JP2005259027A - Apparatus and method for detecting motion vector, program and recording medium - Google Patents

Apparatus and method for detecting motion vector, program and recording medium Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect motion vectors at a low cost. <P>SOLUTION: A vector position detecting part 61 detects the pointing positions of each inputted vector. A block extraction part 62 extracts a block with predetermined size, centered around a pixel to be an origin of the vector, block extracting parts 63-1 to 63-4 extract blocks with the same size, centered around four pixels around the pointing positions of the vectors, differential absolute sum calculating parts 64-1 to 64-4 calculate four block difference absolute sums, respectively and output them to a result output part 65. The result output part 65 calculates the average value, the maximum value or the minimum value of the four block differential absolute sums, associates the values with each inputted vector and outputs it as the evaluation value for each vector. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、動きベクトル検出装置および方法、プログラム並びに記録媒体に関し、特に、低コストで正確に動きベクトルを検出できるようにする動きベクトル検出装置および方法、プログラム並びに記録媒体に関する。   The present invention relates to a motion vector detection device and method, a program, and a recording medium, and more particularly, to a motion vector detection device and method, a program, and a recording medium that can accurately detect a motion vector at low cost.

近年、動画像の画像処理の技術において、画像の解像度を向上させたり、画像の中のオブジェクトの動きを追尾するため、画像の動きを表す動きベクトルを、正確に検出することが重要となっている。   In recent years, in the image processing technology for moving images, it is important to accurately detect a motion vector representing the motion of an image in order to improve the resolution of the image or track the motion of an object in the image. Yes.

このため動きベクトルの誤検出を抑止するために、画像データの中で、時間的に前のフレームの動きベクトルの起点となる画素を中心とする部分と、その部分が動きベクトルに従って移動した場合、時間的に後のフレームの動きベクトルの指し位置となる点を中心とする部分を比較する必要があり、この比較の際に、動きベクトルの起点となる画素を中心とする所定の大きさ(所定の個数の画素)のブロックと、動きベクトルの指し位置となる画素を中心とする同じ大きさのブロックを抽出し、それぞれのブロックの対応する画素の値の差分の絶対値和(ブロック差分絶対値和)を演算し、そのブロック差分絶対値和が小さい場合、動きベクトルの確度が高いと判定する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平7−87495号公報
For this reason, in order to suppress erroneous detection of a motion vector, in the image data, when a part centering on a pixel that is the starting point of the motion vector of the previous frame in time and the part moves according to the motion vector, It is necessary to compare a portion centered on a point that is the pointing position of a motion vector of a subsequent frame in time, and in this comparison, a predetermined size (predetermined about a pixel that is the starting point of the motion vector) And a block of the same size centered on the pixel at which the motion vector is pointed, and the sum of absolute values of the corresponding pixel values of each block (block difference absolute value) A method has been proposed in which, when the sum of the block difference absolute values is small, the accuracy of the motion vector is determined to be high (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-7-87495

しかし、時間的に後のフレームにおける動きベクトルの指し位置は、必ずしもそのフレームの中の画素位置と一致するとは限らない。すなわち、フレームの中で、所定の間隔で配置される画素と画素の間に位置する点が、動きベクトルの指し位置となることも多い。動きベクトルの指し位置が画素位置と一致しない場合、従来の技術では、動きベクトルの指し位置の座標の値を四捨五入するなどして、適当な画素を動きベクトルの指し位置としたり、あるいはまた、動きベクトルの指し位置の周囲の画素の値に所定の重み付けを行うなどして、いわば仮想の画素ブロックを生成することにより、ブロック差分絶対値和の演算を行っていた。   However, the pointing position of the motion vector in a temporally subsequent frame does not necessarily match the pixel position in that frame. That is, in many cases, points located between pixels arranged at a predetermined interval in a frame are the motion vector pointing positions. If the motion vector pointing position does not match the pixel position, the conventional technique rounds off the coordinate value of the motion vector pointing position to make the appropriate pixel the motion vector pointing position, or The calculation of the block difference absolute value sum is performed by, for example, generating a virtual pixel block by performing predetermined weighting on the values of pixels around the vector pointing position.

しかしながら、動きベクトルの指し位置の座標の値を四捨五入して適当な画素を動きベクトルの指し位置としても、それにより抽出されるブロックが動きベクトルに対応するブロックとして適当か否かは保証されるものではなく、また、動きベクトルの指し位置の周囲の画素の値に所定の重み付けを行うなどして、仮想の画素ブロックを生成する場合、画素値の演算等に必要となる処理が複雑になり、装置のコストが高くなる。さらに、いずれの場合も、ブロック差分絶対値和の値が局所的に小さくなる局所解に陥る可能性があり、その結果、正確な動きベクトルを検出できない恐れがあるという課題があった。   However, even if the coordinates of the motion vector pointing position are rounded off and an appropriate pixel is used as the motion vector pointing position, it is guaranteed whether the extracted block is appropriate as a block corresponding to the motion vector. In addition, when a virtual pixel block is generated by performing predetermined weighting on the values of pixels around the position indicated by the motion vector, the processing required for pixel value calculation becomes complicated, The cost of the device increases. Furthermore, in any case, there is a possibility that the value of the sum of block difference absolute values is locally reduced, and as a result, there is a problem that an accurate motion vector may not be detected.

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、低コストで正確に動きベクトルを検出できるようにするものである。   The present invention has been made in view of such a situation, and makes it possible to accurately detect a motion vector at low cost.

本発明の画像処理装置は、画像の動きを表すベクトルを検出する動きベクトル検出装置であって、画像の動きを表すベクトルの候補となる複数の候補ベクトルの指し位置を検出する位置検出手段と、候補ベクトルの起点となる画素を中心とする予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出する第1の抽出手段と、位置検出手段により検出された候補ベクトルの指し位置に近接する複数の画素を中心とする、複数の予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出する第2の抽出手段と、第1の抽出手段により抽出された画素ブロック内の画素の値と、第2の抽出手段により抽出された複数の画素ブロック内の、それぞれ対応する画素の値とを比較し、比較結果を複数出力する比較結果出力手段と、比較結果出力手段により出力された複数の比較結果に基づいて、候補ベクトルの評価値を出力する評価値出力手段と、評価値出力手段により出力された評価値に基づいて、複数の候補ベクトルの中から確度が高いベクトルを選択する選択手段とを備えることを特徴とする。   An image processing apparatus according to the present invention is a motion vector detection apparatus that detects a vector representing an image motion, and a position detection unit that detects a pointing position of a plurality of candidate vectors that are candidates for a vector representing an image motion; A first extracting unit that extracts a pixel block of a preset size area centered on a pixel that is a starting point of the candidate vector; and a plurality of pixels that are close to the pointing position of the candidate vector detected by the position detecting unit. A second extraction means for extracting a pixel block of a plurality of predetermined size areas as a center, a value of a pixel in the pixel block extracted by the first extraction means, and a second extraction means Comparison result output means for comparing the corresponding pixel values in the plurality of extracted pixel blocks and outputting a plurality of comparison results, and a plurality of outputs outputted by the comparison result output means Evaluation value output means for outputting an evaluation value of a candidate vector based on the comparison result, and selection means for selecting a vector having high accuracy from a plurality of candidate vectors based on the evaluation value output by the evaluation value output means It is characterized by providing.

前記第2の抽出手段は、候補ベクトルの指し位置を表す点の上下左右の方向に最も近い位置にある4つの画素を中心とする、4つの画素ブロックを抽出するようにすることができる。   The second extraction means may extract four pixel blocks centered on the four pixels located closest to the up / down / left / right direction of the point representing the pointing position of the candidate vector.

前記比較結果出力手段は、第1の抽出手段により抽出された画素ブロックと、第2の抽出手段により抽出された4つの画素ブロックとについて、それぞれ4つの差分絶対値和を、比較結果として出力し、評価値出力手段は、4つの差分絶対値和の平均値、最大値、または最小値を評価値として出力するようにすることができる。   The comparison result output means outputs four difference absolute value sums as comparison results for the pixel block extracted by the first extraction means and the four pixel blocks extracted by the second extraction means. The evaluation value output means can output the average value, the maximum value, or the minimum value of the four sums of absolute differences as the evaluation value.

前記複数の候補ベクトルとして、初期ベクトル、初期ベクトルに対して勾配法による演算を1回、または2回の行うことにより求められる第1または第2のベクトルが入力され、選択手段は、初期ベクトル、第1または第2のベクトルのうち確度の高いものを、その画像の動きベクトルとして選択するようにすることができる。   As the plurality of candidate vectors, an initial vector, a first or second vector obtained by performing an operation by a gradient method once or twice on the initial vector is input, and the selection means includes an initial vector, The first or second vector having high accuracy can be selected as the motion vector of the image.

前記複数の候補ベクトルは、初期ベクトルの候補ベクトルであり、選択手段は、複数の候補ベクトルのうち確度の高いものを、初期ベクトルとして選択するようにすることができる。   The plurality of candidate vectors are initial vector candidate vectors, and the selection means may select a plurality of candidate vectors with high accuracy as initial vectors.

本発明の動きベクトル検出方法は、画像の動きを表すベクトルを検出する動きベクトル検出装置の動きベクトル検出方法であって、画像の動きを表すベクトルの候補となる複数の候補ベクトルの指し位置を検出する位置検出ステップと、候補ベクトルの起点となる画素を中心とする予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出する第1の抽出ステップと、位置検出ステップの処理により検出された候補ベクトルの指し位置に近接する複数の画素を中心とする、複数の予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出する第2の抽出ステップと、第1の抽出ステップの処理により抽出された画素ブロック内の画素の値と、第2の抽出ステップの処理により抽出された複数の画素ブロック内の、それぞれ対応する画素の値とを比較し、比較結果を複数出力する比較結果出力ステップと、比較結果出力ステップの処理により出力された複数の比較結果に基づいて、候補ベクトルの評価値を出力する評価値出力ステップと、評価値出力ステップの処理により出力された評価値に基づいて、複数の候補ベクトルの中から確度が高いベクトルを選択する選択ステップとを含むことを特徴とする。   The motion vector detection method of the present invention is a motion vector detection method for a motion vector detection device that detects a vector representing image motion, and detects the pointing positions of a plurality of candidate vectors that are candidates for vectors representing image motion. A position detecting step, a first extracting step for extracting a pixel block of a preset size area centered on a pixel that is a starting point of the candidate vector, and a candidate vector detected by the processing of the position detecting step A second extraction step of extracting a plurality of pixel blocks of a predetermined size area centered on a plurality of pixels close to the position, and pixels in the pixel block extracted by the processing of the first extraction step Is compared with the corresponding pixel values in the plurality of pixel blocks extracted by the processing of the second extraction step. A plurality of comparison result output steps, an evaluation value output step for outputting the evaluation value of the candidate vector based on the plurality of comparison results output by the processing of the comparison result output step, and output by the processing of the evaluation value output step And a selection step of selecting a vector with high accuracy from a plurality of candidate vectors based on the evaluated value.

