JP3175905B2 - Motion vector detection method and apparatus - Google Patents

Motion vector detection method and apparatus

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JP3175905B2
JP3175905B2 JP9644395A JP9644395A JP3175905B2 JP 3175905 B2 JP3175905 B2 JP 3175905B2 JP 9644395 A JP9644395 A JP 9644395A JP 9644395 A JP9644395 A JP 9644395A JP 3175905 B2 JP3175905 B2 JP 3175905B2
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motion vector
motion
unit
prediction error
allowable range
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淳 清水
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はテレビジョン信号等の画
像信号の動きベクトル検出法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for detecting a motion vector of an image signal such as a television signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】テレビジョンなどの画像信号の高能率符
号化において、過去または未来の画像信号を用いて動き
補償を行なう方法が知られている。動き補償に用いる動
きベクトルは、過去または未来の画像信号と符号化対象
フレーム間で探索される。その際、小ブロック間にて対
応する画素間の差分自乗和などの動き補償予測誤差が最
小となる位置を動きベクトルと決定する。決定された動
きベクトルを用いて動き補償を行ない、動き補償予測誤
差信号を符号化し、動きベクトルについても符号化し情
報量を圧縮する。
2. Description of the Related Art In a high-efficiency coding of an image signal of a television or the like, a method of performing motion compensation using a past or future image signal is known. A motion vector used for motion compensation is searched for between the past or future image signal and the encoding target frame. At this time, the position where the motion compensation prediction error such as the sum of squared differences between the corresponding pixels between the small blocks is minimized is determined as the motion vector. Motion compensation is performed using the determined motion vector, the motion compensation prediction error signal is encoded, and the motion vector is also encoded to compress the information amount.

【0003】図3は、従来の動きベクトル決定方法の例
を説明するブロック図である。画像符号化方法としては
標準的な動き補償と離散コサイン変換を使用した場合を
想定する。
FIG. 3 is a block diagram for explaining an example of a conventional motion vector determination method. As an image coding method, it is assumed that standard motion compensation and discrete cosine transform are used.

【0004】まず、入力端子101から入力された画像
は小ブロック分割部102にてM×N(M,Nは1以上
の整数)の小ブロックに分割される。小ブロックの画像
信号103とフレームメモリ107に蓄えられている1
フレーム前の画像信号から動きベクトル検出部104に
おいて動き補償予測誤差信号が最小になる動きベクトル
105が求められ、この動きベクトル105を基にして
動き補償部106において動き補償が行なわれ、減算器
108にて動き補償予測誤差信号が求められた後、動き
補償予測誤差信号に対し、離散コサイン変換部109で
直交変換の1つである離散コサイン変換が行なわれる。
First, an image input from an input terminal 101 is divided by a small block dividing unit 102 into small blocks of M × N (M and N are integers of 1 or more). Small block image signal 103 and 1 stored in frame memory 107
A motion vector detection unit 104 obtains a motion vector 105 that minimizes the motion compensation prediction error signal from the image signal before the frame, and the motion compensation unit 106 performs motion compensation based on the motion vector 105, and a subtractor 108 After the motion-compensated prediction error signal is obtained in (1), the discrete cosine transform unit 109 performs a discrete cosine transform, which is one of orthogonal transforms, on the motion-compensated predicted error signal.

【0005】量子化ステップ計算部114においては、
バッファメモリ占有量115を基にして量子化ステップ
116が設定される。設定された量子化ステップ116
を使って、離散コサイン変換係数は量子化部110で量
子化され、可変長符号化部117で可変長符号化され
る。
In the quantization step calculator 114,
The quantization step 116 is set based on the buffer memory occupancy 115. Set quantization step 116
, The discrete cosine transform coefficient is quantized by the quantization unit 110 and is variable-length coded by the variable-length coding unit 117.

【0006】また、動きベクトル105も、動きベクト
ルメモリ118に蓄えられている1ブロック前の動きベ
クトルと減算器119にて動きベクトルの差分が算出さ
れ、可変長符号化部117で変換長符号化される。一般
に、動きベクトルの差分は小さいため、差分の小さいも
のに短い符号を割り当てる。
The difference between the motion vector of the previous block stored in the motion vector memory 118 and the motion vector of the motion vector 105 is calculated by the subtractor 119. Is done. Generally, since the difference between motion vectors is small, a short code is assigned to a small difference.

