JPH06165164A - Dynamic picture processor - Google Patents
Dynamic picture processorInfo
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- JPH06165164A JPH06165164A JP33345892A JP33345892A JPH06165164A JP H06165164 A JPH06165164 A JP H06165164A JP 33345892 A JP33345892 A JP 33345892A JP 33345892 A JP33345892 A JP 33345892A JP H06165164 A JPH06165164 A JP H06165164A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- motion vector
- area
- global motion
- motion
- Prior art date
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- Pending
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Landscapes
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、テレビ会議のように、
動画像をディジタル伝送するときに用いられる符号化装
置に関する。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention, like a video conference,
The present invention relates to an encoding device used when digitally transmitting a moving image.
【０００２】[0002]
【従来の技術】テレビ会議やテレビ電話を対象とした動
画像の符号化方式として、国際電信電話諮問委員会（Ｃ
ＣＩＴＴ）で、動き補償フレーム間予測離散コサイン変
換符号化方式が標準化された。ＣＣＩＴＴ勧告Ｈ．２６
１である。この方式では、入力画面を１６×１６の矩形
領域にに分割し、それぞれの領域にもっとも近い領域を
局部復号画像から探索してその動きベクトルを求める動
きベクトル探索を行なうことで、動画像の効率の良い予
測を行なっている。しかし、この動きベクトル探索や動
き補償は、小領域単位に行なっていたため、カメラ自身
が動くような状況では、伝送しなければならない動きベ
クトル自身の情報量が多くなる場合がある。Ｈ．２６１
方式では、一つ前の小領域の動きベクトルとの差分を伝
送することになっているため、カメラが左右または上下
方向へ移動した場合（パンニングと呼ぶ）は、その差分
値が小さくなることが多いが、カメラがズーミングした
場合は、小領域の画像上での座標位置によって異なった
方向への動きベクトルとなるため、一つ前の小領域の動
きベクトルとの差分を用いても、一般的に差分値は小さ
くできない。そこで、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ Ｉ
ＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅ
ｎｃｅ ｏｆ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ， Ｓｐｅｅｃｈ
ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，１９９
１，Ｍ９．４ｐｐ．２７２５−２７２８（以下文献１）
にあるように、小領域毎に求めてきた動きベクトルから
カメラのパンニングやズーミングを推定して従来の動き
補償の前段で、大局的なカメラ動き補償をする手法が提
案されている。2. Description of the Related Art The International Telegraph and Telephone Advisory Committee (C
In CITT), a motion-compensated inter-frame prediction discrete cosine transform coding method has been standardized. CCITT Recommendation H. 26
It is 1. According to this method, the input screen is divided into 16 × 16 rectangular areas, the area closest to each area is searched from the locally decoded image, and a motion vector search is performed to obtain the motion vector. Making good predictions of. However, since the motion vector search and motion compensation are performed in small area units, the amount of information of the motion vector itself that must be transmitted may increase in a situation where the camera itself moves. H. 261
In the method, since the difference from the motion vector of the previous small area is transmitted, when the camera moves to the left or right or in the up and down direction (called panning), the difference value may be small. Although there are many cases, when the camera is zoomed, the motion vector is in different directions depending on the coordinate position on the image of the small area, so even if the difference from the motion vector of the previous small area is used, it is common. The difference value cannot be small. Therefore, Proceeding of I
EEE International Conference
nce of Acoustics, Speech
and Signal Processing, 199
1, M9.4 pp. 2725-2728 (hereinafter referred to as Document 1)
As described in (1), there is proposed a method of estimating the panning and zooming of the camera from the motion vector obtained for each small area and performing global camera motion compensation before the conventional motion compensation.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】カメラから入力された
画像内に動きがなく、カメラの動きのみならば、小領域
毎の動きベクトルから推定した大局的動きベクトルは、
カメラの動きを良く表しているが、一般的に画像内に
は、符号化対象となる人物などのカメラの動きとは独立
