JPH05236452A - Method and device for detection motion vector - Google Patents
Method and device for detection motion vectorInfo
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- JPH05236452A JPH05236452A JP7530891A JP7530891A JPH05236452A JP H05236452 A JPH05236452 A JP H05236452A JP 7530891 A JP7530891 A JP 7530891A JP 7530891 A JP7530891 A JP 7530891A JP H05236452 A JPH05236452 A JP H05236452A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル画像データ
の動ベクトル検出方法及び検出装置に係り、特に、高精
度の動ベクトルの検出方法及び検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and a device for detecting a motion vector of digital image data, and more particularly to a method and a device for detecting a motion vector with high accuracy.
【0002】[0002]
【従来の技術】動画像信号の符号化方式として、動き補
償フレーム間符号化方式の研究が盛んに行なわれ、その
有効性も知られている。2. Description of the Related Art As a moving picture signal coding method, a motion-compensated interframe coding method has been actively researched and its effectiveness is known.
【0003】この動き補償フレーム間符号化方式は、動
画像のフレーム間(又はフィールド間)の相関を利用し
て、現フレームと、その過去あるいは未来に位置する参
照フレームとの間の動き量を求め、この動き量に基づい
て現フレームを補償し、これと現フレームとの差分を求
め、この差分値と動き情報とを符号化するというもので
ある。This motion-compensated interframe coding system utilizes the correlation between frames (or fields) of a moving image to calculate the amount of motion between a current frame and a reference frame located in the past or in the future. The present frame is compensated based on this motion amount, the difference between this frame and the current frame is calculated, and this difference value and motion information are encoded.
【0004】この動き補償を行なうためには、動画像信
号の動き量(動ベクトル)を高精度で求めることが重要
で、ブロック単位に動ベクトルを求めるブロックマッチ
ング法と呼ばれる方法が良く知られている。In order to perform this motion compensation, it is important to obtain the motion amount (moving vector) of the moving image signal with high accuracy, and a method called a block matching method for obtaining the moving vector in block units is well known. There is.
【0005】図4の(A)及び(B)にこの方法の原理
図を示す。即ち、この方法は、現フレーム100に於い
て動ベクトルを検出しようとするブロック102に対し
て、参照フレーム104の同一位置画素106を中心と
したある探索範囲108内にある全ての画素110に対
応した候補ベクトル112について、フレーム間の差分
に基づいたブロック単位の評価関数値を算出し、この評
価関数値を最小とする候補ベクトルをそのブロックの動
ベクトル114として検出するものである。一般に、マ
ッチングの演算は画素単位で行なうので、検出できる動
き量も1画素精度である。しかし、動きが複雑な時、1
画素精度の動ベクトルでは不十分で、さらに高精度の動
ベクトルが必要となる。FIGS. 4A and 4B show a principle diagram of this method. That is, this method corresponds to all the pixels 110 within a certain search range 108 centered on the pixel 106 at the same position of the reference frame 104 with respect to the block 102 whose motion vector is to be detected in the current frame 100. With respect to the candidate vector 112, a block-based evaluation function value is calculated based on the difference between frames, and the candidate vector having the minimum evaluation function value is detected as the motion vector 114 of the block. Generally, since the matching calculation is performed on a pixel-by-pixel basis, the amount of motion that can be detected is also accurate to one pixel. However, when the movement is complicated, 1
Pixel-accurate motion vectors are not enough, and higher-precision motion vectors are required.
【0006】そこで、1/2画素精度の動ベクトル検出
方式が提案されている。この方式は、図5に示す様に、
まず整数画素116位置で、ブロックマッチングを行な
い第1の動ベクトル118を検出する。この動ベクトル
118は1画素精度である。次に、この第1の動ベクト
ル118を中心に、1/2画素離れた8つの動ベクトル
120について評価を行なう。そして、第1の動ベクト
ル118と1/2画素精度の8つの候補動ベクトルのう
ち、評価値が最小のものを最終的に検出された動ベクト
ル122とするものである。Therefore, a motion vector detecting method with 1/2 pixel accuracy has been proposed. This method, as shown in FIG.
