JPH01500238A - Method and device for measuring motion in television images - Google Patents

Method and device for measuring motion in television images

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JPH01500238A JP62500409A JP50040987A JPH01500238A JP H01500238 A JPH01500238 A JP H01500238A JP 62500409 A JP62500409 A JP 62500409A JP 50040987 A JP50040987 A JP 50040987A JP H01500238 A JPH01500238 A JP H01500238A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 TV画像の運動測定 1.0 技術分野 TV画像の全ての部分の運動の速度および方向についての知識が非常に有効であ る数多くの画像処理の用途がある。これらの用途には、標準方式変換、ノイズ除 去、帯域中圧縮方式、および何等かの時間的補間操作が要求されるその他のもの が含まれる。[Detailed description of the invention] Motion measurement of TV images 1.0 Technical field Knowledge of the speed and direction of motion of all parts of the TV picture is very useful. There are many image processing applications that can be used. These applications include standard format conversion, noise removal, compression methods, in-band compression schemes, and others where some temporal interpolation operation is required. is included.

情景における比較的大きな対象物のパン(水平回転)および運動に関する情報さ えも非常に有効となろう。Information about the panning (horizontal rotation) and motion of relatively large objects in a scene. It would also be very effective.

1.1 従来技術 種々の手法がTV画像における運動の測定のため使用されてきた。これらの内置 も有望な方法は、完全な情景の大きな運動をサブビクセル精度で測定することが できることが示された位相の補正に基づく方法のように思われていた。(J、  J、 Pearson 、 D、 C。1.1 Conventional technology Various techniques have been used to measure motion in TV images. These inpositions Another promising method is to measure large motions in a complete scene with sub-vixel accuracy. It appeared that the method was based on phase correction, which was shown to be possible. (J, J., Pearson, D., C.

Hines 、 S、 Golosman 、 C,D、 Kuglin著「ビ デオ速度の画像相関プロセッサJ S、 P、 1. E、第119巻、ディジ タル画像処理の応用(I OCC1977年))1.2 本発明 本発明の目的は、公知の技術を異なる方向および速度で運動する多くの対象物を 含む情景における運動ベクトルの測定に拡張することである。Hines, S., Golosman, C.D., Kuglin, Video-speed image correlation processor JS, P, 1. E, Volume 119, Digi Application of digital image processing (I OCC 1977)) 1.2 The present invention The object of the invention is to use the known technique to analyze many objects moving in different directions and speeds. The goal is to extend this to the measurement of motion vectors in scenes containing

本発明は、特に交尾の請求の範囲に規定されている。The invention is particularly defined in the copulatory claims.

本発明の望ましい実施悪様については以下の2項において説明する。Desirable implementation modes of the present invention will be explained in the following two sections.

2.0 基礎位相の相関手法 画像におけるピクセル毎の運動ベクトルを計算する方法は2つの段階に分けられ る。第1の段階は、情景に存在する主な運動ベクトルを決定する2つの相関する 連続的な画像(正確な用途に応じて、フィールド)を含む。第2の段階は、これ らベクトルの1つを各ビクセルに対して割当てる試みである。あるビクセルにつ いては、例えばもしビクセルが非常に小さな対象物あるいは覆われないバックグ ランドと対応する場合には、運動ベクトルを割当てることは不可能である。2.0 Basic phase correlation method The method of calculating the motion vector for each pixel in an image is divided into two steps. Ru. The first step is to determine the main motion vectors present in the scene. Contains a continuous image (or field, depending on the exact application). The second step is this This is an attempt to assign one of the vectors to each pixel. About a certain vixel For example, if the vixel is a very small object or an uncovered background. If it corresponds to a land, it is not possible to assign a motion vector.

2.1 段階1−ベクトルの測定 プロセスの第1の段階においては、2つの連続する画像の輝度成分の二次元高速 フーリエ変換(FFT)が計算される。この時、変換における各空間周波数成分 毎に1単位の長さのベクトルが計算され、その位相角度は2つの画像におけるこ の周波数の位相の差に等しい。結果として得られる複素数アレイについてフーリ エ逆変換が行なわれ、この演算が2つの画像間の相関を与える実数アレイを生じ る。数学的には、もしG、、G2が2つの連続する画像の二次元の離散フーリエ 変換であるならば、複素数アレイZが下式を用いて空間周波数(m、n)毎に計 算される。即ち、また、位相の相関はZのフーリエ逆変換によって与えられ、こ れだけが実成分を持つことになる。2.1 Step 1 - Vector measurement In the first stage of the process, a two-dimensional fast calculation of the luminance components of two successive images is performed. A Fourier transform (FFT) is calculated. At this time, each spatial frequency component in the transformation A vector of length 1 unit is calculated for each image, and its phase angle is is equal to the difference in phase between the frequencies of Fouri on the resulting array of complex numbers. An inverse transform is performed and this operation yields a real array that gives the correlation between the two images. Ru. Mathematically, if G, , G2 is a two-dimensional discrete Fourier of two consecutive images If it is a transformation, the complex number array Z is calculated for each spatial frequency (m, n) using the following formula. calculated. That is, also, the phase correlation is given by the inverse Fourier transform of Z, and this Only these will have real components.

その結果の位相相関アレイは1つの面として考えることができ、ある特定の点( x、y)におけるその高さがこの点間の相対変位が(x、y)である時2つの画 像がどれだけ良好に相関するかに比例する。2つの画像間の簡単なシフトの場合 は、相関面がシフト・ベクトルを中心とするΔ関数となる。情景における主な運 動ベクトル毎にこの面内にピーク値が存在すると考えられる。これらの運動ベク トルの測定は、この面内の大きなピーク値を探すことを含む。ピーク値の相対的 高さは、運動する対象物の相対的な大きさを反映することになる。この方法の主 な新しい特徴点は、単に1つではなくいくつかのピーク値を探し、これにより一 回の演算で多くの速度の検出を可能にすることである。The resulting phase-correlated array can be thought of as a surface, with a certain point ( When the relative displacement between this point is (x, y), its height at x, y) is It is proportional to how well the images correlate. For a simple shift between two images is a Δ function whose correlation surface is centered on the shift vector. The main luck in the scene It is considered that a peak value exists within this plane for each motion vector. These movement vectors Measuring Torr involves looking for large peak values within this plane. Relative peak value Height will reflect the relative size of moving objects. The main method is A new feature point can be found by looking for several peak values instead of just one, and thereby The purpose is to enable detection of many speeds with one calculation.

サブピクセル精度で運動ベクトルを測定するためには、相関面においである補間 操作を行なうことが必要となる。To measure motion vectors with sub-pixel accuracy, an interpolation in the correlation plane It is necessary to perform the operation.

1つの情景に存在するできるだけ多くの速度を測定するためには、全画像につい て相関操作を行なうのではなく画像をブロックに分割することが役立つ。In order to measure as many velocities as possible in one scene, It is helpful to divide the image into blocks rather than performing correlation operations.

これは、正確に検出することができる個々のピーク値の数がノイズによりブロッ ク当たり約3つのピークに制限される故である。更に、もし速度のピーク値がフ ィールド当たり約1つのビクセルより大きなシフト・ベクトルによって分割され るならば、速度ピーク値を分解することしかできない。ブロックの大きさは、こ の手法がブロック間で運動する対象物を相関させることができないため、予期さ れる最も大きなシフト量に比較して大きくなる。64x 64ビクセルの大きさ が好都合である。一方、少数の最も重要な運動ベクトルを測定することしか必要 なければ、全画像あるいは少なくとも非常に大きなブロックを変換してもよい。This means that the number of individual peak values that can be accurately detected is blocked by noise. This is because it is limited to about three peaks per peak. Furthermore, if the peak value of velocity divided by a shift vector larger than about 1 pixel per field. If we do so, we can only resolve the velocity peak values. The size of the block is Because the method cannot correlate moving objects between blocks, the expected This is larger than the largest shift amount. 64x 64 pixel size is convenient. On the other hand, it is only necessary to measure a small number of the most important motion vectors. If not, the entire image, or at least very large blocks, may be transformed.

ブロックのこの分割は運動ベクトルの測定の目的のみに行なわれること、即ちベ クトルは依然としてピクセル単位に割当てられることを想起すべきである。This division of the blocks is carried out only for the purpose of measuring the motion vectors, i.e. It should be recalled that vectors are still allocated pixel by pixel.

2.2 段階2−ベクトルの割当て 本プロセスの第1の段階は、情景に存在する1組の運動ベクトルを与えるもので あるが、情景のどの部分がどのベクトルにより運動するかについては何も教えな い。第2の段階は、各ビクセルについて可能な各ベクトルを「試みる」ごと、お よび最良の「適合」を生じるベクトルを割当てることを含む。ブロック単位に運 動の情報が要求される場合(例えば、ブロックに基づく帯域l]圧縮システムの 場合)には、1つのベクトルを各ビクセルに割当てることが必要となり、またこ の割当てはブロック単位に行なわれることになる。2.2 Step 2 - Vector assignment The first step in the process is to provide a set of motion vectors present in the scene. However, it does not tell us anything about which parts of the scene move by which vectors. stomach. The second step is to "try" each possible vector for each pixel. and assigning the vector that yields the best "fit". luck in blocks If dynamic information is required (e.g. block-based bandwidth) of the compression system. case), it is necessary to assign one vector to each pixel, and this The allocation will be done on a block-by-block basis.

対象となる運動ベクトルでシフトされる時2つの入力画像間の差の絶対値を計算 することにより、検出されたベクトル毎に「エラー面」が形成される。良好に整 合する2つの画像の領域が生じるエラーは小さく、そのためこれらの領域がこの 特定の運動ベクトルにより運動する対象物と対応すると仮定することが適当であ る。ノイズ効果を低下させるために、ある種の空間フィルタ操作をエラー面に対 して行なうことが望ましい。Computes the absolute value of the difference between two input images when shifted by the motion vector of interest By doing so, an "error surface" is formed for each detected vector. well arranged The error resulting in areas of the two images that match is small, so these areas It is appropriate to assume that it corresponds to an object moving with a specific motion vector. Ru. Some kind of spatial filtering is applied to the error surface to reduce the noise effect. It is desirable to do so.

もし運動ベクトルがサブビクセル精度で測定されるならば、エラー面の計算の際 ある種の空間補間操作を用いることが必要となろう。If the motion vectors are measured with sub-vixel precision, then when calculating the error surface It may be necessary to use some kind of spatial interpolation operation.

第1の段階において測定された全ての運動ベクトルが一旦試算されると、各ビク セルは最も小さなエラー値を生じた運動ベクトルが割当てられる。受入れ得るエ ラー・レベルを定義する1つの閾値エラー・レベルを設定することができる。エ ラーが各試算ベクトルを有するこのレベルよりも高いビクセルに「未知の運動」 なるフラッグを付すことができる。このようなビクセルは、おそらくは、並外れ た運動領域の覆われるか覆われないバックグランドと対応することになろう。Once all motion vectors measured in the first stage have been estimated, each The cell is assigned the motion vector that produced the smallest error value. acceptable One threshold error level can be set that defines the error level. workman ``Unknown motion'' for pixels higher than this level where Ra has each estimated vector A flag can be attached. Such vixels are probably extraordinary This will correspond to the covered or uncovered background of the motion area.

もし運動ベクトルが全体としてではなくブロックにおける入力画像を変換するこ とにより測定されたものとして、始めて問題となるビクセルの近傍において測定 されるベクトルを試算する価値がある。はとんどのビクセルがこのビクセルを含 むブロックにおいて測定されたベクトルについて考察するだけで、これらビクセ ルに割当てられた適正なベクトルを持ち得る公算がある。理想的には、直接包囲 されたブロックにおいて測定されるベクトルもまた、特にブロックの縁部付近の ビクセルについて、試算されるべきである。このことは、運動する対象物の小さ な部分が隣接するブロックに侵入する場合に重要である。If the motion vector transforms the input image in blocks rather than as a whole, First, the measurement is performed in the vicinity of the vixel in question. It is worth estimating the vector. is the most vixel contains this vixel. By simply considering the vectors measured in the blocks containing these It is likely that you will have the correct vector assigned to the file. Ideally, direct encirclement The vectors measured in the Bixel should be estimated. This means that the moving object is small. This is important when a block invades an adjacent block.

2.3 位相相関操作の利点 位相相関操作以外に用いられた運動量評価の基本的な方法が2つあり、即ち空間 時間的勾配手法および最適突合せである。2.3 Advantages of phase correlation operation There are two basic methods of momentum estimation other than phase correlation operations, namely spatial temporal gradient method and optimal matching.

これらの両手法は大きな運動の場合にはうまく行かず、またこれら手法を画像単 位に反復的に使用することが役立つが、これらの手法は依然として急速に加速す る対象物には役立たず、また急徴な変化後回復するのにかなりの長さの時間が掛 り得る。画像を小さなブロックに分割してブロック単位で運動ベクトルを割当て ることがしばしば必要となるが、このことは運動する対象物の縁部がしばしばこ れらに割当てた不適正な速度ベクトルを持つことになることを意味する。Both of these methods do not work well for large motions, and they also Although iterative use can help, these techniques still accelerate rapidly. It is not useful for objects that are subject to change and takes a considerable amount of time to recover after a sudden change. can be obtained. Divide the image into small blocks and assign motion vectors to each block. This means that the edges of moving objects are often This means that they will have incorrect velocity vectors assigned to them.