本発明のプログラムは、画像の動きを表すベクトルを検出する動きベクトル検出装置のプログラムであって、画像の動きを表すベクトルの候補となる複数の候補ベクトルの指し位置の検出を制御する位置検出制御ステップと、候補ベクトルの起点となる画素を中心とする予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出するように制御する第1の抽出制御ステップと、位置検出制御ステップの処理により検出された候補ベクトルの指し位置に近接する複数の画素を中心とする、複数の予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出するように制御する第2の抽出制御ステップと、第1の抽出制御ステップの処理により抽出された画素ブロック内の画素の値と、第2の抽出制御ステップの処理により抽出された複数の画素ブロック内の、それぞれ対応する画素の値とを比較し、比較結果を複数出力するように制御する比較結果出力制御ステップと、比較結果出力制御ステップの処理により出力された複数の比較結果に基づいて、候補ベクトルの評価値を出力するように制御する評価値出力制御ステップと、評価値出力制御ステップの処理により出力された評価値に基づいて、複数の候補ベクトルの中から確度が高いベクトルを選択するように制御する選択制御ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。   The program according to the present invention is a program for a motion vector detection device that detects a vector that represents image motion, and that controls the detection of the pointing positions of a plurality of candidate vectors that are candidates for the vector representing image motion. Candidates detected by processing of a step, a first extraction control step for controlling extraction of a pixel block of a preset size region centered on a pixel serving as a starting point of a candidate vector, and a position detection control step A second extraction control step for controlling to extract a plurality of pixel blocks of a predetermined size area centered on a plurality of pixels close to the pointing position of the vector, and processing of the first extraction control step And the pixel values in the pixel block extracted by the second extraction control step and the values in the plurality of pixel blocks extracted by the processing of the second extraction control step. Based on the comparison result output control step for comparing the values of the corresponding pixels and controlling to output a plurality of comparison results and the plurality of comparison results output by the processing of the comparison result output control step, Based on the evaluation value output control step for controlling the evaluation value to be output and the evaluation value output by the processing of the evaluation value output control step, control is performed so that a vector with high accuracy is selected from a plurality of candidate vectors. The selection control step is performed by a computer.

本発明の記録媒体は、画像の動きを表すベクトルを検出する動きベクトル検出装置のプログラムが記録されている記録媒体であって、画像の動きを表すベクトルの候補となる複数の候補ベクトルの指し位置の検出を制御する位置検出制御ステップと、候補ベクトルの起点となる画素を中心とする予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出するように制御する第1の抽出制御ステップと、位置検出制御ステップの処理により検出された候補ベクトルの指し位置に近接する複数の画素を中心とする、複数の予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出するように制御する第2の抽出制御ステップと、第1の抽出制御ステップの処理により抽出された画素ブロック内の画素の値と、第2の抽出制御ステップの処理により抽出された複数の画素ブロック内の、それぞれ対応する画素の値とを比較し、比較結果を複数出力するように制御する比較結果出力制御ステップと、比較結果出力制御ステップの処理により出力された複数の比較結果に基づいて、候補ベクトルの評価値を出力するように制御する評価値出力制御ステップと、評価値出力制御ステップの処理により出力された評価値に基づいて、複数の候補ベクトルの中から確度が高いベクトルを選択するように制御する選択制御ステップとをコンピュータに実行させるプログラムが記録されることを特徴とする。   The recording medium of the present invention is a recording medium on which a program of a motion vector detecting device that detects a vector representing image motion is recorded, and the pointing positions of a plurality of candidate vectors that are candidates for vectors representing the image motion A position detection control step for controlling detection, a first extraction control step for controlling so as to extract a pixel block of a preset size area centered on a pixel serving as a starting point of a candidate vector, and position detection control A second extraction control step for performing control to extract a plurality of pixel blocks of a predetermined size area centered on a plurality of pixels close to the pointing position of the candidate vector detected by the processing of the step; The value of the pixel in the pixel block extracted by the process of the first extraction control step and a plurality of values extracted by the process of the second extraction control step Based on the comparison result output control step for controlling to output a plurality of comparison results by comparing each corresponding pixel value in the elementary block and the comparison result output control process. Based on the evaluation value output control step for controlling to output the evaluation value of the candidate vector and the evaluation value output by the processing of the evaluation value output control step, a vector with high accuracy is selected from the plurality of candidate vectors. A program for causing a computer to execute a selection control step for controlling selection is recorded.

本発明の動きベクトル検出装置および方法、プログラム、並びに記録媒体においては、入力された、画像の動きを表すベクトルの候補となる複数の候補ベクトルの指し位置が検出され、候補ベクトルの起点となる画素を中心とする予め設定された大きさの領域の画素ブロックが抽出され、検出された候補ベクトルの指し位置に近接する画素を中心とする、複数の予め設定された大きさの領域の画素ブロックが抽出され、抽出された画素ブロック内の画素の値と、抽出された候補ベクトルの指し位置周辺の複数の画素を中心とする複数の画素ブロック内の、それぞれ対応する画素の値とが比較され、比較結果が複数出力され、演算された複数の比較結果に基づいて、候補ベクトルの評価値が出力され、評価値出力ス出力された評価値に基づいて、複数の候補ベクトルの中から確度が高いベクトルが選択される。   In the motion vector detection apparatus and method, the program, and the recording medium of the present invention, the input position of a plurality of candidate vectors that are candidates for the vector representing the motion of the image is detected, and the pixel that is the starting point of the candidate vector A pixel block of a region of a preset size centered on the pixel is extracted, and a plurality of pixel blocks of a region of a predetermined size centering on a pixel close to the pointed position of the detected candidate vector The value of the pixel in the extracted and extracted pixel block is compared with the value of the corresponding pixel in the plurality of pixel blocks around the plurality of pixels around the pointed position of the extracted candidate vector, Multiple comparison results are output. Based on the calculated multiple comparison results, the evaluation value of the candidate vector is output. Based on the evaluation value output. Probable vector is selected from a plurality of candidate vectors.

本発明によれば、動きベクトルを検出することができる。特に、低コストで正確に動きベクトルを検出できるようにすることができる。   According to the present invention, a motion vector can be detected. In particular, it is possible to accurately detect a motion vector at a low cost.

以下に本発明の実施の形態を説明するが、本明細書に記載した発明と、発明の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本明細書に記載されている発明をサポートする実施の形態が明細書に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書には記載されているが、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。   Embodiments of the present invention will be described below. The correspondence relationship between the invention described in this specification and the embodiments of the invention is exemplified as follows. This description is intended to confirm that the embodiments supporting the invention described in this specification are described in the specification. Therefore, even if there is an embodiment which is described in the specification but is not described here, this means that the embodiment does not correspond to the invention. It is not a thing. Conversely, even if an embodiment is described herein as corresponding to an invention, that means that the embodiment does not correspond to an invention other than the invention. Absent.

さらに、この記載は、明細書に記載されている発明が、全て請求されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、明細書に記載されている発明であって、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により出願、または追加される発明の存在を否定するものではない。   Further, this description does not mean that all the inventions described in the specification are claimed. In other words, this description is for the invention described in the specification and not claimed in this application, i.e., for the invention that will be filed in division or applied or added in the future. It does not deny existence.

請求項1に記載の動きベクトル検出装置は、画像の動きを表すベクトルを検出する動きベクトル検出装置(例えば、図1の動きベクトル検出装置1)であって、前記画像の動きを表すベクトルの候補となる複数の候補ベクトルの指し位置を検出する位置検出手段(例えば、図4のベクトル位置検出部61)と、前記候補ベクトルの起点となる画素を中心とする予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出する第1の抽出手段(例えば、図4のブロック抽出部62)と、前記位置検出手段により検出された前記候補ベクトルの指し位置に近接する複数の画素を中心とする、複数の予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出する第2の抽出手段(例えば、図4のブロック抽出部63−1乃至63−4)と、前記第1の抽出手段により抽出された画素ブロック内の画素の値と、前記第2の抽出手段により抽出された複数の画素ブロック内の、それぞれ対応する画素の値とを比較し、比較結果(例えば、ブロック差分絶対値和)を複数出力する比較結果出力手段(例えば、図4の差分絶対値和演算部64−1乃至64−4)と、前記比較結果出力手段により出力された複数の比較結果に基づいて、前記候補ベクトルの評価値(例えば、平均値、最大値、または最小値)を出力する評価値出力手段(例えば、図4の結果出力部65)と、前記評価値出力手段により出力された評価値に基づいて、前記複数の候補ベクトルの中から確度が高いベクトルを選択する選択手段(例えば、図1の選択部43または図11の選択部124)とを備える。   The motion vector detection device according to claim 1 is a motion vector detection device (for example, the motion vector detection device 1 in FIG. 1) that detects a vector that represents the motion of an image, and a vector candidate that represents the motion of the image. Position detection means (for example, the vector position detection unit 61 in FIG. 4) that detects the pointing positions of a plurality of candidate vectors, and pixels in a preset size region centered on the pixel that is the starting point of the candidate vector First extracting means for extracting a block (for example, the block extracting unit 62 in FIG. 4), and a plurality of preliminarily centered on a plurality of pixels close to the indicated position of the candidate vector detected by the position detecting means. A second extraction unit (for example, the block extraction units 63-1 to 63-4 in FIG. 4) that extracts pixel blocks in the set size region and the first extraction unit extract the pixel blocks. The value of the pixel in the pixel block thus obtained is compared with the value of each corresponding pixel in the plurality of pixel blocks extracted by the second extraction means, and the comparison result (for example, sum of absolute block differences) Based on a plurality of comparison results output by the comparison result output means (for example, the difference absolute value sum calculation units 64-1 to 64-4 in FIG. 4) and the comparison result output means. Based on the evaluation value output means (for example, the result output unit 65 of FIG. 4) for outputting the evaluation value (for example, the average value, the maximum value, or the minimum value), and the evaluation value output by the evaluation value output means , And a selection unit (for example, the selection unit 43 in FIG. 1 or the selection unit 124 in FIG. 11) that selects a vector having high accuracy from the plurality of candidate vectors.

請求項2に記載の動きベクトル検出装置は、前記第2の抽出手段が、前記候補ベクトルの指し位置を表す点(例えば、図6の点82)の上下左右の方向に最も近い位置にある4つの画素を中心とする、4つの画素ブロック(例えば、図7のブロック100A乃至ブロック100D)を抽出するようにすることができる。   In the motion vector detection device according to claim 2, the second extraction unit is located at a position closest to the vertical and horizontal directions of a point (for example, point 82 in FIG. 6) representing the pointing position of the candidate vector. Four pixel blocks (for example, block 100A to block 100D in FIG. 7) centering on one pixel can be extracted.

請求項3に記載の動きベクトル検出装置は、前記比較結果出力手段が、前記第1の抽出手段により抽出された画素ブロックと、前記第2の抽出手段により抽出された4つの画素ブロックとについて、それぞれ4つの差分絶対値和(例えば、DFD(A)乃至DFD(D))を、前記比較結果として出力し、評価値出力手段は、前記4つの差分絶対値和の平均値、最大値、または最小値を前記評価値として出力するようにすることができる。   The motion vector detection apparatus according to claim 3, wherein the comparison result output unit includes the pixel block extracted by the first extraction unit and the four pixel blocks extracted by the second extraction unit. Each of the four difference absolute value sums (for example, DFD (A) to DFD (D)) is output as the comparison result, and the evaluation value output means has an average value, maximum value, or The minimum value can be output as the evaluation value.

請求項4に記載の動きベクトル検出装置は、前記複数の候補ベクトルとして、初期ベクトル(例えば、初期ベクトルV0)、初期ベクトルに対して勾配法による演算を1回、または2回の行うことにより求められる第1または第2のベクトル(ベクトルV1またはベクトルV2)が入力され、前記選択手段は、前記初期ベクトル、前記第1または第2のベクトルのうち確度の高いものを、その画像の動きベクトルとして選択するようにすることができる。   The motion vector detection device according to claim 4 obtains an initial vector (for example, an initial vector V0) as the plurality of candidate vectors, and performs an operation by a gradient method once or twice on the initial vector. The first or second vector (vector V1 or vector V2) to be input is input, and the selecting means uses the initial vector or the first or second vector having a high accuracy as the motion vector of the image. Can be selected.

請求項5に記載の動きベクトル検出装置は、前記複数の候補ベクトルが、前記初期ベクトルの候補ベクトルであり、前記選択手段は、前記複数の候補ベクトルのうち確度の高いものを、前記初期ベクトルとして選択するようにすることができる。   The motion vector detection apparatus according to claim 5, wherein the plurality of candidate vectors are candidate vectors of the initial vector, and the selection unit uses a plurality of candidate vectors having high accuracy as the initial vector. Can be selected.

