JP3437605B2 - Image motion detection method and apparatus - Google Patents
Image motion detection method and apparatusInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、主に動画像の圧縮に用
いられる画像の動き検出方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image motion detecting method and device mainly used for compressing moving images.
【0002】[0002]
【従来の技術】動画像の圧縮技術の一つとして、動き補
償と離散コサイン変換(DCT)を組み合わせたハイブ
リッド方式があり、CCITT勧告の標準化方式H.2
61にも採用されている。ここで、動き補償は図8に示
されるように過去のフレームの画像(a)から現フレー
ムの画像(b)をより忠実に合成し、現フレームの画像
と合成された動き補償画像の予測誤差を小さくするため
に用いられる。2. Description of the Related Art As one of the moving image compression techniques, there is a hybrid system in which motion compensation and discrete cosine transform (DCT) are combined. Two
It is also adopted in 61. Here, in the motion compensation, as shown in FIG. 8, the image (a) of the past frame is more faithfully combined with the image (b) of the current frame, and the prediction error of the motion-compensated image combined with the image of the current frame is calculated. Used to reduce
【0003】動き補償には、ブロックマッチング法が一
般に用いられる。ブロックマッチング法では、まず符号
化対象画像を正方格子のブロックに分割し、ブロックの
中心に一つの代表点を配置する。次に、注目ブロックに
対して過去のフレームの16×16画素の範囲から最も
画素毎の平均自乗誤差が小さくなるようなブロックを探
索し、注目ブロックと探索したブロックとの距離を代表
点動きベクトルとして検出する。各ブロックの代表点に
ついて代表点動きベクトル2を検出した後、過去のフレ
ーム内から代表点動きベクトル2が指し示すブロック1
を切り出して、それを当該ブロック3の動き補償画像と
する。A block matching method is generally used for motion compensation. In the block matching method, the image to be encoded is first divided into blocks of a square lattice, and one representative point is placed at the center of the block. Next, a block in which the mean square error for each pixel is the smallest is searched from the range of 16 × 16 pixels of the past frame for the block of interest, and the distance between the block of interest and the searched block is calculated as the representative point motion vector. To detect as. After detecting the representative point motion vector 2 for the representative point of each block, the block 1 indicated by the representative point motion vector 2 from the past frame
Is cut out and used as the motion compensation image of the block 3.
【0004】このブロックマッチング方法では、決まっ
た面積のブロック単位で動き補償画像の切り出しを行う
ため、ブロック歪が現れる。また、ブロックの切り出し
を行うことは、画素毎の動きベクトル(画素動きベクト
ルという)を一つのブロック内の全画素について代表点
動きベクトルと同じとすることと等しい。例えば、図9
に示されるように4×4画素のブロックBの中心にある
代表点Qに対して代表点動きベクトルVが与えられたと
き、ブロックB内の画素P11〜P44は代表点動きベクト
ルVと同じ画素動きベクトルV11〜V14が与えられ、そ
れぞれが指し示す過去のフレームの画素値は図8に示さ
れるようにブロックで切り取られ、それぞれの予測画素
とされる。In this block matching method, a motion-compensated image is cut out in units of blocks having a predetermined area, so that block distortion appears. Cutting out a block is equivalent to setting the motion vector for each pixel (referred to as a pixel motion vector) to be the same as the representative point motion vector for all pixels in one block. For example, in FIG.
When the representative point motion vector V is given to the representative point Q at the center of the block B of 4 × 4 pixels, as shown in, the pixels P11 to P44 in the block B are the same pixels as the representative point motion vector V. Motion vectors V11 to V14 are given, and the pixel values of the past frame pointed to by each are clipped into blocks as shown in FIG. 8 to be the respective predicted pixels.
【0005】このようにブロックマッチング法では、ブ
ロック内の前記画素動きベクトルは全て代表点動きベク
トルと等しくなるため、例えば原画像の画素動きベクト
ルが図10のように連続に変化する場合、正しい画素動
きベクトルが得られない。また、図11のようにブロッ
ク内に画素動きベクトルが不連続なエッジEを含む場合
も、正しい画素動きベクトルが得られない。従って予測
誤差が大きくなり、原画像の動きを正しく表現すること
ができない。As described above, in the block matching method , all the pixel motion vectors in the block are equal to the representative point motion vector. Therefore, for example, when the pixel motion vector of the original image continuously changes as shown in FIG. No motion vector can be obtained. Also, when the block includes the edge E where the pixel motion vector is discontinuous as shown in FIG. 11, the correct pixel motion vector cannot be obtained. Therefore, the prediction error becomes large, and the movement of the original image cannot be represented correctly.
【0006】これに対し、文献“超低レートにおける動
き補償方式の基礎検討”(中屋、原島ら、1992年信
学会秋全大、D−145)では、ブロックマッチング法
に代わる新しい動き補償方式として、3角パッチに基づ
く動き補償方式を検討している。この方式は符号化対象
フレームに3角パッチを張りつけ、3角形の頂点の動き
ベクトルを代表点動きベクトルとして検出する。これら
の代表点動きベクトルから3角形内部の画素の画素動き
ベクトルをアフィン変換に基づくテキスチャマッピング
で求め、動き補償画像を合成する方式である。On the other hand, in the document "Basic Study of Motion Compensation Method at Ultra-Low Rate" (Nakaya, Harashima et al., Autumn Society of 1992, Shinzen University, D-145), a new motion compensation method replacing the block matching method. As a result, we are considering a motion compensation method based on a triangular patch. In this method, a triangular patch is attached to the frame to be encoded, and the motion vector of the vertex of the triangle is detected as the representative point motion vector. In this method, a pixel motion vector of a pixel inside a triangle is obtained from these representative point motion vectors by texture mapping based on affine transformation, and a motion compensation image is synthesized.
【0007】また、4角パッチを張りつける方式も提案
されている(G.J.Sullivan,R.L.Baker ,“Motion com
pensation for video compression using control grid
interpolation,”ICASSP 91 ,pp.2713)。一例とし
て、図12に示す4×4画素の面積の4角パッチ動き補
償を用いた場合を考え、4角パッチRの頂点R1,R2,R
3,R4 の動きベクトル、すなわち代表点動きベクトルV
1,V2,V3,V4 が検出されたとする。このとき、4角パ
ッチRの中に含まれる画素の画素動きベクトルは4つの
代表点動きベクトルV1,V2,V3,V4 の双一次内挿によ
って図13のように求められる。Also, a method of sticking square patches has been proposed (GJ Sullivan, RLBaker, “Motion com.
pensation for video compression using control grid
interpolation, "ICASSP 91, pp. 2713). As an example, consider the case of using the quadrilateral patch motion compensation having an area of 4 × 4 pixels shown in FIG. 12, and the vertices R1, R2, R of the quadrilateral patch R.
3, R4 motion vector, that is, representative point motion vector V
It is assumed that 1, V2, V3 and V4 are detected. At this time, the pixel motion vector of the pixel included in the square patch R is obtained by bilinear interpolation of the four representative point motion vectors V1, V2, V3, V4 as shown in FIG.
【0008】このような、いわゆるパッチ動き補償方式
では、ブロック歪の発現や、連続な動きベクトルの変化
に対応できないというブロックマッチング法の欠点を補
うことができる。しかし、例えば図14のように符号化
対象フレームの原画像において、4角パッチR内に画素
動きベクトルが不連続なエッジE′を含む場合も、図1
3のように連続的に画素動きベクトルを合成してしまう
ため、画像の不連続な動きを表現できないという欠点は
依然として解消されない。In such a so-called patch motion compensation system, it is possible to compensate for the drawback of the block matching method that cannot deal with the occurrence of block distortion and continuous change of motion vector. However, for example, in the original image of the frame to be encoded as shown in FIG. 14, even when the square patch R includes an edge E ′ having a discontinuous pixel motion vector, FIG.