位相相関操作は、これらの更に「伝統的な」手法における諸問題を克服する。小 さな運動の場合は、3つの全ての手法は略々同様に見えるが、大きな運動の場合 には、位相相関法はそれだけのものとなる。Phase correlation operations overcome the problems in these more "traditional" approaches. small For small movements, all three methods look roughly similar, but for large movements, , the phase correlation method becomes just that.

2つの連続する画像の大きな部分間に相関操作を行なうことは、非常に多数の試 算ベクトルに最適突合せ法を用いることに等しい。このような相関操作を行なう 最も迅速な方法は、両方の画像のFFTを計算し、これらを−緒に掛は合せ、そ の結果得られるアレイを戻し変換することによる。この試みが一旦用いられれば 、位相の相関を行なうことは掻く僅かな余分な手間である。この方法は、この手 法が情景の明るさの変化の影響を受けなくするという利点を宥し、また相関面に 更に鮮明なピーク値を生じる傾向を有する。位相の相関法は、交差相関法の場合 に必要とされるものよりも簡単なハードウェアで実施することができるが、これ はZ軸の単位振幅ベクトルを極くおおまかに量子化することが可能であるためで ある。Performing a correlation operation between large parts of two consecutive images can be done in a very large number of trials. This is equivalent to using the optimal matching method on the calculated vectors. Perform a correlation operation like this The quickest method is to calculate the FFT of both images, multiply them together, and then By converting back the resulting array. Once this attempt is used , performing phase correlation is a little extra effort. This method is The method has the advantage of being insensitive to changes in scene brightness, and also improves correlation. It also tends to produce sharper peak values. The phase correlation method is the cross-correlation method. Although this can be implemented with simpler hardware than that required for This is because it is possible to very roughly quantize the unit amplitude vector on the Z axis. be.

この手法は、情景における主な運動ベクトルを検出する本来的な利点を有する。This approach has the inherent advantage of detecting the dominant motion vectors in the scene.

これらベクトルは、通常、大きなバックグランド領域および大きな運動の対象物 と対応する。これらは人間の目が容易に追従し得る種類のものであり、従って適 正に処理するため情景の最も重昼な部分である。These vectors typically have large background areas and objects of large motion. corresponds to These are the types that the human eye can easily follow and are therefore suitable for This is the darkest part of the scene to be processed correctly.

3.0 図面および望ましい実施態様の説明本発明は、位相相関法のコンピュー タ・シミュレーションにより詳細に検討され、かつ図面に関して更に詳細に説明 されよう。図面において、 第1図乃至第4図および第6図乃至第9図は、以下において更に詳細を尽される 如き種々の相関面を示す図。3.0 Drawings and Description of the Preferred Embodiments The present invention provides a phase correlation method computer. Examined in detail through data simulation and further detailed explanation regarding drawings. It will be. In the drawing, Figures 1 to 4 and 6 to 9 will be explained in further detail below. FIG.

これら全ての図面において、Z軸は相関のピーク値を示すが、XおよびY軸はそ れぞれX−■およびY−Vで示されビクセル/フィールド期間で測定されるX軸 方向速度およびY軸方向速度を示している。In all these figures, the Z axis indicates the peak value of the correlation, while the X and Y axes indicate the peak value of the correlation. The X-axis is denoted by X-■ and Y-V, respectively, and is measured in vixel/field periods. Direction velocity and Y-axis direction velocity are shown.

第1図は、5IN(x)/x補間子を用いる静止画像に対する相関面を示し、 第2図は、5IN(x)/z補間子を再び用いるフィールド当たりlOビクセル の1対に対する面を示し、第3図は、スムーザ−補間子を用いる静止画像に対す る面を示し、 第4図は第2図と対応するも、スムーザ−補間子を用いた図、 第5図は逆変換に先立ち位相アレイのウィンドウ表示を示し、 第6図は、フィールド当たりlOビクセルの1対であるも、入力画像に「ガート バンド」を有するものに対する相関面を示し、 第7図は66図と対応するも、更に入力画像における高い余弦孔を有するものを 示し、 第8図は静止バックグランド上で運動する対象物に対する相関面を示し、 第9図は、以下に示す「フォイト(VoH)Jシーケンスにおいて移動するゲー トに対する相関面を示し、第1O図は、運動補償を行なった補間法を行なう際ど のように速度ベクトルを割当てることができるかを示し、 第11図は、大きなベクトルと小さなベクトルの双方が以下に1つの点に適合し 得るかを示している。FIG. 1 shows a correlation surface for a still image using a 5IN(x)/x interpolator, Figure 2 shows lO pixels per field again using a 5IN(x)/z interpolator. Figure 3 shows the surface for a pair of show the side of Figure 4 corresponds to Figure 2, but is a diagram using a smoother-interpolator. Figure 5 shows a windowed representation of the phased array prior to inversion; Figure 6 shows that the input image has 1 pair of lO pixels per field. shows the correlation surface for those with "band", Fig. 7 corresponds to Fig. 66, but also shows an image with a high cosine hole in the input image. show, Figure 8 shows the correlation surface for a moving object on a stationary background, Figure 9 shows the moving game in the Voith (VoH) J sequence shown below. Figure 1O shows the correlation surface for motion compensation. Show how the velocity vector can be assigned as, Figure 11 shows that both the large vector and the small vector fit one point below. It shows what you get.

これまで行なわれてきたコンピュータ・シミュレーションの目的は、位相相関法 がどれだけ実際に役立つかを見出すためである。我々は、シミュレーションをハ ードウェアにおいて実現することが容易なアルゴリズムに対して限定してあらず 、最もよいアルゴリズムがどれだけ優れているかを見出すことが意図であった。The purpose of the computer simulations that have been carried out so far is to use the phase correlation method. The purpose is to find out how useful it actually is. We have created a simulation It is not limited to algorithms that are easy to implement in hardware. , the intention was to find out how good the best algorithms are.

今後のシミュレーションの主題は、ある用途における実時間のハードウェア構成 において適当なものにするために「理想的な」アルゴリズムがどれだけ簡素化で きるかを見出すことにある。Future simulations will focus on real-time hardware configurations for certain applications. How much should the ``ideal'' algorithm be simplified to make it suitable for ? It's about finding out what you can do.

3.1 ベクトル測定法の検討 検討の第1の段階は、アルゴリズムの「ベクトル測定」段階を調べた。この段階 の目的は、位相相関法の照度を検討することであり、かつこの手法が相対的シフ トの大きさ、運動する対象物の数、および対象物の大きさ、ノイズ量、等に対し てどれだけ依存するかを知ることであった。3.1 Consideration of vector measurement method The first stage of the study looked at the "vector measurement" stage of the algorithm. this stage The purpose of this is to study the illumination intensity of the phase correlation method and that the size of objects, the number of moving objects, the size of objects, the amount of noise, etc. It was important to know how much it depends on the situation.

3.1.1 簡単なパン動作における測定精度最初の検討は簡単なパン動作につ いて行なった。共に比較的大きな同じ大きさであるが僅かに異なる場所を有する 画像から得゛た2つの画像部分を相関させた。両方の画像セツション (ses sion)は54ピクセル四方の輝度に過ぎず、ある適当量のデテールを含んだ テスト・スライドPONDの一部から取られた。3.1.1 Measurement accuracy in simple panning The first study was about simple panning. I did it. both relatively large, having the same size but slightly different locations The two image parts obtained from the image were correlated. Both image sessions (ses sion) is just the brightness of 54 pixels square and contains a certain amount of detail. Taken from part of the test slide POND.

第1図は、2つの各々画像部分が相関が行なわれた時得られた相関面を示してい る。位相アレイ2は、逆FFTを行なうに先立ち128 X 128のアレイを 形成するため零で充填され、このため半整数シフトにおける値を5in(x)/ xのインパルス応答で補間することを可能にした。これは、ピーク値付近で目に 見える「リンギング」の原因となる。第2図は、同じ方法で作られたが2つの画 像部分の間にlOビクセルの1つの水平方向シフトを含む。このピーク値の場所 は移動し、(Xおよびy方向に独立的に用いた)二次補間法の使用で(L99. 0.02)の如きピーク点をもたらす。従フて、シフトはlOビクセルにおいて 数百分の一ビクセルの精度で測定された。ピークの高さは減衰し、ノイズが生じ たが、両方の効果は画像の縁部において現われる暗い材料に起因し得る。Figure 1 shows the correlation surface obtained when two respective image parts are correlated. Ru. Phased array 2 is a 128 x 128 array before performing the inverse FFT. Filled with zeros to form, thus changing the value in half-integer shift to 5in(x)/ It became possible to interpolate using the impulse response of x. This is visible near the peak value. This causes visible "ringing". Figure 2 shows two images made in the same way but Includes a horizontal shift of 10 pixels between image sections. The location of this peak value is moved (L99. 0.02). Therefore, the shift is in lO pixels It was measured with an accuracy of a few hundredths of a pixel. The peak height is attenuated and noise is generated. However, both effects can be due to dark material appearing at the edges of the image.

同様な実験が他のシフト値において試みられた。Similar experiments were attempted at other shift values.

この手法は、画像サイズの半分の計器上の限界までのシフト量(この場合では、 32ビクセル)を正確に測定することができることが判った。これより大きなシ フトは、単にピーク値を反対方向の更に小さなシフトに対応する場所に生じる( 例えば、+34ビクセルのシフトは−30として現われる)。部分シフトは、上 記の補間法を用いて約0.02ビクセルの精度まで測定された。5in(x)/ x補間法を先に用いないで単に二次補間を用いると、測定精度を約0.1ピクセ ルに低下させた。This technique is based on the amount of shift to the instrumental limit of half the image size (in this case, 32 pixels) was found to be able to be accurately measured. A larger size A shift simply occurs at a location that corresponds to an even smaller shift in the opposite direction of the peak value ( For example, a shift of +34 pixels appears as -30). partial shift up Measurements were made to an accuracy of about 0.02 pixels using the interpolation method described above. 5in(x)/ Simply using quadratic interpolation without first using x-interpolation reduces the measurement accuracy to about 0.1 pixel. It was lowered to le.

3.1.2 異なる補間フィルタ・ウィンドウの効果5in(x)/xの補間子 を用いることにより生じたリンギングは、小さな運動する対象物により生じるピ ークをしばしばマスクし得る偽ピークを生じる。このリンギングは、異なる補間 子の使用により低減させることができる。補間子は、逆変換を行なうに先立って 位相アレイZ(m、n)をウィンドウ表示することにより変更することができる 。種々のウィンドウの効果について研究した。ウィンドウは全て下式の形態のも のである。即ち、 a+(1−a)cos (f/f、−π/2) f≦f0o f>f。3.1.2 Effect of different interpolation filter windows 5in(x)/x interpolator The ringing caused by using produce false peaks that can often mask the peaks. This ringing is caused by different interpolation This can be reduced by using children. Before performing the inverse transformation, the interpolator It can be changed by displaying the phased array Z(m,n) in a window. . The effects of different windows were studied. All windows are of the form below. It is. That is, a+(1-a) cos (f/f, -π/2) f≦f0o f>f.

但し、fは水平または垂直の周波数、またfoは零が挿入される前に下のアレイ に支持された最も高い周波数である。第5図は、グラフによりウィンドウ表示の 構成を示している。where f is the horizontal or vertical frequency, and fo is the frequency of the lower array before the zero is inserted. This is the highest frequency supported by Figure 5 shows the window display using graphs. It shows the configuration.

実線は、周波@0乃至f0がアレイ2に支持されかつ零がfo乃至2f、かう挿 入されて中間点の補間を可能にする簡単なウィンドウを示している。このため、 鋭いピークであるが「リンギング」を伴なう5in(x)/xインパルス応答を 生じる。破線は、解像度が荒い主ピークを生じるが更に小さな子ピークをもたら すハミング (l(aIIlming)状のウィンドウを示している。この1次 元のウィンドウ表示機能は、水平および垂直の両方向に用いられた。raJに対 する零の値は、第1図および第2図を生じた矩形状ウィンドウをもたらすが、0 .54の値はハミング・ウィンドウをもたらすことになった。実験によれば、約 0.8の値が偽のピークの高さと各ピークの鋭さとの間の妥当な折合いをもたら すことを示した。第3図および第4図は第1図および第2図に対応するが、aが 0.8の補間フィルタによるものである。このフィルタは、全てのピークの高さ を減少しまた僅かに広げる効果を有するが、補間のピーク位置には影響を及ぼす ことはない。The solid line indicates that frequencies @0 to f0 are supported by array 2 and zero is fo to 2f, such an insertion. shows a simple window that allows interpolation of intermediate points. For this reason, 5 in(x)/x impulse response with sharp peaks but “ringing” arise. The dashed line gives rise to a main peak with coarse resolution, but also gives rise to smaller child peaks. This shows a window shaped like Humming (l(aIIlming). The original window display function was used in both horizontal and vertical directions. Against raJ A value of zero would result in a rectangular window that produced Figures 1 and 2, but a value of zero .. A value of 54 resulted in a Hamming window. According to experiments, approx. A value of 0.8 provides a reasonable compromise between the spurious peak height and the sharpness of each peak. It was shown that Figures 3 and 4 correspond to Figures 1 and 2, except that a This is based on a 0.8 interpolation filter. This filter calculates the height of all peaks has the effect of reducing and slightly widening the interpolation peak position. Never.