【0007】可変長符号化部117にて可変長符号化さ
れた信号は、バッファメモリ120に入力され、一定の
ビットレートで符号化データ出力端子121に出力され
る。また、量子化された離散コサイン変換係数は逆量子
化部111にて逆量子化、逆離散コサイン変換部112
で逆離散コサイン変換された後、動き補償された参照フ
レームのデータと加算器113で加算され、次フレーム
の動き補償予測のためにフレームメモリ107に蓄えら
れる。
[0007] The signal variable-length coded by the variable-length coding section 117 is input to the buffer memory 120 and output to the coded data output terminal 121 at a constant bit rate. The quantized discrete cosine transform coefficient is inversely quantized by an inverse quantization unit 111 and an inverse discrete cosine transform unit 112
After the inverse discrete cosine transform, the data of the motion-compensated reference frame is added to the data of the reference frame by the adder 113 and stored in the frame memory 107 for motion compensation prediction of the next frame.

【0008】このような方法によれば、動画像信号の動
きを補償できるため、予測効率を高めることが可能とな
り、結果として符号化画像の画質を向上させることがで
きる。
According to such a method, since the motion of the moving image signal can be compensated, the prediction efficiency can be increased, and as a result, the image quality of the encoded image can be improved.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法
は、図4に示すように、小ブロック間にて対応する画素
間の差分自乗和などの動き補償予測誤差が最小となる動
きベクトルを常に検出し、動きベクトルを伝送する際に
は、符号化対象ブロックより以前に符号化した近傍小ブ
ロックの動きベクトルから計算された予測値との差分
(図5)を算出し、動きベクトルの差分は小さいため、
差分の小さいものに短い符号を割り当て符号化する。一
方、離散コサイン変換などの直交変換係数は、定められ
た量子化ステップにより量子化された後、符号化が行な
われる。そして、動きベクトルと直交変換係数の符号量
が全体の符号量のほぼ大半を占める。ここで、動き補償
予測誤差信号と量子化ステップの関係について考える。
In the conventional method described above, as shown in FIG. 4, a motion vector in which a motion compensation prediction error such as a sum of squares of differences between corresponding pixels between small blocks is minimized is always calculated. When detecting and transmitting a motion vector, a difference (FIG. 5) from a predicted value calculated from a motion vector of a neighboring small block coded before the current block is calculated. Because it is small,
A short code is assigned to the one with a small difference and encoded. On the other hand, orthogonal transform coefficients such as discrete cosine transform are quantized by a predetermined quantization step, and then are encoded. Then, the code amount of the motion vector and the orthogonal transform coefficient occupies almost the entire code amount. Here, the relationship between the motion compensation prediction error signal and the quantization step will be considered.

【0010】まず、ある程度細かく量子化を行なう場
合、動き補償予測誤差が小さいほど量子化後の直交変換
係数の符号量は減少するので、動きベクトルは動き補償
予測誤差が最小のものを検出する必要がある。
First, when the quantization is performed to some extent, the smaller the motion compensation prediction error is, the smaller the code amount of the orthogonal transform coefficient after quantization is. Therefore, it is necessary to detect the motion vector having the minimum motion compensation prediction error. There is.

【0011】これに対し、量子化が粗くなると、多少の
動き補償予測誤差が大きい動きベクトルが検出されて
も、量子化後の直交変換係数の符号量の増加につながる
場合は少ない。したがって、このような場合は、符号化
対象ブロックより以前に符号化した近傍小ブロックの動
きベクトルから計算された予測値と符号化対象ブロック
の動きベクトルの差分が小さくなるような動きベクトル
を選択することにより、全体の発生情報量が減少する可
能性がある。しかしながら、従来の方法によると、動き
ベクトルの検出には量子化ステップを考慮していないた
め、常に動き補償予測誤差が最小となる動きベクトルを
検出する。その結果、動きベクトルの差分が大きくなる
場合があり、全体の発生情報量が減少しないという問題
点があった。
On the other hand, when quantization is coarse, even if a motion vector having a large motion compensation prediction error is detected, the number of codes of the orthogonal transform coefficient after quantization is rarely increased. Therefore, in such a case, a motion vector is selected such that the difference between the prediction value calculated from the motion vector of the neighboring small block encoded before the current block and the motion vector of the current block is small. As a result, the total amount of generated information may decrease. However, according to the conventional method, since the quantization step is not considered in the detection of the motion vector, the motion vector that minimizes the motion compensation prediction error is always detected. As a result, the difference between the motion vectors may be large, and there is a problem that the total amount of generated information does not decrease.

