JP2006217066A - Motion vector detection method, motion vector detection apparatus, motion vector detection program, and program recording medium - Google Patents
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Abstract
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式としては、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” ”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
特に、後者の反復勾配法による動きベクトル検出方式は、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回の勾配法演算にて、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, there has been proposed a technique for detecting a true motion vector by reducing the number of times of gradient method calculation, for example, by two gradient method calculations.
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。
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、各ブロック毎に、個別に初期変位ベクトルを選択しているので、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、全体の動き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 conventional technique described above, when selecting an initial displacement vector from among a plurality of candidate vectors, the initial displacement vector is individually selected for each block, so that the entire image moves in a biased manner. In some situations, the accuracy of motion vector detection may be reduced when there is an object in the image that moves differently from the overall motion.
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、画像全体の動きの特徴を考慮に入れて、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.
That is, 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 motion characteristics of the entire image.
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、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 an initial displacement vector by extracting a motion feature of the entire screen and correcting the initial displacement vector based on the motion feature of the entire screen. It is an object of the present invention to provide a technique capable of preventing a false detection of a block and correctly detecting 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、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 moving image signal for detecting a motion vector representing a magnitude and direction, a full screen motion feature detection step for detecting a motion feature of the entire screen and calculating a change amount, and a detection for each block A storage step for accumulating at least one field of motion vectors, and a motion vector of a plurality of blocks located in the vicinity of the detected block among the motion vectors stored in the storing step is used for selecting an initial displacement vector of the detected block. Are read out as a first candidate vector group, and the full screen is further added to each of the first candidate vector group. A candidate vector correcting 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 feature detecting step, and a motion vector accumulated by the storing step. A motion vector having a value most suitable for the motion of the detected block is detected from the first candidate vector group read out from the second candidate vector group corrected by the candidate vector correcting step. An initial displacement vector selection step for selecting the initial displacement vector of the detected block, and a motion vector of the detected block is obtained by performing one or more operations using the initial displacement vector selected in the initial displacement vector selection step as a starting point. At the same time, the calculated motion vector Characterized in that it has a motion vector calculation step of storing by the storing step for vector calculation.
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、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画面全体の動き特徴として検出するか、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画面全体の動き特徴として検出するか、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画面全体の動き特徴として検出するか、のいずれかを用いてい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 is shifted toward the center by a predetermined number of blocks from each of the four corners on the screen. The motion feature of the block at the selected position is detected as the motion feature of the entire screen, or at each position shifted from the four corners on the screen by a predetermined number of blocks toward the center, The motion feature of a large area is detected as the motion feature of the entire screen, or is located at a position shifted toward the center by a predetermined number of blocks from the four corners on the screen and / or from the top, bottom, left and right sides of the screen. It is characterized in that either of the motion features of a plurality of block groups is detected as the motion feature of the entire screen.
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、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画面全体の動き特徴として検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 includes a feature point on a predetermined image included in the video signal. Is detected as a movement feature of the entire screen.
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、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ステップにより蓄積する動きベクトル演算手段と、を備え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 detection device for a moving image signal that detects a motion vector representing a size and a direction, a motion feature detection unit that detects motion features of the entire screen and calculates a change amount, and a motion vector detection device that is detected for each block Storage means for storing motion vectors for at least one field, and for selecting an initial displacement vector of a detected block, motion vectors of a plurality of blocks located in the vicinity of the detected block among the motion vectors stored by the storage means As a first candidate vector group, and the full-screen motion feature detection is further performed for each of the first candidate vector groups. A candidate vector correcting unit that calculates 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 stage, and a motion vector stored in the storage unit. From the read first candidate vector group and the second candidate vector group corrected by the candidate vector correcting unit, a motion vector having a value most suitable for the motion of the detected block is determined as an initial displacement of the detected block. Initial displacement vector selection means for selecting as a vector, and performing one or more operations from the initial displacement vector selected by the initial displacement vector selection means to obtain and output a motion vector of the detected block; The obtained motion vector is stored in the storage step for calculating the motion vector of the moving image signal after the next field. Characterized in that it includes a motion vector calculation means for accumulating the.
