JP3200196B2 - The motion vector detection method - Google Patents

The motion vector detection method

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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、動画像符号化方式における動きベクトル検出方法に関する。 The present invention relates to a motion vector detecting method in the moving picture coding method.

【0002】 [0002]

【従来の技術】動画像の符号化は、以下のようにして行われる。 Coding of the Related Art moving image is performed as follows. 図7は、動画像の符号化、復号化を行うシステムのブロック構成図である。 Figure 7 is a block diagram of a system for coding the video, the decoding. 入力装置21によって、 By the input device 21,
Y,Cb,Crなど、種々のフォーマットの動画像信号が入力される。 Y, Cb, like Cr, moving picture signals of various formats is input. 前処理器22は、符号化器で必要となるフォーマットに変換する。 Preprocessor 22 converts the format required by the encoder. 符号化器23は、入力された動画像を出来るだけ劣化させることなく、データ量を削減してビットストリームを生成する。 Encoder 23, without degrading as possible input moving image, generates bit stream by reducing the amount of data.

【0003】蓄積装置24は、CD、DAT、ハードディスクなどで構成され、生成されたビットストリームを格納する。 [0003] storage device 24, CD, DAT, is configured by a hard disk and stores the generated bitstream. 復号器25は、ビットストリームを受けて再生画像を作成する。 Decoder 25 generates a reproduced image by receiving the bit stream. 後処理器26は、出力ディスプレイの仕様に合わせて、ライン補間、画素補間、レート変換、フレームフィールド変換、画素の縦横比の変換などの処理を行う。 Post-processor 26, according to the specifications of the output display, line interpolation, pixel interpolation, rate conversion, frame field conversion, processing such as conversion of the aspect ratio of the pixel performed. 出力装置27は、再生された動画像を表示出力する。 The output device 27 outputs display the moving image reproduced.

【0004】図8は、符号化器23のブロック構成図を示す。 [0004] Figure 8 shows a block diagram of the encoder 23. 符号化器23を説明する前に、符号化モードについて簡単に説明する。 Before describing the encoder 23, it will be briefly described coding mode. 符号化モードには、大きく分けて、 (1)イントラ符号化モード (2)非イントラ符号化モード の2つのモードがある。 To the coding mode is roughly classified into (1) two modes intra coding mode (2) non-intra coding mode.

【0005】イントラ符号化モードにおいては、入力画像はそのまま符号化される。 [0005] In the intra coding mode, the input image is directly encoded. これに対して、非イントラ符号化モードすなわち予測符号化モードでは、前方、後方、あるいはこれらの補間という、3つの予測モードの何れかで、既に符号化済みの画像を参照して、予測画像を生成し、この予測画像との差分画像が符号化される。 In contrast, in the non-intra coding mode i.e. predictive coding mode, forward, backward, or that these interpolation, either three prediction modes, already see image encoded, a prediction image generated, a difference image between the predicted image is encoded.
この際、予測モードおよび動き補償予測の場合は、動きベクトルも同時に符号化される。 At this time, in the case of the prediction mode and the motion compensation prediction, motion vector is also coded simultaneously.

【0006】符号化器23について説明すると、入力画像データ(ID)は、符号化モードに従って、イントラ符号化モードならば、差分器301を通ることなくDC [0006] Referring to the encoder 23, the input image data (ID) in accordance with the encoding mode, if an intra coding mode, DC without passing through the differentiator 301
T器302に入力され、非イントラ符号化モードすなわち何らかの予測を行って符号化するモードの場合は、その予測モード、動きベクトルに従った予測画像(PI Is input to the T 302, for non-intra coding mode i.e. the mode for coding perform some prediction, the prediction mode, the prediction image (PI in accordance with the motion vector
D)との差分が、差分器301でとられ、この差分画像(SID)がDCT器302に入力される。 Difference between D) is taken at differentiator 301, the difference image (SID) is input to the DCT unit 302.

【0007】DCT器302において離散コサイン変換された結果の変換係数(C)は、量子化器303で量子化され、VLC器304によって可変長符号化され、バッファ305にストアされる。 [0007] The result of the discrete cosine transform in DCT 302 transform coefficient (C) is quantized by the quantizer 303, variable length coded by the VLC unit 304, is stored in the buffer 305. バッファ305にストアされた符号化データは、一定レートで読み出され、DS Coded data stored in the buffer 305 is read out at a constant rate, DS
M(ディジタル蓄積メディア)などへ送出される。 It is sent to such M (digital storage media).

