JP2007335917A - Motion vector detection apparatus - Google Patents

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Masako Etsuno
理子 越野
Norikatsu Niinami
紀克 新浪
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motion vector detection apparatus capable of detecting a motion vector with high accuracy by excluding the effect by a moving body and the effect by misdiscrimination of block reliability without increasing a processing load imposed on a sensor. <P>SOLUTION: An image is divided into a plurality of blocks (31), and a motion vector of each block is detected (32). The blocks are grouped by grouping the blocks whose motion vectors are similar to each other (34). An average motion vector of the blocks belonging to the same group is calculated (35), and the reliability of the groups is discriminated by comparing each average motion vector with a sensor motion vector (37). The whole motion vector is detected on the basis of the average motion vectors of the reliable groups (38). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ビデオカメラなどに用いられる手振れ補正装置等に適用する動きベクトル検出装置に関する。   The present invention relates to a motion vector detection device applied to a camera shake correction device used in a video camera or the like.

ビデオカメラなどにおいて、手振れ補正に適用される画面の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置が特許文献1に開示されている。この装置では動きベクトルの検出に代表点マッチング法が使われている。代表点マッチング法は、代表点画素として定められた画素の1つ前のフィールドにおける画像信号レベルと、探索範囲として定められた領域内の全画素の現在のフィールドにおける画像信号レベルとの差分絶対値和を算出して相関値を求め、その相関値が最小となる相関性の高いサンプリング点画素を求め、このサンプリング点画素と代表点画素との位置の差を、被写体の動きを表す動きベクトルとして特定する方法である。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses a motion vector detection device that detects a motion vector of a screen applied to camera shake correction in a video camera or the like. In this apparatus, a representative point matching method is used for motion vector detection. The representative point matching method is an absolute difference between the image signal level in the field immediately before the pixel defined as the representative point pixel and the image signal level in the current field of all the pixels in the region defined as the search range. The sum is calculated to obtain a correlation value, a highly correlated sampling point pixel having the smallest correlation value is obtained, and the difference in position between the sampling point pixel and the representative point pixel is used as a motion vector representing the motion of the subject. It is a method to specify.

具体的には、一画面を複数の領域(以下「ブロック」という)に分割し、ブロックごとの動きベクトルが代表点マッチング法により検出される。さらにブロックごとの相関値の傾向を示す相関値データ、すなわち相関値の最小値、平均値、勾配などを用いてブロックごとの動きベクトルの信頼性を判定する。そして、判定された信頼性に基づいて、検出されたブロックごとの動きベクトルが手振れによるものか否かを判定し、手振れによるものと判定されたブロックの動きベクトルの平均値やメディアン値から画面全体の動きベクトルを検出する。   Specifically, one screen is divided into a plurality of regions (hereinafter referred to as “blocks”), and a motion vector for each block is detected by a representative point matching method. Further, the reliability of the motion vector for each block is determined using correlation value data indicating the tendency of the correlation value for each block, that is, the minimum value, average value, gradient, etc. of the correlation value. Then, based on the determined reliability, it is determined whether or not the detected motion vector for each block is due to camera shake, and the entire screen is determined from the average value or median value of the motion vectors of the blocks determined to be due to camera shake. The motion vector is detected.

特開平6−133298号公報JP-A-6-133298

しかしながら、画面内に動く物体が存在すると、検出されたブロックごとの動きベクトルには、手振れに起因する動きベクトルと動く物体の動きに起因する動きベクトルの両方が混在しており、ここで画面全体の動きベクトルをすべてのブロックの動きベクトルの平均値やメディアン値にすると、画面全体の動きベクトルは動く物体の動きに起因する動きベクトルに影響されたものとなり、手振れ補正が十分に行えない問題点があった。   However, if there is a moving object in the screen, the detected motion vector for each block contains both motion vectors due to camera shake and motion vectors due to the motion of the moving object. If the average motion vector or median value of the motion vector of all blocks is used, the motion vector of the entire screen is affected by the motion vector due to the motion of the moving object, and the image stabilization cannot be performed sufficiently. was there.

