JPH05145911A - 動きベクトル検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】少ない演算量で絵柄の動きに拘らず誤検出する
ことなく動きベクトルを検出する。 【構成】入力データ及び参照データを木探索型動きベク
トル検出回路３及び全探索型動きベクトル検出回路４に
与える。全探索型動きベクトル検出回路３は±２画素の
探索範囲で全探索による動きベクトルを求めており、木
探索型動きベクトル検出演算及び全探索型動きベクトル
検出演算の総演算量は比較的少ない。比較器５は木探索
及び全探索における最小歪値を比較して、いずれの方法
による動きベクトル検出が正確であるかを判断する。ス
イッチ６はこの判断結果に基づいて、木探索型動きベク
トル検出回路３の出力又は全探索型動きベクトル検出回
路４の出力を選択して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、動きベクトル検出装置
に関し、特に、画像の高能率符号化圧縮等に好適の動き
ベクトル検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディジタルによる画像処理が検討
されている。特に、画像データを圧縮する高能率符号化
については、各種標準化案が提案されている。例えば、
ＣＣＩＴＴ（Comite Consultafif Internatinal Telegr
aphique et Telephonique ）はテレビジョン信号の動画
用の高能率符号化方式として、ＭＰＥＧ（Moving Pictu
re Experts Group）方式を提案している。この方式で
は、現フレームと前フレームの差分のみを符号化するフ
レーム間予測符号化、特に動き補償を用いた動き補償フ
レーム間予測符号化を採用している。

【０００３】動き補償としては、絵柄の動きの方向及び
大きさ（早さ）（以下、動きベクトルという）を検出し
て用いるものがある。文献１『ＴＶ画像の多次元信号処
理』（吹抜敬彦 日刊工業新聞社 1988年）において
は、動きベクトルの検出方法としてマッチングを用いた
例が記載されている。この方法では、前フレームと現フ
レームの所定の２つの画像信号相互間の差分を求め、所
定の画素ブロック毎に差分に基づくマッチング計算を行
って、差分を最小とするベクトルを求めて動きベクトル
としている。動き補償フレーム間予測符号化において
は、動きベクトルの分だけ前フレームを移動（動き補
償）させて予測信号とし、この予測信号と現フレームの
信号との差分値を符号化することにより、動きに対する
符号化情報量の発生を抑制している。

【０００４】ところで、文献１ではマッチングによる動
きベクトル検出の方法として、全探索型動きベクトル検
出方式及び木探索型動きベクトル検出方式の２つの方式
が記載されている。図８及び図９は夫々これらの２つの
方式を説明するための説明図である。図８（ａ）は現在
のフレームの入力データを示し、図８（ｂ）は前フレー
ムの入力データを示している。

【０００５】図８（ａ）に示すように、符号化する現フ
レームＩは破線にて示す所定の小さい画素ブロックに分
割される。各画素ブロックについて、図８（ｂ）に示す
所定の最終探索範囲Ｋ内でブロックマッチング計算を行
う。例えば、図８（ｂ）に示すように、注目する現フレ
ームの画素ブロックＪ（斜線部）の所定の画素ｐについ
て、その画素から所定画素範囲（以下、探索範囲（一点
鎖線で囲った部分）という）ｋ内の所定の位置関係にあ
る前フレームの画素とのマッチング計算（差分計算）を
行う。同様に、画素ｐから探索範囲ｋ内の別の位置関係
にある前フレームの画素とのマッチング計算を行う。更
に、画素ｐについて探索範囲ｋ内の全画素とのマッチン
グ計算を行う。同様にして、画素ブロックＪの全画素に
ついて、各探索範囲内の前フレームの全画素とのマッチ
ング計算を行う。すなわち、画素ブロックＪに対する最
終探索範囲Ｋは図の破線にて示す範囲となる。現フレー
ムの画素と前フレームの画素との相対的な位置関係が同
一であるマッチング計算結果を画素ブロックＪで累積す
る。この累積結果が最小となる位置関係から、画素ブロ
ックＪの前フレームのブロックＬの位置を判断し、この
位置関係すなわち画素ブロックＬ，Ｊ相互間の動き量と
方向を動きベクトルＶとして表す。

【０００６】この方法によれば、最終探索範囲Ｋ内で最
小歪を与えるブロックＬの位置を確実に探索することが
できる。この動きベクトルを受信側に伝送することによ
って、動き補償予測符号化が可能である。

【０００７】この全探索型動きベクトル検出方式に対
し、木探索型動きベクトル検出方式は、探索範囲内で段
階的、階層的にブロックマッチング計算を行うものであ
り、通常、３乃至４段階の探索が採用されている。

