JP3924815B2 - 動き判断装置及び動き判断方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ディジタル画像通信やディジタルテレビジョン放送用の動画像符号化伝送装置およびディジタルテレビジョン受像機等に用いて好適な動き検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、画像データを伝送した後に再生するディジタルテレビジョン放送用の動画像符号化伝送装置およびハイビジョンテレビ受像機等においては、生のデータをそのまま伝送することが考えられるが、画像データの容量が大きいため、生のデータをそのまま蓄積または伝送すると大容量のメモリーを必要とすることになるため、効率的ではない。
【0003】
そこで、これらの装置においては、画像データを高能率で圧縮処理するようにしていた。つまり、動画像符号化伝送装置において画像データを圧縮して伝送した後にハイビジョンテレビ受像機において伸張して再生するようにしていた。
【0004】
このような動画像符号化伝送装置等の符号化装置において画像データを圧縮する前の動き補償の処理、およびハイビジョンテレビ受像機等の復号化装置において圧縮画像データを伸張した後のポストフィルターの処理において動画像の動きベクトルを求めて、動きを補正した差信号を用いて、符号化装置においては符号化を行い、復号化装置においては復号化を行うようにしていた。
【0005】
動き検出は、動画像の1フレーム前、またはそれ以前のフレーム中の画素を参照画素として行っていた。この動きの検出精度および検出効率を高めるために、動画像中の動きをどのようにして検出するかが重要な点となっていた。以下、従来の動き検出に用いられていたブロックマッチング方法について説明する。
【0006】
従来より用いられている動き検出装置において行われているブロックマッチング方法は、現フレームの画像と、その前のフレームの画像を用いて行われていた。つまり、このブロックマッチング方法は、一方の画像上のあるブロックの画素値と、他方の画像上のある位置のブロックとの画素値との差の総和が最も小さくなるブロックの位置を求め、その位置の差を動きベクトルとして検出するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の動き検出の方法は、前後のフレーム間の1種類の動きベクトルを求めてこの1種類の動きベクトルを用いて符号化および復号化を行うようにしていたので、仮に一方のブロックの画素にノイズが入っていたりして動きベクトルの検出をミスした場合には、その動きベクトルの検出ミスを判断することができないため、動きベクトルの検出精度が低下して、これにより、動画像の伝送および再生の品質が低下するという不都合があった。
【0008】
この発明は、かかる点を考慮してなされたものであり、動きベクトルを検出したい画像に相関がある画像の動きベクトルも同時に検出し、比較評価することにより、動きベクトル検出ミスを抽出し、修正することができる動き検出装置の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明の動き判断装置は、前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルと、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとを検出する動きベクトル検出手段と、上記動きベクトル検出手段により検出された4つの動きベクトルの値のうち1つのベクトルの値のみ離れている場合は、この離れているベクトルを、検出ミスをした動きベクトルであると判断する動き判断手段とを有するものである。
また、この発明の動き判断装置は、前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルと、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとを検出する動きベクトル検出手段と、上記前奇数動きベクトルと上記前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値より大きく、又は、上記後奇数動きベクトルと上記後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フィールド間でシーンチェンジをしている、又は上記動きベクトル検出手段により検出された4つの動きベクトルのなかに検出ミスをした動きベクトルがある、と判断する動き判断手段と、を有するものである。
また、この発明の動き判断装置は、前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルと、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとを検出する動きベクトル検出手段と、上記前奇数動きベクトルと上記前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値以下、かつ、上記後奇数動きベクトルと上記後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値以下であって、かつ、上記前偶数動きベクトルと上記後奇数動きベクトルとの差分値の絶対値である第3の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フレーム間でシーンチェンジをしていると判断する動き判断手段と、を有するものである。
また、この発明の動き判断装置は、前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルの値と、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルの値と、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトル値と、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルの4つの動きベクトルの値のうち1つのベクトルの値のみ離れている場合は、この離れているベクトルを、検出ミスをした動きベクトルであると判断する動き判断手段を有するものである。
また、この発明の動き判断装置は、前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値より大きく、又は、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フィールド間でシーンチェンジをしている、又は上記動きベクトル検出手段により検出された4つの動きベクトルのなかに検出ミスをした動きベクトルがある、と判断する動き判断手段を有するものである。
また、この発明の動き判断装置は、前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値以下、かつ、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値以下であって、かつ、上記前偶数動きベクトルと上記後奇数動きベクトルとの差分値の絶対値である第3の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フレーム間でシーンチェンジをしていると判断する動き判断手段を有するものである。
また、この発明の動き判断方法は、前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルと、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとを検出する動きベクトル検出ステップと、上記動きベクトル検出ステップにより検出された4つの動きベクトルの値のうち1つのベクトルの値のみ離れている場合は、この離れているベクトルを、検出ミスをした動きベクトルであると判断する動き判断ステップとを含むものである。
また、この発明の動き判断方法は、前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルと、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとを検出する動きベクトル検出ステップと、上記前奇数動きベクトルと上記前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値より大きく、又は、上記後奇数動きベクトルと上記後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フィールド間でシーンチェンジをしている、又は上記動きベクトル検出手段により検出された4つの動きベクトルのなかに検出ミスをした動きベクトルがある、と判断する動き判断ステップと、を含むものである。
また、この発明の動き判断方法は、前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルと、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとを検出する動きベクトル検出ステップと、上記前奇数動きベクトルと上記前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値以下、かつ、上記後奇数動きベクトルと上記後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値以下であって、かつ、上記前偶数動きベクトルと上記後奇数動きベクトルとの差分値の絶対値である第3の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フレーム間でシーンチェンジをしていると判断する動き判断ステップと、を含むものである。