これに対して本出願人は、上述した点に着目して、信頼性判定で信頼性ありと判定されたブロックのうち、検出されたブロックごとの動きベクトルの類似度合によりブロックのグループ分けを行い、グループごとに信頼性を判定し、判定されたグループごとの信頼性に基づいて、動く物体が存在するブロックの動きベクトルを排除する動きベクトル検出装置を提案している。しかしながら、この手法は、グループごとの信頼性判定に用いるパラメータの選択が難しく、不適当なパラメータを選択すると手振れ補正全体の精度を落とす可能性がある。   On the other hand, the present applicant pays attention to the points described above, and performs block grouping according to the degree of similarity of motion vectors for each detected block among the blocks determined to be reliable in the reliability determination. In addition, a motion vector detection device that determines reliability for each group and eliminates a motion vector of a block in which a moving object exists based on the determined reliability for each group is proposed. However, in this method, it is difficult to select parameters used for reliability determination for each group, and if an inappropriate parameter is selected, the accuracy of the overall camera shake correction may be reduced.

一方、ビデオカメラの動きを検出する角速度センサ、角加速度センサなどを利用して動きベクトルを求める手法もある。しかし、この手法では検出精度を上げるためにはセンサ出力信号のサンプリング周波数を上げることが必要となり、ハードウェアや処理負荷が増大する問題がある。   On the other hand, there is also a method for obtaining a motion vector using an angular velocity sensor, an angular acceleration sensor, or the like that detects the motion of a video camera. However, with this method, in order to increase detection accuracy, it is necessary to increase the sampling frequency of the sensor output signal, and there is a problem that hardware and processing load increase.

本発明はこの点に着目してなされたものであり、処理負荷を増加させることなく、動く物体による影響やブロック信頼性の誤判定による影響を排除し、高精度な動きベクトルを検出することが可能な動きベクトル検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to this point, and can detect a highly accurate motion vector by eliminating the influence of a moving object and the influence of erroneous determination of block reliability without increasing the processing load. An object of the present invention is to provide a possible motion vector detection device.

上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、撮像装置に用いられ、時間的に連続する画像間の相関から画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置において、一画面を複数の領域に分割する分割手段と、代表点マッチング法により、各領域に含まれる代表点の1フィールド前の画素と、動き検出を行う探索範囲内の画素との相関値を算出する相関値算出手段と、前記相関値に応じて前記相関値の傾向を示す相関値データを算出する相関値データ算出手段と、
前記相関値から各領域ごとに動きベクトルを検出する領域動きベクトル検出手段と、前記相関値データにより各領域の信頼性を判定する信頼性判定手段と、該信頼性判定手段により判定された信頼性により有効であると判定した領域の動きベクトルに基づいて、前記動きベクトルが類似する領域をグループ化するグループ化手段と、同一グループに属するブロックの平均動きベクトルを算出する平均動きベクトル算出手段と、前記撮像装置の角加速度または角速度を示す速度パラメータを検出する速度パラメータ検出手段と、前記速度パラメータを積分することで速度パラメータ積分値を求め、該速度パラメータ積分値よりセンサ動きベクトルを算出するセンサ動きベクトル算出手段と、前記グループごとの平均動きベクトルと前記センサ動きベクトルを比較し、グループの信頼性を判定するグループ信頼性判定手段と、該グループ信頼性判定手段により判定された信頼性により有効であると判定したグループの平均動きベクトルを用いて、画面全体の動きベクトルを検出する全体動きベクトル検出手段とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is used in an imaging device, and is a motion vector detection device that detects a motion vector of an image from a correlation between temporally continuous images, and a screen is divided into a plurality of regions. A correlation value calculating unit that calculates a correlation value between a pixel one field before the representative point included in each region and a pixel within the search range for performing motion detection by a dividing unit that divides into Correlation value data calculating means for calculating correlation value data indicating a tendency of the correlation value according to the correlation value;
Region motion vector detection means for detecting a motion vector for each region from the correlation value, reliability determination means for determining the reliability of each region based on the correlation value data, and reliability determined by the reliability determination means Grouping means for grouping areas similar to the motion vector based on the motion vectors of the areas determined to be effective by the average motion vector calculating means for calculating an average motion vector of blocks belonging to the same group; Speed parameter detection means for detecting a speed parameter indicating the angular acceleration or angular speed of the imaging device; and a sensor motion that calculates a speed parameter integrated value by integrating the speed parameter and calculates a sensor motion vector from the speed parameter integrated value Vector calculation means, average motion vector for each group and sensor motion The group reliability determination means for comparing the vectors and determining the reliability of the group, and the average motion vector of the group determined to be effective based on the reliability determined by the group reliability determination means, And an overall motion vector detecting means for detecting a motion vector.

