JP2002354486A - 動きベクトル検出器、動画像符号化装置、動きベクトル検出方法及び動きベクトル検出プログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 前フレームの復号画像に含まれる量子化雑音
の影響を軽減して的確な動きベクトルを検出すると共
に、ハードウェアの消費電力も低減する。 【解決手段】 制御部214は、入力画像ブロック順デー
タ102の量子化ステップ204を１フレーム遅延させて量子
化ステップ205として出力する。復号画像量子化器211は
その量子化ステップ205により復号画像信号106を量子化
して復号画素値202として出力する一方、入力画像量子
化器210は入力画像ブロック順データ102を量子化ステッ
プ205により量子化して入力画素値201として出力する。
差分累積算出部212は、量子化された入力画素値201と復
号画素値202との差分絶対値をとり、該当ブロック内の
全画素分の差分絶対値和を演算して累積差分絶対値203
として出力し、動きベクトル判定部213はこの累積差分
絶対値203が最小となる動きベクトル108を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、入力された画像
信号と、前のフレームの入力画像信号を量子化を含む符
号化をした後復号した復号画像信号とを入力して動きベ
クトルを検出する動きベクトル検出器、動画像符号化装
置、動きベクトル検出方法及び動きベクトル検出プログ
ラムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、例えば、ITU-T標準H.261やISO
標準MPEG2などで採用されている一般的な動画像符号化
装置の一例である。図において、入力端101から動画像
の入力画像信号101が入力されつつ、ブロック化器10に
よりブロック順データ列102に変換され、減算器11にて
前フレームの予測画像信号107との差分がとられ、この
差分がDCT部12でDCT変換され、量子化器13にて量子化さ
れ、さらに可変長符号化器14により動きベクトル108と
対にして符号化されて符号化出力103となる。

【０００３】ここで、前フレームの予測画像信号107
は、フレームメモリ18にストアされるものであるが、該
信号107の生成のために動きベクトル検出器20と予測信
号生成器19が用いられる。つまり、動きベクトル検出器
20は、フレームメモリ18にストアされている前フレーム
の復号画像信号106から現入力画像ブロック順データ102
に最も近似すると判断するブロックデータとの間の動き
ベクトル108を出力する。予測信号生成器19は、該動き
ベクトル108に基づきフレームメモリ18から前フレーム
の復号画像信号106を読み出し、予測信号107を出力す
る。フレームメモリ18に今ストアされているのは前フレ
ームの復号画像信号105であるが、今入力した現フレー
ムの予測画像信号107と、その差分の量子化出力を逆量
子化器15及び逆DCT部16で復号した差分信号104とを加算
器17で加えることにより、今度は現フレームの復号画像
信号105がフレームメモリ18にストアされることにな
り、以後、毎フレームごとに同様の操作を行う。

【０００４】通常各フレームの動画像信号を表すのに各
フレーム内を複数のブロック（例えば縦横45ｘ30個）に
区分し、各ブロックデータで入力画像ブロック順データ
102を規定するということが行われている。各ブロック
のデータは、例えば、縦横16ｘ16からなる。

【０００５】動きベクトル検出器20は、現在の現入力画
像ブロック順データ102に最も近似するブロックデータ
を、現フレームの動画像信号102とフレームメモリ18内
の前フレームの復号画像信号106とのパターンマッチン
グによって検出し、且つ両者間の動きベクトル108を算
出する。この動きベクトル108をもとに、予測信号生成
器19は、当該最も近似するブロックデータをフレームメ
モリ18から取出し、減算器11及び加算器17への予測画像
信号107として出力する。

【０００６】図８は、一般的な動きベクトル検出器20の
構成の一例である。この動きベクトル検出器20は、既述
したフレームメモリ18からの前フレームの復号画像信号
106と、現フレームの入力画像ブロック順データ102とを
入力として動きベクトルを算出する。この動きベクトル
のうち、現フレームのブロックデータに最も近似したデ
ータを有するブロックまでの動きベクトル108を出力す
るのが動きベクトル判定部213である。すなわち、動き
ベクトル判定部213は、現フレームの現在処理中のブロ
ックと最も相関の強い、すなわち差分の小さいブロック
を、前フレームにおける当該ブロックの周辺から選び出
し、この最も相関の強いブロックとの距離及び方向を判
定して、動きベクトル108として出力する。

【０００７】動きベクトル判定部213は、動きベクトル
の算出に当り、前フレームと現フレームの各ブロックデ
ータ間の相関の強弱を知る必要があるが、この強弱は、
差分累積算出部203が全画素についての両ブロックデー
タ間の差分を累積することにより算出して動きベクトル
判定部213へ出力する。累積差分絶対値203が大というこ
とは相関が弱いことを、累積差分絶対値203が小という
ことは相関が強いことを意味する。

【０００８】図９は、特開平1-205689号公報記載の動き
ベクトル検出器の回路構成の一例である。この例の場
合、累積差分絶対値203を得るため、まず減算器221に
て、8bitの前フレームの8bitの復号画像信号106と、現
フレームの8bitの入力画像ブロック順データ列102との
間の差分を取る。該9bitの差分は、演算量削減のため、
ROM等で構成される量子化器222において絶対値化及び量
子化されて例えば4bitとなる。さらに該絶対値は、累算
器223でブロック内画素数分の総和を求められて、例え
ば12bitの累積差分絶対値203となる。

