CN101379833A - 运动矢量检测装置以及运动矢量检测方法 - Google Patents

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Abstract

以减低为检测运动矢量的运算量同时防止图像恶化为课题。运动矢量检测装置(1)具有第一运动矢量抽出电路(142)和选择电路(143)，前者从用第一运动矢量检测电路(141)检测出的多个第一运动矢量中根据规定的削减数抽出第一运动矢量，后者选择所述多个第一运动矢量和所述抽出的第一运动矢量中的某一种第一运动矢量。

Description

运动矢量检测装置以及运动矢量检测方法
技术领域
本发明涉及检测视频数据的编码中使用的运动矢量的运动矢量检测装置以及运动矢量检测方法。
背景技术
近年来，大多是在CD或DVD等的记录介质上记录视频数据，根据需要读出重放。
视频数据因为其数据量庞大，所以一般在记录介质上记录时要进行通过编码的数据的压缩。
作为视频数据的编码方法，有帧间预测编码，其为利用从编码对象图像和在时间上在该图像前或后的图像检测到的运动矢量生成预测数据，通过MPEG规格对编码对象的图像和该预测图像的差分进行编码。
为减低用于检测运动矢量的运算量，例如在特开平9—65340号公报中记载了这样的技术，亦即，从用粗的像素精度检测到的多个运动矢量中选择失真小的运动矢量，根据所选择的运动矢量检测高像素精度下的运动矢量。
通过利用该技术，在帧间预测编码中，在生成B图像的场合，高像素精度下的运动矢量的检测能够从8个减为4个，在生成P图像的场合能够从4个减为2个。
因此，能够减低为进行高像素精度的检测输出的图像的数据量以及为检测第二运动矢量的运算量，可减轻运动矢量检测装置的负担。
但是，当使用上述特开平9—65340号公报记载的技术检测帧间预测编码的第二运动矢量时，因为参照的场变小所以有图像质量变差的可能性这样的问题。
特别在作为预测图像生成P图像的场合，在第二运动矢量的检测中参照的帧数成为两个，有图像质量恶化大的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种运动矢量检测装置以及运动矢量检测方法，其在减低为检测运动矢量的运算量的同时防止图像质量恶化。
第一发明的运动矢量检测装置是检测用于生成在交错图像的帧间预测编码中使用的预测图像的运动矢量的运动矢量检测装置，具有:第一运动矢量检测电路，其用一像素单位以上的精度，把编码对象图像的顶部场(top field)和参照图像的顶部场的运动矢量、编码对象图像的顶部场和参照图像的底部场(bottom field)的运动矢量、编码对象图像的底部场和参照图像的顶部场的运动矢量、和编码对象图像的底部场和参照图像的底部场的运动矢量分别作为第一运动矢量检测；第一运动矢量抽出电路，用于从用第一运动矢量检测电路检测出的多个第一运动矢量中根据预先设定的削减数抽出第一运动矢量；选择电路，用于选择在用第一运动矢量检测电路检测出的多个第一运动矢量和用第一运动矢量抽出电路抽出的第一运动矢量中的某一个第一运动矢量；和第二运动矢量检测电路，其根据用选择电路选择的第一运动矢量进而把不到一像素单位的精度下的运动矢量作为第二运动矢量检测。
第二发明，在上述第一发明的运动矢量检测装置中，选择电路根据预测图像的图像类型对于每一图像选择第一运动矢量，或者对于每一宏块或者切片选择第一运动矢量。
第三发明的运动矢量检测方法是检测用于生成在交错图像的帧间预测编码中使用的预测图像的运动矢量的运动矢量检测方法，具有:第一运动矢量检测步骤，其运动矢量检测装置用一像素单位以上的精度，把编码对象图像的顶部场和参照图像的顶部场的运动矢量、编码对象图像的顶部场和参照图像的底部场的运动矢量、编码对象图像的底部场和参照图像的顶部场的运动矢量、和编码对象图像的底部场和参照图像的底部场的运动矢量分别作为第一运动矢量检测；第一运动矢量抽出步骤，其从用第一运动矢量检测步骤检测出的多个第一运动矢量中根据预先设定的削减数抽出第一运动矢量；选择步骤，其选择在用第一运动矢量检测步骤检测出的多个第一运动矢量和用第一运动矢量抽出步骤抽出的第一运动矢量中的某一个第一运动矢量；和第二运动矢量检测步骤，其根据用选择步骤选择出的第一运动矢量进而把不到一像素单位的精度下的运动矢量作为第二运动矢量检测。