また、この発明の動き判断方法は、前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルの値と、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルの値と、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトル値と、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルの4つの動きベクトルの値のうちの1つのベクトルの値のみ離れている場合は、この離れているベクトルを、検出ミスをした動きベクトルであると判断する動き判断ステップを含むものである。
また、この発明の動き判断方法は、前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値より大きく、又は、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フィールド間でシーンチェンジをしている、又は上記動きベクトル検出手段により検出された4つの動きベクトルのなかに検出ミスをした動きベクトルがある、と判断する動き判断ステップを含むものである。
また、この発明の動き判断方法は、前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値以下、かつ、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値以下であって、かつ、上記前偶数動きベクトルと上記後奇数動きベクトルとの差分値の絶対値である第3の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フレーム間でシーンチェンジをしていると判断する動き判断ステップを含むものである。
【0010】
このような動き検出装置によれば、以下のような作用をする。
【0011】
第1の動きベクトル検出手段には、前奇数フィールドの映像信号データと現奇数フィールドの映像信号データとが供給される。そこで、第1の動きベクトル検出手段において、前奇数フィールドの映像信号データと現奇数フィールドの映像信号データとから前奇数ベクトルが検出される。
【0012】
また、第2の動きベクトル検出手段には、現奇数フィールドの映像信号データと後奇数フィールドの映像信号データとが供給される。そこで、第2の動きベクトル検出手段において、現奇数フィールドの映像信号データと後奇数フィールドの映像信号データとから後奇数ベクトルが検出される。
【0013】
また、第3の動きベクトル検出手段には、前偶数フィールドの映像信号データと現偶数フィールドの映像信号データとが供給される。そこで、第3の動きベクトル検出手段において、前偶数フィールドの映像信号データと現偶数フィールドの映像信号データとから前偶数ベクトルが検出される。
【0014】
また、第4の動きベクトル検出手段には、後偶数フィールドの映像信号データと現偶数フィールドの映像信号データとが供給される。そこで、第4の動きベクトル検出手段において、後偶数フィールドの映像信号データと現偶数フィールドの映像信号データとから後偶数ベクトルが検出される。
【0015】
また、前奇数ベクトルと後奇数ベクトルとの差分、前奇数ベクトルと前偶数ベクトルとの差分、前偶数ベクトルと後奇数ベクトルとの差分、後奇数ベクトルと後偶数ベクトルとの差分、がそれぞれ演算される。
【0016】
評価手段には、前奇数ベクトル、後奇数ベクトル、前偶数ベクトルおよび後偶数ベクトルのベクトル値と、そのベクトルでのブロック画素値の差の総和と、演算された各ベクトルの差分とが供給される。ここで、一連の画像であれば、前フレームと現フレーム間と、現フレームと後フレーム間との動きベクトルには強い相関関係があることが十分考えられる。また、フィールド毎に見た場合に、奇数フィールドと偶数フィールドの同じフレーム間の動きベクトルにも強い相関関係があることも十分考えられる。そこで、評価手段、修正手段において、これらを考量して、各ベクトルの検出エラーの評価および修正が行われる。
【0017】
このようなベクトル評価手段、修正手段における動きベクトルの検出ミスの抽出方法の概略を以下に説明する。この動きベクトルの検出ミスの抽出方法は動きベクトルの差分値が所定のしきい値よりも大きいか小さいかを評価するものである。
【0018】
まず現奇数フィールドのベクトルを評価する場合、奇数フィールドと偶数フィールドとでは時間差があるので、この場合ベクトル値は時間的には,前奇数ベクトル,前偶数ベクトル,後奇数ベクトル,後偶数ベクトルの順に変化していく。以下のように、評価することにより5つの場合を評価することができる。
【0019】
ここで、第1に、各動きベクトル検出手段で検出された各ベクトルの差分値により評価手段において画像ブロックの画像が静止画であると判断された場合、前奇数ベクトルと後奇数ベクトルの両ベクトル値とも0ベクトルに近い値となり、差分値はあるしきい値以下になる。また、第2に、各動きベクトル検出手段で検出された各ベクトルの差分値により評価手段において画像ブロックの画像が2フレーム間等速直線動作をしていると判断された場合も、前奇数ベクトルと後奇数ベクトルの差分値はあるしきい値以下になる。
【0020】
すなわち、前奇数ベクトルと後奇数ベクトルの差分値があるしきい値以下の場合、この画像ブロックの画像が静止画または等速直線動作の画像である可能性が高く、ベクトル値の信頼性も1方向ベクトルからの判断に比べて高くなる。
【0021】
一方、前奇数ベクトルと後奇数ベクトルの差分値があるしきい値以上の場合、以下のような場合が考えられる。
【0022】
第3に、各動きベクトル検出手段で検出された各ベクトルの差分値により評価手段において画像ブロックの画像が加速度直線動作を行っている場合、時間と共にベクトルの変化量が変わっていくので、前奇数ベクトルと前偶数ベクトルとの差分,前偶数ベクトルと後奇数ベクトルとの差分,後奇数ベクトルと後偶数ベクトルとの差分が等差級数的に変化しているか否かで判断することができる。
【0023】
第4に、前奇数ベクトルと前偶数ベクトルの前方向ベクトルの差分,後奇数ベクトルと後偶数ベクトルの後ろ方向のベクトルの差分もしきい値以下の場合で、前偶数ベクトルと後奇数ベクトル間のベクトルの差分もしきい値以下の場合は上述したと同様に加速度直線動作の可能性があるが、前偶数ベクトルと後奇数ベクトル間のベクトル差分が大きい場合はフレーム間でシーンチェンジしていると考えられる。このとき、正しいベクトル方向としては例えば前偶数ベクトルと後奇数ベクトルのブロックマッチングで行った画素値の差の総和の最小値が小さい方向として求めることができる。
【0024】
第5に、前奇数ベクトルと前偶数ベクトルの前方向のベクトルの差分、後奇数ベクトルと後偶数ベクトルの後ろ方向のベクトルの差分、の一方または両方ともしきい値以上の場合は、フィールド間でシーンチェンジしているか、検出ミスをしている可能性がある。ここで、前偶数ベクトル、後偶数ベクトルのベクトルを含めて、このうちの3ベクトル間の差分がしきい値以下の場合、離れているベクトル値を検出ミスとして他方のベクトル値を正しいとし、ブロックマッチングで行った画素値の差の総和の最小値が小さい方向が正しいとして求めることができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本実施の形態について説明する。まず、この実施の形態の動き検出装置を説明する前に、前提となる動画像の圧縮および動きベクトルについて説明する。本実施の形態の動き検出装置は、動画像符号化伝送装置等の符号化装置において画像データを圧縮する前の動き補償の処理、およびハイビジョンテレビ受像機等の復号化装置において画像データを伸張処理した後のポストフィルターにおいて時間的にフィルターをかける際の動きベクトルの確定の際に用いられる。
【0026】
入力される動画像は、テレビジョン放送での転送レートで1秒間に30枚、映画で24枚の映像を取り扱わなければならない。動画像の特徴は、時間的な情報を持ち合わせていることである。言い換えると、1枚1枚の映像がまったく異なるものではなく、似かよっている部分を多く持っていることが特徴である。つまり、動画像は、時間的な相関が高いので、画面間の時間的相関関係を利用した圧縮が可能となる。この動きの情報を動きベクトルといい、画面間で引き算を行うことにより得られる。この差信号成分を符号化装置においてDCT変換することにより、扱うデータ量を少なくすることができる。この動画像の性質をうまく利用した動画像圧縮方法がMPEG(Moving Picture Experts Group)である。
【0027】
以下、MPEGの仕組みを説明する。MPEGでは、符号化の最小単位をピクチャと呼び、3つのタイプを規定している。Iピクチャは自分自身の情報だけで、1枚の映像を構成できるデータである。PピクチャとBピクチャは前後のIピクチャやPピクチャの情報を利用することで、元の映像を再現できるデータで、PピクチャとBピクチャだけでは、完成した映像を構成できない。そこで、適当な間隔でIピクチャを入れることで、ランダムなアクセスが可能となる。このような、ランダムアクセス可能な単位をGOP(Group of Pictures)と呼び、およそ15ピクチャで1GOPを構成する。このGOPを繰り返して複数連続することによりDCTの1シーケンスを構成する。