【０００９】ここで、この例では、演算量削減のため、
量子化器222の量子化ステップを、1フレーム遅延部224
により1フレーム遅延させた前フレームの同一位置ブロ
ックの動きベクトル108に基づいて設定し、動きベクト
ル108が大きい場合には、量子化器222の量子化ステップ
を、小入力の該差分データについては粗く設定する一
方、大入力の該差分データについては細かく設定して、
9bitの入力を4bitの出力に量子化する。また、動きベク
トル108が小さい場合には、量子化器222の量子化ステッ
プを、小入力の該差分データについては細かく設定する
一方、大入力の該差分データについては粗く設定して、
9bitの入力を4bitの出力に量子化する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の動きベ
クトル検出器では、現フレームの動画像と前フレームの
復号画像との全ビット幅精度の累積差分値から動きベク
トルを判定するか、あるいは特開平1-205689号公報記載
の動きベクトル検出器のように差分値を前フレームの該
当ブロックにおける動きベクトルの大小により量子化し
た累積差分値から動きベクトルを判定するようにしてい
たため、前フレームの復号画像に含まれる量子化雑音の
影響を受けて、的確な動きベクトルを検出できないとい
う問題点があった。

【００１１】特に、全ビット幅精度の累積差分値を常に
算出する場合には、演算量が多くなり、ハードウェアの
消費電力が大きいという問題もあった。

【００１２】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、第1の目的は、前フレームの
復号画像に含まれる量子化雑音の影響を軽減して的確な
動きベクトルを検出できる動きベクトル検出器、動画像
符号化装置、動きベクトル検出方法及び動きベクトル検
出プログラムを提供することを目的とする。

【００１３】また、第２の目的は、適当な演算量でハー
ドウェアの消費電力も低減できる動きベクトル検出器、
動画像符号化装置、動きベクトル検出方法及び動きベク
トル検出プログラムを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、入力された画像信号と、前のフレーム
の入力画像信号を量子化を含む符号化をした後復号した
復号画像信号とを入力して動きベクトルを検出する動き
ベクトル検出器であって、前記量子化の際の量子化ステ
ップサイズに基づきベクトル探索量子化ステップを出力
する制御手段と、前記ベクトル探索量子化ステップに基
づき前記入力画像信号および前記局部復号画像信号を量
子化する量子化手段と、前記量子化された入力画像信号
および前記局部復号画像信号を入力してブロックマッチ
ングにより動きベクトルを検出する検出手段と、を具備
することを特徴とする。

【００１５】特に、前記制御手段は、検出手段にてブロ
ックマッチングの対象となっている画素を含むブロック
の量子化ステップサイズを、ベクトル探索量子化ステッ
プとして出力することを特徴とする。

【００１６】また、前記制御手段は、検出手段にてブロ
ックマッチングの対象となっている画素を含むブロック
の量子化ステップサイズの平均値を算出し、該平均値を
ベクトル探索量子化ステップとして出力することを特徴
とする。

【００１７】また、前記制御手段は、１フレーム分の各
ブロックの量子化ステップサイズの平均値を算出し、該
平均値をベクトル探索量子化ステップとして出力するこ
とを特徴とする。

【００１８】また、上述の動きベクトル検出器を備えた
動画像符号化装置であることを特徴とする。

【００１９】また、次の発明では、入力された画像信号
と、前のフレームの入力画像信号を量子化を含む符号化
をした後復号された復号画像信号とを入力して動きベク
トルを検出する動きベクトル検出方法であって、前記量
子化の際の量子化ステップサイズに基づきベクトル探索
量子化ステップを出力し、前記ベクトル探索量子化ステ
ップに基づき前記入力画像信号および前記局部復号画像
信号を量子化し、前記量子化された入力画像信号および
前記局部復号画像信号を入力してブロックマッチングに
より動きベクトルを検出する、ことを特徴とする。

【００２０】また、入力された画像信号と、前のフレー
ムの入力画像信号を量子化を含む符号化をした後復号さ
れた復号画像信号とを入力して動きベクトルを検出する
処理をコンピュータに実行させる動きベクトル検出プロ
グラムであって、前記量子化の際の量子化ステップサイ
ズに基づきベクトル探索量子化ステップを出力し、前記
ベクトル探索量子化ステップに基づき前記入力画像信号
および前記局部復号画像信号を量子化し、前記量子化さ
れた入力画像信号および前記局部復号画像信号を入力し
てブロックマッチングにより動きベクトルを検出する処
理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１を示す動画像符号化装置の構成図であ
る。図において、10はブロック化器、11はDCT部、13は
量子化器、14は可変長符号化器、15は逆量子化器、16は
逆ＤＣＴ部、17は加算器、18はフレームメモリ、19は予
測信号生成器、20は本発明の特徴を有する動きベクトル
検出器、101は入力画像信号、102は入力画像ブロック順
データ、103は符号化出力、104は復号差分信号、105,10
6は復号画像信号、107は予測画像信号、108は動きベク
トル、204は量子化器13がＤＣＴ部12から出力されたＤ
ＣＴ係数を量子化した際の量子化ステップである。な
お、この実施の形態１に示す動画像符号化装置は、動き
ベクトル検出器20における動きベクトル108を決定する
内部処理が違うのみで、それ以外の構成や動作は図７に
示した一般的な動画像符号化装置と同じであるので、以
下、動きベクトル検出器20の構成及び動作を説明する。