【０００８】すなわち、図９に示すように、先ず、注目
する画素ブロックＪに対して、図９の○印にて示す第１
の探索対象ブロックＴ1 を設定する。これらの３×３点
の探索対象ブロックＴ1 相互間でマッチング計算を行
う。このマッチング計算は、探索対象ブロックＴ1 内の
各画素と夫々対応する位置の画素ブロックＪの各画素と
の差分計算の累積値を求めるものである。このマッチン
グ計算によって、例えば、探索対象ブロックＴ1 のうち
図９の最上、最左の探索ブロックとの差分の累積値が最
小になると、次に、このブロックの水平及び垂直方向に
図５の△印にて示す３×３の探索対象ブロックＴ2 を設
定する。こられの探索対象ブロックＴ2 に対してマッチ
ング計算を行って、差分の累積値の最小となるブロック
を探索する。探索したブロックが最上、最左のブロック
であるものとすると、次に、このブロックの水平及び垂
直方向に図５の□印に示す３×３の探索対象ブロックＴ
3 を設定する。同様にして、マッチング計算を行った結
果が例えば図の斜線にて示すブロックであると、このブ
ロックと注目する画素ブロックＪとで形成されるベクト
ルＶを動きベクトルとして求める。このように、木探索
型は各ステップ毎に（３×３）の探索対象ブロックにつ
いてマッチング計算を行い、最終探索範囲Ｋ内におい
て、ステップ毎に探索範囲を狭くする方法である。

【０００９】すなわち、これらの２つの方式は、いずれ
も入力画像データをＬ×Ｍ画素の小ブロックに分割し、
各ブロックに対して比較画像データ中の対応する探索範
囲の中でパターン間の近似を計算し、探索範囲の中で最
小歪を与えるブロックを算出し、このときの動きベクト
ルを最適値として検出する方法である。

【００１０】ところで、全探索型動きベクトル検出方式
においては、探索範囲を比較的狭く設定した場合でも膨
大な計算量を必要とする。例えば、探索範囲を注目する
画素ブロックの各画素の水平及び垂直方向に±６画素と
すると、歪をブロック内の差分絶対値の総和であるもの
とした場合でも、１つの画素について差和演算を１３×
１３回行う必要があり、画素ブロックのサイズを８×８
画素とすると、１画素ブロックでは差和演算を１３×１
３×６４回も行う必要がある。

【００１１】これに対し、木探索型動きベクトル検出方
式では、画素ブロックのサイズを８×８、１ステップに
おける探索対象ブロック数を９とすると、１ステップの
演算回数は８×８×９であり、３段階の探索では６４×
９×３回の演算を行えばよい。すなわち、全探索型動き
ベクトル検出方式に比して、動きベクトル推定のための
計算量を対数的に低減することができ、装置を比較的簡
単なものにすることができる。しかし、この方式では、
誤検出が発生しやすい。例えば、動きが複雑な領域にお
いては、各ステップ毎に最小歪を与えるブロックを順次
検出して探索範囲を狭くしていった場合でも、最終的に
探索範囲内で最小歪を与えるブロックを特定することが
できないことがある。特に、動きが小さい場合には、木
探索型では誤検出が発生することが比較的多い。誤った
動きベクトルが検出されると、最適の動き補償フレーム
間予測符号化が不能となり、符号化効率が低下してしま
うという問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
従来の動きベクトル検出装置においては、全探索型を採
用すると計算量が膨大であることから装置が複雑化して
しまい、木探索型を採用すると誤検出が発生してしまう
という問題点があった。

