JPH0799658A - 動きベクトル検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】検出精度を低下させることなく、計算量を削減
でき、ハードウェアの簡略化が図れる動きベクトル検出
装置を提供する。 【構成】基準ブロック及び検査ブロックにおいて、少な
くとも２方向の複数の各小ブロックの画像データから、
各小ブロックの特徴を示す特徴値を抽出する。この基準
ブロックの少なくとも２方向の各小ブロックの特徴を示
す特徴値と、検査ブロックの少なくとも２方向の各小ブ
ロックの特徴を示す特徴値との誤差を同時に評価するた
めの評価値を形成し、この評価値を用いて、現フレーム
の基準ブロックに最も合致する参照フレームの検査ブロ
ックを検出し、動きベクトルを求める。各小ブロックの
特徴値を使うことにより、演算量が減らせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばＭＰＥＧ方式
等、画像の予測符号化処理に用いて好適な動きベクトル
の検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】動画の高能率圧縮符号化の国際標準方式
としてＭＰＥＧ（Moving Picture Coding Experts Grou
p ）方式が知られている。ＭＰＥＧ方式は、ＤＣＴ（Di
screteCosine Transform ）変換と、動き補償を組み合
わせた画像の高能率圧縮技術である。

【０００３】図２３は、ＭＰＥＧ方式のように、他のフ
レームとの相関を利用して画像を符号化する予測符号化
装置の一例である。図２３において、入力端子２０１に
画像データが供給される。この画像データは動きベクト
ル検出回路２０２に供給されると共に、減算回路２０３
に供給される。動きベクトル検出回路２０２で、現フレ
ームと参照フレームとの動きベクトルが求められる。こ
の動きベクトルが動き補償回路２０４に供給される。

【０００４】一方、参照フレームの画像データは、フレ
ームメモリ２０５に蓄えられている。フレームメモリ２
０５の出力は、動き補償回路２０４に供給される。動き
補償回路２０４で、フレームメモリ２０５からの参照フ
レームの画像データが、動きベクトル検出回路２０２で
求められた動きベクトルに基づいて、動き補償される。
この動き補償された画像データは、減算回路２０３に供
給されると共に、加算回路２０６に供給される。

【０００５】減算回路２０３には、入力端子２０１から
現フレームの画像データが供給されると共に、動き補償
回路２０４で動き補償された参照フレームの画像データ
が供給される。減算回路２０３で、現フレームの画像デ
ータと、動き補償された参照フレームの画像データとが
減算され、現フレームと参照フレームとの差分データが
求められる。この差分データが、ＤＣＴ回路２０７に供
給される。ＤＣＴ回路２０７でこの差分データがＤＣＴ
変換される。ＤＣＴ回路２０７の出力が量子化器２０８
に供給される。量子化器２０８で、ＤＣＴ回路２０７の
出力が量子化される。この量子化器２０８の出力が出力
端子２０９から出力される。

【０００６】また、このＤＣＴ変換され、量子化された
差分データは、逆量子化器２１０及び逆ＤＣＴ回路２１
１に供給され、元の差分データに戻され、加算回路２０
６に供給される。加算回路２０６には、動き補償回路２
０４から参照フレームの画像データが供給される。加算
回路２０６で、この参照フレームの画像データに、参照
フレームと現フレームとの差分データが加算され、現フ
レームの画像データが求められる。求められた現フレー
ムの画像データは、次の参照フレームとして、フレーム
メモリ２０５に蓄えられる。

【０００７】このように、フレーム間予測符号化処理で
は、動きベクトルに基づいて動き補償された参照フレー
ムと、現フレームとの差分データが符号化される。この
ようなフレーム間予測符号化処理において用いられる動
きベクトルの検出方法としては、参照フレームの検査ブ
ロックを所定のベクトル探査範囲内で動かしていき、現
フレームの基準ブロックに最も合致しているブロックを
検出することにより動きベクトルを求めるブロックマッ
チング法が知られている。

【０００８】図２４は、このようなブロックマッチング
法を説明するためのものである。図２４において、２２
１は現フレームを示し、２２２は参照フレームを示して
いる。現フレーム２２１に基準ブロック２２３が設定さ
れ、参照フレーム２２２に検査ブロック２２４が設定さ
れる。参照フレーム２２２の検査ブロック２２４は、所
定のベクトル探査範囲内を巡って移動される。そして、
現フレーム２２１の基準ブロック２２３と、参照フレー
ム２２２の検査ブロック２２４とがどの程度合致してい
るかが検出される。基準ブロック２２３に最も合致して
いる検査ブロック２２４がマッチングブロックとされ
る。このマッチングブロックから動きベクトルが求めら
れる。

【０００９】従来のブロックマッチング法には、サーチ
方法から分類すると、フルサーチとマルチステップサー
チとがある。図２５は、従来のフルサーチによる動きベ
クトル検出装置の一例を示すものである。フルサーチ
は、参照フレーム２２２の検査ブロック２２４を、所定
のベクトル探査範囲内の全てに渡って移動させて、マッ
チングブロックを検出するものである。

【００１０】図２５において、２３１は現フレームの画
像データを蓄える現フレームメモリである。現フレーム
メモリ２３１には、入力端子２３３から現フレームの画
像データが供給される。

【００１１】２３２は参照フレームメモリである。参照
フレームメモリ２３２には、入力端子２３４から参照フ
レームの画像データが供給される。現フレームメモリ２
３１及び参照フレームメモリ２３２の読み出し／書き込
みは、コントローラ２３５により制御される。現フレー
ムメモリ２３１からは、現フレームの基準ブロックの画
素データが読み出される。参照フレームメモリ２３２か
らは、参照フレームの検査ブロックが読み出される。こ
の参照フレームは、アドレス移動回路２３６により、１
画素毎に、所定のベクトル探査範囲内を移動される。

【００１２】現フレームメモリ２３１及び参照フレーム
メモリ２３２の出力が差分回路２３７に供給される。差
分回路２３７で、現フレームの基準ブロックの画素デー
タと、参照フレームの検査ブロックの画素データとが１
画素毎に減算される。差分回路２３７の出力が絶対値和
回路２３８に供給される。絶対値和回路２３８で、現フ
レームの基準ブロックの画素データと参照フレームの検
査ブロックの画素データと差分値の絶対値和が求められ
る。絶対値和回路２３８の出力が判断回路２３９に供給
される。

【００１３】参照フレームの検査ブロック２４１は、図
２６に示すように、１画素毎に、所定のベクトル探査範
囲ＳＶを動かされる。判断回路２３９は、現フレームの
基準ブロックの画素データと参照フレームの検査ブロッ
クの画素データとの差分の絶対値和から、参照フレーム
の検査ブロックに最も近い検査ブロックを判断する。こ
の検査ブロックがマッチングブロックとされ、このマッ
チングブロックから動きベクトルが判断される。求めら
れた動きベクトルは、出力端子２４０から出力される。

【００１４】このようなフルサーチ法では、所定の動き
ベクトル探査範囲内の全てにおいて、基準ブロックと検
査ブロックとの比較が行われる。この基準ブロックと検
査ブロックとの比較は、従来では、画素毎に行われてい
る。このため、このようなフルサーチの処理では、演算
処理量が膨大になる。

【００１５】図２７は、従来のマルチステップサーチを
用いた動きベクトル検出装置の一例を示すものである。
図２７において、２５１は現フレームの画像データを蓄
える現フレームメモリである。現フレームメモリ２５１
には、入力端子２５３から現フレームの画像データが供
給される。

【００１６】２５２は参照フレームメモリである。参照
フレームメモリ２５２には、入力端子２５４から参照フ
レームの画像データが供給される。現フレームメモリ２
５１及び参照フレームメモリ２５２に読み出し／書き込
みは、コントローラ２５５により制御される。現フレー
ムメモリ２５１からは、現フレームの基準ブロックの画
素データが読み出される。参照フレームメモリ２５２か
らは、参照フレームの検査ブロックが読み出される。こ
の参照フレームは、アドレス移動回路２５６Ａによりｉ
画素毎（例えば２画素毎）に所定のベクトル探査範囲内
を移動される。そして、大まかな動きベクトルが求めら
れてから、１画素毎のアドレス移動回路２５６Ｂによ
り、その大まかな動きベクトルの近傍を１画素毎に動か
される。

【００１７】現フレームメモリ２５１及び参照フレーム
メモリ２５２の出力が差分回路２５７に供給される。差
分回路２５７で、現フレームの基準ブロックの画素デー
タと、参照フレームの検査ブロックの画素データとが画
素毎に減算される。差分回路２５７の出力が絶対値和回
路２５８に供給される。絶対値和回路２５８で、現フレ
ームの基準ブロックの画素データと参照フレームの検査
ブロックの画素データと差分値の絶対値和が求められ
る。絶対値和回路２５８の出力が判断回路２５９に供給
される。

【００１８】参照フレームの検査ブロック２６１は、図
２８に示すように、ｉ画素（例えば２画素）毎に、所定
のベクトル探査範囲ＳＶを動かされる。そして、判断回
路２５９により、現フレームの基準ブロックの画素デー
タと参照フレームの検査ブロックの画素データとの差分
の絶対値和から、参照フレームの検査ブロックに最も近
い検査ブロックが判断される。このブロックから、大ま
かな動きベクトルが求められる。次に、このブロックの
周囲で、１画素毎に、検査ブロックが動かされる。そし
て、現フレームの基準ブロックの画素データと参照フレ
ームの検査ブロックの画素データとの差分の絶対値和か
ら、参照フレームの検査ブロックに最も近い検査ブロッ
クが判断される。これにより、１画素精度の動きベクト
ルが求められる。

【００１９】このように、マルチステップサーチでは、
最初に粗くサーチして、精度の低い動きベクトルを求
め、次に、このようにして得られた動きベクトルの周囲
を細かくサーチすることにより、最終的に精度の高い動
きベクトルが検出される。

【００２０】なお、上述の例では、最終的に精度の高い
動きベクトルを求めるためのステップ数が２の２ステッ
プサーチであるが、３ステップサーチや４ステップサー
チとするようにしても良い。

【００２１】マルチステップサーチでは、フルサーチに
比べて、演算量が減少する。ところが、このようなマル
チステップサーチでは、最初のステップで求めた粗い動
きベクトルが誤っていると、正しい動きベクトルが求め
られなくなる。

【００２２】また、最初のステップでは、（Ｎ×Ｍ）の
ブロックの大きさを２倍に拡大し、ブロックを（２Ｎ×
２Ｍ）とし、このブロックをサブサンプルすることによ
り（Ｎ×Ｍ）のブロックとし、このサブサンプルされた
ブロックを２画素づつ移動してブロックマッチングを行
なって粗い動きベクトルを求め、次のステップで、（Ｎ
×Ｍ）の動きベクトルを１画素づつ動かしてブロックマ
ッチングを行い、最終的に精度の高い動きベクトルを検
出するようにしたものが提案されている。

【００２３】このようなマルチステップサーチでも、最
初のステップで粗い精度の動きベクトルの検出が誤る
と、正しい動きベクトルの検出ができなくなる。

【００２４】なお、上述の例では、動きベクトルの精度
は、１画素精度である。以下のように補間を用いること
により、この動きベクトルの精度を１画素以下とするこ
とができる。

【００２５】図２９は、１画素以下の検出精度で動きベ
クトルを検出できるようにした従来の動きベクトル検出
装置の一例である。図２９において、２７１は現フレー
ムの画像データを蓄える現フレームメモリである。現フ
レームメモリ２７１には、入力端子２７３から現フレー
ムの画像データが供給される。

【００２６】２７２は参照フレームメモリである。参照
フレームメモリ２７２には、入力端子２７４から参照フ
レームの画像データが供給される。現フレームメモリ２
７１及び参照フレームメモリ２７２の読み出し／書き込
みは、コントローラ２７５により制御される。現フレー
ムメモリ２７１からは、現フレームの基準ブロックの画
素データが読み出される。参照フレームメモリ２７２か
らは、参照フレームの検査ブロックが読み出される。