【0028】
ここで、Bピクチャの情報を用いて、符号化時には、双方向予測といわれる動き補償が行われる。具体的には、Iピクチャを過去の画面、Pピクチャを未来の画面とすると、IピクチャからPピクチャへの過去の画面から未来の画面を予測する順方向予測だけでなく、PピクチャからIピクチャへの未来の画面から過去の画面を予測する逆方向予測の両面から、その中間の映像Bピクチャを予測する方法を用いている。つまり、PピクチャからBピクチャへの未来再生画像から中間の映像の逆方向予測と、IピクチャからBピクチャへの過去再生画像から中間の映像の順方向予測とを行う。そのため、符号化、復号化は、IピクチャからPピクチャ、PピクチャからBピクチャの順に行われる。この順序は、原画像の順序と、途中の処理での順序が異なっていることになる。MPEGは、CD(コンパクト ディスク)などの蓄積メディアに記録するための符号化規格として検討されたものであるが、MPEG2では、現行のNTSC方式のテレビジョン放送からHDTV(ハイビジョン)などのディジタルテレビジョン放送までを対象として検討されている。
【0029】
上述したGOPは、さらに階層(レイヤ)に分割される。GOPは、上述したIピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャから構成される。1枚のピクチャは輝度信号Yと2つの色差信号Cb,Crに分離して符号可するコンポーネント符号化が行われる。ただし、色差信号Cb,Crは輝度信号Yに比べて、水平、垂直とも1/2にサブサンプリングされている。ピクチャはスライスから構成される。スライスは複数のマクロブロックから構成される。マクロブロックは、隣接する4つの4つの輝度信号Yのブロックとそれに位置的に対応する1つの色差信号Cbブロック,1つの色差信号Crブロックの計6個のブロックである。この例では、符号化する最小単位は4×4画素からなるブロックである。このブロックがDCT変換を行う単位である。また、このブロックが動き検出装置において動きベクトルが適用される単位となる。
【0030】
本実施の形態の動き検出装置は、前フレーム画像とのベクトル検出に加え、動き検出を行いたい画像の次のフレームの画像とのブロックマッチング等の手法による後ろ方向の動きベクトル検出も行い、これを用いて求められる奇数、偶数両フィールドの前後の動きベクトル値を記憶しておき、それらを合わせて評価を行うことにより、例えば1つだけはずれたベクトルは検出ミスの可能性があると判断し、他のベクトル値からそのベクトル値の修正値を作り出すようにしたものである。
【0031】
このようにすることにより、動画像のあるブロックの動きベクトル値は、その前後のフレーム間、反対フィールドの前後のフレーム間のベクトル値から評価されることにより、検出ミスを減らすことができ、良好な再生画像を得ることができる。
【0032】
まず、本実施の形態の動き検出装置の構成を説明する。図1において、この動き検出装置は、現在の時点の画像フレームを格納する現フレーム画像用メモリ4と、現在よりも1フレーム期間だけ時間的に進んだ時点の画像フレームを格納する前フレーム画像用メモリ7と、現在よりも1フレーム期間だけ時間的に遅れた時点の画像フレームを格納する後フレーム画像用メモリ1とを有する。
【0033】
ここで、現フレーム画像用メモリ4は現奇数フィールド格納エリア6および現偶数フィールド格納エリア5を有し、前フレーム画像用メモリ7は前奇数フィールド格納エリア9および前偶数フィールド格納エリア8を有し、後フレーム画像用メモリ1は後奇数フィールド格納エリア3および後偶数フィールド格納エリア2を有する。
【0034】
また、この動き検出装置は、前フレーム画像用メモリ7の前奇数フィールド格納エリア9に格納された前奇数フィールドと現フレーム画像用メモリ4の現奇数フィールド格納エリア6に格納された現奇数フィールドとから前奇数ベクトルod_fwを検出する第1の動きベクトル検出回路10と、現フレーム画像用メモリ4の現奇数フィールド格納エリア6に格納された現奇数フィールドと後フレーム画像用メモリ1の後奇数フィールド格納エリア3に格納された後奇数フィールドとから後奇数ベクトルod_bwを検出する第2の動きベクトル検出回路11とを有する。上述した動きベクトル検出回路10、11は、後述するブロックマッチング等のアルゴリズム回路で構成されている。ここで、第1の動きベクトル検出回路10は第1の動きベクトル検出手段、第2の動きベクトル検出回路11は第2の動きベクトル検出手段をそれぞれ構成する。
【0035】
また、この動き検出装置は、前フレーム画像用メモリ7の前偶数フィールド格納エリア8に格納された前偶数フィールドと現フレーム画像用メモリ4の現偶数フィールド格納エリア5に格納された現偶数フィールドとから前偶数ベクトルev_fwを検出する第3の動きベクトル検出回路12と、後フレーム画像用メモリ1の後偶数フィールド格納エリア2に格納された後偶数フィールドと現フレーム画像用メモリ4の現偶数フィールド格納エリア5に格納された現偶数フィールドとから後偶数ベクトルev_bwを検出する第4の動きベクトル検出回路13とを有する。ここで、各ベクトルのベクトル値は画像フレームの後フレームから前フレームへの移動方向を正方向とする。上述した動きベクトル検出回路12、13は、ブロックマッチング等のアルゴリズム回路で構成されている。ここで、第3の動きベクトル検出回路12は第3の動きベクトル検出手段、第4の動きベクトル検出回路13は第4の動きベクトル検出手段をそれぞれ構成する。
【0036】
また、この動き検出装置は、前奇数ベクトルod_fw、後奇数ベクトルod_bw、前偶数ベクトルev_fwおよび後偶数ベクトルev_bwとから各ベクトルを評価する評価ブロック15を有する。ここで、評価ブロック15は、前奇数ベクトルod_fw、後奇数ベクトルod_bw、前偶数ベクトルev_fwおよび後偶数ベクトルev_bwの差分を演算する差分演算回路16を有する。
【0037】
また、この動き検出装置は、前奇数ベクトルod_fw、後奇数ベクトルod_bw、前偶数ベクトルev_fwおよび後偶数ベクトルev_bwのベクトル値と、そのベクトルでのブロック画素値の差の総和と、差分演算回路16で演算された各ベクトルの差分とを用いて、各ベクトルの検出エラーの評価および修正を行うベクトル評価・修正回路17を有する。ここで、ベクトル評価・修正回路17は各動きベクトルの差分を求め、その値が所定のしきい値より大きいときに検出ミスをしている動きベクトルを見つけ出す判断手段と、検出ミスをしている動きベクトルを正しい値に修正する修正手段とを構成する。ベクトル評価・修正回路17は、例えば、CPU(中央処理装置),ROM(リードオンリーメモリ),RAM(ランダムアクセスメモリ)で動作するソフトウエアで構成される。このように構成された本実施の形態の動き検出装置の動作を以下に説明する。以下、復号化装置において圧縮動画信号が伸張処理された後の映像信号に適用する場合の動作を説明する。
【0038】
図1において、入力された映像信号は、後フレーム画像用メモリ1に格納される。同時に後フレーム画像用メモリ1に格納されていた映像信号データは現フレーム画像用メモリ4に格納され、現フレーム画像用メモリ4に格納されていた映像信号データは前フレーム画像用メモリ7に、順次送られて格納される。
【0039】
このとき、後フレーム画像用メモリ1において後奇数フィールド格納エリア3および後偶数フィールド格納エリア2には後フレームの奇数フィールドおよび偶数フィールドの映像信号データが格納され、現フレーム画像用メモリ4において現奇数フィールド格納エリア6および現偶数フィールド格納エリア5には現フレームの奇数フィールドおよび偶数フィールドの映像信号データが格納され、前フレーム画像用メモリ7において前奇数フィールド格納エリア9および前偶数フィールド格納エリア8には前フレームの奇数フィールドおよび偶数フィールドの映像信号データが格納される。
【0040】
第1の動きベクトル検出回路10には、前フレーム画像用メモリ7の前奇数フィールド格納エリア9に格納された前奇数フィールドの映像信号データと現フレーム画像用メモリ4の現奇数フィールド格納エリア6に格納された現奇数フィールドの映像信号データとが供給される。そこで、第1の動きベクトル検出回路10において、前フレーム画像用メモリ7の前奇数フィールド格納エリア9に格納された前奇数フィールドの映像信号データと現フレーム画像用メモリ4の現奇数フィールド格納エリア6に格納された現奇数フィールドの映像信号データとから前奇数ベクトルod_fwが検出される。
【0041】
また、第2の動きベクトル検出回路11には、現フレーム画像用メモリ4の現奇数フィールド格納エリア6に格納された現奇数フィールドの映像信号データと後フレーム画像用メモリ1の後奇数フィールド格納エリア3に格納された後奇数フィールドの映像信号データとが供給される。そこで、第2の動きベクトル検出回路11において、現フレーム画像用メモリ4の現奇数フィールド格納エリア6に格納された現奇数フィールドの映像信号データと後フレーム画像用メモリ1の後奇数フィールド格納エリア3に格納された後奇数フィールドの映像信号データとから後奇数ベクトルod_bwが検出される。