請求項1に記載の発明によれば、一画面が複数の領域に分割され、領域ごとの動きベクトル検出、及び検出された動きベクトルの信頼性判定が行われる。信頼できる領域の動きベクトルに基づいて、動きベクトルが類似する領域がグループ化され、同一グループに属する領域の平均動きベクトルが算出される。撮像装置の角加速度または角速度を示す速度パラメータが検出され、速度パラメータに基づいてセンサ動きベクトルが算出される。グループごとの平均動きベクトルとセンサ動きベクトルが比較され、グループの信頼性が判定される。信頼できるグループの平均動きベクトルを用いて画面全体の動きベクトルが検出される。これにより、処理負荷を増加させることなく、画面内に存在する動く物体や、様々な条件による動きベクトルの誤検出を除外することができ、高精度な動きベクトルを検出することができる。   According to the first aspect of the present invention, one screen is divided into a plurality of areas, and motion vector detection for each area and reliability determination of the detected motion vector are performed. Based on the motion vector of the reliable region, regions having similar motion vectors are grouped, and an average motion vector of the regions belonging to the same group is calculated. A velocity parameter indicating angular acceleration or angular velocity of the imaging device is detected, and a sensor motion vector is calculated based on the velocity parameter. The average motion vector for each group and the sensor motion vector are compared, and the reliability of the group is determined. The motion vector of the entire screen is detected using the average motion vector of the reliable group. Thereby, without increasing the processing load, it is possible to exclude a moving object existing in the screen and erroneous detection of a motion vector due to various conditions, and a highly accurate motion vector can be detected.

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施形態にかかる動きベクトル検出装置を適用した手振れ補正装置の構成を示すブロック図である。この装置は、撮像素子としてのCCD1と、信号処理器2と、ブロック動きベクトル検出器3と、CPU6と、フィールドメモリ7と、角加速度センサ21と、フィルタ22とを備えている。CCD1から出力される映像信号は図示されていないアンプで増幅され、A/D変換器でA/D変換された後に、信号処理器2に入力され、色分離やγ補正等の各種信号処理が行われる。信号処理された画像信号の輝度色差信号のYCbCr信号はフィールドメモリ7に蓄えられる。フィールドメモリ7からの映像出力は、接続されているCPU6の読み出しアドレス制御によって行われる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a camera shake correction apparatus to which a motion vector detection apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. This apparatus includes a CCD 1 as an imaging device, a signal processor 2, a block motion vector detector 3, a CPU 6, a field memory 7, an angular acceleration sensor 21, and a filter 22. The video signal output from the CCD 1 is amplified by an amplifier (not shown), A / D converted by an A / D converter, and then input to the signal processor 2 for various signal processing such as color separation and γ correction. Done. The YCbCr signal of the luminance color difference signal of the image signal that has been subjected to signal processing is stored in the field memory 7. Video output from the field memory 7 is performed by read address control of the connected CPU 6.