Since the pixel motion vectors are continuously combined as in the case of 3, the disadvantage that the discontinuous motion of the image cannot be expressed still remains.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のブロックマッチング法やパッチ動き補償方式では、ブ
ロック内に画素動きベクトルが不連続なエッジが含まれ
る場合、画素動きベクトルを正しく検出できないという
問題があった。As described above, the conventional block matching method and patch motion compensation method cannot correctly detect a pixel motion vector when a block includes discontinuous edges in the pixel motion vector. There was a problem.
【0010】本発明は、不連続な画素動きベクトルにつ
いても正しく検出することができる動き検出方法及び装
置を提供することを目的とする。It is an object of the present invention to provide a motion detection method and device capable of correctly detecting discontinuous pixel motion vectors.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は動き検出対象画像を複数の画素より構成さ
れる複数のブロックに分割し、参照画像との間で該ブロ
ック毎の代表点動きベクトルを検出し、さらに画素毎の
動きを示す画素動きベクトルを合成する動き検出方法に
おいて、前記動き検出対象画像のブロック毎に、前記参
照画像から前記代表点動きベクトルが指し示す、複数の
画素より構成されるブロックを切り出して動き補償を行
うことより動き補償画像を生成し、生成された前記動き
補償画像と前記動き検出対象画像との間のブロック内画
素値の平均的な誤差を求め、求められた前記誤差が予め
定められたしきい値以下か否かを判定し、前記判定の結
果、前記誤差が前記しきい値より大きい場合には前記動
き検出対象画像のブロック及び参照画像のブロックの幾
何学形状と面積及び位置を含むブロック形状を切り換え
て前記動き補償を行い、前記判定の結果、前記誤差が前
記しきい値以下となった場合にはその時点で前記ブロッ
ク形状を決定し、前記動き検出対象画像の前記ブロック
形状が決定されたブロックの前記代表動きベクトルを用
いて該ブロック内の前記画素動きベクトルを合成する。
本発明に係る他の動き検出方法は、前記動き検出対象画
像のブロック毎に、前記参照画像から前記代表点動きベ
クトルが指し示す、複数の画素より構成されるブロック
を切り出して動き補償を行うことより動き補償画像を生
成し、生成された前記動き補償画像と前記動き検出対象
画像との間のブロック内画素値の平均的な誤差を求め、
前記動き検出対象画像のブロック及び参照画像のブロッ
クの幾何学形状と面積及び位置を含むブロック形状を規
定回数切り換えて、該ブロック形状を切り換える都度前
記動き補償を行うことにより、前記誤差が最も小さくな
る前記ブロック形状を決定し、前記動き検出対象画像の
前記ブロック形状が決定されたブロックの前記代表動き
ベクトルを用いて該ブロック内の前記画素動きベクトル
を合成する。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention divides a motion detection target image into a plurality of blocks composed of a plurality of pixels, and represents each block with a reference image. In a motion detection method of detecting a point motion vector and further synthesizing a pixel motion vector indicating the motion of each pixel, in each block of the motion detection target image, a plurality of pixels indicated by the representative point motion vector from the reference image A motion-compensated image is generated by cutting out a block composed of motion-compensated images, and an average error of pixel values in a block between the generated motion-compensated image and the motion-detection target image is calculated. It is determined whether the obtained error is less than or equal to a predetermined threshold value, and as a result of the determination, if the error is greater than the threshold value, the motion detection target image The motion compensation is performed by switching the geometrical shapes of blocks of the lock and the reference image and the block shapes including the area and the position, and as a result of the determination, when the error is equal to or less than the threshold value, A block shape is determined, and the pixel motion vector in the block is synthesized using the representative motion vector of the block in which the block shape of the motion detection target image is determined.
In another motion detection method according to the present invention, for each block of the motion detection target image, a block composed of a plurality of pixels indicated by the representative point motion vector is cut out from the reference image to perform motion compensation. A motion compensation image is generated, and an average error of pixel values in a block between the generated motion compensation image and the motion detection target image is calculated,
The error is minimized by switching the geometrical shape of the block of the motion detection target image and the block of the reference image, and switching the block shape including the area and position a prescribed number of times and performing the motion compensation each time the block shape is switched. The block shape is determined, and the pixel motion vector in the block is synthesized using the representative motion vector of the block of the motion detection target image in which the block shape is determined.
【0012】本発明による動き検出装置は、動き検出対
象画像を複数の画素より構成される複数のブロックに分
割し、参照画像との間で該ブロック毎の代表点動きベク
トルを検出し、さらに画素毎の動きを示す画素動きベク
トルを合成する動き検出装置において、前記動き検出対
象画像のブロック毎に、前記参照画像から前記代表点動
きベクトルが指し示す、複数の画素より構成されるブロ
ックを切り出して動き補償を行うことより動き補償画像
を生成する動き補償手段と、前記動き補償手段により生
成された前記動き補償画像と前記動き検出対象画像との
間のブロック内画素値の平均的な誤差を検出する誤差検
出手段と、前記誤差検出手段により検出された前記誤差
が予め定められたしきい値以下か否かを判定する判定手
段と、前記判定手段による判定の結果、前記誤差が前記
しきい値より大きい場合には前記動き検出対象画像のブ
ロック及び参照画像のブロックの幾何学形状と面積及び
位置を含むブロック形状を切り換えるブロック形状切換
手段とを具備し、前記ブロック形状切換手段よる前記ブ
ロック形状の切り換えの都度、前記動き補償手段による
前記動き補償と前記誤差検出手段による前記誤差の検出
及び前記判定手段による判定を行い、該判定の結果、前
記誤差が前記しきい値以下となった場合にはその時点で
前記ブロック形状を決定し、前記動き検出対象画像の前
記ブロック形状が決定されたブロックの前記代表動きベ
クトルを用いて該ブロック内の前記画素動きベクトルを
合成する。本発明に係る他の動き検出装置は、前記動き
検出対象画像のブロック毎に、前記参照画像から前記代
表点動きベクトルが指し示す、複数の画素より構成され
るブロックを切り出して動き補償を行うことより動き補
償画像を生成する動き補償手段と、前記動き補償手段に
より生成された前記動き補償画像と前記動き検出対象画
像との間のブロック内画素値の平均的な誤差を検出する
誤差検出手段と、前記動き検出対象画像のブロック及び
参照画像のブロックの幾何学形状と面積及び位置を含む
ブロック形状を規定回数切り換えるブロック形状切換手
段とを具備し、前記ブロック形状切換手段よる前記ブロ
ック形状の切り換えの都度、前記動き補償手段による前
記動き補償及び前記誤差検出手段による前記誤差の検出
を行って、前記誤差が最も小さくなる前記ブロック形状
を決定し、前記動き検出対象画像の前記ブロック形状が
決定されたブロックの前記代表動きベクトルを用いて該
ブロック内の前記画素動きベクトルを合成する。The motion detection apparatus according to the present invention divides the motion detection target image into a plurality of blocks each composed of a plurality of pixels, detects a representative point motion vector for each block between the reference image and the pixel, and further detects the pixel In a motion detection device for synthesizing a pixel motion vector indicating each motion, for each block of the motion detection target image, a block composed of a plurality of pixels indicated by the representative point motion vector is cut out from the reference image to perform motion. A motion compensation unit that generates a motion compensation image by performing compensation, and an average error of pixel values in a block between the motion compensation image generated by the motion compensation unit and the motion detection target image is detected. Error detection means, determination means for determining whether or not the error detected by the error detection means is less than or equal to a predetermined threshold value, and the determination hand If the error is larger than the threshold value as a result of the determination by the block shape switching means, the block shape switching means switches the geometric shape and the block shape including the area and the position of the block of the motion detection target image and the block of the reference image. However, every time the block shape is switched by the block shape switching means, the motion compensation by the motion compensating means, the error detection by the error detecting means, and the determination by the determining means are performed. Is less than or equal to the threshold value, the block shape is determined at that point, and the pixel in the block is determined using the representative motion vector of the block in which the block shape of the motion detection target image is determined. Synthesize motion vectors. According to another motion detection device of the present invention, for each block of the motion detection target image, a block composed of a plurality of pixels indicated by the representative point motion vector is cut out from the reference image to perform motion compensation. Motion compensation means for generating a motion compensation image; error detection means for detecting an average error of pixel values in a block between the motion compensation image generated by the motion compensation means and the motion detection target image; Block shape switching means for switching the block shape including the geometrical shape and area and position of the block of the motion detection target image and the block of the reference image a prescribed number of times, and each time the block shape is switched by the block shape switching means. , The motion compensation means performs the motion compensation and the error detection means detects the error, and the error is minimized. Determine the Kunar said block-shaped, combining the pixel motion vector in the block using the representative motion vector of the block to block shape is determined in the motion detection target image.
