JPH057371A - 動ベクトル検出装置 - Google Patents

動ベクトル検出装置

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JPH057371A
JPH057371A JP15313191A JP15313191A JPH057371A JP H057371 A JPH057371 A JP H057371A JP 15313191 A JP15313191 A JP 15313191A JP 15313191 A JP15313191 A JP 15313191A JP H057371 A JPH057371 A JP H057371A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 色成分と輝度成分とを適応的に重み付けを行
い、前記重み付けが行われた色成分と輝度成分とを用い
ることにより信頼性のある動きベクトルを検出できるよ
うにする。 【構成】 現画像データが評価回路21に入力され、評
価回路21では現画ブロックデータのデータ分布(色成
分及び輝度成分)から、ブロックマッチングにおける評
価関数のパラメータを決定し、その結果を演算回路22
に送る。前記演算回路22では現画ブロックと前フレー
ムのマッチングすると思われるブロックデータが入力さ
れており、2つのブロックデータを前記評価回路21の
結果に基づいて所定の評価間数式によりブロック間誤差
を計算する。一つの現ブロックに対して計算される多数
のブロックマッチングの誤差データの中から最も小さい
もの及びその時のベクトルを選ぶことにより、動きベク
トルが検出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、フレーム間で被写体
の動きベクトルを検出する動ベクトル検出装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】動ベクトル検出方式としてブロックマッ
チング型と呼ばれるものがある。
【0003】ブロックマッチング型の動ベクトル検出方
式とは、前フレームと現フレームとの間で、(8×8)
或は(16×16)等の画素をとって1ブロックとし、
ブロック毎にマッチングをとり、現フレームの各ブロッ
クに対し、動ベクトルを与えるものである。
【0004】次に、この動ベクトルの検出方式の基本的
な考え方について詳細に説明する。
【0005】現フレーム上の、左上隅の画素位置が
(i,j)である、横m画素、縦n画素のブロックをB
ij(m,n)と表し、前フレーム上の同位置のブロック
をPij(m,n)と表す。この時、BとPの誤差の評価
関数を
【0006】
【外1】 の様に定義し、x,yを各々±0〜s(sは検索範囲の
パラメータ)まで変化させた時に、最も小さいfの値を
得るような、i,jからの変移x,yをもって動ベクト
ルとする。
【0007】一般にカラーの動画像は一枚のフレームが
輝度データ(Y)、色差データ(Cr,Cb等)の分割
された形で構成されており、動ベクトルの検索には、構
造情報を多く含む輝度データ(Y)が用いられている。
また、直前のブロックや、周囲ブロックにおいて求めら
れたベクトルを中心として、新たなベクトルを探査する
方法や、個々のブロックから発生するベクトルと、ブロ
ック位置との相関を求めて、画面全体の動きを推定する
方法などが知られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
意味のある画像(単なるRGB輝度データの集合ではな
く、人物、風景、テストパターン等の、いわゆる絵とし
ての情報がある画像)は、多くの色を含んでおり、大
体、同一色相の点の集合が一つのまとまった対象を意味
している。
【0009】一般に行なわれているような、輝度データ
を用いたブロックによるマッチングでは、計算上の誤差
値は局所的に最小にすることができるが、画像中の同一
対象を検知することは困難である。
【0010】従って、個々のベクトルから画面全体の動
きを求めようとする時や、前ブロックや処理済の周囲の
ブロックで発生したベクトルを現ブロックにおけるベク
トル探査に利用しようとした時に、却って大きな誤差を
招くことになる。
【0011】本願発明はかかる点に鑑み、現画面中の物
体と同一の物体と前画面中から確実に抽出でき、信頼性
のある動きベクトルを検出できる動ベクトル検出装置を