一方、信号処理器2で分離された輝度信号のY信号はブロック動きベクトル検出器3に入力される。ブロック動きベクトル検出器3では、代表点マッチング法によりブロックごとの動きベクトルの検出処理及び相関値データの算出処理を行い、その処理結果をCPU6に出力する。また、角加速度センサ21は1フィールド期間に16回の周期で検出信号を取得し、フィルタ22を経由して検出信号SFをCPU6に出力する。CPU6は角加速度センサ21から入力される16回分の検出信号を水平方向及び垂直方向でそれぞれ積分し、1フィールドに対応するセンサ動きベクトルを算出する。CPU6はブロック動きベクトル検出器3から入力されるブロックごとの動きベクトルと相関値データ及び算出されたセンサ動きベクトルに基づいて画面全体の動きベクトルを検出する。なお、本実施形態では角加速度センサを使用したが、角加速度センサに替えて角速度センサを使用してもよい。   On the other hand, the Y signal of the luminance signal separated by the signal processor 2 is input to the block motion vector detector 3. The block motion vector detector 3 performs motion vector detection processing and correlation value data calculation processing for each block by the representative point matching method, and outputs the processing result to the CPU 6. Further, the angular acceleration sensor 21 acquires a detection signal at a cycle of 16 times in one field period, and outputs the detection signal SF to the CPU 6 via the filter 22. The CPU 6 integrates the 16 detection signals input from the angular acceleration sensor 21 in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, and calculates a sensor motion vector corresponding to one field. The CPU 6 detects the motion vector of the entire screen based on the motion vector for each block input from the block motion vector detector 3, the correlation value data, and the calculated sensor motion vector. In this embodiment, an angular acceleration sensor is used, but an angular velocity sensor may be used instead of the angular acceleration sensor.

CPU6は、検出された画面全体の動きベクトルに従って読み出しアドレスを決定し、制御信号をフィールドメモリ7に出力する。フィールドメモリ7はCPU6から入力された制御信号に従い、手振れが補正された画像信号を出力する。   The CPU 6 determines a read address according to the detected motion vector of the entire screen and outputs a control signal to the field memory 7. The field memory 7 outputs an image signal in which camera shake is corrected in accordance with a control signal input from the CPU 6.

次に本実施形態の画面全体の動きベクトル検出の処理について説明する。図2はブロック動きベクトル検出器3と、CPU6とで構成される動きベクトル検出モジュールの構成を示すブロック図である。このモジュールは、ブロック分割部31,動きベクトル検出部32,信頼性判定部33,グループ分け部34,平均動きベクトル算出部35,センサ動きベクトル算出部36,グループ信頼性判定部37,及び全体動きベクトル検出部38からなり、このモジュールの機能は、ブロック動きベクトル検出器3及びCPU6における処理によって実現される。   Next, the motion vector detection process for the entire screen according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a motion vector detection module including the block motion vector detector 3 and the CPU 6. This module includes a block dividing unit 31, a motion vector detecting unit 32, a reliability determining unit 33, a grouping unit 34, an average motion vector calculating unit 35, a sensor motion vector calculating unit 36, a group reliability determining unit 37, and an overall motion. It consists of a vector detection unit 38, and the function of this module is realized by processing in the block motion vector detector 3 and the CPU 6.

ブロック分割部31は、画面のブロック分割を行い、動きベクトル検出部32で前述した代表点マッチング法を用いて、分割されたブロックごとにブロック動きベクトルの検出を行う。図3はこのとき検出に使われるブロックと代表点画素の配置について説明する図である。図3には画面8の水平方向及び垂直方向ともに4分割した16個のブロック9が示され、さらにブロック9内の水平方向に8個及び垂直方向に4個が等間隔に配置された代表点画素10が示されている。なお16個のブロック9には後述の説明に使うラベルB1〜B16がつけられている。   The block dividing unit 31 divides the screen into blocks, and the motion vector detecting unit 32 detects the block motion vector for each divided block using the representative point matching method described above. FIG. 3 is a diagram for explaining the arrangement of blocks and representative point pixels used for detection at this time. FIG. 3 shows 16 blocks 9 divided into four in the horizontal direction and the vertical direction of the screen 8, and further representative points in which 8 in the horizontal direction and 4 in the vertical direction are arranged at equal intervals. Pixel 10 is shown. Note that the 16 blocks 9 are provided with labels B1 to B16 which will be described later.