【００１３】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、動きの大小及び複雑さに拘らず、少ない計
算量で確実に動きベクトルを検出することができる動き
ベクトル検出装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
動きベクトル検出装置は、複数のブロックに分割された
参照画像及びこの参照画像に動きが生じた入力画像のデ
ータが与えられて前記入力画像の所定の入力ブロックデ
ータと前記参照画像の複数の参照ブロックデータとの歪
を夫々算出する歪演算手段と、前記参照画像内の前記入
力ブロックデータに対応するブロックデータを中心とし
て設定した前記参照ブロックデータの範囲を前記歪演算
手段の演算結果に応じて変化させると共に段階的に狭く
して前記歪を最小とする前記参照ブロックデータを求め
求めた参照ブロックデータと前記入力ブロックデータと
に基づくベクトルを第１の動きベクトルとして出力する
木探索型動きベクトル検出手段と、前記参照画像内の前
記入力ブロックデータに対応するブロックデータを中心
として前記木探索型動きベクトル検出手段の動きベクト
ル検出範囲よりも狭い所定の探索範囲を設定して前記歪
演算手段に前記歪を算出させ最小歪が得られる前記参照
ブロックデータを求め求めた参照ブロックデータと前記
入力ブロックデータとに基づくベクトルを第２の動きベ
クトルとして出力する全探索型動きベクトル検出手段
と、前記木探索型動きベクトル検出において算出した最
小歪と前記全探索型動きベクトル検出において算出した
最小歪とを比較し比較結果に基づいて前記第１又は第２
の動きベクトルのいずれか一方を出力する選択手段とを
具備したものであり、本発明の請求項２に係る動きベク
トル検出装置は、複数のブロックに分割された参照画像
及びこの参照画像に動きが生じた入力画像のデータが与
えられて前記入力画像の所定の入力ブロックデータと前
記参照画像の複数の参照ブロックデータとの歪を夫々算
出する歪演算手段と、前記参照画像内の前記入力ブロッ
クデータに対応するブロックデータを中心として設定し
た前記参照ブロックデータの範囲を前記歪演算手段の演
算結果に応じて変化させると共に段階的に狭くして前記
歪を最小とする前記参照ブロックデータを求め求めた参
照ブロックデータと前記入力ブロックデータとに基づく
ベクトルを第１の動きベクトルとして出力する木探索型
動きベクトル検出手段と、前記参照画像内の前記入力ブ
ロックデータに対応するブロックデータを中心として前
記木探索型動きベクトル検出手段の動きベクトル検出範
囲よりも狭い所定の探索範囲を設定して前記歪演算手段
に前記歪を算出させ最小歪が得られる前記参照ブロック
データを求め求めた参照ブロックデータと前記入力ブロ
ックデータとに基づくベクトルを第２の動きベクトルと
して出力する全探索型動きベクトル検出手段と、前記木
探索型動きベクトル検出において算出した最小歪と前記
全探索型動きベクトル検出において算出した最小歪とを
比較し比較結果に基づいて前記第１又は第２の動きベク
トルのいずれか一方を出力する第１の制御手段と、前記
木探索型動きベクトル検出手段からの第１の動きベクト
ルを用いて動き補償した参照ブロックデータを新たな参
照ブロックデータとして前記歪演算手段に与えて前記全
探索型動きベクトル検出手段からの第２の動きベクトル
を出力する第２の制御手段と、前記参照画像及び前記入
力画像相互間の動き量を予測する動き量予測手段と、こ
の動き量予測手段の予測結果に基づいて前記第１又は第
２の制御手段の出力を選択して出力する選択手段とを具
備したものであり、本発明の請求項３に係る動きベクト
ル検出装置は、前記動き量予測手段が、前記入力ブロッ
クデータに対する第１又は第２の動きベクトルから次の
入力ブロックデータの動き量を予測することを特徴とす
るものである。

【００１５】

【作用】本発明の請求項１において、木探索型動きベク
トル検出手段は、先ず、入力ブロックデータに対応する
参照画像のブロックデータを中心とする比較的広い範囲
を設定して歪演算手段に歪演算を行わせる。次に、最小
歪が得られる参照ブロックデータを求めてこの参照ブロ
ックデータを中心に範囲を狭くして歪演算を実行させ
る。所定段数の歪演算が終了すると、最終的に得られた
最小歪とこの最小歪を与える参照ブロックデータに基づ
くベクトルを第１の動きベクトルとして出力する。全探
索型動きベクトル検出手段は、木探索型動きベクトル検
出手段の最終的な探索範囲よりも狭い所定の探索範囲に
おいて歪演算を実行させ、最小歪を与える参照ブロック
データを求める。全探索型動きベクトル検出手段は、求
めた参照ブロックデータに基づくベクトルを第２の動き
ベクトルとして出力する。選択手段は、木探索型動きベ
クトル検出における最小歪と全探索型動きベクトル検出
における最小歪とを比較して第１又は第２の動きベクト
ルを選択的に出力する。これにより、比較的少ない歪演
算量で演算精度を向上させて、例えば、動きが小さい場
合でも誤検出を低減させている。

【００１６】本発明の請求項２において、動き予測手段
によって動きが所定値よりも小さいと予測された場合に
は、選択手段によって第１の制御手段が選択される。第
１の制御手段は、最小歪の大きさを比較して第１又は第
２の動きベクトルを選択して出力する。動き予測手段に
よって動きが所定値よりも大きいと予測された場合に
は、選択手段によって第２の制御手段が選択される。第
２の制御手段は、先ず、木探索型動きベクトル検出手段
による歪演算によって第１の動きベクトルを求め、この
第１の動きベクトルによって動き補償した参照ブロック
データを歪演算手段に与えて全探索型動きベクトル検出
手段による歪演算を実行させる。この全探索型動きベク
トル検出手段の出力が動きベクトルとして出力される。
全探索型動きベクトル検出手段の探索範囲は木探索型動
きベクトル検出によって限定され、高精度の歪演算が可
能となる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明に係る動きベクトル検出装置
の一実施例を示すブロック図である。また、図２は図１
の動きベクトル検出装置が組込まれたフレーム間予測符
号化装置を示すブロック図である。