【0042】
また、第3の動きベクトル検出回路12には、前フレーム画像用メモリ7の前偶数フィールド格納エリア8に格納された前偶数フィールドの映像信号データと現フレーム画像用メモリ4の現偶数フィールド格納エリア5に格納された現偶数フィールドの映像信号データとが供給される。そこで、第3の動きベクトル検出回路12において、前フレーム画像用メモリ7の前偶数フィールド格納エリア8に格納された前偶数フィールドの映像信号データと現フレーム画像用メモリ4の現偶数フィールド格納エリア5に格納された現偶数フィールドの映像信号データとから前偶数ベクトルev_fwが検出される。
【0043】
また、第4の動きベクトル検出回路13には、後フレーム画像用メモリ1の後偶数フィールド格納エリア2に格納された後偶数フィールドの映像信号データと現フレーム画像用メモリ4の現偶数フィールド格納エリア5に格納された現偶数フィールドの映像信号データとが供給される。そこで、第4の動きベクトル検出回路13において、後フレーム画像用メモリ1の後偶数フィールド格納エリア2に格納された後偶数フィールドの映像信号データと現フレーム画像用メモリ4の現偶数フィールド格納エリア5に格納された現偶数フィールドの映像信号データとから後偶数ベクトルev_bwが検出される。
【0044】
ここで、各動きベクトル検出回路10〜13にいて行われるブロックマッチング方法について説明する。ブロックマッチング法は画面を小さな矩形領域(ブロック)に分割して、ブロック毎に動きを検出するものである。このブロックの大きさは、8×8画素、16×16画素などを用いる。例えば、現フレームの位置(i,j)にあるブロックBjと同じ位置にある参照フレームとしての前フレームのブロックを中心として、±m×±n画素の探索範囲内で位置(i,j)から(x,y)だけシフトしたブロックとの各画素の絶対値の差分の総和を計算して最小値となるシフト量v=(x,y)を動きベクトルとするものである。
【0045】
評価ブロック15の差分演算回路16には、前奇数ベクトルod_fw、後奇数ベクトルod_bw、前偶数ベクトルev_fwおよび後偶数ベクトルev_bwが供給される。この差分演算回路16において、前奇数ベクトルod_fwと後奇数ベクトルod_bwとの差分、前奇数ベクトルod_fwと前偶数ベクトルev_fwとの差分、前偶数ベクトルev_fwと後奇数ベクトルod_bwとの差分、後奇数ベクトルod_bwと後偶数ベクトルev_bwとの差分、がそれぞれ演算される。
【0046】
評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17には、前奇数ベクトルod_fw、後奇数ベクトルod_bw、前偶数ベクトルev_fwおよび後偶数ベクトルev_bwのベクトル値と、そのベクトルでのブロック画素値の差の総和と、差分演算回路16で演算された各ベクトルの差分とが供給される。ここで、一連の画像であれば、前フレームと現フレーム間と、現フレームと後フレーム間との動きベクトルには強い相関関係があることが十分考えられる。また、フィールド毎に見た場合に、奇数フィールドと偶数フィールドの同じフレーム間の動きベクトルにも強い相関関係があることも十分考えられる。そこで、ベクトル評価・修正回路17において、これらを考量して、各ベクトルの検出エラーの評価および修正が行われる。この場合、修正した値をさらに評価するようにしても良い。このようなベクトル評価・修正回路17における動きベクトルの検出ミスの抽出方法の概略を以下に説明する。この動きベクトルの検出ミスの抽出方法は動きベクトルの差分値が所定のしきい値よりも大きいか小さいかを評価するものである。
【0047】
まず、垂直周波数fv[Hz]のインターレース映像を信号源とし、現奇数フィールドのベクトルを評価する場合を、図2を参照して説明する。図2において、前フレーム26の前奇数フィールド27と前偶数フィールド28との間、前フレーム26の前偶数フィールド28と現フレーム23の現奇数フィールド24との間、現フレーム23の現奇数フィールド24と現偶数フィールド25との間、ではそれぞれ1/fv秒の時間差があるので、この場合ベクトル値は時間的には,前奇数ベクトルod_fw,前偶数ベクトルev_fw,後奇数ベクトルod_bw,後偶数ベクトルev_bwの順に変化していく。以下のように、評価することにより5つの場合を評価することができる。
【0048】
ここで、第1に、動き検出ブロック14の各動きベクトル検出回路10〜13で検出された各ベクトルの差分値により評価ブロック15において画像ブロックの画像が静止画であると判断された場合、前奇数ベクトルod_fwと後奇数ベクトルod_bwの両ベクトル値とも0ベクトルに近い値となり、差分値はあるしきい値以下になる。また、第2に、動き検出ブロック14の各動きベクトル検出回路10〜13で検出された各ベクトルの差分値により評価ブロック15において画像ブロックの画像が2フレーム間等速直線動作をしていると判断された場合も、前奇数ベクトルod_fwと後奇数ベクトルod_bwの差分値はあるしきい値以下になる。
【0049】
すなわち、前奇数ベクトルod_fwと後奇数ベクトルod_bwの差分値があるしきい値以下の場合、この画像ブロックの画像が静止画または等速直線動作の画像である可能性が高く、ベクトル値の信頼性も1方向ベクトルからの判断に比べて高くなる。
【0050】
一方、前奇数ベクトルod_fwと後奇数ベクトルod_bwの差分値があるしきい値以上の場合、以下のような場合が考えられる。
【0051】
第3に、動き検出ブロック14の各動きベクトル検出回路10〜13で検出された各ベクトルの差分値により評価ブロック15において画像ブロックの画像が加速度直線動作を行っている場合、時間と共にベクトルの変化量が変わっていくので、前奇数ベクトルod_fwと前偶数ベクトルev_fwとの差分,前偶数ベクトルev_fwと後奇数ベクトルod_bwとの差分,後奇数ベクトルod_bwと後偶数ベクトルev_bwとの差分が等差級数的に変化しているか否かで判断することができる。
【0052】
第4に、前奇数ベクトルod_fwと前偶数ベクトルev_fwの前方向ベクトルの差分,後奇数ベクトルod_bwと後偶数ベクトルev_bwの後ろ方向のベクトルの差分もしきい値以下の場合で、前偶数ベクトルev_fwと後奇数ベクトルod_bw間のベクトルの差分もしきい値以下の場合は上述したと同様に加速度直線動作の可能性があるが、前偶数ベクトルev_fwと後奇数ベクトルod_bw間のベクトル差分が大きい場合はフレーム間でシーンチェンジしていると考えられる。このとき、正しいベクトル方向としては例えば前偶数ベクトルev_fwと後奇数ベクトルod_bwのブロックマッチングで行った画素値の差の総和の最小値が小さい方向として求めることができる。
【0053】
第5に、前奇数ベクトルod_fwと前偶数ベクトルev_fwの前方向のベクトルの差分、後奇数ベクトルod_bwと後偶数ベクトルev_bwの後ろ方向のベクトルの差分、の一方または両方ともしきい値以上の場合は、フィールド間でシーンチェンジしているか、検出ミスをしている可能性がある。ここで、前偶数ベクトルev_fw、後偶数ベクトルev_bwのベクトルを含めて、このうちの3ベクトル間の差分がしきい値以下の場合、離れているベクトル値を検出ミスとして他方のベクトル値を正しいとし、ブロックマッチングで行った画素値の差の総和の最小値が小さい方向が正しいとして求めることができる。
【0054】
以下、動きベクトルの差分値のしきい値を「1」とした場合の具体的なフローチャートを用いて本実施の形態の動き検出装置の動作を説明する。
【0055】
ステップS1で、検出ブロック14の各動きベクトル検出回路10〜13は、前奇数ベクトルod_fw,前偶数ベクトルev_fw,後奇数ベクトルod_bw,後偶数ベクトルev_bwの各動きベクトルを検出する。
【0056】
ステップS2で、評価ブロック15の差分演算回路16は前奇数ベクトルod_fwと後奇数ベクトルod_bwの差分値を演算し、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は前奇数ベクトルod_fwと後奇数ベクトルod_bwの差分値の絶対値が「1」以下であるか否かを判断する。
【0057】
ステップS2で評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17が、この差分値の絶対値が「1」以下であると判断したときはステップS3へ進む。ステップS3で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は前奇数ベクトルod_fwと後奇数ベクトルod_bwのそれぞれのベクトル値が「0」に近いか否かを判断する。ステップS3で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17がこれらのベクトル値が「0」に近いと判断したときはステップS4へ進む。ステップS4で、第1の場合として、評価ブロックのベクトル評価・修正回路は画像ブロックの画像は静止画像であると判断する。このとき、ステップS5で、評価ブロックのベクトル評価・修正回路は、動き検出ブロック14で検出されたベクトル値は前奇数ベクトルod_fw、後奇数ベクトルod_bw共に正しいと判断する。
【0058】
