JP2629997B2 - Motion compensated interframe coding device - Google Patents

Motion compensated interframe coding device

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JP2629997B2
JP2629997B2 JP2011283A JP1128390A JP2629997B2 JP 2629997 B2 JP2629997 B2 JP 2629997B2 JP 2011283 A JP2011283 A JP 2011283A JP 1128390 A JP1128390 A JP 1128390A JP 2629997 B2 JP2629997 B2 JP 2629997B2
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motion
motion compensation
signal
motion vector
prediction error
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博之 上保
哲之 松家
章喜 田中
郁夫 井上
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T9/00Image coding
    • G06T9/004Predictors, e.g. intraframe, interframe coding

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はテレビジョン信号の動き補償フレーム間符号
化装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motion compensation interframe coding apparatus for a television signal.

従来の技術 近年、動画像符号化技術の発達にともない、テレビ電
話、テレビ会議システム、CD−ROM、ディジタルVTR等で
用いられるカラー動画像の高能率符号化装置として動き
補償予測フレーム間符号化装置が開発されている。例え
ば、吹抜敬彦著「TV画像の多次元信号処理」(1988年11
月15日発行、日刊工業新聞社刊、第7章 高能率符号
化、pp213−pp291)に記載された動き補償予測フレーム
間符号化装置が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of video coding technology, a motion-compensated prediction interframe coding device has been used as a high-efficiency color video coding device used in videophones, video conference systems, CD-ROMs, digital VTRs, and the like. Is being developed. For example, Norihiko Fuukiki, “Multidimensional Signal Processing of TV Images” (November 1988
A motion-compensated prediction interframe coding apparatus described in March 7, published by Nikkan Kogyo Shimbun, Chapter 7, High Efficiency Coding, pp213-pp291) is known.

動き補償予測フレーム間符号化方式は、高い符号化効
率を実現できる反面、以下に述べる問題点を有してい
る。
The motion-compensated prediction inter-frame coding method can realize high coding efficiency, but has the following problems.

動き補償するか否かは、 1 符号化ブロックの画素値と動き補償にもとずく符号
化ブロックの予測画素値との差分 2 符号化ブロックの画素値と前のフレームの画素値と
の差分 を用いて判定している。
Whether or not to perform motion compensation is determined by: 1) the difference between the pixel value of the coded block and the predicted pixel value of the coded block based on the motion compensation. 2 the difference between the pixel value of the coded block and the pixel value of the previous frame. It is determined using

そのため、1、2よって、動き補償を行なうのか否か
の境界近くで判定が行なわれるブロックが数多く存在す
る部分では、動き補償されるブロックと動き補償されな
いブロックが混在することになる。特に一定値以上の大
きさを持つ画面全体の平行移動(パニング;Panning)時
に、画面上の平坦な部分で、動き補償されるブロックに
囲まれて動き補償されないブロックが存在すると画質劣
化の原因となる。
Therefore, in the portion where there are a large number of blocks for which determination is performed near the boundary of whether or not to perform motion compensation, blocks to be motion-compensated and blocks not to be motion-compensated are mixed. In particular, during parallel movement (panning) of the entire screen having a size equal to or larger than a certain value, if there is a block that is not motion compensated surrounded by motion compensated blocks in a flat portion of the screen, image quality degradation may be caused. Become.

以下、第3図を参照して従来の動き補償フレーム間符
号化装置について説明する。第3図に於て、41は入力テ
レビジョン信号が入力する入力端子、43は現フレームの
符号化ブロックの画信号と前フレームの再生画信号を比
較して符号化ブロックの動ベクトルを算出する動ベクト
ル算出部、44は現フレームと前フレームの再生画信号を
蓄積する画像メモリ部、48は前フレームの再生画信号に
対して動き補償する動き補償部、50は動き補償信号に対
して2次元ローパスフィルタ処理を行なうループ内フィ
ルタ部、52は符号化ブロックの原画信号と予測信号の差
分演算を行ない予測誤差を算出する予測誤差算出部、54
は予測誤差信号を直交変換する直交変換部、56は直交変
換係数を量子化する量子化部、59は量子化した直交変換
係数を逆直交変換する逆直交変換部、61は現フレームの
再生画像を算出する再生画像算出部、63は予測誤差を通
信符号化する予測誤差符号化部、65は動ベクトルを通信
路符号化する動ベクトル符号化部、67は予測符号と動ベ
クトル符号により伝送フレームを構成するマルチプレク
サ部、69は伝送フレームを一時蓄積する符号メモリ部、
71は伝送信号を出力する出力端子である。
Hereinafter, a conventional motion compensation interframe coding apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 3, reference numeral 41 denotes an input terminal to which an input television signal is input, and reference numeral 43 denotes a motion vector of an encoded block by comparing the image signal of the encoded block of the current frame with the reproduced image signal of the previous frame. A motion vector calculating unit, 44 is an image memory unit for storing the reproduced image signals of the current frame and the previous frame, 48 is a motion compensating unit for performing motion compensation on the reproduced image signal of the previous frame, and 50 is 2 for the motion compensated signal. An intra-loop filter section for performing a dimensional low-pass filter processing; a prediction error calculation section for performing a difference operation between an original image signal and a prediction signal of an encoded block to calculate a prediction error;
Is an orthogonal transformation unit for orthogonally transforming the prediction error signal, 56 is a quantization unit for quantizing the orthogonal transformation coefficient, 59 is an inverse orthogonal transformation unit for inversely orthogonally transforming the quantized orthogonal transformation coefficient, and 61 is a reproduced image of the current frame. , 63 is a prediction error coding unit that performs communication coding of a prediction error, 65 is a motion vector coding unit that performs communication channel coding of a motion vector, and 67 is a transmission frame using a prediction code and a motion vector code. A code memory unit for temporarily storing a transmission frame;
An output terminal 71 outputs a transmission signal.