【００１８】図１において、動きベクトル検出装置14の
入力端子１には入力データとして例えば現フレームの所
定の画素ブロックのブロックデータが入力され、入力端
子２には参照データとして例えば前フレームの対応する
ブロックデータが入力される。これらのデータは木探索
型動きベクトル検出回路３及び全探索型動き検出回路４
に夫々与えられる。

【００１９】木探索型動きベクトル検出回路３は、例え
ば３段階の木探索により動きベクトル検出を行って動き
ベクトルＶS を求めてスイッチ６に出力する。また、木
探索型動きベクトル検出回路３はマッチング演算の最小
値（最小歪値）ｅs を比較器５に出力する。全探索型動
きベクトル検出回路４は、比較的狭い範囲（例えば、±
２画素）の探索範囲において、マッチング計算を用いた
全探索による動きベクトルの検出を行い、求めた動きベ
クトルＶF をスイッチ６に出力し、最小歪値ｅf を比較
器５に出力する。なお、木探索型動きベクトル検出回路
３の各ステップの探索範囲と全探索型動きベクトル検出
回路４の探索範囲とは最終探索範囲（木探索型動きベク
トル検出回路３によって最終的に探索可能な全範囲）Ｋ
を比較的重複することなく探索可能のように設定されて
いる。すなわち、木探索の全演算における最小歪値ｅs
と全探索の最小歪値ｅf とを比較することにより、木探
索型動きベクトル検出回路３の出力と全探索型動きベク
トル検出回路４の出力のうちいずれの出力の信頼性が高
いかを判断することができる。

【００２０】比較器５は最小歪値ｅs ，ｅf を比較し
て、動きベクトル検出回路３，４のうち小さい最小歪を
与える動きベクトル検出回路を選択させるための制御信
号をスイッチ６に出力する。スイッチ６は制御信号に基
づいて動きベクトルＶS ，ＶFのいずれか一方を選択し
て最終的な動きベクトルＶO として出力するようになっ
ている。

【００２１】図２において、入力端子11には入力画像デ
ータが入力される。この入力画像データは入力バッファ
12に与えられる。入力バッファ12は入力された画像デー
タを所定の画素単位（入力画素ブロック単位）で減算器
13及び動きベクトル検出装置14に出力する。減算器13は
後述する動き補償器15から動き補償された前フレームの
入力ブロックデータも与えられており、フレーム間差分
信号を求めてＤＣＴ器16に出力する。ＤＣＴ器16は入力
されたブロックデータをＤＣＴ（離散コサイン変換）処
理して水平及び垂直方向の周波数成分に分離して量子化
器17に出力する。量子化器17はＤＣＴ器16の出力を量子
化してビットレートを低減し可変長符号化器18及び逆量
子化器19に出力する。

【００２２】逆量子化器19は量子化器17の出力を逆量子
化して逆ＤＣＴ器20に与え、逆ＤＣＴ器20は逆量子化器
19の出力を逆ＤＣＴ処理して加算器21に出力する。逆量
子化器19及び逆ＤＣＴ器20によって、復号化処理が行わ
れて、符号化前の差分データと同様のデータが得られ
る。

【００２３】加算器21は動き補償器15からの動き補償さ
れた前フレームのブロックデータと逆ＤＣＴ器20からの
差分データとを加算して現フレームの入力ブロックデー
タを再生してフレームメモリ22に出力する。フレームメ
モリ22は入力されたブロックデータを１フレーム期間遅
延させて前フレームのデータとして動き補償器15及び動
きベクトル検出装置14に出力する。

【００２４】動きベクトル検出装置14は、入力バッファ
12から現フレームのブロックデータが与えられ、フレー
ムメモリ22から現フレームの１フレーム前のブロックデ
ータが与えられており、これらの１フレーム前後のブロ
ックデータを夫々参照データ及び入力データとして図１
の入力端子２，１に供給する。動きベクトル検出装置14
は入力されたブロックデータについて前フレームと現フ
レームとの間の動きベクトルを求め、求めた動きベクト
ルを動き補償器15に出力する。動き補償器15はフレーム
メモリ22から前フレームのブロックデータが与えられて
おり、このブロックデータを動きベクトルによって動き
補償することにより、動き補償された前フレームブロッ
クデータを作成して減算器13に出力するようになってい
る。

