JP2003153282A - 動きベクトル検出回路 - Google Patents

動きベクトル検出回路

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JP2003153282A
JP2003153282A JP2001352739A JP2001352739A JP2003153282A JP 2003153282 A JP2003153282 A JP 2003153282A JP 2001352739 A JP2001352739 A JP 2001352739A JP 2001352739 A JP2001352739 A JP 2001352739A JP 2003153282 A JP2003153282 A JP 2003153282A
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JP2001352739A
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Takaaki Shingo
隆明 新郷
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像の間引きによる多段階の動きベクトル検
出の際は、各段階毎の画像データメモリを持つか、各段
階時にデータ更新をしなければならず、前者では内部メ
モリ容量の増大、後者では外部メモリから内部メモリへ
の画像データ転送回数が増えるために、データ転送に係
るバンド幅の逼迫、データ遷移による消費電力の増加に
つながる。 【解決手段】 内部メモリ容量は画像データ間引き後の
データ容量に抑え、間引き後の画像データを補間画素生
成部103で生成し補間された画像データを用い動きベ
クトル検出を行うことで、多段階動きベクトル検出にお
ける各段階のデータ転送を無くし、それにより消費電力
の低下を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、動画像圧縮符号化
における動き補償符号化の際に用いる動きベクトルを検
出する動きベクトル検出回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】容量の小さい通信回線を用いての動画像
信号の転送や蓄積のためには、膨大なデータを有する画
像信号のデータ量を削減する画像圧縮技術が必要不可欠
となっている。一般に、画像信号は高い冗長性(削減可
能な情報)を含んでおり、その冗長度を削減する方法の
一つとしてフレーム間予測符号化方式がある。
【0003】しかし、この方式は、動きの小さい画像に
対しては高い画像符号圧縮が図れるが、動きの大きい画
像はフレーム間の相関が低くなるので逆に符号量が多く
発生してしまう。その問題を解決する方法に動きベクト
ルを用いた動き補償フレーム予測符号化方式がある。こ
の動きベクトルは、一般にはブロックマッチング法によ
って検出される。
【0004】ブロックマッチング法は図5に示す通り、
現フレーム(符号化フレーム)のN×M個の画素で構成さ
れている符号化ブロックと、現フレームとは時間的に異
なる参照フレーム上に設定した探索領域内N×M個の画
素で構成される各候補ブロックとの間で、ブロック内の
同じ位置にある画素値の差分の絶対値(相関度)を累積加
算(以下、評価値と称する)する。この処理を前記探索
領域内の全ての候補ブロックに対して行い、その評価値
が最小となる候補ブロックと符号化ブロックを参照フレ
ーム上に投影した位置との間の変移を動きベクトルとし
て検出する方法である。
【0005】動きベクトル検出方法についての従来技術
として、例えば特開平5−40828号公報では、第1
段階で符号化ブロックデータ、参照フレームの画素デー
タを間引くことで演算量を削減してブロックマッチング
を行い、その結果得られる動きベクトルを基に第2段階
で間引きを行わない符号化ブロックデータ、参照フレー
ムデータを用いて動くベクトルを検出するという多段階
でのブロックマッチング探索方式が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】動きベクトル検出にお
いては、符号化フレームの画像サイズや探索領域の大き
さに比例して画像データ量および演算量が増え、演算回
路規模・消費電力の増大を招いてしまう。また、外部メ
モリにフレーム画像データを格納し、内部メモリに動き
ベクトル検出用の符号化ブロック画像データ、探索領域
画像データを転送して動きベクトルを検出するような構
成の動きベクトル検出回路では、符号化フレームの画像
サイズや参照フレーム内の探索領域サイズが大きくなる
と、それらの画像データを格納するための内部メモリ容
量が増大し、さらにデータ転送にかかるバンド幅の逼
迫、データ遷移のための回路動作による消費電力の増加
につながるという問題がある。
【0007】前述の従来の動きベクトル検出方法では、
符号化ブロック、参照フレーム内の探索領域画像データ