請求項6に記載の動きベクトル検出方法は、画像の動きを表すベクトルを検出する動きベクトル検出装置(例えば、図1の動きベクトル検出装置1)の動きベクトル検出方法であって、前記画像の動きを表すベクトルの候補となる複数の候補ベクトルの指し位置を検出する位置検出ステップ(例えば、図5のステップS21)と、前記候補ベクトルの起点となる画素を中心とする予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出する第1の抽出ステップ(例えば、図5のステップS22)と、前記位置検出ステップの処理により検出された前記候補ベクトルの指し位置に近接する複数の画素を中心とする、複数の予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出する第2の抽出ステップ(例えば、図5のステップS23)と、前記第1の抽出ステップの処理により抽出された画素ブロック内の画素の値と、前記第2の抽出ステップの処理により抽出された複数の画素ブロック内の、それぞれ対応する画素の値とを比較し、比較結果(例えば、ブロック差分絶対値和)を複数出力する比較結果出力ステップ(例えば、図5のステップS24)と、前記比較結果出力ステップの処理により出力された複数の比較結果に基づいて、前記候補ベクトルの評価値(例えば、平均値、最大値、または最小値)を出力する評価値出力ステップ(例えば、図5のステップS25)と、前記評価値出力ステップの処理により出力された評価値に基づいて、前記複数の候補ベクトルの中から確度が高いベクトルを選択する選択ステップ(例えば、例えば、図3のステップS3、図13のステップS104、S109、または図14のステップS126)とを含む。   The motion vector detection method according to claim 6 is a motion vector detection method of a motion vector detection device (for example, the motion vector detection device 1 in FIG. 1) that detects a vector representing a motion of an image, and the motion of the image is detected. A position detection step (for example, step S21 in FIG. 5) for detecting the pointing positions of a plurality of candidate vectors that are candidates for the vector, and a preset size region centered on the pixel that is the starting point of the candidate vector A first extraction step (for example, step S22 in FIG. 5) for extracting the pixel block and a plurality of pixels centering on a plurality of pixels close to the pointing position of the candidate vector detected by the processing of the position detection step A second extraction step (for example, step S23 in FIG. 5) for extracting a pixel block of a predetermined size area, and the first extraction step. The pixel value in the pixel block extracted by the processing of the group is compared with the corresponding pixel value in the plurality of pixel blocks extracted by the processing of the second extraction step, and the comparison result (for example, The comparison result output step (for example, step S24 in FIG. 5) for outputting a plurality of block difference absolute value sums, and evaluation of the candidate vector based on the plurality of comparison results output by the processing of the comparison result output step Based on the evaluation value output step (for example, step S25 in FIG. 5) for outputting a value (for example, average value, maximum value, or minimum value) and the evaluation value output by the processing of the evaluation value output step, A selection step (for example, step S3 in FIG. 3 and steps S104 and S10 in FIG. 13) for selecting a vector having high accuracy from among a plurality of candidate vectors. 9 or step S126) of FIG.

請求項7に記載のプログラムは、画像の動きを表すベクトルを検出する動きベクトル検出装置(例えば、図1の動きベクトル検出装置1)のプログラムであって、前記画像の動きを表すベクトルの候補となる複数の候補ベクトルの指し位置の検出を制御する位置検出制御ステップ(例えば、図5のステップS21)と、前記候補ベクトルの起点となる画素を中心とする予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出するように制御する第1の抽出制御ステップ(例えば、図5のステップS22)と、前記位置検出制御ステップの処理により検出された前記候補ベクトルの指し位置に近接する複数の画素を中心とする、複数の予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出するように制御する第2の抽出制御ステップ(例えば、図5のステップS23)と、前記第1の抽出制御ステップの処理により抽出された画素ブロック内の画素の値と、前記第2の抽出制御ステップの処理により抽出された複数の画素ブロック内の、それぞれ対応する画素の値とを比較し、比較結果(例えば、ブロック差分絶対値和)を複数出力するように制御する比較結果出力制御ステップ(例えば、図5のステップS24)と、前記比較結果出力制御ステップの処理により出力された複数の比較結果に基づいて、前記候補ベクトルの評価値(例えば、平均値、最大値、または最小値)を出力するように制御する評価値出力制御ステップ(例えば、図5のステップS25)と、前記評価値出力制御ステップの処理により出力された評価値に基づいて、前記複数の候補ベクトルの中から確度が高いベクトルを選択するように制御する選択制御ステップ(例えば、例えば、図3のステップS3、図13のステップS104、S109、または図14のステップS126)とをコンピュータに実行させる。   The program according to claim 7 is a program of a motion vector detection device (for example, the motion vector detection device 1 in FIG. 1) that detects a vector that represents the motion of an image, and a vector candidate that represents the motion of the image. A position detection control step (for example, step S21 in FIG. 5) for controlling the detection of the pointing positions of the plurality of candidate vectors, and a pixel block of a preset size region centered on the pixel that is the starting point of the candidate vector A first extraction control step (for example, step S22 in FIG. 5) for controlling to extract the pixel, and a plurality of pixels close to the pointing position of the candidate vector detected by the processing of the position detection control step. A second extraction control step (for example, the step of FIG. 5) that controls to extract a plurality of pixel blocks of a predetermined size area. S23), the value of the pixel in the pixel block extracted by the process of the first extraction control step, and the corresponding pixel in the plurality of pixel blocks extracted by the process of the second extraction control step And a comparison result output control step (for example, step S24 in FIG. 5) for performing control to output a plurality of comparison results (for example, sum of block difference absolute values), and processing of the comparison result output control step An evaluation value output control step (for example, the step of FIG. 5) that controls to output an evaluation value (for example, an average value, a maximum value, or a minimum value) of the candidate vector based on the plurality of comparison results output by A vector having high accuracy is selected from the plurality of candidate vectors based on S25) and the evaluation value output by the processing of the evaluation value output control step. Control selecting control step (e.g., for example, step S3 of FIG. 3, step S104 of FIG. 13, S109, or step S126 in FIG. 14) so that the causes the computer to execute.

請求項8に記載の記録媒体は、画像の動きを表すベクトルを検出する動きベクトル検出装置(例えば、図1の動きベクトル検出装置1)のプログラムが記録されている記録媒体であって、前記画像の動きを表すベクトルの候補となる複数の候補ベクトルの指し位置の検出を制御する位置検出制御ステップ(例えば、図5のステップS21)と、前記候補ベクトルの起点となる画素を中心とする予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出するように制御する第1の抽出制御ステップ(例えば、図5のステップS22)と、前記位置検出制御ステップの処理により検出された前記候補ベクトルの指し位置に近接する複数の画素を中心とする、複数の予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出するように制御する第2の抽出制御ステップ(例えば、図5のステップS23)と、前記第1の抽出制御ステップの処理により抽出された画素ブロック内の画素の値と、前記第2の抽出制御ステップの処理により抽出された複数の画素ブロック内の、それぞれ対応する画素の値とを比較し、比較結果(例えば、ブロック差分絶対値和)を複数出力するように制御する比較結果出力制御ステップ(例えば、図5のステップS24)と、前記比較結果出力制御ステップの処理により出力された複数の比較結果に基づいて、前記候補ベクトルの評価値(例えば、平均値、最大値、または最小値)を出力するように制御する評価値出力制御ステップ(例えば、図5のステップS25)と、前記評価値出力制御ステップの処理により出力された評価値に基づいて、前記複数の候補ベクトルの中から確度が高いベクトルを選択するように制御する選択制御ステップ(例えば、例えば、図3のステップS3、図13のステップS104、S109、または図14のステップS126)とをコンピュータに実行させるプログラムが記録される。   The recording medium according to claim 8 is a recording medium in which a program of a motion vector detection device (for example, the motion vector detection device 1 in FIG. 1) for detecting a vector representing a motion of an image is recorded. A position detection control step (for example, step S21 in FIG. 5) for controlling the detection of the pointing positions of a plurality of candidate vectors that are candidates for vectors representing the motion of the vector, and a preset centered on the pixel that is the starting point of the candidate vector A first extraction control step (for example, step S22 in FIG. 5) that controls to extract a pixel block of the size region that has been set, and the pointing position of the candidate vector detected by the processing of the position detection control step A second extraction control step for controlling to extract a plurality of pixel blocks of a predetermined size area centered on a plurality of adjacent pixels; For example, in step S23) of FIG. 5, the value of the pixel in the pixel block extracted by the process of the first extraction control step, and the plurality of pixel blocks extracted by the process of the second extraction control step. A comparison result output control step (for example, step S24 in FIG. 5) for comparing the values of the corresponding pixels with each other and controlling to output a plurality of comparison results (for example, sum of block difference absolute values), and the comparison An evaluation value output control step for controlling to output an evaluation value (for example, an average value, a maximum value, or a minimum value) of the candidate vector based on a plurality of comparison results output by the processing of the result output control step ( For example, based on the evaluation value output in step S25) of FIG. 5 and the processing of the evaluation value output control step, the accuracy is selected from the plurality of candidate vectors. Selection control step of controlling to select a higher vector (e.g., for example, step S3 of FIG. 3, step S104 of FIG. 13, S109, or step S126 in FIG. 14) programs to be executed and to a computer is recorded.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明を適用した動きベクトル検出装置の構成例を示すブロック図である。動きベクトル検出装置1は、例えば、入力された動画像の画像データから、画像の動きを表す動きベクトルを出力するものであり、この例では、画像データから初期ベクトルを検出(選択)する初期ベクトル選択部21と、初期ベクトル選択部21から出力された初期ベクトルに基づいて、動きベクトルを生成(選択)する動きベクトル選択部22が設けられている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a motion vector detection apparatus to which the present invention is applied. The motion vector detection device 1 outputs, for example, a motion vector that represents the motion of an image from input image data of the moving image. In this example, an initial vector that detects (selects) an initial vector from the image data. A selection unit 21 and a motion vector selection unit 22 that generates (selects) a motion vector based on the initial vector output from the initial vector selection unit 21 are provided.

図2は、初期ベクトル検出部21の詳細な構成例を示すブロック図である。候補ベクトル検出部41は、入力された画像データに基づいて、初期ベクトルの候補となる複数の候補ベクトルを検出し、検出された候補ベクトルをDFD(Displaced Frame Difference)演算部42に出力する。候補ベクトルの検出は、例えば、過去の検出結果などに基づいて、画像の動きに近いベクトルが検出される。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of the initial vector detection unit 21. The candidate vector detection unit 41 detects a plurality of candidate vectors as initial vector candidates based on the input image data, and outputs the detected candidate vectors to a DFD (Displaced Frame Difference) calculation unit 42. For the detection of the candidate vector, for example, a vector close to the motion of the image is detected based on a past detection result or the like.

DFD演算部42は、候補ベクトル検出部41から出力された候補ベクトルに基づいて、画像データの中の時間的に前のフレームにおける予め設定された大きさのブロックと、時間的に後のフレームにおける同じ大きさのブロックを抽出し、フレーム間のブロック差分絶対値和(後述)を演算し、演算結果を選択部43に出力する。   Based on the candidate vector output from the candidate vector detection unit 41, the DFD calculation unit 42 sets a block having a preset size in a temporally previous frame in the image data and a temporally subsequent frame. Blocks having the same size are extracted, a block difference absolute value sum (described later) between frames is calculated, and the calculation result is output to the selection unit 43.

選択部43は、DFD演算部42によるフレーム間のブロック差分絶対値和の演算結果に基づいて、候補ベクトル検出部41により検出された複数のベクトルの中から初期ベクトルV0を選択し、出力する。   The selection unit 43 selects and outputs the initial vector V0 from among the plurality of vectors detected by the candidate vector detection unit 41 based on the calculation result of the block difference absolute value sum between frames by the DFD calculation unit 42.

次に、図3のフローチャートを参照して、初期ベクトル検出部21の動作について説明する。   Next, the operation of the initial vector detection unit 21 will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS1において、候補ベクトル検出部41は、複数の候補ベクトルを検出する。ステップS2において、DFD演算部42は、後述するブロック差分絶対値和演算処理を実行する。これにより、画像データの中の時間的に前のフレームと、時間的に後のフレームの、フレーム間のブロック差分絶対値和が演算される。   In step S1, the candidate vector detection unit 41 detects a plurality of candidate vectors. In step S2, the DFD calculation unit 42 performs block difference absolute value sum calculation processing described later. Thereby, the block difference absolute value sum between frames of the temporally previous frame and temporally subsequent frame in the image data is calculated.

