JP3112910B2 - 動き補償フレーム間符号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、画像信号を符号化して伝送する動き補償
フレーム間符号化装置に関するものである。

［従来の技術］ 第５図は例えば特開昭58−107785号公報に示された従
来の動き補償フレーム間符号化装置を示すブロック図で
あり、図において、（１）は局部復号信号（101）を蓄
積して１フレーム前の画像情報を発生するループ内フレ
ームメモリ、（２）は現フレームの画像情報と前フレー
ムの画像情報とを比較して動きベクトル（103）を検出
する動きベクトル検出部である。

そして、（３）は動きベクトル（103）に応じて変化
する遅延を前記ループ内フレームメモリ（１）の出力に
付与することによって予測信号（104）を発生する可変
遅延部、（４）は入力画像信号（102）から予測信号（1
04）を減算して差分値の予測誤差信号（105）を発生す
る減算器である。

また、（５）は差分値の予測誤差信号（105）を量子
化して符号化する符号化部、（６）は符号化された予測
誤差信号（以下符号化データという）（106）を復号す
る復号化部である。

さらに、（７）は復号された予測誤差信号（107）と
前記予測信号（104）とを加算して局部復号信号（108）
を発生する加算器、（８）は符号化データ（106）と動
きベクトル103）とを多重化して伝送路（109）へ送出す
るマルチプレクサである。

次に、動作について説明する。

入力画像信号（102）は動きベクトル検出部（２）と
減算器（４）へ入力され、動きベクトル検出部（２）は
ループ内フレームメモリ（１）から１フレーム前の画像
情報すなわち局部復号信号（101）を入力し、現フレー
ムの画像情報と前フレームの画像情報とを比較して動き
ベクトル（103）を出力する。

そして、動きベクトル（103）及び局部復号信号（10
1）を入力する可変遅延部（３）は、動きベクトル（10
3）に応じて変化する遅延を局部復号信号（101）に付与
することにより予測信号（104）として出力する。

それから、予測信号（104）を入力する減算器（４）
は、入力画像信号（102）から予測信号（104）を減算し
て差分値の予測誤差信号（105）を符号化部（５）へ出
力し、該符号化部（５）は該差分値の予測誤差信号（10
5）を符号化して符号化データ（106）を出力する。

さらに、符号化データ（106）と動きベクトル（103）
はマルチプレクサ（８）によって多重化されて伝送路
（109）へ送出される。

一方、符号化部（５）から出力される符号化データ
（106）は復号化部（６）へも出力され、復号化部
（６）は符号化データ（106）を復号して復号誤差信号
（107）を出力する。

そして、加算器（７）は復号誤差信号（107）に予測
信号（104）を加算して局部復号信号（108）を発生し、
該局部復号信号（108）はループ内フレームメモリ
（１）に書き込まれる。

ここで、動きベクトル（103）及びその検出方法につ
いて第６図を用いて説明する。なお、第６図（ａ）は前
フレームを示し、（ｂ）は現フレームを示している。

図において、前フレーム中の点Ｂ′にあった物体が現
フレームでは点Ａに移動したとする。すると、動き補償
フレーム間符号化においては、現フレームにおける点Ａ
に対して前フレームの同一位置にある点Ａ′と点Ｂ′と
の変位量（以下動きベクトルという）を求め、現フレ
ームの点Ａの信号値Ｙ（）の予測信号として単純フレ
ーム間符号化の場合の予測信号である点Ａ′の信号値Ｙ
（）の代りに点Ｂ′の信号値Ｙ（＋）を用いる。
なお、はテレビ画面上の位置を示す位置ベクトルであ
る。

この動きベクトル（）の検出方法は、テレビ画面を
複数のブロックに分割し、各々の現フレームのブロック
に対して同一位置を基準として種々の変位量だけずれた
位置にある前フレームのブロック内の信号と現フレーム
のブロック内の信号との類似度を示す評価値を求め、最
も類似度の高い前フレームのブロックに対する変位量を
動きベクトルとして検出する。

ついで、第７図により動き補償フレーム間符号化装置
の各信号のタイミングについて説明する。なお、図中の
斜線部はそれぞれの信号線に有効な画像信号またはデー
タがあることを示している。

入力画像信号（102）と１フレーム前の局部復号信号
（101）とが動きベクトル検出部（２）によって動きベ
クトル（103）を検出されて可変遅延部（３）によって
予測信号（104）が出力されるが、動きベクトル検出の
ための処理時間が必要なためａ時間だけ遅れて出力され
る。