次に信頼性判定部33は、ブロックごとの相関値データ、すなわち相関値の最小値、平均値、勾配等を算出し、各ブロックの動きベクトルと相関値データを用いて各ブロックの信頼性判定を行う。すなわち、各ブロックが有効であるか無効であるかを判定する。無効と判定したブロックは以降の処理には使用しない。   Next, the reliability determination unit 33 calculates correlation value data for each block, that is, the minimum value, average value, gradient, and the like of the correlation value, and determines the reliability of each block using the motion vector and correlation value data of each block. I do. That is, it is determined whether each block is valid or invalid. Blocks determined to be invalid are not used for subsequent processing.

グループ分け部34は、信頼性判定部33で有効と判定したブロックを対象として、各ブロックの動きベクトルが類似しているか否かを判定し、動きベクトルが類似しているブロックをグループ化することにより、ブロックのグループ分けを行う。比較する2つのブロックの動きベクトルの水平方向の差分絶対値と垂直方向の差分絶対値の和(以下「ブロック相関値」という)BGを求め、算出したブロック相関値BGが閾値BGTHより小さいときは、比較する2つのブロックは同じグループに属する(動きベクトルが類似する)と判定する。具体的には有効と判定したブロックB1の動きベクトルを(X1,Y1)とし、同じく有効と判定したブロックB2の動きベクトルを(X2,Y2)としたとき、次の式(1)によりブロック相関値BG(1,2)を算出する。
BG(1,2)=|X1−X2|+|Y1−Y2| (1)
The grouping unit 34 determines whether or not the motion vectors of the blocks are similar for the blocks determined to be valid by the reliability determination unit 33, and groups the blocks having similar motion vectors. To group the blocks. When the sum of the absolute differences in the horizontal direction and the absolute difference in the vertical direction (hereinafter referred to as “block correlation value”) BG of the motion vectors of the two blocks to be compared is obtained and the calculated block correlation value BG is smaller than the threshold value BGTH The two blocks to be compared are determined to belong to the same group (similar motion vectors). Specifically, when the motion vector of the block B1 determined to be valid is (X1, Y1) and the motion vector of the block B2 also determined to be valid is (X2, Y2), the block correlation is expressed by the following equation (1). The value BG (1, 2) is calculated.
BG (1,2) = | X1-X2 | + | Y1-Y2 | (1)

そして、算出したブロック相関値BG(1,2)が閾値BGTHより小さいとき、ブロックB1及びB2は同じグループに属していると判定する。ブロック相関値BGによるブロックの類似性の判定は信頼性判定部33において有効と判定したすべてのブロックについて行う。   When the calculated block correlation value BG (1,2) is smaller than the threshold value BGTH, it is determined that the blocks B1 and B2 belong to the same group. The block similarity value BG is used to determine block similarity for all blocks determined to be valid by the reliability determination unit 33.

このようにしてグループ分けをした例が図4に示されている。図4には画面8に家の前に位置する人物と、右から左に走行するトラックの画像が示されている。図4に示すトラックの上部の画面右上側のクロスハッチングを付した2つのブロック(ブロックB3とB4)と、地面部分が描かれている画面下のクロスハッチングを付した4つのブロック(B13,B14,B15,B16)とは信頼性判定部33でのブロック信頼性判定で無効と判定され、これ以降の処理には使用されない。次に静止している人物、その背景にある樹木、及び家の画像が描かれている画面左側のハッチングを付した6つのブロック(B1,B2,B5,B6,B9,B10)は式(1)による判定の結果でグループ1としてグループ化されている。   An example of grouping in this way is shown in FIG. FIG. 4 shows an image of a person located in front of the house and a truck traveling from right to left on the screen 8. The two blocks (blocks B3 and B4) with cross-hatching on the upper right side of the screen shown in FIG. 4 and the four blocks (B13, B14 with cross-hatching below the screen on which the ground portion is drawn are shown. , B15, B16) are determined to be invalid in the block reliability determination in the reliability determination unit 33, and are not used for the subsequent processing. Next, the six blocks (B1, B2, B5, B6, B9, and B10) with hatching on the left side of the screen on which the still person, the tree in the background, and the image of the house are drawn are expressed by the equation (1). ) Are grouped as group 1 based on the result of the determination.