以上のような構成に於て、異化その動作について説明
する。図示されていないアナログディジタル変換回路で
ディジタル信号に変換され、水平方向N画素、垂直方向
Nラインのブロックに分割されたテレビジョン信号は、
入力端子41より入力テレビジョン信号42として入力す
る。動ベクトル算出部43は、入力テレビジョン信号42と
画像メモリ部44に蓄積されている前フレームの再生テレ
ビジョン信号45を比較し、符号化ブロックの動きを動ベ
クトルとして算出し、動ベクトル信号46に出力する。同
時に動ベクトル算出部43は、動ベクトル算出時の評価値
を用いて、符号化ブロックについて動き補償の有効・無
効を判定し、その結果を動き補償制御信号として動ベク
トル信号46に出力する。従って、動ベクトル信号46に
は、動ベクトルと動き補償信号が重畳されている。動き
補償部48は、(1)動き補償制御信号が動き補償の有効
を指示している場合には前フレームの再生テレビジョン
信号45を動ベクトルで動き補償し、(2)動き補償制御
信号が動き補償の無効を指示している場合には前フレー
ムの再生テレビジョン信号45をそのままで、動き補償信
号49として出力する。
The operation of the above-described configuration will be described. A television signal converted into a digital signal by an analog-to-digital converter (not shown) and divided into blocks of N pixels in the horizontal direction and N lines in the vertical direction is
An input television signal is input from an input terminal 41. The motion vector calculation unit 43 compares the input television signal 42 with the reproduced television signal 45 of the previous frame stored in the image memory unit 44, calculates the motion of the coding block as a motion vector, and calculates a motion vector signal 46. Output to At the same time, the motion vector calculation unit 43 uses the evaluation value at the time of calculation of the motion vector to determine whether the motion compensation is valid or invalid for the encoded block, and outputs the result to the motion vector signal 46 as a motion compensation control signal. Therefore, the motion vector and the motion compensation signal are superimposed on the motion vector signal 46. The motion compensator 48 (1) performs motion compensation on the reproduced television signal 45 of the previous frame with a motion vector when the motion compensation control signal indicates that the motion compensation is effective. When the motion compensation is invalidated, the reproduced television signal 45 of the previous frame is output as it is as the motion compensation signal 49.

ループ内フィルタ部50は動ベクトルを用いて動き補償
した符号化ブロックに対して、2次元ローパスフィルタ
処理を行ない、予測信号51として出力する。
The in-loop filter unit 50 performs a two-dimensional low-pass filter process on the encoded block motion-compensated using the motion vector, and outputs the result as a prediction signal 51.