【0008】また、非イントラ符号化モードにおける予測画像は、フレームメモリ&予測器309のフレームメモリに蓄積された局部復号画像から予測器によって生成される。 Further, the predicted image in the non-intra coding mode is generated by the predictor from the local decoded image stored in the frame memory of the frame memory and predictor 309. 局部復号画像は、符号化器で符号化と同時に、 Local decoded image, at the same time as encoded in the encoder,
逆の復号処理を行って局部的に復号した画像である。 Is a locally decoded image by performing the reverse decoding process. これは符号化時に、量子化器303で量子化されたデータ(QC)が、逆量子化器306で逆量子化、逆DCT部307で逆DCTされ、これがフレームメモリ309に蓄積されている既に作られている別の局部復号画像から予測器309で生成された予測画像に加算器308で加算されて作られ、フレームメモリ309にストアされる。 This during encoding, the data quantized by the quantizer 303 (QC) is inverse quantized in the inverse quantizer 306 is inverse DCT by the inverse DCT unit 307, which already has been stored in the frame memory 309 made from another local decoded image which is made are added in the adder 308 to the prediction image generated by the predictor 309, it is stored in the frame memory 309.

【0009】なお、図8中の2つのスイッチ、すなわち差分器301とDCT器302の間のスイッチ311 [0009] The switch 311 between the two switches, namely the differentiator 301 and the DCT unit 302 in FIG. 8
と、フレームメモリ&予測器309の出力と加算器30 When the adder 30 and the output of the frame memory and predictor 309
8への入力の間のスイッチ312は、次のように接続動作する。 Switch 312 between the input to the 8 connects operates as follows.

【0010】イントラ符号化モード時には、スイッチ3 [0010] The intra-coding mode, switch 3
11は下側つまりID側に接続され、スイッチ312は上側つまり“0”に接続される。 11 is connected to the lower side, that ID side, the switch 312 is connected to the upper or "0". また、非イントラ符号化モード時には、スイッチ311は上側つまりSID側に接続され、スイッチ312は下側つまりPIDに接続される。 In addition, the non-intra coding mode, switch 311 is connected to the upper clogging SID side, the switch 312 is connected to the lower side, that PID.

【0011】なお、この種の先行する技術としては、例えば特開昭61−169969号公報、特開平2−11 [0011] As the preceding art of this kind, for example, JP 61-169969, JP No. 2-11
8884号公報に記載の技術が挙げられる。 It includes techniques described in 8884 JP.

【0012】 [0012]

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の予測符号化モードにおける動きベクトル検出方法は、全ての画素ブロックに対して動きベクトルを求める方法を採っているため、動きベクトルを求める計算量が非常に多くなる。 The motion vector detection method in THE INVENTION to be solved INVENTION The above described conventional predictive coding mode, since adopts a method of determining a motion vector for every pixel block, very amount of calculation for obtaining the motion vector many become. このため符号化器の負荷が多くなるという問題がある。 Therefore there is a problem that the load of the encoder is increased.

【0013】本発明の目的は、画像を動領域と静止領域に分離することにより、動きベクトルを求める画素ブロックを限定し、符号化器の負荷を軽減した動きベクトル検出方法を提供することにある。 An object of the present invention, by separating the image into the moving region and still region, limiting the pixel block to determine a motion vector to provide a motion vector detection method reducing the load on the encoder .

【0014】 [0014]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために、請求項1記載の発明では、入力画像信号の連続フレーム中から任意の間隔で独立フレームを設定し、該独立フレームをフレーム内で独立に符号化し、前記独立フレームの間の非独立フレームの信号を、前後の独立フレームの信号およびその動きベクトルを基に予測して符号化するフレーム間予測符号化方式における動きベクトル検出方法において、現フレームの画像を動領域と静止領域に分離し、 前フレームおよび現フレームの画像からそれ To SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above object, in the first aspect of the present invention, to set the independent frame at arbitrary intervals from within successive frames of the input image signal, the independent frame by frame independently coded, a signal of non-independent frame between the independent frame, the motion vector detection method in the inter-frame predictive coding method for coding predicted based on the signal and the motion vectors before and after the independent frame, separating the image of the current frame in the moving region and still region, then the previous frame and the current frame image
ぞれ抽出された線画像を用いて移動体を検出し、該移動 Detecting a moving object using the line images extracted, respectively, the mobile
体の検出を基に前記動領域中から背景部を検出し、該背 The detection of the body to detect a background portion from the in motion area based on, the back
景部を除いた前記動領域内の各ブロックの動きベクトル Motion vector of each block of the moving area excluding the scene section
を求めることを特徴としている。 It is characterized by determining the.

