JP3636216B2 - 動きベクトル検索方法、及び映像信号符号化方法 - Google Patents
動きベクトル検索方法、及び映像信号符号化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3636216B2 JP3636216B2 JP28966894A JP28966894A JP3636216B2 JP 3636216 B2 JP3636216 B2 JP 3636216B2 JP 28966894 A JP28966894 A JP 28966894A JP 28966894 A JP28966894 A JP 28966894A JP 3636216 B2 JP3636216 B2 JP 3636216B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motion vector
- circuit
- input
- vector
- distortion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T9/00—Image coding
- G06T9/004—Predictors, e.g. intraframe, interframe coding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Description
【産業上の利用分野】
本発明は、映像信号を符号化する動き補償画像間予測符号化方法に関し、特に、動きを検出する動きベクトル探索方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図8は、例えば、ISO-IEC/JTC1/SC29/WG11 MPEG 92/N0245 Test Model 2 に示された従来の映像信号符号化方式を示すブロック図である。図において、入力端子1から入力されたディジタル化された映像信号101は、減算器10の第1の入力、動き補償予測回路17aの第1の入力、および量子化回路12の第2の入力に与えられる。減算器10の出力は、DCT回路11を介して量子化回路12の第1の入力に与えられる。量子化回路12の出力108は、可変長符号化回路19aの第1の入力に与えられるとともに、逆量子化回路13およびIDCT回路14を介して加算器15の第1の入力に与えられる。
【0003】
加算器15の出力は、メモリ回路16の第1の入力に与えられ、メモリ回路16の出力102は、動き補償予測回路17aの第2の入力および切り替え回路18の第1の入力に与えられる。メモリ回路16の第2の入力には、動き補償予測回路17aの第1の出力105が与えられる。切り替え回路18の第2の入力には、ゼロ信号が与えられ、切り替え回路18の第3の入力には、動き補償予測回路17aの第2の出力104が与えられる。切り替え回路18の出力103は、減算器10の第2の入力および加算器15の第2の入力に与えられる。
【0004】
一方、動き補償予測回路17aの第3の出力106は、可変長符号化回路19aの第2の入力に与えられる。可変長符号化回路19aの出力は送信バッファ20に入力され、送信バッファ20の第1の出力は出力端子2より出力される。送信バッファ20の第2の出力107は、量子化回路12の第3の入力に与えられる。
【0005】
図9は動き補償予測方式の概念図である。
【0006】
図10は、例えば、ISO-IEC/JTC1/SC29/WG11 MPEG 92/N0245 Test Model 2 に示された従来の映像信号符号化方式における動き補償予測回路17aの一例を示すブロック図である。図において、入力端子1から入力されたディジタル映像信号101は動きベクトル探索回路3aの第1の入力に与えられ、メモリ回路16から出力された参照画像102は、動きベクトル探索回路3aの第2の入力に与えられる。
【0007】
動きベクトル探索回路3aから出力される動きベクトル403は、切り替え回路4aの第1の入力に与えられる。切り替え回路4aの第2の入力には0ベクトルが与えられる。一方、動きベクトル探索回路3aから出力される予測画像404は、歪算出回路5aの第1の入力に与えられる。歪算出回路5aの第2の入力には、入力端子1から入力された映像信号101が与えられる。歪算出回路5aから出力される歪405は、比較選択回路6aの第1の入力に与えられる。
【0008】
一方、入力端子1から入力された映像信号101は、歪算出回路5bの第1の入力にも与えられ、メモリ回路16から出力された参照画像102は、歪算出回路5bの第2の入力にも与えられる。歪算出回路5bから出力される歪406は、比較選択回路6aの第2の入力に与えられる。比較選択回路6aから出力される選択モード407は、比較選択回路6bの第1の入力に与えられ、比較選択回路6aから出力される歪408は、比較選択回路6bの第2の入力に与えられる。また、比較選択回路6aから出力される選択モード407は、切り換え回路4aの第3の入力にも与えられる。
【0009】
