JP2806332B2 - 動画像の動き補償回路 - Google Patents

動画像の動き補償回路

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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】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、動画像の高能率
符号化を行う画像符号化装置において、入力された画像
の動きベクトルを求めて、予測画像を生成する動画像の
動き補償回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、動画像のテレビジョン信号を圧
縮して符号化する高能率符号化処理においては、時間的
に連続する二つの画像(フレーム)間の相関を利用して
情報量の削減を図っている。この場合、現画像の動きベ
クトル検出を行って前画像に対する動きだけを伝送する
ことにより、さらなる情報量の削減が可能となる。従
来、動きベクトルの検出は、図2に示すように、現在の
画像において動きベクトル検出を行おうとする(例え
ば、8×8画素で構成される)ブロックA(斜線)に対
して、1フレーム前の前画像にて、ブロックAの中心と
同じ位置を中心として、画像信号のブロックの中心があ
る領域Rの中にある全てのブロック内の信号との間で差
分を評価し、そのうち最小値を与える領域R内の座標と
中心点との差を動きベクトルとするものである(特開昭
61−184071号公報、特開平5−75987号公
報等参照)。ところで、動きベクトル検出は、検出を行
う範囲が広ければ広いほど、また、検出の精度が高けれ
ば高いほど、情報量の削減効果が大きくなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の動きベクトル検出回路では、検出範囲を広げ、検出精
度を高めることは回路規模及び処理時間を飛躍的に増大
させる要因となるので、装置として実現することは困難
である。このため、従来では、検出範囲を広くしたい場
合は、検出精度の低下を余儀なくされ、一方、検出精度
を高くしたい場合は、検出範囲を狭くせざるを得ないと
いう不都合があった。
【0004】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、回路規模及び処理時間の増大を抑えながら、符
号化効率の向上を図ることのできる動画像の動き補償回
路を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、画像信号を空間的に移動さ
せることで入力画像の動きベクトルを検出して、フィー
ルド間やフレーム間の予測画像を生成する動画像の動き
補償回路であって、前入力画像を1フィールド分又は1
フレーム分蓄積する画像メモリ部と、動きベクトルの検
出範囲を検出中心からの距離に応じて近距離領域と中距
離領域と遠距離領域とに分割する検出範囲分割部と、上
記近距離領域には動き検出精度の高い高検出精度を、上
記中距離領域には動き検出精度の中くらいな中検出精度
を、上記遠距離領域には動き検出精度の低い低検出精度
をそれぞれ設定する検出精度設定部と、現入力画像と上
記画像メモリ部から出力される蓄積画像と上記検出範囲
分割部から出力される近距離領域と上記検出精度設定部
から出力される高検出精度とを受けて、上記近距離領域
の範囲で動きベクトルの検出を高精度に行う高精度動き
ベクトル検出部と、入力画像と上記画像メモリ部から出
力される蓄積画像と上記検出範囲分割部から出力される
中距離領域と上記検出精度設定部から出力される中検出
精度とを受けて、上記中距離領域の範囲で動きベクトル
の検出を中精度に行う中精度動きベクトル検出部と、入
力画像と上記画像メモリ部から出力される蓄積画像と上
記検出範囲分割部から出力される遠距離領域と上記検出
精度設定部から出力される低検出精度とを受けて、上記
遠距離領域の範囲で動きベクトルの検出を低精度に行う
低精度動きベクトル検出部と、上記高精度動きベクトル
検出部、中精度動きベクトル検出部、及び低精度動きベ
クトル検出部においてそれぞれ異なる精度で検出された
上記3つの動きベクトルのうち、最も誤差の少ない動き
ベクトルを選択して出力する動きベクトル選択部と、入
力画像と上記画像メモリ部から出力される蓄積画像と上
記動きベクトル選択部から出力される選択動きベクトル
とを受けて上記入力画像の予測画像を生成する予測画像
生成部とを備えてなることを特徴としている。
【0006】また、請求項2記載の発明は、画像信号を
空間的に移動させることで入力画像の動きベクトルを検
