JPH04180371A - Motion detector for image - Google Patents

Motion detector for image

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JPH04180371A
JPH04180371A JP2309480A JP30948090A JPH04180371A JP H04180371 A JPH04180371 A JP H04180371A JP 2309480 A JP2309480 A JP 2309480A JP 30948090 A JP30948090 A JP 30948090A JP H04180371 A JPH04180371 A JP H04180371A
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image
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screen
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Isao Kawahara
功 川原
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain the same conversion coefficient for the same motion even when motion vectors obtained by positions on a screen are provided with different direction and size by calculating the motion of the whole image from detected amount of motion >=2 as a conversion efficient. CONSTITUTION:A motion vector selection circuit 3 selects two motion vectors out of vectors V1-Vn, and a conversion coefficient calculation circuit 4 calculates the motion of an image as the conversion coefficient. By displaying the motion of the image by using the conversion coefficient, the same conversion coefficient can be obtained for the same motion even when the direction and size of the motion vectors obtained by the positions on the screen such as the motion of rotation, expansion, and compression, etc., are different.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、カメラのゆれ、回転などにより発生する画面
の捲れを検出する画像の動き検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an image motion detection device for detecting screen flipping caused by shaking, rotation, etc. of a camera.

従来の技術 従来、このような分野の技術としては、例えば特願昭6
1−269475号公報に示されているものが知られて
いる。第6図は、この従来の画像の動き検出′装置の構
成図を示すものである。第6図において、22〜29は
画面を4分割した各領域のそれぞれについていわゆるブ
ロックマツチング法によって、前画像フレームの信号と
現画像フレームの信号との相関演算を行い、それによっ
て得られた相関値の中で最も相関の大きい相関値を探索
するとともに、その相関値を与える候補ベクトルを検出
する。゛有効・無効判定回路30は候補ベクトルの有効
・無効を相関値の11程を用いて判定し、ベクトル判定
回路31へ判定信号りを出力する。ベクトル判定回路3
1は有効と判定された候補ベクトルより画像全体の平行
移動量を示す動きベクトルを算出する。このような構成
により、絵柄に変化の乏しい部分の候補ベクトルは信頼
性が低いとして無効とし、動きベクトルの計算から除外
することにより、動きベクトル検出の精度を向上させよ
うとするものである。
Conventional technology Conventionally, as a technology in this field, for example, the patent application
The one shown in Japanese Patent No. 1-269475 is known. FIG. 6 shows a block diagram of this conventional image motion detection apparatus. In FIG. 6, 22 to 29 calculate the correlation between the signal of the previous image frame and the signal of the current image frame using the so-called block matching method for each area obtained by dividing the screen into four. A correlation value with the highest correlation among the values is searched, and a candidate vector that gives that correlation value is detected. ``The validity/invalidity determination circuit 30 determines validity/invalidity of the candidate vector using about 11 correlation values, and outputs a determination signal to the vector determination circuit 31. Vector judgment circuit 3
1 calculates a motion vector indicating the amount of parallel movement of the entire image from candidate vectors determined to be valid. With this configuration, candidate vectors in areas where there is little change in the picture pattern are considered to be unreliable and are invalidated, and are excluded from motion vector calculation, thereby improving the accuracy of motion vector detection.

また回転、ズームを含む動きをもった物体の動きを求め
る方法として、例えば「大きさ・向きを変える物体の動
きベクトル検出方法」 (電子情報通信学会春季全国大
会(1989年) D−109、p7−91)に示され
るものがある。
In addition, as a method for determining the movement of an object that has motion including rotation and zooming, for example, "Method for detecting motion vectors of objects that change size and direction" (IEICE Spring National Conference (1989) D-109, p. 7 -91).

発明が解決しようとする課題 しかしながら、前者の第6図のような構成では、各候補
ベクトルの有効・無効の判定を各候補ベクトルの対応す
る各分割画面について得られた相関値によってのみ行っ
ており、画像全体の動きと異なる候補ベクトルに刻する
考慮が不十分てあった。
Problems to be Solved by the Invention However, in the former configuration as shown in FIG. 6, the validity or invalidity of each candidate vector is determined only by the correlation value obtained for each divided screen corresponding to each candidate vector. , insufficient consideration was given to the movement of the entire image and the imprinting of different candidate vectors.

例えば、変化に冨む絵柄をもった画面の一部の領域が全
体と異なる動きをする場合であっても、この動きに対す
る候補ベクトルは前述の相関値による判定では有効と判
定され、画像全体の動きの判定に大きな誤差を与えるこ
とがあった。
For example, even if a part of the screen with a highly variable pattern moves differently from the whole image, the candidate vector for this movement will be determined to be valid by the correlation value described above, and the This could lead to large errors in motion determination.

また従来例では、例えばカメラのズーミング状態を検出
するためにはカーメラの光学系の中心点と信号処理上の
中心点とが一致している必要があり、しかも回転、平行
移動が絹み合わされた場合にはこれを検出することがで
きなかった。
In addition, in the conventional example, in order to detect the zooming state of a camera, for example, the center point of the car camera's optical system and the center point of the signal processing must match, and rotation and translation must be closely matched. In some cases this could not be detected.

