JP2006215657A - Method, apparatus, program and program storage medium for detecting motion vector - Google Patents

Method, apparatus, program and program storage medium for detecting motion vector Download PDF

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利治 花岡
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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 detecting object block in a current field are read from a vector memory 4 as a first candidate vector group, and a logic motion vector arithmetic part 3 determines, based on a camera parameter including the direction of a camera in photographing, coordinate changes on the screen as second candidate vectors with respect to each detecting object block or with respect to a predetermined specified block. An initial displacement vector part 5 selects a motion vector with a value most suitable to the motion of the detecting object block of the current field as an initial displacement vector from the second candidate vectors and the first candidate vector group, 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。   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.

一方、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、カメラの向きやズームなどカメラ操作に関する撮影時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。該カメラパラメータを使用すれば、カメラの操作に起因する画面の動きベクトルを理論的に算出することができる。特許文献8に示す特開平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」には、該カメラパラメータより画面全体の動きベクトルを演算する方法について記載されている。
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 特開平11−41500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)
On the other hand, 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, it is configured such that camera parameters including information at the time of shooting related to camera operation such as camera orientation and zoom can be set. If the camera parameters are used, the motion vector of the screen resulting from the operation of the camera can be calculated theoretically. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-41500 “Motion vector detection apparatus and method and recording medium” disclosed in Patent Document 8 describes a method of calculating a motion vector of the entire screen from the camera parameters.
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 Japanese Patent Laid-Open No. 11-41500 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、既検出済みの動きベクトルから抽出した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、各ブロック毎に個別に処理しており、小さなブロックで初期変位ベクトルを選択するために、例えばカメラのパニング、チルト、ズームなどのような撮影時のカメラ操作により、画面全体が動いた場合に、ブロック内の輝度変化が小さい濃淡の緩やかな領域では動きベクトルの推定が難しく、結果として、初期変位ベクトルの検出精度が低下する場合があった。   However, in the conventional technique described above, when selecting an initial displacement vector from among a plurality of candidate vectors extracted from already detected motion vectors, each block is processed individually, and the initial displacement is performed with a small block. In order to select a vector, when the entire screen is moved by camera operation such as panning, tilting, zooming, etc. It is difficult to estimate, and as a result, the detection accuracy of the initial displacement vector may be lowered.

また、前述のような領域では、1フィールド前に正しい動きベクトルが存在していない場合も生じてしまい、正しい動きベクトルが数フィールドに亙って検出できなくなる場合もあった。
つまり、前述した従来技術では、カメラの操作による動画像全体の動きの変化を考慮に入れることなく、画面の輝度情報のみを用いて、初期変位ベクトルを算出しているため、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。
In the above-described region, a correct motion vector may not exist before one field, and a correct motion vector may not be detected over several fields.
In other words, in the above-described prior art, the initial displacement vector is calculated using only the luminance information of the screen without taking into consideration the change in the motion of the entire moving image due to the operation of the camera. There was a drawback of misdetecting.

また、前記特許文献8に示す特開平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」に記載のようなカメラパラメータを用いて動きベクトルを求める技術についても、該カメラパラメータが示すカメラ操作による動きベクトルを算出することのみに留まる技術であった。即ち、カメラ操作と連動して動く撮影画面全体に関する動きベクトルを演算するものであり、カメラ操作とは独立に動く物体に関する真の動きベクトルを演算する処理までは考慮されていないものであった。また、該カメラパラメータによる動きベクトル演算だけでは、該カメラパラメータに誤差が含まれている場合に、動きベクトルの精度低下が発生してしまう場合も存在する可能性がある。   In addition, for a technique for obtaining a motion vector using a camera parameter as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-41500 “Motion vector detection apparatus and method and recording medium” disclosed in Patent Document 8, the camera indicated by the camera parameter This technique is limited to calculating motion vectors by operation. That is, a motion vector related to the entire shooting screen moving in conjunction with the camera operation is calculated, and processing for calculating a true motion vector related to a moving object independently of the camera operation is not taken into consideration. In addition, there is a possibility that the motion vector accuracy may be reduced when the camera parameter includes an error only by the motion vector calculation using the camera parameter.