【0015】 [0015]

【作用】画像入力部から入力された画像は、現フレームメモリに取り込まれ、前フレームメモリには前画面の画像が取り込まれている。 [Action] image input from the image input unit is captured in the current frame memory, it has been captured image before the screen before the frame memory. 動領域判定部では、現フレームメモリと前フレームメモリから読み出された2つのブロック間の画素値の差分を求め、その差分値がある閾値より大きいとき動領域と判定する。 The motion region determining unit calculates a difference in pixel value between the two blocks read from the current frame memory and the previous frame memory, determines that the moving region is greater than a certain threshold difference value. 動きベクトル検出部では、動領域内の各ブロックについて動きベクトルを求める。 The motion vector detector, a motion vector is obtained for each block of the moving region.

【0016】 [0016]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明する。 EXAMPLES Hereinafter, will be specifically described with reference to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. 図1は、本発明の第1の実施例のブロック構成図である。 Figure 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention. 図1において、1は、画像入力部、2 In Figure 1, 1 is an image input unit, 2
は、現フレームを格納する現フレームメモリ、3は、現フレームメモリのアドレスを生成するアドレスジェネレータ、4は、前フレームを格納する前フレームメモリ、 Is the current frame memory for storing the current frame, 3 the address generator for generating an address of the current frame memory, 4 is a frame memory before storing the previous frame,
5は、前フレームメモリのアドレスを生成するアドレスジェネレータ、6は、現フレームメモリと前フレームメモリを参照して動領域を判定する動領域判定部、7は、 5, the address generator for generating an address of the previous frame memory 6 determines motion region determining unit moving region by referring to the current frame memory and the previous frame memory, 7,
動領域の各ブロックから動きベクトルを検出する動きベクトル検出部、8は、動きベクトルと現フレームのブロックデータを符号化する符号化部である。 Motion vector detecting section for detecting a motion vector from each block of the moving region, 8 is a coding unit for coding the block data of the current and the motion vector frame.

【0017】画像入力部1から入力された画像は、現フレームメモリ2に取り込まれる。 The image input from the image input unit 1 is taken into the current frame memory 2. 前フレームメモリ4には前画面の画像が取り込まれているものとする。 Before the frame memory 4 is assumed to be captured image before the screen. アドレスジェネレータ3、5が生成するアドレスのデータブロックがそれぞれ現フレームメモリ2、前フレームメモリ4から読み出されて、動領域判定部6に入力される。 Data blocks, each current frame memory 2 at the address address generator 3 and 5 is produced, before being read out from the frame memory 4 is input to the motion region determining unit 6.

【0018】動領域判定部6では、動領域の判定を行う。 [0018] In the motion region determining unit 6, a determination of the dynamic region. この判定は、2つのブロック間の画素値の差分をとり、該差分値が所定の閾値hより大きい場合、動領域と判定する。 This determination takes a difference in pixel value between the two blocks, when said difference value is greater than a predetermined threshold value h, it determines a moving region. 現フレームのデータブロックは、動きベクトル検出部7に入力される。 Data block of the current frame is input to the motion vector detection section 7.

【0019】動きベクトル検出部7では、動領域判定部6の判定結果に基づいて動領域情報をアドレスジェネレータ3、5に与え(つまり、動きベクトルの探索範囲を指定する)、動領域内の各ブロックを現フレームメモリ2と前フレームメモリ4から読み出し、動きベクトルを求める。 [0019] The motion vector detection section 7 gives a motion area information to the address generator 3 and 5 based on the determination result of the motion region determination unit 6 (that is, to specify a search range of a motion vector), each of the moving region It reads the block from the previous frame memory 4 and the current frame memory 2, a motion vector is obtained. 動きベクトル検出部7で検出された動きベクトルと現フレームのデータブロックは、符号化部8に入力される。 Data blocks of the detected motion vector and the current frame motion vector detection unit 7 is input to the coding section 8.

【0020】図2は、前フレームaと現フレームbの画像を示す。 [0020] Figure 2, prior to show images of the frame a and the current frame b. 現フレームbにおいて、破線で示す丸印の画像(前フレームaの画像)が、実線で示す丸印の位置に移動している。 In the current frame b, circle image shown by the broken line (image of the previous frame a) it has been moved to the position of the circle shown by the solid line. 図3は、動領域判定部6で判定された動領域31、32(斜線部)を示す。 Figure 3 shows the moving area 31 and 32 is determined by the motion region determining unit 6 (the hatched portion). 動領域31、32と判定されたブロックについては、全て動きベクトルを求めるが、その他のブロック部分については動きベクトルを求めない。 For determination block a motion region 31, all obtains a motion vector, does not seek a motion vector for other block portion.