した動きをもった領域が存在する。このような場合に
は、文献１に示されているように、小領域の動きベクト
ルから大局的な動きベクトルを推定する際に、一度求ま
った大局的動きベクトルとは、異なった小領域の動きベ
クトルを削除しながら、繰り返し大局的な動きベクトル
を推定する反復計算が必要になる。本発明は、この反復
計算をすることなく、大局的な動きベクトルを推定する
ことが可能な動画像符号化装置を提供することにある。If there is no motion in the image input from the camera and only the motion of the camera, the global motion vector estimated from the motion vector for each small area is
Although the motion of the camera is well represented, in general, an image has a region having a motion independent of the motion of the camera of a person or the like to be encoded. In such a case, as shown in Reference 1, when estimating the global motion vector from the motion vector of the small region, the motion of the small region different from the global motion vector obtained once is estimated. Iterative calculation is required to repeatedly estimate the global motion vector while deleting the vector. An object of the present invention is to provide a moving picture coding apparatus capable of estimating a global motion vector without performing this iterative calculation.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本願発明は次の手段を提供する。連続した２つの入
力画像フレームの一方を、複数の矩形に領域分割し、分
割されたそれぞれの領域のにもっとも近い領域を他方の
入力画像から探索する対応探索回路と、前記対応探索回
路出力の局所領域動きベクトルから大域的動きベクトル
を推定する回路とを含み、入力信号と局部復号信号に対
して、まず、前記大局的動きベクトル推定回路からの制
御信号に基づいて大域的動き補償を行ない、前記大局的
動き補償後出力を動き補償フレーム間予測変換符号化す
る動画像符号化装置。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides the following means. A correspondence search circuit that divides one of two continuous input image frames into a plurality of rectangles and searches the other input image for a region closest to each of the divided regions, and a local of the correspondence search circuit output. A circuit for estimating a global motion vector from a regional motion vector, for an input signal and a local decoded signal, first, performs global motion compensation based on a control signal from the global motion vector estimation circuit, A moving picture coding apparatus for coding a motion compensated interframe predictive transform coding on an output after global motion compensation.
【０００５】入力画像フレームと局部復号画像フレーム
の一方を、複数の矩形に領域分割し、分割されたそれぞ
れの領域にもっとも近い領域を他方の入力画像から探索
する対応探索回路と、前記対応探索回路出力の局所領域
動きベクトルから大域的動きベクトルを推定する回路と
を含み、入力信号と局部復号信号に対して、まず、前記
大局的動きベクトル推定回路からの制御信号に基づいて
大域的動き補償を行ない、前記大局的動き補償後出力を
動き補償フレーム間予測変換符号化する動画像符号化装
置。A correspondence search circuit that divides one of the input image frame and the locally decoded image frame into a plurality of rectangles, and searches the other input image for a region closest to each of the divided regions, and the correspondence search circuit. A circuit for estimating a global motion vector from an output local region motion vector, and for an input signal and a locally decoded signal, first, global motion compensation is performed based on a control signal from the global motion vector estimation circuit. And a motion picture coding apparatus for performing the motion-compensated interframe predictive transform coding of the output after global motion compensation.
【０００６】[0006]
【作用】従来通り１６×１６の同じ大きさの小領域にＭ
個の動きベクトル（ｖｘn ，ｖｙn ），ｎ＝１，２，
…，Ｍを求めてＭ個の動きベクトルを最小自乗近似法を
使って大局的動きベクトル（ｚｏｏｍ，ｐａｎx ，ｐａ
ｎy ）を求め、各動きベクトルが大局的な動きベクトル
と良くマッチしているかを判定しながら反復計算をする
のではなく、まず、画像を階層的な記述にあった領域分
割を行なう。例えば、３５２×２８８の入力画像を最初
３２×３２毎に分割しそれぞれの小領域にもっとも近い
領域を、１フレーム前の画像から探索を行ない、もし、
その小領域の絶対値差分値がある閾値を上回った場合に
は、そのブロックを４つの１６×１６に再度分割して、
その分割された小領域に対する対応対探索を行なう。こ
のような４分木階層記述ができると、背景領域は、一般
的に大きなブロックに対応し、大局的パラメータを推定
するにあっての雑音となる人物部分などの局所的動き部
分は、比較的小さいブロックに分割される。このことか
ら、大局的な動きベクトル推定を行なうには、大ブロッ
クの動きベクトルだけを集めてきて、反復計算無しに、
推定することが可能となる。[Function] As in the conventional case, M is applied to a small area of the same size of 16 × 16.