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、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画面全体の動き特徴として検出するか、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画面全体の動き特徴として検出するか、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画面全体の動き特徴として検出するか、のいずれかを用いてい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 shifted toward the center by a predetermined number of blocks from the four corners on the screen. The motion feature of the block at the selected position is detected as the motion feature of the entire screen, or at each position shifted from the four corners on the screen by a predetermined number of blocks toward the center, The motion feature of a large area is detected as the motion feature of the entire screen, or is located at a position shifted toward the center by a predetermined number of blocks from the four corners on the screen and / or from the top, bottom, left and right sides of the screen. It is characterized in that either of the motion features of a plurality of block groups is detected as the motion feature of the entire screen.
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、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画面全体の動き特徴として検出することを特徴とする。 A sixth technical means is the motion vector detection device according to the fourth technical means, wherein the full-screen motion feature detection means includes a feature point on a predetermined image included in the moving image signal. Is detected as a movement feature of the entire screen.
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全画面の動き特徴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、全画面に亘る動きの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 variation amount of the motion feature of the entire screen is added to the detected motion vector. By using a motion vector, that is, a prediction vector, it is possible to select a more correct initial displacement vector without being affected by a change in motion over the entire screen.
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、全画面動き特徴検出部2、ベクトルメモリ3、初期変位ベクトル補正部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 full screen motion feature detection unit 2, a vector memory 3, an initial displacement vector correction unit 4, an initial displacement
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3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4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5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回の勾配法演算にて、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6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 3, and a second candidate vector corrected by the initial displacement vector correction unit 4; Together with the group, the motion vector selected by the initial displacement
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即ち全画面の動きの特徴を、全画面動き特徴検出部2にて入力映像信号から検出し、更に、全画面の動きの特徴の変化を変化量データとして算出して、ベクトルメモリ3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4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。 In particular, the present embodiment is characterized in how to obtain a candidate vector of an initial displacement vector, and a motion vector by a camera motion such as panning, tilt, zoom, or the like, that is, a feature of the motion of the entire screen is represented by a full screen motion feature detection unit 2. In addition, the initial displacement vector correction unit 4 calculates the change in the motion characteristics of the entire screen as change amount data, and the motion vector candidate read from the vector memory 3 is detected by the initial displacement vector correction unit 4. A more accurate initial displacement vector is selected by performing correction based on the change amount data and outputting it as a candidate vector used for selection of the 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、全画面動き特徴検出部2と、ベクトルメモリ3と、初期変位ベクトル補正部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。全画面動き特徴検出部2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。
More specifically, the motion vector detection device 10 according to the present embodiment shown in FIG. 1 includes the full screen motion feature detection unit 2, the vector memory 3, the initial displacement vector correction unit 4, the initial displacement as described above. A
全画面動き特徴検出部2では、例えば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全画面の動きの特徴を検出する。初期変位ベクトル選択部5では、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基準として、現フィールド信号と前フィールド信号とを利用する。また、動きベクトル演算部6では、該初期変位ベクトルを起点として、それぞれのブロック毎に動きベクトルを検出するために現フィールド信号と前フィールド信号とを利用する。
The full-screen motion feature detection unit 2 divides the previous field signal into blocks of m pixels × n lines as described above, for example, and determines in advance to detect the motion features of the full screen from the divided blocks. By using a plurality of specific blocks and comparing them with the current field signal, the motion characteristics of the entire screen are detected. The initial displacement
ベクトルメモリ3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 3 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 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2は、図2に示すように、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背景の動きベクトル(即ち全画面の動き特徴)を検出して、初期変位ベクトルに補正をかけるべき変化量データとして、初期変位ベクトル補正部5に対して出力するものである。該背景の動きベクトルの検出方法は、通常の動きベクトル検出手法を使用して実現することができる。
As shown in FIG. 2, the full-screen motion feature detection unit 2 compares a partial region or a plurality of blocks in the previous field with the image in the current field, and compares the background motion vector (that is, all the motion vectors). Motion characteristic of the screen) is detected and output to the initial displacement
図2は、本発明に係る動きベクトル検出装置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。画面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3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 a background motion vector is detected as a full-screen motion feature in the motion vector detection apparatus 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. In general, the detection of motion characteristics of the entire screen can be realized by performing a motion vector calculation on a part of blocks or areas of the screen. Although not particularly illustrated, at this time, the motion vector data stored in the vector memory 3 may be used for motion vector calculation.
