JP2006215655A - Method, apparatus, program and program storage medium for detecting motion vector - Google Patents

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JP2006215655A JP2005025449A JP2005025449A JP2006215655A JP 2006215655 A JP2006215655 A JP 2006215655A JP 2005025449 A JP2005025449 A JP 2005025449A JP 2005025449 A JP2005025449 A JP 2005025449A JP 2006215655 A JP2006215655 A JP 2006215655A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect a motion vector of a subject with a minimized operation frequency by correcting an initial displacement vector based on overall motion characteristics of an extracted screen. <P>SOLUTION: Motion vectors of a plurality of blocks located in the vicinity of a detection object block in a current field are read from a vector memory 4 as a first candidate vector group, and a screen overall motion characteristic detection part 3 calculates a change quantity of overall motion characteristic of the screen from at least one field before based on a camera parameter such as the direction of a camera in photographing. An initial displacement vector correction part 5 corrects the first candidate vector group with the change quantity to determine a second candidate vector group. An initial displacement vector selection part 6 selects a motion vector with a value most suitable to the motion of the detection object block of the current field as an initial displacement vector, and a motion vector arithmetic part 7 determines a motion vector of the detecting object block with the initial displacement vector as a start point through one or more operations. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、動画像信号の動きベクトル検出方法、動きベクトル検出装置、動きベクトル検出プログラム及びプログラム記録媒体に係り、特に、例えば、異なるテレビジョン方式間の動画像信号変換を行なうテレビジョン方式変換装置又は画像伝送における高能率符号化装置などに好適に適用可能な動画像信号の動きベクトル検出方法、動きベクトル検出装置、動きベクトル検出プログラム及びプログラム記録媒体に関するものである。   The present invention relates to a motion vector detection method, a motion vector detection device, a motion vector detection program, and a program recording medium for moving image signals, and more particularly, for example, a television system conversion device that performs video signal conversion between different television systems. The present invention also relates to a motion vector detection method, a motion vector detection device, a motion vector detection program, and a program recording medium that can be suitably applied to a high-efficiency encoding device for image transmission.

動画像信号中の動領域を動きベクトルとして検出し、その動きベクトルを用いて動き補正を行なう技術は、例えば、画像伝送の際の高能率符号化におけるフレーム間符号化効率を向上させる場合、又は、テレビジョン方式変換の際のフィールド数変換による動きの不連続性を軽減する場合などに、特に有効に用いられている。例えば、テレビジョン方式変換装置としては、特許文献1に示す特開平01−309597号公報「テレビジョン標準方式変換装置」、特許文献2に示す特開平03−280681号公報「動きベクトルを用いた動き内挿方式」、非特許文献1に示すテレビジョン学会誌(第45巻、第12号、第1534頁〜第1543頁、1991年発行)、又は、非特許文献2に示すテレビジョン学会全国大会における予稿集(20−5、1989年開催)などに記載された技術が提案されている。   A technique for detecting a motion region in a moving image signal as a motion vector and performing motion correction using the motion vector, for example, when improving the inter-frame coding efficiency in high-efficiency coding at the time of image transmission, or It is particularly effective for reducing motion discontinuity due to field number conversion during television system conversion. For example, as a television system conversion device, Japanese Patent Application Laid-Open No. 01-309597 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 01-309597 “Television Standard System Conversion Device” and Japanese Patent Application Laid-Open No. 03-280681 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 03-280681 disclosed a motion using motion vectors. "Interpolation method", Journal of the Television Society shown in Non-Patent Document 1 (Vol. 45, No. 12, pages 1534 to 1543, published in 1991), or the National Convention of Television Society shown in Non-Patent Document 2 The technology described in the proceedings of the book (20-5, held in 1989) is proposed.

また、従来、前述の各文献に記載のテレビジョン方式変換装置に用いられる動きベクトルの検出方法としては、例えば、特許文献3に示す特開昭55−162683号公報「テレビジョン画像の動き検出方法」や特許文献4に示す特開昭55−162684号公報「画像動ベクトルの漸近的検出方法」に記載のパターンマッチング法による検出方法、又は、特許文献5に示す特開昭60−158786号公報「画像動き量検出方式」や特許文献6に示す特開昭62−206980号公報「動画像の動き推定における初期偏位方式」などに記載の反復勾配法による検出方法が、それぞれ提案されている。   Conventionally, as a motion vector detection method used in the television system conversion device described in each of the above-mentioned documents, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-162683 shown in Patent Document 3 “Television Image Motion Detection Method” ”And Japanese Patent Laid-Open No. 55-162684 shown in“ Patent Document 4 ”,“ Detective Method for Asymptotic Detection of Image Motion Vectors ”, or Japanese Patent Laid-Open No. 60-158786 shown in Patent Document 5. Detection methods using the iterative gradient method described in “Image Motion Amount Detection Method” and Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-206980 “Initial Deviation Method in Motion Estimation of Moving Image” shown in Patent Document 6 have been proposed. .

特に、後者の反復勾配法による動きベクトル検出方法は、パターンマッチング法に比べて、小型でかつ精度良く、動きベクトルを検出することができる。即ち、反復勾配法による動きベクトル検出方法は、デジタル化したテレビジョン信号のそれぞれのフィールドを、例えば、横方向m画素、縦方向nラインを含むm×n画素の予め定めた所定の大きさのブロックに細分化して、それぞれのブロック毎に、その画面内での信号の勾配及び対応する画面間との信号差分値の物理的な対応などに基づいて、反復的な勾配法演算を施すことにより動き量を推定するものであった。   In particular, the latter motion vector detection method based on the iterative gradient method is smaller and more accurate than the pattern matching method, and can detect a motion vector. That is, the motion vector detection method based on the iterative gradient method has a predetermined predetermined size of m × n pixels including, for example, m pixels in the horizontal direction and n lines in the vertical direction, for each field of the digitized television signal. By subdividing into blocks, each block is subjected to repetitive gradient calculation based on the signal gradient in the screen and the physical correspondence of the signal difference value between the corresponding screens The amount of motion was estimated.

この場合、前記特許文献6の特開昭62−206980号公報においては、動き量を推定する際の初期値として、被検出ブロックに該当するブロックを含む周辺の複数のブロックにおいて既に検出されている動きベクトルの候補の中から、該被検出ブロックの動きベクトル検出用として最適なものを、初期変位ベクトルとして選択して、該被検出ブロックの真の動きベクトルに近い値から演算を開始することにより、勾配法演算の演算回数を少なくして、例えば、2回の勾配演算にて、真の動きベクトルを検出する技術が提案されていた。   In this case, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-206980 of Patent Document 6, detection is already made in a plurality of peripheral blocks including a block corresponding to the detected block as an initial value when estimating the motion amount. By selecting an optimal motion vector detection target motion vector detection vector from among motion vector candidates as an initial displacement vector, and starting calculation from a value close to the true motion vector of the detected block For example, a technique has been proposed in which the number of computations of the gradient method computation is reduced and, for example, a true motion vector is detected by two gradient computations.

また、特許文献7に示す特開平06−217266号公報「動きベクトル検出回路」では、動きベクトル検出の精度を更に高めるために、少なくとも、1フィールド以上又は1フレーム以上離れた画像信号の各ブロック間で動きの初期変位ベクトルを検出する方法も提案されている。
特開平01−309597号公報 特開平03−280681号公報 特開昭55−162683号公報 特開昭55−162684号公報 特開昭60−158786号公報 特開昭62−206980号公報 特開平06−217266号公報 テレビジョン学会誌(第45巻、第12号、 第1534頁〜第1543頁、1991年発行) テレビジョン学会全国大会予稿集(20−5、1989年開催)
Japanese Patent Laid-Open No. 06-217266 “Motion Vector Detection Circuit” shown in Patent Document 7 discloses that at least between one block of image signals separated by at least one field or one frame in order to further improve the accuracy of motion vector detection. A method for detecting an initial displacement vector of motion has also been proposed.
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 01-309597 Japanese Patent Laid-Open No. 03-280681 Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-162683 Japanese Patent Laid-Open No. 55-162684 JP 60-158786 A Japanese Patent Laid-Open No. 62-206980 Japanese Patent Laid-Open No. 06-217266 The Journal of the Institute of Television Engineers of Japan (Vol. 45, No. 12, pages 1534 to 1543, published in 1991) Proceedings of the annual conference of the Institute of Television Engineers of Japan (20-5, 1989)

しかしながら、前述した従来の技術では、複数の候補ベクトルの中から初期変位ベクトルを選択する際に、撮影時のカメラ操作により、画像全体が偏った動きをしている状況下において、画像の中に、全体とは異なる動きをする物体がある場合に、動きベクトル検出の精度が低下する場合があった。   However, in the above-described conventional technique, when selecting an initial displacement vector from among a plurality of candidate vectors, an image is not included in the image under a situation where the entire image moves in a biased manner by a camera operation at the time of shooting. When there is an object that moves differently from the whole, the accuracy of motion vector detection may be reduced.

例えば、或る動く物体を撮影しながら、カメラをパニング(panning)する場合を考える。このとき、動く物体以外の背景は、パニング操作によって同一方向に同様の移動速度にて動いており、それに対して、動く該物体は、撮影画面の中心付近で、小さな速度で移動していることになる。このようにカメラをパニングしている場合、動く該物体が存在するブロックの初期変位ベクトルは、従来の技術では、1フィールド前の同じく該物体の存在するブロックから選ばれることになる。   For example, consider a case where the camera is panned while photographing a moving object. At this time, the background other than the moving object is moving at the same moving speed in the same direction by the panning operation, while the moving object is moving at a small speed near the center of the shooting screen. become. When the camera is panned in this way, the initial displacement vector of the block in which the moving object is present is selected from the block in which the object is present one field before in the conventional technique.

しかしながら、画面内の該物体の移動速度は、実際には、パニングの移動速度と該物体の移動速度との合成であるため、もし、パニングの移動速度が大きく変化したとすると、1フィールド前の該物体の存在するブロックからの動きを、初期変位ベクトルとしてそのまま使用するには、誤差が大きくなるという問題があった。   However, since the moving speed of the object in the screen is actually a combination of the moving speed of panning and the moving speed of the object, if the moving speed of panning changes greatly, the moving speed of one field before In order to use the motion from the block in which the object exists as it is as the initial displacement vector, there is a problem that an error becomes large.

特に、球技などを撮影する場合では、画面内にボールを捉えるように撮影するため、ボールが大きく移動したときには、ボールがほぼ画面中央に位置するように、大きくパニングを行なうことになる。このとき、画面上では、パニング前のボールの移動速度とパニング後の移動速度とが大きく変化してしまい、初期変位ベクトルを選択する際に、1フィールド前のどの位置から選択しても、ボールの初期変位ベクトルには誤差が生じてしまう。   In particular, when shooting a ball game or the like, since shooting is performed so as to catch the ball in the screen, when the ball moves greatly, panning is performed so that the ball is positioned substantially at the center of the screen. At this time, the moving speed of the ball before panning and the moving speed after panning change greatly on the screen, and the ball can be selected from any position before one field when selecting the initial displacement vector. An error occurs in the initial displacement vector.