Motion vectors (vx n , vy n ), n = 1, 2,
..., M, and M motion vectors are calculated using the least-squares approximation method to generate global motion vectors (zoom, pan x , pa).
n y ) is calculated and iterative calculation is not performed while judging whether each motion vector matches the global motion vector well, but first, the image is divided into regions according to the hierarchical description. For example, a 352 × 288 input image is first divided into 32 × 32 regions, and the region closest to each small region is searched from the image one frame before.
If the absolute difference value of the small area exceeds a certain threshold value, the block is divided into four 16 × 16 blocks again,
Corresponding pair search is performed for the divided small areas. When such a quadtree hierarchical description can be made, the background region generally corresponds to a large block, and the local motion part such as a human part which becomes noise in estimating the global parameter is relatively small. It is divided into smaller blocks. From this, in order to perform global motion vector estimation, only the motion vectors of large blocks are collected, and without iterative calculation,
It is possible to estimate.
【０００７】[0007]
【実施例】本願の請求項１に記載した発明の一実施例を
図１にブロック図で示す。図において、１はビデオ入力
端子、２は参照ビデオ入力端子、３は領域分割対応探索
回路、４はフレームメモリ、５は大域的動きベクトル推
定回路、６は大域的動き補償回路、７は局所的動き推定
補償回路、８は離散コサイン変換回路、９は量子化器、
１０は出力端子、１１は逆量子化器、１２は逆離散コサ
イン回路、１３は加算器、１４はフレームメモリであ
る。入力信号は本来、Ｃｏｍｍｏｎ Ｉｎｔｅｒｍｅｄ
ｉａｔｅ Ｆｏｒｍａｔと呼ばれるディジタル化された
カラービデオ信号であるが、説明を簡略化するために、
その輝度信号部分だけとする。入力ビデオ信号はビデオ
入力端子１から、領域分割対応探索回路３と、フレーム
メモリ４および局所的動き補償回路７への入力となる。
フレームメモリ４は、一画面分のメモリである。領域分
割対応探索回路３では、ビデオ入力端子１からの入力画
面を３２×３２に分割しそれぞれのブロックに対して絶
対値誤差の和がもっとも小さくなる領域をフレームメモ
リ４出力が接続された、参照ビデオ入力端子２を介して
入力しながら探す。その絶対値誤差の和が予め定められ
た値を下回った場合には、背景部分の対応探索が取れた
と推定して、その領域の画像上での中心水平垂直座標、
動きベクトル、ブロックのサイズを大域的動きベクトル
推定回路５へ出力する。大局的動きベクトル推定回路５
では、人物像のアップなどを除いては、局所的な動きベ
クトルは含まれないので、反復計算すること無しに、大
局的な動きベクトルを最小自乗近似法によって求めるこ
とが出来る。入力画像が人物像のアップなどの場合に
は、反復計算無しで求めた大局的動きベクトルから、各
小領域の動きベクトルの照合を行ない、大きく異なるベ
クトルを反復計算に用いないという一度だけの再計算を
行なうことで、局所的な動きを排除することが可能であ
る。また、別の手法として、人物像による局所的な動き
は画像中心部に位置することが多いという知識を使っ
て、画像上での位置による重みをつけて、削除すること
も可能である。大域的動きベクトル推定回路５の出力で
ある。ズーミングおよびパンニングのカメラの動きパラ
メータは、大域的動き補償回路６への制御入力となる。
この図では省略してあるが、カメラ動きパラメータは、
別途復号器へサイド情報として伝送されなければならな
い。この大域的動き補償回路６では、局部復号信号であ
るフレームメモリ１４出力をカメラ動きパラメータに従
って、アフィン交換を行い、入力信号に対してカメラの
動きを補償した予測画面を生成する。局所的動き推定補
償回路７では、ビデオ入力端子１からの入力信号を従来
通り１６×１６に分割し、それぞれの小領域に対して大
域的動き補償を行なった大域的動き補償をを行なった大
域的動き補償回路６出力から、もっとも似た領域を推定
し、その動きベクトルを求めて動き補償を行なう。大域
的動きベクトル推定回路５出力と同様に、局所的動き推
定結果も、サイド情報として復号器側へ伝送されなけれ
ばならない。大局的動き補償と局所的動き補償予測を行
なわれた予測残差信号は、離散コサイン変換回路８およ
び量子化器９を通過して、出力端子１０に送られる。出
力端子１０より先では、可変長符号化操作などが行なわ
れる。量子化器９出力は、出力端子１０に送られると共
に、逆量子化器１１も送られ、その後、逆離散コサイン
変換１２によって画像信号空間に戻され、加算器１３
で、局部復号信号と加えられることで、符号化ループが
形成される。加算器１３の出力は、フレームメモリ１４