切り替え回路4aから出力される動きベクトル106は、可変長符号化回路19aに入力される。また、動きベクトル探索回路3aから出力される予測画像404は切り替え回路4bの第1の入力にも与えられ、メモリ回路16から出力された参照画像102は切り替え回路4bの第2の入力にも与えられ、比較選択回路6aから出力される選択モード407は切り替え回路4bの第3の入力にも与えられる。切り替え回路4bから出力される予測画像105は、メモリ回路16に入力される。
【0010】
一方、入力端子1から入力された映像信号101は、分散算出回路7にも入力され、分散算出回路7の出力409は、比較選択回路6bの第3の入力に与えられる。比較選択回路6bから出力される選択モード104は、切り替え回路18に入力される。
【0011】
次に動作について説明する。映像信号を符号化する場合の高能率符号化方式の一つとして、動き補償予測を用いた画像間予測符号化と画像内変換符号化を組み合わせたハイブリッド符号化方式がある。本従来例も、上記ハイブリッド符号化方式を採用している。図8は、上記ハイブリッド符号化方式のブロック図である。この場合、入力された映像信号101は、時間軸方向の冗長度を落とすために動き補償予測を用いて画像間の差分がとられ、空間軸方向にDCTが施される。変換された係数は量子化され、可変長符号化された後に、送信バッファ20を介して伝送される。
【0012】
動き補償予測方式の概略を図9に示した。現在符号化しようとしている画像を、例えば16画素×16ラインのマッチングブロックに分割する。個々のマッチングブロックについて、参照画像のどの部分を予測画像とすれば歪が最も小さくなるかを調べる。すなわち、静止画であれば、各マッチングブロックと同一位置の16画素×16ラインを予測画像とすれば歪は0となる。動画の場合、例えば、図9のように点線で示した同一位置の16画素×16ラインよりも、左に8画素、下に17画素ずらした斜線部の16画素×16ラインのブロックが最も歪が小さいという場合、このブロックを予測画像とするとともに、(−8、17)を動きベクトルとして伝送する。
【0013】
以下、図10に従って、動き補償予測方式について詳しく述べる。まず、動きベクトル探索回路3aにおいて、入力画像101と参照画像102とから動きベクトル403を探索する。これは、図9で説明したように、各マッチングブロックについて歪が最小となるベクトルを動きベクトルとして選び、その動きベクトルと予測画像とを出力するものである。歪としては、誤差の絶対値和などを用いる。
【0014】
例えば、画像のサイズをI画素×Jラインとし、入力画像をF(i,j)(ただし、iは水平方向の画素番号で0≦i<I、jは垂直方向の画素番号で0≦j<J)と表し、マッチングブロックが互いにオーバーラップしないとすると、各マッチングブロックはF(n*16+i,m*16+j)(0≦i≦15、0≦j≦15)と表せる。ここで、(n,m)はマッチングブロックの位置を表す。この(n,m)番目のマッチングブロックを
M(i,j)=F(n*16+i,m*16+j)(0≦i≦15、0≦j≦15)
とおく。
【0015】
一方、参照画像をG(i,j)(0≦i<I、0≦j<J)とすると、ベクトル(H,V)を動きベクトルとしたときの予測画像PH,V(i,j)は、
PH,V(i,j)=G(n*16+i+H,m*16+j+V)
となる。ここで、ベクトル(H,V)を動きベクトルとしたときの歪Sを、次のような絶対値和で評価する。
【0016】
【数1】
【0017】
動きベクトル探索回路3aは、上記の歪Sが最小となるベクトル(H,V)を動きベクトルに決定し、この動きベクトル(H,V)とそのときの予測画像PH,V(i,j)を出力する。
【0018】
次に、歪算出回路5aにおいて、動きベクトル探索回路3aから出力される予測画像404と入力画像101との誤差の自乗和による歪を、マッチングブロック毎に算出する。この歪をSEmcと呼ぶことにする。一方、歪算出回路5bにおいては、入力画像101と参照画像102とから、各マッチングブロックの誤差の自乗和による歪406を算出する。この歪406をSEnomcとする。この歪算出回路5bは、動きベクトルを0ベクトルとしたときの歪を計算することになる。
【0019】
比較選択回路6aは、SEmc<SEnomcのとき、MC(動き補償)モードを示す信号と歪SEmcを出力し、SEmc≧SEnomcのときは、NoMC(動き補償なし)モードを示す信号と歪SEnomcを出力する。比較選択回路6aで選択されたモードがMCモードのとき、切り替え回路4aは、動きベクトル探索回路3aで選択された動きベクトル403を出力し、切り替え回路4bは、動きベクトル探索回路3aで選択された予測画像404を出力する。一方、比較選択回路6aで選択されたモードがNoMCモードのとき、切り替え回路4aは、0ベクトルを出力し、切り替え回路4bは、参照画像102を出力する。
【0020】
さらに、分散算出回路7は、入力映像信号101の各マッチングブロックの分散を算出する。比較選択回路6bは、比較選択回路6aから出力される歪408と、分散算出回路7から出力される分散値409とを比較し、画像内符号化を行うイントラモードか、比較選択回路6aから出力される選択モードのいずれかを選択し出力する。
【0021】