第四发明，在上述第三发明的运动矢量检测方法中，在选择步骤中根据预测图像的图像类型对于每一图像选择第一运动矢量，或者对于每一宏块或者切片选择第一运动矢量。
附图说明
图1是表示根据本发明的一个实施形态的运动矢量检测装置的结构的框图。
图2是表示根据本发明的一个实施形态的运动矢量检测装置的动作的流程图。
图3是表示在根据本发明的一个实施形态的运动矢量检测装置中生成B图像的场合的编码对象图像和参照图像的关系的说明图。
图4是表示在根据本发明的一个实施形态的运动矢量检测装置中生成P图像的场合的编码对象图像和参照图像的关系的说明图。
图5是表示比较例的运动矢量检测装置的结构的框图。
具体实施方式
根据本发明的一个实施形态的运动矢量检测装置，在使用帧间预测对用交错图像构成的视频编码时检测用于从参照图像生成预测图像的运动矢量。
图1表示根据本实施形态的运动矢量检测装置的结构。在图1中，运动矢量检测装置1具有数据输入I/F11、存储器I/F12、存储器13、第一次运动矢量检测部14、和具有第二运动矢量检测电路151的第二次运动矢量检测部15。
数据输入I/F11输入从外部的视频摄像机等接收到的视频数据。
存储器I/F12，向存储器13输出从数据输入I/F11输入的视频数据，同时根据需要从在存储器13中记录的视频数据中取得希望的图像数据后向第一次运动矢量检测部14或者第二次运动矢量检测部15输出。
存储器13记录从存储器I/F12取得的视频数据。
第一次运动矢量检测部14具有第一运动矢量检测电路141、第一运动矢量抽出电路142、和选择电路143。第一运动矢量检测电路141，通过存储器I/F12从存储器13取得编码对象图像数据以及参照图像数据，以粗的像素精度进行宽范围的检测来检测运动矢量，将其作为第一运动矢量向第一运动矢量抽出电路142和选择电路143输出。粗的像素精度是1像素单位以上(例如2像素)的精度。
在本实施形态中，编码对象图像以及参照图像是交错图像。交错图像是一个图像由顶部场和底部场构成的图像。因此，从编码对象图像的顶部场和底部场的各个检测对于参照图像的顶部场和底部场的各个的第一运动矢量。
亦即，在作为预测图像生成B图像的场合，因为从编码对象图像的顶部场和底部场参照前方参照图像的顶部场和底部场来检测第一运动矢量，同时从编码对象图像的顶部场和底部场参照后方参照图像的顶部场和底部场来检测第一运动矢量，所以检测8个第一运动矢量。
另外，在作为预测图像生成P图像的场合，因为从编码对象图像的顶部场和底部场对于前方参照图像的顶部场和底部场检测第一运动矢量，所以检测4个第一运动矢量。
因此，用第一运动矢量检测电路141检测到的第一运动矢量，在作为预测图像生成B图像的场合是8个，生成P图像的场合是4个。
第一运动矢量抽出电路142，从第一运动矢量检测电路141取得第一运动矢量，从取得的第一运动矢量中抽出预先设定的数目的第一运动矢量，向选择电路143输出。在本实施形态中，规定在生成B图像的场合从取得的第一运动矢量中抽出4个第一运动矢量，在生成P图像的场合从取得的第一运动矢量中抽出2个第一运动矢量。
选择电路143，从第一运动矢量检测电路141以及第一运动矢量抽出电路142取得第一运动矢量，在作为预测图像生成B图像的场合选择从第一运动矢量抽出电路142取得的4个第一运动矢量，在生成P图像的场合选择从第一运动矢量检测电路141取得的4个第一运动矢量。另外，选择电路143向存储器I/F12输出所选择的第一运动矢量。
存储器I/F12，分别取得把用已取得的各第一运动矢量表示的参照图像的坐标作为原点的宏块参照图像数据，连同编码对象图像数据向第二次运动矢量检测部15输出。
第二次运动矢量检测部15的第二运动矢量检测电路151，从存储器I/F12取得编码对象图像数据以及宏块参照图像数据，用高像素精度检测运动矢量，把检测到的运动矢量作为第二运动矢量输出。高像素精度是不到1像素单位(例如半像素)的精度。
下面参照图1～图4，说明使用本实施形态的运动矢量检测装置检测用于编码输入的视频数据的运动矢量的动作。