また、ステップS3で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17がこれらのベクトル値が「0」に近くないと判断したときはステップS6へ進む。ステップS6で、第2の場合として、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は画像ブロックの画像は等速直線動作をしていると判断する。このとき、ステップS7で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は、動き検出ブロック14で検出されたベクトル値は前奇数ベクトルod_fw、後奇数ベクトルod_bw共に正しいと判断する。
【0059】
このように、前奇数ベクトルod_fwと後奇数ベクトルod_bwの差分値があるしきい値以下の場合、この画像ブロックの画像が上述した第1の場合のように静止画または第2の場合のように等速直線動作の画像であると判断することができる。
【0060】
一方、前奇数ベクトルod_fwと後奇数ベクトルod_bwの差分値があるしきい値以上の場合には、後述するようにさらに詳細に場合を分けることができる。
【0061】
ステップS2で評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17が、この差分値の絶対値が「1」よりも大きいと判断したときはステップS8へ進む。ステップS8で、評価ブロック15の差分演算回路16は、前奇数ベクトルod_fwと前偶数ベクトルev_fwとの差分α,前偶数ベクトルev_fwと後奇数ベクトルod_bwとの差分β,後奇数ベクトルod_bwと後偶数ベクトルev_bwとの差分χ、をそれぞれ演算する。
【0062】
ステップS9で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は、ステップS8で求めた各差分値に基づいて、(α−β)=(β−χ)であるか否かを判断する。ステップS9で評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17が(α−β)=(β−χ)であると判断したときは、ステップS10へ進む。ステップS10で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は、画像ブロックの画像は等加速度直線動作をしていると判断する。このとき、ステップS11で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は、動き検出ブロック14で検出されたベクトル値は前奇数ベクトルod_fw、後奇数ベクトルod_bw共に正しいと判断する。
【0063】
ステップS9で評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17が(α−β)=(β−χ)でないと判断したときは、ステップS12へ進む。ステップS12で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は、前奇数ベクトルod_fwと前偶数ベクトルev_fwとの差分の絶対値が「1」以下であり、かつ、後奇数ベクトルod_bwと後偶数ベクトルev_bwとの差分の絶対値が「1」以下であるか否かを判断する。ステップS12で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17が、これらのベクトルの差分の絶対値が共に「1」以下であると判断したときは、ステップS13へ進む。
【0064】
ステップS13で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は、前偶数ベクトルev_fwと後奇数ベクトルod_bwとの差分の絶対値が「1」以下であるか否かを判断する。ステップS13で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17が、このベクトルの差分の絶対値が「1」以下であると判断したときは、ステップS14へ進む。ステップS14で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は、第3に、画像ブロックの画像が加速度直線動作を行っている可能性があると判断する。
【0065】
この場合、時間と共にベクトルの変化量が変わっていくので、前奇数ベクトルod_fwと前偶数ベクトルev_fwとの差分,前偶数ベクトルev_fwと後奇数ベクトルod_bwとの差分,後奇数ベクトルod_bwと後偶数ベクトルev_bwとの差分が等差級数的に変化していないと判断することができる。
【0066】
このとき、ステップS15で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は、検出された動きベクトル値は正しい可能性があると判断する。また、ステップS16で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は、ステップS1の4つの動きベクトルを検出する際のブロックマッチングで行った画素値の差の総和が小さい方向のベクトルを正しいと判断する。この場合は、4方向の動きベクトルの値が前後のフレーム間でも奇数または偶数フィールド間でも非常に近い値のときである。従って、ステップS16の処理によりより検出精度を上げることができる。
【0067】
ステップS13で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17が、このベクトルの差分の絶対値が「1」以下でないと判断したときは、ステップS17へ進む。ステップS17で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は、第4に、画像ブロックの画像がフレーム間でシーンチェンジしている可能性があると判断する。
【0068】
このとき、ステップS18で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は、ステップS1の4つの動きベクトルを検出する際のブロックマッチングで行った画素値の差の総和が小さい方向のベクトルを正しいと判断する。この場合は、4方向の動きベクトルの値が前後のフレーム間で差があるが、奇数および偶数フィールド間で差がないときである。これにより、確実に検出ミスをしている動きベクトルを前後のフレーム間でも正しい値に修正することができる。ステップS12で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17が、前奇数ベクトルod_fwと前偶数ベクトルev_fwとの差分、後奇数ベクトルod_bwと後偶数ベクトルev_bwとの差分の絶対値の一方または共に「1」以下でないと判断したときは、ステップS19へ進む。
【0069】
ステップS19で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は、第5に、フィールド間でシーンチェンジしているか、また、ベクトルの検出ミスをしていると判断する。ここで、ステップS20で、4ベクトル中の3ベクトルの値が接近しており、1ベクトルのみ離れている場合は、この離れているベクトル値を検出ミスと判断する。
【0070】
このとき、ステップS21で、評価ブロック15のベクトル評価・修正回路17は、ステップS1の4つの動きベクトルを検出する際の前偶数ベクトルev_fwと後奇数ベクトルod_bwとでブロックマッチングで行った画素値の差の総和が小さい方向のベクトルが正しいと判断する。この場合、4方向の動きベクトルの値が前後のフレーム間でも差があるが、奇数または偶数フィールド間でも差があり、4方向の動きベクトルの値がバラバラのときである。このときは、現フレームの前後のベクトル値である前偶数ベクトルev_fwと後奇数ベクトルod_bwとのうちの現フレームの奇数フィールドまたは偶数フィールドに近い方が正しいとすることにより、確実に検出ミスをしている動きベクトルを正しい値に修正することができる。
【0071】
このようにして、上述した本実施の形態の動き検出装置によれば、検出された動きベクトルの信頼性が判断され、検出ミスと判断されたベクトル値は正しいと判断される値に修正されるので、画像圧縮時のモスキート歪みを改善して、良好な再生画像を得ることができる。
【0072】
ここで、モスキート歪みとは、DCT変換特有のもので、DCT変換後の係数を示す基底画像が量子化後も残って見えてしまい、この基底画像のエッジ周囲にコロナ効果でハエが飛んでいるように見える歪みをいう。このモスキート歪みは、時間と共に変化し、目障りなノイズとなる。このモスキート歪みは、周波数fが高くなるほど大きくなる。これは、モスキート歪みに見えるノイズ成分は、主に伸張処理部の逆量子化の量子化マトリクスに依存するためである。
【0073】
このような画質劣化を抑えるための方法としては、符号化装置において圧縮処理部の前段に前処理として動き補償部を設け、入力画像を圧縮処理する前に入力画像に対して動き補償処理を施して最終的な画質をより良くするという方法が採用されている。また、同様に、復号化装置において圧縮処理部の後段に後処理としてポストフィルターを設け、出力画像を伸張処理した後に出力画像に対して空間的なフィルターをかけてノイズや画素抜けをなくして最終的な画質をより良くするという方法が採用されている。
【0074】
このような動き補償部およびポストフィルターにおいて動きベクトルを確定させる際に、本実施の形態の動き検出装置により各動きベクトルが適正であるか否かを判断し、検出ミスをしているベクトル値を正しいと判断されるベクトル値に修正することにより、モスキート歪を改善して、再生画像の画質を向上させることができる。