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、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、動く物体の初期変位ベクトルの候補を算出して、少なくとも1フィールド前の動く物体の動きベクトルを用いた初期変位ベクトルの候補ベクトル群に更に追加することにより、初期変位ベクトルの選択幅を増加すると共に、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 calculates initial displacement vector candidates of a moving object using camera parameters including information associated with camera operations such as camera orientation and zoom. Then, by further adding to the candidate vector group of initial displacement vectors using the motion vector of the moving object at least one field before, the selection width of the initial displacement vector is increased, and erroneous detection of the initial displacement vector is prevented, An object of the present invention is to provide a technique that can correctly detect a motion vector for each block including a moving object with a small number of calculations.

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上の座標変化を理論動きベクトルとして演算する理論動きベクトル演算ステップと、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の候補ベクトル群と前記理論動きベクトル演算ステップにより演算された前記理論動きベクトルである第2の候補ベクトルとの中から、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 theoretical motion vector calculation step to calculate a coordinate change on the screen as a theoretical motion vector based on the camera parameter acquired by the camera parameter acquisition step, and a motion detected for each block A storage step for accumulating vectors for at least one field; 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 operation as a first candidate vector group for selecting an initial displacement vector of the detected block. Among the candidate vectors and the second candidate vector that is the theoretical motion vector calculated in the theoretical motion vector calculation step, the motion vector having the value most suitable for the motion of the detected block is determined as the initial displacement of the detected block. An initial displacement vector selection step for selecting as a vector, 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; The calculated motion vector is used to calculate the motion vector of the moving image signal after the next field. Characterized in that it has a motion vector calculation step of storing by the storing step in order.

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、前記理論動きベクトル演算ステップが、画面内の全てのブロックについて、被検出ブロック毎に前記理論動きベクトルを演算するか、又は、画面全体を予め定めた複数個の領域に分割して、それぞれの領域内に存在する予め定めた特定ブロックについてのみそれぞれ前記理論動きベクトルを演算し、該理論動きベクトルを、それぞれの特定ブロックが存在する領域内の各ブロックについての理論動きベクトルとして用いるようにするか、のいずれかであ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 theoretical motion vector calculation step calculates the theoretical motion vector for every detected block for all the blocks in the screen. Or the entire screen is divided into a plurality of predetermined areas, and the theoretical motion vector is calculated only for a predetermined specific block existing in each area. It is characterized in that it is used as a theoretical motion vector for each block in the area where each specific block exists.

第3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上の座標変化を理論動きベクトルとして演算する理論動きベクトル演算手段と、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の候補ベクトル群と前記理論動きベクトル演算手段により演算された前記理論動きベクトルである第2の候補ベクトルとの中から、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 third technical means divides a field of a 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 for acquiring, theoretical motion vector calculation means for calculating a coordinate change on the screen as a theoretical motion vector based on the camera parameters acquired by the camera parameter acquisition means, and motion detected for each block Storage means for storing vectors for at least one field, and storage by the storage means The motion vectors of a plurality of blocks located in the vicinity of the detected block among the motion vectors are read out as a first candidate vector group for selecting an initial displacement vector of the detected block, and the first candidate vector group and the An initial displacement that selects a motion vector having a value most suitable for the motion of the detected block as an initial displacement vector of the detected block from the second candidate vectors that are the theoretical motion vectors calculated by the theoretical motion vector calculating means. A vector selection means, and the initial displacement vector selected by the initial displacement vector selection means is used as a starting point to perform one or more calculations to obtain and output a motion vector of the detected block. Accumulated by the storage means for calculating a motion vector of a moving image signal after the next field Characterized in that it comprises a vector computing means can, a.

第4の技術手段は、前記第3の技術手段に記載の動きベクトル検出装置であって、前記理論動きベクトル演算手段が、画面内の全てのブロックについて、被検出ブロック毎に前記理論動きベクトルを演算するか、又は、画面全体を予め定めた複数個の領域に分割して、それぞれの領域内に存在する予め定めた特定ブロックについてのみそれぞれ前記理論動きベクトルを演算し、該理論動きベクトルを、それぞれの特定ブロックが存在する領域内の各ブロックについての理論動きベクトルとして用いるようにするか、のいずれかであることを特徴とする。   A fourth technical means is the motion vector detecting device according to the third technical means, wherein the theoretical motion vector calculating means calculates the theoretical motion vector for every detected block for all the blocks in the screen. Or the entire screen is divided into a plurality of predetermined areas, and the theoretical motion vector is calculated only for a predetermined specific block existing in each area. It is characterized in that it is used as a theoretical motion vector for each block in the area where each specific block exists.