また後者の電子情報通信学会春季全国大会(1989年
) D−109、p?−91に示されたような方法では
、画像全体の動きと大きく異ムる動きをもった領域が存
在する場合でも、これを排除せず画像全体の動きの算出
に用いているため、通常の画像では局所的な動きの影響
を受け、必ずしも高い精度を得ることができなかった。
Also, the latter IEICE Spring National Conference (1989) D-109, p? In the method shown in 91, even if there is a region whose motion differs greatly from the motion of the entire image, it is not excluded and used to calculate the motion of the entire image, so it is not possible to Images are affected by local movement, and it is not always possible to obtain high accuracy.

本発明は、このような従来の課題を解決するもので、画
面の一部が全体と異なった動きをした場合や、カメラの
ゆれや回転、カメラのズーミング操作等が発生した場合
においても、画像の動きを精度よく検出できる画像の動
き検出装置を提供することを目的としている。
The present invention solves these conventional problems, and even when a part of the screen moves differently from the whole screen, or when the camera shakes or rotates, or when the camera zooms, etc., the image remains unchanged. An object of the present invention is to provide an image motion detection device that can accurately detect the motion of an image.

課題を解決するための手段 本発明は、画像の複数の領域の動き量を検出する手段と
、これら検出した動き量のうちの複数を用いて画像の動
きを表す変換係数を算出する手段と、この変換係数を用
いて画面上の複数の領域における予測動き量を算出する
手段と、この予測動き量と検出した複数の領域の動き量
との誤差が所定の値以下となる領域を抽出する動き領域
抽出手段と、抽出された動き量を用いて画像全体の動き
を決定する手段とを備えてなるものである。
Means for Solving the Problems The present invention provides means for detecting the amounts of motion in a plurality of areas of an image, means for calculating a transformation coefficient representing the motion of the image using a plurality of the detected amounts of motion, Means for calculating predicted motion amounts in multiple regions on the screen using the conversion coefficients, and means for extracting regions where the error between the predicted motion amounts and the detected motion amounts of the multiple regions is less than or equal to a predetermined value. The apparatus includes a region extracting means and a means for determining the movement of the entire image using the extracted amount of movement.

作用 本発明によれば、上記した構成により、画像の複数の領
域の動き量を検出し、これら検出した複数の領域の動き
量のうち複数個を選んで、平行移動のばか回転、拡大、
縮小の組合せによって生じた画像全体の動きを表す変換
係数を算出する。従って、回転、拡大、縮小などの動き
のように、画面の位置によって得られる動きベクトルの
向きや大きさが異なる場合でも、同一の動きに刻しては
同一の変換係数が得られ、同一の動きに属する領域を識
別することが可能になる。また算出された変換係数をも
とに、画像の他の位置における動き量を予測し、予測し
た動き量と検出した動き量の差が所定の閾値より小さい
領域を抽出しているので、類似した動きをもつ部分のみ
を同一の領域として得ることができ、平行移動のばか回
転、拡大、縮小を含む画像全体の動き、および全体の動
きと異なる一部の領域の動きを高い精度で検出すること
ができる。
According to the present invention, the above-described configuration detects the amount of movement of a plurality of areas of an image, selects a plurality of amounts of movement of the detected plurality of areas, and performs parallel translation, rotation, enlargement, etc.
A transformation coefficient is calculated that represents the movement of the entire image caused by the combination of reductions. Therefore, even if the direction and magnitude of the motion vector obtained differs depending on the position of the screen, as in the case of movements such as rotation, enlargement, and reduction, the same conversion coefficient will be obtained by carving the same movement, and the same It becomes possible to identify areas belonging to movement. In addition, based on the calculated conversion coefficients, the amount of motion at other positions in the image is predicted, and regions where the difference between the predicted amount of motion and the amount of detected motion is smaller than a predetermined threshold are extracted. Only moving parts can be obtained as the same area, and movements of the entire image, including parallel translation, rotation, enlargement, and reduction, as well as movements of some areas that differ from the overall movement, can be detected with high accuracy. I can do it.

実施例 以下、本発明の実施例について、以下図面を参照しなが
ら説明する。
EXAMPLES Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例における画像の動き検出装
置の構成図を示すものである。第1図において、lは画
像入力端子、2は動きベクトル検出回路で、画面をn個
に分割した領域の動き量を動きベクトル■1〜■oとし
て検出する手段である。
FIG. 1 shows a configuration diagram of an image motion detection device in an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an image input terminal, and 2 is a motion vector detection circuit, which is means for detecting the amount of motion in n areas of the screen as motion vectors 1 to 2o.