同様に、減算器（４）ではｂ時間、符号化部（５）で
はｃ時間、復号化部（６）ではｄ時間、加算器（７）で
はｅ時間が処理時間として必要である。

従って、動き補償フレーム間符号化において、入力画
像信号（102）が入力されて局部復号信号（108）が出力
されるまでの１回の符号化処理ループに要する時間はａ
＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅとなる。

そして、１フレーム分の入力画像信号（102）の入力
が終了すると、そのフレームの局部復号信号（108）が
次フレームの符号化に必要なため、局部復号信号（10
8）の生成が終了するまでコマ落し等の処理により次フ
レームの入力が待機させ、局部復号信号（108）の生成
が終了した時点で次フレームの処理を開始する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の動き補償フレーム間符号化装置は以上のように
構成されているので、符号化ループ内に動きベクトル検
出処理が入っているために動きベクトルの検出に要する
処理時間だけ次フレームの符号化開始を遅らせなければ
ならず、処理時間が長くなるという問題点があった。ま
た、情報発生量を減少させるためには動きベクトルの検
出範囲の拡大と、探索点数の増加が必要であり、動きベ
クトルの検出に要する時間がさらに増加してコマ落し数
が増えて時間解像度が低くなるという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、動きベクトル検出を１フレームの符号化処理
と分離して行うようにして、コマ落し数が少なく時間解
像度の高い動き補償フレーム間符号化装置を得ることを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る動き補償フレーム間符号化装置は、現
フレームの入力画像信号と１フレーム前の画像情報に基
づく予測信号との差分信号を符号化する符号化部と、前
記符号化された差分信号から復号した信号を１フレーム
前の画像情報として蓄積する第１のフレームメモリと、
現フレームの入力画像信号の高域成分を除去するローパ
スフィルタと、検出された動きベクトルの大きさに応じ
て前記ローパスフィルタの挿入を制御するフィルタ制御
部と、前記ローパスフィルタにより高域成分を除去され
た入力画像信号を蓄積する第２のフレームメモリと、現
フレームの入力画像信号と前記第２のフレームメモリに
蓄積された１フレーム前の入力画像信号とを比較して動
きベクトルを検出する動きベクトル検出部と、を備える
ものである。

［作用］ この発明における動き補償フレーム間符号化装置は、
入力画像信号を符号化すると共に第２のフレームメモリ
に蓄積する。そして、第２のフレームメモリから１フレ
ーム前の画像情報を得る動きベクトル検出部は動きベク
トルを検出し、該動きベクトルと符号化された画像信号
は多重化されて伝送される。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

なお、第１図において、第５図と同一部分には同一符
号化して説明を省略する。

第１図において、（９）は局部復号信号（108）を蓄
積して動きベクトル（103）によって予測信号（104）を
発生する第１のフレームメモリとしてのループ内フレー
ムメモリ、（10）は入力画像信号（102）を１フレーム
分蓄積して１フレーム前の入力画像信号（110）を発生
する第２のフレームメモリとしての入力フレームメモリ
である。

ついで、本実施例の作用について説明する。

動きベクトル検出部（２）は、現フレームの入力画像
信号（102）と入力フレームメモリ（10）から得られる
１フレーム前の入力画像信号とを比較して動きベクトル
（103）を検出・出力する。

そして、入力フレームメモリ（10）は、次フレームの
符号化のための現フレームの入力画像信号（102）をメ
モリする。

それから、動きベクトル（103）が１フレーム前の局
部復号信号（108）を蓄積したループ内メモリ（９）に
与えられると、その動きベクトル（103）の変位量の位
置に対応した局部復号信号が予測信号（104）として出
力される。

さらに、予測信号（104）を入力する減算器（４）は
入力画像信号（102）から予測信号（104）を減算して差
分値の予測誤差信号（105）を符号化部（５）へ出力
し、該符号化部（５）は該差分値の予測誤差信号（10
5）を符号化して符号化データ（106）を出力する。

そして、符号化データ（106）と動きベクトル（103）
はマルチプレクサ（８）によって多重化されて伝送路
（109）へ送出される。

一方、符号化部（５）から出力される符号化データ
（106）は復号化部（６）へも出力され、復号化部
（６）は符号化データ（106）を復号して復号誤差信号
（107）を出力する。

そして、加算器（７）は復号誤差信号（107）に予測
信号（104）を加算して局部復号信号（108）を発生し、
該局部復号信号（108）はループ内フレームメモリ
（９）に書き込まれる。