出して、フィールド間やフレーム間の予測画像を生成す
る動画像の動き補償回路であって、前入力画像を1フィ
ールド分又は1フレーム分蓄積する画像メモリ部と、動
きベクトルの検出範囲を検出中心からの距離に応じて、
かつ、検出中心に近い順に第1の領域、第2の領域、
…、第mの領域(mは自然数、1<m<n)、…、第
(n−1)の領域、第nの領域(nは2以上の自然数)
とにn分割する検出範囲分割部と、上記第1の領域には
1番高い動き検出精度を、上記第2の領域には2番目に
高い動き検出精度を、…、上記第mの領域にはm番目に
高い動き検出精度を、…、上記第(n−1)の領域には
2番目に低い動き検出精度を、上記第nの領域には1番
低い動き検出精度をそれぞれ設定する検出精度設定部
と、現入力画像と上記画像メモリ部から出力される蓄積
画像と上記検出範囲分割部から出力される第1の領域と
上記検出精度設定部から出力される1番高い動き検出精
度とを受けて、上記第1の領域の範囲で動きベクトルの
検出を1番高い精度で行う第1の動きベクトル検出部
と、現入力画像と上記画像メモリ部から出力される蓄積
画像と上記検出範囲分割部から出力される第2の領域と
上記検出精度設定部から出力される2番目に高い動き検
出精度とを受けて、上記第2の領域の範囲で動きベクト
ルの検出を2番目に高い精度で行う第2の動きベクトル
検出部と、………、現入力画像と上記画像メモリ部から
出力される蓄積画像と上記検出範囲分割部から出力され
る第mの領域と上記検出精度設定部から出力されるm番
目に高い動き検出精度とを受けて、上記第mの領域の範
囲で動きベクトルの検出をm番目に高い精度で行う第2
の動きベクトル検出部と、………、現入力画像と上記画
像メモリ部から出力される蓄積画像と上記検出範囲分割
部から出力される第(n−1)の領域と上記検出精度設
定部から出力される2番目に低い動き検出精度とを受け
て、上記第(n−1)の領域の範囲で動きベクトルの検
出を2番目に低い精度で行う第(n−1)の動きベクト
ル検出部と、現入力画像と上記画像メモリ部から出力さ
れる蓄積画像と上記検出範囲分割部から出力される第n
の領域と上記検出精度設定部から出力される1番低い動
き検出精度とを受けて、上記第nの領域の範囲で動きベ
クトルの検出を1番低い精度で行う第 nの動きベクトル
検出部と、上記n個の動きベクトル検出部においてそれ
ぞれ異なる精度で検出された上記n個の動きベクトルの
うち、最も誤差の少ない動きベクトルを選択して出力す
る動きベクトル選択部と、入力画像と上記画像メモリ部
から出力される蓄積画像と上記動きベクトル選択部から
出力される選択動きベクトルとを受けて上記入力画像の
予測画像を生成する予測画像生成部とを備えてなること
を特徴としている。
【0007】また、請求項3記載の発明は、請求項1又
は2記載の動画像の動き補償回路に係り、上記各動きベ
クトル検出部が、同時に検出動作を行う構成となってい
ることを特徴としている。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図1は、この発明の一実施例である動
画像の動き補償回路の電気的構成を示すブロック図であ
る。この例の動画像の動き補償回路は、同図に示すよう
に、画像メモリ部(フレームメモリ)1と、検出範囲分
割部2と、検出精度設定部3と、高精度動きベクトル検
出部4と、中精度動きベクトル検出部5と、低精度動き
ベクトル検出部6と、動きベクトル選択部7と、予測画
像生成部8とから概略構成されている。
【0009】上記画像メモリ部1は、回路の入力端子9
から入力された画像信号(以下、入力画像という)10
1を1フレーム分ずつ一定時間毎に蓄積した後、蓄積画
像102として出力する。検出範囲分割部2は、予め、
入力画像101に対する動きベクトルの検出範囲を中心
からの距離に応じて3つの検出範囲、近検出範囲103
と中検出範囲104と遠検出範囲105とに分割する。
例えば、動きベクトルの検出範囲が±64画素のとき、
0〜±16画素の範囲を近検出範囲103として、±1
6〜±32画素の範囲を中検出範囲104として、±3
2〜±64画素の範囲を遠検出範囲105として設定す
る。検出精度設定部3は、予め、入力画像101の動き
ベクトルの検出精度106〜108を分割された検出範
囲103〜104毎に設定する。ここで、近検出範囲1
03には検出精度の高い高検出精度106が対応し、遠
検出範囲105には検出精度の低い低検出精度108が
対応し、中検出範囲104には検出精度が中くらいの中
検出精度107が対応する構成となっている。これは、
近い範囲で検出される動きは、遅い動きであるため、検
出精度を高くする必要があるのに対して、遠い範囲で検