3は動きベクトル選択回路であって、その得られた動き
ベクトルVI−Voのうち、任意の2つの動きベクトル
■1、■1(1≠J)を選択する動きベクトル選択回路
であり、4はその2つの動きベクトル■1、■、(1≠
J)に基づき、変換係数を算出する変換係数算出回路で
ある。5は動き量予測回路であり、変換係数算出回路4
で得た変換係数を用いて画面上の他の位置における動き
量を予測する手段である。6はその動きベクトル検出回
路2で検出した動き量と、動き量予測回路5て予測した
動き量との誤差を求める誤差検出回路、7はその誤差と
閾値を比較する閾値回路、8はその結果から動き領域を
抽出する動き領域抽出回路、9は画像全体の動きを決定
する動き決定回路、10はその結果を出力する動き量出
力端子である。
3 is a motion vector selection circuit which selects any two motion vectors ■1, ■1 (1≠J) from the obtained motion vectors VI-Vo; The two motion vectors ■1, ■, (1≠
This is a conversion coefficient calculation circuit that calculates conversion coefficients based on J). 5 is a motion amount prediction circuit, and a conversion coefficient calculation circuit 4
This is a means of predicting the amount of movement at other positions on the screen using the conversion coefficients obtained in . 6 is an error detection circuit that calculates the error between the amount of motion detected by the motion vector detection circuit 2 and the amount of motion predicted by the motion amount prediction circuit 5; 7 is a threshold circuit that compares the error with a threshold; 8 is the result. 9 is a motion determining circuit that determines the motion of the entire image; and 10 is a motion amount output terminal that outputs the result.

以上のように構成された本実施例の画像の動き検出装置
についてS以下その動作を説明する。
The operation of the image motion detection apparatus of this embodiment configured as described above will be described below.

動きベクトル検出回路2では、いわゆるパターンマツチ
ング法によって、画面をn分割した場合の各領域におけ
る動き量を動きベクトル■1〜V。
The motion vector detection circuit 2 uses a so-called pattern matching method to calculate the amount of motion in each area when the screen is divided into n parts into motion vectors 1 to V.

として検出する。動きベクトル選択回路3は■1〜vn
の中から2つの動きベクトルを選択し、これを用いて変
換係数算出回路4は画像の動きを変換係数として、以下
のようにして算出する。
Detected as. The motion vector selection circuit 3 is ■1 to vn
Two motion vectors are selected from among them, and using these, the conversion coefficient calculation circuit 4 calculates the movement of the image as a conversion coefficient in the following manner.

平行移動、拡大・縮小、回転などの動きによって画像中
の(x+y)の点が(X、  Y)に移動したとすると
、X、  Yは移動前のx、yと係数−a、b、  c
、  dを用いて X=  ax+by十c Y=−bx十ay十d と表すことができる。変換係数a −dは、2つの位置
における動きベクトルを用いて以下のようにして求める
ことができる。
If the point (x+y) in the image moves to (X, Y) due to movement such as parallel translation, enlargement/reduction, rotation, etc., then X, Y are x, y before movement and coefficients -a, b, c
, d can be used to express X=ax+by+c Y=-bx+ay+d. The transformation coefficients a - d can be determined as follows using motion vectors at two positions.

点(x、  y)における動きベクトルのX成分とY成
分をそれぞれ■1、■、とすると ■つ=X−x v、=y−y であるから、変換係数と点(x、  y)における動き
ベクトル■8、■、の関係は (a−1)x+by+c=V。
Letting the X and Y components of the motion vector at point (x, y) be 1 and 2, respectively, then = X - x v, = y - y, so the transformation coefficient and the point (x, y) are The relationship between motion vectors 8 and 2 is (a-1)x+by+c=V.

−bx+ (a−1)y+c=Vv と表すことができる。係数a、b、  c、  dは2
点(X+、  y+>、 (X2.  V2)のそれぞ
れの位置における動きベクトルのX成分Vxl、VX2
、Y成分■y1、■y2、を用いて次のように表すこと
ができる。
-bx+ (a-1)y+c=Vv. Coefficients a, b, c, d are 2
X components Vxl, VX2 of the motion vector at each position of the point (X+, y+>, (X2. V2)
, Y components ■y1, ■y2 can be expressed as follows.

(a  1)X++t)y++C:VX+(a−1)x
2+byp+c=Vx2 bX++(a  I)5’++d=V5/’+bx2+
(a−1)y2+d=■y2 したがって係数a、  b、  c、  dはこの連立
方程式を解くことによフて求めることができる。
(a 1)X++t)y++C:VX+(a-1)x
2+byp+c=Vx2 bX++(a I)5'++d=V5/'+bx2+
(a-1) y2+d=■y2 Therefore, coefficients a, b, c, and d can be found by solving this simultaneous equation.

以上のような方法により、変換係数算出回路3はn個の
動きベクトル■1〜vnのうち、2つを用いて変換係数
を算出する。このように、画像の動きを変換係数を用い
て表すことによりj 回転、拡大、縮小などの動きのよ
うに、画面の位置によって得られる動きベクトルの向き
や大きさが異なる場合でも、同一の動きに対しては同一
の変換係数が得られる。
By the method described above, the conversion coefficient calculation circuit 3 calculates a conversion coefficient using two of the n motion vectors 1 to vn. In this way, by expressing the movement of an image using conversion coefficients, even if the direction and magnitude of the motion vector obtained by the screen position differs, such as rotation, enlargement, reduction, etc., the same movement can be expressed. The same conversion coefficients are obtained for both.