【００２７】参照フレームメモリ２７２に対して、補間
回路２８１が設けられる。補間回路２８１は、１／２ス
テップ毎の画素のデータを、補間により形成するもので
ある。すなわち、図３０において、画素データＤ_-1,0と
画素データＤ_0,0 との間の画素データＨ_-1/2,0は、 Ｈ_-1/2,0＝（Ｄ_-1,0＋Ｄ_0,0 ）／２ により求めることができる。また、画素データＨ
_-1/2,-/1/2は、 Ｈ_-1/2,-/1/2＝（Ｄ_-1,-1 ＋Ｄ_0,-1＋Ｄ_0,0 ＋Ｄ_-1,0）
／４ により求めることができる。

【００２８】図２９において、現フレームメモリ２７１
の出力が差分回路２７７に供給される。補間回路２８１
の出力が差分回路２７７に供給される。差分回路２７７
で、現フレームの基準ブロックの画素データと、参照フ
レームの検査ブロックの画素データとの差分が求められ
る。差分回路２７７の出力が絶対値和回路２７８に供給
される。絶対値和回路２７８で、現フレームの基準ブロ
ックの画素データと参照フレームの検査ブロックの画素
データとの差分値の絶対値和が求められる。絶対値和回
路２７８の出力が判断回路２７９に供給される。

【００２９】補間回路２８１が設けられているので、参
照フレームの検査ブロックは、１／２画素毎に、ベクト
ル探査範囲を動かすのと等価な処理を行うことができ
る。そして、判断回路２７９により、現フレームの基準
ブロックの画素データと参照フレームの検査ブロックの
画素データとの差分の絶対値和から、参照フレームの検
査ブロックに最も近い検査ブロックが判断される。この
最も近い検査ブロックから、動きベクトルを１／２画素
精度で求めることができる。求められた動きベクトルが
出力端子２８０から出力される。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
ブロックマッチングによる動きベクトルの検出装置で
は、参照フレームの検査ブロックと現フレームの基準ブ
ロックとがどの程度一致するかの判断、すなわちマッチ
ング処理を、画素毎の差分の絶対値和（又は２乗和）を
用いて行っている。このため、演算量が膨大になるとい
う問題がある。つまり、基準ブロックの画素をＡ_i 、検
査ブロックの数をＢ_i とし、基準ブロック及び検査ブロ
ックの大きさを（Ｎ×Ｍ）画素とすると、マッチング処
理に、

【数１】 なる演算が必要になる。このため、ハードウェア規模が
増大する。

【００３１】また、２つのブロックの水平方向及び垂直
方向の射影の比較を独立して行い、水平方向及び垂直方
向のベクトルを独立に検出するものが提案されている。
ところが、この方法では、水平方向の射影と垂直方向の
射影が独立して使用されるため、検出精度が向上しな
い。

【００３２】したがって、この発明の目的は、検出精度
を低下させることなく、計算量を削減でき、ハードウェ
アの簡略化が図れる動きベクトル検出装置を提供するこ
とにある。

【００３３】

【課題を解決するための手段】この発明は、現フレーム
の画像データから基準ブロックの画像データを取り出す
基準ブロック読出手段と、基準ブロックを、少なくとも
２方向に、複数の小ブロックに分割する基準ブロックの
小ブロック化手段と、少なくとも２方向の複数の各小ブ
ロックの画像データから、少なくとも２方向の各小ブロ
ックの特徴を示す特徴値を抽出する基準ブロックの特徴
抽出手段と、参照フレームの画像データから検査ブロッ
クの画像データを取り出す検査ブロック読出手段と、参
照ブロックを、少なくとも２方向に、複数の小ブロック
に分割する検査ブロックの小ブロック化手段と、少なく
とも２方向の複数の各小ブロックの画像データから、少
なくとも２方向の各小ブロックの特徴を示す特徴値を抽
出する検査ブロックの特徴抽出手段と、基準ブロックの
少なくとも２方向の各小ブロックの特徴を示す特徴値
と、検査ブロックの少なくとも２方向の各小ブロックの
特徴を示す特徴値との誤差を同時に評価するための評価
値を形成する評価値形成手段と、評価値形成手段の出力
から、現フレームの基準ブロックに最も合致する参照フ
レームの検査ブロックを検出し、動きベクトルを求める
判断手段とを有し、参照フレームの検査ブロックを所定
のベクトル探査範囲内の全体にわたって動かして、現フ
レームの基準ブロックに最も合致する参照フレームの検
査ブロックを検出するようにした動きベクトル検出装置
である。

【００３４】この発明は、現フレームの画像データから
基準ブロックの画像データを取り出す基準ブロック読出
手段と、基準ブロックを、少なくとも２方向に、複数の
小ブロックに分割する基準ブロックの小ブロック化手段
と、少なくとも２方向の複数の各小ブロックの画像デー
タから、少なくとも２方向の各小ブロックの特徴を示す
特徴値を抽出する基準ブロックの特徴抽出手段と、参照
フレームの画像データから検査ブロックの画像データを
取り出す検査ブロック読出手段と、参照ブロックを、少
なくとも２方向に、複数の小ブロックに分割する検査ブ
ロックの小ブロック化手段と、少なくとも２方向の複数
の各小ブロックの画像データから、少なくとも２方向の
各小ブロックの特徴を示す特徴値を抽出する検査ブロッ
クの特徴抽出手段と、基準ブロックの少なくとも２方向
の各小ブロックの特徴を示す特徴値と、検査ブロックの
少なくとも２方向の各小ブロックの特徴を示す特徴値と
の誤差を同時に評価するための評価値を形成する評価値
形成手段と、比較手段の出力から、現フレームの基準ブ
ロックに最も合致する参照フレームの検査ブロックを検
出し、動きベクトルを求める判断手段とを有し、参照フ
レームの検査ブロックを所定のベクトル探査範囲内にわ
たって粗いステップで動かして、現フレームの基準ブロ
ックに最も合致する参照フレームの検査ブロックを検出
して粗い精度の動きベクトルを検出した後、粗い動きベ
クトルの近傍で参照フレームの検査ブロックを細かいス
テップで動かして、現フレームの基準ブロックに最も合
致する参照フレームの検査ブロックを検出し、精度の高
い動きベクトルを検出するようにした動きベクトル検出
装置である。

【００３５】この発明は、現フレームの基準ブロック
と、参照フレームの検査ブロックとを比較し、基準ブロ
ックに最も合致するマッチングブロックを検出して動き
ベクトルを求めるようにした動きベクトル検出装置にお
いて、マッチングブロックの検出は、検出精度をステッ
プ毎に徐々に上げながら段階的に行い、最終的に必要と
される検出精度で動きベクトルを検出するものであり、
基準ブロックと検査ブロックとの比較は、基準ブロック
及び検査ブロックを複数の小ブロックに分割し、基準ブ
ロックの小ブロック及び検査ブロックの小ブロックから
特徴値を抽出し、基準ブロックの小ブロックから抽出さ
れたの特徴値と検査ブロックの小ブロックから抽出され
た特徴値とを比較するものであり、複数の小ブロック
を、各ステップでの動きベクトルの検出精度に対応する
画素の間隔に応じて設定するようにしたことを特徴とす
る動きベクトル検出装置である。

【００３６】

【作用】現フレームでは、基準ブロックを少なくとも２
方向に複数の小ブロックに分割し、複数の各小ブロック
の画像データから少なくとも２方向の各小ブロックの特
徴を示す特徴値を抽出し、参照フレームでは、検査ブロ
ックを少なくとも２方向に複数の小ブロックに分割し、
複数の各小ブロックの画像データから少なくとも２方向
の各小ブロックの特徴を示す特徴値を抽出し、基準ブロ
ックの少なくとも２方向の各小ブロックの特徴を示す特
徴値と検査ブロックの少なくとも２方向の各小ブロック
の特徴を示す特徴値との誤差を同時に評価して、マッチ
ングブロックを検出することにより、検出精度を低下さ
せずに、演算量が減らせる。

【００３７】マルチステップサーチで動きベクトルを検
出する際に、基準ブロック及び検査ブロックを、各ステ
ップでの画素間隔に応じて設定することで、演算量に無
駄がなくなる。

【００３８】

【実施例】この発明の実施例について、以下の順に、図
面を参照して説明する。 ａ．フルサーチを用いた実施例 ａ１．全体構成 ａ２．特徴値の抽出 ｂ．より具体的な実施例 ｂ１．全体構成 ｂ２．特徴値抽出回路 ｂ３．ハードウェアを削減した例 ｃ．マルチステップサーチを用いた実施例 ｄ．１画素以下の精度の動きベクトルを検出する実施例 ｄ１．画素補間を用いた例 ｄ２．特徴値補間を用いた例 ｅ．変形例

【００３９】ａ．フルサーチを用いた実施例 ａ１．全体構成 図１は、この発明の一実施例を示すものである。この実
施例では、基準ブロック及び検査ブロックを夫々複数の
小ブロックに分割し、これら基準ブロック及び検査ブロ
ックの夫々の小ブロックから、各小ブロックの特徴を反
映する特徴値を抽出し、これらの各小ブロックの特徴値
を用いてマッチング処理を行って、動きベクトルの検出
を行うものである。そして、この一実施例では、サーチ
方法として、フルサーチが用いられている。

【００４０】図１において、１は現フレームメモリであ
る。現フレームメモリ１には、入力端子２から現フレー
ムの画像データが供給される。現フレームメモリ１に
は、この現フレームの画像データが蓄えられる。

【００４１】３は参照フレームメモリである。参照フレ
ームメモリ３には、入力端子４から参照フレームの画像
データが供給される。参照フレームメモリ３には、この
参照フレームの画像データが蓄えられる。

【００４２】現フレームメモリ１及び参照フレームメモ
リ３の読み出し／書き込みは、システムコントローラ５
により制御されている。現フレームメモリ１からは、シ
ステムコントローラ５の制御により、基準ブロックの画
像データが読み出される。基準ブロックは、現フレーム
内にある（Ｎ×Ｍ）画素（例えば（１６×１６）画素）
のブロックである。現フレームメモリ１の出力が小ブロ
ック化回路６に供給される。

【００４３】参照フレームメモリ３からは、検査ブロッ
クの画像データが出力される。検査ブロックは、参照フ
レーム内にある（Ｎ×Ｍ）画素のブロックである。参照
フレームメモリ３に対して、アドレス移動回路１４が設
けられる。このアドレス移動回路１４により、検査ブロ
ックの位置は、所定のベクトル探査範囲内で、１画素毎
に動かされる。参照フレームメモリ３の出力が小ブロッ
ク化回路７に供給される。

【００４４】小ブロック化回路６は、現フレームメモリ
１から出力される（Ｎ×Ｍ）の基準ブロックの画像デー
タを、複数の小ブロックに分割する。例えば、小ブロッ
ク化回路６により、基準ブロックは、水平方向にＭブロ
ックに分割され、垂直方向にＮブロックに分割される。
水平方向にＭ分割された画素データは、特徴抽出回路８
Ａに供給される。垂直方向にＮ分割された画素データ
は、特徴抽出回路８Ｂに供給される。

【００４５】小ブロック化回路７は、参照フレームメモ
リ３から出力される（Ｎ×Ｍ）の検査ブロックを、複数
の小ブロックに分割する。例えば、小ブロック化回路７
により、検査ブロックは、水平方向にＭブロックに分割
され、垂直方向にＮブロックに分割される。水平方向に
Ｍ分割された画素データは、特徴抽出回路９Ａに供給さ
れる。垂直方向にＮ分割された画素データは、特徴抽出
回路９Ｂに供給される。

【００４６】特徴抽出回路８Ａ及び８Ｂは、与えられた
基準ブロックの各小ブロックに対して１又は複数の特徴
値を求める。特徴抽出回路８Ａからは、基準ブロックを
水平方向にＭ分割して形成された各小ブロックの特徴を
示す特徴値が出力され、特徴抽出回路８Ｂからは、基準
ブロックを垂直方向にＮ分割して形成された各小ブロッ
クの特徴を示す特徴値が出力される。