偽のピークが問題を生じる状態の回数は小さく。The number of situations in which false peaks cause problems is small.

全ての偽ピークを排除するため必要となる補間子の種類として主なピーク値の受 入れ難い拡がりを生じ、従って簡単な矩形状ウィンドウ以外には使用に価しない 。The type of interpolator that is needed to eliminate all false peaks is to accept the main peak value. Creates an unwieldy extension and is therefore not worth using for anything other than simple rectangular windows. .

偽のピークを避ける別の方法は、補間されない面についてピーク探索操作を行な うことである。一旦ピークが見出されると、半整数シフト値における相関面の高 さは、5in(x)/x型の応答を有する補間子を用いて計算することもできる 。これは、最大点を見出すため更に小さな点を探すという更に別の利点を有する 。この試みは、今後のコンピュータ・シミュレーションの主題となろう。Another way to avoid false peaks is to perform a peak search operation on the non-interpolated surface. That is true. Once the peak is found, the height of the correlation surface at the half-integer shift value can also be calculated using an interpolator with a response of the type 5in(x)/x . This has the further advantage of looking for smaller points to find the maximum point. . This attempt will be the subject of future computer simulations.

「適応ウィンドウ」を用いることによって信号対ノイズ比のある程度の改善を得 ることが可能である。Obtaining some improvement in signal-to-noise ratio by using an “adaptive window” It is possible to

基礎位相相関法においては、位相アレイ2における全ての数の絶対値は1に設定 される。このことは、これらの成分の信号対ノイズ比が小さいことを前提にして 、小さな振幅の周波数における情報がそれが持つべきものよりも更に大きな重み を有することを意味する。比較すれば、交差相関を行なう時はこのような正規化 は生じず、その結果方向光ピークは巾が広くない、ピークの高さは情景に依存す ることになる。In the basic phase correlation method, the absolute value of all numbers in phased array 2 is set to 1. be done. This assumes that the signal-to-noise ratio of these components is small. , information at frequencies of small amplitude has even more weight than it should have. It means to have. By comparison, when performing cross-correlation, this kind of normalization does not occur, as a result the directional light peak is not wide, and the peak height depends on the scene. That will happen.

位相相関法と交差相関法との間の妥協は、いずれかの方式を用いるよりも良好な 結果をもたらし得る。この結果として、更に大きな振幅を正規化しかつ小さな成 分の振幅を少なくすることになる。これらの考えは、シミュレーション作業の次 の段階において検討されよう。A compromise between phase correlation and cross-correlation methods is better than using either method. can bring about results. This results in the normalization of larger amplitudes and smaller amplitudes. This results in a reduction in the amplitude. These ideas follow the simulation work. This will be considered at this stage.

3.1.3 異なる入力の画像ウィンドウの効果ある種の零による充填またはウ ィンドウ表示が入力画像が変換される前にこれら画像について行なわれるべきこ とが示唆された。この背後の理由付けは、水平成分を有するシフトの場合の相関 の計算の際(例えば)左右の縁部を相関させようとする試みにより、望ましくな いノイズを生じるおそれがあることである。3.1.3 Effect of image windows on different inputs The window displays what should be done with the input images before they are transformed. It was suggested that The reasoning behind this is that the correlation in case of shifts with horizontal components An attempt to correlate left and right edges (for example) when calculating There is a risk of generating loud noise.

(他のウィンドウ表示は用いず)零のガートバンドを用いて行なった実験は、ノ イズの小さな減少が生じ得るが、零の速度における偽のピークが形成されること を示した。第6図は、第2図と同じ相関法であるが、零で充填した入力画像を用 いて128ビクセル四方である画像の形成する方法を示している。偽のピークが 明瞭に見え、このピークはおそらくは画像部分と2つの画像における零の「ガー トバンド」相関操作との間の鋭い縁部によるものである。Experiments performed with zero guardbands (no other window displays) A small decrease in the speed may occur, but a false peak at zero velocity may form. showed that. Figure 6 shows the same correlation method as in Figure 2, but uses an input image filled with zeros. This shows a method of forming an image with 128 pixels square. false peak It is clearly visible and this peak is probably the difference between the image part and the zero "garter" in the two images. This is due to the sharp edges between the two bands and the correlation operation.

(位相アレイZにおいて用いた形態の)高くなフた余弦波のウィンドウを入力画 像部分に用いる効果もまた検討された。「ガートバンド」と関連して用いた場合 、零の速度における偽のピークが除去された(これが画像とガートバンドとの間 の鋭い接合部により生じたという考え方に一致する)。信号対ノイズ比における 更なる改善が得られた。第7図は、64ビクセル巾のガートバンドと画像部分に おける高くなった余弦波開口を有するが、第2図と同じ画像部分における相関面 を示している。信号対ノイズ比は更に改善され、零の速度における偽のピークが 消えた。A window of high-closed cosine waves (of the form used in phased array Z) is added to the input image. The effect of using image areas was also considered. When used in conjunction with "gart band" , the false peak at zero velocity was removed (this is the difference between the image and the gartband) (This is consistent with the idea that it was caused by a sharp joint between in signal-to-noise ratio Further improvements were obtained. Figure 7 shows the 64-pixel width guard band and the image area. Correlation surface in the same image part as in Figure 2, but with a raised cosine aperture in It shows. The signal-to-noise ratio is further improved and false peaks at zero speed are eliminated. Had disappeared.

この試みにおける計算上の不利な点は、変換が画像の比較的小さな領域を対象と することである。The computational disadvantage of this approach is that the transformation covers a relatively small region of the image. It is to be.

これらの研究は、信号対ノイズ比における改善が高い余弦波の開口を存し零で囲 まれた入力画像をウィンドウ表示することにより得られることを示した。These studies show that the improvement in signal-to-noise ratio exists when the cosine aperture is high and surrounded by zero. We showed that this can be obtained by displaying the input image in a window.

しかし、このため、必要な処理電力の大きな増加を示し、改善点は信号対ノイズ 比が非常に小さい(係数2より小さい)ことである。他のウィンドウ表示を行な うことなく入力画像を零で充填することは、偽のピークが生じるため不利である 。零で充填することなく高い余弦波のウィンドウを使用することはノイズを僅か に低減するが、画像全体で運動を検出するために、重なり合うブロックを用いな ければならないことを意味することになる。従フて、多くの用途において、おそ らく敢えて何等かのウィンドウ表示を煩わす価値はない。However, this represents a significant increase in the processing power required, and the improvement lies in the signal-to-noise The ratio is very small (less than a factor of 2). Display another window Filling the input image with zeros without doing so is disadvantageous as it introduces false peaks. . Using a high cosine window without filling it with zeros reduces noise slightly. , but without using overlapping blocks to detect motion across the image. This means that it must be done. Therefore, in many applications, It's not worth bothering with some kind of window display.

3.1.4 ノイズの効果 入力画像におけるノイズが位相相関操作の結果に影響を及ぼす方法が検討された 。ノイズのある画像は、乱数値(あるピーク値を含む)を各ビクセルにおける輝 度に加えることにより生成された。(第2図の生成のため用いられる如き)異な るレベルのノイズを有するIOビクセルだけシフトされた2つの画像間で相関操 作が行なわれた。ピークのホワイト・レベルより低いピーク値20dBのノイズ を加算すると、相関面上のノイズの全般レベルに著しい変化を生じることなく係 数2.4だけ相関ピーク値の高さを減じた。測定誤差は約0.08ピクセルまで 増加した。ピークのホワイト・レベルより低いノイズ量を10dBまで増加する と、係数2.2だけ更に減少を生じた。ピークは依然として検出可能であフだ。3.1.4 Effect of noise The method by which noise in the input image affects the results of phase correlation operations was investigated. . A noisy image is created by adding random values (including a certain peak value) to the brightness at each pixel. Produced by adding to degrees. Different (as used to generate Figure 2) A correlation operation is performed between two images shifted by IO pixels with a level of noise. The work was done. 20dB peak noise below peak white level By adding the The height of the correlation peak value was reduced by the number 2.4. Measurement error is up to approximately 0.08 pixels increased. Increase the amount of noise below the peak white level by 10dB , a further decrease occurred by a factor of 2.2. The peak is still detectable and rough.

測定誤差は約0.3ビクセルまで上昇した。このことは、ノイズのある画像が運 動測定プロセスのこの部分に対して大きな問題を生じないことを示唆する。本文 3.1.2に述べたように、ノイズ排除能力は位相アレイに対するある[適応ウ ィンドウ操作法」によって増加できることがあり得条。The measurement error rose to about 0.3 pixels. This means that noisy images are This suggests that this does not pose a major problem for this part of the dynamic measurement process. Text As mentioned in 3.1.2, the noise rejection ability is improved by a certain [adaptive software] for phased arrays. It is possible that this can be increased by using the "window operation method".

相関面におけるノイズを減少する考え得る方法は、ある種の時間的フィルタ操作 を行なうことであろう。A possible way to reduce noise in the correlation surface is some kind of temporal filtering. would be to do so.

例えば、各ブロックの相関面に対して加えられる一次の反復的な時間的フィルタ が、どのノイズ・ピーク値のレベルも低減しながら静止状態あるいは徐々に変化 するピークを強化する。この方法の欠点は、急激に加速する対象物により生じる 速度のピークが減衰されることである。純粋な運動ピーク値を不当に減衰するこ となくノイズの良好な減衰をもたらすフィルタを選択することも可能な筈である 。急激な変化を検出して変化の直後の時間的なフィルタ動作を禁止することも望 ましいことである。For example, a first-order iterative temporal filter applied to the correlation surface of each block is stationary or gradually changes while reducing the level of any noise peak value. Strengthen the peak. The disadvantage of this method is caused by rapidly accelerating objects The peak velocity is attenuated. unduly attenuating pure motion peak values. It should also be possible to select a filter that provides good attenuation of noise. . It is also desirable to detect sudden changes and prohibit temporal filter operation immediately after the change. That's a good thing.

3.1.51つ以上の運動ベクトルを含む情景一旦この手法がパン動作に対して 良好に働くことが示されれば、バックグランド上で運動する対象物を含む画像に ついて研究した。これらの研究の目的は、この手法がいくつかのピークを生じる ことによりいくつかの運動する対象物を正確に検出することができるかどうかを 調べることにあった。3.1.5 Scenes Containing One or More Motion Vectors Once this method If shown to work well, it can be used for images containing moving objects in the background. I researched about it. The purpose of these studies is that this technique yields several peaks. to determine whether some moving objects can be detected accurately by I had to investigate.

64ビクセル四方の画像(「ディックとジーン(Dickand Jean)  J )の一部が抽出され、別の画像からの32x 32ビクセルの部分(「テス トカードF」からの黒板の十字)がこの画像の中間に挿入された。挿入された画 像の縁部は、結果として生じる画像における人為的に高い周波数を生じることの ないように。64 pixel square image (Dick and Jean) J) is extracted and a 32x 32 pixel part from another image (“Test A cross on the blackboard (from ``Card F'') was inserted in the middle of this image. inserted picture Image edges can cause artificially high frequencies in the resulting image. As if not.

3ビクセルの距離にわたワてバックグランド画像と「混ぜ合わ」された、第2の 同様な画像が形成されたが、挿入された画像部分は左方に3ビクセルだけ、また 下方に3ビクセルだけシフトされた。A second image is "blended" with the background image over a distance of 3 pixels. A similar image was formed, but the inserted image part was only 3 pixels to the left, and Shifted downward by 3 pixels.

第8図は、結果として得られる相関面を示している。補間されたピークの場所( 前と同様に二次補間データを5in(x)/x補間データに対して適合させるこ とにより計算された)が正確に0.Olビクセルであった。高さの比率が対象物 の領域の比率よりも小さい(4に比較して 1.6)が、ピークの相対的高さが 運動する対象物の相対領域およびバックグランドを反映している。ピーク付近の ノイズは、挿入された画像部分の周囲で覆われず露呈したバックグランドによる ものである。FIG. 8 shows the resulting correlation surface. Interpolated peak location ( As before, fit the quadratic interpolated data to the 5in(x)/x interpolated data. ) is exactly 0. It was Ol Bixel. The height ratio is the object (1.6 compared to 4), but the relative height of the peak is Reflects the relative area and background of moving objects. near the peak Noise is caused by the uncovered background surrounding the inserted image portion. It is something.