次に、動き量予測回路5は、算出した変換係数をもとに
、画像の他の位置における動きベクトルを予測する。誤
差検出回路6は、その予測した動きベクトルと、動きベ
クトル検出回路2で検出した動きベクトルとの誤差を算
出する。なお、変換係数を算出するのに用いた2つの領
域の動きと類似した動きをもつ領域では、予測した動き
ベクトルと検出した動きベクトルの誤差が所定の闇値よ
り小さくなる。そこで、このような領域を同値回路7で
検出し、動き領域抽出回路8によって、同一の動きをも
つ領域として抽出する。
Next, the motion amount prediction circuit 5 predicts motion vectors at other positions in the image based on the calculated conversion coefficients. The error detection circuit 6 calculates the error between the predicted motion vector and the motion vector detected by the motion vector detection circuit 2. Note that in a region having a motion similar to the motion of the two regions used to calculate the transformation coefficient, the error between the predicted motion vector and the detected motion vector is smaller than the predetermined darkness value. Therefore, such an area is detected by the equivalence circuit 7, and is extracted by the motion area extraction circuit 8 as an area having the same motion.

以上のように、本実施例によれば、画像の動きを変換係
数を用いて表しているので、回転、拡大、縮小などの動
きのように、画面の位置によって得られる動きベクトル
の向きや大きさが異なる場合でも、同一の動きに対して
は同一の変換係数が得られ、同一の動きに属する領域を
識別することが可能になる。また、予測した動き量と検
出した動き量の差が所定の閾値より小さい領域を抽出し
ているので、類似した動きをもつ部分の抽出が可能にな
り、画像全体の動きを検出することおよび画面全体の動
きと異なる部分を検出することが可能となる。
As described above, according to this embodiment, since the movement of an image is expressed using conversion coefficients, the direction and magnitude of the motion vector obtained from the position of the screen, such as movements such as rotation, enlargement, and reduction, are expressed using conversion coefficients. Even if the motions are different, the same transformation coefficients are obtained for the same motion, making it possible to identify regions belonging to the same motion. In addition, since the area in which the difference between the predicted amount of motion and the detected amount of motion is smaller than a predetermined threshold is extracted, it is possible to extract parts with similar motion, making it possible to detect the motion of the entire image and It becomes possible to detect parts that differ from the overall movement.

従って、画像の動きを精度よく検出できる。Therefore, the movement of the image can be detected with high accuracy.

第2図は本発明の第2の実施例における画像の゛動き検
出装置の構成図である。第1図の実施例と同じ手段には
、同じ符号を付し、その説明を省略する。第1図と異な
るところは係数評価回路41、係数選択回路42、候補
領域係数回路81、最大領域選択回路82を設けたこと
である。
FIG. 2 is a block diagram of an image motion detection device according to a second embodiment of the present invention. The same means as in the embodiment of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. The difference from FIG. 1 is that a coefficient evaluation circuit 41, a coefficient selection circuit 42, a candidate area coefficient circuit 81, and a maximum area selection circuit 82 are provided.

以上のように構成された第2の実施例の画像の動き検出
装置について、以下その動作を第1図のものと異なる点
について説明する。
The operation of the image motion detection device of the second embodiment configured as described above will be described below with respect to the differences from that of FIG. 1.

動きベクトル選択回路3は検出した動きベクトル■1〜
■oの中から任意の3つの動きベクトル■1、■4、V
k(i≠J、1≠k1.1f−k)を選ぶ。
The motion vector selection circuit 3 selects the detected motion vectors ■1~
■ Any three motion vectors from o ■1, ■4, V
Select k (i≠J, 1≠k1.1f−k).

そして、変換係数算出回路4は、それらの動きベクトル
から画像全体の動きを与える変換係数を算出する。すな
わち、変換係数a −fは、3つの位置における動きベ
クトルV1、■4、Vbを用いて以下のようにして求め
ることができる。
Then, the transformation coefficient calculation circuit 4 calculates transformation coefficients that give the motion of the entire image from these motion vectors. That is, the conversion coefficients a-f can be obtained as follows using the motion vectors V1, 4, and Vb at the three positions.

平行移動、拡大・縮小、回転などの動きによって画像中
の(xt ’ y )の点が(X、  Y)に移動した
とすると、x、Yは移動前のx、  yと係数a、b、
  c、  d、  e、  fを用いてX=ax+b
y+c Y=dx+ey+f と表すことができる。係数a、b、cは3点(XI。
If the point (xt' y) in the image moves to (X, Y) due to movements such as parallel translation, enlargement/reduction, and rotation, then x, Y are the x, y before the movement, and the coefficients a, b,
Using c, d, e, f, X=ax+b
It can be expressed as y+c Y=dx+ey+f. The coefficients a, b, c are 3 points (XI.

y+)、(x2v  3’ 2)  (X3、V3)の
それぞれの位置における動きベクトルのX成分Vx+、
VX2、vx3を用いて次のように表すことができる。
y+), (x2v 3' 2) (X3, V3) X component of the motion vector at each position Vx+,
It can be expressed as follows using VX2 and vx3.