提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本願発明にかかる動ベク
トル検出装置は、近接するフレーム間で被写体の動きベ
クトルをブロック単位で検出する動ベクトル検出装置に
おいて、ブロック内画素の色成分と輝度成分とを適応的
に重み付けをし、前記重み付けを行った色成分と輝度成
分とにより動きベクトルを検出することを特徴とするも
のである。
【0013】
【作用】上記発明によれば、色成分と輝度成分とを適応
的に重み付けを行って、動きベクトルを検出することに
より、フレーム間で同一の物体を抽出する確実性が高ま
り、信頼性のある動きベクトルを検出することができ
る。
【0014】
【実施例】以下、本願発明にかかる実施例を図1及び図
2を用いて詳細に説明する。
【0015】図1は本実施例であるベクトル検出回路を
用いた動画像圧縮符号化装置のブロック図、図2は前記
ベクトル検出回路の構成を示すブロック図である。
【0016】図1において、1は後述詳しく説明するベ
クトル検出回路、2は前フレームを記憶しておくフレー
ムメモリ、3は減算回路、4はバッファメモリ、5は量
子化回路、6は可逆符号化回路、7は前記量子化回路3
の全く逆の動作をする逆量子化回路、8は加算回路であ
る。
【0017】以上のように構成された動画像圧縮符号化
装置の圧縮動作を詳細に説明する。
【0018】信号線101及び102を介して、現フレ
ームの画像データ(明度L*、色度a*,b*各々8bi
tで表現されている)が1フレームを複数のブロック
(例えば8×8画素で構成されている)に分割し、その
ブロック単位でベクトル検出回路1に入力される。
【0019】一方、信号線103を介してブロックアド
レス信号がフレームメモリ2に入力される。
【0020】前記ブロックアドレス信号に応じてフレー
ムメモリ2からブロック周囲のベクトル検索範囲の画像
データが読み出され信号線104を介してベクトル検出
回路1に入力される。
【0021】前記ベクトル検出回路1は、予め定められ
ている検索範囲の中から最適であると評価されたブロッ
クデータを信号線105及び106に出力する。
【0022】次に、バッファメモリ4により所定の時間
遅延された現画像ブロックが信号線107を介して減算
回路3に入力され、同時に信号線105を介して最適ブ
ロックの値が前記減算回路3に入力される。
【0023】前記減算回路3は入力された現画像ブロッ
クと最適ブロックの値が減算されて、その差分値データ
が量子化回路5に入力され量子化される。
【0024】量子化されたデータは可逆符号化回路6と
逆量子化回路7に入力される。
【0025】可逆符号化回路6は量子化データに可逆符
号を割り当てて、可逆符号化されたデータは信号線10
8を介して出力される。
【0026】逆量子化回路7は差分値を再生し、前記差
分値と信号線109を介して入力される最適ブロックデ
ータが加算回路8により加算される。その加算されたデ
ータはフレームメモリ2に記憶される。
【0027】次に、図1中に示したベクトル検出回路1
について図2を用いて詳細に説明する。
【0028】まず、フレームメモリ2(図1参照)より
信号線104を介して、検索領域の前フレーム画像デー
タがメモリ20に入力される。現画像データは信号線1
02を介して評価回路21に入力される。
【0029】前記評価回路21は、原画ブロックのデー
タ分布により、ブロックマッチングにおける評価関数の
パラメータを決定し、その結果を信号線201を介して
演算回路22に伝送する。尚、前記評価関数のパラメー
タの決定方法は後述する。
【0030】演算回路22はマッチングを行うべき対象
ブロックへのベクトルを信号線202を介してMPX
(Multiplexor)23に入力する。
【0031】前記MPX23は入力されたベクトルに応
じてアドレス信号を発生し、前記アドレス信号は信号線
203を介してメモリ20に入力され、信号線204を
介して前記アドレスデータによって前記メモリ20から
読み出されたブロックデータを受け取り、前記ブロック
データは205を介して演算回路22に入力される。
【0032】2つのブロックデータを受け取った演算回
路22は以下に示す評価関数式によりブロック間誤差を
計算する。
【0033】
【外2】 (l,a,bは評価回路21により決定されるパラメー
タで後述説明する。添え字は従来例と同じ意味を持ち、
ダッシュの付いたものは前フレーム上のブロックを表
す)演算回路22よりブロック間の誤差値及びマッチン