平均動きベクトル算出部35は、分けられたグループごとに平均動きベクトルを算出する。平均動きベクトルは同一グループに属するすべてのブロック動きベクトルの平均値とする。グループ1の人物の胸のあたりに描かれている矢印Y1が後で説明するグループ1の動きベクトルを表している。グループ1内の画像は静止している人物と動かない背景であるところから、このグループ1の動きベクトルは手振れに起因する動きベクトルであると判断できる。   The average motion vector calculation unit 35 calculates an average motion vector for each divided group. The average motion vector is the average value of all block motion vectors belonging to the same group. An arrow Y1 drawn around the chest of a person in group 1 represents a motion vector of group 1 described later. Since the images in the group 1 are a stationary person and a background that does not move, it can be determined that the motion vector of the group 1 is a motion vector due to camera shake.

また、走行中のトラックの画像が含まれる画面右側の二重線のハッチングを付した4ブロック(B7,B8,B11,B12)も同様に式(1)による判定の結果でグループ2としてまとめられている。グループ2の動きベクトルは、矢印Y2で示すようになり、これは手振れに起因する動きベクトルとトラックの動きに起因する動きベクトルとが混合したものである。   Also, the four blocks (B7, B8, B11, B12) with double-line hatching on the right side of the screen including the image of the running track are also grouped as group 2 as a result of the determination according to the equation (1). ing. The motion vector of group 2 is indicated by an arrow Y2, which is a mixture of a motion vector caused by camera shake and a motion vector caused by track motion.

一方、センサ動きベクトル算出部36は、フィルタ22から出力される検出信号SFの水平方向成分及び垂直方向成分それぞれについて、16個の検出値を積分し、1フィールドに対応するセンサ動きベクトルを算出する。   On the other hand, the sensor motion vector calculation unit 36 integrates 16 detection values for each of the horizontal direction component and the vertical direction component of the detection signal SF output from the filter 22 to calculate a sensor motion vector corresponding to one field. .

グループ信頼性判定部37は、ベクトル比較によるグループ信頼性判定を行う。図5を参照してその判定手法を説明する。図5には図4と同様に平均動きベクトル算出部35で算出した平均動きベクトルがグループごとに太い矢印で示されている。グループ1の平均動きベクトルは矢印Y1、グループ2の平均動きベクトルは矢印Y2となっている。また、角加速度センサ21の検出信号SFに基づいて算出されたセンサ動きベクトルが画面8の右側に矢印Y3として示されている。センサ動きベクトルの矢印Y3と各平均動きベクトルの矢印Y1及びY2のベクトル値(ベクトル成分)をそれぞれ比較し、ベクトル値が近い値を示すグループを有効グループと判定する。無効と判定されたグループは以降の処理には使用しない。図5に示す例ではグループ1のベクトル(矢印Y1)の方向及び大きさがセンサ動きベクトル(矢印Y3)のものにほぼ等しく、すなわち矢印Y1と矢印Y3のベクトル値がほぼ等しいため、グループ1は有効グループであると判定される。一方、グループ2のベクトル(矢印Y2)は方向及び大きさがセンサ動きベクトル(矢印Y3)のものとはかけ離れたものになっており、すなわち矢印Y2と矢印Y3のベクトル値が全く異なったものになっているため、グループ2は無効グループであると判定される。   The group reliability determination unit 37 performs group reliability determination by vector comparison. The determination method will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the average motion vector calculated by the average motion vector calculation unit 35 is indicated by a thick arrow for each group as in FIG. The average motion vector of group 1 is an arrow Y1, and the average motion vector of group 2 is an arrow Y2. A sensor motion vector calculated based on the detection signal SF of the angular acceleration sensor 21 is shown as an arrow Y3 on the right side of the screen 8. The vector values (vector components) of the sensor motion vector arrow Y3 and the average motion vector arrows Y1 and Y2 are respectively compared, and a group having a close vector value is determined as an effective group. The group determined to be invalid is not used for the subsequent processing. In the example shown in FIG. 5, since the direction and magnitude of the group 1 vector (arrow Y1) are substantially equal to those of the sensor motion vector (arrow Y3), that is, the vector values of the arrows Y1 and Y3 are substantially equal. It is determined to be an effective group. On the other hand, the vector of group 2 (arrow Y2) is different in direction and magnitude from that of the sensor motion vector (arrow Y3), that is, the vector values of arrow Y2 and arrow Y3 are completely different. Therefore, the group 2 is determined to be an invalid group.