【0075】
ここで、動き補償部を用いる符号化装置およびポストフィルターを用いる復号化装置について説明する。
【0076】
符号化装置は、量子化特性を制御する符号化制御部と、時間成分を周波数成分に変換するDCT変換回路と、DCT変換されたDCT係数を量子化する量子化回路とを有する。また、符号化装置は、逆量子化回路と、逆DCT変換回路と、動き補償部と、ループ・フィルタとを有する。ここで、動き補償部は本実施の形態の動き検出装置に相当する。ループ・フィルタは、プリフィルターであり、高周波成分を予めなくすものである。
【0077】
このように構成された符号化装置では、動き補償予測された画像信号データに対して、DCT変換回路においてDCT変換され、量子化回路においてDCT係数が量子化される。ここで、動き補償予測について説明する。動き補償用可変遅延機構を持つメモリにおいて画像圧縮処理前のデータに対して上述した本実施の形態用のように動きベクトルが検出される。このとき、画像圧縮処理前のデータに対する8×8画素ブロックの同じ画素の動きを補償処理する際に上述した4方向の動きベクトルを用いる。このようにして、前と後の画素と画の情報を補間するようにして、画素抜け等を防ぐことができる。
【0078】
また、復号化装置は、逆量子化を行う逆量子化回路と、周波数成分を時間成分に逆変換する逆DCT変換回路とを有する。また、復号化装置は、動き補償用可変遅延機構を持つメモリと、ループ・フィルタとを有する。ここで、動き補償用可変遅延機構を持つメモリは本実施の形態の動き検出装置に相当し、ループ・フィルタがポストフィルターに相当する。
【0079】
このように構成された復号化装置では、画像圧縮処理された画像信号データに対して、逆量子化回路において逆量子化され、逆DCT変換回路において逆DCT変換され、画像伸張処理される。画像伸張処理された画像信号データに対して動き補償予測がされる。ここで、動き補償予測について説明する。動き補償用可変遅延機構を持つメモリにおいて画像伸張処理後の画像データに対して上述した本実施の形態用のように4方向の動きベクトルが検出される。ポストフィルターフィルタにおいて、画像伸張処理後の画像データに対する8×8画素ブロックに閉じた2次元空間フィルタとして動作する。このとき、ポストフィルターは上述した4方向の動きベクトルを用いて図2に示した前フレーム26(前奇数フィールド27または前偶数フィールド28)と現フレーム23(現奇数フィールド24または現偶数フィールド25)間、現フレーム23(現奇数フィールド24または現偶数フィールド25)と後フレーム20(後奇数フィールド21または後偶数フィールド22)間で時間的なフィルタとして動作する。つまり、ポストフィルターは前フレーム26(前奇数フィールド27または前偶数フィールド28)と、現フレーム23(現奇数フィールド24または現偶数フィールド25)と、後フレーム20(後奇数フィールド21または後偶数フィールド22)の画素に対して、(1/2,1/4,1/2)のフィルタ係数をかける。このポストフィルターは、低域通過型である。フィルタ係数は、水平垂直共に、(1/2,1/4,1/2)であるが、ブロックの端では(0,1,0)である。フィルタの結果は四捨五入されて整数化される。フィルタはマクロブロック単位でオン/オフされる。オン/オフの情報はマクロブロック・タイプで判別される。また、フィルタ係数は、画像上端部および下端部では(1/2,1/4,1/2)であるが、画像中央部では(1/2,1,1/2)である。また、画像4隅は(1,1,1)である。これは、画像の中央部および4隅はDCT変換によるモスキート歪みが比較的少ないためである。復号化装置においては、マクロブロックあたり1個の動きベクトルが復号される。
【0080】
このように、本実施の形態の動き検出装置は、連続する動画像の動きベクトルを検出する際に、動きベクトル検出に用いるフレームの奇数/偶数フィールド画像を、現奇数フィールド/現偶数フィールドとし、この前のフレームの奇数/偶数フィールド画像を、前奇数フィールド/前偶数フィールドとし、後ろのフレームの奇数/偶数フィールド画像を、後奇数フィールド/後偶数フィールドとし、前奇数フィールド−現奇数フィールド間の動きベクトルの前奇数ベクトルod_fwを検出する第1の動きベクトル検出手段10と、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の動きベクトルの後奇数ベクトルod_bwを検出する第2の動きベクトル検出手段11と、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の動きベクトルの前偶数ベクトルev_fwを検出する第3の動きベクトル検出手段12と、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の動きベクトルの後偶数ベクトルev_bwを検出する第4の動きベクトル検出手段13と、上記第1の動きベクトル検出手段10、上記第2の動きベクトル検出手段11、上記第3の動きベクトル検出手段12および上記第4の動きベクトル検出手段13とによる動きベクトルの差分を求め、その値が所定のしきい値より大きいときに検出ミスをしている動きベクトルを見つけ出す判断手段としてのベクトル評価・修正回路17と、上記検出ミスをしている動きベクトルを正しい値に修正する修正手段としてのベクトル評価・修正回路17と、備えたので、前奇数フィールド−現奇数フィールド間、現奇数フィールド−後奇数フィールド間、前偶数フィールド−現偶数フィールド間、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の各動きベクトルを検出し、それらの動きベクトル巻の差分を求め、その値の大小により検出ミスをしているベクトルを見つけだし、そのベクトル値を正しい値に修正することにより、動画像符号化伝送装置の画像再生装置における動きベクトルの検出エラーを減らし、良好な再生画像を得ることができる。
【0081】
また、本実施の形態の動き検出装置は、上述において、上記判断手段としてのベクトル評価・修正回路17は、少なくとも、上記第1の動きベクトル検出手段10と上記第2の動きベクトル検出手段11とによる動きベクトルの差分、上記第3の動きベクトル検出手段12と上記第2の動きベクトル検出手段11とによる動きベクトルの差分を求め、その値が所定のしきい値より大きいときにフレーム間でシーンチェンジしていると判断するので、フレーム間の差分によりベクトルの検出ミスであるかシーンチェンジであるかの判断をすることができる。
【0082】
また、本実施の形態の動き検出装置は、上述において、上記判断手段としてのベクトル評価・修正回路17は、少なくとも、上記第1の動きベクトル検出手段10と上記第2の動きベクトル検出手段11とによる動きベクトルの差分、上記第3の動きベクトル検出手段12と上記第2の動きベクトル検出手段11とによる動きベクトルの差分を求め、その値が所定のしきい値より大きいときに、上記第1の動きベクトル検出手段10、上記第2の動きベクトル検出手段11および上記第3の動きベクトル検出手段12におけるブロックマッチングで行った画素値の差の総和が小さい方の動きベクトルを正しいと判断するので、フレーム間でシーンチェンジしている場合でも正しい動きベクトルの値を得ることができる。また、本実施の形態の動き検出装置は、上述において、上記判断手段としてのベクトル評価・修正回路17は、少なくとも、上記第1の動きベクトル検出手段10と上記第2の動きベクトル検出手段11とによる動きベクトルの差分、上記第1の動きベクトル検出手段10と上記第3の動きベクトル検出手段12とによる動きベクトルの差分、上記第2の動きベクトル検出手段11と上記第4の動きベクトル検出手段13とによる動きベクトルの差分を求め、その値が所定のしきい値より大きいときに、フィールド間でシーンチェンジしているか、また、動きベクトルの検出ミスをしていると判断するので、フィールド間の差分によりフィールド間でのシーンチェンジおよび検出ミスを判断できる。
【0083】
また、本実施の形態の動き検出装置は、上述において、上記判断手段としてのベクトル評価・修正回路17は、少なくとも、上記第1の動きベクトル検出手段10と上記第2の動きベクトル検出手段11とによる動きベクトルの差分、上記第1の動きベクトル検出手段10と上記第3の動きベクトル検出手段12とによる動きベクトルの差分、上記第2の動きベクトル検出手段11と上記第4の動きベクトル検出手段13とによる動きベクトルの差分を求め、その値が所定のしきい値より大きいときに、上記4つの動きベクトルのうち3つの動きベクトルの値が接近しており、他の1つの動きベクトルの値のみが離れているときは、上記他の1つの動きベクトルを検出ミスをしていると判断するので、フィールド間でのシーンチェンジおよび検出ミスをしている場合でも、4つの動きベクトルの相関から検出ミスを見つけることができる。
【0084】
また、本実施の形態の動き検出装置は、上述において、上記判断手段としてのベクトル評価・修正回路17は、少なくとも、上記第1の動きベクトル検出手段10と上記第2の動きベクトル検出手段11とによる動きベクトルの差分、上記第1の動きベクトル検出手段10と上記第3の動きベクトル検出手段12とによる動きベクトルの差分、上記第2の動きベクトル検出手段12と上記第4の動きベクトル検出手段13とによる動きベクトルの差分を求め、その値が所定のしきい値より大きいときに、上記第1の動きベクトル検出手段10、上記第2の動きベクトル検出手段11におけるブロックマッチングで行った画素値の差の総和が小さい方の動きベクトルを正しいと判断するので、フィールド間でのシーンチェンジおよび検出ミスをしている場合でも、正しい動きベクトルの値を得ることができる。