【0012】本発明の目的は、動きベクトルによる発生
情報量を低減できる動きベクトル検出方法および装置を
選択することにある。
An object of the present invention is to select a motion vector detecting method and apparatus capable of reducing the amount of information generated by a motion vector.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の動きベクトル検
出方法は、テレビジョン信号等のディジタル画像信号に
対し、現フレームの画像データを小ブロックに分割し、
符号化対象小ブロックごとに、フレームメモリに蓄えら
れている過去または未来の参照フレームの画像信号から
の動きベクトルを求める動きベクトル検出方法におい
て、前記符号化対象小ブロックの量子化に適用する量子
化ステップの大きさによって許容範囲Tを定め、参照フ
レームの小ブロックとの予測誤差が、その最小の予測誤
差に前記許容範囲Tを加えたものより小さくなるような
動きベクトルを複数求め、それらの動きベクトルの中
で、すでに符号化済みの符号化対象小ブロック近傍の小
ブロックの動きベクトルとの差が最小になるものを符号
化対象小ブロックの動きベクトルとすることを特徴とす
る。
A motion vector detecting method according to the present invention divides image data of a current frame into small blocks with respect to a digital image signal such as a television signal.
In a motion vector detecting method for obtaining a motion vector from an image signal of a past or future reference frame stored in a frame memory for each encoding target small block, quantization applied to quantization of the encoding target small block An allowable range T is determined according to the size of the step, and a plurality of motion vectors whose prediction error with respect to the small block of the reference frame is smaller than the minimum prediction error plus the allowable range T are obtained. Among the vectors, a vector having the smallest difference from the motion vector of the small block near the small block to be encoded which has already been encoded is set as the motion vector of the small block to be encoded.

【0014】上記動きベクトル検出方法において、量子
化ステップをQ、小ブロックのサイズをM×N(M,N
は1以上の整数)とすると、許容範囲TはT=Q・(M
×N)である。
In the above motion vector detecting method, the quantization step is Q, and the size of the small block is M × N (M, N
Is an integer of 1 or more), the allowable range T is T = Q · (M
× N).