ここで、各信号のタイミングを第２図により説明す
る。

図において、ａ′は入力画像信号（102）と１フレー
ム前の入力画像信号（110）とを比較して動きベクトル
（103）を検出するのに要する時間であり、ｂは減算器
（４）の処理時間、ｃは符号化部（５）の処理時間、ｄ
は復号化部（６）の処理時間、ｅは加算器（７）の処理
時間である。

本発明によると、動きベクトル検出にループ内フレー
ムメモリ（９）の１フレーム前の局部復号信号（108）
を用いずに入力フレームメモリ（10）の１フレーム前の
入力画像信号（110）を用いるため、局部復号信号（10
8）の生成完了に動きベクトル検出開始のタイミングに
合せる必要がなく、予測信号（104）の生成開始のタイ
ミングに合せれば良いことになる。

従って、入力画像信号（102）が入力されて局部復号
信号（108）が出力されるまでの１回の符号化処理ルー
プに要する時間はｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅとなる。

ついで、本発明の他の実施例を第３図を用いて説明す
る。なお、前述した部分と同じ部分には同一符号を付し
て説明を省略する。

本例の動き補償フレーム間符号化装置は、入力画像信
号（102）の入力フレームメモリ（10）への経路中にロ
ーパスフィルタ（11）を供えており、該ローパスフィル
タ（11）は動きベクトル検出部（２）から出力される動
きベクトル（103）を入力してオン・オフ信号を発生す
るフィルタ制御部（12）により制御されるようになって
いる。

そして、フィルタ制御部（12）は、動きベクトル（10
3）の大きさに応じて、すなわち動きベクトル（103）が
大きい動領域ではフィルタオン信号（112）を出力して
ローパスフィルタ（11）を挿入し、動きベクトル（10
3）が小さい静領域ではローパスフィルタ（11）を挿入
しないようにフィルタオフ信号（112）を出力する。

第４図のフィルタ特性例に示すように、フィルタオン
時には中央における目的画素の重みを1/4、その上下左
右の画素を1/8、左上、左下、右上、右下の画素を1/16
とすることによってローパスフィルタ特性が付加され
（第４図（ａ）参照）、フィルタオフ時には中央におけ
る目的画素の重みを１、周辺の画素の重みを０とする
（第４図（ｂ）参照）。

そして、フィルタ制御部（12）の動きベクトル（10
3）による制御は、例えば、動きベクトルが０、すなわ
ち動きがない場合はフィルタオフ、それ以外はフィルタ
オンする方法が考えられる。

以上のようにすると、静領域での解像度を損うことな
く、動領域において高域成分を除去することによって、
次フレームの動き検出精度を向上させることができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、１フレーム前の入
力画像情報を蓄積する第２のフレームメモリを備え、該
第２のフレームメモリから１フレーム前の画像情報を出
力するように構成したので、入力画像信号の符号化処理
と動きベクトル検出とを別々に行って、符号化ループの
処理時間を短くでき、これにより時間解像度を高くで
き、また動きベクトル検出時間の制限を緩くして、精度
の高い動きベクトル検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による動き補償フレーム間
符号化装置を示すブロック図、第２図は一実施例の動作
タイミングを示す図、第３図はこの発明の他の実施例を
示すブロック図、第４図はローパスフィルタの特性例を
示す図、第５図は従来の動き補償フレーム間符号化装置
を示すブロック図、第６図は動きベクトルの説明図、第
７図は従来装置の動作タイミングを示した図である。 図において、（１）、（９）は第１のフレームメモリ、
（２）は動きベクトル検出部、（10）は第２のフレーム
メモリである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−39920（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−46685（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−121374（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−107785（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 7/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現フレームの入力画像信号と１フレーム前
   の画像情報に基づく予測信号との差分信号を符号化する
   符号化部と、 前記符号化された差分信号から復号した信号を１フレー
   ム前の画像情報として蓄積する第１のフレームメモリ
   と、 現フレームの入力画像信号の高域成分を除去するローパ
   スフィルタと、 検出された動きベクトルの大きさに応じて前記ローパス
   フィルタの挿入を制御するフィルタ制御部と、 前記ローパスフィルタにより高域成分を除去された入力
   画像信号を蓄積する第２のフレームメモリと、 現フレームの入力画像信号と前記第２のフレームメモリ
   に蓄積された１フレーム前の入力画像信号とを比較して
   動きベクトルを検出する動きベクトル検出部と、 を備える動き補償フレーム間符号化装置。