予測誤差算出部52は、符号化ブロックの入力テレビジ
ョン信号42と予測信号51の差分演算を行ない、その結果
を予測誤差信号53として出力する。直交変換部54は、予
測誤差信号53に対して直交変換を行ない、予測誤差信号
53の近傍画素間が持つ高い相関性を除去して、予測誤差
直交変換係数55を算出する。直交変換方式としては、多
くの場合、高い変換効率を持ち、ハードウェア化につい
て実現性のある離散コサイン変換が用いられる。量子化
部56は発生符号量57により量子化特性が変化する量子化
器であり、予測誤差直交変換係数55を量子化し、予測誤
差直交変換量子化係数58を算出する。逆直交変換部59
は、予測誤差直交変換量子化係数58を逆直交変換し、量
子化誤差を含んだ予測誤差信号60を算出する。再生画像
算出部61は量子化誤差を含んだ予測誤差信号60と予測信
号51を加算し、符号化ブロックの再生画像62を算出す
る。画像メモリ44は現フレームの再生画像信号62を蓄積
し、前フレームの再生画像信号45を出力する。予測誤差
符号化部63は予測誤差直交変換量子化係数58を符号化
し、予測誤差符号64を算出する。動ベクトル符号化65は
動ベクトル46を符号化し、動ベクトル符号66を算出す
る。マルチプレクサ部67は予測誤差符号64と動ベクトル
符号66より、所定の形式の伝送フレーム68を算出する。
符号メモリ部69は伝送フレーム68を、一旦蓄積し、図示
していない外部より入力するクロック信号に同期して、
伝送符号70として出力端子71より、出力する。
The prediction error calculation unit 52 performs a difference operation between the input television signal 42 of the coding block and the prediction signal 51, and outputs the result as a prediction error signal 53. The orthogonal transform unit 54 performs an orthogonal transform on the prediction error signal 53, and outputs the prediction error signal
The prediction error orthogonal transform coefficient 55 is calculated by removing the high correlation between the 53 neighboring pixels. In many cases, as the orthogonal transform method, a discrete cosine transform that has high conversion efficiency and is feasible in terms of hardware is used. The quantization unit 56 is a quantizer whose quantization characteristic changes according to the generated code amount 57, and quantizes the prediction error orthogonal transform coefficient 55 to calculate a prediction error orthogonal transform quantization coefficient 58. Inverse orthogonal transform unit 59
Performs an inverse orthogonal transform of the prediction error orthogonal transform quantization coefficient 58, and calculates a prediction error signal 60 including a quantization error. The reproduction image calculation unit 61 adds the prediction error signal 60 including the quantization error and the prediction signal 51 to calculate a reproduction image 62 of the encoded block. The image memory 44 stores the reproduced image signal 62 of the current frame and outputs the reproduced image signal 45 of the previous frame. The prediction error encoding unit 63 encodes the prediction error orthogonal transform quantization coefficient 58 and calculates a prediction error code 64. The motion vector encoding 65 encodes the motion vector 46 to calculate a motion vector code 66. The multiplexer 67 calculates a transmission frame 68 of a predetermined format from the prediction error code 64 and the motion vector code 66.
The code memory unit 69 temporarily stores the transmission frame 68, and synchronizes with a clock signal input from outside (not shown),
It is output from the output terminal 71 as a transmission code 70.

発明が解決しようとする課題 しかし、以上のような構成では、動き補償するか否か
は符号化ブロックの動き補償にもとずく予測誤差信号
と、符号化ブロックと前フレームとの差分値により判定
されるため、この2つの値によって、動き補償を行なう
か否かの境界の近くで判定が行なわれるブロックが数多
く存在する部分では、動き補償されるブロックと動き補
償されないブロックが混在することになる。一定値以上
の大きさを持つ画面全体の平行移動(パニング;Pannin
g)等が発生した場合などにおいて、画面上の平坦部分
で動き補償されるブロックに囲まれて動き補償されない
ブロックが存在すると画質劣化の原因となる。
However, in the above configuration, whether or not to perform motion compensation is determined based on a prediction error signal based on motion compensation of a coded block and a difference value between the coded block and a previous frame. Therefore, according to these two values, in a portion where many blocks are determined near the boundary of whether or not to perform motion compensation, blocks where motion compensation is performed and blocks where motion compensation is not performed are mixed. . Parallel movement of the entire screen with a size greater than a certain value (panning; Pannin
In the case where g) or the like occurs, if there is a block that is not motion-compensated surrounded by motion-compensated blocks in a flat portion on the screen, it causes image quality degradation.

本発明は、以上のような課題に鑑み、従来の方式では
動き補償されないブロックについても、動ベクトルが周
辺の隣接した動き補償したブロックの動ベクトルと同一
か検査し、符号化ブロックがパニング発生時の中心部の
ブロックである場合には、動き補償しないという判定を
補正し、動き補償を行い、画質の向上を図ることを目的
としたものである。
In view of the above problems, the present invention checks whether a motion vector of a block that is not motion-compensated by the conventional method is the same as a motion vector of a neighboring motion-compensated block, and determines whether a coded block is panned. In the case of the block at the center of, the determination that no motion compensation is performed is corrected, motion compensation is performed, and the image quality is improved.