例えば、ボールの移動方向とパニングの方向とが同じ方向で、ボールの移動速度がパニングの移動速度よりも小さくなった場合、画面上のボールは、パニング直後に、それまでとは逆方向の動きベクトルを持つことになり、1フィールド前のどの位置から選択しても、ボールの初期変位ベクトルの向きを誤ることになる。   For example, if the ball movement direction is the same as the panning direction and the ball movement speed is lower than the panning movement speed, the ball on the screen moves in the opposite direction immediately after panning. It will have a vector, and the position of the initial displacement vector of the ball will be wrong even if it is selected from any position before one field.

ここで、被写体となるボールの初期変位ベクトルの精度は、ボールの動きベクトル検出に大きく影響するため、パニングの移動速度に変化が伴うような場合は、結果的に、動きベクトルの誤検出が発生してしまい、テレビジョン方式変換などを行なった場合、ボールが誤った位置に表示されてしまうことになる。
つまり、前述した従来技術では、カメラの操作による画像全体の動きの変化を考慮に入れて、初期変位ベクトルを算出していないため、動く被写体の動きベクトルを誤検出してしまうという欠点があった。
Here, the accuracy of the initial displacement vector of the ball that is the subject greatly affects the detection of the motion vector of the ball, so if there is a change in the panning movement speed, an erroneous detection of the motion vector will result. Therefore, when the television system conversion or the like is performed, the ball is displayed at an incorrect position.
In other words, the above-described conventional technique has a drawback in that the motion vector of the moving subject is erroneously detected because the initial displacement vector is not calculated in consideration of the change in the motion of the entire image due to the operation of the camera. .

本発明は、前述のような課題を解決するためになされたものであり、少なくとも、カメラの向きやズームなどのカメラ操作に伴う情報を含むカメラパラメータを用いて、画面全体の動き特徴を抽出して、画面全体の動き特徴に基づいて初期変位ベクトルを補正することにより、初期変位ベクトルの誤検出を防ぎ、少ない演算回数で動く被写体を含むブロック毎の動きベクトルを正しく検出可能とする技術を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and extracts motion characteristics of the entire screen using at least camera parameters including information associated with camera operations such as camera orientation and zoom. By correcting the initial displacement vector based on the motion characteristics of the entire screen, we provide a technology that prevents erroneous detection of the initial displacement vector and that can correctly detect the motion vector for each block including a moving object with a small number of calculations. The purpose is to do.

第1の技術手段は、動画像信号のフィールドを予め定めた所定の大きさの複数のブロックに分割し、分割したそれぞれのブロック毎に、少なくとも1フィールド以上離れた動画像信号間にて動きの大きさ及び方向を表わす動きベクトルを検出する動画像信号の動きベクトル検出方法において、撮影時のカメラの向きやズームに関する情報を含むカメラパラメータが付加された動画像信号の中から、該カメラパラメータを取得するカメラパラメータ取得ステップと、該カメラパラメータ取得ステップにより取得された前記カメラパラメータに基づいて、画面全体の動き特徴を検出し、変化量を算出する全画面動き特徴検出ステップと、各ブロック毎に検出された動きベクトルを少なくとも1フィールド分蓄積する記憶ステップと、該記憶ステップにより蓄積された動きベクトルの中から被検出ブロックの近傍に位置する複数のブロックの動きベクトルを、被検出ブロックの初期変位ベクトル選択用の第1の候補ベクトル群として読み出して、該第1の候補ベクトル群のそれぞれに対して更に前記全画面動き特徴検出ステップにより検出された全画面動き特徴の変化を示す前記変化量による補正を施すことにより、第2の候補ベクトル群を算出する候補ベクトル補正ステップと、前記記憶ステップにより蓄積された動きベクトルの中から読み出した前記第1の候補ベクトル群と前記候補ベクトル補正ステップにより補正された前記第2の候補ベクトル群との中から、被検出ブロックの動きに最もふさわしい値の動きベクトルを被検出ブロックの初期変位ベクトルとして選択する初期変位ベクトル選択ステップと、該初期変位ベクトル選択ステップにて選択した前記初期変位ベクトルを起点として1乃至複数回の演算を行なって被検出ブロックの動きベクトルを求めて出力すると共に、求めた動きベクトルを、次フィールド以降の動画像信号の動きベクトル算出のために前記記憶ステップにより蓄積する動きベクトル演算ステップと、を有していることを特徴とする。   The first technical means divides a field of a moving image signal into a plurality of blocks having a predetermined size, and each of the divided blocks has a motion between at least one field apart. In a motion vector detection method of a motion image signal for detecting a motion vector representing a magnitude and direction, the camera parameter is selected from the motion image signal to which camera parameters including information on the camera orientation and zoom at the time of shooting are added. A camera parameter acquisition step to acquire, a full screen motion feature detection step of detecting a motion feature of the entire screen based on the camera parameter acquired by the camera parameter acquisition step, and calculating a change amount; A storage step of accumulating the detected motion vector for at least one field; and the storage step The motion vectors of a plurality of blocks located in the vicinity of the detected block are read out from the motion vectors accumulated by the above as a first candidate vector group for initial displacement vector selection of the detected block, and the first candidate Candidate vector correction step of calculating a second candidate vector group by performing correction based on the change amount indicating a change in the full screen motion feature detected by the full screen motion feature detection step for each of the vector groups. And a motion of a detected block from the first candidate vector group read out from the motion vectors accumulated in the storage step and the second candidate vector group corrected in the candidate vector correction step. The initial displacement that selects the motion vector with the most suitable value as the initial displacement vector of the detected block And calculating and outputting a motion vector of the detected block by performing one to a plurality of operations starting from the initial displacement vector selected in the initial displacement vector selection step. A motion vector calculation step for storing the motion vector of the moving image signal after the next field, and storing the motion vector in the storing step.

第2の技術手段は、前記第1の技術手段に記載の動きベクトル検出方法であって、前記全画面動き特徴検出ステップが、更に、画面上の4隅からそれぞれ予め定めたブロック数分中央寄りにずれた位置にあるブロックの動き特徴を検出するか、又は、画面上の4隅からそれぞれ予め定めたブロック数分中央寄りにずれたそれぞれの位置にあって、前記ブロックよりも大きい領域の動き特徴を検出するか、又は、画面上の4隅から及び/又は画面の上下左右の各辺からそれぞれ予め定めたブロック数分中央寄りにずれた位置にある複数のブロック群の動き特徴を検出するか、のいずれかからなる全画面動き検出ステップを有し、該全画面動き検出ステップが検出した動き特徴と、前記カメラパラメータに基づいて検出された画面全体の動き特徴と、を用いて、全画面動き特徴の変化を示す前記変化量を算出することを特徴とする。   A second technical means is the motion vector detection method according to the first technical means, wherein the full-screen motion feature detection step further includes a predetermined number of blocks from the four corners on the screen. The motion characteristics of a block at a position shifted to the position of the block are detected, or the movement of an area larger than the block at each position shifted from the four corners on the screen by a predetermined number of blocks toward the center. A feature is detected, or a motion feature of a plurality of block groups located at positions shifted from the four corners on the screen and / or from the top, bottom, left, and right sides of the screen by a predetermined number of blocks. Or a motion feature detected by the full screen motion detection step, and a motion feature of the entire screen detected based on the camera parameters. , Using, and calculates the amount of change which indicates a change in the full screen motion features.

第3の技術手段は、前記第1の技術手段に記載の動きベクトル検出方法であって、前記全画面動き特徴検出ステップが、更に、動画像信号中に含まれている予め定めた画像上の特徴点の位置的な変化を特徴点動きとして検出する特徴点動き検出ステップを有し、該特徴点動き検出ステップが検出した特徴点動きと、前記カメラパラメータに基づいて検出された画面全体の動き特徴と、を用いて、全画面動き特徴の変化を示す前記変化量を算出することを特徴とする。   A third technical means is the motion vector detection method according to the first technical means, wherein the full-screen motion feature detection step is further performed on a predetermined image included in the video signal. A feature point motion detection step for detecting a positional change of the feature point as a feature point motion, and the feature point motion detected by the feature point motion detection step and the motion of the entire screen detected based on the camera parameter And calculating the amount of change indicating a change in the full screen motion feature.

第4の技術手段は、動画像信号のフィールドを予め定めた所定の大きさの複数のブロックに分割し、分割したそれぞれのブロック毎に、少なくとも1フィールド以上離れた動画像信号間にて動きの大きさ及び方向を表わす動きベクトルを検出する動画像信号の動きベクトル検出装置において、撮影時のカメラの向きやズームに関する情報を含むカメラパラメータが付加された動画像信号の中から、該カメラパラメータを取得するカメラパラメータ取得手段と、該カメラパラメータ取得手段により取得された前記カメラパラメータに基づいて、画面全体の動き特徴を検出し、変化量を算出する全画面動き特徴検出手段と、各ブロック毎に検出された動きベクトルを少なくとも1フィールド分蓄積する記憶手段と、該記憶手段により蓄積された動きベクトルの中から被検出ブロックの近傍に位置する複数のブロックの動きベクトルを、被検出ブロックの初期変位ベクトル選択用の第1の候補ベクトル群として読み出して、該第1の候補ベクトル群のそれぞれに対して更に前記全画面動き特徴検出手段により検出された全画面動き特徴の変化を示す前記変化量による補正を施すことにより、第2の候補ベクトル群を算出する候補ベクトル補正手段と、前記記憶手段により蓄積された動きベクトルの中から読み出した前記第1の候補ベクトル群と前記候補ベクトル補正手段により補正された前記第2の候補ベクトル群との中から、被検出ブロックの動きに最もふさわしい値の動きベクトルを被検出ブロックの初期変位ベクトルとして選択する初期変位ベクトル選択手段と、該初期変位ベクトル選択手段にて選択した前記初期変位ベクトルを起点として1乃至複数回の演算を行なって被検出ブロックの動きベクトルを求めて出力すると共に、求めた動きベクトルを、次フィールド以降の動画像信号の動きベクトル算出のために前記記憶手段により蓄積する動きベクトル演算手段と、を有していることを特徴とする。   The fourth technical means divides the field of the moving image signal into a plurality of blocks having a predetermined size, and moves each moving block between moving image signals separated by at least one field. In a motion vector signal motion vector detecting apparatus for detecting a motion vector representing a magnitude and direction, the camera parameter is selected from among the motion image signals to which camera parameters including information on the camera orientation and zoom at the time of shooting are added. Camera parameter acquisition means to acquire, full-screen motion feature detection means to detect the motion characteristics of the entire screen based on the camera parameters acquired by the camera parameter acquisition means, and calculate the amount of change, for each block Storage means for storing the detected motion vector for at least one field, and motion stored by the storage means The motion vectors of a plurality of blocks located in the vicinity of the detected block are read out from the vectors as a first candidate vector group for selecting an initial displacement vector of the detected block, and each of the first candidate vector groups is read out. Further, candidate vector correcting means for calculating a second candidate vector group by performing correction based on the amount of change indicating a change in the full screen motion feature detected by the full screen motion feature detecting means, and the storage means Of the first candidate vector group read out from the motion vectors accumulated by the above and the second candidate vector group corrected by the candidate vector correcting means, the value most suitable for the motion of the detected block is An initial displacement vector selecting means for selecting a motion vector as an initial displacement vector of the detected block; and the initial displacement vector The motion vector of the detected block is obtained by outputting one or more times from the initial displacement vector selected by the selection means to obtain and output the motion vector. And a motion vector calculating means for accumulating by the storage means for vector calculation.