ところで、動き補償予測回路17aから出力される動きベクトル106は、可変長符号化回路19aにおいて符号化される。可変長符号化回路19aの構成を図11に示す。図11において、動き補償予測回路17aから出力される動きベクトル106は、減算器30の第1の入力となる。減算器30の出力は可変長符号選択器31aに入力されるとともに、メモリ32を通して、切り替え器33の第1の入力にも与えられる。切り替え器33の第2の入力には0ベクトルが与えられる。切り替え器33の出力は減算器30の第2の入力に与えられる。一方、量子化回路12の出力108は、符号化器34で可変長符号化される。可変長符号選択器31aの出力と符号化器34の出力は、多重化回路35で多重化され、送信バッファ20へ出力される。
【0022】
図11に示したように、各マッチングブロックの動きベクトルは、前のマッチングブロックの動きベクトルとの差分がとられ、その差分ベクトルに対応する可変長符号が出力される。なお、現マッチングブロックがイントラモードのときとNoMCモードのときは、動きベクトルは符号化されない。前のマッチングブロックがイントラモードのときとNoMCモードのとき、および、符号化の初期状態などでは、前の動きベクトルの代わりに0ベクトルを用いる。また、差分ベクトルを表す可変長符号は、0ベクトルに近いほど短い符号が割り当てられている。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
従来の映像信号符号化方式における動き補償予測方式は、動きベクトルの選択において、動きベクトルの伝送効率については全く考慮していない。
また、動きベクトルは、予測歪の大小のみによって選択されるので、同じようなパターンが広範囲に存在するような画像内容や特徴のないフラットな画像の場合、予測歪の差が小さいために、実際の動きと異なる遠いブロックを選択し、不必要に大きい動きベクトルを伝送した上、画質劣化を生じるという問題があった。
また、従来の映像信号符号化方式においては、動きベクトルの探索範囲を広げるとベクトルの符号量が増え、狭めると速い動きを追えないという問題があった。
【0024】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、動きベクトルの伝送効率を考慮し、予測歪の差が小さい場合には小さい動きベクトルを優先する動き補償予測方式を備えた映像信号符号化方式を得ることを目的とする。
また、この発明は、画像内容によって動きベクトルの探索範囲を容易に変えることのできる動き補償予測方式を備えた映像信号符号化方式を得ることを目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、
入力画像の各ブロックについて、参照画像の複数の部分との間の歪を計算し、
上記参照画像の複数の部分の各々の、上記入力画像ブロックに対する相対位置を表すベクトルの大きさに対応するオフセット値を、上記歪に加算し、その加算の結果が最小となる参照画像の部分の、上記入力画像ブロックに対する上記相対位置を表すベクトルを、動きベクトルと決定する動きベクトル検索方法であって、
上記オフセット値は、上記相対位置を表すベクトルの大きさがある値(εと記す)以上のときに正の値を取り、上記ある値ε未満のときは0を取るものであることを特徴とする動きベクトル検索方法を提供するものである。
【0030】
【作用】
請求項1の発明によれば、
入力画像の各ブロックについて、参照画像の複数の部分との間の歪を計算し、
上記参照画像の複数の部分の各々の、上記入力画像ブロックに対する相対位置を表すベクトルの大きさに対応するオフセット値を、上記歪に加算し、その加算の結果が最小となる参照画像の部分の、上記入力画像ブロックに対する上記相対位置を表すベクトルを、動きベクトルと決定することとし、
上記オフセット値は、上記相対位置を表すベクトルの大きさがある値(εと記す)以上のときに正の値を取り、上記ある値ε未満のときは0を取るものであることとしたので、
同じようなパターンが広範囲に存在するような画像内容や特徴のないフラットな画像のように予測歪の差が小さい場合には、小さい動きベクトルを選択し、不必要に大きいベクトルを選択することを避けるので、画質が向上する。
【0031】
請求項2の発明によれば、β≧εを満たす所定値βについて、大きさが上記所定値β以上である上記相対位置を表すベクトルに対する上記オフセット値を該歪が取り得る最大値よりも大きな値に設定し、大きさが0である上記相対位置を表すベクトルに対する上記オフセット値を0に設定することにより、動きベクトルとして決定される上記相対位置を表すベクトルの範囲が所定値内に限定され、これにより動きベクトルの範囲が限定されるように構成したので、画像の内容に応じて、容易に動きベクトルの範囲を変更することができる。
【0032】
請求項3の発明によれば、上記所定値βを2のべき乗とし、この所定値βによって限定される動きベクトルの範囲に応じて、動きベクトルを表現する符号のビット数を切り換え、上記動きベクトルの範囲が狭いほど動きベクトルを表現するビット数を少なくするように構成したので、その動きベクトルの範囲にあったビット数の符号を使うことができるので、動きベクトルの伝送効率が向上する。
【0035】
【実施例】
実施例1.
