、
輝度成分データと色成分データとをパラメータとする評
価関数を用いて動きベクトルを検出し、前記評価関数内
での輝度成分データと色成分データとに対して入力され
たカラー画像データの輝度成分データと色成分データと
に応じて適応的に重み付けを行うので、様々な画像に対
して信頼性の高い動きベクトルを検出することができ
る。
輝度成分データと色成分データとをパラメータとする評
価関数を用いて動きベクトルを検出し、前記評価関数内
での輝度成分データと色成分データとに対して入力され
たカラー画像データの輝度成分データと色成分データと
に応じて適応的に重み付けを行うので、様々な画像に対
して信頼性の高い動きベクトルを検出することができ
る。
【図１】本実施例にかかる動ベクトル検出装置のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】図１の装置で用いられているベクトル検出回路
のブロック図である。
のブロック図である。
【図３】関数ｆｌ，ｆａｂの形を示す図である。
１ ベクトル検出回路 ２ フレームメモリ ３ 減算回路 ４ バッファメモリ ５ 量子化回路 ６ 可逆符号化回路 ７ 逆量子化回路 ８ 加算回路 ２１ 評価回路 ２２ 演算回路 ２４ 比較回路 ２５ ベクトル出力回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 11/00 - 11/22
Claims (3)
- 【請求項１】 輝度成分データと色成分データとで構成
されたカラー画像データを入力する入力手段と、 前記入力手段によって入力された現画面のカラー画像デ
ータを他画面のカラー画像データと比較することによっ
て前記現画面のカラー画像データの動きベクトルを検出
する検出手段とを有し、 前記検出手段は、輝度成分データと色成分データとをパ
ラメータとする評価関数を用いて前記動きベクトルを検
出し、前記評価関数内での輝度成分データと色成分デー
タとに対して前記入力手段によって入力されたカラー画
像データの輝度成分データと色成分データとに応じて適
応的に重み付けを行うことを特徴とする動きベクトル検
出装置。 - 【請求項２】 更に前記検出手段によって検出された動
きベクトルを用いて前記現画面のカラー画像データを動
き補償予測符号化する符号化手段とを有することを特徴
とする動きベクトル検出装置。 - 【請求項３】 輝度成分データと色成分データとで構成
されたカラー画像データを入力する入力ステップと、 前記入力された現画面のカラー画像データを他画面のカ
ラー画像データと比較することによって前記現画面のカ
ラー画像データの動きベクトルを検出する検出ステップ
とを有し、 前記検出ステップは、輝度成分データと色成分データと
をパラメータとする評価関数を用いて前記動きベクトル
を検出し、前記評価関数内での輝度成分データと色成分
データとに対して前記入力されたカラー画像データの輝
度成分データと色成分データとに応じて適応的に重み付
けを行うことを特徴とする動きベクトル検出方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15313191A JP3143494B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 動きベクトル装置及びその方法 |
| EP92305795A EP0520765B1 (en) | 1991-06-25 | 1992-06-24 | Movement vector detecting method/apparatus and encoding method/apparatus using such method/apparatus |
| DE69229146T DE69229146T2 (de) | 1991-06-25 | 1992-06-24 | Verfahren und Vorrichtung zur Detektion eines Bewegungsvektors sowie Kodierungsverfahren und Vorrichtung zur Anwendung eines solchen Verfahrens und Vorrichtung |
| US08/452,859 US5900910A (en) | 1991-06-25 | 1995-05-30 | Block matching method and apparatus which can use luminance/chrominance data |
| US08/479,371 US5892546A (en) | 1991-06-25 | 1995-06-07 | Encoding apparatus and method for encoding a quantized difference between an input signal and a prediction value |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15313191A JP3143494B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 動きベクトル装置及びその方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH057371A JPH057371A (ja) | 1993-01-14 |
| JP3143494B2 true JP3143494B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=15555671
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15313191A Expired - Fee Related JP3143494B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 動きベクトル装置及びその方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3143494B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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