【００２５】次に、このように構成された実施例の動作
について図３の説明図を参照して説明する。図３は○，
△，□印によって探索の対象となる画素ブロックを示し
ており、また、斜線は全探索型動きベクトル検出におけ
る全探索範囲を示している。なお、図３の○，△，□印
の大きさは画素ブロックの範囲を示していない。

【００２６】図２の入力端子11を介して入力される入力
画像データは入力バッファ12によって所定の画素単位の
ブロックデータに変換されて出力される。このブロック
データは減算器13及び動きベクトル検出装置14の入力端
子１に与えられる。動きベクトル検出装置14の入力端子
２にはフレームメモリ22から前フレームのブロックデー
タが与えられている。図１に示すように、現フレームの
ブロックデータ及び前フレームのブロックデータは木探
索型動きベクトル検出回路３及び全探索型動きベクトル
検出回路４に夫々与えられる。

【００２７】いま、入力ブロックのサイズを（８×８）
画素とし、全探索型動きベクトル検出回路４における動
きベクトルの探索範囲を水平及び垂直方向に±２画素と
する。図３の所定の画素ブロックＡについての全探索型
動きベクトル検出における探索範囲は斜線にて示す１２
×１２画素の範囲となる。各画素についての演算回数は
探索範囲が±２画素であるので５×５回であり、画素ブ
ロックＡの全画素では５×５×６４回の演算が行われ
る。これにより、全探索型動きベクトル検出回路４は最
小歪を与えるブロックを求めて動きベクトルＶS を得て
スイッチ６に出力する。また、全探索型動きベクトル検
出回路４は歪値ｅs を比較器５に出力する。

【００２８】一方、木探索型動きベクトル検出回路３
は、３段階の木探索を行う。すなわち、図３の○印にて
示すように、画素ブロックＡを中心とする３×３の探索
対象ブロックＴ1 を設定してマッチング計算を行う。い
ま、最小歪を与える画素ブロックが図３の●印を施した
ものであるとすると、次の２ステップ目において木探索
型動きベクトル検出回路３は●印の画素ブロックの水平
及び垂直方向に△印にて示す３×３の探索対象ブロック
Ｔ2 を設定する。次に、探索対象ブロックＴ2 の各画素
ブロックについてマッチング計算を行い、最小歪を与え
る黒い三角印の画素ブロックを求める。更に、この画素
ブロックの水平及び垂直方向の３×３の探索対象ブロッ
ク（□印）Ｔ3 を設定してマッチング計算を行う。こう
して、最小歪を与える図３の黒い四角印を施した画素ブ
ロックを検出する。木探索型動きベクトル検出回路３は
黒い四角印の画素ブロックと画素ブロックＡとによるベ
クトルを動きベクトルＶF として求めてスイッチ６に出
力する。また、木探索型動きベクトル検出回路３はマッ
チング演算の最小歪値ｅf を比較器５に出力する。

【００２９】比較器５は最小歪値ｅs ，ｅf を比較し
て、小さい最小歪値を出力した動きベクトル検出回路を
選択させるための制御信号をスイッチ６に出力する。こ
の制御信号に基づいて、スイッチ６は木探索型動きベク
トル検出回路３又は全探索型動きベクトル検出回路４の
出力を選択して出力する。

【００３０】例えば、最小歪値ｅf の方が最小歪値ｅs
よりも小さい場合には、スイッチ６は全探索型動きベク
トル検出回路４からの動きベクトルＶF を選択して出力
する。したがって、動きが小さい画像データが入力され
た場合でも、高密度の全探索演算によって正確な動き検
出が可能である。一方、動きが比較的大きくなって、最
小歪値ｅs が最小歪値ｅf よりも小さくなると、比較器
５は木探索型動きベクトル検出回路３の出力を選択させ
る。木探索における探索範囲として比較的大きな範囲を
設定しており、木探索型動きベクトル検出回路３から正
確な動きベクトルＶS を出力させることができる。