【0013】[0013]
【作用】動き補償画像と符号化対象画像との間のブロッ
ク内画素値の平均的な誤差を検出した場合、ブロック内
に不連続な輪郭が含まれていると誤差が大きくなる。従
って、この誤差がより小さくなるようなブロック形状を
決定すれば、不連続な輪郭がブロック内部から排除され
ることになり、画素動きベクトルが正しく検出される。[Operation] A block between the motion compensation image and the image to be encoded
When the average error of the pixel value in the pixel is detected, the error becomes large if the block includes a discontinuous contour. Therefore, a block shape that reduces this error
If decision, discontinuous contour is to be excluded from the internal block, the pixel motion vector is correctly detected.
【0014】[0014]
【0015】このように本発明では、適応的な動き補償
を行う際のブロック形状を切り換えることで、動きベク
トルが連続に変化する部分を連続的に合成しつつ、動き
が不連続な輪郭部分に対して実際の動きに近い画像合成
を行うことにより、動き補償画像の劣化を軽減すること
ができる。As described above, according to the present invention, by changing the block shape when performing adaptive motion compensation, a portion in which the motion vector continuously changes is continuously synthesized, and a contour portion in which the motion is discontinuous is formed. On the other hand, by performing image synthesis similar to actual motion, it is possible to reduce deterioration of the motion compensation image.
【0016】[0016]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0017】図1は、本発明による動き検出装置を適用
した動画像符号化装置のブロック図である。同図におい
て、動画像信号である符号化対象画像信号10は減算器
11に入力され、予測画像信号である動き補償画像信号
20との差分がとられて、予測残差信号13が生成され
る。この予測残差信号13は、DCT(離散コサイン変
換)回路14により離散コサイン変換される。DCT回
路14で得られたDCT係数データは、量子化回路15
で量子化される。量子化回路15で量子化された信号は
二分岐され、一方は可変長符号化回路16で可変長符号
化され、さらに図示しないバッファを経て所定の伝送レ
ートとされた後、伝送路あるいは蓄積系メディアへ出力
される。FIG. 1 is a block diagram of a moving picture coding apparatus to which a motion detecting apparatus according to the present invention is applied. In the figure, the encoding target image signal 10 which is a moving image signal is input to the subtractor 11 and the difference from the motion compensated image signal 20 which is a predicted image signal is obtained to generate a prediction residual signal 13. . The prediction residual signal 13 is discrete cosine transformed by a DCT (discrete cosine transform) circuit 14. The DCT coefficient data obtained by the DCT circuit 14 is transferred to the quantization circuit 15
Is quantized by. The signal quantized by the quantization circuit 15 is branched into two, one of which is variable-length coded by the variable-length coding circuit 16 and, after passing through a buffer (not shown) to a predetermined transmission rate, a transmission line or a storage system. Output to media.
【0018】一方、量子化回路15で量子化され二分岐
された信号の他方は、逆量子化回路17および逆DCT
回路18により量子化回路15およびDCT回路14で
の処理と逆の処理を順次受けた後、加算器19で動き補
償画像信号20と加算されることにより、局部復号信号
21が生成される。On the other hand, the other of the signals quantized by the quantizing circuit 15 and bifurcated, the other is the inverse quantizing circuit 17 and the inverse DCT.
The circuit 18 sequentially performs the processing reverse to the processing in the quantization circuit 15 and the DCT circuit 14, and then is added to the motion compensation image signal 20 in the adder 19 to generate the local decoded signal 21.
【0019】こうして生成された局部復号信号21は、
フレームメモリ22を介して動き補償回路23に入力さ
れる。動き補償回路23は、動きベクトル検出回路24
からの動きベクトル(代表点動きベクトル)が入力され
ることにより、フレームメモリ22から読み出される局
部復号信号を参照画像信号として、この参照画像信号に
対して動き補償を行い、動き補償画像信号20を出力す
る。動きベクトル検出回路24は、符号化対象画像信号
10とフレームメモリ22の出力信号を用いてフレーム
間の動きを検出し、その動きの方向と量を示す情報であ
る代表点動きベクトルを発生する。この代表点動きベク
トルと動き補償回路23の内部で生成される画素動きベ
クトルに従って、動き補償回路23で動き補償画像信号
が生成される。The locally decoded signal 21 thus generated is
It is input to the motion compensation circuit 23 via the frame memory 22. The motion compensation circuit 23 includes a motion vector detection circuit 24.
By inputting the motion vector (representative point motion vector) from the frame, the local decoded signal read from the frame memory 22 is used as a reference image signal to perform motion compensation on this reference image signal , and the motion compensated image signal 20 is obtained. Output. The motion vector detection circuit 24 detects a motion between frames using the image signal 10 to be encoded and the output signal of the frame memory 22, and generates a representative point motion vector which is information indicating the direction and amount of the motion. The motion compensation image signal is generated in the motion compensation circuit 23 according to the representative point motion vector and the pixel motion vector generated in the motion compensation circuit 23.
【0020】誤差検出回路25、判定回路26およびブ
ロック形状切換部27は、動き補償回路23および動き
ベクトル検出回路24とともに本発明に基づく動き検出
装置を構成する。誤差検出回路25は、符号化対象画像
信号10と動き補償画像信号20との間のブロック内画
素値の平均的な誤差、例えば後述する自乗平均誤差を検
出する。判定回路26は、誤差検出回路25で検出され
た誤差の大きさ等を判定して、それに基づきブロック形
状切換部27を制御する。ブロック形状切換部27は、
動きベクトル検出回路24で画素動きベクトル合成を行
うブロック形状、すなわち動き補償回路23で動き補償
を行う際のブロック形状を切換えるものである。The error detecting circuit 25, the judging circuit 26 and the block shape switching section 27 together with the motion compensating circuit 23 and the motion vector detecting circuit 24 constitute a motion detecting device according to the present invention. The error detection circuit 25 is a block internal image between the encoding target image signal 10 and the motion compensation image signal 20.
An average error of the elementary values, for example, a root mean square error described later is detected. The determination circuit 26 determines the magnitude of the error detected by the error detection circuit 25, and controls the block shape switching unit 27 based on the determination. The block shape switching unit 27
The block shape in which the motion vector detection circuit 24 performs pixel motion vector synthesis , that is, the motion compensation circuit 23 performs motion compensation.
The block shape is changed when performing .
【0021】次に、本実施例における動き検出動作につ
いて図2および図3を参照して説明する。図2は動き検
出動作の概念図であり、図3はそのアルゴリズムの一例
を示す図である。Next, the motion detecting operation in this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a conceptual diagram of the motion detection operation, and FIG. 3 is a diagram showing an example of the algorithm.
【0022】まず、動きベクトル検出回路24内で符号
化対象画像を所定形状の複数のブロックBに分割する。
図2では、ブロックを正方格子状に配置する。これらの
ブロックBに対して、中央に一つの代表点をそれぞれ設
定する(図示せず)。分割されたそれぞれのブロックB
に対して、フレームメモリ22からの過去のフレームの
画像の16×16画素の範囲から、最も画素毎の自乗誤
差の平均が小さくなるようなブロックを探索し、そのブ
ロックとの距離を代表点動きベクトルとして動きベクト
ル検出回路24で検出する。そして、検出された代表点
動きベクトルを用いて動き補償回路23でブロック単位
の動き補償を行って、動き補償画像信号20を得る(S
11)。First, in the motion vector detection circuit 24, the image to be encoded is divided into a plurality of blocks B having a predetermined shape.