(a    1)  x++by++c=Vx+(a−
1)X2+b5/++C=VX2(a   1)x3+
by3+c=Vx3したがって係数a、  b、  c
はこの連立方程式を解くことによって求めることができ
る。また係数d、e、  fは3点(X I !  ’
/ ’ )・ (X21  V2)  (xa・y3)
のそれぞれの位置における動きベクトルのY成分Vy+
、■y2、vy3を用いて次のように表すことができる
(a 1) x++by++c=Vx+(a-
1) X2+b5/++C=VX2(a 1)x3+
by3+c=Vx3 Therefore coefficients a, b, c
can be found by solving this simultaneous equation. Also, the coefficients d, e, and f are 3 points (X I!'
/ ' )・(X21 V2) (xa・y3)
Y component Vy+ of the motion vector at each position of
, ■It can be expressed as follows using y2 and vy3.

dX++ (e  1)’y++f=VV+dX2+ 
(e  1) y2+f=Vy2dX3+ (e−1)
V3+f=Vy3したがって係数d、  e、  fは
この連立方程式を解くことによって求めることができる
dX++ (e 1)'y++f=VV+dX2+
(e 1) y2+f=Vy2dX3+ (e-1)
V3+f=Vy3 Therefore, the coefficients d, e, and f can be found by solving this simultaneous equation.

以上のような方法により、変換係数算出回路4はn個の
動きベクトル■1〜■oのうち、3つを用いて変換係数
を算出することができる。
By the method described above, the conversion coefficient calculation circuit 4 can calculate the conversion coefficient using three of the n motion vectors 1 to 2o.

ここで画像全体の動きが平行移動、回転、拡大、縮小の
組合せであり、形状のひずみがない場合には、変換係数
a −dについては特別の関係、すな−わち a=e=sxφcosθ   −(1)b=−d=−S
x−sinθ  −−−(2)の関係が成立するはずで
ある。ただしSxはX軸方向の拡大率、S、、はY軸方
向の拡大率、θは画像の回転角度である。通常のカメラ
操作では、被写体が静止している場合、画像全体の動き
は平行移動、回転、拡大、縮小の絹合せと考えられる。
Here, if the movement of the entire image is a combination of translation, rotation, expansion, and reduction, and there is no shape distortion, there is a special relationship for the transformation coefficients a - d, that is, a = e = sxφ cos θ -(1)b=-d=-S
The relationship x-sin θ ---(2) should hold true. Here, Sx is the magnification rate in the X-axis direction, S, is the magnification rate in the Y-axis direction, and θ is the rotation angle of the image. In normal camera operations, when the subject is stationary, the movement of the entire image can be thought of as a combination of parallel translation, rotation, enlargement, and reduction.

したがって3つの動きベクトル■1、■1、■により変
換係数を求めたのち、係数評価回路41によってこの変
換係数を評価し、前述の関係を満たしているものを係数
選択回路42によって選択して動き量の予測に用いるこ
とにより、3つの動きベクトルv1、■1、Vbから求
めた画像の動きが平行移動、回転、拡大・縮小といった
通常のカメラ操作で起こり得る動きか否かを判定するこ
とができる。例えば画面の一部の領域が全体とは異なる
動きをしたり、画面内に異物体が進入して、画像がX軸
方向には拡大する動きを、Y軸方向には縮小する動きを
示したとすると、このような領域の動きベクトルから求
めた変換係数は上述の(1)式および(2)式の関係を
満たさず、画像全体の動きの検出に用いることは不適当
であることがわかる。前述の(1)式および(2)式の
関係を満たす変換係数のみを動き量予測に用いることに
より、画像全体の動きと異なる領域の動きを排°除して
、精度よく画像全体の動きを検出することができる。
Therefore, after calculating the conversion coefficients using the three motion vectors ■1, ■1, ■, the coefficient evaluation circuit 41 evaluates the conversion coefficients, and the coefficient selection circuit 42 selects the one that satisfies the above-mentioned relationship. By using it to predict the amount, it is possible to determine whether the movement of the image obtained from the three motion vectors v1, ■1, and Vb is a movement that can occur through normal camera operations such as parallel translation, rotation, and enlargement/reduction. can. For example, if a part of the screen moves differently from the whole, or if a foreign object enters the screen, the image may expand in the X-axis direction and contract in the Y-axis direction. Then, it can be seen that the transformation coefficient obtained from the motion vector of such a region does not satisfy the relationships of equations (1) and (2) above, and is inappropriate to be used for detecting the motion of the entire image. By using only the transformation coefficients that satisfy the relationships of equations (1) and (2) above for motion amount prediction, it is possible to eliminate motion in areas different from the motion of the entire image and accurately estimate the motion of the entire image. can be detected.

第3図は、3つの動きベクトルから得られた係数を評価
して画像の動きを判定する方法を示すためのものである
。第3図(a)のように画像の4つの領域の動きベクト
ルが得られているものとする。これは例えばカメラが画
面中央を中心として左に回転している隙に、画面右上の
領域の物体が大きく左に移動したような場合に相当する
。4つの動きベクトルこれらのうち3らを選んで、変換
係数を求めると、第3図(b)、 (c)および(d)
は前述の(1)式および(2)式の関係を満たさず、同
図(d)の組合せのみ有効と判定することができる。し
たがって全体と異なる動きをもつ画面右上の領域の動き
ベクトルを排除することにより、精度よく画像全体の動
きを検出することができる。
FIG. 3 is for illustrating a method for determining the motion of an image by evaluating coefficients obtained from three motion vectors. It is assumed that the motion vectors of four regions of the image have been obtained as shown in FIG. 3(a). This corresponds to, for example, a case where an object in the upper right area of the screen moves significantly to the left while the camera is rotating to the left about the center of the screen. When three of the four motion vectors are selected and the conversion coefficients are calculated, the results are as shown in Figure 3 (b), (c) and (d).
does not satisfy the relationships of equations (1) and (2) described above, and it can be determined that only the combination shown in (d) in the figure is valid. Therefore, by excluding the motion vector in the upper right area of the screen that has a motion different from that of the whole image, the motion of the entire image can be detected with high accuracy.