【００４７】特徴抽出回路９Ａ及び９Ｂは、与えられた
検査ブロックの各小ブロックに対して１又は複数の特徴
値を求める。特徴抽出回路９Ａからは、検査ブロックを
水平方向にＭ分割して形成された各小ブロックの特徴を
示す特徴値が出力され、特徴抽出回路９Ｂからは、検査
ブロックを垂直方向にＮ分割して形成された各小ブロッ
クの特徴を示す特徴値が出力される。

【００４８】特徴抽出回路８Ａ及び特徴抽出回路９Ａの
出力が比較及び絶対値和回路１０Ａに供給される。特徴
抽出回路８Ｂ及び特徴抽出回路９Ｂの出力が比較及び絶
対値和回路１０Ｂに供給される。比較及び絶対値和回路
１０Ａにより、基準ブロックを水平方向に分割して形成
された各小ブロックの特徴値と、検査ブロックを水平方
向に分割して形成された各小ブロックの特徴値との差分
の絶対値和が求められる。比較及び絶対値和回路１０Ｂ
により、基準ブロックを垂直方向に分割して形成された
各小ブロックの特徴値と、検査ブロックを垂直方向に分
割して形成された各小ブロックの特徴値との差分の絶対
値和が求められる。

【００４９】比較及び絶対値和回路１０Ａ及び１０Ｂの
出力が重み付け加算回路１１に供給される。重み付け加
算回路１１で、基準ブロックを水平方向に分割した各小
ブロックの特徴値と検査ブロックを水平方向に分割した
各小ブロックの特徴値との差分の絶対値和と、基準ブロ
ックを垂直方向に分割した各小ブロックの特徴値と検査
ブロックを垂直方向に分割した各小ブロックの特徴値と
の差分の絶対値和が重み付け加算される。この重み付け
加算された値が評価値とされる。

【００５０】重み付け加算回路１１の出力が判断回路１
２に供給される。前述したように、検査ブロックは、１
画素毎に、ベクトル探査範囲内を動かされる。判断回路
１２は、検査ブロックが動かされる毎に、重み付け加算
回路１１から与えられる評価値を比較する。重み付け加
算回路１１から出力される評価値が最小となる検査ブロ
ックの位置が判断され、この時の検査ブロックの位置か
ら、動きベクトルが求められる。求められた動きベクト
ルは、出力端子１３から出力される。

【００５１】なお、上述の一実施例では、比較及び絶対
値和回路１０Ａで、基準ブロックを水平方向に分割して
形成された各小ブロックの特徴値と、検査ブロックを水
平方向に分割して形成された各小ブロックの特徴値との
差分の絶対値和が求められ、比較及び絶対値和回路１０
Ｂで、基準ブロックを垂直方向に分割して形成された各
小ブロックの特徴値と、検査ブロックを垂直方向に分割
して形成された各小ブロックの特徴値との差分の絶対値
和が求められているが、差分の絶対値和を求める代わり
に、差分の２乗和を求めるようにしても良い。

【００５２】この実施例では、参照フレームの検査ブロ
ックと現フレームの基準ブロックとがどの程度一致する
かの判断、すなわちマッチング処理を、基準ブロック及
び検査ブロックを夫々複数の小ブロックに分割し、これ
ら基準ブロック及び検査ブロックの夫々の小ブロックか
ら各小ブロックの特徴を反映する特徴値を抽出し、これ
らの各小ブロックの特徴値を用いて、行うようにしてい
る。上述の一実施例では、小ブロック化回路６により、
現フレームの基準ブロックが水平方向及び垂直方向に、
複数の小ブロックに分割される。また、小ブロック化回
路７により、参照フレームの検査ブロックが水平方向及
び垂直方向に、複数の小ブロックに分割される。そし
て、特徴抽出回路８Ａにより、基準ブロックを水平方向
にＭ分割して形成された各小ブロックの特徴を示す特徴
値が求められ、特徴抽出回路８Ｂにより、基準ブロック
を垂直方向にＮ分割して形成された各小ブロックの特徴
を示す特徴値が求められる。また、特徴抽出回路９Ａに
より、検査ブロックを水平方向にＭ分割して形成された
各小ブロックの特徴を示す特徴値が求められ、特徴抽出
回路９Ｂにより、検査ブロックを垂直方向にＮ分割して
形成された各小ブロックの特徴を示す特徴値が求められ
る。

【００５３】ａ２．特徴値の抽出 この各小ブロックの特徴を示す特徴値として、例えば、
各小ブロックを構成する画素データを全て加算若しくは
平均したもの、各小ブロックの最小値及び最大値、各小
ブロックを構成する画素データをアダマール変換、ＤＣ
Ｔ変換、若しくはウェイブレット変換した各係数のうち
の１つ若しくは複数、又は各小ブロックを構成する画素
データをアダマール変換、ＤＣＴ変換、若しくはウェイ
ブレット変換した各係数の最大値及び最小値等を用いる
ことができる。

【００５４】つまり、図２において、１５は、現フレー
ム１７の基準ブロックであり、１６は、参照フレーム１
８の検査ブロックである。今、この現フレーム１７の基
準ブロック１５と、参照フレーム１８の検査ブロック１
６とがどの程度マッチしているかを検出するものとす
る。

【００５５】図３Ａに示すように、基準ブロック１５が
水平方向に分割され、小ブロックＨ_A １、Ｈ_A ２、Ｈ_A
３、…が形成される。これらの各小ブロックＨ_A １、Ｈ
_A ２、Ｈ_A ３、…を構成する各画素から、基準ブロック
１５の水平方向の各小ブロックの特徴を反映する特徴値
ｈ_a １、ｈ_a ２、ｈ_a ３、…が算出される。

【００５６】更に、図３Ｂに示すように、基準ブロック
１５が垂直方向に分割され、小ブロックＶ_A １、Ｖ
_A ２、Ｖ_A ３、…が形成される。これらの各小ブロック
Ｖ_A １、Ｖ_A ２、Ｖ_A ３、…を構成する各画素から、基
準ブロック１５の垂直方向の各小ブロックの特徴を反映
する特徴値ｖ_a １、ｖ_a ２、ｖ_a ３、…が算出される。

【００５７】一方、図４Ａに示すように、検査ブロック
１６が水平方向に分割され、小ブロックＨ_B １、Ｈ
_B ２、Ｈ_B ３、…が形成される。これらの各小ブロック
Ｈ_B １、Ｈ_B ２、Ｈ_B ３、…を構成する各画素から、検
査ブロック１６の水平方向の各小ブロックの特徴を反映
する特徴値ｈ_B １、ｈ_B ２、ｈ_B ３、…が算出される。

【００５８】更に、図４Ｂに示すように、検査ブロック
１６が垂直方向に分割され、小ブロックＶ_B １、Ｖ
_B ２、Ｖ_B ３、…が形成される。これらの各小ブロック
Ｖ_B １、Ｖ_B ２、Ｖ_B ３、…を構成する各画素から、検
査ブロック１６の垂直方向の各小ブロックの特徴を反映
する特徴値ｖ_b １、ｖ_b ２、ｖ_b ３、…が算出される。

【００５９】図３Ａ及び図３Ｂに示すように、現フレー
ム１７の基準ブロック１５からは、水平方向の各小ブロ
ックの特徴を示す特徴値ｈ_a １、ｈ_a ２、ｈ_a ３、…及
び垂直方向の各小ブロックの特徴を示す特徴値ｖ_a １、
ｖ_a ２、ｖ_a ３、…が得られる。また、図４Ａ及び図４
Ｂに示すように、参照フレーム１８の検査ブロック１６
からは、水平方向の各小ブロックの特徴を示す特徴値ｈ
_b １、ｈ_b ２、ｈ_b ３、…及び垂直方向の各小ブロック
の特徴値ｖ_b １、ｖ_b ２、ｖ_b ３、…が得られる。これ
ら基準ブロック１５の水平方向及び垂直方向の各小ブロ
ックの特徴値ｈ_a １、ｈ_a ２、ｈ_a ３、…及びｖ_a １、
ｖ_a ２、ｖ_a ３、…と、検査ブロック１６の水平方向及
び垂直方向の特徴値ｈ_b １、ｈ_b ２、ｈ_b ３、…及びｖ
_b １、ｖ_b ２、ｖ_b ３、…とを夫々比較することで、現
フレーム１７の基準ブロック１５と、参照フレーム１８
の検査ブロック１６とのマッチングが判断できる。この
ように、基準ブロック及び検査ブロックを複数の小ブロ
ックに分割し、各小ブロックから特徴値を特徴値を抽出
し、これらの特徴値を比較してマッチングブロックを検
出することにより、画素毎の比較を行う場合に比べて、
演算量を削減できる。

【００６０】なお、前述したように、特徴抽出として
は、各画素の平均や累積を用いる他、各要素をアダマー
ル変換したものを用いることができる。特徴抽出を１次
元アダマール変換を用いて行う場合について説明する。
ｎ分割された各１次元の数列の要素を２^m （ｍ＝１，
２，３，…）の場合、 Ａ_i （２^m ）＝（Ａ_i1，Ａ_i2，…Ａ_i2m ） この時、２^m ×２^m のアダマール行列は、以下のように
なる。

【数２】 これを用いて、Ａ_i をアダマール変換すると、次のよう
になる。 ａ_i （２^m ）＝Ｈ（２^m ，２^m ）×Ａ_i （２^m ） ａⁱ （２^m ）＝（ａ_i1，ａ_i2，…ａ_i2 ^m ） 特徴抽出は、ａⁱ¹〜ａ^i2m の中から、１つ又は複数個取
り出すことにより行われる。

【００６１】Ａ_i の要素が２^m でない場合には、同様に
次のように特徴抽出を行うことができる。今、要素の数
をｍとすると、全ての要素が１か−１であるｎ×ｍの変
換行列Ｈ（ｍ，ｎ）を作る。これを用いてＡ_i を変換す
る。 ａ_i （ｍ）＝Ｈ（ｍ，ｎ）×Ａ_i （ｍ） ａ_i ＝（ａ_i1，ａ_i2，…ａ_im） この時、特徴抽出は、ａ_i1〜ａ_imの中から１つ又は複数
個取り出すことにより行われる。

【００６２】上述の例では、水平方向と垂直方向のそれ
ぞれ２方向に小ブロックを分割している。このように小
ブロックを構成すると、演算量が大幅に減らせ、然も、
動きベクトルの検出精度が低下しない。このことについ
て、更に、説明する。

【００６３】基準ブロック及び検査ブロックを小ブロッ
ク化する方法としては、上述のように、水平方向と垂直
方向のそれぞれ２方向に小ブロックを形成する方法の他
に、図５Ｂに示すように、基準ブロック及び検査ブロッ
クを格子状の小ブロックに分割することが考えられる。
このように、基準ブロック及び検査ブロックを格子状の
小ブロックに分割し、各小ブロック毎に特徴値を抽出
し、この特徴値を比較してマッチング処理を行えば、や
はり、基準ブロックと検査ブロックとを画素毎に比較し
てマッチング処理を行う場合に比較して、演算量が減ら
せる。

【００６４】ところが、このように、基準ブロック及び
検査ブロックを格子状の小ブロックに分割すると、水平
方向と垂直方向とのそれぞれ２方向に分割した場合に比
べて、演算量が多くなる。

【００６５】すなわち、例えば、図５Ａに示すような、
水平方向にＡ画素、垂直方向にＢ画素からなるブロック
を、図５Ｂに示すように、水平方向及び垂直方向にｉ画
素ずつ格子状に分割すると、形成される小ブロックの総
数は、（（Ａ×Ｂ）／ｉ² ）となる。したがって、その
数に相当する回数の演算が必要になる。

【００６６】これに対して、ブロックを水平方向及び垂
直方向にｉ画素ずつ格子状に分割して動きベクトルを検
出した（図５）のと同じ精度で、水平方向と垂直方向の
それぞれ２方向に小ブロックを形成して動きベクトルを
検出する（図３及び図４）場合、小ブロックの総数は、
（Ａ／ｉ）＋（Ｂ／ｉ）となる。したがって、同じ精度
で動きベクトルを検出するとした場合、演算量が大幅に
減らせる。