In FIG. 2, the blocks are arranged in a square lattice. For each of these blocks B, one representative point is set in the center (not shown). Each divided block B
On the other hand, in the range of 16 × 16 pixels of the image of the past frame from the frame memory 22, a block in which the average of the squared error for each pixel is the smallest is searched, and the distance to the block is calculated as the representative point motion. The motion vector detection circuit 24 detects the vector. Then, the motion compensation circuit 23 performs motion compensation in block units using the detected representative point motion vector to obtain the motion-compensated image signal 20 (S).
11).
【0023】次に、こうして得られた動き補償画像信号
20と符号化対象画像信号10間のブロック内の画素毎
の平均自乗誤差を求める(S12)。この平均自乗誤差
を判定回路26において予め定めたしきい値と比較し
(S13)、しきい値以下でなければブロック形状切換
部27によりブロック形状を切換え(S14)、S11
〜S12の処理を繰り返す。Next, the mean square error for each pixel in the block between the motion-compensated image signal 20 thus obtained and the image signal 10 to be encoded is obtained (S12). This mean square error is compared with a predetermined threshold value in the judgment circuit 26 (S13), and if it is not less than the threshold value, the block shape switching unit 27 switches the block shape (S14), S11.
~ The process of S12 is repeated.
【0024】この結果、平均自乗誤差がしきい値以下に
なれば、その時のブロック形状に決定し(S15)、そ
の形状が決定されたブロックの代表点動きベクトルを用
いて該ブロック内の画素動きベクトルを合成する(S1
6)。画素動きベクトルの合成方法としては、従来の動
き補償で用いられているパターンマッチング法や、アフ
ィン変換、双一次内挿等が考えられるが、ここでは双一
次内挿を用いた場合について説明する。As a result, if the mean square error is less than or equal to the threshold value, the block shape at that time is determined (S15), and the pixel motion within the block is determined using the representative point motion vector of the block for which the shape is determined. Combine vectors (S1
6). As a pixel motion vector synthesizing method, a pattern matching method used in conventional motion compensation, affine transformation, bilinear interpolation, or the like can be considered. Here, the case of using bilinear interpolation will be described.
【0025】ここで、ブロック形状を変化させる方法と
しては、例えば図11に示したように画像中に動きの不
連続な輪郭線Eが存在したとき、図2(a)に示される
ように双一次内挿を行うブロックBの左上頂点に当たる
代表点P1 を動かすことで、4角形の頂点、すなわち代
表点P1 ′,P2 ′,P3 ′,P4 ′で表されるブロッ
クB′に変化させる。こうしてブロック形状が変化した
新たなブロックB′の各頂点、すなわち代表点P1 ′,
P2 ′,P3 ′,P4 ′の代表点動きベクトルV1 ′,
V2 ′,V3 ′,V4 ′は、ブロック形状変化前のブロ
ックBの各頂点P1 ,P2 ,P3 ,P4 の代表点動きベ
クトルV1 ,V2 ,V3 ,V4 をそのまま用いる。Here, as a method of changing the block shape, for example, when there is a discontinuous contour line E in the image as shown in FIG. By moving the representative point P1 corresponding to the upper left apex of the block B on which the linear interpolation is performed, it is changed to a block B'represented by quadrangular vertices, that is, representative points P1 ', P2', P3 'and P4'. In this way, each vertex of the new block B ′ whose block shape has changed, that is, the representative point P1 ′,
Representative point motion vector V1 'of P2', P3 ', P4',
For V2 ', V3', V4 ', the representative point motion vectors V1, V2, V3, V4 of the vertices P1, P2, P3, P4 of the block B before the block shape change are used as they are.
【0026】図2(a)のようにブロック形状変化後の
ブロックB′が、変化前のブロックBより小さくなった
ときには、両ブロックの差の部分すなわちブロックBか
らブロックB′を除いた領域の画素(図2の例ではP11
〜P14,P21,P31,P41)の画素動きベクトルV11〜
V14,V21,V31,V41は0とし、周囲の他のブロック
の内挿によって決める。このようなブロック形状の変化
によって、変化後のブロックB′の画素毎の平均自乗誤
差がしきい値以下になれば、内挿するブロックの形状を
B′に決定し、しきい値以下にならなければブロック形
状を再び切換える。As shown in FIG. 2 (a), when the block B'after the block shape change becomes smaller than the block B before the change, the difference between the two blocks, that is, the area excluding the block B'from the block B is detected. Pixel (P11 in the example of FIG. 2)
~ P14, P21, P31, P41) pixel motion vector V11 ~
V14, V21, V31, and V41 are set to 0 and determined by interpolating other blocks around. If the mean square error for each pixel of the changed block B'becomes less than or equal to the threshold due to such a change in block shape, the shape of the block to be interpolated is determined to be B ', and if it is less than or equal to the threshold. If not, switch the block shape again.
【0027】このアルゴリズムによると、不連続な輪郭
線Eが画素動きベクトルを内挿するブロックの外にある
方が画素毎の平均自乗誤差を小さくできる。従って、ブ
ロック形状変化後と変化後のブロックB′,Bの差の部
分の画素P11〜P14,P21,P31,P41の画素動きベク
トルV11〜V14,V21,V31,V41は、変化後のブロッ
クB′の代表点動きベクトルV1 ′、V2 ′、V3 ′、
V4 ′によって双一次内挿を行うブロックBの外に外さ
れ、画素動きベクトルVijは図2(b)のように合成さ
れる。この結果、図9のようなブロックマッチング法で
求めた画素動きベクトルや、図10のようなパッチ動き
補償で求めた画素動きベクトルに比べて、符号化対象画
像に近い画素動きベクトルが求められる。ブロック形状
の変化の割合は、例えば動き補償画像の符号化対象画像
に対する平均予測誤差を求め、これがブロック形状変化
前の合成画像との予測誤差以下かどうかで決定すればよ
い。According to this algorithm, the mean square error for each pixel can be made smaller when the discontinuous contour E is outside the block in which the pixel motion vector is interpolated. Therefore, the pixel motion vectors V11 to V14, V21, V31, and V41 of the pixels P11 to P14, P21, P31, and P41 at the difference between the blocks B'and B after the block shape change are the block B after the change. Representative point motion vectors V1 ', V2', V3 ',
The pixel motion vector Vij is removed from the block B for performing bilinear interpolation by V4 ', and is synthesized as shown in FIG. As a result, a pixel motion vector closer to the image to be coded is obtained as compared with the pixel motion vector obtained by the block matching method as shown in FIG. 9 and the pixel motion vector obtained by the patch motion compensation as shown in FIG. The rate of change of the block shape may be determined by, for example, obtaining an average prediction error of the motion compensation image with respect to the encoding target image and determining whether or not this is less than or equal to the prediction error of the composite image before the block shape change.
【0028】双一次内挿により合成された画素動きベク
トルから、これが指し示す過去のフレーム内の画素値を
符号化対象画像の注目画素の値とする。画素動きベクト
ルが指し示す他フレームの画素位置が整数でない場合、
双一次内挿で画素値を決定する。ここで、他フレームと
は代表点動きベクトルを検出する際に使用したフレーム
と同一のものである。そして、符号化対象画像のフレー
ム内の各ブロックに対して以上の手順を行うことによ
り、他フレームから符号化フレームの動き補償画像を合
成する。From the pixel motion vector synthesized by bilinear interpolation, the pixel value in the past frame pointed to by the pixel motion vector is set as the value of the pixel of interest of the image to be coded. If the pixel position of the other frame pointed to by the pixel motion vector is not an integer,
Pixel values are determined by bilinear interpolation. Here, the other frame is the same as the frame used when detecting the representative point motion vector. Then, by performing the above procedure for each block in the frame of the image to be encoded, the motion-compensated image of the encoded frame is synthesized from another frame.