に蓄えられて、次のフレームの符号化に利用される。以
上述べた様に、本発明である、大局的動き補償を採り入
れた、動き補償フレーム間予測離散コサイン変換符号化
が実現できる。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the invention described in claim 1 of the present application. In the figure, 1 is a video input terminal, 2 is a reference video input terminal, 3 is a region division correspondence search circuit, 4 is a frame memory, 5 is a global motion vector estimation circuit, 6 is a global motion compensation circuit, and 7 is a local motion compensation circuit. Motion estimation compensation circuit, 8 discrete cosine transform circuit, 9 quantizer,
Reference numeral 10 is an output terminal, 11 is an inverse quantizer, 12 is an inverse discrete cosine circuit, 13 is an adder, and 14 is a frame memory. The input signal is originally Common Intermed
Although it is a digitized color video signal called iate Format, in order to simplify the description,
Only the luminance signal part is used. The input video signal is input from the video input terminal 1 to the area division correspondence search circuit 3, the frame memory 4 and the local motion compensation circuit 7.
The frame memory 4 is a memory for one screen. In the area division correspondence search circuit 3, the input screen from the video input terminal 1 is divided into 32 × 32 areas, and the area in which the sum of absolute value errors is the smallest for each block is connected to the output of the frame memory 4, see Search while inputting through the video input terminal 2. When the sum of the absolute value errors is less than a predetermined value, it is estimated that the correspondence search of the background portion has been taken, and the central horizontal and vertical coordinates on the image of the area,
The motion vector and block size are output to the global motion vector estimation circuit 5. Global motion vector estimation circuit 5
However, since the local motion vector is not included except for the up of the person image, the global motion vector can be obtained by the least square approximation method without iterative calculation. If the input image is a portrait image, the global motion vector obtained without iterative calculation is used to match the motion vectors of each small area, and only one re-computation is performed in which a significantly different vector is not used for iterative calculation. By performing the calculation, it is possible to eliminate the local movement. As another method, it is also possible to delete by weighting the position on the image using the knowledge that the local movement due to the human image is often located at the center of the image. This is the output of the global motion vector estimation circuit 5. The camera motion parameters for zooming and panning are the control inputs to the global motion compensation circuit 6.