課題を解決するための手段 上記目的を達成するための本発明の技術的解決手段は
テレビジョン信号をアナログディジタル変換する手段
と、ディジタル化した入力テレビジョン信号の1フレー
ムまたは1フィールドを定められた大きさのブロックに
分割する手段と、個々のブロックについてテレビジョン
画像の動きである動ベクトルを算出する手段と、フレー
ム間差分値にもとずいて符号化ブロックに対する動き補
償を行なうか否かを判定し、その結果を動き補償制御信
号として算出する第1の動き補償判定手段と、符号化ブ
ロック、及び符号化ブロックに隣接した周辺のブロック
の動ベクトル及び、動き補償制御信号を蓄積する手段
と、前記第1の動き補償判定手段で動き補償を行なわな
いと判定された符号化ブロックの動ベクトルと符号化ブ
ロックに隣接した周辺のブロックの動ベクトルを比較
し、動ベクトルが一致したとみなせるブロック数がK個
以上ある場合に前記動き補償制御信号を動き補償を行な
うように変更する動き補償制御信号補正手段と、符号化
ブロックの画素値と前記補正された動き補償制御信号に
もとずく予測画素値との差分を予測誤差値として算出す
る手段と、予測誤差値を直交変換し、直交変換係数を算
出する手段と、直交変換係数を量子化し、量子化した直
交変換係数を算出する手段と、量子化した直交変換係数
を符号化する手段と、量子化した直交変換係数を逆直交
変換し、量子化した予測誤差を算出する手段と、量子化
した予測誤差と予測信号より再生画像を算出する手段
と、再生画像を蓄積する手段と、動ベクトルを符号化す
る手段を具備した動き補償フレーム間符号化装置によ
り、上記目的を達成するものである。
Means for Solving the Problems The technical solution of the present invention for achieving the above object is to provide means for converting a television signal from analog to digital, and one frame or one field of a digitized input television signal. Means for dividing the block into blocks of size, means for calculating a motion vector which is the motion of the television image for each block, and whether or not to perform motion compensation on the encoded block based on the inter-frame difference value. First motion compensation determining means for determining the result and calculating the result as a motion compensation control signal; and means for accumulating a motion vector of a coded block and a neighboring block adjacent to the coded block, and a motion compensation control signal. The motion vector and the coding of the coded block determined as not performing the motion compensation by the first motion compensation determining means. A motion compensation control signal correcting means for comparing motion vectors of neighboring blocks adjacent to the block and changing the motion compensation control signal to perform motion compensation when the number of blocks which can be regarded as coincident with the motion vector is K or more; Means for calculating a difference between a pixel value of a coding block and a predicted pixel value based on the corrected motion compensation control signal as a prediction error value, and orthogonally transforming the prediction error value to calculate an orthogonal transformation coefficient Means for quantizing the orthogonal transform coefficients and calculating the quantized orthogonal transform coefficients; means for encoding the quantized orthogonal transform coefficients; and performing inverse orthogonal transform on the quantized orthogonal transform coefficients to perform quantization. Means for calculating a predicted error, a means for calculating a reproduced image from the quantized prediction error and the predicted signal, means for accumulating the reproduced image, and means for encoding a motion vector. The inter-compensated interframe coding device is intended to achieve the above object.

作用 従来の動き補償フレーム間符号化装置では、入力テレ
ビジョン信号と画像メモリに蓄積されている前フレーム
の再生テレビジョン信号を比較し、符号化ブロックの動
き補償ベクトルを算出し、符号化ブロックの前フレーム
と現フレームとの差分と、動き補償を用いた予測画素値
と現フレームの画素値との差分とを用いて、動き補償の
有効性を判定している。
In a conventional motion-compensated interframe coding apparatus, an input television signal is compared with a reproduced television signal of a previous frame stored in an image memory, a motion compensation vector of a coding block is calculated, and a motion compensation vector of the coding block is calculated. The effectiveness of motion compensation is determined using the difference between the previous frame and the current frame, and the difference between the predicted pixel value using motion compensation and the pixel value of the current frame.

しかし、これらの値によって、動き補償を行なうか否
かの境界の近くで判定が行なわれるブロックが数多く存
在する部分では、動き補償されるブロックと動き補償さ
れないブロックが混在することになる。特に画面全体の
平行移動が行なわれたときなどに、画面の平坦部におい
て、動き補償されるブロックに囲まれて動き補償されな
いブロックが存在すると、画質劣化の原因となる。
However, due to these values, in a portion where a large number of blocks are determined near the boundary of whether or not to perform motion compensation, blocks to be motion-compensated and blocks not to be motion-compensated are mixed. In particular, when there is a block, which is surrounded by motion-compensated blocks and is not motion-compensated, in a flat portion of the screen, such as when the entire screen is translated, this causes deterioration in image quality.

そこで本発明は、上記構成により符号化ブロックの動
ベクトルが隣接した周辺のブロックの動ベクトルと同一
の場合は、動き補償しないと判定されたブロックにおい
ても、その判定を補正して動き補償することにより、画
質を向上させたものである。
Therefore, according to the present invention, when the motion vector of a coded block is the same as the motion vector of a neighboring block according to the above configuration, even in a block determined not to perform motion compensation, the motion is compensated by correcting the determination. Thus, the image quality is improved.