First, block matching is performed at the position of the integer pixel 116 to detect the first motion vector 118. The motion vector 118 has one pixel precision. Next, with respect to the first motion vector 118, eight motion vectors 120 separated by 1/2 pixel are evaluated. Then, of the first motion vector 118 and the eight candidate motion vectors with 1/2 pixel accuracy, the one having the smallest evaluation value is set as the finally detected motion vector 122.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な1/2画素精度の動ベクトルの検出を行なうために
は、ブロックマッチング時に必要な1/2画素値を複数
の整数画素値から生成しなくてはならないが、この処理
は複雑であり、よって処理時間も長くなることは否めな
い。しかも、従来の1/2画素精度の動ベクトルの検出
方法では、全てのブロックに対して一様の処理を施して
いるため、例えば静止しているブロックのような検出精
度を上げても無意味なブロックや、1画素精度で十分に
正確な動ベクトルが検出されたブロックに対しても、1
/2画素精度での検出を行なうことになり、無駄な処理
をしているという問題点があった。By the way, in order to detect a half-pixel precision motion vector as described above, a half-pixel value required for block matching is generated from a plurality of integer pixel values. This must be done, but this process is complicated, and the processing time cannot be denied. Moreover, in the conventional method of detecting a motion vector with 1/2 pixel accuracy, it is meaningless to increase the detection accuracy of a stationary block, for example, because all blocks are subjected to uniform processing. Even for blocks that have a sufficiently accurate motion vector with 1 pixel accuracy
There is a problem in that wasteful processing is performed because detection is performed with a precision of / 2 pixels.
【0008】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、効率良く高精度の動ベクトルを検出することを可能
とする動ベクトル検出方法及び検出装置を提供すること
を目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a motion vector detecting method and a motion vector detecting apparatus capable of efficiently detecting a motion vector with high accuracy.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するためには、本発明の動ベクトル検出方法では、時系
列的に順次入力される複数のフレームからなるディジタ
ル画像データの現在の注目フレームについて、過去ある
いは未来のフレームを参照してブロックマッチング法に
よりブロック毎の動きを示す動ベクトルを検出する際
に、1画素精度で、ブロック毎に動ベクトル検出を行な
って第1の動ベクトルを求めるステップと、求まった第
1の動ベクトルを中心に、周囲を1画素以下の精度で、
さらに動ベクトルの検出をするか否かの判定を行なうス
テップと、もしさらに高精度の検出をすると判定された
時、上記第1の動ベクトルの周囲の上記1画素以下の精
度の動ベクトルについて評価を行なって、高精度の動ベ
クトルを検出するステップとを備えている。In order to achieve the above object, in the motion vector detecting method of the present invention, the current attention of the digital image data consisting of a plurality of frames which are sequentially input in time series. Regarding a frame, when the motion vector indicating the motion of each block is detected by the block matching method with reference to the past or future frame, the motion vector detection is performed for each block with one pixel accuracy to obtain the first motion vector. With the accuracy of less than 1 pixel in the surroundings, centering around the obtained step and the obtained first motion vector,
Further, a step of determining whether or not to detect a motion vector, and, if it is determined to detect with higher accuracy, evaluate the motion vector with an accuracy of 1 pixel or less around the first motion vector. And detecting a highly accurate motion vector.