を間引いて多段階の動きベクトル検出を行い、データ量
の削減、それによる演算量の削減を実現するが、外部メ
モリに符号化フレームおよび参照フレームの画像データ
を格納し、内部メモリに必要な符号ブロックデータ、探
索領域画像データを格納して動きベクトル検出を行なう
回路構成においては、各段階の動きベクトル検出毎に画
素精度(間引き精度)の異なる符号化ブロックデータ、
探索領域画像データを必要とし、それらのデータを格納
するために個別のメモリ資源または動きベクトル検出の
各段階毎のデータ更新が必要となり、メモリ容量、デー
タ遷移による回路動作発生時の消費電力を抑えることが
できるとは限らない。
【0008】本発明は、ブロックマッチングを用いての
動きベクトル検出を行う回路において、データの間引き
により発生する多段階動きベクトル検出の各段階で使用
するメモリ容量、またはデータ転送回数増大を抑制する
ことを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、参照フレーム内の探索領域データは1画素
データ以上を間引いたデータを保持するだけのメモリ容
量に確定し、間引かれてメモリに保持されていないデー
タは補間画素生成部により前記メモリに保持されている
間引かれたデータから復元して補間した画素データをブ
ロックマッチングに使用することで、画素精度を下げず
に、かつデータ転送回数を増やすことなく動きベクトル
検出を行うものである。
【0010】また、現在符号化しようとするブロックに
隣接する符号化ブロックの既に検出されている動きベク
トル情報、または符号化フレーム全体の画像の動き方向
情報を用いて、画素データを間引く方向(垂直方向か水
平方向)、またはメモリからのデータ読み出し制御を行
い、演算量、誤った動きベクトル検出を抑制してブロッ
クマッチングによる動きベクトル検出を行うものであ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1は本発明
の第1の実施形態に係る動きベクトル検出回路の構成を
示すブロック図であり、図5に示すようなブロックマッ
チング法によって動きベクトル検出を実現する回路であ
る。
【0012】符号化ブロック画像データメモリ101に
は、符号化フレーム内の符号化ブロックデータがデータ
線DT11を通して格納される。探索領域画像データメ
モリ102には、参照フレーム内の探索領域画像データ
を1画素データ以上間引いた探索領域画像データがデー
タ線DT12を通して格納される。
【0013】補間画素生成部103は、探索領域データ
メモリ102から間引かれた画素データを受け取り、間
引き精度にあわせて補間画素を生成するものである。相
関度演算部104は、補間画素生成部103で生成され
た補間画素からなる探索領域データ内の候補ブロックデ
ータと、符号化ブロック画像データメモリ101に格納
されている符号化ブロックデータとの相関度を算出し、
最も相関度の高い候補ブロックに対する動きベクトルを
最適動きベクトルとして検出し、データ線DT13より
動きベクトルを出力する。
【0014】また、図2に示すように、符号化ブロック
画像データメモリ201に、符号化フレーム内の1画素
データ以上間引いた符号化ブロック画像データをデータ
線DT21を通して格納し、補間画素生成部203で、
間引かれた画素データを受け取り間引き精度にあわせて
補間画素を生成し、その補間画素からなる符号化ブロッ
ク画像データと、同様に参照フレーム内の探索領域画像
データを1画素データ以上間引いた探索領域画像データ
を格納している探索領域画像データメモリ202のデー
タより補間画素生成部203で生成された補間画素から
なる探索領域データ内の候補ブロックデータから相関度
演算部204で最も相関度の高い候補ブロックに対する
動きベクトルを最適動きベクトルとして検出し、データ
線DT23より動きベクトルを出力する。
【0015】以上のように、本実施形態によれば、探索
領域画像データメモリまたは符号化ブロック画像データ
メモリは間引かれた画像データを格納するだけのメモリ
容量で済み、かつ補間画素生成部で間引いた画像データ
を生成しブロックマッチング用の画像データとして使用
することで内部メモリへのデータ転送回数の削減が可能
となり、回路規模の縮小、データ転送にかかるバンド幅
への影響軽減、データ遷移による消費電力の増加抑制が
実現できる。
【0016】(第2の実施形態)図3は本発明の第2の
実施形態に係る動きベクトル検出回路の構成を示すブロ
ック図である。
【0017】符号化ブロック画像データメモリ301に
は、符号化フレーム内の符号化ブロックデータがデータ
線DT31を通して格納される。探索領域画像データメ
モリ302には、参照フレーム内の探索領域画素データ
を1画素データ以上間引いた探索領域画像データがデー
タ線DT32を通して格納される。
【0018】メモリ制御部303は、データ線DT33