実 施 例 以下、第1図を参照しながら本発明の第1の実施例に
ついて説明する。第1図は本発明の第1の実施例に於け
る動き補償フレーム間符号化装置のブロック図である。
第1図において、1は入力テレビジョン信号が入力する
入力端子、3は現フレームの符号化ブロックの画信号と
前フレームの再生画信号を比較して、符号化ブロックの
動ベクトルと第1動き補償制御信号を算出する第1動き
補償判定部、4は現フレームと前フレームの再生画信号
を蓄積する画像メモリ部、8は第1動き補償制御信号と
動ベクトルを蓄積し、最終的に符号化ブロックを動き補
償するか否かを判定し、結果を第2動き補償制御信号12
に出力する第2動き補償判定部、14は前フレームの再生
画信号に対して動き補償する動き補償部、15は第2動き
補償制御信号に対して2次元ローパスフィルタ処理する
ループ内フィルタ部、18は符号化ブロックの原画信号と
予測信号の差分演算を行ない予測誤差を算出する予測誤
差算出部、20は予測誤差信号を直交変換する直交変換
部、22は直交変換係数を量子化する量子化部、25は量子
化した直交変換係数を逆直交変換する逆直交変換部、27
は現フレームの再生画像を算出する再生画像算出部、29
は予測誤差を通信路符号化する予測誤差符号化部、31は
動ベクトルを通信路符号化する動ベクトル符号化部、33
は予測符号と動ベクトル符号より伝送フレームを構成す
るマルチプレクサ部、35は伝送フレームを一時蓄積する
符号メモリ部、37は伝送信号を出力する出力端子であ
る。
Embodiment 1 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of a motion compensation interframe coding apparatus according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an input terminal to which an input television signal is input, and 3 denotes a comparison between an image signal of an encoded block of a current frame and a reproduced image signal of a previous frame, and a motion vector of the encoded block and a first motion. A first motion compensation determination unit for calculating a compensation control signal, an image memory unit for storing a reproduced image signal of a current frame and a previous frame, and a storage unit for storing a first motion compensation control signal and a motion vector. It is determined whether or not motion compensation is to be performed on the converted block, and the result is referred to as a second motion compensation control signal 12.
A motion compensation unit that performs motion compensation on the reproduced image signal of the previous frame, a filter unit 15 that performs two-dimensional low-pass filtering on the second motion compensation control signal, Reference numeral 18 denotes a prediction error calculation unit that calculates a prediction error by performing a difference operation between an original image signal and a prediction signal of a coding block, 20 denotes an orthogonal transformation unit that orthogonally transforms a prediction error signal, and 22 denotes quantization that quantizes orthogonal transformation coefficients. Unit, 25 is an inverse orthogonal transform unit that performs inverse orthogonal transform on the quantized orthogonal transform coefficients, 27
Is a reproduced image calculation unit for calculating the reproduced image of the current frame, 29
Is a prediction error coding unit that performs channel coding on prediction errors, 31 is a motion vector coding unit that performs channel coding on motion vectors, 33
Is a multiplexer unit that forms a transmission frame from a prediction code and a motion vector code, 35 is a code memory unit that temporarily stores the transmission frame, and 37 is an output terminal that outputs a transmission signal.

以上のような構成において、以下その動作を説明す
る。テレビジョン信号は第1図に図示されていない信号
処理部でアナログ・ディジタル変換され、水平方向M画
素、垂直方向Nラインのブロックに分割され、入力端子
1よりテレビジョン信号2として入力する。次に、第1
動き補償判定部3は入力テレビジョン信号2と、画像メ
モリ部4より読みだした前フレームの再生画像5を比較
し、動ベクトル6を算出する。同時に、第1動き補償判
定部3は動ベクトル算出時の評価値を用いて、処理ブロ
ックに対する動き補償が有効か無効かを判定し、その結
果を第1動き補償制御信号7として出力する。第2動き
補償判定部8は、符号化ブロックの動ベクトル6と第1
動き補償制御信号7を蓄積し、符号化ブロックについて
動き補償が有効なのか否かを最終的に判断し、第2動き
補償制御信号12に出力する。さらに第2動き補償判定部
8は符号化ブロックに対する動き補償が最終的に有効と
判断されたときは、蓄積された符号化ブロックについて
動ベクトルを第2動き補償制御信号12に出力する。
The operation of the above configuration will be described below. The television signal is analog-to-digital converted by a signal processing unit (not shown in FIG. 1), divided into blocks of M pixels in the horizontal direction and N lines in the vertical direction, and input as a television signal 2 from the input terminal 1. Next, the first
The motion compensation determination unit 3 compares the input television signal 2 with the reproduced image 5 of the previous frame read from the image memory unit 4 and calculates a motion vector 6. At the same time, the first motion compensation determination unit 3 determines whether the motion compensation for the processing block is valid or invalid using the evaluation value at the time of calculating the motion vector, and outputs the result as the first motion compensation control signal 7. The second motion compensation determination unit 8 determines whether the motion vector 6 of the
The motion compensation control signal 7 is accumulated, it is finally determined whether or not the motion compensation is effective for the encoded block, and the result is output to the second motion compensation control signal 12. Further, when it is determined that the motion compensation for the coded block is finally effective, the second motion compensation determination unit 8 outputs a motion vector for the accumulated coded block to the second motion compensation control signal 12.

従って、第2動き補償制御信号12には、動ベクトルと
動き補償信号が重畳されている。
Therefore, the motion vector and the motion compensation signal are superimposed on the second motion compensation control signal 12.

以下に、動き補償が有効か無効かの最終的な判定の方
法を記述する。
The final method of determining whether the motion compensation is valid or invalid will be described below.

(1) 符号化ブロックに対する第1動き補償制御信号
7が7ONであれば、第2動き補償制御信号12をONとして
判定を終了する。
(1) If the first motion compensation control signal 7 for the coded block is 7ON, the second motion compensation control signal 12 is turned ON and the determination ends.