ここで、図4乃至図7を参照して、このブロック差分絶対値和演算処理について、詳細に説明する。図4は、DFD演算部42のさらに詳細な構成例を示すブロック図である。候補ベクトル検出部41から出力された複数の候補ベクトルは、画像データとともに、ベクトル位置検出部61に入力される。ベクトル位置検出部61は、注目画素と、入力された候補ベクトルに基づいて、その候補ベクトルに対応する画素位置(ベクトルの指し位置)を検出する。具体的には、画像データの中の時間的に前のフレーム(例えば、フレームn−1)の中で、候補ベクトルの起点となる画素(注目画素)に対して、候補ベクトルの動きが演算され、時間的に後のフレーム(例えば、フレームn)における注目画素の画素位置(ベクトルの指し位置)が検出される。   Here, the block difference absolute value sum calculation processing will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 7. FIG. 4 is a block diagram illustrating a more detailed configuration example of the DFD calculation unit 42. The plurality of candidate vectors output from the candidate vector detection unit 41 are input to the vector position detection unit 61 together with the image data. The vector position detection unit 61 detects a pixel position (a vector pointing position) corresponding to the candidate vector based on the target pixel and the input candidate vector. Specifically, the motion of the candidate vector is calculated for the pixel (target pixel) that is the starting point of the candidate vector in the temporally previous frame (eg, frame n−1) in the image data. The pixel position (vector pointing position) of the pixel of interest in the temporally subsequent frame (for example, frame n) is detected.

ブロック抽出部62は、画像データの中の注目画素が存在するフレームn−1において、注目画素周辺の所定のブロック、例えば、注目画素を中心とした縦方向(図中垂直方向)に3個、横方向(図中水平方向)に3個分の9個の画素のブロックを抽出する。ブロック抽出部63−1乃至63−4は、フレームnにおける注目画素の周辺に存在する画素について、ブロック抽出部62による抽出されるブロックと同じ大きさ(今の場合、9個の画素)の、4つのブロックを抽出する。なお、フレームnにおける注目画素の周辺の4つのブロックの抽出方法については後述する。   The block extraction unit 62 is a predetermined block around the pixel of interest in the frame n−1 where the pixel of interest exists in the image data, for example, three in the vertical direction (vertical direction in the figure) centered on the pixel of interest, A block of nine pixels is extracted in the horizontal direction (horizontal direction in the figure). The block extraction units 63-1 to 63-4 have the same size as the block extracted by the block extraction unit 62 (9 pixels in this case) for the pixels existing around the pixel of interest in the frame n. Four blocks are extracted. A method for extracting four blocks around the pixel of interest in frame n will be described later.

差分絶対値和演算部64−1乃至64−4は、ブロック抽出部63−1乃至63−4により抽出されたブロックと、ブロック抽出部62により抽出されたブロックの画素について、対応する画素同士の差分の絶対値和を演算し、それぞれの演算の結果を結果出力部65に出力する。   The difference absolute value sum calculation units 64-1 to 64-4 are configured to obtain the corresponding pixels between the blocks extracted by the block extraction units 63-1 to 63-4 and the blocks extracted by the block extraction unit 62. The sum of absolute values of the differences is calculated, and the result of each calculation is output to the result output unit 65.

結果出力部65は、差分絶対値和演算部64−1乃至64−4からの出力結果に基づいて、4つのブロック差分絶対値和の平均値、最大値、または最小値を演算し、その演算結果を入力された候補ベクトルに対応付けて、DFD演算部42の演算結果として出力する。   The result output unit 65 calculates the average value, maximum value, or minimum value of the four block difference absolute value sums based on the output results from the difference absolute value sum calculation units 64-1 to 64-4, and the calculation The result is output as a calculation result of the DFD calculation unit 42 in association with the input candidate vector.

次に、図5のフローチャートを参照して、図3のステップS2のブロック差分絶対値和演算処理の詳細について説明する。   Next, details of the block difference absolute value sum calculation process in step S2 of FIG. 3 will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS21において、ベクトル位置検出部61は、入力されたベクトルの指し位置を検出する。   In step S21, the vector position detector 61 detects the pointing position of the input vector.

ここで、図6を参照してベクトルの指し位置について説明する。図6Aと図6Bは、それぞれ、フレームn−1とフレームnにおける所定の部分の画素の配列を示すものであり、図6Aには、左上から順番に画素m11乃至m14の画素が配置されている。画素m11乃至m14の下には、画素m21乃至m24、画素m31乃至m34、および画素m41乃至m44が配置されている。また、図6Bにも、同様にして、左上から順番に、画素n11乃至14、画素n21乃至n24、画素n31乃至n34、および画素n41乃至n44が配置されている。例えば、入力画像のフレームn−1において、候補ベクトルの起点81が、図6Aの図中黒丸で示される画素m22である場合、この画素に対して、候補ベクトルの動きが演算され、フレームnにおける注目画素に対応する画素位置が、図6Bの図中×印で示される点82として検出される。   Here, the pointing position of the vector will be described with reference to FIG. FIG. 6A and FIG. 6B show the arrangement of pixels in a predetermined portion in frame n-1 and frame n, respectively. In FIG. 6A, pixels m11 to m14 are arranged in order from the upper left. . Below the pixels m11 to m14, pixels m21 to m24, pixels m31 to m34, and pixels m41 to m44 are arranged. Similarly in FIG. 6B, pixels n11 to 14, pixels n21 to n24, pixels n31 to n34, and pixels n41 to n44 are arranged in order from the upper left. For example, in the frame n−1 of the input image, when the starting point 81 of the candidate vector is the pixel m22 indicated by the black circle in FIG. 6A, the motion of the candidate vector is calculated for this pixel, A pixel position corresponding to the target pixel is detected as a point 82 indicated by a cross in FIG. 6B.

ステップS22において、ブロック抽出部62は、注目画素(入力画像のフレームn−1において、候補ベクトルの起点となる画素)を中心とする画素のブロックを抽出する。このとき、図6Aの画素m22を中心として、3×3=9個の画素m11乃至m33がブロック80として抽出される。   In step S <b> 22, the block extraction unit 62 extracts a block of pixels centered on the pixel of interest (the pixel that is the starting point of the candidate vector in the frame n−1 of the input image). At this time, 3 × 3 = 9 pixels m11 to m33 are extracted as a block 80 with the pixel m22 of FIG.

ステップS23において、ブロック抽出部63−1乃至63−4は、ベクトルの指し位置である点82に近接する4つの画素を中心とする画素のブロックを抽出する。図6Bにおいて、ベクトルの指し位置である点82は、画素位置と一致していない(図中丸印で示される画素と画素の間に位置している)ため、このままでは、フレームnにおいて、3×3=9個のブロックを抽出することができない。このため、図7A乃至Dに示されるように、ベクトルの指し位置に近接する4つの画素を中心とするブロックが抽出される。   In step S23, the block extraction units 63-1 to 63-4 extract a block of pixels centered on four pixels close to the point 82 that is the vector pointing position. In FIG. 6B, the point 82 that is the pointing position of the vector does not coincide with the pixel position (positioned between the pixels indicated by the circles in the figure). 3 = 9 blocks cannot be extracted. For this reason, as shown in FIGS. 7A to 7D, a block centered on four pixels close to the pointing position of the vector is extracted.

図7Aのブロック100Aは、ベクトルの指し位置である点82の左上側において最も近い位置となる画素n22を中心とした3×3=9個の画素n11乃至n33により構成されるブロックであり、ブロック抽出部63−1により抽出される。図7Bのブロック100Bは、ベクトルの指し位置である点82の右上側において最も近い位置となる画素n23を中心とした3×3=9個の画素n12乃至n34により構成されるブロックであり、ブロック抽出部63−2により抽出される。   A block 100A in FIG. 7A is a block configured by 3 × 3 = 9 pixels n11 to n33 centering on the pixel n22 that is closest to the upper left side of the point 82 that is the pointing position of the vector. Extracted by the extraction unit 63-1. The block 100B in FIG. 7B is a block configured by 3 × 3 = 9 pixels n12 to n34 centering on the pixel n23 that is closest to the upper right side of the point 82 that is the vector pointing position. Extracted by the extraction unit 63-2.

図7Cのブロック100Cは、ベクトルの指し位置である点82の左下側において最も近い位置となる画素n32を中心とした3×3=9個の画素n21乃至n43により構成されるブロックであり、ブロック抽出部63−3により抽出される。図7Dのブロック100Dは、ベクトルの指し位置である点82の右下側において最も近い位置となる画素n33を中心とした3×3=9個の画素n22乃至n44により構成されるブロックであり、ブロック抽出部63−4により抽出される。   A block 100C in FIG. 7C is a block configured by 3 × 3 = 9 pixels n21 to n43 centering on the pixel n32 that is closest to the lower left side of the point 82 that is the pointing position of the vector. Extracted by the extraction unit 63-3. The block 100D in FIG. 7D is a block configured by 3 × 3 = 9 pixels n22 to n44 centering on the pixel n33 that is closest to the lower right side of the point 82 that is the pointing position of the vector, Extracted by the block extraction unit 63-4.

なお、フレームnにおけるベクトルの指し位置が、画素位置と一致している場合、ブロック抽出部63−1乃至63−4は、その画素を中心とする同一のブロックを抽出することになる。   When the pointing position of the vector in the frame n matches the pixel position, the block extracting units 63-1 to 63-4 extract the same block centered on the pixel.

ステップS24において、差分絶対値和演算部64−1乃至64−4は、ブロック80と、ブロック100A乃至ブロック100Dの4つブロックとの差分絶対値和を演算する。例えば、ブロック80の9個の画素m11乃至m33の各画素の値が、それぞれP(1)乃至P(9)であり、ブロック100Aの9個の画素n11乃至n33の各画素の値が、それぞれQ(1)乃至Q(9)である場合、差分絶対値和演算部64−1は、ブロック80とブロック100Aのブロック差分絶対値和DFD(A)を、次式により演算する。   In step S24, the difference absolute value sum calculation units 64-1 to 64-4 calculate the sum of absolute differences between the block 80 and the four blocks 100A to 100D. For example, the values of the nine pixels m11 to m33 of the block 80 are P (1) to P (9), respectively, and the values of the nine pixels n11 to n33 of the block 100A are respectively In the case of Q (1) to Q (9), the difference absolute value sum calculation unit 64-1 calculates the block difference absolute value sum DFD (A) of the block 80 and the block 100A by the following equation.

DFD(A)=│P(1)-Q(1)│+│P(2)-Q(2)│+│P(3)-Q(3)│+・・・│P(9)-Q(9)│   DFD (A) = │P (1) -Q (1) │ + │P (2) -Q (2) │ + │P (3) -Q (3) │ + ・ ・ ・ │P (9)- Q (9) │

同様にして、差分絶対値和演算部64−2は、ブロック80とブロック100Bのブロック差分絶対値和DFD(B)を、差分絶対値和演算部64−3は、ブロック80とブロック100Cのブロック差分絶対値和DFD(C)を、差分絶対値和演算部64−4は、ブロック80とブロック100Dのブロック差分絶対値和DFD(D)を、それぞれ演算する。   Similarly, the difference absolute value sum calculation unit 64-2 is the block difference absolute value sum DFD (B) of the block 80 and the block 100B, and the difference absolute value sum calculation unit 64-3 is the block of the block 80 and the block 100C. The difference absolute value sum DFD (C), and the difference absolute value sum calculation unit 64-4 calculate the block difference absolute value sum DFD (D) of the block 80 and the block 100D, respectively.

ステップS25において、結果出力部65は、4つのブロック差分絶対値和DFD(A)乃至DFD(D)の平均値、最大値、および最小値を演算する。   In step S25, the result output unit 65 calculates an average value, a maximum value, and a minimum value of the four block difference absolute value sums DFD (A) to DFD (D).