第5の技術手段は、前記第4の技術手段に記載の動きベクトル検出装置であって、前記全画面動き特徴検出手段が、更に、画面上の4隅からそれぞれ予め定めたブロック数分中央寄りにずれた位置にあるブロックの動き特徴を検出するか、又は、画面上の4隅からそれぞれ予め定めたブロック数分中央寄りにずれたそれぞれの位置にあって、前記ブロックよりも大きい領域の動き特徴を検出するか、又は、画面上の4隅から及び/又は画面の上下左右の各辺からそれぞれ予め定めたブロック数分中央寄りにずれた位置にある複数のブロック群の動き特徴を検出するか、のいずれかからなる全画面動き検出手段を有し、該全画面動き検出手段が検出した動き特徴と、前記カメラパラメータに基づいて検出された画面全体の動き特徴と、を用いて、全画面動き特徴の変化を示す前記変化量を算出することを特徴とする。   A fifth technical means is the motion vector detecting device according to the fourth technical means, wherein the full-screen motion feature detecting means is further moved closer to the center by a predetermined number of blocks from four corners on the screen. The motion characteristics of a block at a position shifted to the position of the block are detected, or the movement of an area larger than the block at each position shifted from the four corners on the screen by a predetermined number of blocks toward the center. A feature is detected, or a motion feature of a plurality of block groups located at positions shifted from the four corners on the screen and / or from the top, bottom, left, and right sides of the screen by a predetermined number of blocks. Using a motion feature detected by the full-screen motion detection means, and a motion feature of the entire screen detected based on the camera parameters. And calculates the amount of change which indicates a change in the full screen motion features.

第6の技術手段は、前記第4の技術手段に記載の動きベクトル検出装置であって、前記全画面動き特徴検出手段が、更に、動画像信号中に含まれている予め定めた画像上の特徴点の位置的な変化を特徴点動きとして検出する特徴点動き検出手段を有し、該特徴点動き検出手段が検出した特徴点動きと、前記カメラパラメータに基づいて検出された画面全体の動き特徴と、を用いて、全画面動き特徴の変化を示す前記変化量を算出することを特徴とする。   A sixth technical means is the motion vector detecting device according to the fourth technical means, wherein the full-screen motion feature detecting means is further provided on a predetermined image included in the moving image signal. A feature point motion detecting unit that detects a positional change of the feature point as a feature point motion, and the feature point motion detected by the feature point motion detecting unit and the motion of the entire screen detected based on the camera parameters; And calculating the amount of change indicating a change in the full screen motion feature.

第7の技術手段は、前記第1乃至第3の技術手段のいずれかに記載の動きベクトル検出方法を、コンピュータにより実行可能なプログラムとして実現している動きベクトル検出プログラムとすることを特徴とする。   A seventh technical means is characterized in that the motion vector detection method according to any one of the first to third technical means is a motion vector detection program realized as a program executable by a computer. .

第8の技術手段は、前記第7の技術手段に記載の動きベクトル検出プログラムを、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録しているプログラム記録媒体とすることを特徴とする。   The eighth technical means is a program recording medium in which the motion vector detection program described in the seventh technical means is recorded on a computer-readable recording medium.

前述のような各技術手段からなる本発明に係る動画像信号の動きベクトル検出方法、動きベクトル検出装置、動きベクトル検出プログラム及びプログラム記録媒体によれば、以下のような効果を奏することができる。
既検出の動きベクトルの中から初期変位ベクトルを選択して、該初期変位ベクトルを用いて動きベクトルを検出する際に、既検出の動きベクトルに対してカメラ操作による全画面の動きの変化量を加味した動きベクトル即ち予測ベクトルを用いることにより、パニングやチルト、ズームなどのカメラ操作による変化に影響されることなく、より正しい初期変位ベクトルを選択することが可能である。
According to the motion vector detection method, the motion vector detection device, the motion vector detection program, and the program recording medium according to the present invention composed of the technical means as described above, the following effects can be obtained.
When the initial displacement vector is selected from the detected motion vectors and the motion vector is detected using the initial displacement vector, the amount of change in the motion of the entire screen by the camera operation is detected with respect to the detected motion vector. By using an added motion vector, that is, a prediction vector, it is possible to select a more correct initial displacement vector without being affected by changes caused by camera operations such as panning, tilt, and zoom.

この結果、カメラのパニングやチルト、ズームの開始点やカメラ操作の速度変化時における、初期変位ベクトルの誤検出を少なくすることができ、動きベクトルの検出精度の大幅な向上を図ることが可能になる。   As a result, it is possible to reduce false detection of the initial displacement vector at the time of camera panning, tilting, zoom start point and camera operation speed change, and to greatly improve motion vector detection accuracy. Become.

以下、図面を参照しながら、本発明に係る動きベクトル検出方法、動きベクトル検出装置、動きベクトル検出プログラム及びプログラム記録媒体を実施するための最良の形態について説明する。なお、以下の説明においては、本発明に係る動きベクトル検出装置に関する実施形態の一例について説明し、本発明に係る動きベクトル検出方法、動きベクトル検出プログラム及びプログラム記録媒体に関する実施形態の説明は省略するが、以下の動きベクトル検出装置に関する詳細な説明から、本動きベクトル検出装置に適用可能な動きベクトル検出方法、本動きベクトル検出方法をコンピュータによりプログラムとして実行するベクトル検出プログラム、及び、該ベクトル検出プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するプログラム記録媒体についても容易に理解することができる。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments for implementing a motion vector detection method, a motion vector detection device, a motion vector detection program, and a program recording medium according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an example of an embodiment related to a motion vector detection device according to the present invention will be described, and description of an embodiment related to a motion vector detection method, a motion vector detection program, and a program recording medium according to the present invention will be omitted. From the following detailed description of the motion vector detection device, a motion vector detection method applicable to the motion vector detection device, a vector detection program for executing the motion vector detection method as a program by a computer, and the vector detection program It is also possible to easily understand a program recording medium for recording the program on a computer-readable recording medium.

まず、動画像信号の動きベクトルを検出する本発明に係る動きベクトル検出装置の実施例について、図1を用いて詳細に説明する。図1は、本発明に係る動きベクトル検出装置の機能構成の一例を示す機能ブロック構成図であり、本発明に係る動きベクトル検出方法の一例が適用されている。
図1に示す本実施例に係る動きベクトル検出装置10は、フィールド遅延部1、カメラパラメータ取得部2、全画面動き特徴検出部3、ベクトルメモリ4、初期変位ベクトル補正部5、初期変位ベクトル選択部6、動きベクトル演算部7を含んで構成される。
First, an embodiment of a motion vector detection apparatus according to the present invention for detecting a motion vector of a moving image signal will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a functional block configuration diagram illustrating an example of a functional configuration of a motion vector detection device according to the present invention, to which an example of a motion vector detection method according to the present invention is applied.
1 includes a field delay unit 1, a camera parameter acquisition unit 2, a full screen motion feature detection unit 3, a vector memory 4, an initial displacement vector correction unit 5, and an initial displacement vector selection. A unit 6 and a motion vector calculation unit 7 are included.

本実施例に係る動きベクトル検出装置10は、フィールド毎に入力する、動画像信号を、予め定めた所定の大きさ例えばm画素×nライン(m,nは整数)の複数のブロックに分割して、分割した各ブロック毎に、フィールド遅延部1にて遅延させた例えば1フィールド前の動画像信号での対応のブロックとの間における動きの方向及び大きさを表わす動きベクトルを求めるための動き量検出装置であり、既に検出されて、ベクトルメモリ4に蓄積されている動きベクトルの中から選択した第1の候補ベクトル群と、更に初期変位ベクトル補正部5にて補正した第2の候補ベクトル群とを併せ用いて、その中から初期変位ベクトル選択部6にて選択された動きベクトルを被検出ブロックの初期変位ベクトルとして選択し、該初期変位ベクトルを起点として、少ない演算回数例えば2回の勾配演算法にて、該被検出ブロックの真の動きベクトルを正しく求めるベクトル演算部7を備えている。   The motion vector detection apparatus 10 according to the present embodiment divides a moving image signal input for each field into a plurality of blocks having a predetermined size, for example, m pixels × n lines (m and n are integers). Thus, for each divided block, a motion for obtaining a motion vector representing the direction and magnitude of motion with the corresponding block in the moving image signal, for example, one field before delayed by the field delay unit 1 A first candidate vector group selected from motion vectors already detected and stored in the vector memory 4; and a second candidate vector corrected by the initial displacement vector correction unit 5; Together with the group, the motion vector selected by the initial displacement vector selection unit 6 is selected as the initial displacement vector of the detected block, and the initial displacement vector As a starting point, with a small number of calculations for example, twice the gradient computing method, and a vector operation unit 7 for determining the true motion vector of 該被 detection block correctly.

特に、本実施例は、初期変位ベクトルの候補ベクトルの求め方に特徴があり、パニングやチルト、ズームなどのカメラの動きによる動きベクトルを、カメラパラメータ取得部2にて取得した動画像信号からのカメラパラメータに基づいて全画面動き特徴検出部3にて検出し、更に、少なくとも、該カメラパラメータに基づいて全画面の動きの特徴を検出して、全画面の動き特徴の変化を示す変化量データを算出して、ベクトルメモリ4から読み出した動きベクトルの候補に対して、初期変位ベクトル補正部5にて前記変化量データに基づいて補正をかけて、初期変位ベクトルの選択に用いる候補ベクトルとして出力することにより、より正確な初期変位ベクトルを選択するように構成している点に、本実施例の特徴がある。   In particular, the present embodiment is characterized in how to obtain a candidate vector of an initial displacement vector, and a motion vector due to camera movement such as panning, tilt, and zoom is obtained from a moving image signal acquired by the camera parameter acquisition unit 2. Change amount data that is detected by the full screen motion feature detection unit 3 based on the camera parameters, and further detects the motion features of the full screen based on at least the camera parameters to indicate changes in the motion features of the full screen. The motion vector candidate read from the vector memory 4 is corrected based on the change amount data by the initial displacement vector correction unit 5 and output as a candidate vector used for selection of the initial displacement vector. Thus, the present embodiment is characterized in that a more accurate initial displacement vector is selected.

更に詳細に説明すると、図1に示す本実施例による動きベクトル検出装置10は、前述のように、全画面動き特徴検出部3と、ベクトルメモリ4と、初期変位ベクトル補正部5と、初期変位ベクトル選択部6と、動きベクトル演算部7とを含んで構成されている。初期変位ベクトル選択部6と動きベクトル演算部7とには、それぞれ、現フィールド信号とフィールド遅延部1を介して1フィールド分遅延させた前フィールド信号とが供給されている。また、図8に示すように、同様のフィールド信号は全画面動き特徴検出部3にも供給される場合もある。ここに、図8は、本発明に係る動きベクトル検出装置の機能構成の図1とは異なる別の例を示す機能ブロック構成図であり、現フィールド信号と前フィールド信号とが全画面動き特徴検出部3にも供給されている例を示している。   More specifically, the motion vector detection device 10 according to the present embodiment shown in FIG. 1 is, as described above, the full-screen motion feature detection unit 3, the vector memory 4, the initial displacement vector correction unit 5, the initial displacement. A vector selection unit 6 and a motion vector calculation unit 7 are included. The initial displacement vector selection unit 6 and the motion vector calculation unit 7 are respectively supplied with the current field signal and the previous field signal delayed by one field via the field delay unit 1. Further, as shown in FIG. 8, the same field signal may be supplied to the full-screen motion feature detection unit 3 in some cases. FIG. 8 is a functional block configuration diagram showing another example of the functional configuration of the motion vector detection apparatus according to the present invention, which is different from FIG. An example in which the unit 3 is also supplied is shown.