(2) 符号化ブロックの動ベクトル(Vx(i),Vy
(j))と符号化ブロックに隣接した8個の参照ブロッ
クの動ベクトル(Vx(i−1),Vy(j−1)),(Vx
(i),Vy(j−1)),(Vx(i+1),Vy(j−
1)),(Vx(i−1),Vy(j)),(Vx(i+1),
Vy(j)),(Vx(i−1),Vy(j+1)),(Vx
(i),Vy(j+1)),(Vx(i+1),Vy(j+
1))で、動き補償する参照ブロックの動ベクトルを比
較し、動ベクトルが一致したブロック数を係数し、前記
一致数が予め定めた値Kよりも大きいか等しい場合に
は、第1動き補償制御信号7を補償し、第2動き補償制
御信号12をonし、その他の場合は第2動き補償制御信号
をoffする。
(2) The motion vector (Vx (i), Vy
(J)) and the motion vectors (Vx (i-1), Vy (j-1)) and (Vx
(I), Vy (j-1)), (Vx (i + 1), Vy (j-
1)), (Vx (i-1), Vy (j)), (Vx (i + 1),
Vy (j)), (Vx (i-1), Vy (j + 1)), (Vx
(I), Vy (j + 1)), (Vx (i + 1), Vy (j +
In 1)), the motion vectors of the reference blocks to be motion-compensated are compared, and the number of blocks in which the motion vectors match is counted. If the number of matches is greater than or equal to a predetermined value K, the first motion compensation is performed. The control signal 7 is compensated, the second motion compensation control signal 12 is turned on, and in other cases, the second motion compensation control signal is turned off.

実験によればK=4とすると画質の向上が確認され
た。
According to the experiment, improvement of the image quality was confirmed when K = 4.

動き補償部14は、符号化ブロックの再生画像15に対し
動ベクトル情報12により動き補償する場合は動ベクトル
で動き補償し、動き補償しない場合は何もせずに、動き
補償信号16として出力する。ループ内フィルタ部15は、
動き補償信号16に対しループ内フィルタ処理を行い予測
信号17として出力する。
The motion compensator 14 performs motion compensation on the reproduced image 15 of the coded block using the motion vector when motion compensation is performed using the motion vector information 12, and outputs nothing as the motion compensation signal 16 without performing motion compensation. The in-loop filter unit 15
The in-loop filter processing is performed on the motion compensation signal 16 and the result is output as a prediction signal 17.

本処理方式は、符号化ブロックのループ内フィルタ処
理に隣接した周辺8ブロックの動ベクトルを必要とする
ため、符号化ブロックの処理開始が従来例に比べNライ
ン分遅延するが、その遅延時間は処理フレーム速度;10F
RAME/SEC、1フレーム総ライン数;288ライン、N=8と
した場合に、約3mSECであり、その影響はほとんど無視
できる。
Since this processing method requires the motion vectors of eight peripheral blocks adjacent to the in-loop filter processing of the coding block, the processing start of the coding block is delayed by N lines as compared with the conventional example. Processing frame speed; 10F
When RAME / SEC, total number of lines per frame; 288 lines, N = 8, the effect is about 3 mSEC, and the effect is almost negligible.

予測誤差算出部18は、符号化ブロックの入力テレビジ
ョン信号2と予測符号17の差分演算を行ない、その結果
を予測誤差信号19として出力する。直交変換部20は、予
測誤差信号19に対して直交変換を行ない、予測誤差信号
19の近傍画素間が持つ高い相関性を除去して、予測誤差
直交変換係数21を算出する。直交変換方式としては、多
くの場合、高い変換効率を持ち、ハードウェア化につい
て実現性のある離散コサイン変換が用いられる。量子化
部22は発生符号量23により量子化特性が変化する量子化
器であり、予測誤差直交変換係数21を量子化し、予測誤
差直交変換量子化係数24を算出する。逆直交変換部25
は、予測誤差直交変換量子化係数24を逆直交変換し、量
子化誤差を含んだ予測誤差信号26を算出する。再生画像
算出部27は量子化誤差を含んだ予測誤差信号26と予測信
号17を加算し、符号化ブロックの再生画像28を算出す
る。画像メモリ4は現フレームの再生画像信号28を蓄積
し、前フレームの再生画像信号5、および15を出力す
る。予測誤差符号化部29は予測誤差直交交換量子化係数
24を符号化し、予測誤差符号30を算出する。動ベクトル
符号化部31は動き補償したブロックの動ベクトル12を符
号化し、動ベクトル符号32を算出する。マルチプレクサ
部33は予測誤差符号30と動ベクトル符号32より、所定の
形式の伝送フレーム34を算出する。符号メモリ部35は伝
送フレーム34を、一旦蓄積し、図示していない外部より
入力するクロック信号に同期して、伝送符号36として出
力端子37より、出力する。
The prediction error calculation unit 18 performs a difference operation between the input television signal 2 of the coding block and the prediction code 17, and outputs the result as a prediction error signal 19. The orthogonal transform unit 20 performs an orthogonal transform on the prediction error signal 19, and outputs the prediction error signal
The prediction error orthogonal transform coefficient 21 is calculated by removing the high correlation between the 19 neighboring pixels. In many cases, as the orthogonal transform method, a discrete cosine transform that has high conversion efficiency and is feasible in terms of hardware is used. The quantization unit 22 is a quantizer whose quantization characteristic changes according to the generated code amount 23, and quantizes the prediction error orthogonal transform coefficient 21 to calculate a prediction error orthogonal transform quantization coefficient 24. Inverse orthogonal transform unit 25
Calculates the prediction error signal 26 including the quantization error by inversely transforming the prediction error orthogonal transform quantization coefficient 24. The reproduction image calculation unit 27 adds the prediction error signal 26 including the quantization error and the prediction signal 17, and calculates a reproduction image 28 of the encoded block. The image memory 4 stores the reproduced image signal 28 of the current frame and outputs the reproduced image signals 5 and 15 of the previous frame. The prediction error encoding unit 29 is a prediction error orthogonal exchange quantization coefficient.
24 is encoded, and a prediction error code 30 is calculated. The motion vector encoding unit 31 encodes the motion vector 12 of the motion-compensated block, and calculates a motion vector code 32. The multiplexer unit 33 calculates a transmission frame 34 of a predetermined format from the prediction error code 30 and the motion vector code 32. The code memory unit 35 temporarily stores the transmission frame 34 and outputs the transmission frame 34 from the output terminal 37 as a transmission code 36 in synchronization with a clock signal input from the outside (not shown).

以上の説明から明らかなように本実施例によれば、第
2動き補償判定部8で、符号化ブロックの動ベクトルと
隣接した周辺ブロックの動ベクトルを比較し、符号化ブ
ロックの動ベクトルが隣接した周辺のブロックの動ベク
トルと同一の場合は、動き補償しないと判定されたブロ
ックに対しても動き補償を行なうことにより、画面全体
の平行移動時に、画面の平坦部で動き補償されるブロッ
クと動き補償されないブロックが混在することによって
起こる画質の劣化を防ぎ、画質を向上させたものであ
る。
As is apparent from the above description, according to the present embodiment, the second motion compensation determination unit 8 compares the motion vector of the coded block with the motion vector of the neighboring block, and determines that the motion vector of the coded block is adjacent. When the motion vector is the same as the motion vector of the surrounding block, the motion compensation is performed also on the block determined not to be motion-compensated. The image quality is improved by preventing the deterioration of the image quality caused by the mixture of the blocks that are not motion compensated.

なお、以上の説明に於て、動き補償しないと判定され
たブロックについて、判定を補正し動き補償するか否か
を「符号化ブロックの動ベクトルと符号化ブロックに隣
接した周辺の動き補償するブロックの動ベクトルの一致
数」で判定する例を示したが、「一致したと見なせる
数」で判定してもよい。
In the above description, for a block that is determined not to perform motion compensation, whether or not to perform the motion compensation by correcting the determination is determined as “the motion vector of the coded block and the neighboring motion-compensated block adjacent to the coded block. Although the example in which the determination is made based on the “number of matching motion vectors” is shown, the determination may be made based on the “number that can be regarded as matched”.

また、以上の説明に於て、前フレームの再生画と現フ
レームの現画とを用いて、動ベクトルの検出を行なう例
を示したが、前フレームの原画と現フレームの原画とを
用いて、動ベクトルを検出してもよい。
Further, in the above description, an example in which a motion vector is detected using the reproduced image of the previous frame and the current image of the current frame has been described. However, the motion vector is detected using the original image of the previous frame and the original image of the current frame. , A motion vector may be detected.

発明の効果 以上のように、本発明の効果としては、動き補償の有
効性の判定に関し、動き補償しないと判定した符号化ブ
ロックについて、符号化ブロックの動ベクトルと隣接し
た周辺ブロックの動ベクトルを一時記憶する手段と、符
号化ブロックの動ベクトルと隣接した周辺ブロックの動
ベクトルを比較し、符号化ブロックの動ベクトルが隣接
した周辺のブロックの動ベクトルと同一の場合は、動き
補償しないという判定を補正し、動き補償する手段を具
備することにより、画面全体の平行移動時などに、画面
上の平坦部で動き補償するブロックと動き補償しないブ
ロックが混在することによっておこる画質の劣化を防ぐ
ことにより、画質を向上させることができ、その効果は
大きい。
As described above, as an effect of the present invention, regarding the determination of the effectiveness of motion compensation, for a coding block determined not to perform motion compensation, the motion vector of the neighboring block adjacent to the motion vector of the coding block is calculated. The temporary storage means is compared with the motion vector of the coded block and the motion vector of the neighboring block. If the motion vector of the coded block is the same as the motion vector of the neighboring block, it is determined that no motion compensation is performed. To prevent the deterioration of image quality caused by the presence of blocks that are motion-compensated and blocks that are not motion-compensated in a flat part of the screen, such as when the entire screen is moved in parallel. As a result, the image quality can be improved, and the effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例における動き補償フレーム間
符号化装置のブロック結線図、第2図は符号化ブロック
と隣接した周辺ブロックの位置関係を示した図、第3図
は従来の動き補償フレーム間符号化装置のブロック結線
図である。 1、41……入力端子、3……第1動き補償判定部、43…
…動ベクトル算出部、8……第2動き補償判定部、4、
44……画像メモリ部、14、48……動き補償部、15、50…
…ループ内フィルタ部、18、52……予測誤差算出部、2
0、54……直交変換部、22、56……量子化部、25、59…
…逆直交変換部、27、61……再生画像算出部、29、63…
…予測誤差符号化部、31、65……動ベクトル符号化部、
33、67……マルチプレクサ部、35、69……符号メモリ
部、37、71……出力端子。
FIG. 1 is a block diagram of a motion-compensated interframe coding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship between a coding block and neighboring blocks adjacent thereto, and FIG. It is a block connection diagram of a compensation interframe coding apparatus. 1, 41 ... input terminal, 3 ... first motion compensation determination unit, 43 ...
.., A motion vector calculation unit, 8, a second motion compensation determination unit, 4,
44 …… Image memory unit, 14, 48 …… Motion compensation unit, 15, 50…
… Intra-loop filter section, 18, 52 …… Prediction error calculation section, 2
0, 54: orthogonal transform unit, 22, 56: quantization unit, 25, 59 ...
… Inverse orthogonal transform unit, 27, 61… Reproduction image calculation unit, 29, 63…
... Prediction error coding unit, 31, 65 ... Motion vector coding unit,
33, 67 ... multiplexer section, 35, 69 ... code memory section, 37, 71 ... output terminals.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 郁夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−229580(JP,A) 特開 昭61−200789(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Ikuo Inoue 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A 1-2229580 (JP, A) 200789 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】テレビジョン信号をアナログディジタル変
換する手段と、ディジタル化した入力テレビジョン信号
の1フレームまたは1フィールドを定められた大きさの
ブロックに分割する手段と、個々のブロックについてテ
レビジョン画像の動きである動ベクトルを算出する手段
と、フレーム間差分値にもとずいて符号化ブロックに対
する動き補償を行なうか否かを判定し、その結果を動き
補償制御信号として算出する第1の動き補償判定手段
と、符号化ブロック、及び符号化ブロックに隣接した周
辺のブロックの動ベクトル及び、動き補償制御信号を蓄
積する手段と、前記第1の動き補償判定手段で動き補償
を行なわないと判定された符号化ブロックの動ベクトル
と符号化ブロックに隣接した周辺のブロックの動ベクト
ルを比較し、動ベクトルが一致したとみなせるブロック
数がK(但し、Kは8以下の正整数)個以上ある場合
に、前記動き補償制御信号を動き補償を行なうように変
更する動き補償制御信号補正手段と、符号化ブロックの
画素値と前記補正された動き補償制御信号にもとずく予
測画素値との差分を予測誤差値として算出する手段と、
予測誤差値を直交変換し、直交変換係数を算出する手段
と、直交変換係数を量子化し、量子化した直交変換係数
を算出する手段と、量子化した直交変換係数を符号化す
る手段と、量子化した直交変換係数を逆直交変換し、量
子化した予測誤差を算出する手段と、量子化した予測誤
差と予測信号より再生画像を算出する手段と、再生画像
を蓄積する手段と、動ベクトルを符号化する手段を具備
した動き補償フレーム間符号化装置。
A means for converting a television signal from analog to digital; a means for dividing one frame or one field of a digitized input television signal into blocks of a predetermined size; Means for calculating a motion vector which is the motion of the first motion, and determining whether or not to perform motion compensation on the coded block based on the inter-frame difference value, and calculating the result as a motion compensation control signal. Compensation judging means, means for accumulating the motion vector of a coded block and a neighboring block adjacent to the coded block and a motion compensation control signal, and judging that motion compensation is not performed by the first motion compensation judging means. The motion vector of the coded block is compared with the motion vectors of neighboring blocks adjacent to the coded block, and the motion vector A motion compensation control signal correcting means for changing the motion compensation control signal to perform motion compensation when the number of blocks which can be regarded as coincident with each other is equal to or more than K (where K is a positive integer of 8 or less); Means for calculating the difference between the pixel value of the converted block and the predicted pixel value based on the corrected motion compensation control signal as a prediction error value,
A means for orthogonally transforming the prediction error value and calculating an orthogonal transform coefficient; a means for quantizing the orthogonal transform coefficient to calculate a quantized orthogonal transform coefficient; a means for encoding the quantized orthogonal transform coefficient; Means for inversely orthogonally transforming the quantized orthogonal transform coefficients to calculate a quantized prediction error, means for calculating a reproduced image from the quantized prediction error and the prediction signal, means for accumulating the reproduced image, A motion-compensated inter-frame encoding device comprising encoding means.
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