変換係数は検出動きベクトルの組合せの数、本実施例の
場合はn個の動きベクトルから3個を選ぶ組合せの数だ
け得られるが、画像、全体の動きはこれらの変換係数が
類似した集まりどうし分類することに帰着される0通常
このような分類は次元の数が多いとパラメータの決定、
演算数の点で困難であるが、本実施例のように、変換係
数から動きベクトルを予測し、予測した動きベクトルと
検出した動きベクトルの誤差が所定の値より小さくなる
領域の数が最大となる領域を求め、この領域に属する検
出動きベクトルのみを用いることで代表的な動きに属す
る領域を容易に分類することができる。
Transformation coefficients are obtained by the number of combinations of detected motion vectors, in this example, the number of combinations in which three motion vectors are selected from n motion vectors. Typically, such classification has a large number of dimensions and the determination of parameters,
Although it is difficult in terms of the number of operations, as in this example, the motion vector is predicted from the transformation coefficient, and the number of regions where the error between the predicted motion vector and the detected motion vector is smaller than a predetermined value is maximized. By finding a region and using only detected motion vectors belonging to this region, it is possible to easily classify regions belonging to representative motions.

第4図は本実施例における動き領域抽出回路(候補領域
係数回路81及び、最大領域選択回路82)の動作を説
明するための図である。第4図(a)は画面を16の領
域に分割し、検出された16@の動きベクトルの概略を
示す図であり、画像の大部分は左から右に平行移動して
いる。領域9.13.14および16はこれとは異なフ
た動きをしている。このような場合、例えば領域1.2
.5の動きベクトルより予測した各位置における誤差が
所定の値より小さくなる領域(vc補領領域する)を図
示すると、例えば第4図(b)のようになる。このとき
候補領域数は13となり、領域l、2.5の動きは画像
の大部分の動きを代表していることがわかる。一方領域
9.13.14の動きベクトルより予測した場合の候補
領域は第4図(C)のようになり、候補領域の数は3と
なり、領域9.13.14の動きは全体の動きとは孤立
した動きであることがわかる。そこで、画像全体の代表
的な動きは、孤立した領域9.13.14の動きベクト
ルを排除してその他の領域の動きベクトルを用いること
により、より精度よく求めることができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the motion area extraction circuit (candidate area coefficient circuit 81 and maximum area selection circuit 82) in this embodiment. FIG. 4(a) is a diagram showing an outline of the detected 16@ motion vectors when the screen is divided into 16 areas, and most of the image is translated from left to right. Areas 9.13.14 and 16 behave differently. In such a case, for example, area 1.2
.. An example of an area (vc complement area) in which the error at each position predicted from the motion vector of 5 is smaller than a predetermined value is shown in FIG. 4(b). At this time, the number of candidate areas is 13, and it can be seen that the movement of area l, 2.5 represents the movement of most of the image. On the other hand, the candidate area when predicted from the motion vector of area 9.13.14 is as shown in Figure 4 (C), the number of candidate areas is 3, and the movement of area 9.13.14 is the same as the overall movement. It can be seen that this is an isolated movement. Therefore, the representative motion of the entire image can be determined more accurately by excluding the motion vectors of the isolated regions 9, 13, and 14 and using the motion vectors of other regions.

以下本実施例の全体的動作を第5図を参照しながら説明
する。
The overall operation of this embodiment will be explained below with reference to FIG.

(ステブブSl)動きベクトル検出回路2によって、ま
ず各領域の動きベクトルn個を求める。
(Step S1) The motion vector detection circuit 2 first obtains n motion vectors for each area.

(ステップ”S2)最大候補領域数をOとする。(Step “S2) The maximum number of candidate areas is set to O.

(ステップS3)動きベクトル選択回路3によって、動
きベクトルn個のうち、3個の組合せを選ぶ。
(Step S3) The motion vector selection circuit 3 selects three combinations from among the n motion vectors.

(ステップ54)vc補領領域数0とする。(Step 54) The number of vc complement areas is set to 0.

(ステブブS5)変換係数算出回路4によって、変換係
数a −fを求める。
(Step S5) The conversion coefficient calculation circuit 4 calculates the conversion coefficients a - f.

(ステラ7”S6)係数評価臼vfi41によって、変
換係数の有効性を画像の動きが平行移動、回転、拡大、
縮小かを評価して判断する。
(Stella 7”S6) The coefficient evaluation mill VFI41 evaluates the effectiveness of the conversion coefficients by determining whether the movement of the image is parallel translation, rotation, enlargement, etc.
Evaluate and determine whether it is a reduction.