図1において、全画面動き特徴検出部3では、カメラパラメータ取得部2により取得されたカメラパラメータに基づいて全画面の動き特徴を算出し、その変化から画面全体の動きの変化量データを算出する。このとき、更に、例えば、図8のように構成して、前述のように前フィールド信号を、m画素×nラインのブロックに分割して、分割した各ブロックの中から全画面の動きの特徴を検出するために予め定めた特定ブロックを複数個用いて、これを現フィールド信号と比較することで検出した動きベクトルで、カメラパラメータに基づいて算出した全画面の動き特徴量を補正しても良い。初期変位ベクトル選択部6では、現フィールド信号と前フィールド信号とを利用して、分割されたそれぞれのブロック毎に初期変位ベクトルを選択する。また、動きベクトル演算部7では、該初期変位ベクトルを起点として、現フィールド信号と前フィールド信号とを利用して、それぞれのブロック毎に動きベクトルを検出する。   In FIG. 1, the full screen motion feature detection unit 3 calculates the motion features of the entire screen based on the camera parameters acquired by the camera parameter acquisition unit 2, and calculates change data of the motion of the entire screen from the changes. . At this time, for example, as shown in FIG. 8, the previous field signal is divided into blocks of m pixels × n lines as described above, and the characteristics of the motion of the entire screen from among the divided blocks. Even if the motion feature quantity of the entire screen calculated based on the camera parameters is corrected with a motion vector detected by using a plurality of predetermined specific blocks to detect the current block and comparing it with the current field signal good. The initial displacement vector selection unit 6 selects an initial displacement vector for each divided block using the current field signal and the previous field signal. The motion vector calculation unit 7 detects a motion vector for each block using the initial field vector as a starting point and the current field signal and the previous field signal.

ベクトルメモリ4は、各ブロック毎に既に検出された少なくとも1フィールド分の動きベクトルを蓄積するRAM(Random Access Memory)などを含む記憶回路であり、その入力端子が動きベクトル演算部7の出力端子に接続されていて、例えば8画素×8ラインに分割された各ブロックの位置に応じたアドレスに、動きベクトル演算部7にて該当ブロックで検出された動きベクトルを順次更新して蓄積するように構成されている。   The vector memory 4 is a storage circuit including a RAM (Random Access Memory) that accumulates motion vectors for at least one field already detected for each block, and its input terminal serves as an output terminal of the motion vector calculation unit 7. The motion vector detected by the motion vector calculation unit 7 is sequentially updated and accumulated at an address corresponding to the position of each block divided into, for example, 8 pixels × 8 lines. Has been.

なお、全画面動き特徴検出部3において、図8のような構成を用いて、前フィールドにおける一部の領域や複数のブロックを現フィールドの画像と比較して、動画像信号における動きベクトルを検出する場合には、図2に示すような、画面の一部を使用して検出する方法もある。   Note that the full-screen motion feature detection unit 3 detects a motion vector in a moving image signal by comparing a partial region or a plurality of blocks in the previous field with an image in the current field using the configuration shown in FIG. In such a case, there is a method of detecting using a part of the screen as shown in FIG.

図2は、本発明に係る動きベクトル検出回路10において背景の動きベクトルを全画面の動き特徴として検出する際に参照する全画面特徴抽出ブロックの一例を示す模式図であり、画面全体の動き特徴を検出するための特徴抽出用ブロックの画面上の位置や大きさを例示するものである。画像全体の動き特徴の検出は、一般に、画面の一部のブロックや領域に対して動きベクトル演算を行なうことにより実現することができる。特に図示していないが、このとき、動きベクトル演算のために前述のベクトリメモリ4に蓄積された動きベクトルのデータを用いても良い。   FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a full screen feature extraction block that is referred to when the background motion vector is detected as a full screen motion feature in the motion vector detection circuit 10 according to the present invention. This is an example of the position and size of the feature extraction block on the screen for detecting. The detection of motion characteristics of the entire image can be generally realized by performing motion vector calculation on a part of blocks or areas of the screen. Although not particularly illustrated, at this time, motion vector data stored in the vector memory 4 may be used for motion vector calculation.

また、全画面動き特徴検出部3が、背景における動きの有無(有りの場合の方向や大きさ)を示す動きベクトルを、全画面の動き特徴として検出する際に参照する全画面特徴抽出ブロックとしては、画面中で背景が確実に写るような位置のブロックを用いることが好ましく、図2(A)のように、画面の4隅より予め定めたブロック数分中央に寄った位置にあって、画面の4隅の近傍に位置する4個のブロックa,b,c,dを用いると更に好ましい。なぜなら、画面中心あたりには撮影対象とする被写体が映っていることが多く、一方、画面周辺の場合は画面外から特徴画像が混入する可能性が高いので、映像全体の動きベクトルの検出が難しいからである。   Further, the full-screen feature extraction unit 3 refers to a full-screen feature extraction block that is referred to when the motion vector indicating the presence / absence of motion in the background (direction and size when present) is detected as the motion feature of the full screen. It is preferable to use a block at a position where the background is surely reflected in the screen, as shown in FIG. 2 (A), at a position closer to the center by a predetermined number of blocks from the four corners of the screen, It is more preferable to use four blocks a, b, c and d located in the vicinity of the four corners of the screen. This is because the subject to be photographed often appears around the center of the screen, and on the other hand, in the case of the periphery of the screen, there is a high possibility that a feature image will be mixed from the outside of the screen. Because.

あるいは、図2(B)のように、画面上の4隅からそれぞれ予め定めたブロック数分中央寄りにずれた位置にあって、図2(A)の4個のブロックa,b,c,dよりも更に大きい領域からなる複数のブロック群a′,b′,c′,d′を用いても良いし、図2(C)のように、図2(A)の4個のブロックa,b,c,dを含む近傍の複数のブロック群(ブロック数は任意)、及び/又は、画面の上下左右の各辺から予め定めたブロック数分中央寄りに位置する複数のブロック群を含むようにして、ズームなどの変化も検出できるようにしても良い。   Alternatively, as shown in FIG. 2 (B), the four blocks a, b, c, and 4 in FIG. A plurality of block groups a ′, b ′, c ′, d ′ having an area larger than d may be used, and as shown in FIG. 2C, the four blocks a in FIG. , B, c, d, including a plurality of neighboring block groups (the number of blocks is arbitrary) and / or a plurality of block groups located closer to the center by a predetermined number of blocks from the top, bottom, left, and right sides of the screen. Thus, a change such as zoom may be detected.

また、全画面動き特徴検出部3は、画面全体で1つのみの動き特徴ベクトルを検出するだけでなく、ズームなどの部分によっては、動き特徴ベクトルに差ができることを考慮して、例えば全画面特徴抽出ブロック毎に動き特徴ベクトルを検出するようにしても良い。但し、補正を行なう際に、どの動き特徴ベクトルを使用してどの位置のブロックの初期変位ベクトルの補正を行なうかを事前に決定しておく必要がある。例えば、図2(A)のaからdまでの各ブロックの動き特徴ベクトルは 図2(D)のように、画面を4分割した4個の画面領域a″,b″,c″,d″それぞれにおける初期変位ベクトルの補正に使われるなどと予め決定しておくことが必要である。   Further, the full screen motion feature detection unit 3 not only detects only one motion feature vector in the entire screen, but also considers that there is a difference in the motion feature vector depending on the zoom or the like. A motion feature vector may be detected for each feature extraction block. However, when performing correction, it is necessary to determine in advance which motion feature vector is used and which initial displacement vector of a block at which position is to be corrected. For example, the motion feature vector of each block from a to d in FIG. 2A is obtained by dividing the screen into four screen areas a ″, b ″, c ″, d ″ as shown in FIG. 2D. It is necessary to determine in advance that it will be used to correct the initial displacement vector in each case.

全画面動き特徴検出部3のより具体的な構成例を図3に示す。ここに、図3は、本発明に係る動きベクトル検出回路10の全画面動き特徴検出部3の具体的な回路構成の一例を示すブロック構成図である。図3に示すように、全画面動き特徴検出部3は、カメラパラメータ取得部2にて取得されたカメラの向きやズームに関するカメラパラメータを用いて理論的に全画面の動き特徴である動きベクトルを算出する理論動きベクトル演算部3aと、各全画面動き特徴抽出ブロック毎に検出された1フィールド分の全画面動き特徴ベクトルを蓄積するRAMなどを含むベクトルメモリ3bとを有し、現フィールドの全画面動き特徴ベクトルと、ベクトルメモリ3bに蓄積されている前フィールドの全画面動き特徴ベクトルとの2つのベクトルをベクトル差分部3cにてベクトル差分を計算して、該ベクトル差分を、全画面動き特徴の変化を示す変化量データとして出力するように構成されている。   A more specific configuration example of the full-screen motion feature detection unit 3 is shown in FIG. FIG. 3 is a block configuration diagram showing an example of a specific circuit configuration of the full-screen motion feature detection unit 3 of the motion vector detection circuit 10 according to the present invention. As shown in FIG. 3, the full-screen motion feature detection unit 3 uses a camera parameter related to the camera orientation and zoom acquired by the camera parameter acquisition unit 2 to theoretically calculate a motion vector that is a motion feature of the full screen. A theoretical motion vector calculation unit 3a for calculating, and a vector memory 3b including a RAM or the like for storing a full-screen motion feature vector for one field detected for each full-screen motion feature extraction block. The vector difference unit 3c calculates a vector difference between the screen motion feature vector and the full screen motion feature vector of the previous field stored in the vector memory 3b, and the vector difference is calculated as the full screen motion feature. It is configured to output as change amount data indicating the change of.

なお、図8に示した全画面動き特徴検出部3は、図9に示すようなブロック構成からなっており、全画面動き特徴検出部3では、画面動きベクトル演算部3dにて、図2に例示するような全画面動き特徴抽出ブロック毎に全画面動き特徴ベクトルを検出し、この検出結果を用いて、理論動きベクトル演算部3aから出力される理論的な動きベクトルを補正処理部3cにて更に補正して、全画面動き特徴抽出ブロック毎に検出されている全画面動き特徴ベクトルを演算するようにしている例を挙げている。   The full-screen motion feature detection unit 3 shown in FIG. 8 has a block configuration as shown in FIG. 9. In the full-screen motion feature detection unit 3, the screen motion vector calculation unit 3d A full-screen motion feature vector is detected for each full-screen motion feature extraction block as illustrated, and using this detection result, a theoretical motion vector output from the theoretical motion vector calculation unit 3a is detected by the correction processing unit 3c. Further, an example is given in which correction is performed so that the full-screen motion feature vector detected for each full-screen motion feature extraction block is calculated.