【００６７】このように、水平方向と垂直方向とのそれ
ぞれ２方向に小ブロックを形成し、各小ブロックから特
徴値を求めて動きベクトルを検出すると、検出精度を低
下させずに、演算量を大幅に減らせる。

【００６８】ところで、最初に粗いサーチ間隔で動きベ
クトルを検出し、粗いサーチ間隔で動きベクトルを検出
できたら、更に細かいサーチ間隔で動きベクトルを検出
し、段階的に検出精度を上げていき、最終的に１画素精
度の動きベクトルを検出するマルチステップサーチ法が
知られている。この場合、サーチ間隔に応じて、そのス
テップで要求されるサーチ間隔で必要とされる精度が確
保できるように、特徴抽出の仕方を設定する。

【００６９】つまり、そのステップで要求されるサーチ
間隔をｉｘとしたときに、図６Ａ及び図７Ａに示す（Ａ
×Ｂ）画素からなる基準ブロック及び検査ブロックを、
図６Ｂ及び図７Ｂに示すように、水平方向のｉｘ単位で
（Ａ／ｉｘ）分割すると共に、垂直方向のｉｙ単位で
（Ｂ／ｉｙ）分割する。このように、サーチ間隔ｉｘに
対応して分割した小ブロックから、空間フィルタを介し
て、（Ａ／ｉｘ＋Ｂ／ｉｙ）個のマッチング要素を抽出
する。これにより、そのステップで要求されるサーチ間
隔で必要とされる精度が確保できる。

【００７０】また、図６Ｃ及び図７Ｃに示すように、水
平方向及び垂直方向にそれぞれ分割された小ブロック
を、更に分割することができる。この場合、水平方向に
（Ａ／ｉｘ）分割した小ブロックを更に垂直方向にｂ分
割（１≦ｂ＜（Ｂ／ｉｘ））し、垂直方向に（Ｂ／ｉ
ｙ）分割された小ブロックをさらに水平方向にａ分割
（１≦ａ＜（Ａ／ｉｘ））すれば、検出精度が上がり、
分割数をＫとすれば、この分割数Ｋを、 Ｋ＝（（Ａ／ｉｘ）×ｂ）＋（（Ｂ／ｉｘ）×ａ））＜
Ａ×Ｂ／ｉｘ・ｉｙ を満足する範囲とすれば、従来よりハードウェア規模を
小さくできる。

【００７１】例えば、２ステップサーチで動きベクトル
を求めるとする。基準ブロック及び検査ブロックのサイ
ズを、図８Ａ及び図９Ａに示すように、（１６×１６）
画素とし、ベクトル探査範囲を、（（＋１５）画素×
（−１６）画素）とする。

【００７２】第１ステップでは、サーチ間隔ｉｘが２画
素とされる。したがって、第１ステップでは、図８Ｂ及
び図８Ｃに示すように、（１６×１６）のブロックが、
垂直方向の２画素毎に分割されると共に、水平方向の２
画素毎に分割される。これにより、水平方向に８個の小
ブロックに分割されると共に、垂直方向に８個の小ブロ
ックに分割される。更に、検出精度を上げるために、水
平方向及び垂直方向に分割されて形成された８個の小ブ
ロックは、各々２つのブロックに分割される。各小ブロ
ックから１つの特徴値が抽出される。したがって、第１
ステップでは、基準ブロック及び検査ブロックが（１６
＋１６＝３２個）のブロックに分割され、各小ブロック
毎に要素が抽出される。これらの３２個の要素を使っ
て、２画素精度で動きベクトルが求められる。

【００７３】第２ステップでは、サーチ間隔ｉｘが１画
素とされる。したがって、第２ステップでは、図９Ｂ及
び図９Ｃに示すように、（１６×１６）のブロックが、
垂直方向の１画素毎に分割されると共に、水平方向の１
画素毎に分割される。これにより、水平方向に１６個の
小ブロックに分割されると共に、垂直方向に１６個の小
ブロックに分割される。更に、検出精度を上げるため
に、水平方向及び垂直方向に分割されて形成された１６
個の小ブロックは、各々４つのブロックに分割される。
各小ブロックから１つの特徴値が抽出される。したがっ
て、第２ステップでは、基準ブロック及び検査ブロック
が（６４＋６４＝１２８個）のブロックに分割され、各
小ブロック毎に要素が抽出される。これらの１２８個の
要素を使って、１画素精度で動きベクトルが求められ
る。

【００７４】なお、基準ブロック及び検査ブロックを、
図５に示したように、格子上に分割して特徴抽出をする
場合においても、マルチステップサーチを行う際には、
サーチ間隔に応じてそのステップで要求されるサーチ間
隔で必要とされる精度が確保できるように特徴抽出の仕
方を設定すると、必要な精度が確保でき、演算量が増大
しない。

【００７５】なお、上述の実施例では、水平方向と垂直
方向とのそれぞれ２方向に小ブロックを形成している
が、小ブロックの分割方向は、水平方向及び垂直方向に
限定されない。例えば、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すよ
うに、基準ブロック及び参照ブロックを、水平軸及び垂
直軸に対して略４５度で、互いに略直交するような２方
向に斜めに分割するようにしても良い。

【００７６】また、水平方向及び垂直方向の２方向のみ
ならず、垂直方向と水平方向とに加えて、互いに略直交
する斜めの２方向の小ブロックを形成するようにすれ
ば、動きベクトルの検出精度が更に向上される。更に、
多数の方向の小ブロックを加えていけば、動き検出の精
度が更に向上されるのは、勿論のことである。

【００７７】ｂ．より具体的な実施例 ｂ１．全体構成 図１１は、この発明のより具体的な実施例を示すもので
ある。この実施例では、特徴抽出を各画素の累積を用い
て行っている。図１１において、２１は現フレームメモ
リである。現フレームメモリ２１の読み出し／書き込み
は、システムコントローラ２６により制御される。現フ
レームメモリ２１には、入力端子２３からの現フレーム
の画像信号が蓄えられる。現フレームメモリ２１から
は、シテスムコントローラ２６の制御の基に、基準ブロ
ックの画像データが読み出される。

【００７８】２２は参照フレームメモリである。参照フ
レームメモリ２２の読み出し／書き込みは、システムコ
ントロールラ２６により制御される。参照フレームメモ
リ２２には、入力端子２４からの参照フレームの画像信
号が蓄えられる。参照フレームメモリ２２からは、検査
ブロックの画像データが読み出される。参照フレームメ
モリ２２に対して、アドレス移動回路２５が設けられ
る。このアドレス移動回路２５により、検査ブロック
は、例えば、１画素毎に、所定のベクトル探査範囲内を
動かされる。

【００７９】現フレームメモリ２１から読み出された基
準ブロックの画像データは、マルチプレクサ２７に供給
される。マルチプレクサ２７は、現フレームメモリ２１
からの現フレームの基準ブロックを、水平方向の小ブロ
ックに分割した画像データと、垂直方向の小ブロックに
分割した画像データとに分離する。水平方向の小ブロッ
クに分割した画素データは、特徴抽出回路２８Ａに供給
される。垂直方向の小ブロックに分割した画像データ
は、特徴抽出回路２８Ｂに供給される。

【００８０】特徴抽出回路２８Ａにより、水平方向に分
割した各小ブロックの画素データの総和が求められる。
これにより、各水平方向の小ブロック毎に１つの特徴値
が抽出される。

【００８１】つまり、特徴抽出回路２８Ａでは、図１２
に示すような処理が行われる。図１２において、水平方
向の小ブロック内の画素データA(1,1)、A(1,2)、A(1,
3)，…A(1,16) が全て加算され、その総和から、小ブロ
ックの特徴を示す値ｈａ１が求められる。小ブロックの
画素データA(2,1)、A(2,2)、A(2,3)，…A(2,16) …が全
て加算され、その総和から、小ブロックの特徴を示す値
ｈａ２が求められる。以下同様にして、小ブロックの特
徴を示す値ｈａ３、ｈａ４、…が求められる。

【００８２】 ｈａ１＝A(1,1)＋A(1,2)＋A(1,3)＋…＋A(1,16) ｈａ２＝A(2,1)＋A(2,2)＋A(2,3)＋…＋A(2,16) ｈａ３＝A(3,1)＋A(3,2)＋A(3,3)＋…＋A(3,16) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ｈａ１６＝A(16,1) ＋A(16,2) ＋A(16,3) ＋…＋A(16,1
6)

【００８３】同様に、特徴抽出回路２８Ｂにより、垂直
方向に分割した各小ブロックの画素データの総和が求め
られる。これにより、各垂直方向の小ブロック毎に１つ
の特徴値が抽出される。

【００８４】つまり、図１２において、垂直方向の小ブ
ロック内の画素データA(1,1)、A(2,1)、A(3,1)，…A(1
6,1) が全て加算され、その総和から、小ブロックの特
徴を示す値ｖａ₁ が求められる。垂直方向の小ブロック
内の画素データA(1,2)、A(2,2)、A(3,2)，…A(16,2) …
が全て加算され、その総和から、小ブロックの特徴を示
す値ｖａ₂ が求められる。以下同様にして、小ブロック
の特徴を示す値ｖａ₃ 、ｖａ４、…が求められる。

【００８５】 ｖａ１＝A(1,1)＋A(2,1)＋A(3,1)＋…＋A(16,1) ｖａ２＝A(1,2)＋A(2,2)＋A(3,2)＋…＋A(16,2) ｖａ３＝A(1,3)＋A(2,3)＋A(3,3)＋…＋A(16,3) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ｖａ１６＝A(1,16) ＋A(2,16) ＋A(3,16) ＋…＋A(16,1
6)

【００８６】図１１において、参照フレームメモリ２２
から読み出された検査ブロックの画像データは、マルチ
プレクサ２９に供給される。マルチプレクサ２９は、参
照フレームメモリ２２から読み出される検査ブロック
を、水平方向の小ブロックに分割した画素データと、垂
直方向の小ブロックに分割した画素データとに分離す
る。水平方向の小ブロックに分割した画像データは、特
徴抽出回路３０Ａに供給される。垂直方向の小ブロック
に分割した画素データは、特徴抽出回路３０Ｂに供給さ
れる。

【００８７】特徴抽出回路３０Ａにより、水平方向に分
割した各小ブロックの画素データの総和が求められ。こ
れにより、各水平方向の小ブロック毎に１つの特徴値が
抽出される。

【００８８】つまり、図１３において、水平方向の小ブ
ロック内の画素データB(1,1)、B(1,2)、B(1,3)，…B(1,
16) が全て加算され、その総和から、小ブロックの特徴
を示す値ｈｂ１が求められる。小ブロック内の画素デー
タB(2,1)、B(2,2)、B(2,3)，…B(2,16) …が全て加算さ
れ、その総和から、小ブロックの特徴を示す値ｈｂ２が
求められる。以下同様にして、小ブロックの特徴を示す
値ｈｂ３、ｈｂ４、…が求められる。

【００８９】 ｈｂ１＝B(1,1)＋B(1,2)＋B(1,3)＋…＋B(1,16) ｈｂ２＝B(2,1)＋B(2,2)＋B(2,3)＋…＋B(2,16) ｈｂ３＝B(3,1)＋B(3,2)＋B(3,3)＋…＋B(3,16) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ｈｂ１６＝B(16_,11)＋B(16,2) ＋B(16,3) ＋…＋B(16,1
6)

【００９０】同様に、特徴抽出回路３０Ｂで、垂直方向
に分割した各小ブロックの画素データが加算される。こ
れにより、各垂直方向の小ブロック毎に１つの特徴値が
抽出される。

【００９１】 ｖｂ１＝B(1,1)＋B(2,1)＋B(3,1)＋…＋B(16,1) ｖｂ２＝B(1,2)＋B(2,2)＋B(3,2)＋…＋B(16,2) ｖｂ３＝B(1,3)＋B(2,3)＋B(3,3)＋…＋B(16,3) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ｖｂ１６＝B(1,16) ＋B(2,16) ＋B(3,16) ＋…＋B(16,1
6)