位相相関手法がこの運動の正確な測定に回答問題がないため、更に厳しいある実 験が試みられた。これら実験の目的は、運動する対象物がどれだけ小さくできる か、また依然として検出できるかを調べることであフた。種々の大きさの画像部 分が、64ビクセル四方であるバックグランド画像上で(5,5)のシフト・ベ クトルで「運動」させられた。この対象物の運動ベクトルは、特に対象物がそれ 自体の長さの2倍以上運動したことを考えれば、全く驚くべき2ビクセル四方と いう小さな対象物について正確に検出された。Since the phase correlation method has no problem in accurately measuring this motion, it can be used in some even more demanding applications. experiment was attempted. The purpose of these experiments was to determine how small a moving object could be. The solution was to find out if it was still detectable. Image areas of various sizes The shift vector of (5,5) is I was made to "exercise" in Kutle. The motion vector of this object is Considering that it moved more than twice its own length, it is quite surprising that it is 2 pixels square. This small object was detected accurately.

静止バックグランド上で運動する2つの対象物についての検討は、通常3つのピ ーク(バックグランドに対して1つ、また対象物に対して2つ)が検出できるこ とを示した。しかしある場合には、速度のピークはノイズ(おそらくは、覆われ ないバックグランドによる)および5in(x)/x補間子からの偽のピーク値 によってぼけた状態となった。前に述べたように、ノイズの量はおそらくは、入 力画像部分におけるウィンドウおよび位相アレイに対するある形態の適応ウィン ドウ操作を用いることにより減少することができる。Consideration of two moving objects on a stationary background usually involves three pinpoints. (one for the background and two for the object) can be detected. and showed. But in some cases, the velocity peaks are covered by noise (perhaps (due to no background) and false peak values from the 5in(x)/x interpolator The image became blurry. As mentioned earlier, the amount of noise is probably Some form of adaptive window for windows and phased arrays in the force image part It can be reduced by using dow operations.

補間子からの偽のピークは、もしピークを探すプロセスが補間されないアレイに おいて実施されるならば問題を生じることはない。False peaks from the interpolator can occur if the process of looking for peaks leads to an array that is not interpolated. If it is carried out in a timely manner, there will be no problem.

最終テストとして、実シーケンスからの2つの連続するフィールドに対する相関 面が生成された。略々静止状のバックグランドにおいてやや急激に移動するゲー トを示した「フォイト」シーケンスの一部が選択された。第9図は、得られた相 関面を示している。As a final test, the correlation for two consecutive fields from a real sequence A surface has been generated. A game that moves somewhat rapidly in a roughly stationary background. A portion of the ``Voith'' sequence was selected that showed the Figure 9 shows the obtained phase. It shows the relationship.

2つの大きなピークが、(0,03,−0,42)および(2,38−0,25 )の速度と対応している。(定規を使用する)測定は、ゲートの速度がフィール ド期間光たり約2.40ビクセルであったことを示唆し、このことは相関操作に より得られる値の1つと非常によく一致する。Two large peaks were observed at (0,03,−0,42) and (2,38−0,25 ) corresponds to the speed of Measure (using a ruler) to see if the speed of the gate is This suggests that the light period was about 2.40 pixels, and this suggests that the correlation operation It agrees very well with one of the values obtained.

相関操作が2つの連続するフィールド間でありたため、半ピクセルの垂直方向の シフトが予期されることになり、このことは検出される垂直方向のシフトとかな りよく一致する。2つの大きなピークの高さは略々同じであり、ゲートおよびバ ックグランドが略々同じ大きさの領域を占めるという事実を反映している。Since the correlation operation was between two consecutive fields, half a pixel vertical A shift is expected, and this means that the detected vertical shift matches very well. The heights of the two large peaks are approximately the same, and the gate and barrier This reflects the fact that the background grounds occupy approximately the same size area.

3.1.6 運動ベクトル検出研究のまとめ上記の実験は、前記位相相関法が前 に引用した文献に述べられたように実際に働くことを示した。パン動作および1 つの運動する対象物に典型的な0.02ビクセルのベクトル測定精度が、両方向 において2の係数で相関面を最初に補間することにより、次いで(それぞれXお よびyについて)最大のいずれかの側で補間された点に二次値を適合させること により得ることができる。単に二次値を補間されない相関面に適合することによ り、約0.2ビクセルの精度を得ることができる。この手法の精度はほとんどノ イズによる影響がなく、非常に小さな対象物の検出が可能であった。3.1.6 Summary of motion vector detection research It was shown that it actually works as stated in the literature cited in . Panning and 1 Typical vector measurement accuracy of 0.02 pixels for two moving objects in both directions By first interpolating the correlation surface with a factor of 2, then (X and and y) to fit the quadratic value to the interpolated points on either side of the maximum. It can be obtained by by simply fitting the quadratic values to a non-interpolated correlation surface. Therefore, an accuracy of approximately 0.2 pixels can be obtained. The accuracy of this method is almost It was possible to detect very small objects without being affected by noise.

相関操作を施した画像領域における2あるいは3以上の対象物の速度を測定する ことができるようにするため、基本的手法にある修正を施すことが望ましい、1 つの可能な修正法は、高い余弦関数で入力画像部分をウィンドウ表示すること、 およびおそらくはこれを零で充填することであり、これが相関面のノイズを低減 することができる。また、小さな振幅成分が比較的小さな重みを有するように、 ある種の適応ウィンドウを位相アレイに対して加えることによりノイズを低減す ることも可能であろう。補間プロセスにより生じる偽のピークで経験される問題 は、おそらくは補間されないアレイに対するピーク探索プロセスを実行すること により避けることができよう。これらの改善のどれが特定の用途に対して取入れ る価値があるかを判定するため更なるシミュレーシジン操作が必要となる。Measuring the speed of two or more objects in an image area that has been subjected to correlation operations In order to be able to do this, it is desirable to make certain modifications to the basic method. Two possible modifications are windowing the input image portion with a high cosine function, and perhaps filling this with zeros, which reduces noise in the correlation surface can do. Also, so that small amplitude components have relatively small weights, Reduce noise by adding some kind of adaptive window to the phased array. It would also be possible to do so. Problems experienced with false peaks caused by interpolation process is to perform a peak search process on an array that will probably not be interpolated. This can be avoided by Which of these improvements can be incorporated for a specific application? Further simulation operations will be required to determine whether it is worth pursuing.

3.2.ベクトル割当ての検討 検討のこの部分の目的は、運動測定プロセスの第2の段階、即ち特定のピクセル に対して主な運動ベクトルを割当てることをシミュレートすることであった。当 面すべき最初の問題は、どれだけベクトルの測定および割当てが行なわれたかを 示す方法を見出すことであった。運動ベクトルを用いて2つの入力画像間に1つ の画像を時間的に補間することによりこれを行なうことが決定された。これは、 方法の厳密なテストのみならず、もしこの手法を用いて中間の画像を「補う」こ とによりフィルムの運動場を改善するならばどのような種類の結果を得ることが できるかを示している。3.2. Considering vector allocation The purpose of this part of the study is to address the second stage of the motion measurement process, i.e. It was to simulate assigning the main motion vectors to. Current The first problem to face is how many vectors have been measured and assigned. The goal was to find a way to demonstrate that. one between two input images using motion vectors It was decided to do this by interpolating the images in time. this is, In addition to rigorous testing of the method, it is also possible to And what kind of results can you get if you improve the film playing field by It shows what can be done.

偶数フィールド間の時間的補間操作により一連の奇数フィールドを生じる(ある いはその逆)ことができるコンピュータ・プログラムが開発された。このプログ ラムは、ユーザが入力画像の大きさ、即ち相関操作が行なわれたブロックの大き さ、ブロック当たり抽出されるベクトル数等の如き種々のパラメータを変更する ことを可能にした。Temporal interpolation operations between even fields result in a series of odd fields (some A computer program has been developed that can do this (and vice versa). This program RAM allows the user to specify the size of the input image, i.e. the size of the block on which the correlation operation was performed. change various parameters such as the number of vectors extracted per block, etc. made it possible.

3.2.1 使用した方法の詳細 これら全ての検討は、画像部分およびアレイZにおける簡単な四角なウィンドウ により、「基本」位相の相関法を用いて行なわれた。相関面は前に述べたように 零で充填することによって補間された。3.2.1 Details of the method used All these considerations are based on a simple rectangular window in the image section and array Z. was carried out using the ``fundamental'' phase correlation method. As mentioned before, the correlation aspect is Interpolated by filling with zeros.

本手法が最もよく作用することを調べるためには、できるだけ多くの運動ベクト ルを測定するため全画像ではなくブロック(64ビクセル×32ライン)につい て相関操作が行なわれる。ブロック毎に最大3つのべりトルが測定された。ある ビクセルに対する試算ベクトルのメニューは、ビクセルを含むブロックならびに すぐ隣のブロックにおいて測定されたベクトルからなっていた。このため、画像 の中間における1つのブロックのビクセルについては、最大27ベクトルが試算 されることになる。In order to find out how well this method works, we need to use as many motion vectors as possible. The block (64 pixels x 32 lines) is measured instead of the entire image. A correlation operation is performed. A maximum of three vertices were measured per block. be The trial calculation vector menu for a pixel includes the block containing the pixel and It consisted of vectors measured in immediately adjacent blocks. For this reason, the image For the pixels of one block in the middle of , a maximum of 27 vectors are estimated. will be done.

1つのビクセルに対して1つの運動ベクトルを割当てるためには、2.2項にお いて述べたように、「エラー面」がベクトル毎に計算された。最初の作業は、非 常に簡単なアルゴリズムを用いて入力画像の補間を行ない、その結果整数でない ベクトル長さを取扱うことができるようになった。このアルゴリズムは、4つの 最も近いビクセルの値の加重和をとることを含む。補間されつつある点が4つの ビクセルのいずれかの位置と一致した時補間された値がこのビクセルの値と等し くなるように重みが選択された。その後の研究は、二次の三次元スプライン適合 法を用いることによりこのアルゴリズムを改善した。(H,S。In order to assign one motion vector to one pixel, follow the steps in Section 2.2. As mentioned above, an “error surface” was calculated for each vector. The first task is to Always interpolate the input image using a simple algorithm, resulting in non-integer It is now possible to handle vector lengths. This algorithm consists of four It involves taking a weighted sum of the values of the nearest pixels. There are four points being interpolated. When the interpolated value matches the position of any pixel, the interpolated value is equal to the value of this pixel. The weights were chosen so that Subsequent studies focused on quadratic cubic spline fitting. We improved this algorithm by using the method. (H, S.

HouおよびH,C,Andrews著[画像の補間法およびディジタル・フィ ルタ法のための三次元スプライン」(IEEETrans、 ASSP、第八5 SP−26巻、第6号、1978年12月刊) 各試算ベクトルに対する「エラー面」が下式の形態の開口を有する簡単な空間的 フィルタによりフィルタされた。即ち、1 / (dx+dy+ 1 ) dx 、dy≦20 dx、dy>2 但し、dxおよびciyは、問題となる誤差アレイにおける点からの水平および 垂直方向の距Il!(ピクセル単位)である。この種類のフィルタは、主として 構成が容易である故に多く用いられ、洗練することが可能であった。中間フィル タ操作の如き別の形態のフィルタ操作が更に良好な結果を生じることを証明し得 る。Hou and H. C. Andrews [Image Interpolation Methods and Digital Files] "3-dimensional splines for Ruther method" (IEEE Trans, ASSP, No. 85 SP-Volume 26, No. 6, December 1978) The "error surface" for each trial vector has a simple spatial aperture of the form below. Filtered by filter. That is, 1/(dx+dy+1)dx , dy≦20 dx, dy>2 where dx and ciy are the horizontal and Vertical distance Il! (in pixels). This type of filter is mainly Because it was easy to configure, it was widely used and could be refined. intermediate fill It can be shown that other forms of filter manipulation, such as filter manipulation, yield even better results. Ru.

運動ベクトルが各ビクセルに割当てられ、受入れ得る誤差に対して上限は設定さ れなかった。理想的な構成においては、大きな誤差を有するビクセルについて更 に研究され、ある大きさの覆われないバックグランドが作られることになろう。A motion vector is assigned to each pixel, and no upper bound is set on the acceptable error. I couldn't. In an ideal configuration, corrections are made for pixels with large errors. will be studied and an uncovered background of a certain size will be created.

出力画像における各ビクセルの輝度値は、ビクセルに対する運動ベクトルにより 変位された位置において隣接する2つのフィールドにおける値を平均化すること によって計算された。The brightness value of each pixel in the output image is determined by the motion vector for the pixel. Averaging the values in two adjacent fields at the displaced position calculated by.

第1O図は、前のフィールド21次のフィールドNおよび生成されつつあるフィ ールドGを示している。Figure 1O shows the previous field 21 the next field N and the field being generated. It shows a cold G.

フィールドGにおける点の輝度の値は、フィールドPおよびNにおける点Xおよ び2の値の平均値であり、この場合点Xおよびyはyから±V/2だけ変位され 、■は点yにおいて割当てられた速度のベクトルである。The brightness value of a point in field G is the same as that of points X and N in fields P and N. and 2, where points X and y are displaced from y by ±V/2. , ■ is the vector of velocity assigned at point y.

このベクトルは、(空間的フィルタ操作の後)点Xおよび2間の輝度の差を最小 にするように選択された。This vector minimizes the difference in brightness between points X and 2 (after spatial filtering) was selected to be.

3.2.2 結果 前に概要を述べた方法を用いて、「フォイト」シーケンスからの偶数フィールド が奇数フィールドから運動補償された補間操作を行なうことによフて生成された 。3.2.2 Results Even fields from the "Voith" sequence using the method outlined earlier was generated by performing a motion-compensated interpolation operation from odd fields. .