以下、この発明の実施例1を図について説明する。図1は、この発明の第1の実施例における映像信号符号化方式を示すブロック図である。図において、図8と同一符号は同一または相当部分を示しており、動き補償予測回路17bの第1の入力には映像信号101が与えられ、第2の入力には参照画像102が与えられ、第3の入力には入力端子1aから入力されるオフセット設定信号301が与えられる。一方、動き補償予測回路17bの第1の出力105はメモリ回路16の第2の入力に与えられ、第2の出力104は切り替え回路18の第3の入力に与えられ、第3の出力106は可変長符号化回路19aの第2の入力に与えられる。その他の部分の構成は、図8と同様であるので説明は省略する。
【0036】
図2は、この発明の実施例1の映像信号符号化方式における動き補償予測回路17bの一構成例を示すブロック図である。図において、図10と同一符号は同一または相当部分を示す。入力端子1から入力された映像信号101は、動きベクトル探索回路3bの第1の入力に与えられ、メモリ回路16から出力された参照画像102は、動きベクトル探索回路3bの第2の入力に与えられる。
【0037】
また、入力端子1aから入力されたオフセット設定信号301は、動きベクトル探索回路3bの第3の入力に与えられる。動きベクトル探索回路3bの第1の出力である動きベクトル203は、切り替え回路4aの第1の入力に与えられる。切り替え回路4aの第2の入力には0ベクトルが与えられる。動きベクトル探索回路3bの第2の出力である予測画像204は、切り替え回路4bの第1の入力に与えられる。切り替え回路4bの第2の入力には、メモリ回路16から出力される参照画像102が与えられる。
【0038】
動きベクトル探索回路3bの第2の出力である予測画像204は、歪算出回路5aの第1の入力にも与えられる。歪算出回路5aの第2の入力には、入力端子1から入力される映像信号101が与えられる。歪算出回路5aから出力される歪205は、比較選択回路6aの第1の入力に与えられる。
【0039】
一方、入力端子1から入力された映像信号101は、歪算出回路5bの第1の入力にも与えられ、メモリ回路16から出力された参照画像102は、歪算出回路5bの第2の入力にも与えられる。歪算出回路5bから出力される歪206は、比較選択回路6aの第2の入力に与えられる。比較選択回路6aの第1の出力である選択モード207は、比較選択回路6bの第1の入力に与えられ、比較選択回路6aの第2の出力である歪208は、比較選択回路6bの第2の入力に与えられる。比較選択回路6aの第1の出力である選択モード207は、切り替え回路4aの第3の入力にも与えられる。切り替え回路4aの出力である動きベクトル106は、可変長符号化回路19aに入力される。
【0040】
また、比較選択回路6aの第1の出力である選択モード207は、切り替え回路4bの第3の入力にも与えられる。切り替え回路4bの出力である予測画像105はメモリ回路16に入力される。一方、入力端子1から入力される映像信号101は、分散算出回路7にも入力される。分散算出回路7から出力される分散209は、比較選択回路6bの第3の入力に与えられる。比較選択回路6bで選択された選択モード104は、切り替え回路18へ入力される。
【0041】
次に動作について説明する。実施例1は、動き補償予測回路17bにオフセット設定信号301を入力することが、従来例と異なる。オフセット設定信号301は、大きさαのベクトルに対するオフセット値C(α)を与える信号である。
例えば、図3に示したように、ベクトルの大きさが8未満なら0、8以上16未満なら1、16以上32未満なら2、32以上64未満なら4、64以上なら8のように設定する。
【0042】
以下、動き補償予測回路17bの動作を、図2について説明する。まず、動きベクトル探索回路3bにおいて、入力画像101と参照画像102とから動きベクトルを探索する。このとき、入力端子1aから入力したオフセット設定信号301により、各ベクトルの大きさに応じてオフセット値を設定し、歪とオフセット値の和が最小となるベクトルを動きベクトルとして選び、その動きベクトルと予測画像とを出力する。
【0043】
すなわち、画像のサイズをI画素×Jラインとし、入力画像をF(i,j)(ただし、iは水平方向の画素番号で0≦i<I、jは垂直方向の画素番号で0≦j<J)と表し、マッチングブロックが互いにオーバーラップしない16画素×16ラインとすると、各マッチングブロックはF(n*16+i,m*16+j)(0≦i≦15、0≦j≦15)と表せる。ここで、(n,m)はマッチングブロックの位置を表す。この(n,m)番目のマッチングブロックを
M(i,j)=F(n*16+i,m*16+j)(0≦i≦15、0≦j≦15)
とおく。
【0044】
一方、参照画像をG(i,j)(0≦i<I、0≦j<J)とすると、ベクトル(H,V)を動きベクトルとしたときの予測画像PH,V(i,j)は、
PH,V(i,j)=G(n*16+i+H,m*16+j+V)
となる。ここで、ベクトル(H,V)を動きベクトルとしたときの歪Sを、次のような絶対値和で評価する。
【0045】
【数2】
【0046】
さらに、ベクトル(H,V)の大きさD(H,V)を、
D(H,V)=max{|H|,|V|}
により求め、あらかじめオフセット設定信号301により設定したオフセット値を歪Sに付加し、オフセットされた歪S1を求める。
S1=S+C(D(H,V))
動きベクトル探索回路3bは、上記の歪S1が最小となるベクトル(H,V)を動きベクトルに決定し、この動きベクトル(H,V)とそのときの予測画像PH,V(i,j)を出力する。
【0047】
次に、歪算出回路5aにおいて、動きベクトル探索回路3bから出力される予測画像204と入力画像101との誤差の自乗和による歪205を、マッチングブロック毎に算出する。この歪205をSEmcと呼ぶことにする。一方、歪算出回路5bにおいては、入力画像101と参照画像102とから、各マッチングブロックの誤差の自乗和による歪206を算出する。この歪206をSEnomcとする。この歪算出回路5bは動きベクトルを0ベクトルとしたときの歪を計算することになる。
【0048】