【００２２】図２は、図１に示すこの発明の構成例の構
成要素である動きベクトル検出器20の原理構成図であ
る。図において、210は入力画像ブロック順データ102を
所定の探索量子化ステップ205で量子化する入力画像量
子化器、211はフレームメモリ18から読み出した前フレ
ームの復号画像信号106を所定のベクトル探索量子化ス
テップ205で量子化する復号画像量子化器、212はこの入
力画像量子化器210からの量子化された入力画素値201と
復号画像量子化器211からの量子化された復号画素値202
とから累積差分値を算出する差分累積算出部、213はこ
の差分累積算出部212からの累積差分絶対値203を受けて
動きベクトル108を判定する動きベクトル判定部、214は
量子化器13から量子化ステップ204を入力して、入力画
像量子化器210及び復号画像量子化器211への所定のベク
トル探索量子化ステップ205を決定するベクトル探索量
子化制御部、215は動きベクトル検出部である。なお、
ベクトル探索量子化制御部214が本発明の制御手段に相
当し、入力画像量子化器210および復号画像量子化器211
が本発明の量子化手段に相当し、動きベクトル検出部21
5が検出手段に相当する。

【００２３】図３は、この発明の構成例の構成要素であ
る動きベクトル検出器20の詳細な回路構成図の一例であ
る。本実施の形態１では、ベクトル探索量子化制御部21
4を、現入力フレームの量子化ステップ204を記憶してお
く1フレーム遅延メモリで構成して、１フレーム分遅延
させた量子化ステップ204をベクトル探索量子化ステッ
プ205として出力するようにしている。これにより、本
実施の形態１のベクトル探索量子化制御部214によれ
ば、入力画像量子化器210および復号画像量子化器211
は、それぞれ、入力画像ブロック順データ列102または
復号画像信号106をベクトル探索量子化ステップ205によ
り量子化する際、現入力画像ブロック順データ列102よ
り1フレーム分前の量子化ステップ204、すなわち復号画
像信号106を量子化した際の量子化ステップ204により量
子化することになる。

【００２４】入力画像量子化器210は、Read Only Memor
y（ROM）210aにより構成する。ROM210aのアドレスとし
て、入力画像ブロック順データ102と、ベクトル探索量
子化ステップ205とを入力して、量子化された入力画素
値201を出力するようにする。同様に、復号画像量子化
器211もROM211aにより構成する。ROM211aのアドレスと
して前のフレームの復号画像信号106と、ベクトル探索
量子化ステップ205とを入力して、量子化された復号画
素値202を出力するようにする。

【００２５】差分累積算出部212は、減算器221と絶対値
化部222と累算器223とで構成されている。減算器221
は、量子化された例えば8bitの入力画素値201と復号画
素値202との間の差分を取って9bit出力するものであ
る。絶対値化部222は、ROM222a等で構成されており、そ
の9bitの差分を絶対値化して例えば8bit出力するもので
ある。累算器223は、その絶対値をブロック内画素数分
の総和を求め例えば16bitの累積差分絶対値203として出
力するものである。

【００２６】また、動きベクトル判定部213は、従来の
動きベクトル検出器と同様に、累積差分絶対値203の大
小に基づき動きベクトルを検出するものである。

【００２７】次に動作について説明する。なお、本実施
の形態１は、動きベクトル検出器20に特徴があり、それ
以外の構成の動作は従来技術と何ら変わりがないので、
動きベクトル検出器20の動作を中心に説明する。

【００２８】まず、図1に示すように、動きベクトル検
出器20が動きベクトルを探索する対象は、現フレームの
入力画像ブロック順データ102に対し、前フレームの復
号画像信号106である。この復号画像信号106は、従来例
で述べたように入力画像ブロック順データ102と予測画
像信号107との差分データをＤＣＴ化、量子化、逆逆量
子化、および逆ＤＣＴ化して得られた復号差分信号104
と、予測画像信号107との加算により再構成されたもの
で、フレームメモリ18に蓄積されているものである。

【００２９】一般的に、予測符号化と量子化を組合せた
符号化の場合、復号信号には量子化雑音が含まれる。例
えば、入力画像信号をSi、予測信号をPi、量子化ステッ
プをQ、復号画像信号をRi、量子化雑音をqnとすると次
式の関係がある。

【００３０】

【数１】

【００３１】すなわち、復号画像信号Riには入力画像信
号Siに対して量子化ステップQ未満の量子化雑音が含ま
れる。そのため、次のフレーム符号化における動きベク
トル検出の差分累積算出時に、次フレームの入力信号Si
+1が前フレームの入力画像信号Siと類似していたとして
も、前フレームの復号画像信号Riに含まれる量子化雑音
により、動きベクトル判定を乱される可能性がある。