【００９２】図１１において、特徴抽出回路２８Ａ及び
特徴抽出回路３０Ａの出力が減算回路３１Ａに供給され
る。特徴抽出回路２８Ｂ及び特徴抽出回路３０Ｂの出力
が減算回路３１Ｂに供給される。減算回路３１Ａによ
り、現フレームの基準ブロックを水平方向に分割した各
小ブロックの特徴値と、参照フレームの検査ブロックを
水平方向に分割した各小ブロックの特徴値とが減算され
る。減算回路３１Ｂにより、現フレームの基準ブロック
を垂直方向に分割した各小ブロックの特徴値と、参照フ
レームの検査ブロックを垂直方向に分割した各小ブロッ
クの特徴値とが減算される。

【００９３】減算回路３１Ａの出力が絶対値回路３２Ａ
に供給される。絶対値回路３２Ａで、基準ブロックを水
平方向に分割した各小ブロックの特徴値と検査ブロック
を水平方向に分割した各小ブロックの特徴値との差分の
絶対値が求められる。絶対値回路３２Ａの出力が加算回
路３３Ａの一方の入力端に供給される。加算回路３３Ａ
の他方の入力端には、加算回路３３Ａの出力が供給され
る。加算回路３３Ａにより、基準ブロックを水平方向に
分割した各小ブロックの特徴値と検査ブロックを水平方
向に分割した各小ブロックの特徴値との差分の絶対値和
が求められる。

【００９４】減算回路３１Ｂの出力が絶対値回路３２Ｂ
に供給される。絶対値回路３２Ｂで、基準ブロックを垂
直方向に分割した各小ブロックの特徴値と検査ブロック
を垂直方向に分割した各小ブロックの特徴値との差分の
絶対値が求められる。絶対値回路３２Ｂの出力が加算回
路３３Ｂの一方の入力端に供給される。加算回路３３Ｂ
の他方の入力端には、加算回路３３Ｂの出力が供給され
る。加算回路３３Ｂにより、基準ブロックを垂直方向に
分割した各小ブロックの特徴値と検査ブロックを垂直方
向に分割した各小ブロックの特徴値との差分の絶対値和
が求められる。

【００９５】加算回路３３Ａ及び３３Ｂの出力が重み付
け加算回路３４に供給される。重み付け加算回路３４に
より、現フレームの基準ブロックを水平方向に分割した
各小ブロックの特徴値と参照フレームの検査ブロックを
水平方向に分割した各小ブロックの特徴値との差分の絶
対値和と、現フレームの基準ブロックを垂直方向に分割
した各小ブロックの特徴値と参照フレームの検査ブロッ
クを垂直方向に分割した各小ブロックの特徴値との差分
の絶対値和とが重み付け加算される。重み付け加算回路
３４の出力が比較及び判断回路３５に供給される。

【００９６】参照フレームの検査ブロックは、アドレス
移動回路２５により、１画素毎に、所定のベクトル探査
範囲を動かされる。比較及び判断回路３５は、重み付け
加算回路３４の出力から、現フレームの基準ブロックに
最も近い検査ブロックを判断する。この検査ブロックが
マッチングブロックとされ、このマッチングブロックか
ら動きベクトルが判断される。求められた動きベクトル
は、出力端子３６から出力される。

【００９７】ｂ２．特徴抽出回路 特徴抽出回路２８Ａ及び２８Ｂは、図１４に示すよう
に、加算回路３７からなる累積回路の構成とされる。こ
の特徴抽出回路２８Ａ及び２８Ｂにより、現フレームの
基準ブロックの水平方向及び垂直方向の各小ブロックの
特徴値が求められる。すなわち、加算回路３７の一方の
入力端には、入力端子３８から、基準ブロックの水平方
向又は垂直方向の各小ブロックの画素データが供給され
る。加算回路３７の他方の入力端には、加算回路３７の
出力が供給される。加算回路３７により、基準ブロック
の水平方向又は垂直方向の各小ブロックの画素データが
加算される。この加算値が出力端子３９から出力され
る。これにより、現フレームの基準ブロックの水平方向
又は垂直方向の各小ブロックの特徴値が求められる。

【００９８】特徴抽出回路３０Ａ及び３０Ｂは、図１５
に示すように、加算回路４１、ラッチ回路４２、減算回
路４３、セレクタ４４から構成される。この特徴抽出回
路３０Ａ及び３０Ｂにより、参照フレームの検査ブロッ
クの水平方向及び垂直方向の各小ブロックの特徴値が求
められる。そして、この特徴抽出回路３０Ａ及び３０Ｂ
は、検査ブロックをベクトル探査範囲内で動かしたとき
に、演算量が減らせる構成とされている。

【００９９】つまり、検査ブロックは、１画素毎に動か
される。今、図１６で実線で示すように小ブロックがあ
り、水平方向の小ブロックの特徴値ｈｂ１が ｈｂ１＝B(1,1)＋B(1,2)＋B(1,3)＋…＋B(1,16) として求められているとする。次に、検査ブロックが図
１６で破線で示されるように１画素分水平方向に動かさ
れたときの小ブロックの特徴値は、 B(1,2)＋B(1,3)＋B(1,4)＋…＋B(1,17) として求められる。１画素移動された検査ブロックを、
上式に基づいて算出すると、画素データを全て加算しな
ければならないので、演算量が大きくなる。ここで、両
式を比較すると、１画素移動された特徴値は、移動前の
特徴値ｈｂ１から、最初の画素データB(1,1)を減算し、
新たな画素データB(1,17) を加算すれば求められること
が分かる。このようにすると、演算量を減らすことがで
きる。

【０１００】図１５において、加算回路４１の一方の入
力端には、入力端子４５から、参照フレームの検査ブロ
ックの水平方向又は垂直方向の各小ブロックの画素デー
タが供給される。また、入力端子４５からの参照フレー
ムの検査ブロックの画素データは、ラッチ回路４２にラ
ッチされる。加算回路４１の出力は、減算回路４３の一
方の入力端に供給されると共に、セレクタ４４の一方の
入力端に供給される。減算回路４３の出力は、出力端子
４６から出力されると共に、セレクタ４４の他方の入力
端に供給される。セレクタ４４の出力が加算回路４１の
他方の入力端に供給される。

【０１０１】セレクタ４４は、最初に、加算回路４１の
出力を選択する。このため、加算回路４１の出力がセレ
クタ４４を介して加算回路４１の他方の入力端に供給さ
れる。加算回路４１により、参照フレームの検査ブロッ
クの水平方向又は垂直方向の各小ブロックの画像データ
が累積加算される。この加算値が出力端子４６から出力
される。これにより、参照フレームの検査ブロックの水
平方向又は垂直方向の各小ブロックの特徴値が求められ
る。

【０１０２】次に、検査ブロックが１画素送られると、
セレクタ４４は、減算回路４３の出力を選択する。減算
回路４３からは、前回の累積値が出力され、この前回の
累積値がセレクタ４４を介して加算回路４１に供給され
る。また、加算回路４１には、入力端子４５から次の画
素データが供給される。加算回路４１で、前回の累積値
に次の画素データが加算される。ラッチ回路４２には、
前回の最初の画像データが蓄えられている。このため、
減算回路４３で、前回の累積値に次の画素データを加え
た値から、前回の最初の画像データが減算される。これ
により、検査ブロックが１画素送られた位置での水平方
向又は垂直方向の各小ブロックの特徴値が求められる。

【０１０３】ｂ３．ハードウェアを削減した例 ところで、動きベクトルは、１画面の複数の位置で求め
られる。このように、１画面の複数の位置で動きベクト
ルを求める際に、重複するベクトル探査範囲では、前回
求めておいた特徴値を利用することで、ハードウェアの
簡単化が更に図れる。

【０１０４】つまり、図１７において、参照フレームの
ベクトル探査範囲Ａ₁ 及びＢ₁ で、現フレームの基準ブ
ロックＣ₁ とのマッチングが判断され、動きベクトルが
検出される。参照フレームのベクトル探査範囲Ａ₁ 及び
Ｂ₁ で、現フレームの基準ブロックＣ₁ とのマッチング
を判断する際に、基準ブロックＣ₁ での小ブロックの特
徴値が求められ、ベクトル探査範囲Ａ₁ 及びＢ₁ の小ブ
ロックの特徴値が求められる。

【０１０５】次に、参照フレームのベクトル探査範囲Ｂ
₁ 及びＡ₂ で、現フレームの基準ブロックＤ₁ とのマッ
チングが判断され、動きベクトルが検出される。参照フ
レームのベクトル探査範囲Ｂ₁ 及びＡ₂ で、現フレーム
の基準ブロックＤ₁ とのマッチングを判断する際に、基
準ブロックＤ₁ での小ブロックの特徴値が求められ、ベ
クトル探査範囲Ｂ₁ 及びＡ₂ の小ブロックの特徴値が求
められる。ここで、ベクトル探査範囲Ｂ₁ での小ブロッ
クの特徴値は、ベクトル探査範囲Ａ₁ 及びＢ₁において
基準ブロックＣ₁ とのマッチングを判断する際に既に求
められているので、この特徴値を利用できる。このよう
に、前回求めた特徴値を利用すれば、演算量を更に減ら
すことができる。

【０１０６】以下、同様に、参照フレームのベクトル探
査範囲Ａ₂ 及びＢ₂ において、現フレームの基準ブロッ
クＣ₂ とのマッチングが判断され、動きベクトルが検出
される。このとき、前回求めた特徴値を利用できる。

【０１０７】図１８は、このように、隣接するベクトル
探査範囲での小ブロックの特徴値を利用することで、更
に、演算量を減らすようにしたものである。なお、この
実施例では、説明の簡単のために、水平方向についての
み説明している。

【０１０８】図１８において、５１及び５２はサーチ領
域メモリである。サーチ領域メモリ５１及び５２には、
入力端子５３から、参照フレームの画像データが供給さ
れる。サーチ領域メモリ５１及び５２には、この参照フ
レームの画像データのうち、ベクトル探査範囲の半分の
画像データがそれぞれ蓄えられる。

【０１０９】７１及び７２は基準ブロックメモリであ
る。基準ブロックメモリ７１及び７２には、入力端子７
３から、現フレームの画像データが供給される。基準ブ
ロックメモリ７１及び７２には、この現フレームの基準
ブロックの画像データが蓄えられる。

【０１１０】サーチ領域メモリ５１及び５２の出力がセ
レクタ５４に供給される。セレクタ５４の出力が加算回
路５５の一方の入力端に供給されると共に、ラッチ回路
５６に供給される。

【０１１１】加算回路５５の出力が減算回路５７の一方
の入力端に供給されると共に、セレクタ５８の一方の入
力端に供給される。ラッチ回路５６の出力が減算回路５
７の他方の入力端に供給される。減算回路５７の出力が
セレクタ５９に供給されると共に、セレクタ５８の他方
の入力端に供給される。セレクタ５８の出力が加算回路
５５の他方の入力端に供給される。

【０１１２】最初、セレクタ５８は、加算回路５５の出
力を選択する。加算回路５５により、参照フレームの検
査ブロックの水平方向の各小ブロックの画像データが累
積される。これにより、参照フレームの検査ブロックの
水平方向の各小ブロックの特徴値が求められる。

【０１１３】検査ブロックが１画素毎に送られると、セ
レクタ５８は、減算回路５７の出力を選択する。これに
より、前回の累積値に次の画素データが加えられ、ラッ
チ回路５６に蓄えられていた前回の最初の画像データが
減算され、検査ブロックが１画素送られた位置での水平
方向の各小ブロックの特徴値が求められる。

【０１１４】減算回路５７の出力がセレクタ５９に供給
される。セレクタ５９の出力は、特徴値メモリ６０及び
６１に供給される。特徴値メモリ６０及び６１の出力が
セレクタ６２に供給される。セレクタ６２の出力が減算
回路６３及び６４の一方の入力端に供給される。

【０１１５】基準ブロックメモリ７１の出力が加算回路
７４の一方の入力端に供給される。加算回路７４の他方
の入力端には、加算回路７４の出力が供給される。加算
回路７４により、基準ブロックの水平方向の小ブロック
の画像データが累積される。これにより、基準ブロック
メモリ７１に蓄えられている基準ブロックの水平方向の
小ブロックの特徴値が求められる。加算回路７４の出力
が減算回路６３に供給される。