【0010】また、本発明による動ベクトル検出装置
は、連続するフレームの中の現フレームと、参照フレー
ム間の動ベクトルを、ブロックマッチング法により検出
する動ベクトル検出回路と、上記動ベクトル検出回路に
より検出された動ベクトルの評価関数値を閾値に対して
判定する判定回路と、上記判定回路の判定信号に基づい
て、上記動ベクトル検出回路によってより高精度の動ベ
クトル検出を実行するか否かを制御する制御回路とを備
えている。Further, the motion vector detecting apparatus according to the present invention comprises a motion vector detecting circuit for detecting a motion vector between a current frame in continuous frames and a reference frame by a block matching method, and the motion vector detecting circuit. A determination circuit that determines the evaluation function value of the detected motion vector with respect to a threshold value, and whether or not to perform more accurate motion vector detection by the motion vector detection circuit based on the determination signal of the determination circuit. And a control circuit for controlling.
【0011】[0011]
【作用】本発明による動ベクトル検出方法及び検出装置
では、1画素精度でのブロックマッチングによる動ベク
トル検出の後、ブロック毎にさらに高精度の検出を行な
うか否か判定するようにしている。従って、無駄な処理
なく、効率的に高精度の動ベクトル検出を行なえるよう
になる。In the motion vector detecting method and the motion detecting device according to the present invention, after the motion vector is detected by the block matching with one pixel accuracy, it is determined for each block whether or not the detection is performed with higher accuracy. Therefore, it is possible to efficiently perform highly accurate motion vector detection without wasteful processing.
【0012】[0012]
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の一実施
例を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0013】図2は、本発明の一実施例に係るブロック
マッチング時の画素配置を説明する図である。同図に於
いて、現ブロック10は、今、動ベクトルを求めようと
している現フレーム内のブロックである。12は参照フ
レーム内の画素で、1画素精度で動ベクトル検出を行な
った時に求まったブロックの中心の画素であり、14は
第1の動ベクトルである。16は上記検出画素12を中
心にして1/2画素離れた1/2画素であり、18は1
/2画素精度の候補動ベクトルである。また、20は上
記1/2画素16を中心に設定される参照ブロックの例
であり、22は参照ブロック20を構成する1/2画素
である。FIG. 2 is a diagram for explaining a pixel arrangement during block matching according to an embodiment of the present invention. In the figure, the current block 10 is the block in the current frame for which the motion vector is being obtained. Reference numeral 12 is a pixel in the reference frame, which is a pixel at the center of the block obtained when motion vector detection is performed with one pixel accuracy, and 14 is a first motion vector. 16 is a 1/2 pixel which is 1/2 pixel away from the detection pixel 12 and 18 is 1
It is a candidate motion vector of / 2 pixel accuracy. Reference numeral 20 is an example of a reference block set centering on the 1/2 pixel 16 and 22 is a 1/2 pixel forming the reference block 20.
【0014】図3は、1/2画素値の算出の仕方を説明
する図である。整数画素30〜36は、入力した画素デ
ータであって、整数位置に位置している。また、1/2
画素38〜42は、周囲の整数画素から1/2画素離れ
た所に位置して、周囲の整数画素の平均値をとって生成
されるものである。FIG. 3 is a diagram for explaining how to calculate the 1/2 pixel value. The integer pixels 30 to 36 are input pixel data and are located at integer positions. Also, 1/2
The pixels 38 to 42 are located at a distance of 1/2 pixel from the surrounding integer pixels, and are generated by taking the average value of the surrounding integer pixels.
【0015】図1の(A)は、動ベクトル検出に於ける
処理のフローチャートである。以下、この図を用いて、
本実施例の処理手順を説明する。まず、入力画像を複数
のブロックに分割し、ブロック毎、1画素精度でのブロ
ックマッチングを行なって、評価関数値を最小にする第
1の動ベクトルを検出する(ステップS1)。FIG. 1A is a flow chart of processing in motion vector detection. Below, using this figure,
The processing procedure of this embodiment will be described. First, the input image is divided into a plurality of blocks, and block matching with 1-pixel accuracy is performed for each block to detect the first motion vector that minimizes the evaluation function value (step S1).