なお、図9に示す補正処理部3eにおいては、前述の例とは逆に、まず、全画面動き特徴抽出ブロック毎に検出されている全画面動き特徴ベクトルを画面動きベクトル演算部3dにて検出し、その全画面動き特徴ベクトルを、理論動きベクトル演算部3aが出力するカメラパラメータによる全画面動き特徴ベクトルによって、補正するように構成しても良い。いずれの場合であっても、全画面動き特徴抽出ブロック毎に検出されている全画面動き特徴ベクトルとカメラパラメータを用いて検出した画面全体の動き特徴との両者の情報を用いることにより、いずれか一方の情報のみで画面全体の動き特徴の変化を示す変化量データを算出する場合に比して、より柔軟に初期変位ベクトルを求めることができる。   In the correction processing unit 3e shown in FIG. 9, contrary to the above example, first, the full screen motion feature vector detected for each full screen motion feature extraction block is detected by the screen motion vector calculation unit 3d. The full screen motion feature vector may be corrected by the full screen motion feature vector based on the camera parameter output from the theoretical motion vector calculation unit 3a. In any case, by using information on both the full-screen motion feature vector detected for each full-screen motion feature extraction block and the motion feature of the entire screen detected using the camera parameters, either The initial displacement vector can be obtained more flexibly as compared with the case of calculating the change amount data indicating the change in the motion characteristics of the entire screen using only one piece of information.

勿論、前述のように、本発明に係る動きベクトル検出装置10の全画面動き特徴検出部3では、前述の両者の情報を用いて画面全体の動き特徴の変化を示す変化量データを算出するのみに限るものではなく、いずれか一方の情報のみを用いて、変化量データを算出するように構成することも可能である。   Of course, as described above, the full-screen motion feature detection unit 3 of the motion vector detection device 10 according to the present invention only calculates change amount data indicating a change in the motion feature of the entire screen using the above-described information. However, the present invention is not limited to this, and the change amount data may be calculated using only one of the information.

また、図1に示す初期変位ベクトル補正部5は、ベクトルメモリ4に蓄積されている第1の候補ベクトル群を、画面全体の動き特徴を用いて補正して、初期変位ベクトルの選択に用いる第2の候補ベクトル群として出力する候補ベクトル補正手段を構成している。つまり、全画面動き特徴検出部3からの変化量データ(即ち全画面動き特徴の変化を示すデータ)に基づき、第1の候補ベクトル群に対して補正を施して、第2の候補ベクトル群を求める。ここに、図4は、本発明に係る動きベクトル検出装置10の初期変位ベクトル補正部5の具体的な回路構成の一例を示すブロック構成図であり、ベクトル減算部5aにて、第1の候補ベクトル群から全画面動き特徴検出部3の変化量データをベクトル減算して第2の候補ベクトル群を求める例を示している。
ここで、本実施例では、第1の候補ベクトル群として、被検出ブロックの周囲8ブロックで検出された前フィールドの動きベクトルを、被検出ブロックの初期変位ベクトル選択用の候補ベクトル群とすることとする。なお、これらの第1の候補ベクトル群は、かかる例のみに限るものではなく、その他の領域の既検出の動きベクトルから決定するように構成しても勿論構わない。
Further, the initial displacement vector correction unit 5 shown in FIG. 1 corrects the first candidate vector group stored in the vector memory 4 using the motion characteristics of the entire screen, and uses the first candidate vector group for selection of the initial displacement vector. A candidate vector correcting means for outputting as a second candidate vector group is configured. In other words, the first candidate vector group is corrected based on the change amount data from the full screen motion feature detection unit 3 (that is, data indicating the change in the full screen motion feature), and the second candidate vector group is obtained. Ask. FIG. 4 is a block configuration diagram showing an example of a specific circuit configuration of the initial displacement vector correction unit 5 of the motion vector detection device 10 according to the present invention. The vector subtraction unit 5a uses the first candidate. In the example, the second candidate vector group is obtained by vector subtracting the change amount data of the full screen motion feature detection unit 3 from the vector group.
Here, in the present embodiment, as the first candidate vector group, the motion vectors in the previous field detected in the eight blocks around the detected block are set as the candidate vector group for selecting the initial displacement vector of the detected block. And Note that the first candidate vector group is not limited to such an example, and may be determined from already detected motion vectors in other regions.

具体的には、次のような演算を施すことにより、初期変位ベクトル補正部5において第2の候補ベクトル群を算出する。ベクトルメモリ4に蓄積されている第1の候補ベクトル群をVaとし、全画面動き特徴検出部3からの変化量データである動き特徴ベクトルをVsとすると、第2の候補ベクトル群Vbは、次の式(1)により求められる。
Vb=Va−Vs …(1)
Specifically, the second candidate vector group is calculated in the initial displacement vector correction unit 5 by performing the following calculation. Assuming that the first candidate vector group stored in the vector memory 4 is Va and the motion feature vector that is the variation data from the full-screen motion feature detection unit 3 is Vs, the second candidate vector group Vb is the following: (1).
Vb = Va−Vs (1)

次に、図1に示す初期変位ベクトル選択部6は、前フィールドの動きベクトル演算で求められた既検出動きベクトルの中から被検出ブロックの動きに最もふさわしい値の動きベクトルを勾配法演算の起点となる初期変位ベクトルとして選択する選択回路であり、前述した第1の候補ベクトル群と第2の候補ベクトル群との2つの候補ベクトル群の中から適切な動きベクトルを選択するものである。
ここで、被検出ブロックの動きに最もふさわしい値の動きベクトルとは、最終的に求めたい動きベクトルに最も近い値の動きベクトルである。ただし、初期変位ベクトル選択の時点では正しい動きベクトルは判明していないので、最も近い値であるかどうかは何らかの指標を用いて評価することになる。この指標の定め方にはいろいろな手法があるが、本発明では、ブロックマッチング法を用いた評価法を説明している。ブロックマッチング法では、前フレームの検出ブロックの画素と、想定される動きベクトル分だけ平行移動した現フレームの画素輝度の差分を画素毎に求めて、その合計が一番小さい値になるものを、最もふさわしい値の動きベクトルとしている。
Next, the initial displacement vector selection unit 6 shown in FIG. 1 selects a motion vector having a value most suitable for the motion of the detected block from the detected motion vectors obtained by the motion vector calculation of the previous field, as a starting point of the gradient method calculation. The selection circuit selects as an initial displacement vector, and selects an appropriate motion vector from the two candidate vector groups of the first candidate vector group and the second candidate vector group described above.
Here, the motion vector having the value most suitable for the motion of the detected block is the motion vector having the value closest to the motion vector to be finally obtained. However, since the correct motion vector is not known at the time of initial displacement vector selection, it is evaluated by using some index whether it is the closest value. There are various methods for determining this index. In the present invention, an evaluation method using the block matching method is described. In the block matching method, the difference between the pixel brightness of the detection block of the previous frame and the current frame pixel translated by the estimated motion vector is obtained for each pixel, and the sum of the difference is the smallest value. The motion vector has the most appropriate value.

より具体的には、本実施例の初期変位ベクトル選択部6は、例えば、図5のように構成される。図5に示す初期変位ベクトル選択部6は、座標変換部6aと減算部6bと絶対値累積部6cと選択部6dとを含んで構成されている。   More specifically, the initial displacement vector selection unit 6 of the present embodiment is configured as shown in FIG. 5, for example. The initial displacement vector selection unit 6 shown in FIG. 5 includes a coordinate conversion unit 6a, a subtraction unit 6b, an absolute value accumulation unit 6c, and a selection unit 6d.

初期変位ベクトル選択部6において、座標変換部6a、減算部6b、絶対値累積部6cは、候補ベクトル毎に(第1の候補ベクトル群と第2の候補ベクトル群との全ての候補ベクトル即ち動きベクトルについて)独立に機能し、結果として、選択部6dには、絶対値累積部6cから出力されてくる全ての候補ベクトルに対しての演算結果が入力される。選択部6dでは、例えば、絶対値累積部6cからの出力値が最も小さな値を有する候補ベクトルを一番好ましい候補ベクトルと判断して、該候補ベクトルを選択して被検出ブロックの初期変位ベクトルとして出力する。   In the initial displacement vector selection unit 6, the coordinate conversion unit 6a, the subtraction unit 6b, and the absolute value accumulation unit 6c are configured for each candidate vector (all candidate vectors of the first candidate vector group and the second candidate vector group, ie, motions). As a result, the selection unit 6d receives calculation results for all candidate vectors output from the absolute value accumulation unit 6c. In the selection unit 6d, for example, the candidate vector having the smallest output value from the absolute value accumulation unit 6c is determined as the most preferable candidate vector, and the candidate vector is selected as the initial displacement vector of the detected block. Output.

最後に、図1に示す動きベクトル演算部7は、初期変位ベクトル選択部6にて選択された初期変位ベクトルを起点として真の動きベクトルを勾配法演算より求める演算回路である。なお、勾配法演算による動きベクトル算出方法については、前述した各特許文献、非特許文献に詳しいので、ここでは特に説明しないが、初期変位ベクトルが、本発明においてどのように使われるかについて、反復勾配法を例に取って説明する。
また、ここでは動きベクトル演算部7における動きベクトルの算出方法としては、1乃至複数回の勾配法演算を用いる反復勾配法を採用しているが、これに限るものではなく、パターンマッチング法や他の演算方法を用いても良い。
Finally, the motion vector calculation unit 7 shown in FIG. 1 is a calculation circuit that obtains a true motion vector by gradient method calculation using the initial displacement vector selected by the initial displacement vector selection unit 6 as a starting point. Note that the motion vector calculation method by the gradient method calculation is detailed in each of the above-mentioned patent documents and non-patent documents, and is not particularly described here, but iteratively how the initial displacement vector is used in the present invention. The gradient method will be described as an example.
Here, the motion vector calculation method in the motion vector calculation unit 7 employs an iterative gradient method using one or more gradient method operations, but is not limited to this, and is not limited to this. The calculation method may be used.

例えば、勾配法演算は、初期変位ベクトルV0(α,β)にて前フィールド信号を変位させた座標位置を起点にして、現フィールドの動き量を推定した動き変位分V1を、次式(2),(3)に従って求める。   For example, in the gradient method calculation, the motion displacement V1 estimated from the coordinate position obtained by displacing the previous field signal with the initial displacement vector V0 (α, β) as the starting point is represented by the following equation (2). ) And (3).