【0021】このように、本実施例では、画像を動領域と静止領域に分け、動領域を構成するブロックについてのみ動きベクトルを求めているので、符号化器の負荷を軽減することができる。 [0021] Thus, in the present embodiment divides the image into the moving region and still region, only seeking motion vectors for blocks constituting the moving region, it is possible to reduce the load of the encoder.

【0022】図4は、第2の実施例のブロック構成図である。 FIG. 4 is a block diagram of a second embodiment. 本実施例では、第1の実施例の構成に、現フレームエッジマップメモリ9、前フレームエッジマップメモリ10、移動体検出部11が付加された構成となっている。 In this embodiment, the configuration of the first embodiment, the current frame edge map memory 9, the previous frame edge map memory 10, the moving body detection unit 11 is in the attached configuration. 現フレームエッジマップメモリ9は、現フレームメモリ2の画像からエッジを抽出した2値の線画像を格納したメモリである。 Current frame edge map memory 9 is a memory which stores the line image of binary extracted edges from the image of the current frame memory 2. 同様に、前フレームエッジマップメモリ10は、前フレームメモリ4の画像からエッジを抽出した2値の線画像を格納したメモリである。 Similarly, the previous frame edge map memory 10 is a memory which stores the line image before 2 values ​​extracted edges from the image of the frame memory 4.

【0023】図5は、前フレームのエッジマップa'と現フレームのエッジマップb'を示し、図中の丸印、三角印は、それぞれ線画像を示す。 [0023] Figure 5, the previous frame 'and edge map b of the current frame' edge map a indicates, circles, triangles in the figure indicates the respective line images.

【0024】移動体検出部11は、現フレームエッジマップメモリ9と前フレームエッジマップメモリ10を参照して、各フレーム中の物体を抽出し、抽出された物体の現フレームと前フレームにおける対応関係を調べることによって、移動体を検出する。 The moving body detection unit 11 refers to the previous frame edge map memory 10 and the current frame edge map memory 9, to extract the object in each frame, the extracted object relationship in the current frame and the previous frame by examining, detecting a moving object.

【0025】本実施例は、前述した実施例1と同様に、 The present embodiment, as in Embodiment 1 described above,
動領域と静止領域を分離し、動領域内のブロックのみの動きベクトルを求める。 The moving region and still region is separated, obtaining a motion vector of only the blocks of the moving region. このとき、移動体検出部11 At this time, the moving body detection unit 11
は、現フレームのエッジマップメモリ9と前フレームのエッジマップメモリ10から移動体を検出し、その検出信号を動きベクトル検出部7に送る。 Detects a moving object from the edge map memory 10 of the previous frame and the edge map memory 9 of the current frame, and sends the vector detection unit 7 motion detection signal.

【0026】動きベクトル検出部7は、移動体検出部1 The motion vector detection section 7, the moving body detection unit 1
1からの検出信号に基づいて、動領域判定部6で判定された動領域中からアンカバード・バックグラウンドと呼ばれる背景を検出し、その背景部分を除いた動領域部分の各ブロックの動きベクトルを求める。 Based on the detection signal from the 1, it detects the background called uncovered background from within moving area determined by the motion region judging section 6, a motion vector of each block in the motion area portion excluding the background portion Ask.

【0027】図6は、動領域判定部6で判定された動領域の内、アンカバード・バックグラウンドと呼ばれる背景を斜線部で示す。 [0027] Figure 6, of the the determined motion area in the motion region judging section 6, indicating the background called uncovered background in the hatched portion. 前述したように、このアンカバード・バックグラウンドは、移動体を検出することによって得られる。 As described above, the uncovered background is obtained by detecting the moving object.

【0028】さらに、本実施例では、前フレーム、現フレームのエッジマップ情報を用いて、それぞれの物体の動きベクトルを求め、その動きベクトルを、それぞれの物体に属する各ブロックの動きベクトルとする。 Furthermore, in this embodiment, the previous frame, using the edge map information of the current frame, obtains the motion vector of each object, the motion vector, the motion vector of each block belonging to each object.