出される動きは早い動きであるため、余り高い精度を必
要としないという前提を採用したためである。
【0010】高精度動きベクトル検出部4は、入力画像
101と、画像メモリ部1から出力される1フレーム分
の蓄積画像102と、検出範囲分割部2から出力される
近検出範囲103と、検出精度設定部3から出力される
高検出精度106とを受けて高精度動きベクトル109
の検出を行う。中精度動きベクトル検出部5は、入力画
像101と、画像メモリ部1から出力される蓄積画像1
02と、検出範囲分割部2から出力される中検出範囲1
04と、検出精度設定部3から出力される中検出精度1
07とを受けて中精度動きベクトル110の検出を行
う。また、低精度動きベクトル検出部6は、入力画像1
01と、画像メモリ部1から出力される蓄積画像102
と、検出範囲分割部2から出力される遠検出範囲105
と、検出精度設定部3から出力される低検出精度108
とを受けて低精度動きベクトル111の検出を行う。各
動きベクトル検出部4〜6は、同時に検出動作を行う。
ここで、各種検出精度について一例を挙げれば、高検出
精度106には、0.5画素、中検出精度107には1
画素、低検出精度108には2画素程度の精度を用いれ
ば良い。
【0011】動きベクトル選択部7は、高精度動きベク
トル検出部4から出力される高精度動きベクトル109
と、中精度動きベクトル検出部5から出力される中精度
動きベクトル110と、低精度動きベクトル6から出力
される低精度動きベクトル111のうち、最も誤差(差
分の総和、「従来の技術」の項参照)の少ない動きベク
トルを選択し、選択動きベクトル112として出力す
る。また、予測画像生成部8は、フレームメモリやコン
トローラ等からなり、入力画像101と、この入力画像
101よりも1フレーム分遅延して画像メモリ部1から
出力される蓄積画像102と、動きベクトル選択部7か
ら出力される選択動きベクトル112とを受けて、入力
画像101の予測画像113を生成して、回路の出力端
子10から出力する。このように、上記構成によれば、
回路規模及び処理時間の増大を抑えながら、符号化効率
の向上を実現できる。
【0012】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、画像の蓄
積の単位は、フレームに限らず、フィールドでも良い。
また、動くベクトルの検出範囲の分割個数は、3分割に
限らず、適宜、増減できる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の動画像
の動き補償回路によれば、回路規模及び処理時間の増大
を抑えながら、符号化効率の向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例である動画像の動き補償回
路の電気的構成を示すブロック図である。
【図2】時間的に連続する二つの画像(フレーム)間の
相関を利用した動きベクトルの検出方式を説明するため
の説明図である。
【符号の説明】
1 画像メモリ部 101 入力画像 102 蓄積画像 2 検出範囲分割部 103 近検出範囲(近距離領域) 104 中検出範囲(中距離領域) 103 遠検出範囲(遠距離領域) 3 検出精度設定部 106 高検出精度 107 中検出精度 108 低検出精度 4 高精度動きベクトル検出部 5 中精度動きベクトル検出部 6 低精度動きベクトル検出部 7 動きベクトル選択部 8 予測画像生成部

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像信号を空間的に移動させることで
    力画像の動きベクトルを検出して、フィールド間やフレ
    ーム間の予測画像を生成する動画像の動き補償回路にお
    いて、前入力画像を1フィールド分又は1フレーム分蓄積する
    画像メモリ部と、 動きベクトルの検出範囲を検出中心からの距離に応じて
    近距離領域と中距離領域と遠距離領域とに分割する検出
    範囲分割部と、 前記近距離領域には動き検出精度の高い高検出精度を、
    前記中距離領域には動き検出精度の中くらいな中検出精
    度を、前記遠距離領域には動き検出精度の低い低検出精
    度をそれぞれ設定する検出精度設定部と、 現入力画像と前記画像メモリ部から出力される蓄積画像
    と前記検出範囲分割部から出力される近距離領域と前記
    検出精度設定部から出力される高検出精度とを受けて、
    前記近距離領域の範囲で動きベクトルの検出を高精度に
    行う高精度動きベクトル検出部と、 入力画像と前記画像メモリ部から出力される蓄積画像と
    前記検出範囲分割部から出力される中距離領域と前記検
    出精度設定部から出力される中検出精度とを受けて、前
    記中距離領域の範囲で動きベクトルの検出を中精度に行
    う中精度動きベクトル検出部と、 入力画像と前記画像メモリ部から出力される蓄積画像と
    前記検出範囲分割部から出力される遠距離領域と前記検
    出精度設定部から出力される低検出精度とを受けて、前
    記遠距離領域の範囲で動きベクトルの検出を低精度に行
    う低精度動きベクトル検出部と、 前記高精度動きベクトル検出部、中精度動きベクトル検
    出部、及び低精度動きベクトル検出部においてそれぞれ
    異なる精度で検出された前記3つの動きベクトルのう
    ち、最も誤差の少ない動きベクトルを選択して出力する
    動きベクトル選択部と、 入力画像と前記画像メモリ部から出力される蓄積画像と
    前記動きベクトル選択部から出力される選択動きベクト
    ルとを受けて前記入力画像の予測画像を生成する予測画
    像生成部と を備えてなることを特徴とする動画像の動き
    補償回路。
  2. 【請求項2】 画像信号を空間的に移動させることで
    力画像の動きベクトルを検出して、フィールド間やフレ
    ーム間の予測画像を生成する動画像の動き補償回路にお
    いて、前入力画像を1フィールド分又は1フレーム分蓄積する
    画像メモリ部と、 動きベクトルの検出範囲を検出中心からの距離に応じ
    て、かつ、検出中心に近い順に第1の領域、第2の領
    域、…、第mの領域(mは自然数、1<m<n)、…、
    第(n−1)の領域、第nの領域(nは2以上の自然
    数)とにn分割する検出範囲分割部と、 前記第1の領域には1番高い動き検出精度を、前記第2
    の領域には2番目に高い動き検出精度を、…、前記第m
    の領域にはm番目に高い動き検出精度を、…、前記第
    (n−1)の領域には2番目に低い動き検出精度を、前
    記第nの領域には1番低い動き検出精度をそれぞれ設定
    する検出精度設定部と、 現入力画像と前記画像メモリ部から出力される蓄積画像
    と前記検出範囲分割部から出力される第1の領域と前記
    検出精度設定部から出力される1番高い動き検出精度と
    を受けて、前記第1の領域の範囲で動きベクトルの検出
    を1番高い精度で行う第1の動きベクトル検出部と、 現入力画像と前記画像メモリ部から出力される蓄積画像
    と前記検出範囲分割部から出力される第2の領域と前記
    検出精度設定部から出力される2番目に高い動き検出精
    度とを受けて、前記第2の領域の範囲で動きベクトルの
    検出を2番目に高い精度で行う第2の動きベクトル検出
    部と、 ………、 現入力画像と前記画像メモリ部から出力される蓄積画像
    と前記検出範囲分割部から出力される第mの領域と前記
    検出精度設定部から出力されるm番目に高い動き検出精
    度とを受けて、前記第mの領域の範囲で動きベクトルの
    検出をm番目に高い精度で行う第2の動きベクトル検出
    部と、 ………、 現入力画像と前記画像メモリ部から出力される蓄積画像
    と前記検出範囲分割部から出力される第(n−1)の領
    域と前記検出精度設定部から出力される2番目に低い動
    き検出精度とを受けて、前記第(n−1)の領域の範囲
    で動きベクトル の検出を2番目に低い精度で行う第(n
    −1)の動きベクトル検出部と、 現入力画像と前記画像メモリ部から出力される蓄積画像
    と前記検出範囲分割部から出力される第nの領域と前記
    検出精度設定部から出力される1番低い動き検出精度と
    を受けて、前記第nの領域の範囲で動きベクトルの検出
    を1番低い精度で行う第nの動きベクトル検出部と、 前記n個の動きベクトル検出部においてそれぞれ異なる
    精度で検出された前記n個の動きベクトルのうち、最も
    誤差の少ない動きベクトルを選択して出力する動きベク
    トル選択部と、 入力画像と前記画像メモリ部から出力される蓄積画像と
    前記動きベクトル選択部から出力される選択動きベクト
    ルとを受けて前記入力画像の予測画像を生成する予測画
    像生成部と を備えてなることを特徴とする動画像の動き
    補償回路。
  3. 【請求項3】 前記各動きベクトル検出部は、同時に検
    出動作を行う構成となっていることを特徴とする請求項
    1又は2記載の動画像の動き補償回路。
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