【0029】ブロック形状は所定の面積を持つ多角形で
あればよいが、ここでは簡単のため4×4画素の正方形
で考える。代表点の設定位置はブロック内のどこでもよ
い。これは過去のフレームから求めても良いし、未来の
フレームから求めても良い。但し、未来のフレームから
代表点の設定位置を求める場合は、本発明に基づく動き
補償を用いて動画像圧縮を行った場合、復号器側では未
来のフレームを先に復号しなくてはならない。The block shape may be a polygon having a predetermined area, but here, for simplification, a square of 4 × 4 pixels is considered. The setting position of the representative point may be anywhere in the block. This may be obtained from past frames or future frames. However, in the case of obtaining the set position of the representative point from the future frame, when the moving image compression is performed using the motion compensation according to the present invention, the decoder side must decode the future frame first.
【0030】ブロック形状を変化させる方法としては、
ブロックの一つの頂点をずらせる方法でも良いし、全頂
点をずらせる方法でも良い。また、ブロックを他の多角
形に変形させることで達成しても良い。ブロックの面積
を変えず、ブロックの幾何学形状を変形させるだけでも
良い。 As a method of changing the block shape,
A method of shifting one vertex of the block or a method of shifting all vertices may be used. It may also be achieved by deforming the block into another polygon. It is also possible to change the geometrical shape of the block without changing the area of the block .
【0031】ブロック形状変化後のブロックB′が変化
前のブロックBに比べて小さい場合の両ブロックの差の
部分の画素動きベクトルの決定方法としては、周囲の画
素や代表点の動きベクトルから内挿する方法を用いても
良い。ブロック形状変化後のブロックB′が変化前のブ
ロックBに比べて大きい場合は、両ブロックが一部で重
なることになるが、この重なる部分の画素動きベクトル
は、変化後に求められる画素動きベクトルを用いても良
いし、変化前の画素動きベクトルとの重み付け平均をと
っても良い。When the block B'after the block shape change is smaller than the block B before the change, the pixel motion vector of the difference portion between the two blocks is determined from the motion vectors of surrounding pixels and representative points. You may use the method of inserting. When the block B ′ after the block shape change is larger than the block B before the change, both blocks partially overlap, but the pixel motion vector of this overlapping part is the pixel motion vector obtained after the change. It may be used, or a weighted average with the pixel motion vector before change may be taken.
【0032】また、画素動きベクトルが指し示す他フレ
ームの画素位置が整数でない場合、小数部分が四捨五入
する等、何らかの方法によって画素位置を近似するよう
にすればよい。If the pixel position of the other frame pointed to by the pixel motion vector is not an integer, the pixel position may be approximated by some method such as rounding off the decimal part.
【0033】以上の手順を1フレームに対して複数回繰
り返すことによって、更に原画像に近い動き補償画像を
得る事も可能である。その際、ブロック形状の変化に応
じて、代表点動きベクトルを検出する動きベクトル検出
回路24の検出方式を変える事も可能である。例えば、
代表点動きベクトルをパターンマッチングによって検出
する場合、パターンマッチングを行うブロックの形状を
動き補償用に変化させた形状を持つブロックと一致させ
ることが考えられる。By repeating the above procedure a plurality of times for one frame, it is possible to obtain a motion-compensated image that is closer to the original image. At that time, the detection method of the motion vector detection circuit 24 for detecting the representative point motion vector can be changed according to the change in the block shape. For example,
When the representative point motion vector is detected by pattern matching, it is conceivable to match the shape of the block for pattern matching with the block having the changed shape for motion compensation.
【0034】図3のアルゴリズムは、図4のように変更
することもできる。図4において、S21,S22,S
24,S26の各ステップは図3のS11,S12,S
14,S16と同じである。このアルゴリズムでは、ブ
ロック形状を予め定めた規定回数まで変化させ(S23
〜S24)、それらの各ブロック形状のうちS22で求
められた平均自乗誤差が最も小さいブロック形状を決定
する(S25)。The algorithm of FIG. 3 can be modified as shown in FIG. In FIG. 4, S21, S22, S
Steps S24, S26 are S11, S12, S of FIG.
14 and S16. In this algorithm, the block shape is changed up to a predetermined number of times (S23
Up to S24), the block shape having the smallest mean square error obtained in S22 is determined from among these block shapes (S25).
【0035】また、他の例として図3と図4のアルゴリ
ズムを組み合わせることも可能である。すなわち、平均
自乗誤差がしきい値以下になった時点でブロック形状を
決定する図3のアルゴリズムを基本とするが、規定回数
ブロック形状を切換えても平均自乗誤差がしきい値以下
にならなければ、図4のアルゴリズムに従い、平均自乗
誤差の最も小さいブロック形状に決定する方法である。It is also possible to combine the algorithms of FIGS. 3 and 4 as another example. That is, the algorithm of FIG. 3 is basically used to determine the block shape when the mean square error becomes equal to or smaller than the threshold value. However, even if the block shape is changed a prescribed number of times, the mean square error must be equal to or smaller than the threshold value. According to the algorithm of FIG. 4, the block shape having the smallest mean square error is determined.
【0036】本実施例による効果を下記に示す。The effects of this embodiment are shown below.
【0037】
記
画像1 画像2
ブロックマッチング 従来技術 37.0dB 33.6dB
本実施例 37.4dB 33.8dB
動きベクトル内挿 従来技術 38.4dB 34.5dB
本実施例 38.7dB 34.8dB
このように画素動きベクトル検出にブロックマッチング
による方法を用いた場合と、動きベクトル内挿法を用い
た場合のいずれにおいても、本実施例の方が画像のSN
Rが向上することが確認できる。Image 1 Image 2 Block matching Conventional technology 37.0 dB 33.6 dB This embodiment 37.4 dB 33.8 dB Motion vector interpolation Conventional technology 38.4 dB 34.5 dB This embodiment 38.7 dB 34.8 dB In both the case where the block matching method is used for the pixel motion vector detection and the case where the motion vector interpolation method is used, the SN of the image is larger in this embodiment.
It can be confirmed that R is improved.
【0038】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
5は、同実施例における要部の構成を示す機能ブロック
図であり、動き補償回路および動きベクトル検出回路内
の本発明に関係する部分について示している。本実施例
は、所定形状のブロックを代表する代表点を符号化対象
画像のフレームの図柄や動きに対して適当な位置に配置
設定し、その代表点に複数の動きベクトルを与える動き
検出装置である。Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a functional block diagram showing a configuration of a main part in the embodiment, and shows a portion related to the present invention in the motion compensation circuit and the motion vector detection circuit. In the present embodiment, a representative point representing a block of a predetermined shape is arranged and set at an appropriate position with respect to the pattern or movement of the frame of the image to be encoded, and a motion detecting device that gives a plurality of motion vectors to the representative point is used. is there.
【0039】図5において、符号化対象画像信号は輪郭
検出回路31に入力され、図6に示すような輪郭E1,
E2が検出される。輪郭検出の方法としては、例えば画
素間の輝度変化が所定値より大きい個所を輪郭と検出す
る方法がある。輪郭検出回路31の検出結果は代表点設
定部32に入力され、輪郭上に代表点Piが設定され
る。設定された代表点の情報は、内挿領域決定部33と
代表点動きベクトル検出部34に入力される。代表点動
きベクトル検出部34で検出された代表点動きベクトル
は、画素動きベクトル内挿部35にも入力される。In FIG. 5, the image signal to be encoded is input to the contour detection circuit 31, and the contour E1, as shown in FIG.