【0029】上記したように、動領域内の各ブロックの動きベクトルを求めた場合、画像の動きが滑らかでない。 [0029] As described above, if the calculated motion vector of each block in the motion region, the movement of the image is not smooth. これに対して、大きなブロックサイズである物体の動きベクトルを、 移動体内の各ブロックの動きベクトルの代表とすることにより、つまり移動体内の動きベクトルを揃えることにより、画像の動きが滑らかになり、しかも各ブロックの動きベクトルの計算量に比べて、物体の動きベクトルを求める計算量が少なくなる。 In contrast, the object of the motion vector is a large block size, by a representative of the motion vector of each block in the mobile, i.e. by aligning the motion vector in the moving body, the movement of the image smoothly will, moreover, compared to the calculation of the motion vectors of each block, the amount of calculation is reduced to obtain the object motion vector.

【0030】 [0030]

【発明の効果】以上、説明したように、 本発明によれば、現フレームの画像を動領域と静止領域に分離し、動きベクトルを求める画素ブロックを限定しているので、 Effect of the Invention] As described above, according to the present invention, to separate the image of the current frame in the moving region and still region, since by limiting the pixel block to obtain a motion vector,
符号化器の負荷を軽減することができ、また静止領域の動きベクトルを求めることがないので、静止領域を動領域として符号化することによる揺らぎが減少することになる。 It can reduce the load of the encoder, and since there is no possible to obtain the motion vector of the still region, fluctuations due to encode the still area as the moving area is decreased.

【0031】 また、移動体を検出することにより、動領域内から背景部を検出することが可能となり、また物体の動きベクトルを、各ブロックの動きベクトルの代表としているので、画像の動きが滑らかになり、さらに物体の動きベクトルの計算量が少なくなる。 Further, by detecting the moving object, it is possible to detect the background portion from moving in the region, also the motion vector of the object, since the representative of motion vectors of each block, the movement of the image smooth to be, further reduced amount of calculation of the motion vector of the object.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第1の実施例のブロック構成図である。 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】前フレームと現フレームの画像を示す。 Figure 2 shows the previous frame and the image of the current frame.

【図3】動領域判定部で判定された動領域を示す。 3 shows a moving area determined in the motion region judging section.

【図4】第2の実施例のブロック構成図である。 4 is a block diagram of a second embodiment.

【図5】前フレームのエッジマップと現フレームのエッジマップを示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the edge map of the edge map and the current frame of the previous frame.

【図6】動領域の内、アンカバード・バックグラウンドと呼ばれる背景を斜線部で示した図である。 [6] of the dynamic area, which is a diagram showing the background called the uncovered background in the shaded area.

【図7】動画像の符号化、復号化を行うシステムのブロック構成図である。 [Figure 7] Video Coding is a block diagram of a system for performing decoding.

【図8】符号化器のブロック構成図である。 8 is a block diagram of an encoder.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 画像入力部 2 現フレームメモリ 3、5 アドレスジェネレータ 4 前フレームメモリ 6 動領域判定部 7 動きベクトル検出部 8 符号化部 9 現フレームエッジマップメモリ 10 前フレームエッジマップメモリ 11 移動体検出部 1 The image input unit 2 the current frame memory 3 and 5 address generator 4 before the frame memory 6 the motion region determining unit 7 motion vector detecting section 8 coding section 9 current frame edge map memory 10 the previous frame edge map memory 11 the moving body detection unit

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 入力画像信号の連続フレーム中から任意の間隔で独立フレームを設定し、該独立フレームをフレーム内で独立に符号化し、前記独立フレームの間の非独立フレームの信号を、前後の独立フレームの信号およびその動きベクトルを基に予測して符号化するフレーム間予測符号化方式における動きベクトル検出方法において、現フレームの画像を動領域と静止領域に分離し、前フレームおよび現フレームの画像からそれぞれ抽出された線画像を用いて移動体を検出し、該移動体の検出を基に前記動領域中から背景部を検出し、該背景部を除いた前記動領域内の各ブロックの動きベクトルを求めることを特徴とする動きベクトル検出方法。 1. A set of independent frame at arbitrary intervals from within successive frames of the input image signal, and coded independently the independent frame within a frame, the signal of the non-independent frame between the independent frame, the front and rear in the motion vector detection method in the inter-frame predictive coding method for coding by prediction based on the signal and the motion vector of the independent frame, to separate the image of the current frame in the moving region and still region, the previous frame and the current frame detecting a moving object using the line image extracted from each image, it detects a background portion from within the moving area based on the detection of the moving body, for each block of the motion in the region excluding the background portion motion vector detecting method characterized by obtaining a motion vector.
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