首先，从数据输入I/F11输入从外部的视频摄像机等发送的视频数据(S1)。
从数据输入I/F11输入的视频数据，通过存储器I/F12在存储器13中记录(S2)。
接着，存储器I/F12从存储器13读出成为视频数据中的编码对象的图像数据。然后，在生成的预测图像是B图像或者P图像的场合，存储器I/F12进而从存储器13中读出参照图像数据。
用存储器I/F12读出的编码对象图像数据以及参照图像数据，被输出到第一次运动矢量检测部14的第一运动矢量检测电路141。
第一运动矢量检测电路141，根据已取得的编码对象图像数据以粗的像素精度进行参照图像数据的宽范围的检索，检测第一运动矢量(S3)。
如上所述，在本实施形态中编码对象图像以及参照图像是交错图像，各个图像通过顶部场和底部场构成。因此，参照从构成编码对象图像的顶部场和底部场的各自构成参照图像的顶部场和底部场的各自检测第一运动矢量。
参照图3说明作为预测图像生成B图像的场合的第一运动矢量的检测。
在生成B图像时，参照在编码对象图像前方以及后方的参照图像。如图3所示，检测从编码对象图像的顶部场21参照前方参照图像的顶部场23的第一运动矢量a、从编码对象图像的顶部场21参照前方参照图像的底部场24的第一运动矢量b、从编码对象图像的顶部场21参照后方参照图像的顶部场25的第一运动矢量c、从编码对象图像的顶部场21参照后方参照图像的底部场26的第一运动矢量d。
进而检测从编码对象图像的底部场22参照前方参照图像的顶部场23的第一运动矢量e、从编码对象图像的底部场22参照前方参照图像的底部场24的第一运动矢量f、从编码对象图像的底部场22参照后方参照图像的顶部场25的第一运动矢量g、从编码对象图像的底部场22参照后方参照图像的底部场26的第一运动矢量h。
在检测这些第一运动矢量a～h时，对分别参照的每一场检测差分绝对值和为最小的运动矢量。这样，生成B图像时的第一运动矢量，检测8个第一运动矢量a～h，向第一运动矢量抽出电路142以及选择电路143输出。
第一运动矢量抽出电路142，当取得8个第一运动矢量a～h时，抽出预先决定的规定数(在本实施形态中为4个)的第一运动矢量(S4)。具体说，第一运动矢量抽出电路142，在从编码对象图像的同一场参照了同一方向的参照图像的第一运动矢量中，抽出差分绝对值和小的第一运动矢量。
亦即，第一运动矢量抽出电路142，从第一运动矢量a和第一运动矢量b中抽出一个，从第一运动矢量c和第一运动矢量d中抽出一个，从第一运动矢量e和第一运动矢量f中抽出一个，从第一运动矢量g和第一运动矢量h中抽出一个。
这样，在本实施形态中抽出4个第一运动矢量，抽出的4个第一运动矢量向选择电路143输出。
下面参照图4说明作为预测图像生成P图像的场合的第一运动矢量的检测。
在生成P图像时，由编码对象图像参照前方的参照图像。如图4所示，检测从编码对象图像的顶部场27参照参照图像的顶部场29的第一运动矢量i、从编码对象图像的顶部场27参照参照图像的底部场30的第一运动矢量j。
进而，检测从编码对象图像的底部场28参照参照图像的顶部场29的第一运动矢量k、从编码对象图像的底部场28参照参照图像的底部场30的第一运动矢量m。
在检测这些第一运动矢量i～m时，对分别参照的每一场检测差分绝对值和为最小的运动矢量。
这样，生成P图像时的第一运动矢量，检测4个第一运动矢量i～m，向第一运动矢量抽出电路142以及选择电路143输出。
第一运动矢量抽出电路142，在取得4个第一运动矢量i～m时，抽出预先决定的规定数(在本实施形态中为4个)的第一运动矢量(S4)。具体说，第一运动矢量抽出电路142，在从编码对象图像的同一场参照参照图像的第一运动矢量中，抽出差分绝对值和小的第一运动矢量。
亦即第一运动矢量抽出电路142，从第一运动矢量i和第一运动矢量j中抽出一个，从第一运动矢量k和第一运动矢量m中抽出一个。
这样，在本实施形态中抽出2个第一运动矢量，抽出的2个第一运动矢量向选择电路143输出。
选择电路143，在从第一运动矢量检测电路141以及第一运动矢量抽出电路142取得的第一运动矢量中，选择在预测图像的生成中要使用的第一运动矢量(S5)。