(ステップ′″57)係数選択回路42によって、評価
すべき領域をひとつ選ぶ。
(Step ''57) The coefficient selection circuit 42 selects one region to be evaluated.

(スi)ブS8)動き量予測回路5によって、有効な動
きベクトルのみを用いて動きベクトルを予測する。゛ (ス1ツブS9)M差検出回路6によって、検出動きベ
クトルと予測した動きベクトルの誤差を検出する。
(i) S8) The motion amount prediction circuit 5 predicts a motion vector using only valid motion vectors. (Step S9) The M difference detection circuit 6 detects the error between the detected motion vector and the predicted motion vector.

(ステフブ510)閾値回路7によって、誤差は所定の
閾値以下かを判定する。
(Step 510) The threshold circuit 7 determines whether the error is below a predetermined threshold.

(ステップ5ll)fPA補領域計数回路81により、
誤差が閾値以下の場合、候補領域数を1増加する。
(Step 5ll) The fPA complementary area counting circuit 81
If the error is less than or equal to the threshold, the number of candidate regions is increased by 1.

(スiツブ512)評価すべき領域はすべて終了かを判
断する。
(Switch 512) Determine whether all areas to be evaluated have been completed.

(スンフブ513)評価すべき領域が残っていれば次の
領域を選び、 (ステヴブS7)へ戻る。
(Sunfubu 513) If there are still areas to be evaluated, select the next area and return to (Stevebu S7).

(スiツ7”514)fP?c補領域補数域最大候補領
域数より大きいかどうか判断する。
(S7"514) Determine whether fP?c is larger than the maximum number of candidate regions in the complement region.

(ステフブS 15)候補領域の数が最大候補領域数よ
り大であれば最大候補領域数を更新する。
(Step S15) If the number of candidate regions is greater than the maximum number of candidate regions, the maximum number of candidate regions is updated.

(ステップ”316)すべての動きベクトルの組合せを
終了したかを判定する。
(Step "316") It is determined whether all motion vector combinations have been completed.

(ステップ517)組合せがまだ残っていれば組合せを
更新して(スiヴブS4)へ戻る。
(Step 517) If there are still combinations remaining, the combinations are updated and the process returns to step S4.

(ステップ”818)すべての組合せのうち、最大領域
選択回路82により候補領域が最大となった領域の動き
ベクトルのみを選択し、これらの動きベクトルを用いて
動き量決定回路9によフて画像全体の動きを決定し、動
き量出力端子10へ出力する。
(Step 818) Among all the combinations, the maximum area selection circuit 82 selects only the motion vector of the area with the maximum candidate area, and using these motion vectors, the motion amount determination circuit 9 determines the image. The overall motion is determined and output to the motion amount output terminal 10.

このように、3つの動きベクトルを用いて両像の動きを
表す変換係数を算出し、この変換係数の係数値より、画
像の動きが平行移動、回転、縮小、拡大の組合せか否か
を判定することにより、画像全体の動きと異なる領域の
動きを排除して、精度よく画像全体の動きを検出するこ
とができる。また、予測した動きベクトルと検出した動
きベクトルの誤差が所定の値より小さくなる領域の数が
最大となる領域を求めるという方法により、予測した動
きと大きく異なる領域の動きの影響を排除して画像全体
の代表的な動き精度よくを検出することが容易に実現で
きる。
In this way, a conversion coefficient representing the movement of both images is calculated using the three motion vectors, and based on the coefficient value of this conversion coefficient, it is determined whether the movement of the image is a combination of translation, rotation, reduction, and enlargement. By doing so, the movement of the entire image can be detected with high accuracy by excluding the movement of areas different from the movement of the entire image. In addition, by finding the region where the number of regions where the error between the predicted motion vector and the detected motion vector is smaller than a predetermined value is the maximum, it is possible to eliminate the influence of motion in regions that are significantly different from the predicted motion. It is easy to detect the overall representative movement with high accuracy.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、本
発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。たとえ
ば、4以上の動き量から画像全体の動きを算出してもよ
い。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention. For example, the movement of the entire image may be calculated from the amount of movement of 4 or more.

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば次のような効果を奏
することができる。
As described in detail, the present invention provides the following effects.

(1)画像全体の動きを、検出した2つ以上の動き量か
ら変換係数として算出しているので、回転、拡大、縮小
などのように、画面の位置によって得られる動きベクト
ルの向きや大きさが異なる動きの場合でも、同一の動き
に対しては同一の変換係数が得られ、同一の動きに属す
る領域を識別することが可能になる。
(1) Since the movement of the entire image is calculated as a conversion coefficient from two or more detected amounts of movement, the direction and size of the motion vector obtained from the position of the screen, such as rotation, enlargement, reduction, etc. Even if the motions are different, the same conversion coefficients are obtained for the same motion, making it possible to identify regions belonging to the same motion.