第5の技術手段は、前記第2又は第2の技術手段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 fifth technical means is characterized in that the motion vector detection method described in the second or second technical means is a motion vector detection program realized as a program executable by a computer.

第6の技術手段は、前記第5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。   A sixth technical means is a program recording medium in which the motion vector detection program described in the fifth 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加え、カメラパラメータにより想定される動きベクトルも初期変位ベクトルの候補として追加しているので、正しい初期変位ベクトルを選択する機会を拡大することができる。
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 an initial displacement vector is selected from the detected motion vectors and a motion vector is detected using the initial displacement vector, in addition to the detected motion vector, the motion vector assumed by the camera parameter is also the initial displacement. Since it is added as a vector candidate, the opportunity to select the correct initial displacement vector can be expanded.

この結果、画面上の濃淡が非常に少ないような動画像であっても、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となり、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, even for moving images with very little shading on the screen, it is possible to select a more correct initial displacement vector without being affected by changes caused by camera operations such as panning, tilting, and zooming. In addition, erroneous detection of the initial displacement vector can be reduced, and the motion vector detection accuracy can be greatly improved.

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、理論動きベクトル演算部3、ベクトルメモリ4、初期変位ベクトル選択部5、動きベクトル演算部6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 theoretical motion vector calculation unit 3, a vector memory 4, an initial displacement vector selection unit 5, and a motion vector calculation unit 6. It is comprised including.

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、理論動きベクトル演算部3にて算出された理論動きベクトル即ち第2の候補ベクトルとを併せ用いて、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 the motion vectors already detected and stored in the vector memory 4, and a theoretical motion vector calculated by the theoretical motion vector calculation unit 3; That is, using the second candidate vector together, the motion vector selected by the initial displacement vector selection unit 6 is selected as the initial displacement vector of the detected block. , Starting from the initial displacement vector at less 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にて動画像信号から得たカメラパラメータを用いて理論動きベクトル演算部3にて理論動きベクトルを算出し、更に、該理論動きベクトルを初期変位ベクトルの候補となる第2の候補ベクトルとして、ベクトルメモリ4から読み出した動きベクトルの中から取り出した第1の候補ベクトル群に対して追加することにより、初期変位ベクトル選択部5において、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。   In particular, the present embodiment is characterized in how to obtain a candidate vector of an initial displacement vector, and a camera obtained by a camera parameter acquisition unit 2 from a moving image signal by using a camera vector such as panning, tilt, or zoom. A theoretical motion vector is calculated by the theoretical motion vector calculation unit 3 using the parameters, and the theoretical motion vector is used as a second candidate vector that is a candidate for the initial displacement vector. By adding to the first candidate vector group extracted from the above, the initial displacement vector selection unit 5 is configured to select a more accurate initial displacement vector.

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、カメラパラメータ取得部2と、理論動きベクトル演算部3と、ベクトルメモリ4と、初期変位ベクトル選択部5と、動きベクトル演算部6とを含んで構成されている。初期変位ベクトル選択部5と動きベクトル演算部6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おり、理論動きベクトル演算部3には、カメラパラメータ取得部2により取得された現フィールド信号に関するカメラパラメータが供給されている。初期変位ベクトル選択部5と動きベクトル演算部6とにおいては、供給されてくるフィールド信号を、予め定めた所定の大きさ例えば8画素×8ラインのブロックに分割して、各ブロック毎に動きベクトルを検出している。   More specifically, the motion vector detection device 10 according to the present embodiment shown in FIG. 1 is, as described above, the camera parameter acquisition unit 2, the theoretical motion vector calculation unit 3, the vector memory 4, and the initial displacement vector selection. The unit 5 and the motion vector calculation unit 6 are included. The initial displacement vector selection unit 5 and the motion vector calculation unit 6 are respectively supplied with the current field signal and the previous field signal delayed by one field via the field delay unit 1, and the theoretical motion vector calculation unit 3 is supplied with camera parameters relating to the current field signal acquired by the camera parameter acquisition unit 2. In the initial displacement vector selection unit 5 and the motion vector calculation unit 6, the supplied field signal is divided into blocks of a predetermined size, for example, 8 pixels × 8 lines, and a motion vector for each block. Is detected.

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6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6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 6. The motion vector detected by the motion vector calculation unit 6 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.

カメラパラメータ取得部2は、動画像信号がデジタル形式である場合に映像ストリームに付加される付加データの場合のように、動画像信号にカメラパラメータが付加されている場合に、該カメラパラメータを動画像信号の中から取り出すものであり、該カメラパラメータには、カメラの向きやズームなど撮影時における撮影情報が含まれている。   When the camera parameter is added to the moving image signal as in the case of additional data added to the video stream when the moving image signal is in the digital format, the camera parameter acquisition unit 2 This is extracted from the image signal, and the camera parameters include shooting information at the time of shooting such as camera orientation and zoom.

理論動きベクトル演算部3は、カメラパラメータ取得部2より取得されたカメラパラメータに基づいて、現フィールド信号内の各ブロックにおけるカメラ操作による動きベクトルを理論的に演算するものであり、演算結果の理論動きベクトルを第2の候補ベクトルとして初期変位ベクトル選択部5に対して出力する。第2の候補ベクトルを算出する理論動きベクトル演算部3における演算方法の詳細については後述する。   The theoretical motion vector calculation unit 3 theoretically calculates a motion vector by a camera operation in each block in the current field signal based on the camera parameter acquired from the camera parameter acquisition unit 2, and calculates the theory of the calculation result. The motion vector is output to the initial displacement vector selection unit 5 as the second candidate vector. Details of the calculation method in the theoretical motion vector calculation unit 3 for calculating the second candidate vector will be described later.

初期変位ベクトル選択部5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の候補ベクトルと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、本実施例では、第1の候補ベクトル群として、被検出ブロックに対応する前フィールドのブロックを囲む周囲8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、画面全体の動き特徴ベクトルから決定するように構成しても勿論構わない。
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。
The initial displacement vector selection unit 5 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 an initial displacement vector serving as a starting point of the gradient method calculation. The selection circuit selects an appropriate motion vector from the first candidate vector group and the second candidate vector described above. Here, in the present embodiment, as the first candidate vector group, the motion vectors of the surrounding 8 blocks surrounding the block of the previous field corresponding to the detected block are set as the candidate vector group for selecting the initial displacement vector of the detected block. I will do it. Note that the first candidate vector group is not limited to this example, and may be determined from the motion feature vectors of the entire screen.
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.

具体的には、本実施例の初期変位ベクトル選択部5は、例えば、図2のように構成される。図2に示す初期変位ベクトル選択部5は、座標変換部5aと減算部5bと絶対値累積部5cと選択部5dとを含んで構成されている。   Specifically, the initial displacement vector selection unit 5 of the present embodiment is configured as shown in FIG. 2, for example. The initial displacement vector selection unit 5 shown in FIG. 2 includes a coordinate conversion unit 5a, a subtraction unit 5b, an absolute value accumulation unit 5c, and a selection unit 5d.

初期変位ベクトル選択部5において、座標変換部5a、減算部5b、絶対値累積部5c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5dには、絶対値累積部5c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5dでは、例えば、絶対値累積部5c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 5, the coordinate conversion unit 5a, the subtraction unit 5b, and the absolute value accumulation unit 5c are configured for each candidate vector (all candidate vectors of the first candidate vector group and the second candidate vector, ie, motion vectors). As a result, the selection unit 5d receives calculation results for all candidate vectors output from the absolute value accumulation unit 5c. In the selection unit 5d, for example, the candidate vector having the smallest output value from the absolute value accumulation unit 5c is determined as the most preferable candidate vector, and the candidate vector is selected as an initial displacement vector of the detected block. Output.

最後に、動きベクトル演算部6は、初期変位ベクトル選択部5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6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 6 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 5 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 6 employs an iterative gradient method that uses one or more gradient method operations, but 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(1),(2)に従って求める。   For example, in the gradient method calculation, the motion displacement V1 obtained by estimating the motion amount of the current field from the coordinate position obtained by displacing the previous field signal with the initial displacement vector V0 (α, β) is expressed by the following equation (1). ) And (2).

Figure 2006215657
Figure 2006215657

但し、式(1),(2)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 (1) and (2), 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3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(3)により求める。
V=V0+V1+V2 …(3)
なお、図3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. 3, the initial displacement vector is set as V0, the first displacement amount V1 and the second displacement amount V2 are obtained, and the motion vector V obtained by adding them to the vector is obtained. Is obtained by the following equation (3).
V = V0 + V1 + V2 (3)
FIG. 3 is a vector diagram for explaining a method of calculating the motion vector V by two iteration gradient methods.

式(3)により、図4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4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6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 the expression (3), as shown in FIG. 4, 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. 4 is a schematic diagram for specifically explaining the motion vector V of the image moved between the previous field one field before and the current field.
In this way, the motion vector V obtained by the motion vector calculation unit 6 shown in FIG. 1 is accumulated in the vector memory 4 and is used for calculating the motion vector for the next field and subsequent candidate vectors for selecting an initial displacement vector. 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5と動きベクトル演算部6とに順次供給される。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、理論動きベクトル演算部3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 5 and the motion vector calculation unit 6. Supplied. 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 current camera parameters included in the input moving image signal and outputs the acquired camera parameters to the theoretical motion vector calculation unit 3.

理論動きベクトル演算部3では、カメラパラメータ取得部2から入力されてきたカメラパラメータを使用して、被検出ブロックの動きベクトルを理論的に演算する。より具体的には、以下のような演算を施すことにより、カメラパラメータから動きベクトル(理論動きベクトル)を算出することができる。
例えば、図5に示すようなカメラパラメータが入力されているものと仮定する。ここで、図5は、現在のフィールド信号に付加されているカメラパラメータに含まれている情報のうち、カメラの向きに関する情報の一例を示す模式図であり、カメラと同じ水平位置で、カメラの撮影方向と直交する角度からカメラを見た場合を示している。図5において、θは、パニング角、φは、チルト角を示し、2θは、パニング方向の画角、2φは、チルト方向の画角を示している。
The theoretical motion vector calculation unit 3 theoretically calculates the motion vector of the detected block using the camera parameters input from the camera parameter acquisition unit 2. More specifically, a motion vector (theoretical motion vector) can be calculated from the camera parameters by performing the following calculation.
For example, assume that camera parameters as shown in FIG. 5 are input. Here, FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of information regarding the camera orientation among the information included in the camera parameters added to the current field signal. This shows a case where the camera is viewed from an angle orthogonal to the shooting direction. In FIG. 5, theta is panning angle, phi represents the tilt angle, 2 [Theta] w is the angle of view of the panning direction, 2 [phi w indicates the angle in the tilt direction.

また、図6は、現フィールド信号を表示した画面とカメラの向きとの関係を説明するための模式図である。図6に示すように、カメラの向きとして、図5のパラメータを用いて画面との関係を説明すると、画面の横方向への移動角度が、パニング角θであり、画面の縦方向への移動角度が、チルト角φであり、画面の横方向の画角が、パニング方向の画角2θであり、画面の縦方向の画角が、チルト方向の画角2φである。
今、図6の画面上の被検出ブロックの中心(x,y)に注目する。但し、説明を簡単にするために、画面の中心が原点(0,0)の座標を持つものとする。ここで、(x,y)座標系を、(θ,φ)の軸座標系に置換すると、次の式(4)のように表される。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the relationship between the screen displaying the current field signal and the direction of the camera. As shown in FIG. 6, the relationship between the camera direction and the screen will be described using the parameters in FIG. 5. The horizontal movement angle of the screen is the panning angle θ, and the vertical movement of the screen. The angle is the tilt angle φ, the field angle in the horizontal direction of the screen is the field angle 2θ W in the panning direction, and the field angle in the vertical direction of the screen is the field angle 2φ W in the tilt direction.
Attention is now focused on the center (x 1 , y 1 ) of the detected block on the screen of FIG. However, in order to simplify the explanation, it is assumed that the center of the screen has the coordinates of the origin (0, 0). Here, when the (x, y) coordinate system is replaced with the (θ, φ) axis coordinate system, the following expression (4) is obtained.

Figure 2006215657
Figure 2006215657

式(4)において、X及びYそれぞれの2倍の(2X、2Y)は、画面の横方向、縦方向の画面サイズを示す。
今、カメラ操作としてパニングとチルトとが行なわれ、1フィールドの間に(θ,φ)だけカメラの向きが動いたとすると、このときの(θ,φ)の軸座標系の座標(θ,φ)は、座標(θ,φ)から、次の式(5)に示すように移動する。
In Expression (4), (2X W , 2Y W ) that is twice each of X W and Y W indicates the screen size in the horizontal and vertical directions of the screen.
Now, panning and tilting are performed as camera operations, and if the direction of the camera is moved by (θ V , φ V ) during one field, the coordinates (θ, φ) of the axis coordinate system at this time (θ 2 , φ 2 ) moves from the coordinates (θ 1 , φ 1 ) as shown in the following equation (5).

Figure 2006215657
Figure 2006215657

移動後の座標(θ,φ)を、(x,y)座標系の座標(x,y)に再置換すると、次の式(6)に示すようになる。 When the moved coordinates (θ 2 , φ 2 ) are replaced with the coordinates (x 2 , y 2 ) of the (x, y) coordinate system, the following equation (6) is obtained.

Figure 2006215657
Figure 2006215657

つまり、1フィールドの間に(θ,φ)だけカメラが動いた場合、被検出ブロックの中心の動きベクトルは(x−x,y−y)により与えられる。 That is, when the camera moves by (θ V , φ V ) during one field, the motion vector at the center of the detected block is given by (x 2 −x 1 , y 2 −y 1 ).

ここで、カメラパラメータのカメラの向きから動きベクトルを求める演算手法については、前述の方法に限るものではなく、異なる方法を用いても良い。例えば、前記特許文献8に示す特開平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も良い。但し、前述した演算方法の方が、動きベクトルをより簡単に演算することができる。   Here, the calculation method for obtaining the motion vector from the camera direction of the camera parameter is not limited to the method described above, and a different method may be used. For example, you may use the affine transformation which is a kind of projective transformation described in Unexamined-Japanese-Patent No. 11-41500 "Motion vector detection apparatus and method, and recording medium" shown in the said patent document 8. FIG. However, the calculation method described above can calculate the motion vector more easily.

理論動きベクトル演算部3は、画面上の座標変化を、カメラパラメータに基づいて前述のような演算により理論動きベクトル(x−x,y−y)として求め、求めた理論動きベクトル(x−x,y−y)を、第2の候補ベクトルとして、初期変位ベクトル選択部5に対して出力する。 The theoretical motion vector calculation unit 3 obtains a coordinate change on the screen as a theoretical motion vector (x 2 −x 1 , y 2 −y 1 ) by the above-described calculation based on the camera parameters, and obtains the calculated theoretical motion vector. (X 2 −x 1 , y 2 −y 1 ) is output to the initial displacement vector selection unit 5 as a second candidate vector.

なお、理論動きベクトル演算部3は、画面内の全てのブロックについて、被検出ブロック毎にそれぞれ理論動きベクトルを算出するようにしても良いし、あるいは、演算回数を軽減するために、画面全体を予め定めた複数個の領域に分割して、それぞれの領域内に存在する予め定めた特定ブロックについてのみそれぞれ理論動きベクトルを算出し、該理論動きベクトルを、それぞれの特定ブロックが存在する領域内の各ブロックについての理論動きベクトルとして用いるようにしても良い。   The theoretical motion vector calculation unit 3 may calculate a theoretical motion vector for each detected block for all blocks in the screen, or the entire screen may be reduced in order to reduce the number of calculations. Dividing into a plurality of predetermined areas, calculating a theoretical motion vector only for a predetermined specific block existing in each area, and calculating the theoretical motion vector in the area where each specific block exists. You may make it use as a theoretical motion vector about each block.

初期変位ベクトル選択部5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、理論動きベクトル演算部3から出力された第2の候補ベクトルとが入力されて、第1の候補ベクトル群及び第2の候補ベクトルの各動きベクトルが、それぞれの座標変換部5a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、該座標変換結果が、それぞれの減算部5bに供給される。   In the initial displacement vector selection unit 5, 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 theoretical motion vector calculation unit 3 output The second candidate vector is input, and the first candidate vector group and each motion vector of the second candidate vector are supplied to the respective coordinate conversion units 5a and the previous field supplied from the field delay unit 1 The target block of the signal is displaced by the motion vector, coordinate conversion to the current field is performed, and the coordinate conversion result is supplied to each subtraction unit 5b.

それぞれの減算部5bでは、座標変換部5aにて座標変換した前フィールド信号と、入力された現フィールド信号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5cに供給する。それぞれの絶対値累算部5c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5dにそれぞれ出力する。   Each subtraction unit 5b performs subtraction between the previous field signal coordinate-converted by the coordinate conversion unit 5a and the input current field signal to calculate a difference for each pixel, and each difference result Is supplied to the absolute value accumulating unit 5c. Each absolute value accumulating unit 5c calculates the absolute value of the difference of each pixel, accumulates the absolute value difference for the number of pixels of the block, and selects the accumulated result as a candidate vector of each block Each is output to the unit 5d.

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5dは、各ブロックの累積結果を比較して、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6に供給する。   Next, the selection unit 5d that has received the accumulated results for each block compares the accumulated results of the respective blocks, detects the block having the smallest accumulated result, and determines the motion vector of the block as the initial displacement vector. And supplied to the motion vector calculation unit 6.

動きベクトル演算部6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。以上のようにして、既検出済みの動きベクトル及びカメラパラメータに基づいて算出した理論動きベクトルにより求め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。ここで、カラメパラメータに基づいて算出した理論動きベクトルが、選択対象の第2の候補ベクトルとして追加されているので、パニングやチルト、ズームなどのカメラ操作に伴う画面の動きがあった場合でも、カメラ操作による変化に影響されることなく、画面上の濃淡が非常に少ないような動画像についても、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り、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 calculation unit 6 calculates a true motion vector of the current field signal from the previous field signal, starting from the supplied initial displacement vector. As described above, by applying the initial displacement vector obtained from the already detected motion vector and the theoretical motion vector calculated based on the camera parameter, erroneous detection of the initial displacement vector is prevented, for example, less than twice. The true motion vector for each block of the current field signal can be correctly calculated by the number of operations by the iterative gradient method. Here, since the theoretical motion vector calculated based on the parameter parameter is added as the second candidate vector to be selected, even when there is a screen motion associated with camera operations such as panning, tilting, and zooming, It is possible to select a more correct initial displacement vector even for moving images with very little shading on the screen without being affected by changes caused by camera operation, and to calculate true motion vectors correctly. it can.

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、理論動きベクトル演算部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、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, tilting, and zooming of the camera are acquired by the camera parameter acquisition unit 2, and at least the theoretical motion vector calculation unit 3 By calculating the motion feature vector of the entire screen based on the camera parameters and combining the obtained motion feature vector of the entire screen with the motion vector of the moving object other than the background in the screen, a more accurate initial A 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ではいくつかの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、初期ベクトル選択部5、動きベクトル演算部6に入力され、複数フィールドによる動きベクトル検出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 initial vector selection unit 5 and the motion vector calculation unit 6 and used for motion vector detection by a plurality of fields.

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 specifically the motion vector of the image moved between the front field of 1 field before, and the present field. 現在のフィールド信号に付加されているカメラパラメータに含まれている情報のうち、カメラの向きに関する情報の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the information regarding the direction of a camera among the information contained in the camera parameter added to the present field signal. 現フィールド信号を表示した画面とカメラの向きとの関係を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the relationship between the screen which displayed the present field signal, and the direction of a camera.

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…理論動きベクトル演算部、4…ベクトルメモリ、5…初期変位ベクトル選択部、6…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 ... Theoretical motion vector calculation part, 4 ... Vector memory, 5 ... Initial displacement vector selection part, 6 ... Motion vector calculation part, 10 ... Motion vector detection apparatus.

Claims (6)

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上の座標変化を理論動きベクトルとして演算する理論動きベクトル演算ステップと、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の候補ベクトル群と前記理論動きベクトル演算ステップにより演算された前記理論動きベクトルである第2の候補ベクトルとの中から、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; A theoretical motion vector calculating step for calculating a coordinate change on the screen as a theoretical motion vector based on the camera parameter acquired by the camera parameter acquiring step, and storing a motion vector detected for each block for at least one field. Storage step and the storage step The motion vectors of a plurality of blocks located in the vicinity of the detected block among the detected motion vectors are read out as a first candidate vector group for selecting an initial displacement vector of the detected block, and the first candidate vector group An initial stage of selecting a motion vector having a value most suitable for the motion of the detected block as an initial displacement vector of the detected block from the second candidate vectors that are the theoretical motion vectors calculated by the theoretical motion vector calculating step. A displacement vector selecting step, and performing one or more operations starting from the initial displacement vector selected in the initial displacement vector selecting step to obtain and output a motion vector of the detected block, and the obtained motion vector The storage step is used to calculate the motion vector of the moving image signal after the next field. Motion vector detecting method, characterized in that a, a motion vector calculation step of storing the flop. 請求項1に記載の動きベクトル検出方法であって、前記理論動きベクトル演算ステップが、画面内の全てのブロックについて、被検出ブロック毎に前記理論動きベクトルを演算するか、又は、画面全体を予め定めた複数個の領域に分割して、それぞれの領域内に存在する予め定めた特定ブロックについてのみそれぞれ前記理論動きベクトルを演算し、該理論動きベクトルを、それぞれの特定ブロックが存在する領域内の各ブロックについての理論動きベクトルとして用いるようにするか、のいずれかであ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 theoretical motion vector calculation step calculates the theoretical motion vector for every detected block for all the blocks in the screen, Dividing into a plurality of predetermined areas, calculating the theoretical motion vector only for a predetermined specific block existing in each area, and calculating the theoretical motion vector in the area where each specific block exists. A motion vector detection method characterized in that it is used as a theoretical motion vector for each block. 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上の座標変化を理論動きベクトルとして演算する理論動きベクトル演算手段と、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の候補ベクトル群と前記理論動きベクトル演算手段により演算された前記理論動きベクトルである第2の候補ベクトルとの中から、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 , Theoretical motion vector computing means for computing coordinate changes on the screen as theoretical motion vectors based on the camera parameters obtained by the camera parameter obtaining means, and storing at least one field of motion vectors detected for each block Storage means for storing the motion vector stored in the storage means. 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 selecting an initial displacement vector of the detected block, and the first candidate vector group and the theoretical motion vector calculation are read out. Initial displacement vector selection means for selecting a motion vector having a value most suitable for the motion of the detected block from among the second candidate vectors that are the theoretical motion vectors calculated by the means, as an initial displacement vector of the detected block; The initial displacement vector selected by the initial displacement vector selection means is used as a starting point to perform one or more operations to obtain and output the motion vector of the detected block, and the obtained motion vector is A motion vector calculation unit stored by the storage means for calculating a motion vector of a moving image signal When motion vector detection apparatus, characterized in that a. 請求項3に記載の動きベクトル検出装置であって、前記理論動きベクトル演算手段が、画面内の全てのブロックについて、被検出ブロック毎に前記理論動きベクトルを演算するか、又は、画面全体を予め定めた複数個の領域に分割して、それぞれの領域内に存在する予め定めた特定ブロックについてのみそれぞれ前記理論動きベクトルを演算し、該理論動きベクトルを、それぞれの特定ブロックが存在する領域内の各ブロックについての理論動きベクトルとして用いるようにするか、のいずれかであることを特徴とする動きベクトル検出装置。   4. The motion vector detection device according to claim 3, wherein the theoretical motion vector calculation means calculates the theoretical motion vector for every detected block for all blocks in the screen, or the entire screen is preliminarily processed. Dividing into a plurality of predetermined areas, calculating the theoretical motion vector only for a predetermined specific block existing in each area, and calculating the theoretical motion vector in the area where each specific block exists. A motion vector detection apparatus characterized by being used as a theoretical motion vector for each block. 請求項1又は2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 or 2 as a program executable by a computer. 請求項5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。   6. A program recording medium, wherein the motion vector detection program according to claim 5 is recorded on a computer-readable recording medium.
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