から入力される現在動きベクトル検出を行う符号化ブロ
ックに隣接する符号化フレーム内の符号化ブロックに対
する既に検出されている動きベクトル情報を基に、探索
領域画像データメモリ302に格納されている探索領域
画像データの読み出しアドレスを制御する。
【0019】補間画素生成部304は、アドレス制御部
303で制御され探索領域データメモリ302からた間
引かれた画素データを受け取り、間引き精度にあわせて
補間画素を生成するものである。相関度演算部305
は、補間画素生成部304で生成された補間画素からな
る探索領域データ内の候補ブロックデータと、符号化ブ
ロック画像データメモリ301に格納されている符号化
ブロックデータとの相関度を算出し、最も相関度の高い
候補ブロックに対する動きベクトルを最適動きベクトル
として検出し、データ線DT34より動きベクトルを出
力する。
【0020】以上のように、本実施形態によれば、現符
号化ブロックに隣接する符号化ブロックの既に検出され
た動きベクトル情報を用いて間引かれた探索領域画像デ
ータの補間画素生成を制御することで、探索領域の大き
さを周辺の符号化ブロックの動きにあわせて限定し、第
1の実施形態での効果に加えて演算量の削減も実現でき
る。
【0021】(第3の実施形態)図4は本発明の第3の
実施形態に係る動きベクトル検出回路の構成を示すブロ
ック図である。
【0022】まず、符号化ブロック画像データメモリ4
01には、符号化フレーム内の符号化ブロックデータが
データ線DT41を通して格納される。間引き方向決定
部403は、データ線DT42より符号化フレーム全体
の動き方向情報から垂直または水平方向への画素データ
の間引きが決定され、データ線DT43より入力された
参照フレーム内の探索領域画像データを決定された方向
で1画素データ以上間引く。
【0023】探索領域画像データメモリ402には、間
引き方向決定部403で間引かれた参照フレーム内の探
索領域画像データが格納される。補間画素生成部404
は、探索領域データメモリ402から間引かれた画素デ
ータを受け取り、間引き精度にあわせて補間画素を生成
するものである。
【0024】相関度演算部405は、補間画素生成部4
04で生成された補間画素からなる探索領域データ内の
候補ブロックデータと、符号化ブロック画像データメモ
リ401に格納されている符号化ブロックデータとの相
関度を算出し、最も相関度の高い候補ブロックに対する
動きベクトルを最適動きベクトルとして検出し、データ
線DT44より動きベクトルを出力する。
【0025】以上のように、本実施形態によれば、符号
化フレーム全体の画像の動き方向にあわせて画素データ
の間引き方向を制御するため、間引きにより探索領域の
候補ブロックの特徴を示す画素データを損なうことを防
ぎ、動きベクトルの誤検出を抑えることが可能となる。
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明は、動きベクトル
検出に必要な符号化ブロック画像データ、参照フレーム
内の探索領域画像データを格納するメモリ容量は間引き
後のデータ分だけに抑えて回路規模の縮小を実現し、そ
れら間引かれた画像データを補間画素生成部で生成した
画像データを用いブロックマッチングを行うことで、多
段階での動きベクトル検出にかかる画像データの更新
(転送)回数を減らし回路の消費電力を抑えることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る動きベクトル検
出回路の構成を示すブロック図
【図2】第1の実施形態に係る動きベクトル検出回路の
他の構成を示すブロック図
【図3】本発明の第2の実施形態に係る動きベクトル検
出回路の構成を示すブロック図
【図4】本発明の第3の実施形態に係る動きベクトル検
出回路の構成を示すブロック図
【図5】従来のブロックマッチングを示す図
【符号の説明】
101,201,301,401 符号化ブロック画像
データメモリ 102,202,302,402 探索領域画像データ
メモリ 103,203,304,404 補間画素生成部 104,204,305,405 相関度演算部 303 メモリ制御部 403 間引き方向決定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C057 AA03 AA07 CA01 ED07 EG08 EM04 GG01 5C059 KK08 LB05 LB15 NN03 NN28 PP04 SS06 SS11 UA02 UA33 5J064 AA02 AA03 BB01 BB03 BB04 BC01 BC27 BD02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 符号化フレーム画像内の符号化ブロック
    に対し、参照フレーム画像内の探索領域画像から当該符
    号化ブロックとの相関度が最も高い候補ブロックを検出
    する動きベクトル検出回路であって、 符号化ブロック画像データを保持する符号化ブロック画
    像データメモリと、参照フレーム内の1画素データ以上
    を間引いた探索領域画像データを保持する探索領域画像
    データメモリと、前記探索領域画像データメモリ内の間
    引かれた探索領域画像データから補間画素を生成する補
    間画素生成部と、前記補間画素生成部で生成された補間
    画素からなる候補ブロック画像データと前記符号化ブロ
    ック画像データメモリに保持された符号化ブロック画像
    データとの相関度を演算する相関度演算部を具備するこ
    とを特徴とする動きベクトル検出回路。
  2. 【請求項2】 前記相関度演算部は、1画素データ以上
    間引いた符号化ブロック画像データを前記符号化ブロッ
    ク画像データメモリに保持し、間引かれた符号化ブロッ
    ク画像データから前記補間画素生成部で生成された補間
    画素からなる符号化ブロックと、前記探索領域画像デー
    タメモリ内の間引かれた探索領域画像データから前記補
    間画素生成部で生成された補間画素からなる候補ブロッ
    ク画像データとの相関度を求めることを特徴とする請求
    項1記載の動きベクトル検出回路。
  3. 【請求項3】 符号化フレーム画像内の符号化ブロック
    に対し、参照フレーム画像内の探索領域画像から当該符
    号化ブロックとの相関度が最も高い候補ブロックを検出
    する動きベクトル検出回路であって、 符号化ブロック画像データを保持する符号化ブロック画
    像データメモリと、参照フレーム内の1画素データ以上
    を間引いた探索領域画像データを保持する探索領域画像
    データメモリと、当該符号化ブロックに隣接する符号化
    ブロックに対する検出済み動きベクトルを参照し前記探
    索領域画像データメモリから読み出す画素データを制御
    するメモリ制御部と、前記メモリ制御部の制御に従い前
    記探索領域画像データメモリより読み出された画素デー
    タから補間画素を生成する補間画素生成部と、前記補間
    画素生成部で生成された補間画素からなる候補ブロック
    画像データと前記符号化ブロック画像データメモリに保
    持された符号化ブロック画像データとの相関度を演算す
    る相関度演算部を具備することを特徴とする動きベクト
    ル検出回路。
  4. 【請求項4】 符号化フレーム画像内の符号化ブロック
    に対し、参照フレーム画像内の探索領域画像から当該符
    号化ブロックとの相関度が最も高い候補ブロックを検出
    する動きベクトル検出回路であって、 符号化ブロック画像データを保持する符号化ブロック画
    像データメモリと、当該符号化フレーム全体の画像の動
    き方向から垂直方向または水平方向のどちらか一方に画
    素データを間引くことを決定する間引き方向決定部と、
    前記間引き方向決定部で決定された方向で参照フレーム
    内の1画素データ以上を間引いた探索領域画像データを
    保持する探索領域画像データメモリと、前記探索領域画
    像データメモリ内の画素データから補間画素を生成する
    補間画素生成部と、前記補間画素生成部で生成された補
    間画素からなる候補ブロック画像データと前記符号化ブ
    ロック画像データメモリに保持された符号化ブロック画
    像データとの相関度を演算する相関度演算部を具備する
    ことを特徴とする動きベクトル検出回路。
  5. 【請求項5】 符号化フレーム画像内の符号化ブロック
    に対し、参照フレーム画像内の探索領域画像から当該符
    号化ブロックとの相関度が最も高い候補ブロックを検出
    する動きベクトル検出方法であって、 参照フレーム内の1画素データ以上を間引いた探索領域
    画像データから補間画素を生成するステップと、補間画
    素からなる候補ブロック画像データと符号化ブロック画
    像データとの相関度を演算するステップを含むことを特
    徴とする動きベクトル検出方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007055013A1 (ja) * 2005-11-11 2007-05-18 Fujitsu Limited 画像復号化装置および方法、画像符号化装置

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WO2007055013A1 (ja) * 2005-11-11 2007-05-18 Fujitsu Limited 画像復号化装置および方法、画像符号化装置
JPWO2007055013A1 (ja) * 2005-11-11 2009-04-30 富士通株式会社 画像復号化装置および方法、画像符号化装置
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