【0085】
【発明の効果】
この発明の動き検出装置は、連続する動画像の動きベクトルを検出する際に、動きベクトル検出に用いるフレームの奇数/偶数フィールド画像を、現奇数フィールド/現偶数フィールドとし、この前のフレームの奇数/偶数フィールド画像を、前奇数フィールド/前偶数フィールドとし、後ろのフレームの奇数/偶数フィールド画像を、後奇数フィールド/後偶数フィールドとし、前奇数フィールド−現奇数フィールド間の動きベクトルを検出する第1の動きベクトル検出手段と、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の動きベクトルを検出する第2の動きベクトル検出手段と、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の動きベクトルを検出する第3の動きベクトル検出手段と、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の動きベクトルを検出する第4の動きベクトル検出手段と、上記第1の動きベクトル検出手段、上記第2の動きベクトル検出手段、上記第3の動きベクトル検出手段および上記第4の動きベクトル検出手段とによる動きベクトルの差分を求め、その値が所定のしきい値より大きいときに検出ミスをしている動きベクトルを見つけ出す判断手段と、上記検出ミスをしている動きベクトルを正しい値に修正する修正手段と、備えたので、前奇数フィールド−現奇数フィールド間、現奇数フィールド−後奇数フィールド間、前偶数フィールド−現偶数フィールド間、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の各動きベクトルを検出し、それらの動きベクトル巻の差分を求め、その値の大小により検出ミスをしているベクトルを見つけだし、そのベクトル値を正しい値に修正することにより、動画像符号化伝送装置の画像再生装置における動きベクトルの検出エラーを減らし、良好な再生画像を得ることができるという効果を奏する。
【0086】
また、この発明の動き検出装置は、上述において、上記判断手段は、少なくとも、上記第1の動きベクトル検出手段と上記第2の動きベクトル検出手段とによる動きベクトルの差分、上記第3の動きベクトル検出手段と上記第2の動きベクトル検出手段とによる動きベクトルの差分を求め、その値が所定のしきい値より大きいときにフレーム間でシーンチェンジしていると判断するので、フレーム間の差分によりベクトルの検出ミスであるかシーンチェンジであるかの判断をすることができるという効果を奏する。
【0087】
また、この発明の動き検出装置は、上述において、上記判断手段は、少なくとも、上記第1の動きベクトル検出手段と上記第2の動きベクトル検出手段とによる動きベクトルの差分、上記第3の動きベクトル検出手段と上記第2の動きベクトル検出手段とによる動きベクトルの差分を求め、その値が所定のしきい値より大きいときに、上記第1の動きベクトル検出手段、上記第2の動きベクトル検出手段および上記第3の動きベクトル検出手段におけるブロックマッチングで行った画素値の差の総和が小さい方の動きベクトルを正しいと判断するので、フレーム間でシーンチェンジしている場合でも正しい動きベクトルの値を得ることができるという効果を奏する。
【0088】
また、この発明の動き検出装置は、上述において、上記判断手段は、少なくとも、上記第1の動きベクトル検出手段と上記第2の動きベクトル検出手段とによる動きベクトルの差分、上記第1の動きベクトル検出手段と上記第3の動きベクトル検出手段とによる動きベクトルの差分、上記第2の動きベクトル検出手段と上記第4の動きベクトル検出手段とによる動きベクトルの差分を求め、その値が所定のしきい値より大きいときに、フィールド間でシーンチェンジしているか、また、動きベクトルの検出ミスをしていると判断するので、フィールド間の差分によりフィールド間でのシーンチェンジおよび検出ミスを判断できるという効果を奏する。
【0089】
また、この発明の動き検出装置は、上述において、上記判断手段は、少なくとも、上記第1の動きベクトル検出手段と上記第2の動きベクトル検出手段とによる動きベクトルの差分、上記第1の動きベクトル検出手段と上記第3の動きベクトル検出手段とによる動きベクトルの差分、上記第2の動きベクトル検出手段と上記第4の動きベクトル検出手段とによる動きベクトルの差分を求め、その値が所定のしきい値より大きいときに、上記4つの動きベクトルのうち3つの動きベクトルの値が接近しており、他の1つの動きベクトルの値のみが離れているときは、上記他の1つの動きベクトルを検出ミスをしていると判断するので、フィールド間でのシーンチェンジおよび検出ミスをしている場合でも、4つの動きベクトルの相関から検出ミスを見つけることができるという効果を奏する。
【0090】
また、この発明の動き検出装置は、上述において、上記判断手段は、少なくとも、上記第1の動きベクトル検出手段と上記第2の動きベクトル検出手段とによる動きベクトルの差分、上記第1の動きベクトル検出手段と上記第3の動きベクトル検出手段とによる動きベクトルの差分、上記第2の動きベクトル検出手段と上記第4の動きベクトル検出手段とによる動きベクトルの差分を求め、その値が所定のしきい値より大きいときに、上記第1の動きベクトル検出手段、上記第2の動きベクトル検出手段におけるブロックマッチングで行った画素値の差の総和が小さい方の動きベクトルを正しいと判断するので、フィールド間でのシーンチェンジおよび検出ミスをしている場合でも、正しい動きベクトルの値を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態の動き検出装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本実施の形態の動き検出装置の動作を説明する図である。
【図3】本実施の形態の動き検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図4】本実施の形態の動き検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図5】本実施の形態の動き検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図6】本実施の形態の動き検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図7】本実施の形態の動き検出装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 後フレーム画像用メモリ、2 後偶数フィールド格納エリア、3 後奇数フィールド格納エリア、4 現フレーム画像用メモリ、5 現偶数フィールド格納エリア、6 現奇数フィールド格納エリア、7 前フレーム画像用メモリ、8 前偶数フィールド格納エリア、9 前奇数フィールド格納エリア、10 動きベクトル検出回路、11 動きベクトル検出回路、12 動きベクトル検出回路、13 動きベクトル検出回路、14 動き検出ブロック、15 評価ブロック、16 差分演算回路、17 ベクトル評価・修正回路、20 後フレーム、21後奇数フィールド、22 後偶数フィールド、23 現フレーム、24 現奇数フィールド、25 現偶数フィールド、26 前フレーム、27 前奇数フィールド、28 前偶数フィールド、od_fw 前奇数ベクトル,od_bw 後奇数ベクトル,ev_fw 前偶数ベクトル,ev_bw 後偶数ベクトル
Claims (15)
- 現フレームを基準にして時間的に前後する前フレーム及び後フレームに対する動きベクトルを用いて、画像の動きを判断する動き判断装置において、
前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルと、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとを検出する動きベクトル検出手段と、
上記動きベクトル検出手段により検出された4つの動きベクトルの値のうち1つの動きベクトルの値のみ離れている場合は、この離れている動きベクトルを、検出ミスをした動きベクトルであると判断する動き判断手段と
を有する動き判断装置。 - 上記動き判断手段により検出ミスであると判断された動きベクトルの値を、ブロックマッチングで行った画素値の差の総和が小さい方向の動きベクトルを正しいとする動きベクトル修正手段
を更に有する請求項1に記載の動き判断装置。 - 現フレームを基準にして時間的に前後する前フレーム及び後フレームに対する動きベクトルを用いて、画像の動きを判断する動き判断装置において、
前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルと、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとを検出する動きベクトル検出手段と、
上記前奇数動きベクトルと上記前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値より大きく、又は、上記後奇数動きベクトルと上記後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フィールド間でシーンチェンジをしている、又は上記動きベクトル検出手段により検出された4つの動きベクトルのなかに検出ミスをした動きベクトルがある、と判断する動き判断手段と、