【0015】本発明の動きベクトル検出装置は、画像を
入力するための入力端子と、符号化データを出力するた
めの出力端子と、前記入力端子から入力された画像を小
ブロックに分割する小ブロック分割部と、1フレーム前
の画像信号を蓄えるフレームメモリと、可変長符号化さ
れた信号を入力し、一定のビットレートで前記出力端子
に出力するバッファメモリと、前記バッファメモリのバ
ッファメモリ占有量を基にして量子化ステップを設定す
る量子化ステップ計算部と、前記量子化ステップを基に
して、符号化対象小ブロックの動き探索時における予測
誤差信号の許容範囲を設定する予測誤差許容範囲設定部
と、前記小ブロック分割部で小ブロックに分割された画
像信号と前記フレームメモリに蓄えられている1フレー
ム前の画像信号から、動き補償予測誤差信号の予測誤差
指標が最小予測誤差指標に前記許容範囲を加えたものよ
り小さい1つ以上の動きベクトルを検出する許容範囲内
動きベクトル検出部と、1ブロック前の動きベクトルを
蓄える動きベクトルメモリと、前記許容範囲内動きベク
トル検出部で求められた許容範囲内の動きベクトルと前
記動きベクトルメモリに蓄えられている1ブロック前の
動きベクトルの差分の最小値を検出する最小差分動きベ
クトル検出部と、前記最小差分動きベクトル検出部で求
められた最小差分動きベクトルを基にして前記フレーム
メモリに蓄えられている1フレーム前の動きベクトルに
対して動き補償を行なう動き補償部と、前記小ブロック
分割部で小ブロックに分割された画像信号と前記動き補
償部の出力を減算し、動き補償予測誤差信号を出力する
第1の減算器と、前記最小差分動きベクトル検出部にて
検出された最小差分動きベクトルと前記動きベクトルメ
モリに蓄えられている1ブロック前の動きベクトルの差
分を算出する第2の減算器と、前記動き補償予測誤差信
号に対して直交変換を行なう直交変換部と、前記量子化
ステップを使って、前記直交変換部から出力された直交
変換係数を量子化する量子化部と、前記量子化部で量子
化された直交変換係数と、前記第2の減算器で算出され
た動きベクトルの差分を可変長符号化し、前記バッファ
メモリに蓄える可変長符号化部と、量子化された直交変
換係数を逆量子化する逆量子化部と、逆量子化された直
交変換係数を逆離散コサイン変換する逆離散コサイン変
換部と、逆離散コサイン変換された直交変換係数と前記
動き補償部で動き補償された参照フレームのデータを加
算し、前記フレームメモリに蓄える加算器を有する。
According to the motion vector detecting device of the present invention, an input terminal for inputting an image, an output terminal for outputting encoded data, and a small block for dividing the image input from the input terminal into small blocks A dividing unit, a frame memory for storing an image signal of one frame before, a buffer memory for inputting a variable-length coded signal and outputting to the output terminal at a constant bit rate, and a buffer memory occupancy of the buffer memory A quantization step calculation unit for setting a quantization step based on the prediction error allowable range setting for setting an allowable range of a prediction error signal at the time of motion search of a small block to be encoded based on the quantization step Unit, the image signal divided into small blocks by the small block dividing unit and the image signal of one frame before stored in the frame memory. A motion vector detecting unit that detects one or more motion vectors in which the prediction error index of the motion compensated prediction error signal is smaller than the minimum prediction error index plus the allowable range; A motion vector memory to be stored, and a minimum difference for detecting a minimum value of a difference between the motion vector within the allowable range obtained by the motion vector within the allowable range and the motion vector of the previous block stored in the motion vector memory. A motion vector detecting unit, and a motion compensating unit that performs motion compensation on a previous frame motion vector stored in the frame memory based on the minimum difference motion vector obtained by the minimum difference motion vector detecting unit. Subtracting the image signal divided into small blocks by the small block division unit and the output of the motion compensation unit, A first subtractor that outputs a difference signal; and a second subtractor that calculates a difference between a minimum difference motion vector detected by the minimum difference motion vector detection unit and a previous block of motion vectors stored in the motion vector memory. (2), an orthogonal transform unit for performing orthogonal transform on the motion compensated prediction error signal, and a quantizing unit for quantizing orthogonal transform coefficients output from the orthogonal transform unit using the quantization step. A variable-length coding unit that performs variable-length coding on a difference between the orthogonal transform coefficient quantized by the quantization unit and the motion vector calculated by the second subtractor, and stores the difference in the buffer memory; An inverse quantization unit that inversely quantizes the orthogonal transform coefficient, an inverse discrete cosine transform unit that performs an inverse discrete cosine transform of the inverse quantized orthogonal transform coefficient, and an inverse discrete cosine transformed orthogonal transform coefficient. There is an adder for adding the data of the reference frame motion-compensated by the motion compensation unit and storing the data in the frame memory.

【0016】[0016]

【作用】まず、画像信号を小ブロックに分割し、符号化
対象小ブロックの量子化ステップを基に、動き補償予測
誤差の許容範囲Tを設定する。次に、図1(a)のよう
に、動き補償予測誤差が、動き補償予測誤差の最小値に
先に設定した動き補償予測誤差の許容範囲Tを加えた範
囲内に収まる動きベクトルを過去または未来の画像信号
から検出する。続いて、その許容範囲に収まる動きベク
トルの中で、動きベクトルの予測値と符号化対象小ブロ
ックの動きベクトルとの差分が最も小さくなる動きベク
トルを検出する(図1(b))。
First, an image signal is divided into small blocks, and an allowable range T of a motion compensation prediction error is set based on a quantization step of a small block to be coded. Next, as shown in FIG. 1A, a motion vector whose motion compensation prediction error falls within a range obtained by adding the allowable range T of the motion compensation prediction error previously set to the minimum value of the motion compensation prediction error is past or past. Detect from future image signals. Subsequently, among the motion vectors falling within the allowable range, a motion vector that minimizes the difference between the predicted value of the motion vector and the motion vector of the small block to be coded is detected (FIG. 1B).

【0017】以上述べたような方法によれば、動き補償
予測誤差の増加による発生情報量をほとんど増加させる
ことなく、動きベクトルからの発生情報量を低減でき
る。
According to the method described above, the amount of information generated from a motion vector can be reduced without increasing the amount of information generated due to an increase in a motion compensation prediction error.