エラー面における空間的フィルタ操作なしに行なわれた最初の検討は、不適正な ベクトルがしばしばノイズによりビクセルに対して割当てられた。上記の空間的 フィルタがこの問題を解消した。空間的フィルタを用いる償いは、運動する対象 物のすぐ隣りのバックグランドがしばしば対象物に「沿って位置する」ことであ る。この問題は、おそらくはフィルタ形式を変更することにより解消することが できる。n呈したかあるいはぼやけたバックグランドの場合には、下記の基本的 な問題がある。即ち、画像情報は2つの入力画像の一方にしか存在しないため、 運動ベクトルをこれに割当てることができない。この問題は別の試みを必要とし 、以下に簡単に論述する。Initial studies performed without spatial filtering in the error plane showed incorrect Vectors were often assigned to pixels due to noise. above spatial The filter solved this problem. Atonement using spatial filters The background immediately adjacent to an object often "lies along" the object. Ru. This problem can probably be resolved by changing the filter format. can. If the background is dark or blurry, try the basics below. There is a problem. That is, since the image information exists only in one of the two input images, A motion vector cannot be assigned to this. This problem requires another attempt , is briefly discussed below.

−Hエラー面の空間的フィルタ操作が含まれると、補間された画像が非常に明瞭 に見え始め、1つの大きな問題が残る。自動車のラジェータの下方部分および移 動するゲートの「柱」の各部が時々見えなくなることを除いて、補間された画像 のほとんどの部分は正しく見える。この問題は、大小両方のベクトルが有効であ る場合に、大きな運動ベクトルが緩やかに運動する領域に加えられる故であるこ とが発見された。−H The interpolated image becomes very clear when spatial filtering of the error surface is included. One big problem remains. The lower part of an automobile radiator and its Interpolated image, except parts of the moving gate "pillars" are sometimes obscured. Looks correct for the most part. The problem is that both large and small vectors are valid. This is because a large motion vector is added to a slowly moving region when was discovered.

第11図は、自動車のラジェータの場合におけるこのような問題について示して いる。これは、静止した均一なバックグランドに対する静止する対象物0を表わ す。■1およびv2は共に、バックグランドが均一であればフィールドGにおけ る点Pに対して存在し得る運動ベクトルである。例えば、対象物0は、自動車の ラジェータ自体および「フォイト」シーケンスにおけるその下方の黒の領域によ り与えられるバックグランドに対するラジェータの底部における銀色の周部とな ろう、ここで触れた画像は、1986年7月に発光されたB B CRe5ea rch Dept、のレポート198615の第3図に示されている。ゲートの 消滅の裏の理由付けはやや更に把握し難い。ゲートは、1つの画像周期において 約4.7ビクセルだけ水平に運動する周期的な構造であり、それ自体14ピクセ ル毎に空間的に反復する。このことは、ゲートに対して2つの有効な運動ベクト ル、即ち(ゲートの縁部の効果を無視して)画像周期毎に+4.7および−9, 4ビクセルが存在することを意味する。もし不適正な運動ベクトルが選択される ならば、ゲートは補間された画像において・「分解」する。Figure 11 illustrates such a problem in the case of an automobile radiator. There is. This represents a stationary object 0 against a stationary uniform background. vinegar. ■1 and v2 are both in field G if the background is uniform. is a motion vector that can exist for point P. For example, object 0 is a car. Due to the radiator itself and the black area below it in the “Voith” sequence. The silver surround at the bottom of the radiator against the background given by The image I mentioned here is the BB CRe5ea that was emitted in July 1986. It is shown in Figure 3 of report 198615 of rch Dept. of the gate The reasoning behind its disappearance is a little more difficult to grasp. The gate is It is a periodic structure that moves horizontally by approximately 4.7 pixels, and is itself 14 pixels. Repeat spatially for each file. This means that there are two effective motion vectors for the gate. +4.7 and -9 per image period (ignoring gate edge effects), This means that there are 4 pixels. If an incorrect motion vector is selected If so, the gate "decomposes" in the interpolated image.

この問題は、増加するベクトル長さと共に増加した関数で各ベクトル毎にエラー 面を乗じることにより緩和された。このことは、2つのベクトルが略々同じ整合 エラーを生じる時、この種の2つのベクトルが割当てられることを意味する。用 いられた加重関数は下記の形態のものであった。即ち、 但し、■は運動ベクトルの長さ、voは加重関数がlOとなる速度である。この 関数は、全く任意な方法で到達した。画像周期当たり5ビクセルのV。の値は、 ゲートが実際に左方ではなく右方へ運動しつつあったプログラムを信じさせるに 充分であった。この「欺隔因子」がどれだけ一般に妥当するかを知るため、他の 画像シーケンスによる検討を行なう必要がある。The problem is that the error for each vector is a function that increases with increasing vector length. It was alleviated by multiplying the surface. This means that the two vectors have roughly the same alignment. When an error occurs, it means that two vectors of this kind are allocated. for The weighting function used was of the form: That is, However, ■ is the length of the motion vector, and vo is the speed at which the weighting function becomes lO. this The functions were arrived at in a completely arbitrary way. V of 5 pixels per image period. The value of The program led us to believe that the gate was actually moving to the right instead of to the left. It was enough. In order to find out how generally valid this "deception factor" is, we It is necessary to conduct a study using image sequences.

この特徴が盛り込まれると、全く見苦しくない出力画像が生成した。出力画像は 、一部は入力画像に得られる不充分な垂直方向のデテールのため(奇数フィール ドのみを用いたため)、また一部は非整数成分による運動ベクトルを加える時使 用された極端に単純な空間補間子のため、僅かに軟調であった。空間補間子は、 三次スプラインとの適合に基いて1に増進され、その結果必要な処理時間が大き く増加するという犠牲において、更に鮮明な出力画像を生じた。When this feature was incorporated, an output image that was not at all unsightly was produced. The output image is , partly due to insufficient vertical detail available in the input image (odd fields ), and some are used when adding motion vectors with non-integer components. It was slightly soft due to the extremely simple spatial interpolator used. The spatial interpolator is 1 based on the fit with cubic splines, resulting in a large amount of processing time required. This resulted in a sharper output image, at the cost of increased sharpness.

完全に調整された方法を用いて補間措置を行なったフォイト・シーケンスから1 つのフィールドを調べると、このフィールドが特に「下側に隠れたバックグラン ド」アルゴリズムを欠くことを考慮すると驚く程よく見えることが判る。1 from a Voith sequence with interpolation measures using a fully calibrated method. If you examine one field, you will notice that this field is particularly It can be seen that the image looks surprisingly good considering the lack of a 'do' algorithm.

(下側に隠れたバックグランドとは別に)僅かに残る問題は、(前に述べたフィ ールド因子にも拘らず)ゲートの各部の運動ベクトルが時々不適正に割当てされ ること、またエラー面における空間フィルタは対象物(または隣接するバックグ ランド)の縁部を僅かに崩れた状態に見せ得ることである。アルゴリズムに対す る更なる小さな修正でこれらの問題を解消することができる筈である。The only remaining problem (apart from the underlying background) is the The motion vectors of various parts of the gate are sometimes assigned incorrectly (despite the cold factor). Also, the spatial filter in the error plane is The problem is that the edge of the land (land) can appear slightly collapsed. for the algorithm It should be possible to resolve these problems with further minor modifications.

隠れないバックグランド領域は、画像における運動ベクトルの配置を調べること によって検出することができた。境界に対し直角をなす異なるベクトル成分を有 する領域間の境界にはある不鮮明な即ち曝されたバックグランドがある筈である 。どの画像情報が補間された画像におけるこのような領域において帰属するかを 調べるためには、2つ以上の入力画像を調べる必要がある。For non-hidden background regions, examine the placement of motion vectors in the image. could be detected by. have different vector components perpendicular to the boundary. There must be some blurred or exposed background at the boundaries between the regions. . determine which image information belongs in such regions in the interpolated image. In order to do so, it is necessary to examine two or more input images.

これらの検討は相関操作を行なうため入力画像を多くのブロックに分割すること を含むが、これは多くの用途において必要ではない。フォイト・シーケンスの一 部が、16の小さなブロックの代りに1つの大きなブロックとして画像を変換す ることにより、また相関面から4つの主なベクトルを抽出することによって補間 操作が行なわれた。この補間操作された画像は、多くのブロックを用いて得られ たものとほとんど見分けることができなかった。しかし、このシーケンスは、3 つの主な対象物(ゲートと、自動車と、バックグランド)を示すに過ぎずかつそ のどれもが非常に速く運動しないため、やや特殊な場合である。多くの速く運動 する対象物または回転する対象物を含むシーケンスは、もし更に多くのブロック 従ってベクトルを用いたならば、おそらくは遥かによく見えるであろう。These studies require dividing the input image into many blocks to perform correlation operations. , but this is not necessary in many applications. One of the Voyt sequences section converts the image as 1 large block instead of 16 small blocks. and by extracting four principal vectors from the correlation surface. operation was performed. This interpolated image is obtained using many blocks. It was almost indistinguishable from the others. However, this sequence is 3 It only shows the three main objects (the gate, the car, and the background) and This is a somewhat special case because none of them move very fast. much faster exercise A sequence containing rotating or rotating objects can be So it would probably look much better if we used vectors.

3.2.3 運動ベクトル割当ての検討のまとめ上記の実験は、2.2項に述べ た方法を用いて運動ベクトルをビクセルに対して適正に割当てることが可能であ ることを示した。必要な唯一の修正点は、ベクトル割当てを小さなベクトルにな るように加重因子を取込むことであフた。3.2.3 Summary of consideration of motion vector assignment It is possible to properly allocate motion vectors to pixels using a method based on It was shown that The only modification needed is to change the vector assignment to a smaller vector. This was solved by incorporating a weighting factor so that the

エラー面に対する改善されたフィルタ(おそらくは別の種類の空間フィルタ、あ るいは時間的フィルタ)操作を含むベクトルの割当てアルゴリズムに取込むこと ができるいくつかの微修正が行なわれた。また、あるパラメータを「微調整」す るある範囲がある。An improved filter for the error surface (possibly another kind of spatial filter, or temporal filter) operations into a vector assignment algorithm. Some minor fixes were made. You can also “fine tune” certain parameters. There is a certain range.

更に、ベクトル測定アルゴリズムについて3.1.6項で示唆した改善も盛り込 むことができ、またこれらの改善は全体として手法の性能を改善することもでき る。もし運動ベクトルが多くの小さなブロックではなく1つの大きなブロックと して画像を変換することにより測定されるならば、これらの改善は特に重要とな ろう。別の有効な実験は、「隠されないバックグランド」アルゴリズムを盛り込 もうとする試みであろう。Furthermore, the improvements suggested in Section 3.1.6 regarding the vector measurement algorithm are also included. These improvements can also improve the performance of the method as a whole. Ru. If the motion vector is one large block instead of many small blocks, These improvements are particularly important if measured by transforming images Dew. Another useful experiment is to incorporate an “unhidden background” algorithm. This is probably an attempt.

4.0 ハードウェアの構成 上記の手法のハードウェアへの取込みの細部は、主として運動情報が用いられる べき用途に依存することになろう。しかし、はとんどの構成に対して妥当し得る いくつかの共通点があり、これらのいくつかについて以下に論述する。以下の論 議においては、13.5MHzのサンプリング速度が用いられる。4.0 Hardware configuration The details of incorporating the above method into the hardware are mainly based on motion information. It will depend on the intended use. However, may be reasonable for most configurations. There are several commonalities, some of which are discussed below. The following argument In the discussion, a sampling rate of 13.5 MHz is used.

4.1 ベクトル測定用ハードウェア ハードウェアのベクトル測定部分は、1つのデータ・アレイについて一次元FF Tを実施することができる回路に基くものとなろう。このような回路は、1回の FFTの「バタフライ (butterfly)J演算を実現するため、いくつ かの乗算器(あるいはFROM)および加算器を用いて構築することができよう 。変換されるデータはRAM内に保持され、FROMが適当なRAMアドレス間 でバタフライ演算を行なうため適当なアドレス・シーケンスを生成することにな る。別のFROMが「拘束 (twiddle)因子」を保持することになる。4.1 Vector measurement hardware The vector measurement part of the hardware is a one-dimensional FF for one data array. It would be based on a circuit that can implement T. Such a circuit requires one In order to realize the FFT's "butterfly" J operation, could be constructed using a multiplier (or FROM) and an adder. . The data to be converted is held in RAM, and FROM is placed between the appropriate RAM addresses. The task is to generate an appropriate address sequence to perform the butterfly operation. Ru. Another FROM will hold the "twiddle factor".