【００３２】また、復号画像信号Riに含まれる入力画像
信号Siの成分にあるqn以下の信号レベルは、量子化雑音
qnとの和としてのみ得られるため、復号画像Riの精度向
上には寄与しない。

【００３３】そこで、この実施の形態１では、図３に示
すように、ベクトル探索量子化制御部214が、量子化器
１３の量子化ステップ204を入力し、１フレーム遅延メ
モリ214aにその量子化ステップ204を１フレーム時間だ
け記憶することにより遅延させ、ベクトル探索量子化ス
テップ205として出力する。つまり、ベクトル探索量子
化ステップ205は、現在の入力画像ブロック順データ102
より１つ前のフレームの量子化ステップ204、すなわち
復号画像信号106を量子化した際の量子化ステップ204を
出力することになる。

【００３４】すると、復号画像量子化器211は、8bit入
力の復号画像信号106を該ベクトル探索量子化ステップ2
05、すなわち前フレームの量子化ステップ204で量子化
して、量子化された8bitの復号画素値202を差分累積算
出部212へ出力する。これにより、復号画像信号106に含
まれる量子化雑音qnは、量子化ステップQによる量子化
によりqn／Qとなり、切り捨てられることになる。

【００３５】一方、入力画像量子化器210は、量子化さ
れた復号画素値202と同一の精度を得るため、同様に、8
bit入力の入力画像ブロック順データ102をベクトル探索
量子化ステップ205で量子化して、量子化された8bitの
入力画素値201を差分累積算出部212へ出力する。

【００３６】差分累積算出部212では、まず減算器221が
量子化された8bitの入力画素値201と、量子化された8bi
tの復号画素値202との差分をとり、その差分を9bitで出
力し、続いて絶対値化部222がその差分の絶対値をとり8
bitで出力する。そして累算器223が該当ブロック内の全
画素分の差分絶対値和を演算して、16bitの累積差分絶
対値203として出力する。累積差分絶対値203は、例え
ば、次式のＤiとして出力される。

【００３７】

【数２】

【００３８】動きベクトル判定部213は、この累積差分
絶対値203が最小となる入力画像ブロック順データ102
と、参照復号画像信号106との画素位置関係を動きベク
トル108として判定して出力する。

【００３９】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、ベクトル探索量子化制御部214が前フレームの復号
画像信号106を量子化した際の量子化ステップ204をベク
トル探索量子化ステップ205として出力し、そのベクト
ル探索量子化ステップ205により復号画像信号106を量子
化して復号画素値202として出力するようにしたので、
復号画像信号106に含まれる量子化雑音成分qnを復号画
素値202から切り捨てることができる。

【００４０】そして、量子化雑音成分を除去した復号画
素値202と演算精度を同一にするため、入力画像ブロッ
ク順データ102もベクトル探索量子化ステップ205で量子
化して入力画素値201とし、その入力画素値201と、量子
化雑音成分qnを切り捨てた復号画素値202との差分値の
絶対値を累積して累積差分絶対値203を求め、その累積
差分絶対値203が最小となる動きベクトル108を選択する
ようにしたので、復号画像信号106に含まれる量子化雑
音成分qnの影響を除いた適切な動きベクトルを選択でき
る。

【００４１】また、量子化された復号画素値202及び入
力画素値201は、各々、量子化前の復号画像信号106及び
入力画像ブロック順データ102のビット精度に対して量
子化するようにしたため、その割り算の商である復号画
素値202及び入力画素値201は、［log_２（量子化ステッ
プ）］ビット分の上位ビットが"0"に固定されることに
なり、ハードウェアの消費電力も低減することができ
る。

【００４２】例えば、入力画像ブロック順データ102及
び復号画像信号106のビット精度が８ビット、量子化ス
テップが２の場合、復号画素値202及び入力画素値201の
最上位１ビットは、"0"に固定されることになる。この
ため、それ以降の減算器221における復号画素値202と入
力画素値201との差分演算や、絶対値化部222におけるそ
の絶対値化、及び累算器223における累算の上位ビット
も"0"に固定される。

【００４３】一般的に広く採用されている回路を実現す
る電子デバイスＣＭＯＳの特性は、信号論理の変化、す
なわち0/1の変化時に電力を消費する。従って、量子化
され［log_２（量子化ステップ）］ビット分の上位ビッ
トが"0"に固定された復号画素値202及び入力画素値201
を処理する以降の演算回路では、相応の上位ビットが"
0"に固定されて、相応の上位ビットの信号論理は変化し
なくなるため、ハードウェアの消費電力を低減できるこ
とになる。

【００４４】特に、復号画素値202と入力画素値201とか
ら差分累積演算を行う差分累積算出部212では、減算器2
21や絶対値化部222のように、画素当りの演算を最も多
く含み、ハードウェアの消費電力が高いため、量子化し
た復号画素値202と入力画素値201とを用いて演算するこ
とにより、低消費電力化の効果が有効に働くことにな
る。