【０１１６】基準ブロックメモリ７２の出力が加算回路
７５の一方の入力端に供給される。加算回路７５の他方
の入力端には、加算回路７５の出力が供給される。加算
回路７５により、基準ブロックの水平方向の小ブロック
の画像データが累積される。これにより、基準ブロック
メモリ７２に蓄えられている基準ブロックの水平方向の
小ブロックの特徴値が求められる。加算回路７５の出力
が減算回路６４に供給される。

【０１１７】減算回路６３の出力が絶対値回路７６に供
給される。絶対値回路７６の出力が加算回路７７の一方
の入力端に供給される。加算回路７７の他方の入力端に
は、加算回路７７の出力が供給される。加算回路７７に
より、基準ブロックを水平方向に分割した小ブロックの
特徴値と検査ブロックを水平方向に分割した小ブロック
の特徴値との差の絶対値和が求められる。この差の絶対
値和が出力端子７８から出力される。

【０１１８】減算回路６４の出力が絶対値回路７９に供
給される。絶対値回路７９の出力が加算回路８０の一方
の入力端に供給される。加算回路８０の他方の入力端に
は、加算回路８０の出力が供給される。加算回路８０に
より基準ブロックを水平方向に分割した小ブロックの特
徴値と検査ブロックを水平方向に分割した小ブロックの
特徴値との差の絶対値和が求められる。この差の絶対値
和が出力端子８１から出力される。

【０１１９】図１９は、上述の実施例のタイムチャート
を示すものである。図１９に示すように、先ず、探査範
囲Ａ₁ のデータがサーチ領域メモリ５１に読み込まれ、
基準ブロックＣ₁ のデータが基準ブロックメモリ７１に
読み込まれる。加算回路５５でベクトル探査範囲Ａ₁ の
特徴値が求められ、この特徴値がセレクタ５９を介して
特徴値メモリ６０に蓄えられる（時間Ｔ₁ での処理）。

【０１２０】次に、加算回路７４で基準ブロックメモリ
７１に蓄えられている基準ブロックＣ₁ のデータから特
徴値が求められ、減算回路６３、絶対値回路７６、加算
回路７７で、この基準ブロックＣ₁ の特徴値と、特徴値
メモリ６０に蓄えられている探査範囲Ａ₁ の特徴値とを
比較する処理がなされる。この間に、サーチ領域メモリ
５２にベクトル探査範囲Ｂ₁ のデータが読み込まれ、基
準ブロックメモリ７２に次の基準ブロックＤ₁ のデータ
が読み込まれる。そして、加算回路５５、減算回路５７
で、ベクトル探査範囲Ｂ₁ の特徴値が求められ、このベ
クトル探査範囲Ｂ₁ の特徴値がセレクタ５９を介して特
徴値メモリ６１に蓄えられる（時間Ｔ₂での処理）。

【０１２１】基準ブロックＣ₁ の特徴値と、特徴値メモ
リ６１に蓄えられている探査範囲Ｂ₁ とを比較する処理
が行われる。これにより、基準ブロックＣ₁ に対する探
査範囲Ａ₁ 及びＢ₁ での動きベクトルを求められる。ま
た、減算回路６４、絶対値回路７９、加算回路８０で、
基準ブロックＤ₁ の特徴値と特徴値メモリ６１に蓄えら
れている探査範囲Ｂ₁ とを比較し、基準ブロックＤ₁ の
特徴値と特徴値メモリ６０に蓄えられているベクトル探
査範囲Ａ₂ の特徴値とを比較する処理が行われる。この
間に、次のベクトル探査範囲Ａ₂ のデータがサーチ領域
メモリ５１に読み込まれ、基準ブロックＤ₁ のデータが
基準ブロックメモリ７１に読み込まれる。加算回路５
５、減算回路５７で、ベクトル探査範囲Ａ₂ の特徴値が
求められ、この特徴値が特徴値メモリ６０に蓄えられ
る。それから、基準ブロックＣ₁ の動きベクトルが出力
される（時間Ｔ₃ での処理）。

【０１２２】以下、同様にして、基準ブロックＤ₁ 、Ｃ
₂ 、Ｄ₂ 、Ｃ₃ 、Ｄ₃ 、…での動きベクトルが求められ
る。

【０１２３】ｃ．マルチステップサーチを用いた実施例 図２０は、この発明の更に他の実施例を示すものであ
る。この実施例では、マルチステップサーチ（２ステッ
プサーチ）が用いられる。

【０１２４】図２０において、９１は現フレームメモリ
である。現フレームメモリ９１には、入力端子９２から
現フレームの画像データが供給される。現フレームメモ
リ９１には、この現フレームの画像データが蓄えられ
る。

【０１２５】９３は参照フレームメモリである。参照フ
レームメモリ９３には、入力端子９４から参照フレーム
の画像データが供給される。参照フレームメモリ９３に
は、この参照フレームの画像データが蓄えられる。

【０１２６】現フレームメモリ９１及び参照フレームメ
モリ９３の読み出し／書き込みは、システムコントロー
ラ９５により制御されている。現フレームメモリ９１か
らは、システムコントローラ９５の制御により、基準ブ
ロックの画像データが出力される。基準ブロックは、現
フレーム内にある（Ｎ×Ｍ）画素のブロックである。現
フレームメモリ９１の出力が小ブロック化回路９６に供
給される。

【０１２７】参照フレームメモリ９３からは、システム
コントローラ９５の制御により、検査ブロックの画像デ
ータが出力される。検査ブロックは、参照フレーム内に
ある（Ｎ×Ｍ）画素のブロックである。この検査ブロッ
クの位置は、大まかな動きベクトルを求める際にアドレ
ス移動回路１０５によりｉ画素毎（例えば２画素毎）に
動かされ、１画素精度の動きベクトルを求める際にアド
レス移動回路１０６により１画素毎に動かされる。参照
フレームメモリ９３の出力が小ブロック化回路９７に供
給される。

【０１２８】小ブロック化回路９６は、現フレームメモ
リ９１から出力される（Ｎ×Ｍ）の基準ブロックの画像
データを、複数の小ブロックに分割する。小ブロック化
回路９６により、基準ブロックは、例えば、水平方向に
Ｍブロックに分割され、垂直方向にＮブロックに分割さ
れる。

【０１２９】小ブロック化回路９７は、参照フレームメ
モリ９３から出力される（Ｎ×Ｍ）の検査ブロックを、
複数の小ブロックに分割する。小ブロック化回路９７に
より、検査ブロックは、水平方向にＭブロックに分割さ
れ、垂直方向にＮブロックに分割される。

【０１３０】小ブロック化回路９６の出力が特徴抽出回
路９８Ａ及び９８Ｂに供給される。特徴抽出回路９８Ａ
及び９８Ｂは、与えられた基準ブロックの各小ブロック
に対して、１又は複数の特徴値を求める。特徴抽出回路
９８Ａからは、基準ブロックを水平方向にＭ分割して形
成された各小ブロックの特徴を示す特徴値が出力され、
特徴抽出回路９８Ｂからは、基準ブロックを垂直方向に
Ｎ分割して形成された各小ブロックの特徴を示す特徴値
が出力される。特徴抽出回路９８Ａの出力が比較及び絶
対値和回路１００Ａに供給される。特徴抽出回路９８Ｂ
の出力が比較及び絶対値和回路１００Ｂに供給される。

【０１３１】小ブロック化回路９７の出力が特徴抽出回
路９９Ａ及び９９Ｂに供給される。特徴抽出回路９９Ａ
及び９９Ｂは、与えられた検査ブロックの各小ブロック
に対して１又は複数の特徴値を求める。特徴抽出回路９
９Ａからは、検査ブロックを水平方向に分割して形成さ
れた各小ブロックの特徴を示す特徴値が出力される。特
徴抽出回路９９Ｂからは、検査ブロックを垂直方向に分
割して形成された各小ブロックの特徴を示す特徴値が出
力される。特徴抽出回路９９Ａの出力が比較及び絶対値
和回路１００Ａに供給される。特徴抽出回路９９Ｂの出
力が比較及び絶対値和回路１００Ｂに供給される。

【０１３２】比較及び絶対値和回路１００Ａで、特徴抽
出回路９８Ａからの基準ブロックを水平方向に分割して
形成された各小ブロックの特徴を示す特徴値と、特徴抽
出回路９９Ａからの検査ブロックを水平方向に分割して
形成された各小ブロックの特徴を示す特徴値とが夫々減
算され、これらの減算値の絶対値和が求められる。ま
た、比較及び絶対値和回路１００Ｂで、特徴抽出回路９
８Ｂからの基準ブロックを垂直方向に分割して形成され
た各小ブロックの特徴を示す特徴値と、特徴抽出回路９
９Ｂからの検査ブロックを垂直方向に分割して形成され
た各小ブロックの特徴を示す特徴値とが夫々減算され、
これらの減算値の絶対値和が求められる。

【０１３３】比較及び絶対値和回路１００Ａ及び１００
Ｂの出力が重み付け加算回路１０１に供給される。重み
付け加算回路１０１で、基準ブロックを水平方向に分割
した各小ブロックの特徴値と検査ブロックを水平方向に
分割した各小ブロックの特徴値との減算値の絶対値和
と、基準ブロックを垂直方向に分割した各小ブロックの
特徴値と検査ブロックを垂直方向に分割した各小ブロッ
クの特徴値との減算値の絶対値和とが重み付け加算され
る。この重み付け加算された値が評価値とされる。重み
付け加算回路１０１の出力が判断回路１０２に供給され
る。

【０１３４】前述したように、検査ブロックは、先ず、
ｉ画素毎に、ベクトル探査範囲内を動かされる。この
時、基準ブロック及び検査ブロックを水平及び垂直方向
の小ブロックに分割するための分割数はｉ画素単位とさ
れる。判断回路１０２は、検査ブロックが動かされる毎
に、重み付け加算回路１０１から与えられる評価値を比
較する。重み付け加算回路１０１から出力される評価値
が最小となる検査ブロックの位置が判断され、この時の
検査ブロックの位置から、大まかな動きベクトルが求め
られる。

【０１３５】大まかな動きベクトルが求められたら、検
査ブロックが１画素毎に、大まかな動きベクトルの近傍
を動かされる。この時、基準ブロック及び検査ブロック
を水平方向及び垂直方向の小ブロックに分割するための
分割数は１画素単位とされる。判断回路１０２は、検査
ブロックが動かされる毎に、重み付け加算回路１０１か
ら与えられる評価値を比較する。重み付け加算回路１０
１から出力される評価値が最小となる検査ブロックの位
置が判断され、この時の検査ブロックの位置から、１画
素精度の動きベクトルが求められる。求められた動きベ
クトルは、出力端子１０３から出力される。

【０１３６】なお、上述の例では、２ステップサーチで
あるが、３ステップサーチや４ステップサーチとするよ
うにしても良い。

【０１３７】また、最初のステップでは、（Ｎ×Ｍ）の
ブロックの大きさを２倍に拡大し、ブロックを（２Ｎ×
２Ｍ）とし、このブロックをサブサンプルすることによ
り（Ｎ×Ｍ）のブロックとし、このサブサンプルされた
ブロックを２画素づつ移動してブロックマッチングを行
なって粗い動きベクトルを求め、次のステップで、（Ｎ
×Ｍ）の動きベクトルを１画素づつ動かしてブロックマ
ッチングを行い、最終的に精度の高い動きベクトルを検
出するようにしても良い。

【０１３８】ｄ．１画素以下の精度で動きベクトルを検
出するための実施例 ｄ１．画素補間を用いた例 図２１は、この発明の更に他の実施例を示すものであ
る。この実施例では、１／２画素精度で動きベクトルを
検出できるようにしている。

【０１３９】図２１において、１１１は現フレームメモ
リである。現フレームメモリ１１１には、入力端子１１
２から現フレームの画像データが供給される。現フレー
ムメモリ１１１には、この現フレームの画像データが蓄
えられる。