【００３１】スイッチ６からの動きベクトルは動き補償
器15に与えられる。動き補償器15はフレームメモリ22か
ら現フレームのブロックデータを１フレーム期間遅延さ
せたブロックデータが与えられており、このブロックデ
ータを動きベクトルを用いて動き補償することにより、
前フレームのブロックデータを作成して減算器13に出力
する。減算器13は現フレームのブロックデータから前フ
レームのブロックデータを減算して差分をＤＣＴ器16に
出力する。ＤＣＴ器16は差分データをＤＣＴ処理し、量
子化器17はＤＣＴ出力を量子化する。量子化器17の出力
は逆量子化器19及び逆ＤＣＴ器20によって復号され、加
算器21によって動き補償された前フレームのブロックデ
ータと加算されて、現フレームのブロックデータに戻さ
れる。このブロックデータをフレームメモリ22は１フレ
ーム期間遅延させて動き補償器15及び動きベクトル検出
装置14に出力している。一方、量子化出力は可変長符号
化器18にも供給され、可変長符号化器18は量子化出力を
可変長符号化し、バッファメモリ23によって定レート化
して出力する。動きベクトル検出装置14が比較的狭い範
囲で高密度の動き検出を行っているので、動きベクトル
の誤検出が低減される。このため、良好なフレーム間予
測符号化が可能となる。

【００３２】木探索型動きベクトル検出回路３における
差和演算の演算回数は、従来と同様に、９×６４×３回
である。したがって、木探索型動きベクトル検出回路３
及び全探索型動きベクトル検出回路４の演算回数は２５
×６４＋２７×６４＝５２×６４回となり、最終探索範
囲Ｋについて全探索による動きベクトル検出を行った場
合に比して、演算回数を著しく低減することができる。

【００３３】このように、本実施例においては、比較的
狭い範囲で高密度の全探索型動きベクトル検出を行うと
共に、比較的広い範囲で木探索型動きベクトル検出を行
っており、全探索型及び木探索型の２つの演算の要素を
有しているので、最低限必要な精度を確保することが可
能である。例えば、シーンチェンジする画像又は物体の
逆方向への急激な動きを有する画像等であっても、誤検
出を防止して正確な動きベクトルを検出することができ
る。また、全探索型動きベクトル検出における探索範囲
を十分小さな範囲に設定しているので、木探索型と全探
索型の両方の動きベクトル検出における演算量は比較的
少ない。

【００３４】図４は本発明の他の実施例を示すブロック
図である。また、図５は図４の実施例の動きベクトル検
出装置を用いたフレーム間予測符号化装置を示すブロッ
ク図である。図４及び図５において夫々図１及び図２と
同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

【００３５】図４において、動きベクトル検出装置30は
スイッチ31，32、動き補償器33及び選択器34を付加した
点が図１の動きベクトル検出装置14と異なる。入力端子
１を介して入力される参照データは木探索型動きベクト
ル検出回路３に与えられると共に、スイッチ31の端子ｂ
を介して全探索型動きベクトル検出回路４に与えられ
る。また、全探索型動きベクトル検出回路４からの動き
ベクトルＶF はスイッチ６の端子ｂに与えられると共
に、スイッチ32の端子ｂにも与えられる。木探索型動き
ベクトル検出回路３からの動きベクトルＶS はスイッチ
６の端子ａに与えられると共に、動き補償器33を介して
スイッチ31の端子ａに与えられる。動き補償器33は入力
端子１を介して参照データも入力されており、木探索型
動きベクトル検出回路３が求めた動きベクトルによって
参照データを動き補償して出力するようになっている。
スイッチ６の出力端子ｃはスイッチ32の端子ａに接続さ
れている。スイッチ６，32は選択器34によって制御され
る。選択器34は入力端子35を介して動きベクトルの予測
値が入力され、この予測値に基づいてスイッチ31を切換
え制御するようになっている。

【００３６】図５において、入力バッファ12からの現フ
レームのブロックデータは入力データとして動きベクト
ル検出装置30の入力端子２に与えられ、フレームメモリ
22からの前フレームのブロックデータは参照データとし
て動きベクトル検出装置30の入力端子１に与えられる。
動きベクトル検出装置30からの動きベクトルは動き補償
器15に与えられると共に、動きベクトルメモリ36にも与
えられる。動きベクトルメモリ36は動きベクトルを１フ
ィールド期間蓄積することにより、前フレームのブロッ
クデータの動きを予測して動きベクトルの大きさの予測
値を動きベクトル検出器30に出力する。

【００３７】次に、このように構成された実施例の動作
について図６及び図７を参照して説明する。図６はフレ
ーム間予測符号化装置の動作を説明するためのフローチ
ャートであり、図７は本実施例の探索範囲を説明するた
めの説明図である。