(2)算出された変換係数をもとに、画像の他の位置に
おける動き量を予測し、予測した動き量と検出した動き
量の差が所定の閾値より小さい領域を抽出しているので
、類似した動きをもつ部分が同一の領域として得られ、
平行移動のほか回転、拡大、縮小を含む画像全体の動き
を、全体の動きと異なる一部の領域の動きに影響されず
に検出することができる。
(2) Based on the calculated conversion coefficients, the amount of motion at other positions in the image is predicted, and areas where the difference between the predicted amount of motion and the amount of detected motion is smaller than a predetermined threshold are extracted. Parts with similar movements are obtained as the same area,
It is possible to detect the movement of the entire image, including translation, rotation, enlargement, and reduction, without being affected by the movement of some areas that differ from the overall movement.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例における画像動き検出装
置のブロック図、第2図は本発明の第2の実施例におけ
る画像動き検出装置のブロック図、第3図は本発明の第
2の実施例における係数評価を説明するためのベクトル
構成図、第4図は本発明の第2の実施例における動き領
域抽出の動作を説明するためのベクトル構成図、第5図
は本発明の第2の実施例における動作のフローチャート
、第6図は従来の画像動き検出装置のブロック図である
。 l・・・画像入力端子、2・・・動きベクトル検出回路
、3・・・動きベクトル選択回路、4・・・変換係数算
出回路、5・・・動き量予測回路、6・・・誤差検出回
路、7・・・閾値回路、8・・・動き領域抽出回路、9
・・・動き量決定回路、10・・・動き量出力端子、4
1・・・係数評価回路、42・・・係数選択回路、81
・・・候補領域係数回路、82・・・最大領域選択回路
。 代理人 弁理士 松 1)正 道 第3図 第4図
FIG. 1 is a block diagram of an image motion detection device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an image motion detection device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram of an image motion detection device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a vector configuration diagram for explaining the coefficient evaluation in the second embodiment of the present invention, FIG. 4 is a vector configuration diagram for explaining the operation of motion area extraction in the second embodiment of the present invention, and FIG. A flowchart of the operation in the second embodiment, and FIG. 6 is a block diagram of a conventional image motion detection device. l... Image input terminal, 2... Motion vector detection circuit, 3... Motion vector selection circuit, 4... Conversion coefficient calculation circuit, 5... Motion amount prediction circuit, 6... Error detection Circuit, 7... Threshold circuit, 8... Motion area extraction circuit, 9
...Motion amount determination circuit, 10...Motion amount output terminal, 4
1... Coefficient evaluation circuit, 42... Coefficient selection circuit, 81
. . . Candidate region coefficient circuit, 82 . . . Maximum region selection circuit. Agent Patent Attorney Matsu 1) Tadashi Michi Figure 3 Figure 4

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)画面上の複数の領域の動き量を検出する動きベク
トル検出手段と、前記検出した動き量のうちの複数を用
いて画像の動きを表す変換係数を算出する変換係数算出
手段と、前記変換係数を用いて前記画面上の複数の領域
における予測動き量を算出する動き量子測手段と、前記
予測動き量と前記検出した複数の領域の動き量との誤差
が所定の値以下となる領域を抽出する動き領域抽出手段
と、前記抽出された領域の動き量を用いて画像全体の動
きを決定する動き量決定手段とを備えたことを特徴とす
る画像の動き検出装置。
(1) motion vector detection means for detecting the amount of motion of a plurality of areas on the screen; transformation coefficient calculation means for calculating a transformation coefficient representing the movement of the image using a plurality of the detected amounts of motion; a motion quantum measuring means for calculating predicted motion amounts in a plurality of regions on the screen using conversion coefficients; and a region where an error between the predicted motion amount and the detected motion amount of the plurality of regions is less than or equal to a predetermined value. 1. An image motion detection device comprising: a motion region extracting means for extracting a motion region; and a motion amount determining means for determining a motion of the entire image using the motion amount of the extracted region.
(2)動き領域抽出手段は、前記算出した予測動き量の
各々について、この予測動き量と画面上の複数の領域で
検出した動き量との誤差が所定の閾値以下となる領域の
数を求め、この領域の数の最大を与える領域の動き量を
選択することを特徴とする請求項1記載の画像の動き検
出装置。
(2) The motion region extracting means calculates, for each of the predicted motion amounts calculated above, the number of regions in which the error between the predicted motion amount and the motion amounts detected in a plurality of regions on the screen is equal to or less than a predetermined threshold. 2. The image motion detection apparatus according to claim 1, wherein the motion amount of the region that gives the maximum number of regions is selected.
(3)変換係数算出手段は、画面上の3つ以上の領域の
動き量を用いて変換係数を算出し、前記動き量子測手段
は、この変換係数の有効性を画像の動きが平行移動、回
転、拡大、縮小のいずれかまたはこれらの組合せである
ことを評価することにより判定するとともに、無効とさ
れた変換係数を排除して残りの変換係数を用いて前記画
面上の複数の領域における予測動き量を算出することを
特徴とする請求項1記載の画像の動き検出装置。
(3) The conversion coefficient calculation means calculates a conversion coefficient using the amount of movement of three or more areas on the screen, and the motion quantum measurement means determines the effectiveness of the conversion coefficient when the movement of the image is parallel or Determining by evaluating whether it is rotation, expansion, reduction, or a combination thereof, and performing prediction in multiple areas on the screen using the remaining transformation coefficients by excluding the invalid transformation coefficients. 2. The image motion detection device according to claim 1, wherein the image motion detection device calculates a motion amount.
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