在本实施形态中，选择电路143，在作为预测图像生成B图像的场合，选择从第一运动矢量抽出电路142取得的4个第一运动矢量，在作为预测图像生成P图像的场合，选择从第一运动矢量检测电路141取得的4个第一运动矢量。
选择电路143，在选择的第一运动矢量上附加表示取得源的1位的信号s，向存储器I/F12输出。表示取得源的1位的信号s，是表示是从第一运动矢量检测电路141取得的第一运动矢量，还是从第一运动矢量抽出电路142取得的第一运动矢量的信号。此外，在本实施形态中，在生成B图像的场合以及生成P图像的场合都向存储器I/F12输出4个第一运动矢量。
存储器I/F12，把通过已取得的第一运动矢量表示的坐标作为原点，从参照图像的各场中分别切出预先设定的大小的宏块参照图像数据。
这里，存储器I/F12，根据从选择电路143取得的信号s判断第一运动矢量。
切出的4个宏块参照图像数据，连同编码对象图像数据以及信号s被输出到第二次运动矢量检测部15的第二运动矢量检测电路151。
第二运动矢量检测电路151，通过信号s判断取得的宏块参照图像数据的数目，取得编码对象图像数据以及宏块参照图像数据。
当用第二运动矢量检测电路151取得编码对象图像数据以及宏块参照图像数据时，对于每一宏块参照图像数据用比在第一次运动矢量检测部14中的运动矢量检测时高的像素精度(例如半像素精度)检测运动矢量(S6)。
检测出的4个运动矢量，作为第二运动矢量输出，并被用于B图像或者P图像的生成。这样，通过检测第二运动矢量，就能够在交错图像中进行帧间预测编码。
下面说明比较例的运动矢量检测装置。
图5是表示比较例的运动矢量检测装置10的框图。图5表示的运动矢量检测装置10具有:数据输入I/F11、存储器I/F12、存储器13、具有第一运动矢量检测电路141的第一次运动矢量检测部14、和具有第二运动矢量检测电路151的第二次运动矢量检测部15。
说明在该运动矢量检测装置10中检测交错图像的运动矢量的情况。
首先，当从视频摄像机等向数据输入I/F11输入视频数据时，视频数据经由存储器I/F12记录在存储器13中。
接着，第一次运动矢量检测部14的第一运动矢量检测电路141，从在存储器13中记录的视频数据中取得编码对象图像数据以及为检测运动矢量参照的参照图像数据。
接着，第一运动矢量检测电路141从已取得的编码对象图像数据和参照图像数据以粗的精度(例如2像素精度)检测第一运动矢量。
因为编码对象图像以及参照图像是交错图像，所以用第一运动矢量检测电路141检测的第一运动矢量，在作为预测图像生成B图像的场合是8个，在生成P图像的场合是4个。
用第一运动矢量检测电路141检测到的各第一运动矢量被输出到存储器I/f12。
存储器I/f12，分别取得把用已取得的各第一运动矢量表示的参照图像的坐标作为原点的宏块参照图像数据，和编码对象图像数据一起向第二次运动矢量检测部15输出。
接着，第二次运动矢量检测部15的第二运动矢量检测电路151，从已取得的宏块参照图像数据和编码对象图像数据用高像素精度(例如半像素精度)检测第二运动矢量。
这里，因为在作为预测图像生成B图像的场合块图像取得了8个，所以也检测8个高像素精度的第二运动矢量。
另外，因为在作为预测图像生成P图像的场合块图像取得了4个，所以也检测4个高像素精度的第二运动矢量。
在图5表示的比较例的运动矢量检测装置10中，根据检测到的所有第一运动矢量切出宏块参照图像数据，进而检测第二运动矢量。
因此，在比较例的运动矢量检测装置10中，向第二次运动矢量检测部15输出的数据量庞大，第二次运动矢量检测部15中的运算量大，比较例的运动矢量检测装置10的负担大。
与此相对，在本实施形态的运动矢量检测装置1(参照图1)中，在生成P图像的场合向第二次矢量检测部输出的宏块参照图像数据为4个不变，在生成B图像的场合向第二次矢量检测部输出的宏块参照图像数据从8个削减到规定的数(4个)。由此，能够防止图像质量的恶化，同时能够减低向第二次运动矢量检测部输出的数据量以及第二次运动矢量检测部中的运算量，能够减低运动矢量检测装置的负担。因此，能够防止图像质量恶化，同时减低用于运动矢量检测的运算量。