【0016】次に、最小の評価関数値が「0」あるいは
予め設定してある閾値以下かを判定し(ステップS
2)、もし、評価関数値が「0」あるいは閾値以下であ
ったら、さらに検出精度を上げる必要なしと判断して、
動ベクトル検出の処理は終了する。Next, it is determined whether the minimum evaluation function value is "0" or less than a preset threshold value (step S
2) If the evaluation function value is "0" or less than the threshold value, it is determined that it is not necessary to further improve the detection accuracy,
The motion vector detection process ends.
【0017】一方、上記ステップS2に於いて、評価関
数値が閾値以上であると判定された場合には、1画素精
度の検出では不十分とみなし、さらに1/2画素精度で
の動ベクトル検出を行なう(ステップS3)。On the other hand, if it is determined in step S2 that the evaluation function value is greater than or equal to the threshold value, it is considered that detection with one pixel accuracy is insufficient, and motion vector detection with 1/2 pixel accuracy is performed. Is performed (step S3).
【0018】この1/2画素精度の検出では、図2に示
すように、第1の動ベクトル14の周囲1/2画素離れ
た8ベクトル18について、評価関数値を算出し、第1
の動ベクトル14も含めた9ベクトルの中から評価関数
値が最小となるものを検出する。この時使う1/2画素
値は、図3中に示すように、隣接する2個あるいは4個
の整数画素値の平均をとって生成する。また、評価関数
としては、差分の絶対値和,差分の2乗和,等が考えら
れる。In this 1 / 2-pixel precision detection, as shown in FIG. 2, the evaluation function value is calculated for eight vectors 18 that are 1/2 pixel apart around the first motion vector 14, and
The motion vector having the smallest evaluation function value is detected from among the nine vectors including the motion vector 14 of. The 1/2 pixel value used at this time is generated by averaging two or four adjacent integer pixel values, as shown in FIG. Further, as the evaluation function, the sum of absolute differences, the sum of squared differences, and the like can be considered.
【0019】このように、一画素精度での動ベクトル
(第1の動ベクトル)の検出後、その評価関数値を評価
してさらに1/2画素精度の検出を行なうか否か判定す
るので、1画素精度で十分に検出された動ベクトルにつ
いては、ムダな処理をすることなく、高精度の動ベクト
ル検出を効率的に行なえる。As described above, after detecting the motion vector with the one-pixel precision (first motion vector), the evaluation function value is evaluated to determine whether or not the detection with the half-pixel precision is further performed. High-precision motion vector detection can be efficiently performed without performing unnecessary processing for motion vectors that have been sufficiently detected with one pixel accuracy.
【0020】なお、上記実施例では高精度の動ベクトル
検出の精度を1/2画素とした場合を例示したが、1/
4画素精度等でも良いことは勿論である。また、1/2
画素精度で検出後、さらに判定を行ない、1/4画素精
度の検出をする等、多段階的に精度を上げていくことも
考えられる。In the above embodiment, the case where the precision of the high precision motion vector detection is set to 1/2 pixel is illustrated.
Needless to say, 4-pixel precision or the like may be used. Also, 1/2
It is also conceivable to further improve the accuracy in multiple stages, such as performing further determination after detecting with pixel accuracy and detecting with 1/4 pixel accuracy.
【0021】次に、本発明の第2の実施例を説明する。
図1の(B)は、本発明を適用した動ベクトル検出装置
のブロック構成図である。同図に於いて、50は動画像
データを複数フレーム記憶する画像メモリであり、52
は動ベクトル検出回路である。また、54は判定回路で
あり、56は制御回路である。ここで、上記判定回路5
4は、動ベクトル検出回路52で求めた評価関数値を予
め設定した閾値に対して判定する。制御回路56は、各
構成要素の制御を行なう。Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1B is a block configuration diagram of a motion vector detection device to which the present invention is applied. In the figure, 50 is an image memory for storing a plurality of frames of moving image data, and 52 is an image memory.