【０１４０】１１３は参照フレームメモリである。参照
フレームメモリ１１３には、入力端子１１４から参照フ
レームの画像データが供給される。参照フレームメモリ
１１３には、この参照フレームの画像データが蓄えられ
る。

【０１４１】現フレームメモリ１１１及び参照フレーム
メモリ１１３の読み出し／書き込みは、システムコント
ローラ１１５により制御されている。現フレームメモリ
１１１からは、システムコントローラ１１５の制御によ
り、基準ブロックの画像データが読み出される。基準ブ
ロックは、現フレーム内にある（Ｎ×Ｍ）画素のブロッ
クである。現フレームメモリ１１１の出力が小ブロック
化回路１１６に供給される。

【０１４２】参照フレームメモリ１１３からは、検査ブ
ロックの画像データが出力される。検査ブロックは、参
照フレーム内にある（Ｎ×Ｍ）画素のブロックである。
参照フレームメモリ１１３に対して、アドレス移動回路
１２４が設けられる。このアドレス移動回路１２４によ
り、検査ブロックの位置は、所定のベクトル探査範囲内
で、１画素毎に動かされる。参照フレームメモリ１１３
の出力は、スイッチ回路１２６に供給される。スイッチ
回路１２６の一方の出力端１２６Ａの出力が補間回路１
２５に供給される。スイッチ回路１２６の他方の出力端
が１２６Ｂの出力がスイッチ回路１２７の一方の入力端
１２７Ｂに供給される。

【０１４３】補間回路１２５は、１画素間の画像データ
を補間により形成するものである。すなわち、図３０で
示したように、画素データＤ_-1,0と画素データＤ_0,0 と
の間の画素データＨ_-1/2,0は、 Ｈ_-1/2,0＝（Ｄ_-1,0＋Ｄ_0,0 ）／２ により求めることができる。また、画素データＨ
_-1/2,-/1/2は、 Ｈ_-1/2,-/1/2＝（Ｄ_-1,-1 ＋Ｄ_0,-1＋Ｄ_0,0 ＋Ｄ_-1,0）
／４ により求めることができる。補間回路１２７の出力がス
イッチ回路１２７の他方の入力端１２７Ａに供給され
る。

【０１４４】小ブロック化回路１１６は、現フレームメ
モリ１１１から出力される（Ｎ×Ｍ）の基準ブロックの
画像データを、複数の小ブロックに分割する。例えば、
マルチプレクサ１１６により、基準ブロックは、水平方
向にＭブロックに分割され、垂直方向にＮブロックに分
割される。水平方向にＭ分割された画素データは、特徴
抽出回路１１８Ａに供給される。垂直方向にＮ分割され
た画素データは、特徴抽出回路１１８Ｂに供給される。

【０１４５】小ブロック化回路１１７は、参照フレーム
メモリ１１３から出力される（Ｎ×Ｍ）の検査ブロック
を、複数の小ブロックに分割する。例えば、小ブロック
化回路１１７により、検査ブロックは、水平方向にＭブ
ロックに分割され、垂直方向にＮブロックに分割され
る。水平方向にＭ分割された画素データは、特徴抽出回
路１１９Ａに供給される。垂直方向にＮ分割された画素
データは、特徴抽出回路１１９Ｂに供給される。

【０１４６】特徴抽出回路１１８Ａ及び１１８Ｂは、与
えられた基準ブロックの各小ブロックに対して１又は複
数の特徴値を求める。特徴抽出回路１１８Ａからは、基
準ブロックを水平方向にＭ分割して形成された各小ブロ
ックの特徴を示す特徴値が出力され、特徴抽出回路１１
８Ｂからは、基準ブロックを垂直方向にＮ分割されて形
成された各小ブロックの特徴を示す特徴値が出力され
る。

【０１４７】特徴抽出回路１１９Ａ及び１１９Ｂは、与
えられた検査ブロックの各小ブロックに対して１又は複
数の特徴値を求める。特徴抽出回路１１９Ａからは、検
査ブロックを水平方向にＭ分割して形成された各小ブロ
ックの特徴を示す特徴値が出力され、特徴抽出回路１１
９Ｂからは、検査ブロックを垂直方向にＮ分割して形成
された各小ブロックの特徴を示す特徴値が出力される。

【０１４８】特徴抽出回路１１８Ａ及び特徴抽出回路１
１９Ａの出力が比較及び絶対値和回路１２０Ａに供給さ
れる。特徴抽出回路１１８Ｂ及び特徴抽出回路１１９Ｂ
の出力が比較及び絶対値和回路１２０Ｂに供給される。
比較及び絶対値和回路１２０Ａにより、基準ブロックを
水平方向に分割して形成された各小ブロックの特徴値
と、検査ブロックを水平方向に分割して形成された各小
ブロックの特徴値との差分の絶対値和が求められる。比
較及び絶対値和回路１２０Ｂにより、基準ブロックを垂
直方向に分割して形成された各小ブロックの特徴値と、
検査ブロックを垂直方向に分割して形成された各小ブロ
ックの特徴値との差分の絶対値和が求められる。

【０１４９】比較及び絶対値和回路１２０Ａ及び１２０
Ｂの出力が重み付け加算回路１２１に供給される。重み
付け加算回路１２１で、基準ブロックを水平方向に分割
した各小ブロックの特徴値と検査ブロックを水平方向に
分割した各小ブロックの特徴値との差分の絶対値和と、
基準ブロックを垂直方向に分割した各小ブロックの特徴
値と検査ブロックを垂直方向に分割した各小ブロックの
特徴値との差分の絶対値和が重み付け加算される。この
重み付け加算された値が評価値とされる。重み付け加算
回路１２１の出力が判断回路１２２に供給される。

【０１５０】前述したように、検査ブロックは、１画素
毎に、ベクトル探査範囲内を動かされる。そして、１画
素検査ブロックを動かす毎に、スイッチ回路１２６及び
１２７が端子１２６Ａ及び１２７Ａ側に設定され、各画
素の間のデータが補間回路１２５で形成される。したが
って、検査ブロックは、１／２画素毎に動かされたのと
等価になる。判断回路１２２は、検査ブロックが１／２
画素相当動かされる毎に、重み付け加算回路１２１から
与えられる評価値を比較する。重み付け加算回路１２１
から出力される評価値が最小となる検査ブロックの位置
が判断され、この時の検査ブロックの位置から、動きベ
クトルが求められる。求められた動きベクトルは、出力
端子１２３から出力される。

【０１５１】ｄ２．特徴値補間を用いた例 図２２は、１／２画素精度の動きベクトルを求めるため
の他の実施例を示すものである。前述の実施例では、参
照フレームメモリの画素データから、１／２精度の画素
を補間により求めるようにしているが、この実施例で
は、基準ブロックの小ブロックの特徴値と検査ブロック
の小ブロックの特徴値とを補間して、１／２画素精度の
動きベクトルを求めるようにしている。

【０１５２】図２２において、１３１は現フレームメモ
リである。現フレームメモリ１３１には、入力端子１３
２から現フレームの画像データが供給される。現フレー
ムメモリ１３１には、この現フレームの画像データが蓄
えられる。

【０１５３】１３３は参照フレームメモリである。参照
フレームメモリ１３３には、入力端子１３４から参照フ
レームの画像データが供給される。参照フレームメモリ
１３３には、この参照フレームの画像データが蓄えられ
る。

【０１５４】現フレームメモリ１３１及び参照フレーム
メモリ１３３の読み出し／書き込みは、システムコント
ローラ１３５により制御されている。現フレームメモリ
１３１からは、基準ブロックの画像データが読み出され
る。基準ブロックは、現フレーム内にある（Ｎ×Ｍ）画
素のブロックである。現フレームメモリ１３１の出力が
小ブロック化回路１３６に供給される。

【０１５５】参照フレームメモリ１３３からは、検査ブ
ロックの画像データが出力される。検査ブロックは、参
照フレーム内にある（Ｎ×Ｍ）画素のブロックである。
参照フレームメモリ１３３に対して、アドレス移動回路
１４４が設けられる。このアドレス移動回路１４４によ
り、検査ブロックの位置は、所定のベクトル探査範囲内
で、１画素毎に動かされる。参照フレームメモリ１３３
の出力は、小ブロック化回路１３７に供給される。

【０１５６】小ブロック化回路１３６は、現フレームメ
モリ１３１から出力される（Ｎ×Ｍ）の基準ブロックの
画像データを、複数の小ブロックに分割する。例えば、
小ブロック化回路１３６により、基準ブロックは、水平
方向にＭブロックに分割され、垂直方向にＮブロックに
分割される。水平方向にＭ分割された画像データは、特
徴抽出回路１３８Ａに供給される。垂直方向にＮ分割さ
れた画像データは、特徴抽出回路１３８Ｂに供給され
る。

【０１５７】小ブロック化回路１３７は、参照フレーム
メモリ１３３から出力される（Ｎ×Ｍ）の検査ブロック
を、複数の小ブロックに分割する。例えば、小ブロック
化回路１３７により、検査ブロックは、水平方向にＭブ
ロックに分割され、垂直方向にＮブロックに分割され
る。水平方向にＭ分割された画像データは、特徴抽出回
路１３９Ａに供給される。垂直方向にＮ分割された画像
データは、特徴抽出回路１３９Ｂに供給される。

【０１５８】特徴抽出回路１３８Ａ及び１３８Ｂは、与
えられた基準ブロックの各小ブロックに対して１又は複
数の特徴値を求める。特徴抽出回路１３８Ａからは、基
準ブロックを水平方向にＭ分割して形成された各小ブロ
ックの特徴を示す特徴値が出力され、特徴抽出回路１３
８Ｂからは、垂直方向にＮ分割して形成された各小ブロ
ックの特徴を示す特徴値が出力される。

【０１５９】特徴抽出回路１３９Ａ及び１３９Ｂは、与
えられた検査ブロックの各小ブロックに対して１又は複
数の特徴値を求める。特徴抽出回路１３９Ａからは、検
査ブロックを水平方向にＭ分割して形成された各小ブロ
ックの特徴を示す特徴値が出力され、特徴抽出回路１３
９Ｂからは、検査ブロックを垂直方向にＮ分割して形成
された各小ブロックの特徴を示す特徴値が出力される。

【０１６０】特徴値抽出回路１３９Ａの出力が補間回路
１４６Ａに供給されると共に、セレクタ１４７Ａの一方
の入力端に供給される。補間回路１４６Ａの出力がセレ
クタ１４７Ａの他方の入力端に供給される。特徴抽出回
路１３９Ｂの出力が補間回路１４６Ｂに供給されると共
に、セレクタ１４７Ｂの一方の入力端に供給される。補
間回路１４６Ｂの出力がセレクタ１４７Ｂの他方の入力
端に供給される。

【０１６１】特徴抽出回路１３８Ａ及びセレクタ１４７
Ａの出力が比較及び絶対値和回路１４０Ａに供給され
る。特徴抽出回路１３８Ｂ及びセレクタ１４８Ｂの出力
が比較及び絶対値和回路１４０Ｂに供給される。比較及
び絶対値和回路１４０Ａにより、基準ブロックを水平方
向に分割して形成された各小ブロックの特徴値と検査ブ
ロックを水平方向に分割して形成された各小ブロックの
特徴値との差分の絶対値和が求められる。比較及び絶対
値和回路１４０Ｂにより、基準ブロックを垂直方向に分
割して形成された各小ブロックの特徴値と検査ブロック
を垂直方向に分割して形成された各小ブロックの特徴値
との差分の絶対値和が求められる。

【０１６２】比較及び絶対値和回路１４０Ａ及び１４０
Ｂの出力が重み付け加算回路１４１に供給される。重み
付け加算回路１４１で、基準ブロックを水平方向に分割
した各小ブロックの特徴値と検査ブロックを水平方向に
分割した各小ブロックの特徴値との差分の絶対値和と、
基準ブロックを垂直方向に分割した各小ブロックの特徴
値と検査ブロックを垂直方向に分割した各小ブロックの
特徴値との差分の絶対値和が重み付け加算される。この
重み付け加算された値が評価値とされる。重み付け加算
回路１４１の出力が判断回路１４２に供給される。