【００４５】実施の形態２．以上の実施の形態１では、
ベクトル探索量子化制御部214を、現入力フレームの量
子化ステップ204を記憶しておく1フレーム遅延メモリ21
4aで構成し、現入力画像フレームの該符号化ブロックと
フレーム内同一位置の１フレーム前の該当復号画像信号
のブロックの量子化に使用した量子化ステップ値により
入力画像ブロック順データ列102および前フレーム復号
画像信号106を量子化するようにしたものであるが、実
施の形態２では、量子化器13の量子化ステップ204を参
照する場合にはブロックマッチングの対象となっている
画素を含むブロックの量子化ステップサイズ204の平均
値を算出する実施の形態について示す。

【００４６】図４は、この発明の実施の形態２の動きベ
クトル検出器20の構成図である。図３に示す実施の形態
１の動きベクトル検出20と異なる構成を説明すると、ベ
クトル探索量子化制御部214の構成が異なるだけであ
る。つまり、この実施の形態２のベクトル探索量子化制
御部214は、１フレーム遅延メモリ214aと、量子化ステ
ップ平均算出器214bとを有していることを特徴し、それ
以外の構成は、従来技術や実施の形態１と同じである。

【００４７】次に動作を説明する。なお、本実施の形態
２は、動きベクトル検出器20に特徴があり、それ以外の
構成の動作は従来技術や実施の形態１と何ら変わりがな
いので、動きベクトル検出器20の動作を中心に説明す
る。

【００４８】図５は、実施の形態２における現入力画像
フレームの符号化ブロックと、最適動きベクトル探索範
囲におけるブロックマッチング中の復号画像信号の選択
ブロックとの位置関係や、選択ブロックに対する量子化
ステップ平均算出の参照ブロックとの関係を示した図で
ある。

【００４９】実施の形態１の場合、現入力画像フレーム
の該符号化ブロックＳiに対してフレーム内同一位置
（Ｓiと同一位置）の１フレーム前の該当復号画像信号
のブロックに適用された量子化ステップ値を、探索範囲
全てのブロックマッチング演算時に使用していた。

【００５０】しかし、この実施の形態２では、量子化ス
テップ平均算出器214bが１フレーム遅延メモリ214aから
１フレーム前の量子化ステップ204と、入力画像ブロッ
ク順データ列102の位置情報とを入力して、現入力画像
ブロック順データ列102の符号化ブロックＳiに対して、
ブロックマッチング対象の復号画像信号が含まれる1フ
レーム前の該当復号画像信号106のブロックに適用され
た量子化ステップ204の平均値を使用するようにするも
のである。

【００５１】具体的には、図５に示すように、ブロック
マッチング対象のブロック（図中、□）と、1フレーム
前に符号化された時の量子化ステップを参照する参照ブ
ロックとの位置関係は、４つに分類できる。図５の例で
は、Ａ〜Ｄの４つの選択ブロックの位置関係に分類する
例を示している。

【００５２】つまり、図中、選択ブロックＡの例では、
ブロックマッチング対象ブロックである選択ブロックＡ
が、調度、符号化ブロックと同一格子上にある場合の一
例である。この場合、量子化ステップ平均算出器214b
は、選択ブロックＡの位置にある1フレーム前の参照ブ
ロックの量子化ステップをそのままベクトル探索量子化
ステップ205として出力する。

【００５３】また、図中、選択ブロックＢの例では、ブ
ロックマッチング対象ブロックである選択ブロックＢ
が、左右２つの符号化ブロックの格子上に跨ぐ場合の一
例である。この場合、量子化ステップ平均算出器214b
は、選択ブロックＢの跨ぐ位置にある1フレーム前の２
つの参照ブロックの量子化ステップの平均値を算出し
て、ベクトル探索量子化ステップ205として出力する。

【００５４】また、図中、選択ブロックＣの例では、ブ
ロックマッチング対象ブロックである選択ブロックＣ
が、上下２つの符号化ブロックの格子上に跨ぐ場合の一
例である。この場合、量子化ステップ平均算出器214b
は、選択ブロックＣの跨ぐ位置にある1フレーム前の２
つの参照ブロックの量子化ステップの平均値を算出し
て、ベクトル探索量子化ステップ205として出力する。

【００５５】さらに、図中、選択ブロックＤの例では、
ブロックマッチング対象ブロックである選択ブロックＤ
が、上下左右４つの符号化ブロックの格子上に跨ぐ場合
の一例である。この場合、量子化ステップ平均算出器21
4bは、選択ブロックＤの跨ぐ位置にある1フレーム前の
４つの参照ブロックの量子化ステップの平均値を算出し
て、ベクトル探索量子化ステップ205として出力する。

【００５６】従って、ブロックマッチングにより順次選
択される各符号化対象ブロックにおいてベクトル探索量
子化制御部214の出力するベクトル探索量子化ステップ2
05は、ブロックマッチング対象ブロックである選択ブロ
ックと重複する参照ブロックの符号化時における量子化
ステップ204の平均値となって適応的に変化することに
なる。