Figure 2006215655
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但し、式(2),(3)において、Vxは、動きベクトルV0とV1との差のx方向成分、Vyは、動きベクトルV0とV1との差のy方向成分である。ここで、Σは、m画素×nライン例えば8画素×8ラインのブロック領域内の全ての座標について演算して和を求めることを表している。また、ΔXは、注目座標における画像輝度のx方向の勾配(x方向の隣接画素との差分値)、ΔYは、注目座標における画像輝度のy方向の勾配(y方向の隣接画素との差分値)、DFD(x,y)は、前フィールドの座標(x,y)と現フィールドの座標(x+α,y+β)におけるフィールド間差分値を示す。また、sign(ΔX)、sign(ΔY)は、それぞれ、+1,−1,0のいずれかにて表わされる勾配の方向を示す符号である。   In equations (2) and (3), Vx is the x-direction component of the difference between the motion vectors V0 and V1, and Vy is the y-direction component of the difference between the motion vectors V0 and V1. Here, Σ represents that a sum is obtained by calculating all coordinates in a block area of m pixels × n lines, for example, 8 pixels × 8 lines. ΔX is the gradient in the x direction of the image luminance at the coordinate of interest (difference value from the adjacent pixel in the x direction), and ΔY is the gradient in the y direction of the image luminance at the coordinate of interest (the difference value from the adjacent pixel in the y direction). ) And DFD (x, y) indicate inter-field difference values between the coordinates (x, y) of the previous field and the coordinates (x + α, y + β) of the current field. Further, sign (ΔX) and sign (ΔY) are codes indicating the direction of the gradient represented by any one of +1, −1, and 0, respectively.

例えば、2回の反復勾配法の場合、図6に示すように、初期変位ベクトルをV0として、1回目の変位分V1及び2回目の変位分V2を求めて、それらをベクトル加算した動きベクトルVを、次の式(4)により求める。
V=V0+V1+V2 …(4)
なお、図6は、2回の反復勾配法による動きベクトルVの算出方法を説明するためのベクトル図である。
For example, in the case of the two-time iterative gradient method, as shown in FIG. 6, the initial displacement vector is set as V0, the first displacement V1 and the second displacement V2 are obtained, and the motion vector V obtained by adding them to the vector is obtained. Is obtained by the following equation (4).
V = V0 + V1 + V2 (4)
FIG. 6 is a vector diagram for explaining a method of calculating the motion vector V by two iteration gradient methods.

式(4)により、図7に示すように、前フィールドにて座標(m1,n1)のブロックに存在していた画像が、現フィールドにおいて座標(m1+α0,n1+β0)の座標位置のブロックに移動した際に、その動き量が、ベクトルVとして求められる。ここに、図7は、1フィールド前の前フィールドと現フィールドとの間で移動した画像の動きベクトルVを具体的に説明するための模式図である。
このようにして、図1に示す動きベクトル演算部7で求められた動きベクトルVは、ベクトルメモリ4に蓄積され、次のフィールド以降の動きベクトル算出のために用いる初期変位ベクトル選択用の候補ベクトルとして利用される。
According to Expression (4), as shown in FIG. 7, the image existing in the block of coordinates (m1, n1) in the previous field is moved to the block of the coordinate position of coordinates (m1 + α0, n1 + β0) in the current field. At this time, the amount of motion is obtained as a vector V. FIG. 7 is a schematic diagram for specifically explaining the motion vector V of the image moved between the previous field and the current field one field before.
In this way, the motion vector V obtained by the motion vector calculation unit 7 shown in FIG. 1 is stored in the vector memory 4 and is used as a candidate vector for selecting an initial displacement vector to be used for motion vector calculation for the next field and thereafter. Used as

次に、以上のような構成において、本実施例による動画像信号の動きベクトル検出方法を、前述した動きベクトル検出装置10の動作と共に、更に説明する。動きベクトル検出装置10の動作状態において、現フィールド信号と、フィールド遅延部1を介して入力された1フィールド前の前フィールド信号とは、初期変位ベクトル選択部6と動きベクトル演算部7とに順次供給される。また、同様のフィールド信号は全画面動き特徴検出部3にも供給される場合もある。同時に、現フィールド撮影時のカメラパラメータが付加されている動画像信号が、カメラパラメータ取得部2に入力されている。カメラパラメータ取得部2は、入力されてきた動画像信号に含まれている現在のカメラパラメータを取得して、全画面動き特徴検出部3の理論動きベクトル演算部3aに対して出力する。   Next, the motion vector detection method for moving image signals according to the present embodiment in the above configuration will be further described together with the operation of the motion vector detection device 10 described above. In the operation state of the motion vector detection device 10, the current field signal and the previous field signal one field before input via the field delay unit 1 are sequentially transmitted to the initial displacement vector selection unit 6 and the motion vector calculation unit 7. Supplied. Similar field signals may also be supplied to the full-screen motion feature detection unit 3. At the same time, a moving image signal to which camera parameters at the time of current field shooting are added is input to the camera parameter acquisition unit 2. The camera parameter acquisition unit 2 acquires the current camera parameters included in the input moving image signal and outputs them to the theoretical motion vector calculation unit 3a of the full-screen motion feature detection unit 3.

ここで、全画面動き特徴検出部3は、理論動きベクトル演算部3aにて、カメラパラメータ取得部2より得たカメラパラメータを使用してカメラの向きやズームによる画面の動き特徴を算出し、全画面の動き特徴ベクトルを算出する。カメラパラメータを使用して全画面の動き特徴ベクトルを算出する演算としては、例えば、特開平11−41500号公報「動きベクトル検出装置及び方法及び記録媒体」にて記載されている射影変換の一種であるアフィン変換を使用して行なう方法などを使用しても良い。   Here, the full screen motion feature detection unit 3 uses the camera parameters obtained from the camera parameter acquisition unit 2 in the theoretical motion vector calculation unit 3a to calculate the camera motion and the screen motion feature by zooming, The motion feature vector of the screen is calculated. The calculation for calculating the motion feature vector of the entire screen using the camera parameters is, for example, a kind of projective transformation described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-41500 “Motion Vector Detection Device and Method and Recording Medium”. A method performed using a certain affine transformation may be used.

なお、動画像信号がデジタル映像などの場合であれば、映像ストリームとして動画像データと同時に付加データを送信することができるように構成されており、MPEG7やMPEG21などの規格においては、該付加データに、撮影時のカメラの向きやズームなどの情報を含むカメラパラメータを設定することができるように構成されている。   If the moving image signal is a digital video or the like, the additional data can be transmitted simultaneously with the moving image data as a video stream. In the standards such as MPEG7 and MPEG21, the additional data In addition, camera parameters including information such as camera orientation and zoom at the time of shooting can be set.

理論動きベクトル演算部3aにて算出された動き特徴ベクトルは、ベクトルメモリ3bに保存され、次のフィールドの演算処理に利用される。次に、ベクトル差分部3cにおいて、前フィールドの動き特徴ベクトルをベクトルメモリ3bより取り出し、理論動きベクトル演算部3aにて算出された現フィールドの動き特徴ベクトルとの間の差分を、全画面の動き特徴の変化を示す変化量データとして算出して、初期変位ベクトル補正部5に対して出力する。   The motion feature vector calculated by the theoretical motion vector calculation unit 3a is stored in the vector memory 3b and used for calculation processing of the next field. Next, in the vector difference unit 3c, the motion feature vector of the previous field is extracted from the vector memory 3b, and the difference from the motion feature vector of the current field calculated by the theoretical motion vector calculation unit 3a is calculated as the motion of the entire screen. It is calculated as change amount data indicating the change of the feature and is output to the initial displacement vector correction unit 5.

初期変位ベクトル補正部5は、ベクトルメモリ4から被検出ブロックに対応するブロックの周辺8ブロックの動きベクトルを候補ベクトル群(即ち第1の候補ベクトル群)として順次読み出し、更に、全画面動き特徴検出部3から出力された前記変化量データとこの第1の候補ベクトル群の各動きベクトルとをベクトル加算し、ベクトル加算結果を第2の候補ベクトル群とする。   The initial displacement vector correction unit 5 sequentially reads out motion vectors of 8 blocks around the block corresponding to the detected block from the vector memory 4 as a candidate vector group (that is, a first candidate vector group), and further performs full-screen motion feature detection. The change amount data output from the unit 3 and the motion vectors of the first candidate vector group are vector-added, and the vector addition result is set as a second candidate vector group.

初期変位ベクトル選択部6では、ベクトルメモリ4から順次読み出された被検出ブロックに対応するブロックの周辺8ブロックの動きベクトル即ち第1の候補ベクトル群と、初期変位ベクトル補正部5から出力された第2の候補ベクトル群とが入力されて、各候補ベクトル群の各動きベクトルが、それぞれの座標変換部6aに供給されて、フィールド遅延部1から供給される前フィールド信号の対象ブロックをその動きベクトルにて変位させて、現フィールドへの座標変換を行ない、該座標変換結果の座標に相当するブロックと前フィールドの対象ブロックとの輝度情報が、それぞれの減算部6bに供給される。   In the initial displacement vector selection unit 6, motion vectors of the eight blocks around the block corresponding to the detected block sequentially read from the vector memory 4, that is, the first candidate vector group, and the initial displacement vector correction unit 5 output The second candidate vector group is input, and each motion vector of each candidate vector group is supplied to the respective coordinate conversion unit 6a, and the target block of the previous field signal supplied from the field delay unit 1 is used as the motion. The coordinates are converted to the current field by being displaced by a vector, and the luminance information of the block corresponding to the coordinates of the coordinate conversion result and the target block of the previous field is supplied to each subtracting section 6b.

それぞれの減算部6bでは、座標変換部6aにて得た前フィールドの輝度情報と、入力された現フィールドの変換結果の座標に相当するブロックの輝度情報との間で減算を施して、それぞれの画素毎の差分を算出し、それぞれの差分結果を絶対値累算部6cに供給する。それぞれの絶対値累算部6cでは、それぞれの画素の差分の絶対値を求めて、絶対値化した差分をブロックの画素数分累算して、その累積結果を、各ブロックの候補ベクトルとして選択部6dにそれぞれ出力する。   Each subtraction unit 6b performs subtraction between the luminance information of the previous field obtained by the coordinate conversion unit 6a and the luminance information of the block corresponding to the coordinates of the input conversion result of the current field, The difference for each pixel is calculated, and each difference result is supplied to the absolute value accumulation unit 6c. Each absolute value accumulating unit 6c calculates the absolute value of the difference between each pixel, accumulates the absolute value difference for the number of pixels in the block, and selects the accumulated result as a candidate vector for each block. Each is output to the unit 6d.

次に、各ブロック毎にそれぞれの累積結果を受け取った選択部6dは、各ブロックの累積結果を比較して、たとえば、累積結果が最小となるブロックを検出して、該ブロックの動きベクトルを初期変位ベクトルとして選択し、動きベクトル演算部7に供給する。   Next, the selection unit 6d that has received the accumulated results for each block compares the accumulated results of the respective blocks, for example, detects a block having the smallest accumulated result, and initially sets the motion vector of the block. The displacement vector is selected and supplied to the motion vector calculator 7.

動きベクトル演算部7では、供給された初期変位ベクトルを起点として、前フィールド信号からの現フィールド信号の真の動きベクトルを算出する。以上のように、画面全体の動き特徴を抽出して、画面全体の動き特徴に基づいて補正した初期変位ベクトルを適用することにより、初期変位ベクトルの誤検出を防ぎ、例えば2回程度の少ない反復勾配法による演算回数で、現フィールド信号のブロック毎の真の動きベクトルを正しく算出することができる。   The motion vector calculator 7 calculates the true motion vector of the current field signal from the previous field signal, starting from the supplied initial displacement vector. As described above, by extracting the motion characteristics of the entire screen and applying the initial displacement vector corrected based on the motion characteristics of the entire screen, erroneous detection of the initial displacement vector is prevented, and, for example, it is repeated as few as 2 times. The true motion vector for each block of the current field signal can be correctly calculated by the number of operations by the gradient method.