比較選択回路6aは、SEmc<SEnomcのとき、MC(動き補償)モードを示す信号207と歪SEmcを出力し、SEmc≧SEnomcのときは、NoMC(動き補償なし)モードを示す信号207と歪SEnomcを出力する。比較選択回路6aで選択されたモードがMCモードのとき、切り替え回路4aは、動きベクトル探索回路3bで選択された動きベクトル203を出力し、切り替え回路4bは、動きベクトル探索回路3bで選択された予測画像204を出力する。一方、比較選択回路6aで選択されたモードがNoMCモードのとき、切り替え回路4aは、0ベクトルを出力し、切り替え回路4bは、参照画像102を出力する。
【0049】
さらに、分散算出回路7は、入力信号の各マッチングブロックの分散209を算出する。比較選択回路6bは、比較選択回路6aから出力される歪208と、分散算出回路7から出力される分散値209とを比較し、画像内符号化を行うイントラモードか、比較選択回路6aから出力される選択モード207のいずれかを選択し出力する。
【0050】
なお、上記実施例1において、動きベクトル探索回路3bはベクトル(H,V)の大きさD(H,V)を、
D(H,V)=max{|H|,|V|}
により求めるとしたが、ベクトルの大きさの定義はこれに限るものではなく、例えば、
D(H,V)=|H|+|V|
あるいは、
D(H,V)=|H|2+|V|2
あるいは、
D(H,V)={|H|2+|V|2}1/2
としてもよい。
【0051】
また、上記実施例1において、大きさαのベクトルに対するオフセット値C(α)は、図3のように設定するとしたが、オフセット値の設定もこれに限るものではなく、例えば、定数kを用いて、
C(α)=α×k
のように設定してもよい。
また、ベクトル(H,V)の大きさを、水平方向の大きさ|H|と垂直方向の大きさ|V|に分けて、|H|と|V|に応じてオフセット値C’(|H|,|V|)を与えてもよい。
【0052】
さらに、上記実施例1では、歪Sに誤差の絶対値和を用いるとしたが、歪の求め方はこれに限るものではなく、誤差の自乗和などを用いてもよい。
また、歪算出回路5a、5bで演算する歪も、誤差の自乗和に限るものではなく、誤差の絶対値和、あるいは、誤差の大きさとベクトルの大きさを引数とする関数などでもよい。
【0053】
実施例2.
上記実施例1において、オフセット値C(α)は可変としてもよい。特に、動きの少ない画像については、ある値βを決めて、大きさがβ以上であるベクトルに対するオフセット値を、歪Sが取り得る値より大きい値に設定することにより、動きベクトルの範囲をβ以内に限定することができる。
【0054】
例えば、実施例1と同様に、(n,m)番目のマッチングブロックを
M(i,j)=F(n*16+i,m*16+j)(0≦i≦15、0≦j≦15)
とおき、ベクトル(H,V)を動きベクトルとしたときの予測画像PH,V(i,j)を
PH,V(i,j)=G(n*16+i+H,m*16+j+V)
とおき、そのときの歪Sを、
【0055】
【数3】
【0056】
で評価する場合、Sの最大値は、入力映像信号のレンジの256倍である。つまり、入力映像信号が8ビットとすれば、Sの最大値は65536である。したがって、例えば、α≧βなるαに対して、
C(α)=65537
とし、
C(0)=0
とすれば、ベクトル(H,V)の大きさがβ以上のとき、オフセットされた歪S1は、つねに、
S1=S+C(D(H,V))=S+65537>65536
となる。
【0057】
一方、0ベクトルに対するオフセットされた歪S1は、
S1=S+C(D(0,0))=S≦65536
となるので、動きベクトル探索回路3bは、β以上の大きいベクトルを選択しない。
【0058】
逆に、オフセット値C(α)を、この値65537より大きくしても、もはや効果は同じである。つまり、オフセット値C(α)の最大値は65537としてよい。
以上のことから、オフセット値C(α)の値を最大値に設定することにより、H/Wを変更することなく、動きベクトルの探索範囲を変えることができる。
【0059】
実施例3.
以下、この発明の実施例3を図について説明する。図4は、実施例3における映像信号符号化方式を示すブロック図である。図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示しており、19bは可変長符号化回路で、可変長符号化回路19bの第3の入力に、入力端子1aから入力されるオフセット設定信号301が与えられる点が実施例1と異なり、その他の部分の構成は実施例1と同様であるので説明は省略する。
【0060】
図5は、この発明の実施例3の映像信号符号化方式における可変長符号化回路19bの一構成例を示すブロック図である。図において、図11と同一符号は同一または相当部分を示しており、21はオフセット設定信号301が入力される検出器、31bはこの検出器21の出力が第2の入力として入力される可変長符号選択器で、その他の部分の構成は図11と同様であるので説明は省略する。
【0061】
次に動作について説明する。実施例3は、可変長符号化回路19bにもオフセット設定信号301を入力する点が、実施例1と異なる。実施例1で述べたように、オフセット設定信号301は、大きさαのベクトルに対するオフセット値C(α)を設定するための信号で、動き補償予測回路17bにおいて動きベクトルを探索するときに、各ベクトルを動きベクトルとしたときの歪Sに、このオフセット値C(α)を加算して、その値の大小比較により動きベクトルを決定する。
この動き補償予測回路17bの動作は実施例1,2と同様である。特に、実施例2で説明したように、大きさがβ以上のベクトルに対するオフセット値を最大値に設定すると、β以上の大きいベクトルは選択されなくなるので、βの値を8、16、32、64など2のべき乗に設定して、動きベクトルの範囲を制限し、その範囲に従って、可変長符号化回路19bにおける動きベクトルの符号を切り換える。
【0062】
以下、可変長符号化回路19bの動作を、図5について説明する。まず、検出器21は、オフセット設定信号301で規定されるオフセット値C(α)から、動きベクトルの範囲の制限を検出し、動きベクトルの範囲を出力する。一方、動き補償予測回路17bから出力される各マッチングブロックの動きベクトル106は、前のマッチングブロックの動きベクトルとの差分がとられ、その差分ベクトルに対応する可変長符号が、可変長符号選択器31bから出力される。このとき、可変長符号選択器31bは、検出器21から出力される動きベクトルの範囲に従って、差分ベクトルの符号を選択する。すなわち、例えば、動きベクトルを固定長符号で送るとして、ベクトルの範囲が水平±7画素、垂直±7ラインであれば、動きベクトルの水平、垂直成分を表わすのに、それぞれ4ビットしか必要としない。