【００３８】先ず、図６のステップＳ1 において、動き
ベクトルメモリ36からの動きベクトルの予測値を入力端
子35を介して選択器34に与える。いま、１フィールド分
の動きベクトルの蓄積結果によって、比較的小さい予測
値が入力されるものとする。選択器34はステップＳ2 に
おいて予測値が比較的小さいことを判断すると、スイッ
チ31に端子ｂを選択させ、スイッチ32に端子ａを選択さ
せる。この場合には、動きベクトル検出装置30は図１の
動きベクトル検出装置14と同一の動作となる。すなわ
ち、木探索型動きベクトル検出回路３は３ステップの木
探索によって動きベクトルＶS 及び最小歪値ｅs を求
め、全探索型動きベクトル検出回路４は狭い範囲におけ
る全探索演算によって、動きベクトルＶF 及び最小歪値
ｅf を求める（ステップＳ3 乃至Ｓ6 ）。この場合の探
索範囲は図３に示すものとなる。次いで、比較器５はス
テップＳ7 において最小歪値ｅs ，ｅf を比較し、最小
歪値ｅf の方が最小歪値ｅs よりも大きい場合にはステ
ップＳ8 においてスイッチ６に動きベクトルＶS を選択
させる。動きベクトルＶS はスイッチ32を介して出力さ
れる。一方、ｅs ≧ｅf である場合には、ステップＳ7
からステップＳ9 に処理を移行して、スイッチ６は動き
ベクトルＶF を選択してスイッチ32を介して出力する。
他の動作も図１の実施例と同様である。

【００３９】一方、入力されたブロックデータの動きの
予測値が比較的大きい場合には、選択器34はスイッチ31
に端子ａを選択させると共に、スイッチ32に端子ｂを選
択させて、処理をステップＳ2 からステップS10に移行
させる。入力データとしての現フレームのブロックデー
タ及び参照データとしての前フレームのブロックデータ
は木探索型動きベクトル検出回路３に供給され、木探索
型動きベクトル検出回路３は木探索の第１ステップの演
算のみによって動きベクトルを求める。すなわち、図７
に示すように、現フレームのブロックデータに対応する
前フレームのブロックデータＡを中心として最終探索範
囲Ｋ内の比較的広い範囲に水平及び垂直方向の３×３の
探索対象ブロックを設定する。これらの探索対象ブロッ
ク相互間でマッチング演算を行って、最小歪を与えるブ
ロックを検出する。いま、探索対象ブロックのうち最
左、最上のブロック（網線部）が最小歪を与えるものと
すると、このブロックとブロックＡとによるベクトルを
動きベクトルＶS として出力する。

【００４０】スイッチ32が端子ｂを選択しているので、
動きベクトルＶS は出力されず動き補償器33に与えられ
る。動き補償器33は入力端子１から前フレームのブロッ
クデータが与えられており、動きベクトルＶS によって
前フレームのブロックデータを動き補償してスイッチ31
の端子ａに出力する。動き補償された前フレームのブロ
ックデータはスイッチ31を介して全探索型動きベクトル
検出回路４に供給される。

【００４１】これにより、全探索型動きベクトル検出回
路４は現フレームのブロックデータＡに対応するブロッ
クとして図７の網線部に示すブロックを選択し、このブ
ロックを中心とする比較的狭い範囲（斜線部）（例えば
±２画素）の探索範囲を設定して全探索により高密度に
動きベクトルＶF を求める（ステップＳ12）。この動き
ベクトルＶF はスイッチ32によって選択的に出力され
る。木探索型動きベクトル検出の第１ステップ目によっ
て探索範囲を限定した後、高密度の全探索型動きベクト
ル検出を行っており、木探索型に比して検出精度を著し
く向上させることができる。

【００４２】他の作用は図１及び図２の実施例と同様で
ある。

【００４３】このように本実施例においては、動きが比
較的大きい場合には、先ず、木探索の第１ステップの演
算によって探索範囲を限定し、次いで、高密度の全探索
によって動きベクトルを求めており、検出精度を著しく
向上させることができる。また、比較的広範囲の最終探
索範囲Ｋを設定した場合でも、全探索の探索範囲として
は十分に狭い探索範囲を設定すればよく、演算量が著し
く増大することはない。

【００４４】なお、本実施例では、予測値が大きい場合
に、木探索の動きベクトル検出としては第１ステップの
演算だけ行ったが、第何ステップまで行ってもよい。例
えば、木探索の第２ステップまで演算を行って最小歪を
与えるブロックを検出した後全探索を行ってもよい。

【００４５】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、全探索型演算の探索範囲を±２画
素として説明したが、探索範囲をこれとは異なる値に設
定してもよい。また、符号化効率を向上させるためのフ
レーム間予測符号化に適用した例を示したが、他の動き
ベクトル検出にも適用することができる。

【００４６】この他にも、本発明はその要旨を逸脱しな
い範囲内で種々変形実施することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、動
きの大小及び複雑さに拘らず、少ない計算量で確実に動
きベクトルを検出することができるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動きベクトル検出装置の一実施例
を示すブロック図。