パイプライン化構造を用いることにより、このような回路はn点の複素FFTを 行なうためn・(logzn)のクロック・パルスをとることになろう。このよ うな回路は、8つの乗算器、6つの加算器、拘束因子を保持するFROMの内の 1つ、および各々が変換されるアレイのコピーを保持する4つのRAMからなる ことになる。このような回路の物理的な大きさは計算に必要なビット数(未だ決 定されていない)に依存することになろうが、この数はおそらくは1つまたは2 つの4Uボードに適合するものとなろう。By using a pipelined structure, such a circuit can perform an n-point complex FFT. It would take n·(logzn) clock pulses to do so. This way Such a circuit consists of 8 multipliers, 6 adders, and a FROM which holds the constraint factors. one and four RAMs, each holding a copy of the array to be converted. It turns out. The physical size of such a circuit depends on the number of bits required for computation (which is still undetermined). This number will probably be one or two, depending on the It will fit two 4U boards.

制御ボードは、変換される画像の部分(あるいは画像全体)を保持し、これをF FTボードに対しく一時に1ラインまたは1桁ずつ)送出する。もし変換される 画像がn個のビクセル四方であフだならば、二次元FFT当たり2n’log、 n個の合計クロック周期を生じる2nFFTが必要となる。The control board holds the portion of the image (or the entire image) to be converted and sends it to F (one line or digit at a time) to the FT board. If converted If the image is just n pixels square, then 2n'log per 2D FFT, 2n FFTs are required resulting in n total clock periods.

このような構成は複素FFTを行なうことができるため、2つの実アレイが一回 の演算で変換することができるようにデータを配列することが可能となろう。1 つのブロックに対する相関面を計算するためには、FFT毎にZn”log2n の如き合計クロック周期数を生じる2つの二次元TTRが必要となる。Such a configuration can perform a complex FFT, so two real arrays are It would be possible to arrange the data in such a way that it can be transformed by the operation of 1 To calculate the correlation surface for two blocks, Zn”log2n Two two-dimensional TTRs are required resulting in a total number of clock periods such as .

画像毎に速度を測定することを欲する簡単な場合について考えよう。もし画像が 512要素四方の1つのブロックとして変換されるならば、変換は1つのFFT ブロックにより約0.35秒で行うことができる。必要な変換速度は50Hzの フィールド速度において画像部たり40ミリ秒となり、その結果約lOのこのよ うなrFFTエンジン」が必要となろう。このため、全体で約80個の乗算器と 60個の加算器となろう。Consider the simple case where we want to measure velocity for each image. If the image If transformed as one block of 512 elements on each side, the transformation is one FFT This can be done in about 0.35 seconds using blocks. The required conversion speed is 50Hz. 40 ms per image part at the field velocity, resulting in approximately 1O of this ``Una rFFT engine'' will be required. Therefore, there are about 80 multipliers in total. There will be 60 adders.

このため大量のハードウェアとなるが、全〈実施可能である。変換の間で位相ア レイの乗算を行なうためには別のハードウェアが必要となろうが、これはFFT に必要なハードウェアの約179であるに過ぎない。This requires a large amount of hardware, but it is completely possible to implement. Phase adjustment between conversions Additional hardware would be required to perform the ray multiplication, but this Only about 179 pieces of hardware are required for this.

ピークの探索および補間操作を行なうためには更にハードウェアが必要となろう 。このようなハードウェアは、おそらくは、3ビクセル四方の開口を持つディジ タル・フィルタに大きさが似る(1つの点が1つの最大値であるかどうかを判定 するためには9つの点を調べる必要があるため)ことになろうが、乗算器の代り にコンパレータに基くことになろう。このように、この構成は著しい量のハード ウェアを必要とするものではない。Additional hardware may be required to perform peak searching and interpolation operations. . Such hardware would probably be a digital digital camera with a 3-pixel square aperture. Similar in size to a tal filter (determines whether one point has one maximum value) (because we need to examine 9 points to do this), instead of a multiplier will be based on a comparator. As such, this configuration requires a significant amount of It does not require any clothing.

4.2 ベクトル割当て用ハードウェア装置のこの部分の複雑度は、再び特殊な 用途に非常に大きく依存することになる。ある点で標準的なコンバータにおける ように、サブビクセル精度の1つの運、動ベクトルがビクセル毎に必要となるが 、帯域中圧縮システムにおいては、ブロック毎にベクトルをビクセルに割当てる ことを要するに過ぎず、サブビクセル精度は重要ではない。ブロック当たりの試 算ベクトル数もまた、ハードウェアの大きさに直接的な影響を及ぼすことになろ う。4.2 The complexity of this part of the vector allocation hardware equipment is again a special It will depend very much on the application. In a standard converter at some point As such, one motion vector with sub-vixel precision is required for each vixel. , in in-band compression systems, vectors are assigned to pixels for each block. sub-vixel accuracy is not important. Attempts per block The number of computational vectors will also have a direct impact on the size of the hardware. cormorant.

サブビクセル精度の1つのベクトルがビクセル毎に必要となる最悪の場合につい て考えよう。2つの空間補間装置、1つの減算器および1つの空間フィルタに類 似するハードウェアが各試算ベクトル毎に必要となろう。このことは、関連した 加算器を持つ20乃至30個の乗算器程度のようなものを意味することになろう 。For the worst case, one vector of sub-vixel precision is required per vixel. Let's think about it. Similar to two spatial interpolators, one subtractor and one spatial filter. Similar hardware would be required for each trial vector. This is related to That would mean something like 20 to 30 multipliers with adders. .

もしビクセル当たり4つのベクトルを試算するものとすれば、合計約100個の 乗算器が必要となろう。If we estimate 4 vectors per pixel, there will be a total of about 100 vectors. A multiplier would be needed.

一方、サブビクセル精度が重要ではないブロックに基くベクトル割当てシステム は邊かに簡単なものとなろう。必要なハードウェアは、ベクトル当たり僅かに少 数の減算器と加算器まで減少し得よう。On the other hand, vector assignment systems based on blocks where sub-vixel precision is not important It will probably be quite simple. Required hardware is slightly less per vector. It could be reduced to a number subtractor and adder.

もし変換が比較的少ないブロックにおいて実施されるものとすればコストは僅か に減少しようが、ベクトル割当てハードウェアは更に複雑なものとなり得る。The cost is small if the transformation is performed in relatively few blocks. However, the vector allocation hardware can be more complex.

もし運動ベクトルがサブピクセル精度で要求されなければ、FFT実施に先立ち 両方向で2の係数で入力画像のフィルタ操作を済ませることができ、このためハ ードウェアのコストを係数4だけ減少することができよう。If the motion vectors are not required with sub-pixel accuracy, then It is possible to filter the input image by a factor of 2 in both directions, so The cost of hardware could be reduced by a factor of 4.

5.0−次元変換の使用 上記の如き運動ベクトル測定法の第1の段階は、あるシーケンスで2つの連続す る画像間の二次元の位相相関操作を行なうことを含む。(mXn)個の画素を含 む1つの画像部分の場合は、この段階は、長さmのn回のフーリエ変換が後に続 く長さnのm回のフーリエ変換を実施し、(m X n )なる空間周波数毎の 位相差を計算し、同じ回数の逆変換を行なうことを含む。5. Using 0-dimensional transformations The first step in the motion vector measurement method as described above is to measure two consecutive motion vectors in a sequence. This includes performing two-dimensional phase correlation operations between images. Contains (mXn) pixels. In the case of a single image portion of Fourier transform of length n is performed m times, and for each spatial frequency (m × n), It involves calculating the phase difference and performing the same number of inverse transformations.

次いで、主要なピーク値の場所を見出すため、その結果得られる位相相関面が照 会される。The resulting phase correlation surface is then illuminated to find the location of the major peak values. will be met.

この回路の大部分は、画像に対し一次元のフィルタ操作を用いた後画像について 1対の直交−次元変換を実施し、従っである軸方向に平行な主要シフトの成分を 測定することにより回避することができる。このことは、「変数分離可能な」試 みとして記述することができよう。例えば、画像は、各ピクセル列の全ての画素 を加算することによって、最初に垂直方向にフィルタ操作が可能である。次いで 、結果として得る値の行と前の画像のフィルタ操作から得た値の行との間で位相 の相関操作が行なわれることになる。相関関数における主なピーク値は、画像に おける主要な運動ベクトルの水平成分を与えることになる。同様な操作が、主要 なシフトの垂直成分の測定のため行なわれることになろう。Most of this circuit uses one-dimensional filter operations on the image and then We perform a pair of orthogonal-to-dimensional transformations, so that the component of the principal shift parallel to an axis is This can be avoided by measuring. This means that the ``variable separable'' test It could be described as For example, an image contains all pixels in each pixel column. It is possible to first filter vertically by adding . then , the phase between the resulting row of values and the row of values obtained from the previous image filter operation Correlation operations will be performed. The main peak values in the correlation function are This will give the horizontal component of the principal motion vector at . A similar operation is the main This will be done to measure the vertical component of the shift.

この試みの結果、著しく少ない変換操作で済むことになる。(nXn)個のサン プルの画像部分については、二次元の操作に合計4n回の変換を必要とするが、 変数分離法では4回を要する。この試みの短所は、相関関数におけるピークが更 にノイズを受け易くまた拾うことが更に困難であることである。This approach results in significantly fewer conversion operations. (nXn) suns For the image part of the pull, a total of 4n transformations are required for two-dimensional operations, but The variable separation method requires four times. The disadvantage of this approach is that the peak in the correlation function It is easy to receive noise and is even more difficult to pick up.

このため、本方法は主要なピークの場所を一義的に識別することができないが、 これはどの水平および垂直方向成分を組合せるべきかについての表示がないため である。このことは、1つ以上の主要なベクトルが問題となる時の唯一の問題で ある。n個のピークの場所が相互に平行でない軸上で少なくとも(n+1)回の 相関操作を計算することにより一義的に識別できることを示すことが可能である 。しかし、n回の場合には、例えn個以下の軸が存在する場合でも、あり得るn 個より多くのピーク場所が存在する確率は少くなる。Therefore, although this method cannot unambiguously identify the location of the main peak, This is because there is no indication as to which horizontal and vertical components should be combined. It is. This is only a problem when more than one principal vector is involved. be. At least (n+1) times on axes where n peak locations are not parallel to each other It is possible to show that it can be uniquely identified by calculating the correlation operation. . However, in the case of n times, even if there are less than n axes, there are possible n The probability that there are more than one peak location is small.

例えば4つのピークを見出すことを欲する実際の場合には、おそらく4回の相関 操作で充分であろう。不適正なピーク場所を割当てる確率もまた、座標の測定積 度と共に低下する。例えピークの場所にある不確実性が残る場合でも、これはベ クトル割当て段階において試みられるシフト・ベクトル数を増やすことにより常 に克服され得る。For example, in a real case where you want to find 4 peaks, you would probably need 4 correlations. The operation will be sufficient. The probability of assigning an incorrect peak location is also the measured product of coordinates. It decreases with degree. Even if some uncertainty remains in the location of the peak, this by increasing the number of shift vectors attempted during the vector allocation phase. can be overcome.

要約すれば、2つの画像に対する相関面における主ピークを見出すため必要な計 算量は、フィルタ画像について多くの一次元相関操作を行なうことにより著しく 減少させることができる。このフィルタ操作量は、相関軸に直交する線に沿う画 素の和に相当する。In summary, the calculation required to find the main peak in the correlation surface for two images is The computational complexity is significantly reduced by performing many one-dimensional correlation operations on the filter images. can be reduced. This filter operation amount is the image along the line perpendicular to the correlation axis. Corresponds to the sum of elements.

相関操作は、相互に平行でない軸において行なわれなければならない、この手法 を用いてn個のピークの場所を一義的に識別するためには、n > 3の場合は 通常より少ない相関操作で充分であるが、少なくとも(n+1)回の相関操作を 行なうことが必要である。This technique requires that correlation operations be performed on axes that are not parallel to each other. In order to uniquely identify the locations of n peaks using Although fewer correlation operations than usual are sufficient, at least (n+1) correlation operations are required. It is necessary to do so.

もし4回の相関操作がd個のビクセル四方の1つの画像部分について行なわれた ものとすれば、完全な2次元法の場合の4dと比較して、入力画像光たり必要な フーリエ変換の回数は8となろう。ある典型的なブロック・サイズの場合には、 この数値は係数30程度のハードウェアの節減に相当する。払われた犠牲は、ピ ーク巾が更に広くなフてノイズが多くなり、ある程度の偽のピーク場所が生じ得 ることである。If four correlation operations are performed on one image part of d pixels square If the input image light and the required The number of Fourier transforms will be eight. For some typical block sizes, This number corresponds to a hardware savings of around a factor of 30. The sacrifices made are As the peak width becomes wider, there will be more noise, and some false peak locations may occur. Is Rukoto.

6.0 用途例 木項は、テレビジョン画像における動きを測定するため相関操作を適用するため の斬新な手法について説明する。コンピュータ・シミュレーションによれば、本 手法は非常に良好に(おそらくは他のどんな公表された手法よりも良好に)働く ように思われる0本手法に対する種々の調整が示唆されている。6.0 Application examples Tree terms are used to apply correlation operations to measure motion in television images. We will explain the novel method of According to computer simulations, books The method works very well (probably better than any other published method) Various adjustments to the zero-line approach have been suggested.