Is a motion vector detection circuit. Further, 54 is a determination circuit, and 56 is a control circuit. Here, the determination circuit 5
4 determines the evaluation function value obtained by the motion vector detection circuit 52 with respect to a preset threshold value. The control circuit 56 controls each component.
【0022】上記構成での動作を次に説明する。検出開
始とともに、制御回路56の働きにより、画像メモリ5
0に記憶された現フレームと参照する過去のフレームの
値が、それぞれブロック毎に動ベクトル検出回路52に
読み出される。ここで、過去のフレームの値は、画像メ
モリ50に記憶された値を遅延回路58を介すことによ
り得ている。The operation of the above configuration will be described below. At the same time as the detection is started, the control circuit 56 works so that the image memory 5
The values of the current frame stored in 0 and the past frame referred to are read to the motion vector detection circuit 52 for each block. Here, the value of the past frame is obtained by passing the value stored in the image memory 50 through the delay circuit 58.
【0023】動ベクトル検出回路52では、まず、1画
素単位でブロックマッチングを行なって評価関数値を演
算し、動ベクトル(第1動ベクトル)を求める。また、
求められた評価関数値は、判定回路54に送られる。判
定回路54では、与えられた評価関数値を閾値に対して
比較し、評価関数値が閾値以下であるか否かの判定信号
を制御回路56に出力する。制御回路56では、判定信
号が真であれば、そのブロックに対する検出処理を終了
させ、次のブロックの処理に移るよう画像メモリ50と
動ベクトル検出回路52を制御する。これとともに、検
出された動ベクトル(第1の動ベクトル)が出力され
る。In the motion vector detection circuit 52, first, block matching is performed on a pixel-by-pixel basis to calculate an evaluation function value to obtain a motion vector (first motion vector). Also,
The obtained evaluation function value is sent to the determination circuit 54. The determination circuit 54 compares the given evaluation function value with a threshold value and outputs a determination signal to the control circuit 56 as to whether the evaluation function value is equal to or less than the threshold value. If the determination signal is true, the control circuit 56 terminates the detection process for the block and controls the image memory 50 and the motion vector detection circuit 52 to move to the process of the next block. At the same time, the detected motion vector (first motion vector) is output.
【0024】一方、判定回路54から与えられる判定信
号が偽であれば、制御回路56は、さらに1/2画素精
度での検出を動ベクトル検出回路52に命じる。これに
より、動ベクトル検出回路52では、1/2画素値を生
成して、1/2画素精度でのブロックマッチングを行な
い、最適な動ベクトルを求めて出力する。以上の処理を
順次ブロック毎に繰り返されることで、動ベクトル検出
処理が行なわれる。On the other hand, if the determination signal given from the determination circuit 54 is false, the control circuit 56 further commands the motion vector detection circuit 52 to perform detection with 1/2 pixel accuracy. As a result, the motion vector detection circuit 52 generates a 1/2 pixel value, performs block matching with 1/2 pixel accuracy, and obtains and outputs an optimum motion vector. The motion vector detection process is performed by sequentially repeating the above process for each block.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
効率良く高精度の動ベクトルを検出することを可能とす
る動ベクトル検出方法及び検出装置を提供することがで
きる。即ち、1画素精度での動ベクトルの検出後、ブロ
ック毎に更に高精度の検出を行なうか否か判定するの
で、ブロック毎にその動き量に応じた精度で無駄なく効
率的に高精度の動ベクトル検出を行うことができる。As described in detail above, according to the present invention,
It is possible to provide a motion vector detection method and a detection device capable of efficiently detecting a motion vector with high accuracy. That is, after detecting the motion vector with one pixel accuracy, it is determined whether or not the detection with higher accuracy is performed for each block. Vector detection can be performed.
【0026】このため、全てのブロックに対して高精度
の検出を行なう場合に比較し、検出処理時間を短縮でき
る。また、動ベクトル検出装置に於いては構成を簡単化
でき、消費電力を低減できる。Therefore, the detection processing time can be shortened as compared with the case where highly accurate detection is performed for all blocks. In addition, the structure of the motion vector detecting device can be simplified and power consumption can be reduced.