【0063】
ところが、ベクトルの範囲が水平±63画素、垂直±63ラインになると、水平、垂直成分を表わすのに、それぞれ7ビット必要となる。可変長符号で送る場合も同様で、動きベクトルの範囲が狭いほどベクトルを表わすのに必要なビット数は減少する。そこで、可変長符号選択器31bは、検出器21から出力される動きベクトルの範囲に従って、ベクトルを表わす符号を切り換えて出力する。
【0064】
なお、従来例と同様に、現マッチングブロックがイントラモードのときとNoMCモードのときは、動きベクトルは符号化されない。前のマッチングブロックがイントラモードのときとNoMCモードのとき、および、符号化の初期状態などでは、前の動きベクトルの代わりに0ベクトルを用いる。
【0065】
一方、量子化器12の出力108は、符号化器34で可変長符号化される。符号化器34の出力は、可変長符号選択器31bから出力される符号と、検出器21から出力される動きベクトルの範囲と多重化され、出力される。
【0066】
実施例4.
以下、この発明の実施例4を図について説明する。図6は、実施例4における映像信号符号化方式を示すブロック図である。図において、図1および図4と同一符号は同一または相当部分を示しており、17cは動き補償予測回路で、その第4の出力601が可変長符号化回路19bの第3の入力に与えられる点以外の構成は図1と同様であるので説明は省略する。
【0067】
図7は、この発明の実施例4の映像信号符号化方式における動き補償予測回路17cの一構成例を示すブロック図である。図において、図2と同一符号は同一または相当部分を示しており、入力端子1から入力された映像信号101は、動きベクトル探索回路3cの第1の入力に与えられ、メモリ回路16から出力された参照画像102は、動きベクトル探索回路3cの第2の入力に与えられ、入力端子1aから入力されたオフセット設定信号301は、動きベクトル探索回路3cの第3の入力に与えられる。
【0068】
一方、動きベクトル探索回路3cの第3の出力701は、探索範囲設定回路22に入力され、探索範囲設定回路22の出力601は、可変長符号化回路19bに入力されるとともに、動きベクトル探索回路3cの第4の入力に与えられる。その他の部分の構成は図2と同様であるので説明は省略する。
【0069】
次に動作について説明する。実施例4は、動き補償予測回路17cで探索する動きベクトルの範囲を、画像により適応的に変化させる点が実施例3と異なる。すなわち、図6において、動き補償予測回路17cは、動き補償に用いる動きベクトルを可変の範囲で求めるとともに、常に固定の探索範囲で動きベクトルを探索してその最大値を求め、過去の画像におけるこの動きベクトルの最大値によって現在の画像の可変の動きベクトルの範囲を決定するとともに、その動きベクトルの範囲601を可変長符号化回路19bに出力する。可変長符号化回路19bは、実施例3と同様に、動きベクトルの範囲601に従って、ベクトルを表わす符号を切り替えて、可変長符号化を行う。以下、この動き補償予測回路17cの動作を図7について説明する。
【0070】
実施例1と同様に、動きベクトル探索回路3cは、入力画像F(i,j)を互いにオーバーラップしない16画素×16ラインのマッチングブロックに分割する。各マッチングブロックは、
M(i,j)=F(n*16+i,m*16+j)(0≦i≦15、0≦j≦15)
と表わせる。ここで、(n,m)はマッチングブロックの位置を表す。一方、参照画像をG(i,j)とすると、ベクトル(H,V)を動きベクトルとしたときの予測画像PH,V(i,j)は、
PH,V(i,j)=G(n*16+i+H,m*16+j+V)
となる。ここで、ベクトル(H,V)を動きベクトルとしたときの歪Sを、次のような絶対値和で評価する。
【0071】
【数4】
【0072】
さらに、ベクトル(H,V)の大きさD(H,V)を、
D(H,V)=max{|H|,|V|}
により求め、あらかじめオフセット設定信号301により設定したオフセット値を歪Sに付加し、オフセットされた歪S1を求める。
S1=S+C(D(H,V))
【0073】
動きベクトル探索回路3cは、常に、あらかじめ定められた水平±Mh画素、垂直±Mvラインの範囲で上記の演算を行い、歪S1が最小となるベクトル(H,V)=(H’,V’)を求め、探索範囲設定回路22へ出力する。
一方、探索範囲設定回路22から出力される動きベクトルの範囲を水平±Nh画素、垂直±Nvライン(Nh≦Mh、Nv≦Mv)とすると、動きベクトル探索回路3cは、
|H|≦Nh、|V|≦Nv
の範囲で、上記歪S1が最小となるベクトル(H,V)も求め、この動きベクトル(H,V)とそのときの予測画像PH,V(i,j)を第1、第2の出力として出力する。
【0074】
探索範囲設定回路22は、動きベクトル探索回路3cにおいて固定の探索範囲(水平±Mh画素、垂直±Mvライン)で求めた動きベクトル(H’,V’)の各成分の絶対値の最大値を求め、次の画像の動きベクトルの範囲Nh、Nvを決定する。例えば、過去の画像の動きベクトル(H’,V’)において、|H’|の最大値が31、|V’|の最大値が15であれば、次の画像の動きベクトルの範囲はNh=31、Nv=15とする。
また、例えば、|H’|の最大値が30、|V’|の最大値が14でも、次の画像の動きベクトルの範囲をNh=31、Nv=15としてよい。また、k,lを整数として、|H’|の最大値が2k−1以下で、|V’|の最大値が2l−1以下であれば、次の画像の動きベクトルの範囲をNh=2k−1、Nv=2l−1としてよい。
【0075】
探索範囲設定回路22は、固定の広い探索範囲で求めた動きベクトルを用いて次の画像の動きベクトルの範囲を決定するので、過去の画像の動きベクトルの範囲を狭くした場合でも、動きが速くなればその大きさを検出することができ、次の画像で動きベクトルの範囲を広げることができる。
また、探索範囲設定回路22で用いる固定の広い探索範囲による動きベクトルは、動きベクトル探索回路3cにおいて、可変の動きベクトル探索範囲による動きベクトルと一緒に求めるので、演算量はほとんど増加しない。他の動作は実施例1および3と同様である。
【0076】
【発明の効果】
以上のように、請求項1の発明によれば、
入力画像の各ブロックについて、参照画像の複数の部分との間の歪を計算し、