なお、ステップS21乃至S25の処理は、入力される候補ベクトル毎に実行され、例えば、3つの候補ベクトルが入力される場合、ステップS25では、それぞれのベクトルに対応するブロック差分絶対値和の平均値、最大値、および最小値が演算され、3種類の、平均値、最大値、および最小値の組み合わせが演算される。   Note that the processing in steps S21 to S25 is executed for each input candidate vector. For example, when three candidate vectors are input, in step S25, the average value of the sum of absolute block differences corresponding to each vector. The maximum value and the minimum value are calculated, and three types of combinations of the average value, the maximum value, and the minimum value are calculated.

そして、ステップS26において、結果出力部65は、入力された候補ベクトルと対応付けて、ブロック差分絶対値和の平均値、最大値、および最小値を出力する。なお、このブロック差分絶対値和の平均値、最大値、および最小値は、その候補ベクトルのいわば評価値として利用される。   In step S26, the result output unit 65 outputs the average value, the maximum value, and the minimum value of the block difference absolute value sum in association with the input candidate vector. Note that the average value, the maximum value, and the minimum value of the block difference absolute value sum are used as evaluation values of the candidate vectors.

このようにして、ブロック差分絶対値和が演算される。時間的に後のフレーム(フレームn)の画素のブロックは、ベクトルの指し位置に近接する4つの画素を中心とする画素のブロックが抽出されるようにしたので、ベクトルの指し位置が画素位置と一致しなくても、ブロック差分絶対値和を求めることができる。また、ベクトルの指し位置の周囲の画素に基づいて、仮想の画素値を演算して、ブロック差分絶対値和を求める場合と比較して、小数精度のビット長増加などにより回路規模が大きくなり、複雑になるなどといった問題が解消され、その結果、低コストで、品質の高い装置を実現することができる。   In this way, the block difference absolute value sum is calculated. As for the block of pixels in the temporally subsequent frame (frame n), a block of pixels centering on the four pixels close to the vector pointing position is extracted. Even if they do not match, the block difference absolute value sum can be obtained. In addition, the circuit scale becomes larger due to an increase in decimal precision bit length, etc., compared to the case of calculating the virtual pixel value based on the pixels around the vector pointing position and obtaining the block difference absolute value sum, Problems such as complexity are eliminated, and as a result, a high-quality device can be realized at low cost.

なお、ここでは、フレームnとフレームn−1において、それぞれ9個の画素により構成される画素のブロックが抽出される例について説明したが、抽出されるブロックの画素数は、9個に限られるものではなく、必要に応じて画素数を変えてもよい。   Here, an example in which a block of pixels each composed of nine pixels is extracted in frame n and frame n−1 has been described, but the number of pixels in the extracted block is limited to nine. The number of pixels may be changed as necessary.

図3に戻って、ステップS3において、選択部43は、ベクトル選択処理を実行する。ここで、図8乃至図10のフローチャートを参照して、図3のステップS3のベクトル選択処理の詳細について説明する。   Returning to FIG. 3, in step S3, the selection unit 43 executes a vector selection process. Here, the details of the vector selection process in step S3 in FIG. 3 will be described with reference to the flowcharts in FIGS.

図8は、ベクトル選択処理の第1の例であるベクトル選択処理1を説明するフローチャートである。ステップS41において、選択部43は、各候補ベクトルに対応するブロック差分絶対値和の平均値を比較し、ステップS42において、ブロック差分絶対値和の平均値が最も小さい候補ベクトルを初期ベクトルV0として選択する。   FIG. 8 is a flowchart for explaining vector selection processing 1 which is a first example of vector selection processing. In step S41, the selection unit 43 compares the average values of the block difference absolute value sums corresponding to the candidate vectors, and in step S42, selects the candidate vector having the smallest average value of the block difference absolute value sums as the initial vector V0. To do.

上述したように、ブロック差分絶対値和DFD(A)乃至DFD(D)は、それぞれフレームn−1とフレームnにおけるブロック間の差分絶対値和なので、これらのブロック差分絶対値和の平均値が小さいほど、フレームn−1のブロックの画像と、フレームnのブロックの画像に共通点が多いと考えられ、そのブロック差分絶対値和の平均値に対応する候補ベクトルは、画像の動きを適確に反映している(確度が高い)と考えられる。このため、ベクトル選択処理1においては、ブロック差分絶対値和の平均値を候補ベクトルの評価値として利用している。   As described above, the block difference absolute value sums DFD (A) to DFD (D) are the difference absolute value sums between the blocks in the frame n−1 and the frame n, respectively. Therefore, the average value of these block difference absolute value sums is It is considered that the smaller the value is, the more in common the image of the block of frame n-1 and the image of the block of frame n, and the candidate vector corresponding to the average value of the sum of absolute differences of the blocks is more suitable for the motion of the image. This is considered to be reflected (high accuracy). For this reason, in the vector selection process 1, the average value of the block difference absolute value sum is used as the evaluation value of the candidate vector.

図9は、ベクトル選択処理の第2の例であるベクトル選択処理2を説明するフローチャートである。ステップS61において、選択部43は、各候補ベクトルに対応するブロック差分絶対値和の最大値を比較し、ステップS62において、ブロック差分絶対値和の最大値が最も小さい候補ベクトルを初期ベクトルV0として選択する。   FIG. 9 is a flowchart for explaining vector selection processing 2 as a second example of vector selection processing. In step S61, the selection unit 43 compares the maximum value of the block difference absolute value sum corresponding to each candidate vector, and in step S62, selects the candidate vector having the smallest maximum value of the block difference absolute value sum as the initial vector V0. To do.

ブロック差分絶対値和DFD(A)乃至DFD(D)は、各候補ベクトルの指し位置に対応した、フレームn−1とフレームnにおけるブロック間の差分絶対値和なので、これらのブロック差分絶対値和の最大値が小さいほど、フレームn−1のブロックの画像と、フレームnのブロックの画像に相違する点が少ないと考えられ、そのブロック差分絶対値和の最大値に対応する候補ベクトルは、画像の動きを適確に反映している(確度が高い)と考えられる。このため、ベクトル選択処理2においては、ブロック差分絶対値和の最大値を候補ベクトルの評価値として利用している。   Since the block difference absolute value sums DFD (A) to DFD (D) are the sum of absolute differences between the blocks in the frame n−1 and the frame n corresponding to the pointing positions of the candidate vectors, the sum of these block difference absolute values. The smaller the maximum value of, the smaller the difference between the block n-1 image and the frame n block image, and the candidate vector corresponding to the maximum block difference absolute value sum is It is thought that it accurately reflects the movement (high accuracy). For this reason, in the vector selection process 2, the maximum value of the block difference absolute value sum is used as the evaluation value of the candidate vector.

図10は、ベクトル選択処理の第3の例であるベクトル選択処理3を説明するフローチャートである。ステップS81において、選択部43は、各候補ベクトルに対応するブロック差分絶対値和の最小値を比較し、ステップS82において、ブロック差分絶対値和の最小値が最も小さい候補ベクトルを初期ベクトルV0として選択する。   FIG. 10 is a flowchart for explaining vector selection processing 3 as a third example of vector selection processing. In step S81, the selection unit 43 compares the minimum value of the block difference absolute value sum corresponding to each candidate vector, and in step S82, selects the candidate vector having the smallest minimum value of the block difference absolute value sum as the initial vector V0. To do.

ブロック差分絶対値和DFD(A)乃至DFD(D)は、各候補ベクトルの指し位置に対応した、フレームn−1とフレームnにおけるブロック間の差分絶対値和なので、これらのブロック差分絶対値和の最小値が小さいほど、フレームn−1のブロックの画像と、フレームnのブロックの画像に相違が少ない(ほぼ一致する部分があったと)考えられ、そのブロック差分絶対値和の最小値に対応する候補ベクトルは、画像の動きを適確に反映している(確度が高い)と考えられる。このため、ベクトル選択処理3においては、ブロック差分絶対値和の最小値を候補ベクトルの評価値として利用している。   Since the block difference absolute value sums DFD (A) to DFD (D) are the sum of absolute differences between the blocks in the frame n−1 and the frame n corresponding to the pointing positions of the candidate vectors, the sum of these block difference absolute values. The smaller the minimum value of, the smaller the difference between the image of the block in frame n-1 and the image of the block in frame n (there was almost a match), corresponding to the minimum value of the sum of absolute block differences The candidate vector to be considered is considered to accurately reflect the motion of the image (highly accurate). Therefore, in the vector selection process 3, the minimum value of the block difference absolute value sum is used as the evaluation value of the candidate vector.

このようにして、初期ベクトルV0が選択される。初期ベクトルV0は、ブロック差分絶対値和DFD(A)乃至DFD(D)の平均値、最大値、または最小値に基づいて選択されるので、局所的に最小となる局所解に基づいて誤った選択が行われることなどを抑止し、正確な初期ベクトルを選択することができる。なお、ベクトル選択処理1乃至ベクトル選択処理3のいずれを実行するかは、画像の特性などを考慮してユーザにより選択されるようにしてもよいし、予め設定されるようにしてもよい。   In this way, the initial vector V0 is selected. Since the initial vector V0 is selected based on the average value, maximum value, or minimum value of the block difference absolute value sums DFD (A) to DFD (D), the initial vector V0 is incorrect based on the local solution that is locally minimum. It is possible to suppress selection and the like and select an accurate initial vector. It should be noted that which of vector selection processing 1 to vector selection processing 3 is executed may be selected by the user in consideration of image characteristics or the like, or may be set in advance.

図3にもどって、ステップS4において選択部43は、ステップS3で選択された初期ベクトルV0を出力する。   Returning to FIG. 3, in step S4, the selection unit 43 outputs the initial vector V0 selected in step S3.

次に、動きベクトル選択部22の構成と動作について説明する。図11は、動きベクトル選択部22の詳細な構成例を示すブロック図である。この例では、動きベクトル選択部22は、初期ベクトル選択部21から出力された初期ベクトルV0に対して、勾配法による演算を1回または2回行い、最終的に動きベクトルVを出力する。   Next, the configuration and operation of the motion vector selection unit 22 will be described. FIG. 11 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of the motion vector selection unit 22. In this example, the motion vector selection unit 22 performs the calculation by the gradient method once or twice for the initial vector V0 output from the initial vector selection unit 21, and finally outputs the motion vector V.

初期ベクトルV0は、第1回勾配法演算部121に入力され、第1回勾配法演算部121の演算の結果、ベクトルV1が出力される。画素値補間部125とDFD演算部123によりベクトルV1の指し位置に対応する画素の画素ブロックが選択されることにより、第2回目の勾配法に用いられる画素値が補間される。そして、第2回勾配法演算部122にベクトルV1が入力され、第2回勾配法演算部122の演算の結果、ベクトルV2が出力される。   The initial vector V0 is input to the first gradient method calculation unit 121, and the vector V1 is output as a result of the calculation of the first gradient method calculation unit 121. The pixel value used in the second gradient method is interpolated by selecting the pixel block of the pixel corresponding to the pointing position of the vector V1 by the pixel value interpolation unit 125 and the DFD calculation unit 123. Then, the vector V1 is input to the second gradient method calculation unit 122, and the vector V2 is output as a result of the calculation by the second gradient method calculation unit 122.

ここで、勾配法について説明する。動画像の中で、水平軸、垂直軸、時間軸を用いた座標(x,y,t)で表される画素の値をg(x,y,t)とする。ある画素(x0,y0,t0)が微小時間中に(dx,dy,dt)だけ変化したとき、水平方向、垂直方向、時間方向の勾配をgx(x0,y0,t0),gy(x0,y0,t0), gt(x0,y0,t0)と表すと、変化後の画素の値は、Taylor展開を用いて、式(1)のように表すことができる。   Here, the gradient method will be described. In a moving image, a pixel value represented by coordinates (x, y, t) using a horizontal axis, a vertical axis, and a time axis is defined as g (x, y, t). When a pixel (x0, y0, t0) changes by (dx, dy, dt) during a very short time, the gradient in the horizontal, vertical, and time directions is changed to gx (x0, y0, t0), gy (x0, When expressed as y0, t0) and gt (x0, y0, t0), the value of the pixel after the change can be expressed as in Equation (1) using Taylor expansion.