【図1】(A)は本発明の動ベクトル検出方法のフロー
チャートであり、(B)は本発明の動ベクトル検出装置
のブロック構成図である。FIG. 1A is a flowchart of a motion vector detection method of the present invention, and FIG. 1B is a block configuration diagram of a motion vector detection device of the present invention.
【図2】本発明の一実施例に於けるブロックマッチング
時の画素配置を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a pixel arrangement at the time of block matching according to an embodiment of the present invention.
【図3】1/2画素値の算出の仕方を説明する図であ
る。FIG. 3 is a diagram illustrating a method of calculating a 1/2 pixel value.
【図4】従来のブロックマッチング法を説明するための
図で、(A)はフレームとブロックの関係を示す図、
(B)は候補ベクトルを説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional block matching method, FIG. 4A is a diagram showing a relationship between frames and blocks;
(B) is a figure for demonstrating a candidate vector.
【図5】従来の1/2画素精度の動ベクトル検出方式を
説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional 1 / 2-pixel precision motion vector detection method.
50…画像メモリ、52…動ベクトル検出回路、54…
判定回路、56…制御回路。50 ... Image memory, 52 ... Motion vector detection circuit, 54 ...
Judgment circuit, 56 ... Control circuit.
Claims (2)
ムからなるディジタル画像データの現在の注目フレーム
について、過去あるいは未来のフレームを参照してブロ
ックマッチング法によりブロック毎の動きを示す動ベク
トルを検出する際に、 1画素精度で、ブロック毎に動ベクトル検出を行なって
第1の動ベクトルを求めるステップと、 求まった第1の動ベクトルを中心に、周囲を1画素以下
の精度で、さらに動ベクトルの検出をするか否かの判定
を行なうステップと、 もしさらに高精度の検出をすると判定された時、上記第
1の動ベクトルの周囲の上記1画素以下の精度の動ベク
トルについて評価を行なって、高精度の動ベクトルを検
出するステップと、 を具備することを特徴とする動ベクトル検出方法。1. A motion vector indicating a motion of each block by a block matching method with respect to a current frame of interest of digital image data composed of a plurality of frames sequentially input in time series is referred to by a past or future frame. At the time of detection, a step of performing a motion vector detection for each block with a pixel accuracy to obtain a first motion vector, and a step with a precision of 1 pixel or less around the periphery of the first motion vector obtained, And a step of determining whether or not to detect a motion vector, and if it is determined to detect the motion vector with higher accuracy, evaluate the motion vector with accuracy of 1 pixel or less around the first motion vector. And a step of detecting a highly accurate motion vector, the motion vector detecting method comprising:
参照フレーム間の動ベクトルを、ブロックマッチング法
により検出する動ベクトル検出回路と、 上記動ベクトル検出回路により検出された動ベクトルの
評価関数値を閾値に対して判定する判定回路と、 上記判定回路の判定信号に基づいて、上記動ベクトル検
出回路によってより高精度の動ベクトル検出を実行する
か否かを制御する制御回路と、 を具備することを特徴とする動ベクトル検出装置。2. A current frame among consecutive frames,
A motion vector detection circuit that detects a motion vector between reference frames by a block matching method, a determination circuit that determines the evaluation function value of the motion vector detected by the motion vector detection circuit with respect to a threshold value, and the determination circuit A motion vector detection device, comprising: a control circuit that controls whether or not the motion vector detection circuit performs more accurate motion vector detection based on a determination signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7530891A JPH05236452A (en) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Method and device for detection motion vector |
Applications Claiming Priority (1)
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JP7530891A JPH05236452A (en) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Method and device for detection motion vector |
Publications (1)
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ID=13572498
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JP (1) | JPH05236452A (en) |
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