上記参照画像の複数の部分の各々の、上記入力画像ブロックに対する相対位置を表すベクトルの大きさに対応するオフセット値を、上記歪に加算し、その加算の結果が最小となる参照画像の部分の、上記入力画像ブロックに対する上記相対位置を表すベクトルを、動きベクトルと決定することとし、
上記オフセット値は、上記相対位置を表すベクトルの大きさがある値(εと記す)以上のときに正の値を取り、上記ある値ε未満のときは0を取るものであることとしたので、
同じようなパターンが広範囲に存在するような画像内容や特徴のないフラットな画像のように予測歪の差が小さい場合には、小さい動きベクトルを選択し、不必要に大きいベクトルを選択することを避けるので、動きベクトルの符号量が減少し、画質を向上させることができる。
【0077】
また、請求項2の発明によれば、β≧εを満たす所定値βについて、大きさが上記所定値β以上である上記相対位置を表すベクトルに対する上記オフセット値を該歪が取り得る最大値よりも大きな値に設定し、大きさが0である上記相対位置を表すベクトルに対する上記オフセット値を0に設定することにより、動きベクトルのとして決定される上記相対位置を表すベクトルの範囲が所定値内に限定され、これにより動きベクトルの範囲が限定されるように構成したので、画像の内容に応じて、容易に動きベクトルの範囲を変更することができる。
【0078】
また、請求項3の発明によれば、上記所定値βを2のべき乗とし、この所定値βによって限定される動きベクトルの範囲に応じて、動きベクトルを表現する符号のビット数を切り換え、上記動きベクトルの範囲が狭いほど動きベクトルを表現するビット数を少なくするように構成したので、動きベクトルの範囲にあったビット数の符号を使うことができ、動きベクトルの伝送効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例1の映像信号符号化方式を示すブロック図である。
【図2】 実施例1の映像信号符号化方式における動き補償予測回路の一構成例を示すブロック図である。
【図3】 実施例1の映像信号符号化方式におけるオフセット値の一例を示す図である。
【図4】 この発明の実施例3の映像信号符号化方式を示すブロック図である。
【図5】 実施例3の映像信号符号化方式における可変長符号化回路の一構成例を示すブロック図である。
【図6】 この発明の実施例4の映像信号符号化方式を示すブロック図である。
【図7】 実施例4の映像信号符号化方式における動き補償予測回路の一構成例を示すブロック図である。
【図8】 従来の映像信号符号化方式を示すブロック図である。
【図9】 動き補償予測方式の概略を示す概念図である。
【図10】 従来の映像信号符号化方式における動き補償予測回路の一例を示すブロック図である。
【図11】 従来の映像信号符号化方式における可変長符号化回路の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
3a,3b,3c 動きベクトル探索回路、4a,4b 切り替え回路、5a,5b 歪算出回路、6a,6b 比較選択回路、7 分散算出回路、17a,17b,17c 動き補償予測回路、19a,19b,19c 可変長符号化回路。
Claims (4)
- 入力画像の各ブロックについて、参照画像の複数の部分との間の歪を計算し、
上記参照画像の複数の部分の各々の、上記入力画像ブロックに対する相対位置を表すベクトルの大きさに対応するオフセット値を、上記歪に加算し、その加算の結果が最小となる参照画像の部分の、上記入力画像ブロックに対する上記相対位置を表すベクトルを、動きベクトルと決定する動きベクトル検索方法であって、
上記オフセット値は、上記相対位置を表すベクトルの大きさがある値(εと記す)以上のときに正の値を取り、上記ある値ε未満のときは0を取るものであることを特徴とする動きベクトル検索方法。 - β≧εを満たす所定値βについて、大きさが上記所定値β以上である上記相対位置を表すベクトルに対する上記オフセット値を該歪が取り得る最大値よりも大きな値に設定し、大きさが0である上記相対位置を表すベクトルに対する上記オフセット値を0に設定することにより、動きベクトルとして決定される上記相対位置を表すベクトルの範囲が限定され、これにより動きベクトルの範囲が限定されるように構成したことを特徴とする請求項1記載の動きベクトル検索方法。
- 上記所定値βを2のべき乗とし、上記所定値βによって限定される動きベクトルの範囲に応じて、動きベクトルを表現する符号のビット数を切り換え、上記動きベクトルの範囲が狭いほど動きベクトルを表現する符号のビット数を少なくするように構成したことを特徴とする請求項2記載の動きベクトル検索方法。
- 請求項1乃至3のいずれかの方法によって求められた上記動きベクトルに対応する予測画像と入力映像信号の差分を求め、
上記差分を符号化することを特徴とする映像信号符号化方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28966894A JP3636216B2 (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | 動きベクトル検索方法、及び映像信号符号化方法 |
US08/948,589 US6091460A (en) | 1994-03-31 | 1997-10-10 | Video signal encoding method and system |
US09/449,494 US6480670B1 (en) | 1994-03-31 | 1999-11-29 | Video signal encoding method and system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28966894A JP3636216B2 (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | 動きベクトル検索方法、及び映像信号符号化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08149478A JPH08149478A (ja) | 1996-06-07 |
JP3636216B2 true JP3636216B2 (ja) | 2005-04-06 |
Family