Figure 2005259027
Figure 2005259027

ここで、画像の中のある着目画素が1フレーム後に水平方向にvx,垂直方向にvyだけ移動した場合、   Here, if a pixel of interest in the image moves by vx in the horizontal direction and vy in the vertical direction after one frame,

Figure 2005259027
となり、式(1)より、式(3)を導出することができる。
Figure 2005259027
Thus, Equation (3) can be derived from Equation (1).

Figure 2005259027
Figure 2005259027

式(3)は、vxとvyの2変数の式であるため、1つの着目画素に対する単独の式では、その解を求めることができない。そこで着目画素の周辺領域を1つの処理単位として考え、その領域内の全ての画素が同じ動き(vx,vy)をすると仮定し、各画素について同様の式を立てる。そして周辺画素の式を連立させて領域内の全画素のフレーム間差分の自乗和が最小となるように動き(vx,vy)を求める。   Since the equation (3) is a two-variable equation of vx and vy, the solution cannot be obtained with a single equation for one pixel of interest. Therefore, the peripheral region of the target pixel is considered as one processing unit, and it is assumed that all the pixels in the region have the same movement (vx, vy), and the same formula is established for each pixel. Then, the motions (vx, vy) are obtained so that the sum of squares of the inter-frame differences of all the pixels in the region is minimized by simultaneously formulating the peripheral pixels.

画素(x,y,t)が1フレーム間に(vx,vy)だけ移動したときのフレーム間差分dは、式(4)により表される。   The inter-frame difference d when the pixel (x, y, t) moves by (vx, vy) between one frame is expressed by Expression (4).

Figure 2005259027
Figure 2005259027

ここで、Δx=g(x,y,t)であり水平方向の勾配を表す。ΔyとΔtについても同様である。これらを用いてフレーム間差分の自乗和Eを表すと式(5)のようになる。   Here, Δx = g (x, y, t), which represents a horizontal gradient. The same applies to Δy and Δt. Using these, the square sum E of the interframe difference is expressed as shown in Equation (5).

Figure 2005259027
Figure 2005259027

ここでEが最小となる(vx,vy)は、各変数における偏微分値が0になるとき、すなわち、
∂E/∂vx=∂E/∂vyの条件が成立するときなので、式(5)より、

Figure 2005259027
Figure 2005259027
Here, E is the smallest (vx, vy) when the partial differential value in each variable becomes 0, that is,
Since the condition of ∂E / ∂vx = ∂E / ∂vy holds, from equation (5),
Figure 2005259027
Figure 2005259027

となる。式(6)、式(7)から動き(vx,vy)を式(8)のように求めることができる。

Figure 2005259027
It becomes. The movement (vx, vy) can be obtained as in Expression (8) from Expression (6) and Expression (7).
Figure 2005259027

このようにして、求められたベクトルV1またはV2は、それぞれ初期ベクトルV0またはベクトルV1とともに、DFD演算部123に出力される。DFD演算部123は、図4に示したDFD演算部42と同様の構成であり、図12に示されるように、フレームnにおける初期ベクトルV0の指し位置171、ベクトルV1(V0+V1)の指し位置172、またはベクトルV2(V0+V1+V2)の指し位置173を検出し、フレームn−1における注目画素151を中心とするブロックと、指し位置171乃至173の周辺の4つの画素を中心とするブロックの差分の絶対値和をそれぞれ演算し、選択部124に出力する。選択部124は、初期ベクトルV0、ベクトルV1(V0+V1)、またはベクトルV2(V0+V1+V2)のうちのいずれか最も確度が高いと推定されるベクトルを動きベクトルVとして選択し、出力する。   In this way, the obtained vector V1 or V2 is output to the DFD computing unit 123 together with the initial vector V0 or vector V1, respectively. The DFD calculation unit 123 has the same configuration as the DFD calculation unit 42 shown in FIG. 4, and as shown in FIG. 12, the pointing position 171 of the initial vector V0 and the pointing of the vector V1 (V0 + V1) in the frame n A position 172 or a pointing position 173 of the vector V2 (V0 + V1 + V2) is detected, and a block centered on the pixel of interest 151 in the frame n−1 and four pixels around the pointing positions 171 to 173 are centered. Are calculated and outputted to the selection unit 124. The selection unit 124 selects, as the motion vector V, the vector that is estimated to have the highest accuracy among the initial vector V0, the vector V1 (V0 + V1), or the vector V2 (V0 + V1 + V2) and outputs the selected vector.

次に、図13のフローチャートを参照して、動きベクトル選択部22の動作について説明する。   Next, the operation of the motion vector selection unit 22 will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS101において、第1回勾配法演算部121は、初期ベクトルV0に対する勾配法の演算を行い、ベクトルV1を求める。ステップS102において、画素値補間部125は、ベクトルV1(V0+V1)の指し位置(図12の指し位置172)を検出する。   In step S101, the first gradient method computing unit 121 performs a gradient method computation on the initial vector V0 to obtain a vector V1. In step S102, the pixel value interpolation unit 125 detects the pointing position (pointing position 172 in FIG. 12) of the vector V1 (V0 + V1).

ステップS103において、DFD演算部123は、ブロック差分絶対値和演算処理を実行する。この処理は、図5のフローチャートを参照して上述した処理と同様の処理なので、詳細な説明は省略するが、ここでは、上述した場合と異なり、複数の候補ベクトルに代わって、初期ベクトルV0とベクトルV1が入力され、それぞれ4つのブロック差分絶対値和DFD(A)乃至DFD(D)が演算され(ステップS24)、ブロック差分絶対値和DFD(A)乃至DFD(D)の平均値、最大値、および最小値がそれぞれ演算される(ステップS25)。そして、初期ベクトルV0およびベクトルV1の2つのベクトルに対応付けられて、ブロック差分絶対値和の平均値、最大値、および最小値の組み合わせが出力される(ステップS26)。   In step S103, the DFD calculation unit 123 executes block difference absolute value sum calculation processing. Since this process is the same as the process described above with reference to the flowchart of FIG. 5, detailed description is omitted, but here, unlike the above-described case, instead of a plurality of candidate vectors, an initial vector V0 and The vector V1 is input, and four block difference absolute value sums DFD (A) to DFD (D) are calculated (step S24), and the block difference absolute value sums DFD (A) to DFD (D) are average and maximum values. A value and a minimum value are respectively calculated (step S25). Then, a combination of the average value, the maximum value, and the minimum value of the block difference absolute value sum is output in association with the two vectors of the initial vector V0 and the vector V1 (step S26).

ステップS104において、ベクトル選択部124は、ベクトル選択処理を実行する。この処理は、図8乃至図10を参照して上述した処理と同様の処理なので、詳細な説明は省略するが、ここでは、上述した場合と異なり、複数の候補ベクトルに代わって、初期ベクトルV0、ベクトルV1の2つのベクトルのうち、最も確度が高いと推定されるベクトルが選択される。   In step S104, the vector selection unit 124 executes vector selection processing. Since this process is the same as the process described above with reference to FIGS. 8 to 10, detailed description thereof will be omitted. However, unlike the case described above, the initial vector V0 is used instead of the plurality of candidate vectors. The vector that is estimated to have the highest accuracy is selected from the two vectors V1.

ステップS105において、選択部124は、ステップS105の処理の結果、初期ベクトルV0が選択されたか否かを判定する。ステップS105において、初期ベクトルV0が選択されていないと判定された場合、その結果をDFD演算部123に出力し、処理は、第2回目の勾配法の演算を行うため、ステップS106に進む。   In step S105, the selection unit 124 determines whether or not the initial vector V0 has been selected as a result of the process in step S105. If it is determined in step S105 that the initial vector V0 has not been selected, the result is output to the DFD calculation unit 123, and the process proceeds to step S106 in order to perform the second gradient method calculation.

ステップS106において、画素値補間部125は、ステップS103のブロック差分絶対値和演算処理により演算された、ベクトルV1の4つのブロック差分絶対値和DFD(A)乃至DFD(D)の中の最小値に対応する画素ブロックを、ベクトルV1の指し位置の画素ブロックとして選択し、第2回勾配法演算部122に出力する。   In step S106, the pixel value interpolation unit 125 calculates the minimum value among the four block difference absolute value sums DFD (A) to DFD (D) of the vector V1 calculated by the block difference absolute value sum calculation process in step S103. Is selected as the pixel block at the position indicated by the vector V1, and is output to the second gradient method computing unit 122.

例えば、ベクトルV1の4つのブロック差分絶対値和DFD(A)乃至DFD(D)に対応する画素ブロックが、それぞれ図7A乃至図7Dのブロック100A乃至100Dである場合、4つのブロック差分絶対値和DFD(A)乃至DFD(D)の中でその値が最小となるものが、ブロック差分絶対値和DFD(A)のとき、ブロック100Aが最小値に対応する画素ブロックとして選択され、ブロック100Aの中の中心となる画素n22がベクトルV1の指し位置として補間され、第2回目の勾配法の演算に用いられる。   For example, when the pixel blocks corresponding to the four block difference absolute value sums DFD (A) to DFD (D) of the vector V1 are the blocks 100A to 100D in FIGS. 7A to 7D, respectively, the four block difference absolute value sums When the smallest value among the DFD (A) to DFD (D) is the block difference absolute value sum DFD (A), the block 100A is selected as the pixel block corresponding to the minimum value, and the block 100A The center pixel n22 is interpolated as the pointing position of the vector V1, and is used for the second calculation of the gradient method.

ステップS107において、第2回勾配法演算部122は、ステップS106で選択された画素ブロックと、ステップS101で求められたベクトルV1に基づいて、第2回目の勾配法の演算を行い、ベクトルV2を求める。   In step S107, the second gradient method computing unit 122 performs the second gradient method computation based on the pixel block selected in step S106 and the vector V1 obtained in step S101, and obtains the vector V2 as the vector V2. Ask.

ステップS108において、DFD演算部123は、ブロック差分絶対値和演算処理を実行する。この処理は、図5のフローチャートを参照して上述した処理と同様の処理なので、詳細な説明は省略するが、ここでは、上述した場合と異なり、複数の候補ベクトルに代わって、ベクトルV1とベクトルV2が入力され、それぞれ4つのブロック差分絶対値和DFD(A)乃至DFD(D)が演算され(ステップS24)、ブロック差分絶対値和DFD(A)乃至DFD(D)の平均値、最大値、および最小値がそれぞれ演算される(ステップS25)。そして、ベクトルV1およびベクトルV1の2つのベクトルに対応付けられて、ブロック差分絶対値和の平均値、最大値、および最小値の組み合わせが出力される(ステップS26)。   In step S108, the DFD calculation unit 123 executes block difference absolute value sum calculation processing. Since this process is the same as the process described above with reference to the flowchart of FIG. 5, detailed description thereof is omitted, but here, unlike the case described above, instead of a plurality of candidate vectors, the vector V1 and the vector V2 is input, and four block difference absolute value sums DFD (A) to DFD (D) are calculated (step S24), and the average value and the maximum value of the block difference absolute value sums DFD (A) to DFD (D) are calculated. , And the minimum value are respectively calculated (step S25). Then, a combination of the average value, the maximum value, and the minimum value of the block difference absolute value sum is output in association with the two vectors of the vector V1 and the vector V1 (step S26).

ステップS109において、ベクトル選択部124は、ベクトル選択処理を実行する。この処理は、図8乃至図10を参照して上述した処理と同様の処理なので、詳細な説明は省略するが、ここでは、上述した場合と異なり、複数の候補ベクトルに代わって、ベクトルV1、ベクトルV2の2つのベクトルのうち、最も確度が高いと推定されるベクトルが選択される。   In step S109, the vector selection unit 124 executes vector selection processing. Since this process is the same as the process described above with reference to FIGS. 8 to 10, detailed description thereof will be omitted. However, unlike the case described above, instead of a plurality of candidate vectors, the vector V1, Of the two vectors V2, the vector that is estimated to have the highest accuracy is selected.

ステップS110において、ベクトル選択部124は、ステップS109の処理により選択されたベクトルを、動きベクトルVとして出力する。   In step S110, the vector selection unit 124 outputs the vector selected by the process in step S109 as a motion vector V.

なお、ステップS105の処理で、初期ベクトルV0が選択されたと判定された場合、ステップS106乃至S109の処理は、スキップされ、ステップS110で初期ベクトルV0がそのまま動きベクトルVとして出力される。   If it is determined in step S105 that the initial vector V0 has been selected, the processes in steps S106 to S109 are skipped, and the initial vector V0 is directly output as the motion vector V in step S110.

このようにして、画像の動きを表す動きベクトルVが検出される。動きベクトルVは、初期ベクトルV0、初期ベクトルに対して勾配法による演算を行って求められたベクトルV1、またはベクトルV1に対してさらに勾配法による演算を行って求められたベクトルV2のうち、最も確度が高いものが、選択されて出力されるので、画像の動きをより正確に検出することができる。   In this way, the motion vector V representing the motion of the image is detected. The motion vector V is the largest of the initial vector V0, the vector V1 obtained by performing an arithmetic operation on the initial vector, or the vector V2 obtained by further performing an arithmetic operation on the vector V1. Since the one with high accuracy is selected and output, the motion of the image can be detected more accurately.

この例では、勾配法の演算を行うために、ブロック差分絶対値和演算処理を行い、勾配法に用いる画素値(画素ブロック)を補間するようにしたが、勾配法に用いる画素値は、他の方法で補間されるようにしてもよい。図14は、動きベクトル選択処理の他の例を示すフローチャートである。   In this example, in order to perform the gradient method, block difference absolute value sum calculation processing is performed and pixel values (pixel blocks) used in the gradient method are interpolated. However, the pixel values used in the gradient method are other values. Interpolation may be performed by this method. FIG. 14 is a flowchart illustrating another example of the motion vector selection process.

すなわち、ステップS121において、第1回勾配法演算部121は、初期ベクトルV0に対する勾配法の演算を行い、ベクトルV1を求める。ステップS122において、画素値補間部125は、ベクトルV1(V0+V1)の指し位置(図12の指し位置172)を検出し、ステップ123において、指し位置の画素値を補間する。このとき、画素値の補間は、例えば、次のようにして行われる。   That is, in step S121, the first gradient method computing unit 121 performs a gradient method operation on the initial vector V0 to obtain a vector V1. In step S122, the pixel value interpolation unit 125 detects the pointing position (pointing position 172 in FIG. 12) of the vector V1 (V0 + V1), and in step 123, the pixel value at the pointing position is interpolated. At this time, the interpolation of the pixel value is performed as follows, for example.

いま、フレームnにおけるベクトルV1の指し位置が、図15の図中黒丸で示される点qとして検出されたとする。点qの周囲には、左上に画素l0、右上に画素l1、左下に画素l2、右下に画素l3が存在する。画素間の距離を1とすると、点qは、画素l0とl2を結ぶ図中垂直(y軸と並行)な線から、水平方向(x軸方向)に、距離αだけ離れており、画素l1とl3を結ぶ図中垂直な線から、x軸方向に距離1-αだけ離れている。また、点qは、画素l0とl1を結ぶ図中水平(x軸と並行)な線から、垂直方向(y軸方向)に距離βだけ離れており、画素l2とl3を結ぶ図中水平な線からy軸方向に距離1-βだけ離れている。   Assume that the pointing position of the vector V1 in the frame n is detected as a point q indicated by a black circle in FIG. Around the point q, there is a pixel l0 on the upper left, a pixel l1 on the upper right, a pixel l2 on the lower left, and a pixel l3 on the lower right. If the distance between the pixels is 1, the point q is separated from the vertical line (parallel to the y-axis) in the figure connecting the pixels l0 and l2 by the distance α in the horizontal direction (x-axis direction), and the pixel l1 Is separated from the vertical line in the figure connecting L3 and l3 by a distance 1-α in the x-axis direction. The point q is separated from the horizontal line (parallel to the x-axis) in the figure connecting pixels l0 and l1 by a distance β in the vertical direction (y-axis direction), and is horizontal in the figure connecting pixels l2 and l3. It is a distance 1-β away from the line in the y-axis direction.

画素l0乃至l3の画素値をL0乃至L3とすると、画素値補間部125は、指し位置の画素の値Qを次式により演算し、補間する。   Assuming that the pixel values of the pixels l0 to l3 are L0 to L3, the pixel value interpolation unit 125 calculates and interpolates the value Q of the pixel at the pointing position by the following equation.

Q=(1-α)(1-β)L0+α(1-β)L1+(1-α)βL2+αβL3   Q = (1-α) (1-β) L0 + α (1-β) L1 + (1-α) βL2 + αβL3

同様にして、図16に、図中黒丸で示される点qの周囲の所定の位置の画素値も、図中白丸で示される画素の画素値に基づいて補間される。   Similarly, in FIG. 16, pixel values at predetermined positions around a point q indicated by a black circle in the drawing are also interpolated based on the pixel values of the pixels indicated by white circles in the drawing.

図14に戻って、ステップS124において、第2回勾配法演算部122は、ステップS123で補間された画素値と、ステップS121で求められたベクトルV1に基づいて、第2回目の勾配法の演算を行い、ベクトルV2を求める。   Returning to FIG. 14, in step S124, the second gradient method computing unit 122 performs the second gradient method computation based on the pixel value interpolated in step S123 and the vector V1 obtained in step S121. To obtain the vector V2.

ステップS125において、DFD演算部123は、ブロック差分絶対値和演算処理を実行する。この処理は、図5のフローチャートを参照して上述した処理と同様の処理なので、詳細な説明は省略するが、ここでは、上述した場合と異なり、複数の候補ベクトルに代わって、初期ベクトルV0、ベクトルV1とV2の3つのベクトルが入力され、各ベクトルに対応するそれぞれ4つのブロック差分絶対値和DFD(A)乃至DFD(D)が演算され(ステップS24)、ブロック差分絶対値和DFD(A)乃至DFD(D)の平均値、最大値、および最小値がそれぞれ演算される(ステップS25)。そして、初期ベクトルV0、ベクトルV1とV2の3つのベクトルに対応付けられて、ブロック差分絶対値和の平均値、最大値、および最小値の組み合わせが出力される(ステップS26)。   In step S125, the DFD calculation unit 123 executes a block difference absolute value sum calculation process. Since this process is the same as the process described above with reference to the flowchart of FIG. 5, detailed description thereof is omitted, but here, unlike the case described above, the initial vectors V0, Three vectors of vectors V1 and V2 are input, and four block difference absolute value sums DFD (A) to DFD (D) corresponding to each vector are calculated (step S24), and block difference absolute value sum DFD (A ) To DFD (D), the average value, the maximum value, and the minimum value are respectively calculated (step S25). Then, a combination of the average value, the maximum value, and the minimum value of the block difference absolute value sum is output in association with the initial vector V0 and the three vectors V1 and V2 (step S26).

ステップS126において、選択部124は、ベクトル選択処理を実行する。この処理は、図8乃至図10を参照して上述した処理と同様の処理なので、詳細な説明は省略するが、ここでは、上述した場合と異なり、複数の候補ベクトルに代わって、初期ベクトルV0、ベクトルV1とV2の3つのベクトルのうち、最も確度が高いと推定されるベクトルが動きベクトルVとして選択される。   In step S126, the selection unit 124 executes vector selection processing. Since this process is the same as the process described above with reference to FIGS. 8 to 10, detailed description thereof will be omitted. However, unlike the case described above, the initial vector V0 is used instead of the plurality of candidate vectors. The vector estimated to have the highest accuracy among the three vectors V1 and V2 is selected as the motion vector V.

ステップS127において、選択部124は、動きベクトルVを出力する。   In step S127, the selection unit 124 outputs the motion vector V.

このようにして、画像の動きを表す動きベクトルVが検出される。   In this way, the motion vector V representing the motion of the image is detected.

なお、上述した一連の処理をハードウェアで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わない。上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば図17に示されるような汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。   It does not matter whether the above-described series of processing is realized by hardware or software. When the above-described series of processing is executed by software, a program constituting the software executes various functions by installing a computer incorporated in dedicated hardware or various programs. For example, a general-purpose personal computer as shown in FIG. 17 is installed from a network or a recording medium.

図17において、CPU(Central Processing Unit)901は、ROM(Read Only Memory)902に記憶されているプログラム、または記憶部908からRAM(Random Access Memory)903にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM903にはまた、CPU901が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。   In FIG. 17, a CPU (Central Processing Unit) 901 executes various processes according to a program stored in a ROM (Read Only Memory) 902 or a program loaded from a storage unit 908 into a RAM (Random Access Memory) 903. To do. The RAM 903 also appropriately stores data necessary for the CPU 901 to execute various processes.

CPU901、ROM902、およびRAM903は、バス904を介して相互に接続されている。このバス904にはまた、入出力インタフェース905も接続されている。   The CPU 901, ROM 902, and RAM 903 are connected to each other via a bus 904. An input / output interface 905 is also connected to the bus 904.

入出力インタフェース905には、キーボード、マウスなどよりなる入力部906、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal display)などよりなるディスプレイ(表示部)、並びにスピーカなどよりなる出力部907、ハードディスクなどより構成される記憶部908、モデム、ターミナルアダプタなどより構成される通信部909が接続されている。通信部909は、インターネットなどのネットワークを介しての通信処理を行う。   The input / output interface 905 includes an input unit 906 including a keyboard and a mouse, a display (display unit) including a CRT (Cathode Ray Tube) and an LCD (Liquid Crystal display), an output unit 907 including a speaker, a hard disk, and the like A storage unit 908 composed of a communication unit 909 composed of a modem and a terminal adapter is connected. The communication unit 909 performs communication processing via a network such as the Internet.

入出力インタフェース905にはまた、必要に応じてドライブ910が接続され、ドライブ910には、本発明のプログラムが記録された記録媒体として、例えば、リムーバブルメディア911が装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部908にインストールされる。   A drive 910 is also connected to the input / output interface 905 as required. For example, a removable medium 911 is mounted on the drive 910 as a recording medium on which the program of the present invention is recorded, and read from them. A computer program is installed in the storage unit 908 as necessary.

なお、本明細書において上述した一連の処理を実行するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。   Note that the steps of executing the series of processes described above in this specification are performed in parallel or individually even if they are not necessarily processed in time series, as well as processes performed in time series in the order described. The processing to be performed is also included.

本発明を適用した動きベクトル検出装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the motion vector detection apparatus to which this invention is applied. 図1の初期ベクトル選択部の詳細な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structural example of the initial vector selection part of FIG. 初期ベクトル選択処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an initial vector selection process. 図2のDFD演算部の詳細な構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of a DFD calculation unit in FIG. 2. ブロック差分絶対値和演算処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining block difference absolute value sum calculation processing. ベクトルの起点と指し位置を示す図である。It is a figure which shows the starting point and pointing position of a vector. ベクトルの指し位置周辺の画素を中心とするブロックを示す図である。It is a figure which shows the block centering on the pixel around the pointing position of a vector. ベクトル選択処理1を説明するフローチャートである。10 is a flowchart for explaining vector selection processing 1; ベクトル選択処理2を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the vector selection process 2. FIG. ベクトル選択処理3を説明するフローチャートである。10 is a flowchart for explaining vector selection processing 3; 図1の動きベクトル選択部の詳細な構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of a motion vector selection unit in FIG. 1. 勾配法により求められるベクトルの指し位置を示す図である。It is a figure which shows the pointing position of the vector calculated | required by the gradient method. 動きベクトル選択処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining a motion vector selection process. 動きベクトル選択処理の他の例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the other example of a motion vector selection process. 画素値の補間を説明する図である。It is a figure explaining the interpolation of a pixel value. 画素値が補間される位置を示す図である。It is a figure which shows the position where a pixel value is interpolated. パーソナルコンピュータの構成例を示すブロック図である。And FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration example of a personal computer.