【図２】図１の動きベクトル検出装置を用いたフレーム
間予測符号化装置を示すブロック図。

【図３】実施例の動作を説明するための説明図。

【図４】本発明の他の実施例を示すブロック図。

【図５】図４の動きベクトル検出装置を用いたフレーム
間予測符号化装置を示すブロック図。

【図６】図４の実施例の動作を説明するためのフローチ
ャート。

【図７】図４の実施例の動作を説明するための説明図。

【図８】全探索による動きベクトル検出を説明するため
の説明図。

【図９】木探索による動きベクトル検出を説明するため
の説明図。

【符号の説明】

３…木探索型動きベクトル検出回路、４…全探索型動き
ベクトル検出回路、５…比較器、６…スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のブロックに分割された参照画像及
   びこの参照画像に動きが生じた入力画像のデータが与え
   られて前記入力画像の所定の入力ブロックデータと前記
   参照画像の複数の参照ブロックデータとの歪を夫々算出
   する歪演算手段と、 前記参照画像内の前記入力ブロックデータに対応するブ
   ロックデータを中心として設定した前記参照ブロックデ
   ータの範囲を前記歪演算手段の演算結果に応じて変化さ
   せると共に段階的に狭くして前記歪を最小とする前記参
   照ブロックデータを求め求めた参照ブロックデータと前
   記入力ブロックデータとに基づくベクトルを第１の動き
   ベクトルとして出力する木探索型動きベクトル検出手段
   と、 前記参照画像内の前記入力ブロックデータに対応するブ
   ロックデータを中心として前記木探索型動きベクトル検
   出手段の動きベクトル検出範囲よりも狭い所定の探索範
   囲を設定して前記歪演算手段に前記歪を算出させ最小歪
   が得られる前記参照ブロックデータを求め求めた参照ブ
   ロックデータと前記入力ブロックデータとに基づくベク
   トルを第２の動きベクトルとして出力する全探索型動き
   ベクトル検出手段と、 前記木探索型動きベクトル検出において算出した最小歪
   と前記全探索型動きベクトル検出において算出した最小
   歪とを比較し比較結果に基づいて前記第１又は第２の動
   きベクトルのいずれか一方を出力する選択手段とを具備
   したことを特徴とする動きベクトル検出装置。
2. 【請求項２】 複数のブロックに分割された参照画像及
   びこの参照画像に動きが生じた入力画像のデータが与え
   られて前記入力画像の所定の入力ブロックデータと前記
   参照画像の複数の参照ブロックデータとの歪を夫々算出
   する歪演算手段と、 前記参照画像内の前記入力ブロックデータに対応するブ
   ロックデータを中心として設定した前記参照ブロックデ
   ータの範囲を前記歪演算手段の演算結果に応じて変化さ
   せると共に段階的に狭くして前記歪を最小とする前記参
   照ブロックデータを求め求めた参照ブロックデータと前
   記入力ブロックデータとに基づくベクトルを第１の動き
   ベクトルとして出力する木探索型動きベクトル検出手段
   と、 前記参照画像内の前記入力ブロックデータに対応するブ
   ロックデータを中心として前記木探索型動きベクトル検
   出手段の動きベクトル検出範囲よりも狭い所定の探索範
   囲を設定して前記歪演算手段に前記歪を算出させ最小歪
   が得られる前記参照ブロックデータを求め求めた参照ブ
   ロックデータと前記入力ブロックデータとに基づくベク
   トルを第２の動きベクトルとして出力する全探索型動き
   ベクトル検出手段と、 前記木探索型動きベクトル検出において算出した最小歪
   と前記全探索型動きベクトル検出において算出した最小
   歪とを比較し比較結果に基づいて前記第１又は第２の動
   きベクトルのいずれか一方を出力する第１の制御手段
   と、 前記木探索型動きベクトル検出手段からの第１の動きベ
   クトルを用いて動き補償した参照ブロックデータを新た
   な参照ブロックデータとして前記歪演算手段に与えて前
   記全探索型動きベクトル検出手段からの第２の動きベク
   トルを出力する第２の制御手段と、 前記参照画像及び前記入力画像相互間の動き量を予測す
   る動き量予測手段と、 この動き量予測手段の予測結果に基づいて前記第１又は
   第２の制御手段の出力を選択して出力する選択手段とを
   具備したことを特徴とする動きベクトル検出装置。
3. 【請求項３】 前記動き量予測手段は、前記入力ブロッ
   クデータに対する第１又は第２の動きベクトルから次の
   入力ブロックデータの動き量を予測することを特徴とす
   る請求項１，２に記載の動きベクトル検出装置。