グされたブロックのベクトルデータが信号線206を介
して比較回路24に入力される。
【0034】比較回路24では一つの現ブロックに対し
て計算される多数のブロックマッチングの誤差のデータ
の中から、最も小さいもの、及びその時のベクトルを選
ぶ。一つの現ブロックに対してのブロックマッチングが
終了した時点で演算回路22は、ベクトル出力回路25
に信号線208を介して終了を伝える信号を送る。これ
を受けてベクトル出力回路25は比較回路24に記憶さ
れているベクトルデータを読み出し、信号線106を介
して外部に前記ベクトルデータを出力すると共に、信号
線209を介してMPX23にブロックデータの読み出
し信号を入力する。MPX23はこれに従ってメモリ2
0よりベストマッチングのブロックデータを読み出し、
前記ブロックデータを信号線105を介して外部に出力
する。
【0035】次に、図2中に示してある評価回路21に
おける評価の方法について説明する。
【0036】入力されるブロックはL*,a*,b*各々
8bitで表現されており、L*においてはL*=255
が白、a*,b*においてはa*=127(b*も同様)が
軸方向の無色であり、a*=0,a*=255(b*も同
様)が軸の両方向で最も彩度が高いものとする。またブ
ロックは(m×n)画素で構成されており、フレーム内
のブロック位置を(i,j)、ブロック内の画素位置を
(p,q)で表すものとする。入力されるL*,a*,b
*各々のブロックをLij,Aij,Bijと称することに
し、特にその中での画素位置を記述するのに、例えばL
ij(p,q)の様に記す。
【0037】評価回路21では以下に示す式に従ってA
(a*ブロック)、B(b*ブロック)各々のブロック内
の画素について、データ値127を基準に取った分散値
を計算し、その値をVA,VBとする。
【0038】
【外3】
【0039】
【外4】 上記の式による計算結果によりVA,VBの内、値の大
きい方をVCとする。これらVA,VB,VCを用いて
前述の評価関数式における係数、a,b,lを決定す
る。VA,VB,VCとa,b,lの関係は以下に示す
式に従う。
【0040】 a=fab(VA) b=fab(VB) l=fl(VC) 尚、fl,fabは所定の関数であり、その関数fl,
fabの形を図3に示す。
【0041】ここで決定されたパラメータa,b,lの
値は図2中の信号線201より出力され演算回路22に
入力する。
【0042】本実施例では明度データ(L*)、色度デ
ータ(a*,b*)を用いたが、輝度色差データ(YCr
Cb,YIQ,LUV等)を用いても同様に実現できる
ことは自明である。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように本願発明によれば動
ベクトル検出装置において、色データ及び輝度データを
適応的に重み付けを行って、動きベクトルを検出するこ
とにより、背景と対象物の輝度が近いときや、対象の動
きが大きい場合においても正しい動ベクトルを検出する
ことができる。従って、画面全体の動きを個々のブロッ
クの動ベクトルから推測しようとする場合や、過去もし
くは周囲の動ベクトルから新たなブロックの動ベクトル
を推測しようとする場合に、精度の良い推定をすること
が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例にかかる動ベクトル検出装置のブロッ
ク図である。
【図2】図1の装置で用いられているベクトル検出回路
のブロック図である。
【図3】関数fl,fabの形を示す図である。
【符号の説明】
1 ベクトル検出回路 2 フレームメモリ 3 減算回路 4 バッファメモリ 5 量子化回路 6 可逆符号化回路 7 逆量子化回路 8 加算回路 21 評価回路 22 演算回路 24 比較回路 25 ベクトル出力回路

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 近接するフレーム間で被写体の動きベク
    トルをブロック単位で検出する動ベクトル検出装置にお
    いて、ブロック内画素の色成分と輝度成分とを適応的に
    重み付けを行い、前記重み付けを行った色成分と輝度成
    分とにより動きベクトルを検出することを特徴とする動
    ベクトル検出装置。
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