符号の説明Explanation of symbols

1 動きベクトル検出装置, 21 初期ベクトル選択部, 22 動きベクトル選択部, 41 候補ベクトル検出部, 42 DFD演算部, 43 選択部, 61 ベクトル位置検出部, 62 ブロック抽出部, 63−1乃至63−4 ブロック抽出部, 64−1乃至64−4 差分絶対値和演算部, 65 結果出力部, 123 DFD演算部, 124 選択部, 125 画素値補間部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motion vector detection apparatus, 21 Initial vector selection part, 22 Motion vector selection part, 41 Candidate vector detection part, 42 DFD calculation part, 43 Selection part, 61 Vector position detection part, 62 Block extraction part, 63-1 thru | or 63- 4 block extraction unit, 64-1 to 64-4 absolute difference sum calculation unit, 65 result output unit, 123 DFD calculation unit, 124 selection unit, 125 pixel value interpolation unit

Claims (8)

画像の動きを表すベクトルを検出する動きベクトル検出装置であって、
前記画像の動きを表すベクトルの候補となる複数の候補ベクトルの指し位置を検出する位置検出手段と、
前記候補ベクトルの起点となる画素を中心とする予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出する第1の抽出手段と、
前記位置検出手段により検出された前記候補ベクトルの指し位置に近接する複数の画素を中心とする、複数の予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出する第2の抽出手段と、
前記第1の抽出手段により抽出された画素ブロック内の画素の値と、前記第2の抽出手段により抽出された複数の画素ブロック内の、それぞれ対応する画素の値とを比較し、比較結果を複数出力する比較結果出力手段と、
前記比較結果出力手段により出力された複数の比較結果に基づいて、前記候補ベクトルの評価値を出力する評価値出力手段と、
前記評価値出力手段により出力された評価値に基づいて、前記複数の候補ベクトルの中から確度が高いベクトルを選択する選択手段と
を備えることを特徴とする動きベクトル検出装置。
A motion vector detection device for detecting a vector representing a motion of an image,
Position detecting means for detecting the pointing positions of a plurality of candidate vectors that are candidates for vectors representing the movement of the image;
First extraction means for extracting a pixel block of a preset size region centered on a pixel serving as a starting point of the candidate vector;
Second extraction means for extracting a plurality of pixel blocks of a predetermined size area centered on a plurality of pixels close to the position indicated by the candidate vector detected by the position detection means;
The pixel value in the pixel block extracted by the first extraction unit is compared with the corresponding pixel value in the plurality of pixel blocks extracted by the second extraction unit, and the comparison result is obtained. Comparison result output means for outputting a plurality of results,
Evaluation value output means for outputting an evaluation value of the candidate vector based on a plurality of comparison results output by the comparison result output means;
A motion vector detection apparatus comprising: selection means for selecting a vector having high accuracy from the plurality of candidate vectors based on the evaluation value output by the evaluation value output means.
前記第2の抽出手段は、前記候補ベクトルの指し位置を表す点の上下左右の方向に最も近い位置にある4つの画素を中心とする、4つの画素ブロックを抽出する
ことを特徴とする請求項1に記載の動きベクトル検出装置。
The second extraction unit extracts four pixel blocks centering on four pixels located closest to the up, down, left, and right directions of a point representing the pointing position of the candidate vector. 2. The motion vector detection device according to 1.
前記比較結果出力手段は、前記第1の抽出手段により抽出された画素ブロックと、前記第2の抽出手段により抽出された4つの画素ブロックとについて、それぞれ4つの差分絶対値和を、前記比較結果として出力し、
評価値出力手段は、前記4つの差分絶対値和の平均値、最大値、または最小値を前記評価値として出力する
ことを特徴とする請求項2に記載の動きベクトル検出装置。
The comparison result output means outputs four difference absolute value sums for the pixel block extracted by the first extraction means and the four pixel blocks extracted by the second extraction means, respectively, and the comparison result. Output as
The motion vector detection device according to claim 2, wherein the evaluation value output means outputs an average value, a maximum value, or a minimum value of the four difference absolute value sums as the evaluation value.
前記複数の候補ベクトルとして、初期ベクトル、初期ベクトルに対して勾配法による演算を1回、または2回の行うことにより求められる第1または第2のベクトルが入力され、
前記選択手段は、前記初期ベクトル、前記第1または第2のベクトルのうち確度の高いものを、その画像の動きベクトルとして選択する
ことを特徴とする請求項1に記載の動きベクトル検出装置。
As the plurality of candidate vectors, an initial vector, a first or second vector obtained by performing an operation by a gradient method once or twice on the initial vector, are input,
The motion vector detection apparatus according to claim 1, wherein the selection unit selects a highly accurate one of the initial vector and the first or second vector as a motion vector of the image.
前記複数の候補ベクトルは、前記初期ベクトルの候補ベクトルであり、
前記選択手段は、前記複数の候補ベクトルのうち確度の高いものを、前記初期ベクトルとして選択する
ことを特徴とする請求項4に記載の動きベクトル検出装置。
The plurality of candidate vectors are candidate vectors of the initial vector;
The motion vector detection apparatus according to claim 4, wherein the selection unit selects, as the initial vector, a highly accurate one of the plurality of candidate vectors.
画像の動きを表すベクトルを検出する動きベクトル検出装置の動きベクトル検出方法であって、
前記画像の動きを表すベクトルの候補となる複数の候補ベクトルの指し位置を検出する位置検出ステップと、
前記候補ベクトルの起点となる画素を中心とする予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出する第1の抽出ステップと、
前記位置検出ステップの処理により検出された前記候補ベクトルの指し位置に近接する複数の画素を中心とする、複数の予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出する第2の抽出ステップと、
前記第1の抽出ステップの処理により抽出された画素ブロック内の画素の値と、前記第2の抽出ステップの処理により抽出された複数の画素ブロック内の、それぞれ対応する画素の値とを比較し、比較結果を複数出力する比較結果出力ステップと、
前記比較結果出力ステップの処理により出力された複数の比較結果に基づいて、前記候補ベクトルの評価値を出力する評価値出力ステップと、
前記評価値出力ステップの処理により出力された評価値に基づいて、前記複数の候補ベクトルの中から確度が高いベクトルを選択する選択ステップと
を含むことを特徴とする動きベクトル検出方法。
A motion vector detection method of a motion vector detection device for detecting a vector representing motion of an image, comprising:
A position detecting step of detecting a pointing position of a plurality of candidate vectors that are candidates for vectors representing the movement of the image;
A first extraction step of extracting a pixel block of a preset size region centered on a pixel serving as a starting point of the candidate vector;
A second extraction step of extracting a plurality of pixel blocks of a predetermined size area centered on a plurality of pixels close to the pointing position of the candidate vector detected by the processing of the position detection step;
The value of the pixel in the pixel block extracted by the process of the first extraction step is compared with the value of the corresponding pixel in the plurality of pixel blocks extracted by the process of the second extraction step. A comparison result output step for outputting a plurality of comparison results;
An evaluation value output step of outputting an evaluation value of the candidate vector based on a plurality of comparison results output by the processing of the comparison result output step;
And a selection step of selecting a vector having high accuracy from the plurality of candidate vectors based on the evaluation value output by the processing of the evaluation value output step.
画像の動きを表すベクトルを検出する動きベクトル検出装置のプログラムであって、
前記画像の動きを表すベクトルの候補となる複数の候補ベクトルの指し位置の検出を制御する位置検出制御ステップと、
前記候補ベクトルの起点となる画素を中心とする予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出するように制御する第1の抽出制御ステップと、
前記位置検出制御ステップの処理により検出された前記候補ベクトルの指し位置に近接する複数の画素を中心とする、複数の予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出するように制御する第2の抽出制御ステップと、
前記第1の抽出制御ステップの処理により抽出された画素ブロック内の画素の値と、前記第2の抽出制御ステップの処理により抽出された複数の画素ブロック内の、それぞれ対応する画素の値とを比較し、比較結果を複数出力するように制御する比較結果出力制御ステップと、
前記比較結果出力制御ステップの処理により出力された複数の比較結果に基づいて、前記候補ベクトルの評価値を出力するように制御する評価値出力制御ステップと、
前記評価値出力制御ステップの処理により出力された評価値に基づいて、前記複数の候補ベクトルの中から確度が高いベクトルを選択するように制御する選択制御ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
A motion vector detection device program for detecting a vector representing a motion of an image,
A position detection control step for controlling detection of pointing positions of a plurality of candidate vectors that are candidates for vectors representing the motion of the image;
A first extraction control step for controlling to extract a pixel block of a preset size region centered on a pixel that is a starting point of the candidate vector;
A second control is performed to extract a plurality of pixel blocks of a predetermined size area centered on a plurality of pixels close to the pointing position of the candidate vector detected by the processing of the position detection control step. An extraction control step;
The value of the pixel in the pixel block extracted by the process of the first extraction control step and the value of the corresponding pixel in the plurality of pixel blocks extracted by the process of the second extraction control step A comparison result output control step for comparing and controlling to output a plurality of comparison results;
An evaluation value output control step for controlling to output an evaluation value of the candidate vector based on a plurality of comparison results output by the processing of the comparison result output control step;
And a selection control step for controlling the computer to select a vector having high accuracy from the plurality of candidate vectors based on the evaluation value output by the processing of the evaluation value output control step. Program to do.
画像の動きを表すベクトルを検出する動きベクトル検出装置のプログラムが記録されている記録媒体であって、
前記画像の動きを表すベクトルの候補となる複数の候補ベクトルの指し位置の検出を制御する位置検出制御ステップと、
前記候補ベクトルの起点となる画素を中心とする予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出するように制御する第1の抽出制御ステップと、
前記位置検出制御ステップの処理により検出された前記候補ベクトルの指し位置に近接する複数の画素を中心とする、複数の予め設定された大きさ領域の画素ブロックを抽出するように制御する第2の抽出制御ステップと、
前記第1の抽出制御ステップの処理により抽出された画素ブロック内の画素の値と、前記第2の抽出制御ステップの処理により抽出された複数の画素ブロック内の、それぞれ対応する画素の値とを比較し、比較結果を複数出力するように制御する比較結果出力制御ステップと、
前記比較結果出力制御ステップの処理により出力された複数の比較結果に基づいて、前記候補ベクトルの評価値を出力するように制御する評価値出力制御ステップと、
前記評価値出力制御ステップの処理により出力された評価値に基づいて、前記複数の候補ベクトルの中から確度が高いベクトルを選択するように制御する選択制御ステップと
をコンピュータに実行させるプログラムが記録されることを特徴とする記録媒体。
A recording medium on which a program of a motion vector detecting device for detecting a vector representing a motion of an image is recorded,
A position detection control step for controlling detection of pointing positions of a plurality of candidate vectors that are candidates for vectors representing the motion of the image;
A first extraction control step for controlling to extract a pixel block of a preset size region centered on a pixel that is a starting point of the candidate vector;
A second control is performed to extract a plurality of pixel blocks of a predetermined size area centered on a plurality of pixels close to the pointing position of the candidate vector detected by the processing of the position detection control step. An extraction control step;
The value of the pixel in the pixel block extracted by the process of the first extraction control step and the value of the corresponding pixel in the plurality of pixel blocks extracted by the process of the second extraction control step A comparison result output control step for comparing and controlling to output a plurality of comparison results;
An evaluation value output control step for controlling to output an evaluation value of the candidate vector based on a plurality of comparison results output by the processing of the comparison result output control step;
Based on the evaluation value output by the processing of the evaluation value output control step, a program for causing the computer to execute a selection control step for controlling to select a vector with high accuracy from the plurality of candidate vectors is recorded. A recording medium.
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