ID=17746211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28966894A Expired - Fee Related JP3636216B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-11-24 | 動きベクトル検索方法、及び映像信号符号化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3636216B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013165340A (ja) * | 2012-02-09 | 2013-08-22 | Sony Corp | 画像処理装置と画像処理方法 |
-
1994
- 1994-11-24 JP JP28966894A patent/JP3636216B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08149478A (ja) | 1996-06-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5337086A (en) | Image signal coding and decoding apparatus with multiple-process motion compensation | |
JP2897763B2 (ja) | 動き補償符号化装置、復号化装置、符号化方法及び復号化方法 | |
EP0676900B1 (en) | Motion compensation for interlaced digital video signals | |
US5453799A (en) | Unified motion estimation architecture | |
KR0181034B1 (ko) | 특징점 기반 움직임 추정을 이용한 움직임 벡터 검출 방법 및 장치 | |
KR100924850B1 (ko) | 동화상 신호의 부호화 방법 및 복호화 방법 | |
KR100294999B1 (ko) | 디지탈비디오데이타스트림의시간적인압축방법및탐색프로세서 | |
KR100739281B1 (ko) | 움직임 추정 방법 및 장치 | |
EP0511778A2 (en) | Multiple frame motion estimation | |
US20130128980A1 (en) | Motion vector predictive encoding method, motion vector decoding method, predictive encoding apparatus and decoding apparatus, and storage media storing motion vector predictive encoding and decoding programs | |
JP2866222B2 (ja) | 動き補償予測方式 | |
KR100247997B1 (ko) | 움직임예측방법 | |
JP2004336369A (ja) | 動画像符号化装置、動画像復号化装置、動画像符号化方法、動画像復号化方法、動画像符号化プログラム及び動画像復号化プログラム | |
KR20000053028A (ko) | 움직임 보상을 이용한 예측 코딩 방법 및 장치 | |
JP3589480B2 (ja) | 映像信号符号化方式 | |
EP0921688B1 (en) | Moving vector predictive coding method and moving vector decoding method, and storage medium stored with moving vector predictive coding program and moving vector decoding program | |
JPH0846969A (ja) | 映像信号符号化方式 | |
JP3636216B2 (ja) | 動きベクトル検索方法、及び映像信号符号化方法 | |
JP3355964B2 (ja) | 適応直交変換モード判定方法 | |
JP3589481B2 (ja) | 映像信号符号化方式 | |
JPH07336695A (ja) | 動画像の符号化及び復号化方法 | |
KR100602148B1 (ko) | 1/4픽셀 움직임 벡터를 이용한 동영상 압축방법 | |
JPH09182081A (ja) | 動き補償予測符号化装置 | |
JP4932987B2 (ja) | 動きベクトル処理方法 | |
KR100382540B1 (ko) | 움직임추정방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040525 |
|
RD07 | Notification of extinguishment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427 Effective date: 20040527 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040623 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040721 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041019 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041126 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041228 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041228 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080114 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090114 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100114 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |