JP2642160B2 - 画像処理装置の動き検出方式 - Google Patents

画像処理装置の動き検出方式

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 例えば画像の高能率符号化装置などのような画像処理
装置における動き検出方式に関し, 動き検出のための演算量を削減し,ハードウェア規模
を小型化することを目的とし, 注目するブロックの周辺ブロックにおける検出動き量
から,優先順位が定められた複数の初期偏位ベクトル候
補を求め,優先順位の高い初期偏位ベクトル候補から順
番に選択して初期偏位ベクトルとしての適否を判定し、
選択された初期偏位ベクトル候補が適切と判定された
ら,それ以降の更に優先順位の低い初期偏位ベクトル候
補についての判定処理を中止し,その適切と判定された
初期偏位ベクトル候補を初期偏位ベクトルとして用いて
注目ブロックの動き量の検出を行うように構成される。
〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば画像の高能率符号化装置などのような
画像処理装置における動き検出方式に関する。
TV会議電話を始めとする最近の画像伝送では,伝送路
の有効利用および端末コストの軽減を図るため,その伝
送情報量を極力圧縮して低ビットレートを実現するとい
う観点から種々の方式が提案されている。
最近はいわゆるブロックマッチング形動き補償予測方
式がこの種の情報量圧縮方式として脚光を浴びるように
なってきており,この方式では,伝送画像の動きを検出
し,その動き分だけ予測画面を補償して差分信号を得る
ことにより,差分信号を一層小さくして量子化し伝送し
ている。
この動き補償予測では画像の動き量を検出することが
必要であるが,かかる動き量検出は小さな回路規模で,
かつ出来るだけ高い動き検出精度で行えることが必要と
される。
〔従来の技術〕
動き補償予測符号化方式による符号器の構成例が第5
図に示される。第5図において,1は入力画像xと予測値
との差分を求めて予測誤差εを出力する減算器,2は予
測誤差εを量子化して量子化値qを出力する量子化器,3
は量子化値qを逆量子化して予測誤差ε′を出力する逆
量子化器,4は予測誤差ε′と予測値とを加算して局部
複号信号x′を発生する加算器,5は前のフレームの画面
(参照画面)を格納するフレームメモリ,6は入力画像x
とフレームメモリ5の前画面とを比較して入力画像ブロ
ックの動きベクトルVを演算して出力する動き補償器,7
は動きベクトルVに従ってフレームメモリ5の前画面の
位置を動かす可変遅延器である。
この動き補償予測符号器は,フレームメモリ5に格納
された前画面に対する現画面ブロックの動き量を動き補
償器6で演算し,求めた動きベクトルVによって前画面
の位置を可変遅延器7で動かし,この動き補償された後
の前画面を予測画面に用いて入力画像ブロックの予測符
号化を行うものである。
従来の検出範囲予測形の動き検出方式としては,例え
ば和田氏等の「動き量検出における初期偏位の検討」
(昭和60年度電子通信学会総合全国大会,No.1212,5−40
P)に記述されているように,動き量を検出すべきブロ
ック(以下,注目ブロックと称する)の周辺ブロックに
おける検出動き量からその注目ブロックの初期偏位ベク
トルを推定する種々のアルゴリズムが提案されている。
この中では、現画面における注目ブロックの真上と左隣
の2つのブロックと前画面の同位置の1つのブロックの
計3つのブロックを参照ブロックの組合せとする方式が
比較的良好とされている。そして,参照ブロックが複数
ある場合における注目ブロックの初期偏位の選択方法と
しては,次のものが提案されている。
(I)各参照ブロックの動き量の平均値を求め,この平
均値を注目ブロックの初期偏位として動きベクトルの探
索を行う。
(II)各参照ブロックの動き補償誤差を判定条件とし,
この動き補償誤差が最小のブロックの動き量を注目ブロ
ックの初期偏位として動きベクトルの探索を行う。
(III)各参照ブロックの動き量をとりあえず初期偏位
として注目ブロックの動き補償誤差をそれぞれ計算し,
この動き補償誤差を判定条件として,これが最小となる
参照ブロックの動き量を注目ブロックの初期偏位として
動きベクトルの探索を行う。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の動き検出方式では,次のような問題点がある。
まず(I)の方法による場合には,参照ブロックごと
動き量を記憶するための動き量メモリと,平均値計算回
路が必要となる。
(II)の方法による場合には、同様な動き量メモリと
動き補償誤差を記憶する誤差メモリとが各ブロックごと
に必要となり,からに最小値計算回路が必要となる。
(III)の方法による場合には,動き量メモリと各参
照ブロック毎に動き補償誤差計算回路が必要となり、特
にこの動き補償誤差計算は演算量は多大である。
このように従来の方法は(I)〜(III)の何れによ
る場合も演算量が多く,かつ回路規模が大きくなるとい
う問題点がある。
したがって本発明は,動き検出のための演算量を削減
し,ハードウェア規模を小型化することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明に係る原理説明図である。本発明に係
る画像処理装置の動き検出方式は,注目するブロックの
周辺ブロックにおける検出動き量から,優先順位が定め
られた複数の初期偏位ベクトル候補を求め(ステップS
1),優先順位の高い初期偏位ベクトル候補から順番に
選択して初期偏位ベクトルとしての適否を判定し(ステ
ップS2,S3),選択された初期偏位ベクトル候補が適切
と判定されたら,それ以降の更に優先順位の低い初期偏
位ベクトル候補についての判定処理を中止し(ステップ
S3),その適切と判定された初期偏位ベクトル候補を初
期偏位ベクトルとして用いて注目ブロックの動き量の検
出を行う(ステップS4)ように構成される。
〔作用〕
注目ブロックの周辺ブロックにおける検出動き量から
複数の初期偏位ベクトル候補を演算し,これらの初期偏
位ベクトル候補に優先順位を定める(ステップS1)。そ
して優先順位の高い初期偏位ベクトル候補から順番に取
り出して(ステップS2),それが当該注目ブロックの初
期偏位ベクトルとして適当か否かを判定する(ステップ
S3)。この判定方法としては例えばその初期偏位ベクト
ル候補を動きベクトルとして用いたときの注目ブロック
の誤差累積和が所定のしきい値を越えるか否かで判定す
る方法が利用できる。
判定の結果,不満であれば,次に優先順位の高い初期
偏位ベクトル候補を取り出して判定処理を行う(ステッ
プS2,S3)。適当と判断される初期偏位ベクトル候補が
見つかったならば、それより優先順位の低い初期偏位ベ
クトル候補については判定処理を行うことを止め,その
適切と判定された初期偏位ベクトル候補を初期偏位ベク
トルとして用いて注目ブロックの動き量の検出を行う
(ステップS4)。
〔実施例〕
以下,図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
第2図は本発明の一実施例としての画像処理装置の動き
検出方式による符号器における動き補償器の要部構成が
示される。この回路は第5図の動き補償予測符号器の動
き補償器に適用されるものである。
第2図において,相関検出/最適ベクトル検出回路61
は現画面の注目ブロックxとフレームメモリ5からの前
画面の参照ブロックとが入力されており,これらの相関
を検出して最適な動きベクトルVDを検出して出力する。
ベクトルメモリ63は相関検出/最適ベクトル検出回路
61で検出された現画面および前画面のブロックの最適ベ
クトルVDを格納するメモリであり,アドレス発生回路62
からアドレス信号で指定されるブロックの最適ベクトル
VDを初期偏位ベクトルVIとしてアドレス発生回路62に送
出するように構成される。
アドレス発生回路62は注目ブロックxの現画面および
前画面における周辺ブロックの動き量から求まる複数の
初期偏位ベクトル候補に所定の優先順位を求め,優先順
位の高いものから順番にそのアドレス信号をベクトルメ
モリ63に送出し,それに応答してベクトルメモリ63から
送られてくる初期偏位ベクトルVIに基づいて初期偏位さ
れた前画面の参照ブロックをフレームメモリ5から読み
出すようにフレームメモリ5にアドレス指定するよう構
成されており,読み出された前画面参照ブロックは相関
検出/最適ベクトル検出回路61に入力される。
以下、実施例装置の動作が図面を参照して説明され
る。
まず最初に、アドレス発生回路62から,最も優先順位
の高い初期偏位ベクトル候補VI′を読み出すためのアド
レスがベクトルメモリ63に送出される。初期偏位ベクト
ル候補VI′としては,例えば第3図に示されるように,
現画面における注目ブロックAに対して前画面の同位置
にあるブロックMの最適ベクトルVM,あるいは現画面に
おける注目ブロックAの真上のブロックKの最適ベクト
ルVKなどが選ばれる。
ベクトルメモリ63はこのアドレス指定されたベクトル
を初期偏位ベクトルVIとしてアドレス発生回路62に送出
する。アドレス発生回路62はこの初期偏位ベクトルVI
基づいて初期偏位した前画面ブロックを読み出すための
アドレスを発生し,これをフレームメモリ5にアドレス
入力する。
これによりフレームメモリ5から読み出された前画面
入力は相関検出/最適ベクトル検出回路61に入力され
る。相関検出/最適ベクトル検出回路61は,この前画面
入力と,別途に入力される現画面の注目ブロックxとを
比較してその相関を検出する。相関検出方法としては、
例えば予測誤差の絶対値累積和あるいは絶対値二乗累積
和などが利用できる。
相関検出/最適ベクトル検出回路61で検出された相関
が前もって定められたしきい値よりも大きければ,この
時の初期偏位ベクトル候補VI′を最適初期偏位ベクトル
VIとして決定する。これと同時にアドレス発生回路62に
初期偏位ベクトル読出し更新制御信号を送出して,アド
レス発生回路62が次に優先順位が高い初期偏位ベクトル
候補VI′のアドレスを出力しないように動作停止させ
る。
一方,検出された相関が前もって定められたしきい値
よりも小さければ、次に優先順位が高い初期偏位ベクト
ル候補VI′を読み出すようにアドレス発生回路62に制御
信号を送出する。
かかる造作を段階的に繰り返し進め,相関が前もって
定められたしきい値よりも大きくなるまで続ける。
このようにして最適初期偏位ベクトルVIが求まった後
は,アドレス発生回路62では,最適初期偏位ベクトルVI
を中心とした探索範囲の前画面の複数ブロックをフレー
ムメモリ5から読み出すためのアドレス発生が行われ
る。この探索範囲は,例えば第4図に示されるように,
注目ブロックAを初期偏位ベクトルVIで初期偏位させた
ブロックA′を中心に縦横の±3画素(すなわち合計で
49ブロック)とすることができる。
これにより読み出された前画面の参照ブロックは相関
検出/最適ベクトル検出回路61に入力され,ここでこれ
ら複数ブロックと注目ブロックxとの相関検出が行わ
れ,最も相関が高いブロックの位置から最適ベクトルVD
が決定されて最終の動き量として出力される。
最適ベクトルの検出方法が以下に具体例をあげて更に
詳しく説明される。
いま,最も優先順位が高い初期偏位ベクトル候補VI
を,注目ブロックAに対する前画面の同位置のブロック
Mの最適ベクトルVMとする。これを初期偏位ベクトルと
して用いて注目ブロックAのブロックマッチングを行
い,誤差の絶対値累積和SMを求める。この場合,マッチ
ングのブロック数は1である。
この絶対値累積和SMが所定のしきい値ThM以下である
場合,すなわち, SM≦ThM である場合には,ブロックMの最適ベクトルVMを注目ブ
ロックAの最適初期偏位ベクトルVIとする。
一方,SM>ThMであった場合には,次に優先順位の高い
初期偏位ベクトル候補VI′を選択する。いまこれを,現
画面における注目ブロックAの真上のブロックKの最適
ベクトルVKとする。この最適ベクトルVKを初期偏位ベク
トルVIとして用いて注目ブロックAのブロックマッチン
グを行い,誤差の絶対値累積和SKを求める。この場合の
マッチングのブロック数は1である。
この結果として求められた絶対値累積和SKが所定のし
きい値ThK以下である場合,すなわち, SK≦ThK である場合には,ブロックKの最適ベクトルVKを注目ブ
ロックAの最適初期偏位ベクトルVIとする。
一方,SK>ThKであった場合には,次の処理を行う。す
なわち,ブロックMの最適ベクトルVMあるいはブロック
Kの最適ベクトルVKの何れか一方を中心に縦横±3画素
の範囲を探索範囲にして注目ブロックAのブロックマッ
チングを行い,それぞれの位置のブロックについて誤差
の絶対値累積和を求める。このようにして求まった絶対
値累積和のうちの最小の絶対値累積和SPのブロック位置
を最適ベクトルVDとする。
〔発明の効果〕
以上に説明したように,本発明によれば,初期偏位ベ
クトル候補の選定を優先順位の高いものから順次に段階
的に行っているため,全ての初期偏位ベクトル候補につ
いてそれぞれ演算を行って最適初期偏位ベクトルを決定
していた従来方式と比較して,演算を途中で終了できる
分だけ演算量が削減でき,結果として画像処理装置のハ
ードウェア規模の小型化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る原理説明図, 第2図は本発明の一実施例としての画像処理装置の動き
検出方式による符号器における動き補償器の要部構成を
示すブロック図, 第3図,第4図は実施例装置による動き検出動作を説明
するための図,および, 第5図は動き補償予測符号器の概略構成を示すブロック
図である。 図において, 1……減算器 2……量子化器 3……逆量子化器 4……加算器 5……フレームメモリ 6……動き補償器 7……可変遅延器 61……相関検出/最適ベクトル検出回路 62……アドレス発生回路 63……ベクトルメモリ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】注目するブロックの周辺ブロックにおける
    検出動き量から,優先順位が定められた複数の初期偏位
    ベクトル候補を求め(ステップS1), 優先順位の高い初期偏位ベクトル候補から順番に選択し
    て初期偏位ベクトルとしての適否を判定し(ステップS
    2,S3), 選択された初期偏位ベクトル候補が適切と判定された
    ら,それ以降の更に優先順位の低い初期偏位ベクトル候
    補についての判定処理を中止し(ステップS3), その適切と判定された初期偏位ベクトル候補を初期偏位
    ベクトルとして用いて注目ブロックの動き量の検出を行
    う(ステップS4)ように構成された画像処理装置の動き
    検出方式。
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