【００５７】次に、入力画像量子化器210と復号画像量
子化器211は、この適応的に変化するベクトル探索量子
化ステップ205によって量子化すると共に、本実施の形
態２の場合は、異なる値のベクトル探索量子化ステップ
205による量子化結果のレンジの違いを補正するため、
量子化後に量子化ステップの大きさで正規化演算、すな
わちベクトル探索量子化ステップ205を乗算する演算を
行う。

【００５８】なお、この正規化演算を含む量子化演算
は、入力画像量子化器210および復号画像量子化器211に
おけるRead Only Memory（ROM）210a,211aそれぞれにお
いて、容易に実現できる。

【００５９】そして、この正規化演算を含む量子化演算
された8bitの入力画素値201と、同様に正規化演算を含
む量子化演算された8bitの復号画素値202とから、上記
実施の形態１の場合と同様に、差分累積算出部212が、
該当ブロック内の全画素分の差分絶対値和を累算して、
16bitの累積差分絶対値203を出力する。累積差分絶対値
203は、例えば、次式のＤｉとして出力される。

【００６０】

【数３】

【００６１】そして、動きベクトル判定部213は、この
累積差分絶対値203が最小となる入力画像ブロック順デ
ータ102と、参照復号画像信号106との画素位置関係を動
きベクトル108として判定して出力する。

【００６２】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、ベクトル探索量子化制御部214を１フレーム遅延メ
モリ214aと量子化ステップ平均算出器214bで構成し、入
力画像量子化器210および復号画像量子化器211のベクト
ル探索量子化ステップ205として、ブロックマッチング
の対象となっている画素を含む復号画像該当ブロックの
符号化時の量子化ステップ平均値を使用するようにした
ので、前フレームの符号化時にベクトル探索範囲内のブ
ロック毎の量子化ステップが大きく変化していても、動
きベクトル検出のためのブロックマッチング時に前フレ
ームの符号化時の量子化ステップの変動に追従した適切
なベクトル探索量子化ステップを指示して、復号画像信
号106に含まれる量子化雑音成分を復号画素値202から切
り捨てることができる。

【００６３】また、量子化雑音成分を除去した復号画素
値202と演算精度を同一にするように、入力画像ブロッ
ク順データ102を該ベクトル探索量子化ステップ205で量
子化して入力画素値201とし、量子化雑音成分を除去し
た復号画素値202と入力画素値201との間の累積差分絶対
値203が最小となる動きベクトル108を選択するようにな
るので、復号画像信号106に含まれる量子化雑音成分の
影響を除いた適切な動きベクトルを選択できるようにす
ることができる。

【００６４】また、量子化された復号画素値202及び入
力画素値201は、各々量子化前の復号画像信号106及び入
力画像ブロック順データ102のビット精度に対し、ブロ
ックマッチングの対象となっている画素を含む復号画像
該当ブロックの符号化時の量子化ステップ平均値により
量子化した後、その量子化ステップ平均値を乗算して正
規化するようにしたため、その演算結果である復号画素
値202及び入力画素値201では、それぞれ量子化ステップ
の大きさの違いによる量子化結果のレンジの違いがなく
なると共に、［log_２（量子化ステップ）］ビット分の
下位ビットが"0"に固定されることになる。

【００６５】例えば、入力画像ブロック順データ102及
び復号画像信号106のビット精度が８ビット、量子化ス
テップが２の場合、復号画素値202及び入力画素値201
は、最下位１ビットが"0"に固定される。このため、そ
れ以降の減算器221における復号画素値202と入力画素値
201との差分演算や、絶対値化部222におけるその絶対値
化、及び累算器223における累算の下位ビットも"0"に固
定される。

【００６６】従って、量子化され［log_２（量子化ステ
ップ）］ビット分の下位ビットを"0"に固定された復号
画素値202及び入力画素値201を処理する以降の演算回路
では、相応の下位ビットが"0"に固定され、相応の下位
ビットの信号論理は変化しなくなるため、ハードウェア
の消費電力を低減できることになり、特に、復号画素値
202と入力画素値201とから差分累積演算を行う差分累積
算出部212では、減算器221や絶対値化部222のように、
画素当りの演算を最も多く含み、ハードウェアの消費電
力が高いため、量子化および正規化した復号画素値202
と入力画素値201とを用いて演算することにより、低消
費電力化の効果が有効に働くことになる。

【００６７】実施の形態３．以上の実施の形態１,２で
は、ベクトル探索量子化制御部214に現入力フレームの
量子化ステップ204を記憶しておく1フレーム遅延メモリ
214aを構成要素として含む必要があるが、この実施の形
態３では、次に1フレーム遅延メモリ214aを設けずに、
前フレームの量子化ステップ204の1フレーム平均を算出
するようにした実施の形態について示す。

【００６８】図６は、この発明の実施の形態３の動きベ
クトル検出器214の構成図である。図において、214cは
加算器、214dはフリップフロップ（FF）、214ｅは除算
器、214fはフリップフロップ（FF）、214gはフレームパ
ルスである。