E2 is detected. As a contour detection method, for example, there is a method of detecting a portion where a change in luminance between pixels is larger than a predetermined value as a contour. The detection result of the contour detection circuit 31 is input to the representative point setting unit 32, and the representative point Pi is set on the contour. Information on the set representative point is input to the interpolation area determination unit 33 and the representative point motion vector detection unit 34. The representative point motion vector detected by the representative point motion vector detection unit 34 is also input to the pixel motion vector interpolation unit 35.
【0040】代表点動きベクトル検出部34は、輪郭を
境界とする領域、すなわち代表点を端点とする領域を代
表する動きベクトルを代表点動きベクトルとして求め、
輪郭を境にしてそれらが同じ動きベクトルと判断された
場合、その輪郭は動きの不連続な輪郭として検出しな
い。この判断に用いる動きベクトルとしては、例えば仮
想的にそれぞれの領域に代表点を設定し、その代表点動
きベクトルを用いる。The representative point motion vector detection unit 34 obtains, as a representative point motion vector, a motion vector representing a region having a contour as a boundary, that is, a region having a representative point as an end point,
When it is determined that they have the same motion vector with the contour as a boundary, the contour is not detected as a discontinuous contour. As the motion vector used for this determination, for example, a representative point is virtually set in each area and the representative point motion vector is used.
【0041】このようにして検出された輪郭と画像合成
方法に対して、原画像に近い動き補償画像を合成できる
様に代表点を設定する。ここは画像合成方法はパッチ動
き補償法について説明する。代表点の設定方法として
は、検出された輪郭の線分両端に設定したり、輪郭上に
所定の間隔毎に代表点を設定したり、また代表点の数を
減らすために特に動きの不連続な輪郭を抽出し、重点的
にそのような輪郭上に代表点を設定したりする方法があ
る。同じ動きをする物体毎に代表点を置き、同じ動きを
する物体毎に動きベクトルを求めて、各代表点にそれを
与えても良い。With respect to the contour and the image synthesizing method thus detected, representative points are set so that a motion-compensated image close to the original image can be synthesized. Here, a patch motion compensation method will be described as an image synthesizing method. The representative points can be set by setting both ends of the detected line segment of the detected contour, setting representative points at predetermined intervals on the contour, and discontinuity of movement especially in order to reduce the number of representative points. There is a method of extracting a different contour and setting a representative point on such a contour with emphasis. A representative point may be set for each object that makes the same movement, a motion vector may be obtained for each object that makes the same movement, and this may be given to each representative point.
【0042】内挿領域決定部33では、このようにして
設定された代表点に基づいて、例えば符号化対象画像を
多角形のパッチに分割することにより、画素動きベクト
ルを合成するための内挿領域を決定する。パッチ分割の
方法としては、例えば代表点間の距離の最も近い代表点
同士を結んで分割する方法を用いる。The interpolation area determining unit 33 divides the image to be coded into polygonal patches based on the representative points set in this way, for example, to interpolate pixel motion vectors. Determine the area. As a method of dividing the patch, for example, a method of connecting the representative points having the closest distance between the representative points and dividing the representative points is used.
【0043】このようにして決定された内挿領域につい
て、画素動きベクトル内挿部35において代表点動きベ
クトル検出部34で検出された代表点動きベクトルを用
いて内挿により画素動きベクトルが求められる。この内
挿方式として、4角パッチ動き補償の場合は双一次内挿
を用いる。このとき、画素動きベクトルの内挿を行う画
素がエッジを境界とした図6の領域I,Jのいずれに属
するかを判断し、いずれの領域に対応する代表点動きベ
クトルを用いるかを決める。この手順によって図6のよ
うにエッジE1,E2に沿って不連続な境界が表現で
き、かつ連続した領域の画素動きベクトルの合成も可能
になる。With respect to the interpolation area thus determined, the pixel motion vector interpolation unit 35 interpolates the pixel motion vector using the representative point motion vector detected by the representative point motion vector detection unit 34. . As this interpolation method, bilinear interpolation is used in the case of square patch motion compensation. At this time, it is determined which of the regions I and J in FIG. 6 in which the pixel for which the pixel motion vector is to be interpolated belongs to has an edge as a boundary, and which region the representative point motion vector corresponding to is used is determined. By this procedure, a discontinuous boundary can be expressed along the edges E1 and E2 as shown in FIG. 6, and the pixel motion vectors of continuous areas can be combined.
【0044】輪郭検出部31での輪郭検出の方法は、種
々考えられる。符号化対象画像のx方向とy方向の2種
類の輪郭を独立に検出したり、多方向の複数の輪郭を個
々に検出する方法もある。また、前フレームとの差分画
像から輪郭を検出しても良いし、フローム内の画素値の
変化から検出することもできる。この場合、背景メモリ
を用いて静止領域を予測するようにする。検出された輪
郭は近傍の輪郭と統合することで一本化して、簡略化し
ても良い。また、輪郭を検出する前に画像を予めサブサ
ンプリングしておくことにより、輪郭検出を簡略化する
ことも可能である。Various methods of detecting the contour in the contour detecting section 31 can be considered. There is also a method of independently detecting two types of contours of the image to be encoded in the x direction and the y direction, or individually detecting a plurality of contours in multiple directions. Further, the contour may be detected from the difference image from the previous frame, or may be detected from the change of the pixel value in the frome. In this case, the background area is used to predict the still area. The detected contours may be integrated and simplified by integrating with the neighboring contours. Further, it is possible to simplify the contour detection by pre-sampling the image in advance before detecting the contour.
【0045】本実施例における画像合成(内挿)方法と
しては、ブロックマッチング法やパッチ動き補償法が考
えられる。As the image synthesizing (interpolating) method in this embodiment, a block matching method and a patch motion compensation method can be considered.
【0046】代表点の設定方法は、他にもいくつか考え
られる。例えば図7に示すように輪郭Eを境界とした2
領域J,Iについてそれぞれ代表点Pj,Piを設定し
て、それぞれの領域に個々の代表点動きベクトルVj,
Viを与えた場合、前記方法で検出された輪郭を表現し
ながら画像合成するには、代表点Pj,Piの位置(x
j,yj),(xi,yi)と、それぞれの動きベクト
ルVj,Viと、画像輪郭による直線近似した境界線の
特徴点位置情報(xiE ,yjE )と、パッチ形成の情
報を送らなくてはならない。There are several other possible methods for setting the representative point. For example, as shown in FIG.
Representative points Pj and Pi are set for the areas J and I, and individual representative point motion vectors Vj and Pi are set in the respective areas.
When Vi is given, in order to synthesize the image while expressing the contour detected by the above method, the positions (x
j, yj), (xi, yi), respective motion vectors Vj, Vi, feature point position information (xi E , yj E ) of a boundary line approximated by the image contour, and patch formation information are not sent. must not.
【0047】しかし、本実施例のように図7に示すよう
な輪郭線上に代表点Pj,Piを配置し、それぞれの領
域に対する2種類の代表点動きベクトルVj,Viを与
えた場合、必要な情報は代表点Pj,Piの位置(x
j,yj),(xi,yi)と代表点動きベクトルV
j,Viだけでよい。これは代表点の位置情報に輪郭線
の情報が含まれるためである。パッチ形成の情報は送る
こともできるが、後述の方法によれば不要である。However, when the representative points Pj and Pi are arranged on the contour line as shown in FIG. 7 and two types of representative point motion vectors Vj and Vi for each area are given as in this embodiment, it is necessary. Information is the position of the representative points Pj, Pi (x
j, yj), (xi, yi) and the representative point motion vector V
Only j and Vi are required. This is because the position information of the representative point includes the contour line information. The patch formation information can be sent, but is unnecessary according to the method described below.