このようにして、本発明に係る動きベクトル検出方法においては、カメラのパニングやチルト、ズームなどのカメラ操作を示すカメラパラメータをカメラパラメータ取得部2により取得し、全画面動き特徴検出部3において、少なくとも該カメラパラメータに基づいて画面全体の動き特徴ベクトルを演算して求め、求めた画面全体の動き特徴ベクトルを、初期変位ベクトル補正部5にて画面の中の背景以外の動く物体の動きベクトルと合成することにより、より正確な初期変位ベクトルを算出することができる。   Thus, in the motion vector detection method according to the present invention, camera parameters indicating camera operations such as panning, tilt, and zoom of the camera are acquired by the camera parameter acquisition unit 2, and the full-screen motion feature detection unit 3 Based on at least the camera parameters, a motion feature vector of the entire screen is obtained by calculation, and the obtained motion feature vector of the entire screen is determined by the initial displacement vector correction unit 5 as a motion vector of a moving object other than the background in the screen. By combining, a more accurate initial displacement vector can be calculated.

以上の説明では、フィールド遅延部1にて遅延させて出力する遅延量としては1フィールド分とし、1フィールド前の信号との間にて動きの大きさ及び方向を表わす動きベクトルを算出してベクトルメモリ4に蓄積している場合について説明したが、本発明は、かかる場合のみに限るものではなく、2フィールド以上離れたフィールド間、もしくは複数枚のフィールドから動きベクトルを求めるように構成しても良い。この場合、フィールド遅延部1ではいくつか所望の複数フィールド分の遅延が行なわれ、それぞれの遅延フィールド信号が出力される。例えば、1フィールド遅延と2フィールド遅延とを利用して動きベクトル検出したい場合には、フィールド遅延部1からは1フィールド遅延信号と2フィールド遅延信号とが出力される。これらは、全画面動き特徴検出部3、初期ベクトル選択部6、動きベクトル演算部7に入力され、複数フィールドによる動きベクトル検出などに利用されることになる。   In the above description, the amount of delay output after being delayed by the field delay unit 1 is one field, and a motion vector representing the magnitude and direction of motion is calculated between the previous signal and the vector. Although the case where the data is stored in the memory 4 has been described, the present invention is not limited to such a case. The present invention may be configured to obtain a motion vector between two or more fields apart from each other or a plurality of fields. good. In this case, the field delay unit 1 delays several desired plural fields and outputs respective delayed field signals. For example, when it is desired to detect a motion vector using 1 field delay and 2 field delay, the field delay unit 1 outputs a 1 field delay signal and a 2 field delay signal. These are input to the full-screen motion feature detection unit 3, the initial vector selection unit 6, and the motion vector calculation unit 7, and are used for motion vector detection using a plurality of fields.

また、全画面動き特徴検出部3において、前述の図8の実施例においては、前述したように、まずカメラパラメータに基づいて全画面の動き特徴を算出し、該全画面動き特徴を図2に示したような全画面動き特徴抽出ブロックを使って検出された動き特徴を用いて補正する場合を例に取って説明したが、逆に、図2に示したような画面上で背景が表示されていると思われるブロックや領域(全画面動き特徴抽出ブロック)を使って検出された全画面の動き特徴を、カメラパラメータに基づいて算出された動き特徴を用いて補正するように構成しても良いし、あるいは、両者の動き特徴に関する情報を同時に用いて適切な演算を施すことにより全画面の動き特徴を算出するようにしても良い。   Further, in the above-described embodiment of FIG. 8, the full-screen motion feature detection unit 3 first calculates the full-screen motion feature based on the camera parameters as described above, and the full-screen motion feature is shown in FIG. The case where correction is performed using the motion feature detected using the full-screen motion feature extraction block as shown in the above example has been described, but conversely, the background is displayed on the screen as shown in FIG. Even if it is configured to correct the motion feature of the full screen detected using the block or region that seems to be (full screen motion feature extraction block) using the motion feature calculated based on the camera parameters Alternatively, the motion characteristics of the entire screen may be calculated by performing appropriate calculations using information on the motion characteristics of both at the same time.

また、全画面動き特徴検出部3において、カメラパラメータに基づいて算出された全画面の動き特徴と併用する動き特徴としては、図2に示すような全画面動き特徴抽出ブロックを使って検出される動き特徴に限るものではない。現在の画像処理技術によれば、このような手法以外にも、例えば、動画像の中から画面上の特徴点を抽出して、全画面の動き特徴を検出するようにしても良い。   Further, the full screen motion feature detection unit 3 detects a motion feature used in combination with the full screen motion feature calculated based on the camera parameters by using a full screen motion feature extraction block as shown in FIG. It is not limited to movement features. According to the current image processing technique, in addition to such a method, for example, feature points on a screen may be extracted from a moving image to detect motion characteristics of the entire screen.

ここで、画面上の特徴点については、不動の特徴的な対象物を用いるものであり、例えば、野球ゲームを撮影する場合では、ベースの位置やラインの位置、テニスやサッカー、フットボールなどでは、コートのライン、バレーボールでは、アンテナやネットなどがある。つまり、撮影した動画像がどのような種類の動画像であるかが、事前に判明していれば、前述のような予め定めた画面上の特徴点を利用することにより、全画面の動き特徴を推量することが可能である。かくのごとく、推量された特徴点の位置的な変化を用いて全画面の動き特徴として検出する方法を、本発明における全画面動き特徴検出部として使用しても良い。   Here, with respect to the feature points on the screen, immovable characteristic objects are used. For example, when shooting a baseball game, the base position, the line position, tennis, soccer, football, etc. In court lines and volleyball, there are antennas and nets. In other words, if it is known in advance what kind of moving image the captured moving image is, the motion characteristics of the entire screen can be obtained by using the predetermined feature points on the screen as described above. Can be estimated. As described above, the method of detecting the motion feature of the entire screen using the estimated positional change of the feature point may be used as the full-screen motion feature detection unit in the present invention.

あるいは、全画面動き特徴抽出ブロックや画面上の特徴点を用いて検出された動き特徴、カメラパラメータに基づいて算出された全画面の動き特徴のいずれか一方の情報のみを用いて構成するようにしても良い。例えば、全画面動き特徴検出部3において、図2に示すような特定の全画面特徴抽出ブロックや画面上の特徴点を用いて全画面の動き特徴を検出することなく、カメラパラメータ取得部2から取得されるカメラパラメータのみを用いて、現フィールドにおける全画面の動き特徴ベクトルを算出し、この算出結果を用いて、既検出済みのフィールドにおける全画面の動き特徴ベクトルからの変化量を算出して、初期変位ベクトル補正部5に対して出力するように構成しても勿論構わない。   Alternatively, it is configured to use only one information of a motion feature detected using a full screen motion feature extraction block or a feature point on the screen, or a motion feature of a full screen calculated based on camera parameters. May be. For example, the full-screen motion feature detection unit 3 uses the camera parameter acquisition unit 2 without detecting a full-screen motion feature using a specific full-screen feature extraction block or a feature point on the screen as shown in FIG. Using only the acquired camera parameters, calculate the motion feature vector of the entire screen in the current field, and use this calculation result to calculate the amount of change from the motion feature vector of the entire screen in the already detected field. Of course, it may be configured to output to the initial displacement vector correction unit 5.

本発明に係る動きベクトル検出装置の機能構成の一例を示す機能ブロック構成図である。It is a functional block block diagram which shows an example of a function structure of the motion vector detection apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る動きベクトル検出回路において背景の動くベクトルを全画面の動き特徴として検出する際に参照する全画面特徴抽出ブロックの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the full screen feature extraction block referred when detecting the vector which a background moves as a motion feature of a full screen in the motion vector detection circuit which concerns on this invention. 本発明に係る動きベクトル検出回路の全画面動き特徴検出部の具体的な回路構成の一例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows an example of the specific circuit structure of the full-screen motion feature detection part of the motion vector detection circuit which concerns on this invention. 本発明に係る動きベクトル検出装置の初期変位ベクトル補正部の具体的な回路構成の一例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows an example of the specific circuit structure of the initial displacement vector correction | amendment part of the motion vector detection apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る動きベクトル検出装置の初期変位ベクトル選択部の具体的な回路構成の一例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows an example of the specific circuit structure of the initial displacement vector selection part of the motion vector detection apparatus which concerns on this invention. 2回の反復勾配法による動きベクトルVの算出方法を説明するためのベクトル図である。It is a vector diagram for demonstrating the calculation method of the motion vector V by the iterative gradient method twice. 1フィールド前の前フィールドと現フィールドとの間で移動した画像の動きベクトルVを具体的に説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating concretely the motion vector V of the image moved between the front field of 1 field before, and the present field. 本発明に係る動きベクトル検出装置の機能構成の別の例を示す機能ブロック構成図である。It is a functional block block diagram which shows another example of a function structure of the motion vector detection apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る動きベクトル検出回路の全画面動き特徴検出部の具体的な回路構成の別の例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows another example of the specific circuit structure of the full screen motion characteristic detection part of the motion vector detection circuit which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…フィールド遅延部、2…カメラパラメータ取得部、3…全画面動き特徴検出部、3a…理論動きベクトル演算部、3b…ベクトルメモリ、3c…ベクトル差分部、3d…画面動きベクトル演算部、3e…補正処理部、4…ベクトルメモリ、5…初期変位ベクトル補正部、5a…ベクトル減算部、6…初期変位ベクトル選択部、6a…座標変換部、6b…減算部、6c…絶対値累積部、6d…選択部、7…動きベクトル演算部、10…動きベクトル検出装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Field delay part, 2 ... Camera parameter acquisition part, 3 ... Full screen motion characteristic detection part, 3a ... Theoretical motion vector calculation part, 3b ... Vector memory, 3c ... Vector difference part, 3d ... Screen motion vector calculation part, 3e ... Correction processing unit, 4 ... Vector memory, 5 ... Initial displacement vector correction unit, 5a ... Vector subtraction unit, 6 ... Initial displacement vector selection unit, 6a ... Coordinate conversion unit, 6b ... Subtraction unit, 6c ... Absolute value accumulation unit, 6d ... selection unit, 7 ... motion vector calculation unit, 10 ... motion vector detection device.