【００６９】次に動作を説明する。実施の形態３の場
合、ベクトル探索量子化制御部214は、１フレーム期間
の量子化ステップ204を累算することを特徴とする。

【００７０】このため、実施の形態３のベクトル探索量
子化制御部214では、まず、加算器214cおよびフリップ
フロップ（FF）214dがフレームパルス214gに基づき量子
化器13から送られてくる量子化ステップ204を累積保持
し、除算器214ｅが1フレーム最終の累算結果の平均を求
めて、１フレーム期間の量子化ステップ204の平均値と
する。

【００７１】すると、フリップフロップ（FF）214fが、
フレームパルス214gの入力タイミングに基づき、除算器
214ｅからの１フレーム期間の量子化ステップ204の平均
値を保持し、ベクトル探索量子化ステップ205として入
力画像量子化器210と復号画像量子化器211とに出力す
る。そして、次のフレームパルス214gの入力タイミング
により、加算器214cへの累算結果入力が０にリセットさ
れて、新たなフレームの量子化ステップ204の累積をフ
リップフロップ（FF）214dが保持し、フリップフロップ
（FF）214fは、前のフレームの１フレーム期間の量子化
ステップ204の平均値を保持するようにする。

【００７２】このため、前フレームの１フレーム全体の
量子化ステップ204の平均値がベクトル探索量子化制御
部214のベクトル探索量子化ステップ205出力となり、前
フレームの１フレーム全体の量子化ステップ204の平均
値がベクトル探索量子化ステップ205として入力画像量
子化器210と復号画像量子化器211とに出力されることに
なる。なお、その後の動作は、実施の形態１，２と同様
である。

【００７３】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、現入力フレームの量子化ステップ204を逐次累算
し、1フレーム終了期間の累算結果から算出した平均値
を保持してベクトル探索量子化制御部214のベクトル探
索量子化ステップ205として入力画像量子化器210と復号
画像量子化器211とに出力するようにしたので、量子化
ステップ204を記憶しておく１フレーム遅延メモリ214a
が不要となり、構成回路を削減できる。

【００７４】また、ベクトル探索量子化ステップ205も
１フレームの間は、一定値となるので、その分、演算量
等が減少する。

【００７５】なお、本発明は、上述のような特徴を有す
る動きベクトル検出器、またはそのような動きベクトル
検出器を有する動画像符号化装置に係るものであるた
め、上記実施の形態１〜３では、それぞれの実施の形態
１〜３の特徴を有する動画像符号化装置の動きベクトル
検出器20の構成および動作を中心に説明したが、本発明
では、これに限らず、このような動きベクトル検出器20
の動作の手順を示すプログラムをコンピュータに行わせ
たり、このような動きベクトル検出器20を有する動画像
符号化装置の動作の手順を示すプログラムをコンピュー
タに行わせたりするプログラムや、そのような動きベク
トル検出方法、動画像符号化方法に係るようにしても勿
論よい。

【００７６】また、上記実施の形態１〜３では、画像信
号をDCT（直行）変換の後に量子化する符号化方式を基
に説明したが、本発明は、DCT変換に限らず、DCT変換以
外のウエーブレット変換等でもよく、要は、量子化を含
む符号化を方式であれば良い。

【００７７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、量子化
の際の量子化ステップサイズに基づきベクトル探索量子
化ステップを出力し、このベクトル探索量子化ステップ
に基づき入力画像信号および局部復号画像信号を量子化
し、量子化された入力画像信号および局部復号画像信号
を入力してブロックマッチングにより動きベクトルを検
出するようにしたので、動きベクトルを検出する際、復
号画像信号に含まれる量子化雑音成分を切り捨てて、復
号画像信号に含まれる量子化雑音成分の影響を除いた適
切な動きベクトルを選択することができ、動画像の符号
化圧縮効率を高めることができる。

【００７８】また、動きベクトルを検出する際、量子化
された復号画素値及び入力画素値は、各々量子化前の復
号画像信号及び入力画像ブロック順データのビット精度
に対して量子化されているため、その割り算の商である
復号画素値及び入力画素値は［log_２（量子化ステッ
プ）］ビット分の上位ビットを"0"に固定することがで
き、以降の復号画素値と入力画素値の差分演算やその絶
対値化及び累算時にも上位ビットを"0"に固定できるの
で、信号の論理変化が軽減されてハードウェアの消費電
力を低減できるという効果がある。

【００７９】特に、ブロックマッチングの対象となって
いる画素を含むブロックの量子化ステップサイズを、ベ
クトル探索量子化ステップとして出力するようにしたの
で、復号画像信号に含まれる量子化雑音成分を切り捨て
るためのベクトル探索量子化ステップを簡単に出力する
ことができる。

【００８０】また、ブロックマッチングの対象となって
いる画素を含むブロックの量子化ステップサイズの平均
値を算出し、該平均値をベクトル探索量子化ステップと
して出力するようにしたので、前フレームの符号化時に
ベクトル探索範囲内のブロック毎の量子化ステップが大
きく変化した場合でも、前フレームの符号化時の量子化
ステップの変動に追従した適切なベクトル探索量子化ス
テップによる量子化により、復号画像信号に含まれる量
子化雑音成分を復号画素値から切り捨て、量子化雑音成
分の影響を効果的に除いた適切な動きベクトルを選択で
き、動画像の符号化圧縮効率をより高めるという効果が
ある。