Although omitted in this figure, the camera motion parameters are
It must be separately transmitted as side information to the decoder. The global motion compensation circuit 6 performs affine exchange on the output of the frame memory 14 which is a locally decoded signal according to the camera motion parameter, and generates a prediction screen in which the camera motion is compensated for the input signal. The local motion estimation / compensation circuit 7 divides the input signal from the video input terminal 1 into 16 × 16 as in the conventional case, and performs global motion compensation on each small region to perform global motion compensation. The most similar region is estimated from the output of the dynamic motion compensation circuit 6, and the motion vector is obtained to perform motion compensation. Similar to the output of the global motion vector estimation circuit 5, the local motion estimation result also has to be transmitted to the decoder side as side information. The prediction residual signal that has undergone global motion compensation and local motion compensation prediction passes through the discrete cosine transform circuit 8 and the quantizer 9 and is sent to the output terminal 10. Before the output terminal 10, a variable length coding operation or the like is performed. The output of the quantizer 9 is sent to the output terminal 10 and also to the inverse quantizer 11 and then returned to the image signal space by the inverse discrete cosine transform 12, and the adder 13
Then, by adding it with the locally decoded signal, a coding loop is formed. The output of the adder 13 is the frame memory 14
And is used for encoding the next frame. As described above, the motion-compensated inter-frame prediction discrete cosine transform coding, which adopts the global motion compensation according to the present invention, can be realized.
【０００８】本願の請求項２に記載した発明の一実施例
を図２にブロック図で示す。図２において、１はビデオ
入力端子、２０２は参照ビデオ入力端子、３は領域分割
対応探索回路、５は大域的動きベクトル推定回路、６は
大域的動き補償回路、７は局所的動き推定補償回路、８
は離散コサイン変換回路、９は量子化器、１０は出力端
子、１１は逆量子化器、１２は逆離散コサイン回路、１
３は加算器、１４はフレームメモリである。図１に示し
た実施例と重複した説明を避けるために、異なる部分だ
け着目して、説明を行なう。入力ビデオ信号はビデオ入
力端子１０１から、領域分割対応探索回路３と、局所的
動き補償回路７への入力となる。ここでは、請求項１に
対応する一実施例の説明にあった、フレームメモリは存
在しない。すなわち、領域分割対応探索回路３では、ビ
デオ入力端子１からの入力画面を３２×３２に分割しそ
れぞれのブロックに対して絶対値の誤差の和がもっとも
小さくなる領域を局部復号信号を保持するフレームメモ
リ１４出力から接続された、参照ビデオ入力端子２０２
を介して入力しながら探す。大局的な動きベクトル探索
のための参照信号が異なるだけで、その後の符号化処理
は、請求項１に対応する一実施例の説明と全く同じとな
る。FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the invention described in claim 2 of the present application. In FIG. 2, 1 is a video input terminal, 202 is a reference video input terminal, 3 is a region division correspondence search circuit, 5 is a global motion vector estimation circuit, 6 is a global motion compensation circuit, and 7 is a local motion estimation and compensation circuit. , 8
Is a discrete cosine transform circuit, 9 is a quantizer, 10 is an output terminal, 11 is an inverse quantizer, 12 is an inverse discrete cosine circuit, 1
3 is an adder, and 14 is a frame memory. In order to avoid the duplicated explanation of the embodiment shown in FIG. 1, only the different portion will be focused on in the explanation. The input video signal is input from the video input terminal 101 to the area division correspondence search circuit 3 and the local motion compensation circuit 7. Here, the frame memory described in the embodiment corresponding to claim 1 does not exist. That is, in the area division correspondence search circuit 3, the input screen from the video input terminal 1 is divided into 32 × 32 areas, and the area where the sum of the absolute value errors is the smallest for each block is the frame holding the locally decoded signal. Reference video input terminal 202 connected from memory 14 output
Search while typing through. Only the reference signal for global motion vector search is different, and the subsequent encoding process is exactly the same as the description of the one embodiment corresponding to claim 1.
【０００９】請求項１に記載した第１の発明では、大局
的なカメラ動きを検出するのに、フレームメモリ４を用
いて連続したカメラ入力から推定した。一方、請求項２
に記載した第２の発明では、カメラ入力と局部復号信号
からカメラ動きの推定を行なう。In the first aspect of the present invention, in order to detect the global camera movement, the frame memory 4 is used for estimation from continuous camera inputs. On the other hand, claim 2
According to the second aspect of the present invention described above, the camera motion is estimated from the camera input and the locally decoded signal.
