JP3112476B2 - 動きベクトル検出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、映像信号の特定の範囲におけるフレーム
間の移動量を検知して、被写体を追尾するために用いた
り、画面の振動などの動きを補正するために用いる動き
ベクトル検出回路に関する。

〔従来の技術〕

フレーム間の画素移動量を検出するためには、本来、
画像内の全画素についてどの方向にどれだけ動いたかを
算出するのが理想的であり、これ以上の動きベクトル検
出精度はない。しかし、大規模なハードウェアと時間を
要し実現困難である。そこで、一般には、画面のいくつ
かの画素（以下、「代表点」という）に着目し、これら
の画素の移動量から画面全体の動きベクトルを決定する
方法がとられている。

第３図は代表点マッチング法を用いた動きベクトル検
出回路の一般的な代表点演算回路の構成を示すブロック
回路図で、（１）はA/D変換器、（２）はラッチ回路、
（３）は代表点メモリ、（４），（５）はラッチ回路、
（６）は絶対値演算回路、（７）はゲート回路、（８）
は累積加算テーブル、（９）はテーブル値比較回路であ
る。

第４図は第３図の従来例における画像のブロックと代
表点との関係を示す図で、１フィールドの画像（100）
を所定個数のブロック（21）に分け、各ブロックごとに
中央に１つの代表点Rij（31）を設けている。

次に、この従来例の動作を説明する。

第３図において、入力映像信号（ア）はまずあらかじ
め定められたサンプリングレートでA/D変換器（１）でA
/D変換され、ブロック（21）内の代表点（31）の画素デ
ータ（イ）がラッチ回路（２）を経由して代表点メモリ
（３）に書き込まれる。代表点メモリ（３）に収納され
た画素データ（イ）は１フレーム遅延されて読み出さ
れ、ラッチ回路（４）を経由して絶対値演算回路（６）
に送られる。

他方、A/D変換された映像信号のデータは、ラッチ回
路（５）を経由して絶対値演算回路（６）に送出され
る。絶対値演算回路（６）は、ラッチ回路（４）から入
力される１フレーム前の代表点の画素データ（イ）とラ
ッチ回路（５）から逐次出力される現フレームの画素デ
ータ（ウ）との差の絶対値（エ）を演算して出力する。

この演算はブロック単位で行なわれるが、この差の絶
対値（エ）はゲート回路（７）によって動きベクトル検
出領域だけの信号が選択され、これが累積加算テーブル
（８）に設けられている各ブロック内の各画素に対応す
るアドレスに逐次累積加算される。このテーブルの各ア
ドレスの加算結果はテーブル値比較回路（９）に入力さ
れ、加算結果が最小なところのアドレスをもって、１フ
レーム間に画像位置がどの方向にどれだけ移動したか、
すなわち動きベクトル値（オ）として決定される。

つまり、１フレーム前の代表点Rijと現フレームの代
表点に対して水平方向にｘ、垂直方向にｙの位置にある
各画素のデータSi＋x,j＋ｙとの差の絶対値を各ブロッ
クについて求め、各ブロックの同じx,y座標位置につい
て累積加算した値Dxyのテーブルを作成する。

このDxyの値は Dxy＝Σ|Rij−Si＋x,j＋y| で示されるので、このDxyの値が最小値である座標位置
のｘとｙを、水平方向および垂直方向の動きベクトルと
している。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように従来の動きベクトル検出回路は、１フレ
ーム間の画像の移動距離が累積加算テーブルの大きさを
超える場合、正しい動きベクトルを求めることができな
かった。従来はこれを解決するためには累積加算テーブ
ルを拡大する必要があり、これはテーブルの分のハード
ウェアの増加にとどまらず演算回数の増加を必要とし、
飛躍的にハードウェア規模が拡大するという欠点があっ
た。

また、累積加算テーブルにオフセット値を与える特開
平１−166684号公報記載の方法では、検出可能なダイナ
ミックレンジを増やすことはできない。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもの
で、画像の動く速度が大きいときでも、ハードウェアの
大幅な拡大をせずに正しい動きベクトルを検出すること
ができる動きベクトル検出回路を得ることを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明による動きベク
トル検出回路は、時間的に連続した２つの画像情報の相
関から画像の動きを検出する従来の代表点マッチング法
によって検出された動きベクトルの値を判断して、画像
のサンプリングレートを制御する制御手段を備えた点を
特徴とする。