Claims (8)

動画像信号のフィールドを予め定めた所定の大きさの複数のブロックに分割し、分割したそれぞれのブロック毎に、少なくとも1フィールド以上離れた動画像信号間にて動きの大きさ及び方向を表わす動きベクトルを検出する動画像信号の動きベクトル検出方法において、撮影時のカメラの向きやズームに関する情報を含むカメラパラメータが付加された動画像信号の中から、該カメラパラメータを取得するカメラパラメータ取得ステップと、該カメラパラメータ取得ステップにより取得された前記カメラパラメータに基づいて、画面全体の動き特徴を検出し、変化量を算出する全画面動き特徴検出ステップと、各ブロック毎に検出された動きベクトルを少なくとも1フィールド分蓄積する記憶ステップと、該記憶ステップにより蓄積された動きベクトルの中から被検出ブロックの近傍に位置する複数のブロックの動きベクトルを、被検出ブロックの初期変位ベクトル選択用の第1の候補ベクトル群として読み出して、該第1の候補ベクトル群のそれぞれに対して更に前記全画面動き特徴検出ステップにより検出された全画面動き特徴の変化を示す前記変化量による補正を施すことにより、第2の候補ベクトル群を算出する候補ベクトル補正ステップと、前記記憶ステップにより蓄積された動きベクトルの中から読み出した前記第1の候補ベクトル群と前記候補ベクトル補正ステップにより補正された前記第2の候補ベクトル群との中から、被検出ブロックの動きに最もふさわしい値の動きベクトルを被検出ブロックの初期変位ベクトルとして選択する初期変位ベクトル選択ステップと、該初期変位ベクトル選択ステップにて選択した前記初期変位ベクトルを起点として1乃至複数回の演算を行なって被検出ブロックの動きベクトルを求めて出力すると共に、求めた動きベクトルを、次フィールド以降の動画像信号の動きベクトル算出のために前記記憶ステップにより蓄積する動きベクトル演算ステップと、を有していることを特徴とする動きベクトル検出方法。   A motion image signal field is divided into a plurality of predetermined blocks of a predetermined size, and a motion representing the magnitude and direction of motion between the motion image signals separated by at least one field for each of the divided blocks. In a motion vector detection method of a moving image signal for detecting a vector, a camera parameter acquisition step for acquiring the camera parameter from a moving image signal to which camera parameters including information on a camera direction and zoom at the time of shooting are added; , Based on the camera parameters acquired in the camera parameter acquisition step, a motion characteristic detection step for detecting a motion characteristic of the entire screen and calculating a change amount; and at least a motion vector detected for each block A storage step for storing one field and the storage step The motion vectors of a plurality of blocks located in the vicinity of the detected block are read out as a first candidate vector group for initial displacement vector selection of the detected block from the first vector, and each of the first candidate vector groups A candidate vector correction step for calculating a second candidate vector group by performing correction based on the change amount indicating a change in the full screen motion feature detected by the full screen motion feature detection step, and the storage A value most suitable for the motion of the detected block from among the first candidate vector group read from the motion vectors accumulated in the step and the second candidate vector group corrected in the candidate vector correction step. The initial displacement vector selection step for selecting the motion vector of the target as the initial displacement vector of the detected block And performing one or more operations starting from the initial displacement vector selected in the initial displacement vector selection step to obtain and output a motion vector of the detected block, And a motion vector calculation step of storing the motion vector in the storage step for calculating a motion vector of the moving image signal. 請求項1に記載の動きベクトル検出方法であって、前記全画面動き特徴検出ステップが、更に、画面上の4隅からそれぞれ予め定めたブロック数分中央寄りにずれた位置にあるブロックの動き特徴を検出するか、又は、画面上の4隅からそれぞれ予め定めたブロック数分中央寄りにずれたそれぞれの位置にあって、前記ブロックよりも大きい領域の動き特徴を検出するか、又は、画面上の4隅から及び/又は画面の上下左右の各辺からそれぞれ予め定めたブロック数分中央寄りにずれた位置にある複数のブロック群の動き特徴を検出するか、のいずれかからなる全画面動き検出ステップを有し、該全画面動き検出ステップが検出した動き特徴と、前記カメラパラメータに基づいて検出された画面全体の動き特徴と、を用いて、全画面動き特徴の変化を示す前記変化量を算出することを特徴とする動きベクトル検出方法。   The motion vector detection method according to claim 1, wherein the full-screen motion feature detection step further includes motion features of blocks at positions shifted from the four corners on the screen toward the center by a predetermined number of blocks. Or the motion feature of a region larger than the block at each position shifted from the four corners on the screen by a predetermined number of blocks toward the center, or on the screen Full-screen motion consisting of detecting motion characteristics of a plurality of block groups located at positions deviated toward the center by a predetermined number of blocks from the four corners of the screen and / or from the top, bottom, left, and right sides of the screen. A full screen motion feature using a motion feature detected by the full screen motion detection step and a motion feature of the entire screen detected based on the camera parameters. The motion vector detection method and calculates the amount of change which indicates a change. 請求項1に記載の動きベクトル検出方法であって、前記全画面動き特徴検出ステップが、更に、動画像信号中に含まれている予め定めた画像上の特徴点の位置的な変化を特徴点動きとして検出する特徴点動き検出ステップを有し、該特徴点動き検出ステップが検出した特徴点動きと、前記カメラパラメータに基づいて検出された画面全体の動き特徴と、を用いて、全画面動き特徴の変化を示す前記変化量を算出することを特徴とする動きベクトル検出方法。   The motion vector detection method according to claim 1, wherein the full-screen motion feature detection step further includes a positional change of a feature point on a predetermined image included in the moving image signal. A feature point motion detection step for detecting the motion as a motion, and the feature point motion detected by the feature point motion detection step and the motion feature of the entire screen detected based on the camera parameters. A motion vector detection method characterized by calculating the amount of change indicating a change in feature. 動画像信号のフィールドを予め定めた所定の大きさの複数のブロックに分割し、分割したそれぞれのブロック毎に、少なくとも1フィールド以上離れた動画像信号間にて動きの大きさ及び方向を表わす動きベクトルを検出する動画像信号の動きベクトル検出装置において、撮影時のカメラの向きやズームに関する情報を含むカメラパラメータが付加された動画像信号の中から、該カメラパラメータを取得するカメラパラメータ取得手段と、該カメラパラメータ取得手段により取得された前記カメラパラメータに基づいて、画面全体の動き特徴を検出し、変化量を算出する全画面動き特徴検出手段と、各ブロック毎に検出された動きベクトルを少なくとも1フィールド分蓄積する記憶手段と、該記憶手段により蓄積された動きベクトルの中から被検出ブロックの近傍に位置する複数のブロックの動きベクトルを、被検出ブロックの初期変位ベクトル選択用の第1の候補ベクトル群として読み出して、該第1の候補ベクトル群のそれぞれに対して更に前記全画面動き特徴検出手段により検出された全画面動き特徴の変化を示す前記変化量による補正を施すことにより、第2の候補ベクトル群を算出する候補ベクトル補正手段と、前記記憶手段により蓄積された動きベクトルの中から読み出した前記第1の候補ベクトル群と前記候補ベクトル補正手段により補正された前記第2の候補ベクトル群との中から、被検出ブロックの動きに最もふさわしい値の動きベクトルを被検出ブロックの初期変位ベクトルとして選択する初期変位ベクトル選択手段と、該初期変位ベクトル選択手段にて選択した前記初期変位ベクトルを起点として1乃至複数回の演算を行なって被検出ブロックの動きベクトルを求めて出力すると共に、求めた動きベクトルを、次フィールド以降の動画像信号の動きベクトル算出のために前記記憶手段により蓄積する動きベクトル演算手段と、を有していることを特徴とする動きベクトル検出装置。   A motion image signal field is divided into a plurality of predetermined blocks of a predetermined size, and a motion representing the magnitude and direction of motion between the motion image signals separated by at least one field for each of the divided blocks. In a motion vector detection device for a moving image signal for detecting a vector, camera parameter acquisition means for acquiring the camera parameter from a moving image signal to which camera parameters including information on the camera orientation and zoom at the time of shooting are added , Based on the camera parameters acquired by the camera parameter acquisition means, detecting the motion characteristics of the entire screen and calculating the amount of change, and at least a motion vector detected for each block Storage means for storing one field, and motion vectors stored by the storage means The motion vectors of a plurality of blocks located in the vicinity of the detection block are read out as a first candidate vector group for selecting an initial displacement vector of the detected block, and all of the first candidate vector groups are further Candidate vector correction means for calculating a second candidate vector group by performing correction based on the amount of change indicating a change in the whole screen movement feature detected by the screen movement feature detection means; and motion accumulated by the storage means From among the first candidate vector group read out from the vector and the second candidate vector group corrected by the candidate vector correcting means, a motion vector having a value most suitable for the motion of the detected block is detected. Initial displacement vector selection means for selecting as an initial displacement vector of the block, and selection by the initial displacement vector selection means In addition, the motion vector of the detected block is calculated and output one or more times from the initial displacement vector as a starting point, and the calculated motion vector is used to calculate the motion vector of the moving image signal after the next field. A motion vector calculating means for accumulating by the storage means. 請求項4に記載の動きベクトル検出装置であって、前記全画面動き特徴検出手段が、更に、画面上の4隅からそれぞれ予め定めたブロック数分中央寄りにずれた位置にあるブロックの動き特徴を検出するか、又は、画面上の4隅からそれぞれ予め定めたブロック数分中央寄りにずれたそれぞれの位置にあって、前記ブロックよりも大きい領域の動き特徴を検出するか、又は、画面上の4隅から及び/又は画面の上下左右の各辺からそれぞれ予め定めたブロック数分中央寄りにずれた位置にある複数のブロック群の動き特徴を検出するか、のいずれかからなる全画面動き検出手段を有し、該全画面動き検出手段が検出した動き特徴と、前記カメラパラメータに基づいて検出された画面全体の動き特徴と、を用いて、全画面動き特徴の変化を示す前記変化量を算出することを特徴とする動きベクトル検出装置。   5. The motion vector detection apparatus according to claim 4, wherein the full-screen motion feature detection means further includes a motion feature of a block at a position shifted toward the center by a predetermined number of blocks from four corners on the screen. Or the motion feature of a region larger than the block at each position shifted from the four corners on the screen by a predetermined number of blocks toward the center, or on the screen Full-screen motion consisting of detecting motion characteristics of a plurality of block groups located at positions deviated toward the center by a predetermined number of blocks from the four corners of the screen and / or from the top, bottom, left, and right sides of the screen. A detection unit that indicates a change in the full screen motion feature using the motion feature detected by the full screen motion detection unit and the motion feature of the entire screen detected based on the camera parameter; Motion vector detection unit and calculates the serial variation. 請求項4に記載の動きベクトル検出装置であって、前記全画面動き特徴検出手段が、更に、動画像信号中に含まれている予め定めた画像上の特徴点の位置的な変化を特徴点動きとして検出する特徴点動き検出手段を有し、該特徴点動き検出手段が検出した特徴点動きと、前記カメラパラメータに基づいて検出された画面全体の動き特徴と、を用いて、全画面動き特徴の変化を示す前記変化量を算出することを特徴とする動きベクトル検出装置。   5. The motion vector detection apparatus according to claim 4, wherein the full-screen motion feature detection means further includes a positional change of a feature point on a predetermined image included in the moving image signal. A feature point motion detection unit that detects the motion, and the feature point motion detected by the feature point motion detection unit and the motion feature of the entire screen detected based on the camera parameter, A motion vector detection device that calculates the amount of change indicating a change in feature. 請求項1乃至3のいずれかに記載の動きベクトル検出方法を、コンピュータにより実行可能なプログラムとして実現していることを特徴とする動きベクトル検出プログラム。   A motion vector detection program characterized by realizing the motion vector detection method according to claim 1 as a program executable by a computer. 請求項7に記載の動きベクトル検出プログラムを、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録していることを特徴とするプログラム記録媒体。   A program recording medium, wherein the motion vector detection program according to claim 7 is recorded on a computer-readable recording medium.
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