全体動きベクトル検出部38は、グループ信頼性判定部37で有効と判定したグループの平均動きベクトルに基づき画面全体(フィールド)の動きベクトルを決定する。本実施形態ではグループ1の平均動きベクトルが画面全体(フィールド)の動きベクトルとなる。また、有効グループが複数存在する場合は、有効と判断されたグループの平均動きベクトルを平均し、画面全体(フィールド)の動きベクトルとする。   The overall motion vector detection unit 38 determines the motion vector of the entire screen (field) based on the average motion vector of the group determined to be valid by the group reliability determination unit 37. In this embodiment, the average motion vector of group 1 becomes the motion vector of the entire screen (field). If there are a plurality of effective groups, the average motion vectors of the groups determined to be effective are averaged to obtain a motion vector for the entire screen (field).

グループ信頼判定は、具体的には次に示す式(2)を用いて行う。平均動きベクトル算出部35で算出した平均動きベクトルを(XGRP,YGRP)とし、センサ動きベクトル算出部36で算出したセンサ動きベクトルを(XCEN,YCEN)とし、判定閾値をFBTHとし、次式(2)を満足するグループを有効と判断する。
|XGRP−XCEN|+|YGRP−YCEN|<FBTH (2)
Specifically, the group trust determination is performed using the following equation (2). The average motion vector calculated by the average motion vector calculation unit 35 is (XGRP, YGRP), the sensor motion vector calculated by the sensor motion vector calculation unit 36 is (XCEN, YCEN), the determination threshold is FBTH, and the following formula (2 ) Is judged to be effective.
| XGRP-XCEN | + | YGRP-YCEN | <FBTH (2)

ここでは動く物体が存在するグループの除去を例にとって説明を行ってきたが、信頼性判定部33のブロック信頼性判定で動く物体がないにもかかわらず、誤判定により、手振れによる動きとは異なる動きベクトルでグループ化されたグループに関しても、この手法を使うことにより、その影響を排除することができる。これにより、フィールド単位の高精度な動きベクトルを検出することができる。   In this example, the removal of a group in which a moving object is present has been described as an example. However, although there is no moving object in the block reliability determination of the reliability determination unit 33, it differs from the movement due to camera shake due to erroneous determination. For groups grouped by motion vectors, the effect can be eliminated by using this method. As a result, a highly accurate motion vector in field units can be detected.

本発明の一実施形態にかかる動きベクトル検出装置を適用した、ビデオカメラの手振れ補正装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the camera-shake correction apparatus of the video camera to which the motion vector detection apparatus concerning one Embodiment of this invention is applied. ブロック動きベクトル検出器3と、CPU6とで構成される動きベクトル検出モジュールの構成を示すブロック図であるIt is a block diagram which shows the structure of the motion vector detection module comprised by the block motion vector detector 3 and CPU6. ビデオカメラの画面上のブロックと代表点画素の配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the block on a screen of a video camera, and a representative point pixel. ブロックのグループ分けを説明するための図である。It is a figure for demonstrating grouping of a block. 平均動きベクトルとセンサ動きベクトルの比較によるグループ信頼性判定について説明するための図である。It is a figure for demonstrating group reliability determination by the comparison of an average motion vector and a sensor motion vector.