【0048】配置された代表点から内挿するパッチに画
像を分割する方法は、前記の方法以外にもいくつか考え
られる。3角パッチであれば、既存のボロノイ分割法
(F.P.Preparata ,M.I.Shamos COMPUTATIONAL GEOMETR
Y ,5.5 )を用いてより正三角形に近いパッチに分割す
ることもできる。多角形の場合も、この3角形分割法を
利用することができる。3角形分割の分割基準をより正
三角形に近くなるように分割するだけでなく、画素動き
ベクトルを予測誤差を少なく内挿できるように分割する
こともできる。また、前フレームの画素情報を利用して
分割する事もできる。3角形分割法を用いてパッチに分
割するとき、画面の中心に動物体でその周囲が静止して
いるならば、画面外に仮想的な代表点を幾つか与えて分
割すれば、仮想的な代表点を用いて形成されたパッチ内
の動きベクトルを一つしか送らずに、動領域と静止領域
を分割することができる。There are several possible methods of dividing an image into patches to be interpolated from the arranged representative points, in addition to the above method. If it is a triangle patch, the existing Voronoi division method (FPPreparata, MIShamos COMPUTATIONAL GEOMETR
Y, 5.5) can also be used to divide the patch into more equilateral triangles. This polygon division method can also be used for polygons. Not only can the division criterion of the triangle division be closer to an equilateral triangle, but the pixel motion vector can also be divided so as to interpolate with less prediction error. Further, it is also possible to divide by using the pixel information of the previous frame. When dividing into patches using the triangle division method, if the periphery of the moving object is stationary at the center of the screen, it is possible to divide it by giving some virtual representative points outside the screen. It is possible to divide the moving area and the still area by sending only one motion vector in the patch formed using the representative points.
【0049】[0049]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればブ
ロック内に画素動きベクトルが不連続なエッジが含まれ
る場合、従来のブロックマッチング法やパッチ動き補償
方式では正しく検出できなかった画素動きベクトルを連
続的な動きに対して画像合成を行いつつ確実に検出する
ことができ、劣化の少ない動き補償画像を得ることが可
能となる。As described above, according to the present invention, when a block includes pixel edges having discontinuous pixel motion vectors, pixel motion that cannot be detected correctly by the conventional block matching method or patch motion compensation method. It is possible to reliably detect a vector while performing image synthesis for continuous motion, and it is possible to obtain a motion-compensated image with little deterioration.
【図1】本発明の一実施例に係る動き検出装置を適用し
た動画像符号化装置の構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a moving picture coding device to which a motion detection device according to an embodiment of the present invention is applied.
【図2】同実施例の動き検出動作の概念図FIG. 2 is a conceptual diagram of a motion detection operation of the same embodiment.
【図3】同実施例の動き検出アルゴリズムの一例を示す
フローチャートFIG. 3 is a flowchart showing an example of a motion detection algorithm of the same embodiment.
【図4】同実施例の動き検出アルゴリズムの他の例を示
すフローチャートFIG. 4 is a flowchart showing another example of the motion detection algorithm of the same embodiment.
【図5】本発明の他の実施例に係る動き検出装置の要部
の構成を示すブロック図FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a main part of a motion detection device according to another embodiment of the present invention.
【図6】同実施例の動き検出動作の概念図FIG. 6 is a conceptual diagram of a motion detection operation of the same embodiment.
【図7】従来の輪郭に沿った代表点配置の例を示す図FIG. 7 is a diagram showing an example of arrangement of representative points along a conventional contour.
【図8】ブロックマッチング法の動き補償の原理図FIG. 8 is a principle diagram of motion compensation in the block matching method.
【図9】ブロックマッチング法による画素動きベクトル
検出の例を示す図FIG. 9 is a diagram showing an example of pixel motion vector detection by a block matching method.
【図10】画素動きベクトルの変化がブロック内で連続
している例を示す図FIG. 10 is a diagram showing an example in which changes in pixel motion vectors are continuous within a block.
【図11】画素動きベクトルの変化がブロック内で不連
続な例を示す図FIG. 11 is a diagram showing an example in which changes in pixel motion vector are discontinuous within a block.
【図12】4角パッチ動き補償の代表点と代表点ベクト
ルの例を示す図FIG. 12 is a diagram showing an example of representative points and representative point vectors for square patch motion compensation.
【図13】4角パッチ動き補償法で内挿した場合の画素
動きベクトルの例を示す図FIG. 13 is a diagram showing an example of a pixel motion vector when interpolation is performed by a square patch motion compensation method.
【図14】画素動きベクトルの変化がパッチ内で不連続
な例を示す図FIG. 14 is a diagram showing an example in which changes in pixel motion vector are discontinuous within a patch.
10…符号化対象画像信号 13…予測誤差
信号
14…DCT回路 15…量子化回
路
16…可変長符号化回路 17…逆量子化
回路
18…逆DCT回路 20…動き補償
画像信号
21…局部復号信号 22…フレーム
メモリ
23…動き補償回路 24…動きベク
トル検出回路
25…誤差検出回路 26…判定回路
27…ブロック形状切換部 31…輪郭検出
部
32…代表点設定部 33…内挿領域
決定部
34…代表点動きベクトル検出部 35…画素動き
ベクトル内挿部10 ... Encoding target image signal 13 ... Prediction error signal 14 ... DCT circuit 15 ... Quantization circuit 16 ... Variable length coding circuit 17 ... Inverse quantization circuit 18 ... Inverse DCT circuit 20 ... Motion compensation image signal 21 ... Local decoded signal 22 ... Frame memory 23 ... Motion compensation circuit 24 ... Motion vector detection circuit 25 ... Error detection circuit 26 ... Judgment circuit 27 ... Block shape switching unit 31 ... Contour detection unit 32 ... Representative point setting unit 33 ... Interpolation area determination unit 34 ... Representative point motion vector detection unit 35 ... Pixel motion vector interpolation unit
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−179584(JP,A) 特開 平2−13079(JP,A) 加藤和秀(外4名),等濃度領域を利 用した動き補償方式,画像符号化シンポ ジウム(PCSJ92)第7回シンポジウ ム資料,日本,社団法人 電子情報通信 学会,1992年10月 7日,p.225−226 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/24 - 7/68 Continuation of the front page (56) References JP-A-1-179584 (JP, A) JP-A-2-13079 (JP, A) Kazuhide Kato (four others), motion compensation method using equal density area , Image Coding Symposium (PCSJ92) 7th Symposium Material, Japan, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, October 7, 1992, p. 225-226 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H04N 7/ 24-7/68
Claims (4)
れる複数のブロックに分割し、参照画像との間で該ブロ
ック毎の代表点動きベクトルを検出し、さらに画素毎の
動きを示す画素動きベクトルを合成する動き検出方法に
おいて、 前記動き検出対象画像のブロック毎に、前記参照画像か
ら前記代表点動きベクトルが指し示す、複数の画素より
構成されるブロックを切り出して動き補償を行うことよ
り動き補償画像を生成し、 生成された前記動き補償画像と前記動き検出対象画像と
の間のブロック内画素値の平均的な誤差を求め、 求められた前記誤差が予め定められたしきい値以下か否
かを判定し、 前記判定の結果、前記誤差が前記しきい値より大きい場
合には前記動き検出対象画像のブロック及び参照画像の
ブロックの幾何学形状と面積及び位置を含むブロック形
状を切り換えて前記動き補償を行い、 前記判定の結果、前記平均的な誤差が前記しきい値以下
となった場合にはその時点で前記ブロック形状を決定
し、 前記動き検出対象画像の前記ブロック形状が決定された
ブロックの前記代表動きベクトルを用いて該ブロック内
の前記画素動きベクトルを合成する動き検出方法。1. A motion detection target image is divided into a plurality of blocks composed of a plurality of pixels, a representative point motion vector for each block is detected with respect to a reference image, and a pixel indicating a motion for each pixel is further detected. In a motion detection method of synthesizing motion vectors, for each block of the motion detection target image, motion compensation is performed by cutting out a block composed of a plurality of pixels indicated by the representative point motion vector from the reference image. A compensation image is generated, an average error of pixel values in a block between the generated motion compensation image and the motion detection target image is calculated, and whether the calculated error is less than or equal to a predetermined threshold value. If the result of the determination is that the error is larger than the threshold value, the geometric shape and area of the block of the motion detection target image and the block of the reference image are determined. And the block shape including the position is switched to perform the motion compensation, and as a result of the determination, when the average error is equal to or less than the threshold value, the block shape is determined at that time, and the motion detection is performed. A motion detection method for synthesizing the pixel motion vector in the block using the representative motion vector of the block in which the block shape of the target image is determined.