〔作用〕

この発明による動きベクトル検出回路は、検出された
動きベクトルの値によってサンプリングレートを変える
ことにより、検出範囲および検出精度を動的にかつ広範
囲に変更することができる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図と第２図および第
４図を用いて説明する。

第１図はこの実施例における動きベクトル検出回路の
ブロック回路図で、（10）は動きベクトル判定回路、
（11）はサンプリングレート制御回路である。

第２図はこの実施例における画像のブロックの見かけ
の大きさの変化を示している図である。

次に、この実施例の第３図に示した従来例と異なる部
分の動作を説明する。

動きベクトル判定回路（10）は、テーブル値比較回路
（９）から出力される動きベクトル値（オ）の大きさ
が、ブロック（21）（第４図参照）の範囲内であるか否
かを判定する。

ここでブロック（21）の大きさを（2x max×2y max）
とすると、ｘおよびｙのとり得る範囲は −ｘmax＜ｘ＜＋ｘmax −ｙmax＜ｙ＜＋ｙmax となる。

動きベクトル判定回路（10）は、入力された動きベク
トルの値（x,y）の大きさに応じてA/D変換器（１）のサ
ンプリングレートを決定する信号を送出する。すなわ
ち、Dxyの最小値アドレスが±ｘmaxまたは±ｙmaxであ
った場合は、実際の動きベクトルの大きさは、ブロック
（21）の大きさを超えていた場合が考えられる。そこ
で、この場合にはサンプリングレート制御回路（11）を
介してサンプリングレートを低下させ、１ブロックの見
かけの大きさを大きくするように制御する。

たとえば、ｘ方向のサンプリングレートがfsのときブ
ロック（21）の大きさが第２図（ａ）の大きさであっ
て、動きベクトルの検出範囲（ｘ方向）は−ｘmax＜ｘ
＜ｘmaxであったとする。これを第２図（ｂ）のように
サンプリングレートをfs/2とすると、ブロック（22）は
２倍の大きさになり、検出できるベクトルの大きさは画
面上で−2x max＜ｘ＜2x maxとなり、ダイナミックレン
ジは２倍となる。このとき検出精度は1/2になるが、ベ
クトルの絶対値が大きいため相対的な精度は変わらない
ものとみなせる。

また逆に、累積加算値Dxyの最小値アドレスｘがｘmax
/2より小さかった場合、検出すべき動きベクトルに対し
てブロックの大きさが大きすぎると考えられる。そこ
で、動きベクトル判定回路（10）はサンプリングレート
制御回路（11）にサンプリングレートを上げる指令信号
を送出し、この結果ブロック（21）の大きさを縮小して
検出精度を高めるように制御する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の動きベクトル検出回路によ
れば、サンプリングレートを検出された動きベクトルの
大きさがブロックの大きさに対して適切な大きさとなる
ように動的に変更する手段を備えたので、画像の動きが
検出限界以上に大きく、また小さくなったとしてもハー
ドウェアの大幅な拡大をすることなしに、正確な動きベ
クトルを検出することができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック回路図、第２図
はこの実施例における動きベクトルを検出するブロック
の変化を示す図、第３図は従来の動きベクトル検出回路
のブロック回路図、第４図はブロックと代表点および代
表点と各画素との関係を示す図である。 （１）……A/D変換器、（２），（４），（５）……ラ
ッチ回路、（３）……代表点メモリ、（６）……絶対値
演算回路、（８）……累積加算テーブル、（９）……テ
ーブル値比較回路、（10）……動きベクトル判定回路、
（11）……サンプリングレート制御回路。 なお、各図中、同一符号は同一、または相当部分を示
す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力映像信号を所定のサンプリングレート
   でA/D変換した１フレーム分の画像信号によって表わさ
   れる１フレーム分の画像を複数の同じ大きさのブロック
   に分割し、現フレームに対して１フレーム前の各ブロッ
   クの所定の位置に設定した代表点と上記現フレームの上
   記各ブロックに対応するブロックの画像データのサンプ
   リングデータとの間の差の絶対値を求め、上記現フレー
   ムの全てのブロックに亙って各ブロック内における代表
   点に対するサンプリングデータの座標位置が同じところ
   の上記絶対値を累積加算し、その累積加算結果が最小な
   ところの上記座標位置を動きベクトルとして検出するよ
   うに構成されたものにおいて、上記ブロックの大きさが
   上記検出される動きベクトルの大きさに対して適切な大
   きさとなるように上記A/D変換の所定のサンプリングレ
   ートを制御する手段を備えたことを特徴とする動きベク
   トル検出回路。