また、全画面動き特徴検出部2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、画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 2 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 outside the screen, so it is difficult to detect the motion vector of the entire image 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2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。 In addition, the full screen motion feature detection unit 2 not only detects only one motion feature vector on the entire screen, but also considers that there may be a difference in motion feature vectors 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装置10の全画面動き特徴検出部2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2は、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求める動きベクトル演算部2a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などを含む全画面動き特徴ベクトルメモリ2bとを有し、現フィールドの全画面動き特徴ベクトルと、全画面動き特徴ベクトルメモリ2b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2c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 2 of the motion vector detection device 10 according to the present invention. As shown in FIG. 3, the full-screen motion feature detection unit 2 includes a motion
なお、図3に示す全画面動き特徴検出部2では、現フィールドの動画像信号と1フィールド前の前フィールドの動画像信号と全画面動き特徴ベクトルメモリ2b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を用いて、動きベクトル演算部2aにて算出される全画面動き特徴抽出ブロック毎の全画面動き特徴ベクトルを算出するようにしている例を示している。
In the full-screen motion feature detection unit 2 shown in FIG. 3, the full-field motion image signal of the current field, the previous-field motion image signal of the previous field, and the full-field of the previous field stored in the full-screen motion
また、図1に示す初期変位ベクトル補正部4は、ベクトルメモリ3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2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補正を施して、第2の候補ベクトル群を求める。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4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4aにて、第1のベクトル群から全画面動き特徴検出部2で算出した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の候補ベクトル群は、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。
Also, the initial displacement vector correction unit 4 shown in FIG. 1 corrects the first candidate vector group stored in the vector memory 3 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. That is, the first candidate vector group is corrected based on the change amount data from the full screen motion feature detection unit 2 (that is, data indicating the change of the full screen motion feature) to obtain the second candidate vector group. FIG. 4 is a block configuration diagram showing an example of a specific circuit configuration of the initial displacement vector correction unit 4 of the motion vector detection device 10 according to the present invention. In the
Here, in the present embodiment, the first candidate vector group uses the motion vector of the previous field detected in eight blocks around the detected block 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4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3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2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 4 by performing the following calculation. Assuming that the first candidate vector group stored in the vector memory 3 is Va and the motion feature vector that is the variation data from the full-screen motion feature detection unit 2 is Vs, the second candidate vector group Vb is (1).
Vb = Va−Vs (1)
次に、図1に示す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
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5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。
More specifically, the initial displacement
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の候補ベクトル群との全ての候補ベクトルについて)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
最後に、図1に示す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 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
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(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).
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6で求められた動きベクトルVは、ベクトルメモリ3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 6 shown in FIG. 1 is accumulated in the vector memory 3 and 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、全画面動き特徴検出部2と初期変位ベクトル選択部5と動きベクトル演算部6とに順次供給される。
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 the full-screen motion feature detection unit 2, the initial displacement
全画面動き特徴検出部2は、まず、既検出の全画面動き特徴ベクトルが保存されているメモリ2bから、全画面動き演算用の初期変位ベクトルを読み出し、現フィールド信号の動きベクトル演算を行ない、全画面の特徴を示す動き特徴ベクトルを算出する。このときの演算には、前述のような反復勾配法を使用することもできる。更に、全画面動き特徴検出部2より算出された全画面動き特徴ベクトルから、1つ前のフィールドの全画面動き特徴ベクトルをメモリ2bから読み出して、それを減算して、全画面の動き特徴ベクトルの変化量を算出する。この全画面の動き特徴ベクトルの変化量が、全画面動き特徴検出部2の出力の変化量データとして、初期変位ベクトル補正部4に入力される。
First, the full screen motion feature detection unit 2 reads the initial displacement vector for full screen motion calculation from the
初期変位ベクトル補正部4は、ベクトルメモリ3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2から出力された前記変化量データをこの第1の候補ベクトル群の各動きベクトルからベクトル減算し、ベクトル減算結果を第2の候補ベクトル群とする。 The initial displacement vector correction unit 4 sequentially reads out motion vectors of 8 blocks around the block corresponding to the detected block from the vector memory 3 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 2 is subtracted from each motion vector of the first candidate vector group, and the vector subtraction result is set as the second candidate vector group.