【0018】[0018]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0019】図2は本発明の一実施例の動きベクトル検
出装置のブロック図である。図3中と同じ参照番号のブ
ロックは同じものを示す。本実施例では、予測誤差の許
容範囲として量子化ステップ値を用い、動き探索におけ
る予測誤差の指標は差分絶対値和を用いる。画像符号化
方式としては動き補償離散コサイン変換を使用した場合
を想定する。
FIG. 2 is a block diagram of a motion vector detecting device according to one embodiment of the present invention. Blocks with the same reference numbers as those in FIG. 3 indicate the same blocks. In the present embodiment, the quantization step value is used as the allowable range of the prediction error, and the sum of the absolute differences is used as the index of the prediction error in the motion search. It is assumed that motion compensation discrete cosine transform is used as an image coding method.

【0020】本実施例の動きベクトル検出装置は、予測
誤差許容範囲設定部122を新たに備え、動きベクトル
検出部104に代えて許容範囲内動きベクトル検出部1
24と最小差分動きベクトル検出部126を備えてい
る。
The motion vector detecting apparatus according to the present embodiment further includes a prediction error allowable range setting unit 122 and replaces the motion vector detecting unit 104 with the motion vector detecting unit 1 within the allowable range.
24 and a minimum difference motion vector detection unit 126.

【0021】まず、入力端子101から入力された画像
は小ブロック分割部102にてM×N(M,Nは1以上
の整数)の小ブロックに分割される。また、量子化ステ
ップ計算部114においては、バッファメモリ占有量1
15を基にして、すなわちバッファメモリ占有量115
が大なる場合は粗く、バッファメモリ占有量115が小
なる場合は細かく量子化ステップQ(116)が設定さ
れる。この量子化ステップQ(116)を基にして、予
測誤差許容範囲設定部122にて、符号化対象小ブロッ
クの動き探索時における予測誤差信号の許容範囲T(1
23)を設定する。予測誤差許容範囲T(123)は、
1画素当りの許容範囲を量子化ステップQの値とし、動
き補償予測誤差の大きさの指標として差分絶対値和を用
いるので、1画素当りの許容誤差はQだから、T=Q・
(M×N)となる。
First, the image input from the input terminal 101 is divided into small blocks of M × N (M and N are integers of 1 or more) in a small block dividing section 102. In the quantization step calculator 114, the buffer memory occupancy 1
15, ie, the buffer memory occupancy 115
Is large, the quantization step Q (116) is finely set when the buffer memory occupancy 115 is small. Based on the quantization step Q (116), the prediction error allowable range setting unit 122 sets the allowable range T (1) of the prediction error signal at the time of the motion search of the small block to be encoded.
23) is set. The prediction error allowable range T (123) is
Since the permissible range per pixel is the value of the quantization step Q and the sum of absolute differences is used as an index of the magnitude of the motion compensation prediction error, the permissible error per pixel is Q, so T = Q ·
(M × N).

【0022】次に、小ブロックに分割された画像信号1
03とフレームメモリ107に蓄えられている1フレー
ム前の画像信号から許容範囲内動きベクトル検出部12
4において、動き補償予測誤差信号の差分絶対値和AD
が ADmin ≦AD≦T を満たしている一つ以上の動きベクトルが検出される。
ここで、ADmin は、符号化対象小ブロックの動き補償
予測誤差信号の最小差分絶対値和である。
Next, the image signal 1 divided into small blocks
03 and the image signal of the previous frame stored in the frame memory 107 from the motion vector detector 12 within the allowable range.
4, the sum of absolute differences AD of the motion compensated prediction error signals
One or more motion vectors satisfying AD min ≤ AD ≤ T are detected.
Here, AD min is the minimum difference absolute value sum of the motion compensation prediction error signal of the small block to be encoded.

【0023】求められた予測誤差許容範囲内の動きベク
トル
The motion vector within the obtained prediction error allowable range

【0024】[0024]

【外1】 と動きベクトルメモリ118に蓄えられている1ブロッ
ク前の動きベクトル
[Outside 1] And the motion vector of the previous block stored in the motion vector memory 118

【0025】[0025]

【外2】 から最小差分動きベクトル検出部126にて動きベクト
ルの差分
[Outside 2] From the minimum difference motion vector detection unit 126

【0026】[0026]

【数1】 が最小になる動きベクトル105を検出する。この動き
ベクトル105を基にして動き補償部106において動
き補償が行なわれ、減算器108にて動き補償予測誤差
信号が求められた後、動き補償予測誤差信号に対し、離
散コサイン変換部109で離散コサイン変換が行なわれ
る。
(Equation 1) Is detected. A motion compensation unit 106 performs motion compensation based on the motion vector 105, and a subtractor 108 calculates a motion compensation prediction error signal. Cosine transform is performed.