【００８１】また、１フレーム分の各ブロックの量子化
ステップサイズの平均値を算出し、該平均値をベクトル
探索量子化ステップとして出力するようにしたので、１
フレーム遅延メモリ等が必要なくなり、構成回路を削減
できるという効果がある。

【００８２】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示す動画像符号化
装置の構成図である。

【図２】 図１に示すこの発明の構成例の構成要素であ
る動きベクトル検出器20の原理構成図である。

【図３】 この発明の実施の形態１の動きベクトル検出
器20に関する詳細な回路構成の一例を示す図である。

【図４】 この発明の実施の形態２の動きベクトル検出
20の構成図である。

【図５】 実施の形態２における現入力画像フレームの
該符号化ブロックと最適動きベクトル探索範囲における
ブロックマッチング中の復号画像信号の選択ブロックと
の位置関係や、選択ブロックに対する量子化ステップ平
均算出の参照ブロックとの関係を示した図である。

【図６】 この発明の実施の形態３の動きベクトル検出
20の構成図である。

【図７】 ITU-T標準H.261やISO標準MPEG2などで採用さ
れている一般的な動画像符号化装置の一例を示す図であ
る。

【図８】 一般的な動きベクトル検出器の構成の一例を
示す図である。

【図９】 特開平1-205689号公報記載の動きベクトル検
出器の回路構成を示す図である。

【符号の説明】

20 動きベクトル検出器、204 量子化ステップ、205
ベクトル探索量子化ステップ、214 ベクトル探索量子
化制御部（制御手段）、210 入力画像量子化器（量子
化手段）、211 復号画像量子化器（量子化手段）、212
差分累積算出部、213 動きベクトル判定部 215 動
きベクトル検出部（検出手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 KK15 KK19 MA23 MC11 ME01 NN05 NN21 TA62 TA64 TB08 TC03 TC12 TD03 UA02 UA34 UA39 5J064 AA01 AA04 BA09 BA13 BB03 BB07 BC01 BC08 BC14 BC16 BC29 BD03 5L096 FA21 GA19 HA04 JA03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された画像信号と、前のフレームの
   入力画像信号を量子化を含む符号化をした後復号した復
   号画像信号とを入力して動きベクトルを検出する動きベ
   クトル検出器であって、 前記量子化の際の量子化ステップサイズに基づきベクト
   ル探索量子化ステップを出力する制御手段と、 前記ベクトル探索量子化ステップに基づき前記入力画像
   信号および前記局部復号画像信号を量子化する量子化手
   段と、 前記量子化された入力画像信号および前記局部復号画像
   信号を入力してブロックマッチングにより動きベクトル
   を検出する検出手段と、 を具備することを特徴とする動きベクトル検出器。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、検出手段にてブロック
   マッチングの対象となっている画素を含むブロックの量
   子化ステップサイズを、ベクトル探索量子化ステップと
   して出力することを特徴とする請求項１記載の動きベク
   トル検出器。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、検出手段にてブロック
   マッチングの対象となっている画素を含むブロックの量
   子化ステップサイズの平均値を算出し、該平均値をベク
   トル探索量子化ステップとして出力することを特徴とす
   る請求項１記載の動きベクトル検出器。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、１フレーム分の各ブロ
   ックの量子化ステップサイズの平均値を算出し、該平均
   値をベクトル探索量子化ステップとして出力することを
   特徴とする請求項１記載の動きベクトル検出器。
5. 【請求項５】 請求項１〜請求項３のいずれかの請求項
   に記載の動きベクトル検出器を備えたことを特徴とする
   動画像符号化装置。
6. 【請求項６】 入力された画像信号と、前のフレームの
   入力画像信号を量子化を含む符号化をした後復号された
   復号画像信号とを入力して動きベクトルを検出する動き
   ベクトル検出方法であって、 前記量子化の際の量子化ステップサイズに基づきベクト
   ル探索量子化ステップを出力し、前記ベクトル探索量子
   化ステップに基づき前記入力画像信号および前記局部復
   号画像信号を量子化し、 前記量子化された入力画像信号および前記局部復号画像
   信号を入力してブロックマッチングにより動きベクトル
   を検出する、 ことを特徴とする動きベクトル検出方法。
7. 【請求項７】 入力された画像信号と、前のフレームの
   入力画像信号を量子化を含む符号化をした後復号された
   復号画像信号とを入力して動きベクトルを検出する処理
   をコンピュータに実行させる動きベクトル検出プログラ
   ムであって、 前記量子化の際の量子化ステップサイズに基づきベクト
   ル探索量子化ステップを出力し、前記ベクトル探索量子
   化ステップに基づき前記入力画像信号および前記局部復
   号画像信号を量子化し、 前記量子化された入力画像信号および前記局部復号画像
   信号を入力してブロックマッチングにより動きベクトル
   を検出する処理をコンピュータに実行させる、 ことを特徴とする動きベクトル検出プログラム。