【０１６３】このように、補間回路１４６Ａ及び１４６
Ｂでは、検査ブロックの特徴値が補間により求められ
る。このため、検査ブロックは、１／２画素毎に動かさ
れたのと等価になる。判断回路１４２は、検査ブロック
が動かされる毎に、重み付け加算回路１４１から与えら
れる評価値を比較する。重み付け加算回路１４１から出
力される評価値が最小となる検査ブロックの位置が判断
され、この時の検査ブロックの位置から、動きベクトル
が求められる。求められた動きベクトルは、出力端子１
４３から出力される。

【０１６４】ｅ．変形例 なお、１／２画素精度での動きベクトルの検出は、上述
のように、ベクトル探査範囲内の１／２画素間隔の全て
の画素をセンターとする検査ブロックと基準ブロックと
のマッチングをとる他、ベクトル探査範囲で１画素精度
の動きベクトルを検出し、求められた動きベクトルを中
心として、１／２画素精度での動きベクトルを検出する
ようにしても良い。また、最初にｉ画素精度の動きベク
トルを検出し、マルチステップサーチと１／２画素精度
の動きベクトルの検出とを組み合わせるようにしても良
い。

【０１６５】また、マルチステップサーチにおいて、小
ブロックの特徴値を用いた比較と、画素毎の比較とを組
み合わせるようにしても良い。つまり、マルチステップ
サーチにおいて、最初の粗い動きベクトルを小ブロック
の特徴値を用いて効率的に検出し、最後の精度の高い動
きベクトルを画素毎の比較により高い精度で求めるよう
にしても良い。このようにすると、演算量が減らせ、然
も、動きベクトルの検出精度が向上する。

【０１６６】また、上述の例では、基準ブロック及び検
査ブロックを、水平方向と垂直方向に複数の小ブロック
に分割しているが、このように分割された小ブロックを
更に分割し、更に分割された小ブロックの各々で特徴値
を抽出するようにしても良い。

【０１６７】

【発明の効果】この発明によれば、基準ブロックを少な
くとも２方向に複数の小ブロックに分割し、複数の各小
ブロックの画像データから少なくとも２方向の各小ブロ
ックの特徴を示す特徴値を抽出し、参照ブロックを少な
くとも２方向に複数の小ブロックに分割し、複数の各小
ブロックの画像データから少なくとも２方向の各小ブロ
ックの特徴を示す特徴値を抽出し、基準ブロックの少な
くとも２方向の各小ブロックの特徴を示す特徴値と検査
ブロックの少なくとも２方向の各小ブロックの特徴を示
す特徴値との誤差を同時に評価して、マッチングブロッ
クを検出している。このため、基準ブロックと検査ブロ
ックとを画素毎に比較してマッチングブロックを検出す
る場合に比べて、演算量を減させることができる。

【０１６８】また、基準ブロック及び検査ブロックの各
小ブロックの方向を少なくとも２方向に設定し、この２
方向の各小ブロックの特徴値の誤差を同時に評価してい
る。このため、演算量を減少したのにも係わらず、検出
精度の低下が少ない。

【０１６９】更に、マルチステップサーチで動きベクト
ルを検出する際に、基準ブロック及び検査ブロックを、
各ステップでの画素間隔に応じて設定することで、演算
量に無駄がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が適用されたフルスキャンを用いた動
きベクトル検出装置の一例のブロック図である。

【図２】この発明が適用された動きベクトル検出装置に
おけるブロックマッチングの説明に用いる略線図であ
る。

【図３】この発明が適用された動きベクトル検出装置に
おける特徴抽出の説明に用いる略線図である。

【図４】この発明が適用された動きベクトル検出装置に
おける特徴抽出の説明に用いる略線図である。

【図５】この発明が適用された動きベクトル検出装置に
おける特徴抽出の説明に用いる略線図である。

【図６】この発明が適用された動きベクトル検出装置に
おける特徴抽出の説明に用いる略線図である。

【図７】この発明が適用された動きベクトル検出装置に
おける特徴抽出の説明に用いる略線図である。

【図８】この発明が適用された動きベクトル検出装置に
おける特徴抽出の説明に用いる略線図である。

【図９】この発明が適用された動きベクトル検出装置に
おける特徴抽出の説明に用いる略線図である。

【図１０】この発明が適用された動きベクトル検出装置
における特徴抽出の説明に用いる略線図である。

【図１１】この発明が適用されたフルスキャンを用いた
動きベクトル検出装置のより詳細なブロック図である。

【図１２】この発明が適用されたフルスキャンを用いた
動きベクトル検出装置における特徴抽出の説明に用いる
略線図である。

【図１３】この発明が適用されたフルスキャンを用いた
動きベクトル検出装置における特徴抽出の説明に用いる
略線図である。

【図１４】この発明が適用されたフルスキャンを用いた
動きベクトル検出装置における基準ブロックの特徴抽出
回路の一例のブロック図である。

【図１５】この発明が適用されたフルスキャンを用いた
動きベクトル検出装置における検査ブロックの特徴抽出
回路の一例のブロック図である。

【図１６】この発明が適用されたフルスキャンを用いた
動きベクトル検出装置における検査ブロックの特徴抽出
回路の説明に用いる略線図である。

【図１７】この発明が適用されたフルスキャンを用いた
動きベクトル検出装置の他の例の説明に用いる略線図で
ある。

【図１８】この発明が適用されたフルスキャンを用いた
動きベクトル検出装置の他の例のブロック図である。

【図１９】この発明が適用されたフルスキャンを用いた
動きベクトル検出装置の他の例の説明に用いるタイミン
グ図である。

【図２０】この発明が適用されたマルチステップサーチ
を用いた動きベクトル検出装置の一例のブロック図であ
る。

【図２１】この発明が適用された１画素以下の精度の動
きベクトルを検出する動きベクトル検出装置の一例のブ
ロック図である。

【図２２】この発明が適用された１画素以下の精度の動
きベクトルを検出する動きベクトル検出装置の他の例の
ブロック図である。

【図２３】従来の予測符号化装置の一例のブロック図で
ある。

【図２４】従来の動きベクトル検出装置の説明に用いる
略線図である。

【図２５】従来のフルサーチを用いた動きベクトル検出
装置の一例のブロック図である。

【図２６】従来のフルサーチを用いた動きベクトル検出
装置の一例の説明に用いる略線図である。

【図２７】従来のマルチステップサーチを用いた動きベ
クトル検出装置の一例のブロック図である。

【図２８】従来のマルチステップサーチを用いた動きベ
クトル検出装置の一例の説明に用いる略線図である。

【図２９】従来の一画素以下の精度の動きベクトルを検
出するための動きベクトル検出装置のブロック図であ
る。

【図３０】従来の一画素以下の精度の動きベクトルを検
出するための動きベクトル検出装置の説明に用いる略線
図である。

【符号の説明】

１ 現フレームメモリ ３ 参照フレームメモリ ６，７ 小ブロック化回路 ８Ａ，８Ｂ 特徴抽出回路 １０Ａ，１０Ｂ 比較及び絶対値和回路 １１ 重み付け加算回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現フレームの画像データから基準ブロッ
   クの画像データを取り出す基準ブロック読出手段と、 上記基準ブロックを、少なくとも２方向に、複数の小ブ
   ロックに分割する基準ブロックの小ブロック化手段と、 上記少なくとも２方向の複数の各小ブロックの画像デー
   タから、上記少なくとも２方向の各小ブロックの特徴を
   示す特徴値を抽出する基準ブロックの特徴抽出手段と、 参照フレームの画像データから検査ブロックの画像デー
   タを取り出す検査ブロック読出手段と、 上記参照ブロックを、少なくとも２方向に、複数の小ブ
   ロックに分割する検査ブロックの小ブロック化手段と、 上記少なくとも２方向の複数の各小ブロックの画像デー
   タから、上記少なくとも２方向の各小ブロックの特徴を
   示す特徴値を抽出する検査ブロックの特徴抽出手段と、 上記基準ブロックの少なくとも２方向の各小ブロックの
   特徴を示す特徴値と、上記検査ブロックの少なくとも２
   方向の各小ブロックの特徴を示す特徴値との誤差を同時
   に評価するための評価値を形成する評価値形成手段と、 上記評価値形成手段の出力から、現フレームの基準ブロ
   ックに最も合致する参照フレームの検査ブロックを検出
   し、動きベクトルを求める判断手段とを有し、上記参照
   フレームの検査ブロックを所定のベクトル探査範囲内の
   全体にわたって動かして、現フレームの基準ブロックに
   最も合致する参照フレームの検査ブロックを検出するよ
   うにした動きベクトル検出装置。
2. 【請求項２】 １画素間でのデータを補間により形成
   し、１画素以下の精度で動きベクトルの検出を行なえる
   ようにした請求項１記載の動きベクトル検出装置。
3. 【請求項３】 現フレームの画像データから基準ブロッ
   クの画像データを取り出す基準ブロック読出手段と、 上記基準ブロックを、少なくとも２方向に、複数の小ブ
   ロックに分割する基準ブロックの小ブロック化手段と、 上記少なくとも２方向の複数の各小ブロックの画像デー
   タから、上記少なくとも２方向の各小ブロックの特徴を
   示す特徴値を抽出する基準ブロックの特徴抽出手段と、 参照フレームの画像データから検査ブロックの画像デー
   タを取り出す検査ブロック読出手段と、 上記参照ブロックを、少なくとも２方向に、複数の小ブ
   ロックに分割する検査ブロックの小ブロック化手段と、 上記少なくとも２方向の複数の各小ブロックの画像デー
   タから、上記少なくとも２方向の各小ブロックの特徴を
   示す特徴値を抽出する検査ブロックの特徴抽出手段と、 上記基準ブロックの少なくとも２方向の各小ブロックの
   特徴を示す特徴値と、上記検査ブロックの少なくとも２
   方向の各小ブロックの特徴を示す特徴値との誤差を同時
   に評価するための評価値を形成する評価値形成手段と、 上記比較手段の出力から、現フレームの基準ブロックに
   最も合致する参照フレームの検査ブロックを検出し、動
   きベクトルを求める判断手段とを有し、上記参照フレー
   ムの検査ブロックを所定のベクトル探査範囲内にわたっ
   て粗いステップで動かして、現フレームの基準ブロック
   に最も合致する参照フレームの検査ブロックを検出して
   粗い精度の動きベクトルを検出した後、上記粗い動きベ
   クトルの近傍で上記参照フレームの検査ブロックを細か
   いステップで動かして、現フレームの基準ブロックに最
   も合致する参照フレームの検査ブロックを検出し、精度
   の高い動きベクトルを検出するようにした動きベクトル
   検出装置。
4. 【請求項４】 １画素間でのデータを補間により形成
   し、１画素以下の精度で動きベクトルの検出を行なえる
   ようにした請求項３記載の動きベクトル検出装置。
5. 【請求項５】 現フレームの基準ブロックと、参照フレ
   ームの検査ブロックとを比較し、基準ブロックに最も合
   致するマッチングブロックを検出して動きベクトルを求
   めるようにした動きベクトル検出装置において、 上記マッチングブロックの検出は、検出精度をステップ
   毎に徐々に上げながら段階的に行い、最終的に必要とさ
   れる検出精度で動きベクトルを検出するものであり、 上記基準ブロックと検査ブロックとの比較は、上記基準
   ブロック及び上記検査ブロックを複数の小ブロックに分
   割し、上記基準ブロックの小ブロック及び上記検査ブロ
   ックの小ブロックから特徴値を抽出し、上記基準ブロッ
   クの小ブロックから抽出されたの特徴値と上記検査ブロ
   ックの小ブロックから抽出された特徴値とを比較するも
   のであり、 上記複数の小ブロックを、各ステップでの動きベクトル
   の検出精度に対応する画素の間隔に応じて設定するよう
   にしたことを特徴とする動きベクトル検出装置。
6. 【請求項６】 上記基準ブロックの小ブロック及び上記
   検査ブロックの小ブロックは、少なくとも２方向に分割
   するようにした請求項５記載の動きベクトル検出装置。