【0027】さらに、量子化ステップ計算部114にお
いて設定された量子化ステップQ(116)を使って、
離散コサイン変換係数は量子化部110で量子化され、
可変長符号化部117で可変長符号化される。
Further, using the quantization step Q (116) set in the quantization step calculation section 114,
The discrete cosine transform coefficients are quantized by a quantization unit 110,
The variable length coding unit 117 performs variable length coding.

【0028】また、最小差分動きベクトル検出部126
にて検出された動きベクトル105も、動きベクトルメ
モリ118に蓄えられている1ブロック前の動きベクト
ルとの差分が減算器119にて算出され、可変長符号化
部117で可変長符号化される。このとき、動きベクト
ルの差分が小さいものほど、短い符号を割り当てる。可
変長符号化部117にて可変長符号化された各信号は、
バッファメモリ120に入力され、一定のビットレート
で符号化データ出力端子121に出力される。また、量
子化された離散コサイン変換係数は逆量子化部111に
て逆量子化、逆離散コサイン変換部112で逆離散コサ
イン変換された後、動き補償された参照フレームのデー
タと加算器113で加算され、次フレームの動き補償予
測のためにフレームメモリ107に蓄えられる。
The minimum difference motion vector detecting section 126
Also, the difference between the motion vector 105 detected in step (1) and the motion vector of the previous block stored in the motion vector memory 118 is calculated by the subtractor 119, and is variable-length coded by the variable-length coding unit 117. . At this time, a shorter code is assigned as the difference between the motion vectors is smaller. Each signal subjected to variable-length encoding by the variable-length encoding unit 117 is
The data is input to the buffer memory 120 and output to the encoded data output terminal 121 at a constant bit rate. The quantized discrete cosine transform coefficients are inversely quantized by an inverse quantizer 111, inverse discrete cosine transformed by an inverse discrete cosine transform unit 112, and subjected to motion compensated reference frame data and an adder 113. The sum is added and stored in the frame memory 107 for motion compensation prediction of the next frame.

【0029】このような構成により、量子化後の離散コ
サイン変換係数の符号量を増加させることなく、動きベ
クトルの符号量を減少させることができる。
With such a configuration, the code amount of the motion vector can be reduced without increasing the code amount of the quantized discrete cosine transform coefficient.

【0030】以上述べた実施例では、動き補償予測誤差
の大きさの指標として差分絶対値和を用いているため、
動き補償予測誤差信号の許容範囲の設定に量子化ステッ
プの値をそのまま用いているが、他の指標を用いる場合
には許容範囲の設定方法を適宜変更することで対処でき
る。
In the embodiment described above, the sum of absolute differences is used as an index of the magnitude of the motion compensation prediction error.
Although the value of the quantization step is used as it is for setting the allowable range of the motion compensation prediction error signal, when another index is used, it can be dealt with by appropriately changing the setting method of the allowable range.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、動きベ
クトルによる発生情報量を低減できるので、一定のビッ
トレートで符号化を行なう場合、予測誤差信号などに割
り当てる情報量を増加させることができ、結果として、
一定の情報量の基で画質を向上させることができる効果
がある。
As described above, according to the present invention, the amount of information generated by a motion vector can be reduced. Therefore, when coding is performed at a constant bit rate, the amount of information allocated to a prediction error signal or the like can be increased. Yes, and as a result,
There is an effect that the image quality can be improved based on a fixed amount of information.

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

【図1】本発明の動きベクトルの決定方法を示す図で、
同図(a)は許容範囲Tの設定による動きベクトルの検
出、同図(b)は動きベクトルの予測値との差分による
動きベクトルの決定を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a method for determining a motion vector according to the present invention;
FIG. 7A is a diagram illustrating detection of a motion vector by setting an allowable range T, and FIG. 7B is a diagram illustrating determination of a motion vector based on a difference between the motion vector and a predicted value.

【図2】本発明の一実施例の動きベクトル検出装置を示
すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a motion vector detecting device according to one embodiment of the present invention.

【図3】従来の画像信号の分散による量子化制御の構成
例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of conventional quantization control based on image signal dispersion.

【図4】従来の動きベクトルの検出方法を示す説明図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a conventional motion vector detection method.

【図5】動きベクトルの差分を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a difference between motion vectors.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 入力端子 102 小ブロック分割部 103 小ブロックの画像信号 104 動きベクトル検出部 105 動きベクトル 106 動き補償部 107 フレームメモリ 108 減算器 109 離散コサイン変換部 110 量子化部 111 逆量子化部 112 逆離散コサイン変換部 113 加算器 114 量子化ステップ計算部 115 バッファメモリ占有量 116,Q 量子化ステップ 117 可変長符号化部 118 動きベクトルメモリ 119 減算器 120 バッファメモリ 121 出力端子 122 予測誤差許容範囲設定部 123,T 符号化対象小ブロックの予測誤差許容範
囲 124 許容範囲内動きベクトル検出部 125,Vi 予測誤差信号が許容範囲内の動きベク
トル 126 最小差分動きベクトル検出部
Reference Signs List 101 input terminal 102 small block division unit 103 small block image signal 104 motion vector detection unit 105 motion vector 106 motion compensation unit 107 frame memory 108 subtractor 109 discrete cosine transformation unit 110 quantization unit 111 inverse quantization unit 112 inverse discrete cosine Transformer 113 Adder 114 Quantization step calculator 115 Buffer memory occupancy 116, Q quantization step 117 Variable length encoder 118 Motion vector memory 119 Subtractor 120 Buffer memory 121 Output terminal 122 Prediction error allowable range setting unit 123, T prediction error allowable range of small block to be encoded 124 motion vector detector within allowable range 125, Vi motion vector whose prediction error signal is within allowable range 126 minimum difference motion vector detector