本発明は、選択的な変位の関数として相関量を決定することにより、各運動ベク トルと対応する複数のピーク相関値を決定し、その後これら運動ベクトルのどれ が画像相互からその1つを得る際に最もよく適合するかをビクセル単位またはブ ロック単位にテストする2つの画像の相関操作の組合せに存在することが判るで あろう。The present invention calculates each motion vector by determining the amount of correlation as a function of selective displacement. Determine the multiple peak correlation values corresponding to the torque, and then determine which of these motion vectors is the best fit in obtaining one from each other in pixels or in blocks. It can be seen that there is a combination of correlation operations on two images that are tested in lock units. Probably.

本手法は、標準方式コンバータの如き装置の品質が劇的に改善され得るという大 きな希望を提供するように思われる。更に、本手法は、フィルムの運動描写の改 善の如き新しい用途への扉を開くものである。This method is a significant improvement in that the quality of devices such as standard format converters can be dramatically improved. seems to offer great hope. Furthermore, this method improves the depiction of motion in film. It opens the door to new uses such as goodness.

この手法の1つの有効な用途は、運動適応帯域圧縮システムの品質を改善するこ とである。これは、ある情景における主な運動ベクトルを測定し、これらベクト ルをブロック(1ブロツクは約6ビクセル四方である)単位に割当てることから なる。One useful application of this technique is to improve the quality of motion-adaptive band compression systems. That is. It measures the main motion vectors in a scene and Since the pixels are allocated in blocks (one block is approximately 6 pixels square), Become.

この運動ベクトル測定法は、一連の画像についての時間的補間操作を行ない、あ るいは1つの情景における対象物の動きを追従することが必要な如何なる場合で も、有効に適用し得る。以下の項は、いくつかの用法について更に詳細に説明す る。This motion vector measurement method performs a temporal interpolation operation on a series of images to or in any case where it is necessary to follow the movement of an object in a scene. can also be effectively applied. The following sections explain some usages in more detail. Ru.

6.1 フィルムの運動描写の改善 あるフィルムがテレビジョンにおいて上演される時、各フレームは2回表示され る(インターレース・システムにおいて、1回は奇数テレビジョン・フィールド として走査され、もう1回は偶数フィールドとして走査される)。このような構 成は、フィルム・ショットを1秒に25(または24)フレームなる(略々)適 正な速度で送出させる。連続するフィールド上に画像を反復するプロセスは各画 像が一回しか示されなければ経験されるフリッカ−のレベルを著しく低下させる が、本プロセスはまた動きの妨害をももたらす、視聴者の目は運動する対象物を 追う時、二重像が網膜上に現われるが、これは運動する各対象物が適当な時点で 適当な位置に示されないためである。6.1 Improvement of motion depiction in film When a film is shown on television, each frame is shown twice. (In interlaced systems, once the odd television field one time as an even field). This kind of structure A film shot is shot at a speed of 25 (or 24) frames per second (approximately). Make it send at the correct speed. The process of repeating an image over successive fields is Significantly reduces the level of flicker experienced if the image is shown only once However, this process also introduces motion disturbances; the viewer's eyes cannot see the moving object. When tracking, a double image appears on the retina, which means that each moving object appears at an appropriate point in time. This is because it is not shown in an appropriate position.

本システムにより生じる運動の妨げは、もしフィルム・シーケンスにおける中間 の画像が運動補償を行なった補間操作を用いて生成されるならば、実質的に除去 することができる。The movement disturbance caused by this system is If the image is generated using an interpolation operation with motion compensation, then the can do.

中間画像における各ビクセルは、適当な運動ベクトルをそれぞれ±0.5だけ変 位された前後の画像において対応するビクセルにおける輝度レベルを平均化する ことにより生成することができる。カラー・フィルムの場合は、R,G、B成分 の値がそれぞれこのように得られることになる。Each vixel in the intermediate image changes the appropriate motion vector by ±0.5. Average the brightness levels of corresponding pixels in the images before and after the image It can be generated by For color films, R, G, and B components The values of are obtained in this way.

隠れないあるいは不鮮明なバックグランド領域は、この領域が適正な運動ベクト ルを持たないため、このようには処理することができない。これら領域を処理す るためには、最初にこの領域が隠されないあるいは不鮮明なバックグランドと対 応しているかどうかを判定することが必要である。このことは、境界に対し直角 をなす周囲の領域における運動ベクトルの成分を調べることにより判定すること ができる。隠されないバックグランドの領域は、この領域から遠去る方向に向く 近傍ベクトルを持ち、また不鮮明なバックグランド領域はこれら領域に向いた近 傍ベクトルを持つことになる。隠されない領域における画像情報は後続の画像か ら得なければならず、不鮮明領域における情報は前の画像からのものでなければ ならない。後あるいは前の画像において要求される画像情報の場所を判定するた めに、後の2つの画像または前の2つの画像間で測定された運動ベクトルを調べ ることが必要となる。A background area that is not hidden or unclear indicates that this area is a suitable motion vector. It cannot be processed in this way because it does not have a file. Processing these areas In order to It is necessary to determine whether it is compliant. This means that at right angles to the boundary To determine by examining the components of the motion vector in the surrounding area that forms Can be done. Areas of unhidden background point away from this area Neighborhood vectors, and blurred background regions are It will have a side vector. Is the image information in the non-hidden region the subsequent image? The information in the blurred areas must come from the previous image. No. to determine the location of the required image information in the subsequent or previous image. In order to It is necessary to

要求された領域は、動きが時間的に後または前に補性される時、割当てされない 領域にで始まるか終るものとなる。The requested area is not allocated when the motion is complemented later or earlier in time. The area begins or ends with.

これらの原理は、充分に等しく他のフィールドまたはフィルム速度に通用し得る 。例えば、フィルムを60)1zのテレビジョン方式により表示する時、2つの 中間のフレームが8対のフィルム・フレーム間に生成されることになる。新しい 画像は、1対のフレーム間の275および415の位置に、また次の対の間の1 75および315の位置に11、というように生成されることになる。These principles apply equally well to other fields or film speeds. . For example, when displaying a film using the 60)1z television system, two Intermediate frames will be generated between eight pairs of film frames. new The images are shown at positions 275 and 415 between one pair of frames, and at positions 1 and 415 between one pair of frames. 11 at positions 75 and 315, and so on.

2つのフレームの中間以外の時点における中間画像の生成は、ベクトルの割当て が画像の中間ではなく画像間の適当な時点において行なわれることを除いて、上 に説明したものと丁度同じプロセスを含む。Generation of an intermediate image at a point other than the middle of two frames can be done by assigning vectors. The above is done at a suitable point between images rather than in the middle of the image. It involves exactly the same process as described in .

生成される画像における各ピクセルの輝度(またはカラー成分)信号の振幅は、 比例的に大きくなる加重操作が最も近い画像の値に与えられるように、隣接する 画像における適当な点における値の加重平均となる。The amplitude of the luminance (or color component) signal of each pixel in the generated image is Neighbors such that a proportionally larger weighting operation is given to the closest image values It is a weighted average of the values at appropriate points in the image.

6.2 高品位方式変換 あるフィールド速度から他のフィールド速度へ画像を変換することが必要な場合 は常に、時間的補間操作が必要となる。情景の運動ベクトルを知ることにより、 従来の手法を用いる場合よりも道かに少ない妨害度で本プロセスを実施すること を可能にする。6.2 High-quality format conversion When it is necessary to convert an image from one field speed to another always requires a temporal interpolation operation. By knowing the motion vector of the scene, The process is performed with significantly less disturbance than using traditional methods. enable.

運動補償した標準方式変換法を実施するためには、信号が符合化された形態であ ったならば、この信号を最初に輝度およびクロミナンスに復号し、入力するイン ターレース画像を順次走査標準方式に変換することが必要である。この後者のプ ロセス自体は情景の運動ベクトルの知識から得ることができるが、これは1つの フィールドが落ちたラインの補間前に他のフィールドに関して適当な運動ベクト ルで変位され得るためである。あるいはまた、垂直の時間的フィルタを用いるこ とができるが、この手法は運動する領域における垂直方向のデテールがある程度 脱落する結果をもたらす。一旦入力画像が順次方式へ変換されると、運動補償さ れた時間的補間法を用いて出力フィールド速度が要求する時点で画像を生成する 。To implement the motion-compensated standard conversion method, the signal must be in encoded form. If so, first decode this signal into luminance and chrominance, and then It is necessary to convert the tarlaced image to a progressive scan standard. This latter option The process itself can be obtained from knowledge of the motion vector of the scene, which is one Appropriate motion vectors with respect to other fields before interpolation of the line where the field fell. This is because it can be displaced by the Alternatively, a vertical temporal filter can be used. However, this method requires a certain amount of vertical detail in the moving area. Resulting in falling out. Once the input image is converted to a sequential format, motion compensation is applied. generate the image at the point the output field velocity requires using a temporal interpolation method .

このプロセスは、インターレースされた標準方式への変換を仮定すれば、出力画 像の1つ置きのラインを生成するだけでよい点を除いて、フィルムの運動描写を 改谷するための前に述べたプロセスと同じものである。This process, assuming the conversion to an interlaced standard, will The film's motion depiction, except that it only needs to generate every other line in the image. The process is the same as previously described for revalidation.

6.3 平滑なスロー・モーション・シーケンスの生成短いシーケンスのテレビ ジョン画像をスロー・モーションで再生することがしばしば必要となる。従来は 、これは各フィールドを数回反復する(もしくは1つのフィールドの後に一回の 補間プロセスを用いて生成されたフィールドを続けて反復する)ことにより行な われる。その結果、揺れ運動を生じる。非常に速いフィールド速度を持つ特殊な カメラを用いて平滑なスロー・モーションを得ることが可能であるが、この方法 は操作上の問題をもたらす。6.3 Generation of smooth slow motion sequences Short sequence television It is often necessary to play back John images in slow motion. conventionally , which repeats each field several times (or one field followed by one This is done by successively iterating the fields generated using an interpolation process. be exposed. As a result, a rocking motion occurs. special with very fast field velocity It is possible to obtain smooth slow motion using a camera, but this method poses operational problems.

平滑なスロー・モーションは、時間的補間操作を用いて余分なフィールドを生成 することができるならば、従来のカメラを使用して達成することが可能である。Smooth slow motion generates extra fields using temporal interpolation operations If possible, this can be accomplished using a conventional camera.

これは、標準方式の変換を行なうため前に述べたプロセスを用いて行なうことが できる。生成される必要のある中間のフィールド数は、運動が遅らされた量に依 存することになる。This can be done using the process described earlier for standard method conversion. can. The number of intermediate fields that need to be generated depends on the amount by which the motion is delayed. will exist.

中間のフィールドを生成するため必要な電子装置は、簡単なスロー・モーション 再生能力を備えた従来のビデオ・テープ・レコーダの出力側に置かれる。この装 置は、各フィールドが反復された回数を測定し、反復されたフィールドを置換す る適当数の介在フィールドを生成することになる。The electronics required to generate the intermediate field are simple slow motion Located at the output of a conventional video tape recorder with playback capabilities. This outfit position measures the number of times each field is repeated and replaces the repeated fields. This will generate an appropriate number of intervening fields.

鮮明な画像を得るためには、短い積分時間を存するカメラを使用することが必要 となる。これは−切の大きな操作上の問題を生じることがなく、実際に将来のカ メラは全て短い積分時間を有する傾向となろう。To obtain clear images, it is necessary to use a camera with a short integration time. becomes. This does not create any major operational problems and is a practical option for future models. All melas will tend to have short integration times.

6.4 ビデオ・ノイズの減殺 テレビジョン画像におけるノイズを減殺するためには、信号に対してフィルタを 用いることが必要である。6.4 Video noise reduction To reduce noise in television images, filter the signal. It is necessary to use

空間的フィルタ操作は、通常受入れ難い画像のデテールの損失をもたらす結果と なる0時間的フィルタ操作は非常に有効であり得るが、簡単な時間的フィルタ操 作は画像の運動領域に重大な劣化をもたらし、このためこのようなフィルタ操作 はこれらの領域においては使用禁止せざるを得ない、このため、運動する対象物 およびその周囲にノイズが生じる結果となる。Spatial filtering usually results in an unacceptable loss of image detail. Although a zero temporal filter operation can be very effective, a simple temporal filter operation motion causes severe degradation in the motion regions of the image, which is why such filter operations must be prohibited in these areas; therefore, moving objects This results in noise being generated in the surrounding area.

運動ベクトル測定手法は、運動領域まで拡張し得るように時間的フィルタ法に盛 り込むことができる。The motion vector measurement method incorporates a temporal filter method so that it can be extended to the motion domain. You can get into it.

−次的反復時間フィルタ操作の場合は、各反復を行なう前にフレーム・ストアに おける各ビクセルを対応する運動ベクトルだけシフトする結果を招くことになる 。−For order-iteration time filter operations, the frame store is results in shifting each vixel in by the corresponding motion vector. .

もしこのフィルタ操作が巾方向フィルタを用いて行なわれるならば、各ストアの 読出しアドレスは、出力フィールドと格納されたフィールドとの間のフィールド 数にわたる局部的な運動ベクトルの和に従ってずれを生じることになる。If this filtering operation is performed using a widthwise filter, then each store's The read address is the field between the output field and the stored field. The displacement will occur according to the sum of the local motion vectors over the number.