れる複数のブロックに分割し、参照画像との間で該ブロ
ック毎の代表点動きベクトルを検出し、さらに画素毎の
動きを示す画素動きベクトルを合成する動き検出方法に
おいて、 前記動き検出対象画像のブロック毎に、前記参照画像か
ら前記代表点動きベクトルが指し示す、複数の画素より
構成されるブロックを切り出して動き補償を行うことよ
り動き補償画像を生成し、 生成された前記動き補償画像と前記動き検出対象画像と
の間のブロック内画素値の平均的な誤差を求め、 前記動き検出対象画像のブロック及び参照画像のブロッ
クの幾何学形状と面積及び位置を含むブロック形状を規
定回数切り換えて、該ブロック形状を切り換える都度前
記動き補償を行うことにより、前記誤差が最も小さくな
る前記ブロック形状を決定し、 前記動き検出対象画像の前記ブロック形状が決定された
ブロックの前記代表動きベクトルを用いて該ブロック内
の前記画素動きベクトルを合成する動き検出方法。2. A pixel for which a motion detection target image is divided into a plurality of blocks composed of a plurality of pixels, a representative point motion vector for each block is detected with respect to a reference image, and a pixel showing a motion for each pixel is detected. In a motion detection method of synthesizing motion vectors, for each block of the motion detection target image, motion compensation is performed by cutting out a block composed of a plurality of pixels indicated by the representative point motion vector from the reference image. A compensation image is generated, an average error of pixel values in a block between the generated motion compensation image and the motion detection target image is calculated, and the geometry of the block of the motion detection target image and the block of the reference image By switching the block shape including the shape, area and position a prescribed number of times and performing the motion compensation each time the block shape is switched, the error is reduced. Motion detection method also the block-shaped determined to be smaller, combining the pixel motion vector of the representative motion vector using the said block of said block block shape is determined in the motion detection target image.
れる複数のブロックに分割し、参照画像との間で該ブロ
ック毎の代表点動きベクトルを検出し、さらに画素毎の
動きを示す画素動きベクトルを合成する動き検出装置に
おいて、 前記動き検出対象画像のブロック毎に、前記参照画像か
ら前記代表点動きベクトルが指し示す、複数の画素より
構成されるブロックを切り出して動き補償を行うことよ
り動き補償画像を生成する動き補償手段と、 前記動き補償手段により生成された前記動き補償画像と
前記動き検出対象画像との間のブロック内画素値の平均
的な誤差を検出する誤差検出手段と、 前記誤差検出手段により検出された前記誤差が予め定め
られたしきい値以下か否かを判定する判定手段と、 前記判定手段による判定の結果、前記誤差が前記しきい
値より大きい場合には前記動き検出対象画像のブロック
及び参照画像のブロックの幾何学形状と面積及び位置を
含むブロック形状を切り換えるブロック形状切換手段と
を具備し、 前記ブロック形状切換手段よる前記ブロック形状の切り
換えの都度、前記動き補償手段による前記動き補償と前
記誤差検出手段による前記誤差の検出及び前記判定手段
による判定を行い、該判定の結果、前記誤差が前記しき
い値以下となった場合にはその時点で前記ブロック形状
を決定し、前記動き検出対象画像の前記ブロック形状が
決定されたブロックの前記代表動きベクトルを用いて該
ブロック内の前記画素動きベクトルを合成する動き検出
装置。3. A motion detection target image is divided into a plurality of blocks composed of a plurality of pixels, a representative point motion vector for each block is detected with respect to a reference image, and a pixel indicating a motion for each pixel is further detected. In a motion detection device for synthesizing motion vectors, for each block of the motion detection target image, motion is performed by cutting out a block composed of a plurality of pixels indicated by the representative point motion vector from the reference image and performing motion compensation. Motion compensation means for generating a compensation image; error detection means for detecting an average error of pixel values in a block between the motion compensation image generated by the motion compensation means and the motion detection target image; Determination means for determining whether or not the error detected by the error detection means is less than or equal to a predetermined threshold value; When the difference is larger than the threshold value, the block shape switching means for switching the block shape including the geometric shape and the area and the position of the block of the motion detection target image and the block of the reference image, the block shape switching Each time the block shape is switched by the means, the motion compensation by the motion compensation means, the error detection by the error detection means and the determination by the determination means are performed, and as a result of the determination, the error is equal to or less than the threshold value. In such a case, the block shape is determined at that time, and the motion for synthesizing the pixel motion vector in the block using the representative motion vector of the block in which the block shape of the motion detection target image is determined. Detection device.
れる複数のブロックに分割し、参照画像との間で該ブロ
ック毎の代表点動きベクトルを検出し、さらに画素毎の
動きを示す画素動きベクトルを合成する動き検出装置に
おいて、 前記動き検出対象画像のブロック毎に、前記参照画像か
ら前記代表点動きベクトルが指し示す、複数の画素より
構成されるブロックを切り出して動き補償を行うことよ
り動き補償画像を生成する動き補償手段と、 前記動き補償手段により生成された前記動き補償画像と
前記動き検出対象画像との間のブロック内画素値の平均
的な誤差を検出する誤差検出手段と、 前記動き検出対象画像のブロック及び参照画像のブロッ
クの幾何学形状と面積及び位置を含むブロック形状を規
定回数切り換えるブロック形状切換手段とを具備し、 前記ブロック形状切換手段よる前記ブロック形状の切り
換えの都度、前記動き補償手段による前記動き補償及び
前記誤差検出手段による前記誤差の検出を行って、前記
誤差が最も小さくなる前記ブロック形状を決定し、前記
動き検出対象画像の前記ブロック形状が決定されたブロ
ックの前記代表動きベクトルを用いて該ブロック内の前
記画素動きベクトルを合成する動き検出装置。4. A pixel in which a motion detection target image is divided into a plurality of blocks composed of a plurality of pixels, a representative point motion vector for each block is detected with respect to a reference image, and a pixel indicating a motion for each pixel is detected. In a motion detection device for synthesizing motion vectors, for each block of the motion detection target image, motion is performed by cutting out a block composed of a plurality of pixels indicated by the representative point motion vector from the reference image and performing motion compensation. Motion compensation means for generating a compensation image; error detection means for detecting an average error of pixel values in a block between the motion compensation image generated by the motion compensation means and the motion detection target image; Block shape switching for switching the block shape including the geometrical shape and area and position of the block of the motion detection target image and the block of the reference image a specified number of times A block that minimizes the error by performing the motion compensation by the motion compensation means and the error detection by the error detection means each time the block shape is switched by the block shape switching means. A motion detection device that determines a shape and synthesizes the pixel motion vector in the block by using the representative motion vector of the block in which the block shape of the motion detection target image is determined.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18887593A JP3437605B2 (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Image motion detection method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18887593A JP3437605B2 (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Image motion detection method and apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0787492A JPH0787492A (en) | 1995-03-31 |
JP3437605B2 true JP3437605B2 (en) | 2003-08-18 |
Family
ID=16231407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18887593A Expired - Fee Related JP3437605B2 (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Image motion detection method and apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3437605B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7894522B2 (en) * | 2005-09-16 | 2011-02-22 | Sony Corporation | Classified filtering for temporal prediction |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP18887593A patent/JP3437605B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
加藤和秀(外4名),等濃度領域を利用した動き補償方式,画像符号化シンポジウム(PCSJ92)第7回シンポジウム資料,日本,社団法人 電子情報通信学会,1992年10月 7日,p.225−226 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0787492A (en) | 1995-03-31 |
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