另外，本实施形态的选择电路，根据预测图像的图像类型对于每一图像选择第一运动矢量。但是因为编码是按宏块单位进行，所以也可以对于每一宏块或者切片选择从第一运动矢量抽出电路取得的第一运动矢量或者从第一运动矢量检测电路取得的第一运动矢量。
在对于每一宏块或者切片(以下记为“宏块等”)选择第一运动矢量的场合，例如根据每一宏块等的编码所需要的运算时间或者编码量，考虑切换选择的第一运动矢量。具体说，对于每一宏块等估计运算时间，对于估计的运算时间超过规定的阈值的宏块等，考虑选择从第一运动矢量抽出电路取得的第一运动矢量，对于估计的运算时间在规定的阈值以下的宏块等，考虑选择从第一运动矢量检测电路取得的第一运动矢量。
另外，对于每一宏块等估计编码量，对于估计的编码量超过规定的阈值的宏块等，考虑选择从第一运动矢量抽出电路取得的第一运动矢量，对于估计的编码量在规定的阈值以下的宏块等，考虑选择从第一运动矢量检测电路取得的第一运动矢量。另外，对于每一宏块等估计运算时间以及编码量，根据估计的运算时间以及编码量，考虑选择某一种第一运动矢量。
另外，在本实施形态中，用第一运动矢量检测电路141检测到的第一运动矢量，全部向第一运动矢量抽出电路142以及选择电路143输出。但是不限于此，也可以用第一运动矢量检测电路141判别生成B图像的场合和生成P图像的场合，仅在生成B图像的场合向第一运动矢量抽出电路142以及选择电路143输出第一运动矢量，在生成P图像的场合仅向选择电路143输出。
另外，本实施形态的第一运动矢量抽出电路，在生成B图像的场合从8个第一运动矢量抽出4个第一运动矢量，在生成P图像的场合从4个第一运动矢量抽出2个第一运动矢量。但是不限于此，只要通过抽出能削减第一运动矢量的数目，几个都可以。

Claims (4)

1.一种运动矢量检测装置，其检测用于生成在交错图像的帧间预测编码中使用的预测图像的运动矢量，其特征在于，
具有：
第一运动矢量检测电路，其用一像素单位以上的精度，把编码对象图像的顶部场和参照图像的顶部场的运动矢量、编码对象图像的顶部场和参照图像的底部场的运动矢量、编码对象图像的底部场和参照图像的顶部场的运动矢量、以及编码对象图像的底部场和参照图像的底部场的运动矢量分别作为第一运动矢量进行检测；
第一运动矢量抽出电路，其用于从用所述第一运动矢量检测电路检测出的多个第一运动矢量中根据预先设定的削减数抽出第一运动矢量；
选择电路，其用于选择用所述第一运动矢量检测电路检测出的多个第一运动矢量和用所述第一运动矢量抽出电路抽出的第一运动矢量中的某个第一运动矢量；和
第二运动矢量检测电路，其根据用所述选择电路选择出的第一运动矢量进而把不到一像素单位的精度下的运动矢量作为第二运动矢量来进行检测。
2.根据权利要求1所述的运动矢量检测装置，其特征在于，
所述选择电路根据所述预测图像的图像类型对于每一图像选择第一运动矢量，或者对于每一宏块或切片选择第一运动矢量。
3.一种运动矢量检测方法，其检测用于生成在交错图像的帧间预测编码中使用的预测图像的运动矢量，其特征在于，
具有下述步骤：
第一运动矢量检测步骤，其运动矢量检测装置用一像素单位以上的精度，把编码对象图像的顶部场和参照图像的顶部场的运动矢量、编码对象图像的顶部场和参照图像的底部场的运动矢量、编码对象图像的底部场和参照图像的顶部场的运动矢量、以及编码对象图像的底部场和参照图像的底部场的运动矢量分别作为第一运动矢量进行检测；
第一运动矢量抽出步骤，其从用所述第一运动矢量检测步骤检测出的多个第一运动矢量中根据预先设定的削减数抽出第一运动矢量；
选择步骤，其选择用所述第一运动矢量检测步骤检测出的多个第一运动矢量和用所述第一运动矢量抽出步骤抽出的第一运动矢量中的某个第一运动矢量；和
第二运动矢量检测步骤，其根据用所述选择步骤选择出的第一运动矢量进而把不到一像素单位的精度下的运动矢量作为第二运动矢量来进行检测。
4.根据权利要求3所述的运动矢量检测方法，其特征在于，
在所述选择步骤中，以图像单位根据所述预测图像的图像类型选择第一运动矢量，或者对于每一宏块或切片选择第一运动矢量。
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