を有する動き判断装置。 - 上記動き判断手段により検出ミスであると判断された動きベクトルの値を、ブロックマッチングで行った画素値の差の総和が小さい方向の動きベクトルを正しいとする動きベクトル修正手段
を更に有する請求項3に記載の動き判断装置。 - 現フレームを基準にして時間的に前後する前フレーム及び後フレームに対する動きベクトルを用いて、画像の動きを判断する動き判断装置において、
前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルと、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとを検出する動きベクトル検出手段と、
上記前奇数動きベクトルと上記前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値以下、かつ、上記後奇数動きベクトルと上記後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値以下であって、かつ、上記前偶数動きベクトルと上記後奇数動きベクトルとの差分値の絶対値である第3の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フレーム間でシーンチェンジをしていると判断する動き判断手段と、
を有する動き判断装置。 - 上記動き判断手段により検出ミスであると判断された動きベクトルの値を、ブロックマッチングで行った画素値の差の総和が小さい方向の動きベクトルを正しいとする動きベクトル修正手段
を更に有する請求項5に記載の動き判断装置。 - 現フレームを基準にして時間的に前後する前フレーム及び後フレームに対する動きベクトルを用いて、画像の動きを判断する動き判断装置において、
前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルの値と、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルの値と、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトル値と、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルの4つの動きベクトルの値のうち1つの動きベクトルの値のみ離れている場合は、この離れている動きベクトルを、検出ミスをした動きベクトルであると判断する動き判断手段
を有する動き判断装置。 - 現フレームを基準にして時間的に前後する前フレーム及び後フレームに対する動きベクトルを用いて、画像の動きを判断する動き判断装置において、
前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値より大きく、又は、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フィールド間でシーンチェンジをしている、又は上記動きベクトル検出手段により検出された4つの動きベクトルのなかに検出ミスをした動きベクトルがある、と判断する動き判断手段
を有する動き判断装置。 - 現フレームを基準にして時間的に前後する前フレーム及び後フレームに対する動きベクトルを用いて、画像の動きを判断する動き判断装置において、
前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値以下、かつ、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値以下であって、かつ、上記前偶数動きベクトルと上記後奇数動きベクトルとの差分値の絶対値である第3の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フレーム間でシーンチェンジをしていると判断する動き判断手段
を有する動き判断装置。 - 現フレームを基準にして時間的に前後する前フレーム及び後フレームに対する動きベクトルを用いて、画像の動きを判断する動き判断方法において、
前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルと、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとを検出する動きベクトル検出ステップと、
上記動きベクトル検出ステップにより検出された4つの動きベクトルの値のうち1つのベクトルの値のみ離れている場合は、この離れているベクトルを、検出ミスをした動きベクトルであると判断する動き判断ステップと
を含む動き判断方法。 - 現フレームを基準にして時間的に前後する前フレーム及び後フレームに対する動きベクトルを用いて、画像の動きを判断する動き判断方法において、
前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルと、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとを検出する動きベクトル検出ステップと、
上記前奇数動きベクトルと上記前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値より大きく、又は、上記後奇数動きベクトルと上記後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フィールド間でシーンチェンジをしている、又は上記動きベクトル検出手段により検出された4つの動きベクトルのなかに検出ミスをした動きベクトルがある、と判断する動き判断ステップと、
を含む動き判断方法。 - 現フレームを基準にして時間的に前後する前フレーム及び後フレームに対する動きベクトルを用いて、画像の動きを判断する動き判断方法において、
前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルと、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとを検出する動きベクトル検出ステップと、
上記前奇数動きベクトルと上記前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値以下、かつ、上記後奇数動きベクトルと上記後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値以下であって、かつ、上記前偶数動きベクトルと上記後奇数動きベクトルとの差分値の絶対値である第3の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フレーム間でシーンチェンジをしていると判断する動き判断ステップと、
を含む動き判断方法。 - 現フレームを基準にして時間的に前後する前フレーム及び後フレームに対する動きベクトルを用いて、画像の動きを判断する動き判断方法において、
前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルの値と、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルの値と、前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトル値と、現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルの4つの動きベクトルの値のうち1つのベクトルの値のみ離れている場合は、この離れているベクトルを、検出ミスをした動きベクトルであると判断する動き判断ステップ
を含む動き判断方法。 - 現フレームを基準にして時間的に前後する前フレーム及び後フレームに対する動きベクトルを用いて、画像の動きを判断する動き判断方法において、
前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値より大きく、又は、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フィールド間でシーンチェンジをしている、又は上記動きベクトル検出手段により検出された4つの動きベクトルのなかに検出ミスをした動きベクトルがある、と判断する動き判断ステップ
を含む動き判断方法。 - 現フレームを基準にして時間的に前後する前フレーム及び後フレームに対する動きベクトルを用いて、画像の動きを判断する動き判断方法において、
前奇数フィールド−現奇数フィールド間の前奇数動きベクトルと前偶数フィールド−現偶数フィールド間の前偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第1の差分値の絶対値が閾値以下、かつ、現奇数フィールド−後奇数フィールド間の後奇数動きベクトルと現偶数フィールド−後偶数フィールド間の後偶数動きベクトルとの差分値の絶対値である第2の差分値の絶対値が閾値以下であって、かつ、上記前偶数動きベクトルと上記後奇数動きベクトルとの差分値の絶対値である第3の差分値の絶対値が閾値より大きい場合に、フレーム間でシーンチェンジをしていると判断する動き判断ステップ
を含む動き判断方法。
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