初期変位ベクトル選択部5では、ベクトルメモリ3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4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
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
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、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 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 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画面全体の動き特徴ベクトルとして抽出し、抽出し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、より確か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 operations such as camera panning, tilt, and zoom are extracted as motion feature vectors of the entire screen, and the extracted motion feature vectors of the entire screen are A more reliable initial displacement vector can be calculated by combining with a motion vector of a moving object other than the background inside.
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3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2、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. The case where the data is stored in the memory 3 has been described. However, the present invention is not limited to such a case. The present invention is not limited to such a case, and may be configured to obtain a motion vector between two or more fields apart or from 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 2, the initial
また、全画面動き特徴検出部2における全画面の動き特徴の検出方法として、前述の実施例においては、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を使って検出する場合を例に取って説明した。しかしながら、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、カメラのパニングやチルト、ズームなどに伴う全画面の動き特徴を検出することも不可能ではない。 Further, as a method for detecting the motion feature of the full screen in the full screen motion feature detection unit 2, in the above-described embodiment, a block or a region where a background is supposed to be displayed on the screen as shown in FIG. The case of using and detecting was explained as an example. However, according to the current image processing technology, in addition to such a method, for example, a feature point on the screen is extracted from a moving image, and the movement of the entire screen caused by panning, tilting, zooming, etc. of the camera is performed. It is not impossible to detect features.
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、カメラのパニングやチルト、ズームなどのカメラの操作結果を推量することが可能である。かくのごとく、抽出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 panning and tilting of the camera can be performed by using the predetermined feature points on the screen as described above. It is possible to guess the camera operation results such as zoom. As described above, a method of detecting the movement feature of the entire screen using the positional change of the extracted feature point may be used as the full-screen movement feature detection unit in the present invention.
1…フィールド遅延部、2…全画面動き特徴検出部、2a…動きベクトル演算部、2b…全画面動き特徴ベクトルメモリ、2c…ベクトル差分部、3…ベクトルメモリ、4…初期変位ベクトル補正部、4a…ベクトル減算部、5…初期変位ベクトル選択部、5a…座標変換部、5b…減算部、5c…絶対値累積部、5d…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 ... Full screen motion feature detection part, 2a ... Motion vector calculation part, 2b ... Full screen motion feature vector memory, 2c ... Vector difference part, 3 ... Vector memory, 4 ... Initial displacement vector correction part, 4a ... Vector subtraction unit, 5 ... Initial displacement vector selection unit, 5a ... Coordinate conversion unit, 5b ... Subtraction unit, 5c ... Absolute value accumulation unit, 5d ... Selection unit, 6 ... Motion vector calculation unit, 10 ... Motion vector detection device .
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005025444A Pending JP2006217066A (en) | 2005-02-01 | 2005-02-01 | Motion vector detection method, motion vector detection apparatus, motion vector detection program, and program recording medium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006217066A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008038419A1 (en) * | 2006-09-28 | 2008-04-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image display device and method, and image processing device and method |
-
2005
- 2005-02-01 JP JP2005025444A patent/JP2006217066A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2008038419A1 (en) * | 2006-09-28 | 2008-04-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image display device and method, and image processing device and method |
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Date | Code | Title | Description |
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RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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