【００１０】[0010]
【発明の効果】第一の発明を用いることにより、カメラ
動きのあるシーンでも効率よい予測が可能であると共
に、サイド情報として別途伝送しなければならない、動
きベクトルの符号量も減少させることができる。また、
局所復号画面が十分に綺麗な場合は、第２の発明によ
り、フレームメモリを削減しても、同じ効果を達成する
ことが可能となる。By using the first aspect of the present invention, it is possible to perform efficient prediction even in a scene in which a camera is moving, and it is possible to reduce the code amount of a motion vector which must be separately transmitted as side information. . Also,
When the locally decoded screen is sufficiently beautiful, the same effect can be achieved by reducing the frame memory according to the second invention.
【図１】第一の発明の一実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the first invention.
【図２】第二の発明の一実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the second invention.
【符号の説明】 １ ビデオ入力端子 ２，２０２ 参照ビデオ入力端子 ３ 領域分割対応探索回路 ４ フレームメモリ ５ 大域的動きベクトル推定回路 ６ 大域的動き補償回路 ７ 局所的動き推定補償回路 ８ 離散コサイン変換回路 ９ 量子化器 １０ 出力端子 １１ 逆量子化器 １２ 逆離散コサイン回路 １３ 加算器 １４ フレームメモリ[Description of Reference Signs] 1 video input terminal 2 202 reference video input terminal 3 area division correspondence search circuit 4 frame memory 5 global motion vector estimation circuit 6 global motion compensation circuit 7 local motion estimation and compensation circuit 8 discrete cosine transform circuit 9 Quantizer 10 Output Terminal 11 Inverse Quantizer 12 Inverse Discrete Cosine Circuit 13 Adder 14 Frame Memory
Claims (2)
を、複数の矩形に領域分割し、分割されたそれぞれの領
域のにもっとも近い領域を他方の入力画像から探索する
対応探索回路と、前記対応探索回路出力の局所領域動き
ベクトルから大域的動きベクトルを推定する回路とを含
み、入力信号と局部復号信号に対して、まず、前記大局
的動きベクトル推定回路からの制御信号に基づいて大域
的動き補償を行ない、前記大局的動き補償後出力を動き
補償フレーム間予測変換符号化する動画像符号化装置。1. A correspondence search circuit that divides one of two continuous input image frames into a plurality of rectangles and searches the other input image for a region closest to each of the divided regions, and the correspondence. A circuit for estimating a global motion vector from a local region motion vector output from a search circuit, and for an input signal and a locally decoded signal, first, a global motion based on a control signal from the global motion vector estimation circuit. A moving picture coding apparatus that performs compensation and performs motion-compensated interframe predictive conversion coding on the output after global motion compensation.
ムの一方を、複数の矩形に領域分割し、分割されたそれ
ぞれの領域にもっとも近い領域を他方の入力画像から探
索する対応探索回路と、前記対応探索回路出力の局所領
域動きベクトルから大域的動きベクトルを推定する回路
とを含み、入力信号と局部復号信号に対して、まず、前
記大局的動きベクトル推定回路からの制御信号に基づい
て大域的動き補償を行ない、前記大局的動き補償後出力
を動き補償フレーム間予測変換符号化する動画像符号化
装置。2. A correspondence search circuit that divides one of an input image frame and a locally decoded image frame into a plurality of rectangles, and searches the other input image for a region closest to each of the divided regions, and the correspondence search circuit. A circuit for estimating a global motion vector from a local region motion vector output from a search circuit, and for an input signal and a locally decoded signal, first, a global motion based on a control signal from the global motion vector estimation circuit. A moving picture coding apparatus that performs compensation and performs motion-compensated interframe predictive conversion coding on the output after global motion compensation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33345892A JPH06165164A (en) | 1992-11-18 | 1992-11-18 | Dynamic picture processor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33345892A JPH06165164A (en) | 1992-11-18 | 1992-11-18 | Dynamic picture processor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06165164A true JPH06165164A (en) | 1994-06-10 |
Family
ID=18266310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33345892A Pending JPH06165164A (en) | 1992-11-18 | 1992-11-18 | Dynamic picture processor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06165164A (en) |
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