6.5 帯域中圧縮 運動ベクトル測定法は、局部的な運動ベクトルを知ることが信号における時間的 冗長度を調べる可能性に対するキーとなるため、はとんど全てのビデオ帯域中圧 縮手法において非常に有利に用いることができる。6.5 In-band compression Motion vector measurement methods require knowledge of the local motion vector in the signal. Since it is the key to the possibility of examining redundancy, almost all video bands medium pressure It can be used very advantageously in reduction techniques.

適応するサブサンプリング方式は、落ちたサンプルを前のフィールドから再構成 することを可能にするため運動ベクトルの知識を用いることができる。DPCM 方式は、運動ベクトルを予期される画素の基準として運動ベクトルを使用するこ とができる。これらの両方式においては、運動ベクトルについての情報が2つの 連続フィールド間で測定を行なうことにより送信機において得られ、かつ信号の 残りに従って受信機に対し送出することができる。Adaptive subsampling scheme reconstructs dropped samples from previous fields Knowledge of the motion vectors can be used to make it possible to DPCM The method uses the motion vector as a reference for the expected pixel. I can do it. In both of these equations, information about the motion vector is divided into two Obtained at the transmitter by making measurements between consecutive fields and The rest can then be sent to the receiver.

6.6 白黒フィルムに対する色の付加最近、「色彩化(Co1orizati on) Jとして知られるあるプロセスが(ColorizaLion社により )開発され。6.6 Addition of color to black and white film Recently, “colorization” on) A process known as J (by Coloriza Lion) ) developed.

これにより白黒フィルムのカラー版を作成することができる。(コンピュータに 格納されている)フィルムからのスチル・フレームがアーチストにより「着色」 される。次いで、コンピュータがどの領域が静止状態にあるかを検討し、これら 領域をそれについて前に指定されたカラーにより着色することによフて、以降の フレームに着色しようと試みる。運動領域は対象にされず、アーチストの介入を 必要とする。This allows a color version of a black and white film to be created. (on the computer Still frames from the film (stored) are “colored” by the artist be done. The computer then considers which areas are in a quiescent state and By coloring the area with the color previously specified for it, subsequent Attempt to color the frame. The motor area is not targeted and requires artist intervention. I need.

もし運動ベクトルが(前のフレームとの相関操作により)1つのフレームにおけ る各点に着色されるべく割当てられ、各点がベクトルにより示された前のフレー ムにおける点のカラーが割当てられたならば、本手法を運動領域まで拡張するこ とができる。アーチストの介入を必要とする僅かな領域は、隠されないバックグ ランドの領域および追跡でない複雑な運動領域である。(ベクトルが直接2つの 画像の2番目に割当てられて「不鮮明」として表示される領域が決してあり得な いため、不鮮明なバックグランドには問題がない。得このように、運動ベクトル の測定操作をこのプロセスに加えることは、アーチストがしなければならない仕 事量を大幅に減らすことになり、このため着色プロセスの速度を著しく増加する 。If the motion vector in one frame (by correlation operation with the previous frame) each point is assigned to be colored, and each point is associated with the previous frame indicated by a vector. Once the colors of points in the system are assigned, we can extend our method to the motion domain. I can do it. Small areas that require artist intervention are hidden in the background. areas of land and areas of complex movement that are not tracked. (The vector is directly There should never be an area that is allocated second in the image and appears as "unsharp". Therefore, there is no problem with blurred backgrounds. Obtaining this way, the motion vector Adding measurement operations to this process is a task that the artist must perform. This significantly reduces the amount of paint and thus significantly increases the speed of the coloring process. .

6.7 フィールド速度の増加 補間操作は、表示の目的のためにフィールド速度を増加するため使用することも できる。6.7 Increase in field speed Interpolation operations can also be used to increase field velocity for display purposes. can.

国際調査報告international search report

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.テレビジョン画像の運動を機械測定する方法において、 選択的な変位量の関数として相関操作を決定することにより各運動ベクトルと対 応する複数のピーク相関値を決定するため2つの画像を相関させる第1のステッ プと、 画像の複数の基礎領域の各々について前記運動ベクトルのどれが画像の一方を他 方から得る際最良の適合を生じるかをテストする第2のステップとからなること を特徴とする方法。1. In a method for mechanically measuring motion of a television image, Pair each motion vector by determining the correlation operation as a function of the selective displacement. a first step of correlating the two images to determine a plurality of corresponding peak correlation values; and Which of the motion vectors for each of the plurality of fundamental regions of the image moves one of the images to the other? a second step of testing which yields the best fit when obtained from the A method characterized by: 2.選択的な変位量が二次元であり、二次元の相関操作が行なわれることを特徴 とする請求の範囲第1項記載の方法。2. The selective displacement amount is two-dimensional, and a two-dimensional correlation operation is performed. The method according to claim 1. 3.異なる方向における一次元の変位量を用いる複数の一次元の相関操作が用い られることを特徴とする請求の範囲第1項記載の方法。3. Multiple one-dimensional correlation operations using one-dimensional displacements in different directions are used. A method according to claim 1, characterized in that: 4.一次元相関操作の数が2より大きく、複数の運動ベクトルが、前記一次元の 相関操作により得られたピーク相関値と整合する前記の異なる方向における成分 を有するベクトルとして決定されることを特徴とする請求の範囲第3項記載の方 法。4. The number of one-dimensional correlation operations is greater than two, and multiple motion vectors are Components in the different directions mentioned above that match the peak correlation value obtained by the correlation operation The method according to claim 3, characterized in that the vector is determined as a vector having Law. 5.前記運動ベクトルが、前記相関関数を補間することによりサブピクセル精度 まで測定されることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第4項のいずれかに記載 の方法。5. The motion vector has sub-pixel accuracy by interpolating the correlation function. According to any one of claims 1 to 4, the measurement is performed up to the method of. 6.前記相関ステップが、複数のピクセル・ブロックについて個々に行なわれる ことにより決定された運動ベクトルの全集合が前記第2のステップにおいて用い られることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第5項のいずれかに記載の方法。6. The correlation step is performed individually for a plurality of pixel blocks. The entire set of motion vectors determined by this is used in the second step. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that: 7.前記相関ステップが、複数のピクセル・ブロックについて個々に行なわれ、 前記第2のステップにおいて、あるブロックに関連して決定される運動ベクトル のみが該ブロックに関するテストにおいて使用されることを特徴とする請求の範 囲第1項乃至第5項のいずれかに記載の方法。7. the correlation step is performed individually for a plurality of pixel blocks; In the second step, the motion vector determined in relation to a certain block. Claims characterized in that only The method according to any one of items 1 to 5. 8.前記相関ステップが複数のピクセル・ブロックについて個々に行なわれ、か つ前記第2のステップのあるブロックに関するテストにおいて用いられた運動ベ クトルは、該ブロックおよび複数の隣接するブロックに関して決定されるもので あることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第5項のいずれかに記載の方法。8. The correlation step is performed individually for a plurality of pixel blocks; The motion vector used in the test for a certain block in the second step vector is determined for the block and a plurality of adjacent blocks. 6. A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that: 9.各ブロックが高い余弦波あるいは他のウインドウ表示開口を用いてウインド ウ表示されることを特徴とする請求の範囲第6項乃至第8項のいずれかに記載の 方法。9. Each block is windowed using a high cosine wave or other window display aperture. Claims 6 to 8, characterized in that Method. 10.ウィンドウ表示された各ブロックが零で包囲されることを特徴とする請求 の範囲第9項記載の方法。10. A claim characterized in that each windowed block is surrounded by zeros. The method according to item 9. 11.前記ブロックが重なり合うブロックであることを特徴とする請求の範囲第 6項乃至第10項のいずれかに記載の方法。11. Claim 1, wherein the blocks are overlapping blocks. The method according to any one of Items 6 to 10. 12.各基礎領域が1つのピクセルからなることを特徴とする請求の範囲第1項 乃至第10項のいずれかに記載の方法。12. Claim 1, characterized in that each basic region consists of one pixel. The method according to any one of items 1 to 10. 13.各基礎領域が1つのブロックのピクセルであることを特徴とする請求の範 囲第1項乃至第10項のいずれかに記載の方法。13. Claim characterized in that each elementary region is one block of pixels. The method according to any one of items 1 to 10. 14.前記相関操作が位相相関操作であることを特徴とする請求の範囲第1項乃 至第13項のいずれかに記載の方法。14. Claims 1 to 4, wherein the correlation operation is a phase correlation operation. to the method according to any one of paragraphs 13 to 13. 15.位相の相関関数が、2つの画像のフーリエ変換の積のフーリエ逆変換から 得られることを特徴とする請求の範囲第14項記載の方法。15. The phase correlation function is obtained from the inverse Fourier transform of the product of the Fourier transforms of the two images. 15. A method according to claim 14, characterized in that: 16.前記相関関数が、ピークの相関値が決定される前に時間的フィルタ操作を 受けてノイズのピークを減少させることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第1 5項のいずれかに記載の方法。16. The correlation function is temporally filtered before the peak correlation value is determined. Claims 1 to 1 are characterized in that the noise peaks are reduced by The method described in any of Section 5. 17.前記時間的フィルタ操作は、瞬間的な変更が生じる時点に一時的に禁止さ れることを特徴とする請求の範囲第16項記載の方法。17. Said temporal filtering is temporarily inhibited at the point in time when an instantaneous change occurs. 17. A method according to claim 16, characterized in that: 18.エラー面が各運動ベクトルに対する前記第2のステップにおいて得られ、 かつ各ピクセルについて、エラー面が最も小さな値を示す運動ベクトルが該ピク セルに対し割当てられることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第17項のいず れかに記載の方法。18. an error surface is obtained in said second step for each motion vector; And for each pixel, the motion vector whose error surface has the smallest value is the motion vector for that pixel. Any one of claims 1 to 17, characterized in that it is allocated to a cell. The method described in 19.前記の最も小さな値がある予め定めた閾値を越える時は運動ベクトルが割 当てられないことを特徴とする請求の範囲第18項記載の方法。19. When the minimum value exceeds a certain predetermined threshold, the motion vector is 19. The method of claim 18, wherein: 20.各エラー面が空間的フィルタ操作を受けてノイズ効果を減少させることを 特徴とする請求の範囲第18項または第19項に記載の方法。20. Each error surface undergoes spatial filtering to reduce noise effects. 20. The method of claim 18 or claim 19. 21.前記エラー面が、これら面に関するベクトル長さと共に増加する因数で乗 じられることを特徴とする請求の範囲第18項乃至第20項のいずれかに記載の 方法。21. The error surfaces are multiplied by a factor that increases with the vector length for these surfaces. Claims 18 to 20, characterized in that: Method. 22.補間される画像が受取られる前後の画像間の該補間画像の時点に従って、 運動する対象物の位置を補間するために、運動ベクトルを用いて画像の時間的補 間操作を行なうステップを更に含むことを特徴とする請求の範囲第1項乃至第2 1項のいずれかに記載の方法。22. according to the time of the interpolated image between the images before and after the interpolated image is received; Temporal interpolation of images using motion vectors to interpolate the position of moving objects. Claims 1 to 2 further include the step of performing an inter-operation. The method described in any of Item 1. 23.運動ベクトルが遠去る方向を指示する隠されないバックグランドに対する 画像情報が、後の画像から補間される画像に取込まれ、また運動ベクトルが指示 する不鮮明なバックグランドに対する画像情報が前の画像から補間される画像へ 取込まれることを特徴とする請求の範囲第22項記載の方法。23. against an unobscured background that directs the direction in which the motion vector moves away. Image information is incorporated into the image that is interpolated from subsequent images, and motion vectors are directed The image information for the blurred background is interpolated from the previous image to the image. 23. A method according to claim 22, characterized in that it is incorporated. 24.複数の画像が、連続する入力画像間で補間されて、スローモーション・シ ーケンスを生じるか、あるいは表示の目的のためフィールド速度を増加させるこ とを特徴とする請求の範囲第22項または第23項に記載の方法。24. Multiple images are interpolated between consecutive input images to create a slow motion sequence. or increase the field velocity for display purposes. 24. The method according to claim 22 or 23, characterized in that: 25.前記画像が時間的フィルタ操作を受けてノイズを減少させ、該フィルタ操 作が、割当てられた運動ベクトルに従ってフィールド単位にシフトされる運動対 象物を含むように拡張されることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第21項の いずれかに記載の方法。25. the image is subjected to a temporal filter operation to reduce noise; A motion pair whose motion is shifted field by field according to the assigned motion vector. Claims 1 to 21 are expanded to include Any method described. 26.画像が、運動対象物の脱落サンプルの再構成のための運動ベクトル情報を 含む帯域中圧縮法で送出されあるいは記録されることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第21項のいずれかに記載の方法。26. The image contains motion vector information for reconstruction of the falling sample of the moving object. Claim No. The method according to any one of Items 1 to 21. 27.白黒の画像が、運動ベクトルにより決定される場所におけるフレーム単位 に自動的に反復する割当てられたカラーにより着色されることを特徴とする請求 の範囲第1項乃至第22項のいずれかに記載の方法。27. A black and white image per frame where the motion vector determines Claim characterized in that the claim is colored by an assigned color that automatically repeats. The method according to any one of items 1 to 22.
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