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 テレビジョン信号等のディジタル画像信
号に対し、現フレームの画像データを小ブロックに分割
し、符号化対象小ブロックごとに、フレームメモリに蓄
えられている過去または未来の参照フレームの画像信号
からの動きベクトルを求める動きベクトル検出方法にお
いて、前記符号化対象小ブロックの量子化に適用する量
子化ステップの大きさによって許容範囲Tを定め、参照
フレームの小ブロックとの予測誤差が、その最小の予測
誤差に前記許容範囲Tを加えたものより小さくなるよう
な動きベクトルを複数求め、それらの動きベクトルの中
で、すでに符号化済みの符号化対象小ブロック近傍の小
ブロックの動きベクトルとの差が最小になるものを符号
化対象小ブロックの動きベクトルとすることを特徴とす
る動きベクトル検出方法。
An image data of a current frame is divided into small blocks with respect to a digital image signal such as a television signal, and a past or future reference frame stored in a frame memory is stored for each small block to be encoded. In the motion vector detection method for obtaining a motion vector from an image signal, an allowable range T is determined by the size of a quantization step applied to quantization of the encoding target small block, and a prediction error between the reference frame and the small block is: A plurality of motion vectors that are smaller than the minimum prediction error plus the allowable range T are obtained, and among those motion vectors, the motion vector of the small block near the already-encoded small block to be coded is calculated. A motion vector of a small block to be coded is determined as a motion vector having a minimum difference from the motion vector. Method.
【請求項2】 量子化ステップをQ、小ブロックのサイ
ズをM×N(M,Nは1以上の整数)とすると、前記許
容範囲TはT=Q・(M×N)である、請求項1記載の
動きベクトル検出方法。
2. Assuming that the quantization step is Q and the size of a small block is M × N (M and N are integers of 1 or more), the allowable range T is T = Q · (M × N). Item 7. The motion vector detecting method according to Item 1.
【請求項3】 画像を入力するための入力端子と、 符号化データを出力するための出力端子と、 前記入力端子から入力された画像を小ブロックに分割す
る小ブロック分割部と、 1フレーム前の画像信号を蓄えるフレームメモリと、 可変長符号化された信号を入力し、一定のビットレート
で前記出力端子に出力するバッファメモリと、 前記バッファメモリのバッファメモリ占有量を基にして
量子化ステップを設定する量子化ステップ計算部と、 前記量子化ステップを基にして、符号化対象小ブロック
の動き探索時における予測誤差信号の許容範囲を設定す
る予測誤差許容範囲設定部と、 前記小ブロック分割部で小ブロックに分割された画像信
号と前記フレームメモリに蓄えられている1フレーム前
の画像信号から、動き補償予測誤差信号の予測誤差指標
が最小予測誤差指標に前記許容範囲を加えたものより小
さい1つ以上の動きベクトルを検出する許容範囲内動き
ベクトル検出部と、 1ブロック前の動きベクトルを蓄える動きベクトルメモ
リと、 前記許容範囲内動きベクトル検出部で求められた許容範
囲内の動きベクトルと前記動きベクトルメモリに蓄えら
れている1ブロック前の動きベクトルの差分の最小値を
検出する最小差分動きベクトル検出部と、 前記最小差分動きベクトル検出部で求められた最小差分
動きベクトルを基にして、前記フレームメモリに蓄えら
れている1フレーム前の動きベクトルに対して動き補償
を行なう動き補償部と、 前記小ブロック分割部で小ブロックに分割された画像信
号と前記動き補償部の出力を減算し、動き補償予測誤差
信号を出力する第1の減算器と、 前記最小差分動きベクトル検出部にて検出された最小差
分動きベクトルと前記動きベクトルメモリに蓄えられて
いる1ブロック前の動きベクトルの差分を算出する第2
の減算器と、 前記動き補償予測誤差信号に対して直交変換を行なう直
交変換部と、 前記量子化ステップを使って、前記直交変換部から出力
された直交変換係数を量子化する量子化部と、 前記量子化部で量子化された直交変換係数と、前記第2
の減算器で算出された動きベクトルの差分を可変長符号
化し、前記バッファメモリに蓄える可変長符号化部と、 量子化された直交変換係数を逆量子化する逆量子化部
と、 逆量子化された直交変換係数を逆離散コサイン変換する
逆離散コサイン変換部と、 逆離散コサイン変換された
直交変換係数と前記動き補償部で動き補償された参照フ
レームのデータを加算し、前記フレームメモリに蓄える
加算器を有する動きベクトル検出装置。
3. An input terminal for inputting an image, an output terminal for outputting coded data, a small block dividing unit for dividing an image input from the input terminal into small blocks, and one frame before. A frame memory for storing the image signal of the above, a buffer memory for inputting the variable-length-encoded signal and outputting it to the output terminal at a constant bit rate, and a quantization step based on the buffer memory occupancy of the buffer memory. A quantization step calculation unit that sets a prediction error allowable range setting unit that sets an allowable range of a prediction error signal during motion search of a small block to be encoded based on the quantization step; The motion compensation prediction error signal is obtained from the image signal divided into small blocks by the section and the image signal of one frame before stored in the frame memory. A motion vector detecting unit that detects one or more motion vectors whose measurement error index is smaller than the minimum prediction error index plus the allowable range; a motion vector memory that stores a motion vector one block before; A minimum difference motion vector detection unit that detects a minimum value of a difference between a motion vector within an allowable range obtained by the motion vector detection unit within the allowable range and a motion vector one block before stored in the motion vector memory; A motion compensator that performs motion compensation on the motion vector of one frame before stored in the frame memory based on the minimum difference motion vector obtained by the minimum difference motion vector detector; Subtracting the output of the motion compensation unit from the image signal divided into small blocks and outputting a motion compensation prediction error signal. Subtracter and, second calculating a difference between said minimum differential motion vector detection unit 1 block previous motion vector, wherein a minimum difference motion vector detected are stored in the motion vector memory at
A subtractor, an orthogonal transformation unit that performs orthogonal transformation on the motion compensation prediction error signal, and a quantization unit that quantizes orthogonal transformation coefficients output from the orthogonal transformation unit using the quantization step. The orthogonal transform coefficient quantized by the quantization unit;
A variable-length encoding unit that encodes the difference between the motion vectors calculated by the subtractor in the variable length encoding unit and stores the difference in the buffer memory; an inverse quantization unit that inversely quantizes the quantized orthogonal transform coefficients; An inverse discrete cosine transform unit for performing an inverse discrete cosine transform of the obtained orthogonal transform coefficient, an orthogonal transform coefficient subjected to the inverse discrete cosine transform, and data of the reference frame motion-compensated by the motion compensation unit, and stored in the frame memory. A motion vector detecting device having an adder.
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