符号の説明Explanation of symbols

1 CCD
2 信号処理器
3 ブロック動きベクトル検出器
6 CPU
7 フィールドメモリ
8 画面
9 ブロック
10 代表点画素
21 角加速度センサ(速度パラメータ検出手段)
22 フィルタ
31 ブロック分割部(分割手段)
32 動きベクトル検出部(相関値算出手段、領域動きベクトル算出手段)
33 信頼性判定部(相関値データ算出手段、信頼性判定手段)
34 グループ分け部(グループ化手段)
35 平均動きベクトル算出部(平均動きベクトル算出手段)
36 センサ動きベクトル算出部(センサ動きベクトル算出手段)
37 グループ信頼性判定部(グループ信頼性判定手段)
38 全体動きベクトル検出部(全体動きベクトル検出手段)
1 CCD
2 Signal processor 3 Block motion vector detector 6 CPU
7 field memory 8 screen 9 block 10 representative pixel 21 angular acceleration sensor (speed parameter detection means)
22 Filter 31 Block division unit (division means)
32 motion vector detection unit (correlation value calculation means, region motion vector calculation means)
33 Reliability determination unit (correlation value data calculation means, reliability determination means)
34 Group division (grouping means)
35 Average motion vector calculation unit (average motion vector calculation means)
36 sensor motion vector calculation unit (sensor motion vector calculation means)
37 Group Reliability Judgment Unit (Group Reliability Judgment Unit)
38 Overall motion vector detection unit (overall motion vector detection means)

Claims (1)

撮像装置に用いられ、時間的に連続する画像間の相関から画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置において、
一画面を複数の領域に分割する分割手段と、
代表点マッチング法により、各領域に含まれる代表点の1フィールド前の画素と、動き検出を行う探索範囲内の画素との相関値を算出する相関値算出手段と、
前記相関値に応じて前記相関値の傾向を示す相関値データを算出する相関値データ算出手段と、
前記相関値から各領域ごとに動きベクトルを検出する領域動きベクトル検出手段と、
前記相関値データにより各領域の信頼性を判定する信頼性判定手段と、
該信頼性判定手段により判定された信頼性により有効であると判定した領域の動きベクトルに基づいて、前記動きベクトルが類似する領域をグループ化するグループ化手段と、
同一グループに属する領域の平均動きベクトルを算出する平均動きベクトル算出手段と、
前記撮像装置の角加速度または角速度を示す速度パラメータを検出する速度パラメータ検出手段と、
前記速度パラメータを積分することで速度パラメータ積分値を求め、該速度パラメータ積分値よりセンサ動きベクトルを算出するセンサ動きベクトル算出手段と、
前記グループごとの平均動きベクトルと前記センサ動きベクトルを比較し、グループの信頼性を判定するグループ信頼性判定手段と、
該グループ信頼性判定手段により判定された信頼性により有効であると判定したグループの平均動きベクトルを用いて、画面全体の動きベクトルを検出する全体動きベクトル検出手段とを備えることを特徴とする動きベクトル検出装置。
In a motion vector detection device that is used in an imaging device and detects a motion vector of an image from a correlation between temporally continuous images,
A dividing means for dividing one screen into a plurality of areas;
Correlation value calculating means for calculating a correlation value between a pixel one field before the representative point included in each region and a pixel within a search range for performing motion detection by the representative point matching method;
Correlation value data calculating means for calculating correlation value data indicating a tendency of the correlation value according to the correlation value;
Area motion vector detection means for detecting a motion vector for each area from the correlation value;
Reliability determination means for determining the reliability of each region from the correlation value data;
Grouping means for grouping regions having similar motion vectors based on motion vectors of regions determined to be effective based on the reliability determined by the reliability determining means;
Average motion vector calculating means for calculating an average motion vector of regions belonging to the same group;
Speed parameter detection means for detecting a speed parameter indicating angular acceleration or angular velocity of the imaging device;
A sensor motion vector calculating means for calculating a speed parameter integrated value by integrating the speed parameter, and calculating a sensor motion vector from the speed parameter integrated value;
A group reliability determination means for comparing the average motion vector for each group and the sensor motion vector to determine the reliability of the group;
A motion comprising: an overall motion vector detecting means for detecting a motion vector of the entire screen using an average motion vector of the group determined to be effective based on the reliability determined by the group reliability determining means. Vector detection device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011509058A (en) * 2008-01-07 2011-03-17 ディーピー テクノロジーズ インコーポレイテッド Method and apparatus for improving the quality of photographic images

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