JPH06217295A - インタレース動画像の動き補償予測装置 - Google Patents

インタレース動画像の動き補償予測装置

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JPH06217295A
JPH06217295A JP19165393A JP19165393A JPH06217295A JP H06217295 A JPH06217295 A JP H06217295A JP 19165393 A JP19165393 A JP 19165393A JP 19165393 A JP19165393 A JP 19165393A JP H06217295 A JPH06217295 A JP H06217295A
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Yasuyuki Nakajima
康之 中島
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Kokusai Denshin Denwa KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 インタレース動画像の符号化で用いられる動
き補償予測において、インタレースブロック当りの動き
ベクトル数が少ない動き補償を優先的に選択することに
より符号化効率の向上を図る。 【構成】 入力画面(10)および参照画面(11)は
ブロックごとに1ベクトル動き検出器(21)、2ベク
トル動き検出器(22)、…nベクトル動き検出器(2
n)にそれぞれ入力され、これらの動き検出器(21,
22,…2n)から出力される予測誤差信号(E1,E
2,…En)は前処理器14に入力され、符号化情報C
Iを元にそれぞれの予測誤差信号はベクトル数に応じた
ハンディ値を付加され、これらの信号は比較器12に入
力され、ここで動き検出モードが決定され、選択フラグ
ZMが出力される。選択器13はこの選択フラグに基づ
き動きベクトル(V1,V2,…Vn)の中から選択を
行いZVとして出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インタレース動画像の
符号化における動き補償予測装置に関する。
【0002】
【概要】インタレース動画像の高能率符号化装置などの
画像伝送や蓄積装置におけるブロック単位での動き補償
予測において、ブロック当り1個ないし複数個の動きベ
クトルを用いる際に、予測方式間でハンディ値をもたせ
て、少ないベクトル数の予測方式を優先的に選択するこ
とによって情報量の効率的な削減をおこない、符号化効
率の向上を図る。
【0003】
【従来の技術】テレビ会議などの動画像通信やCD−R
OMなどへの動画像蓄積を目的とした動画像の高能率符
号化方式においてはフレームあるいはフィールドの画面
で、各画面を例えば16画素×16ラインのブロックに
分割して面内符号化、あるいは動き補償による参照画面
と現画面の差分を符号化する面間符号化、を用いて高能
率符号化を行っている。
【0004】図4に一般的な符号化装置の構成を示す。
ここで、41は減算器であり、入力画面X1と予測画面
X2の差分を求めて予測誤差画面X3を生ずる。42は
離散コサイン変換(DCT)やベクトル量子化器などの
符号化器、43は量子化器、44は逆量子化器、45は
逆離散コサイン変換(IDCT)や逆ベクトル量子化器
などの復号器、46は加算器で復号器によって復元され
た予測誤差画面X5と予測画面X2を加算して局部復号
画面X6を発生する。予測画面についてはフレームメモ
リ47に格納された参照画面に対する入力画面の動き量
を動き検出部48で求め、得られた動き量に対する参照
画面を動き補償器49で作成し、予測画面として用い
る。量子化器43の出力は50の可変長符号化器で符号
化され、51の多重化器で48の動き検出部で得られた
動きベクトルなどのデータと共に多重化され、符号化情
報CIとして出力される。
【0005】図3は動き検出部を示したものである。こ
の動き検出では21の1ベクトル動き検出による予測誤
差信号E1、22の2ベクトル動き検出による予測誤差
信号E2,…,2nのnベクトル動き検出による予測誤
差信号Enとを12の比較器で比較して、誤差信号が小
さい方の動き検出を13の選択器で選択して動き補償を
行い符号化効率の向上を図っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した符号化装置で
は、フレーム画面やフィールド画面によるインタレース
画面に対して動き検出を行い、予測誤差結果にもとづい
て適応的に予測方式を選択して動き補償を行っている。
この場合、 (1)nベクトル動き検出(n=2,3,4,…)の場
合は1ベクトル動き検出の場合に比べn倍の動きベクト
ル個数が必要になる。従って、両者ともに予測誤差があ
まり大きくなくいずれの場合を用いても予測効率の差が
小さい場合でも、nベクトル動き検出の場合の予測誤差
の方が小さい場合には、nベクトル動き補償が選択され
るため、結果的に送出する動きベクトル量が多くなり、
符号化効率が低下する。 (2)予測誤差が大きい場合でも、1ベクトル動き検出
の場合とnベクトル動き検出の場合であまり差がない場
合、nベクトル動き検出の場合の予測誤差のほうがやや
小さい場合には、nベクトル動き検出が選択されるた
め、送出する動きベクトル量が多くなり、符号化効率が
低下する。
【0007】よって本発明の目的は上述従来方式の欠点
である動きベクトル量の不必要な増加による符号化効率
の低下を改善することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前述目的を達成するため
の本発明の特徴は、入力画面と参照画面を用いブロック
単位でブロックの動きベクトルの予測と該予測に対する
誤差により動き補償を行うインタレース動画像の動き補
償予測装置において、該ブロックに対し1個ないし複数
個の参照画面による動きベクトルを用いて得られる複数
個の動き検出手段と、前記各動き検出手段から出力され
た予測誤差信号にハンディ値を付加する前処理手段と、
該前処理手段から出力された各予測誤差を比較し、一番
小さい予測誤差を示す選択フラグと、該一番小さい予測
誤差を出力した動き検出手段からの動きベクトルを選択
する手段とを具備し、符号化された予測誤差に、いずれ
の動き検出手段からの出力を選択したかを示す選択フラ
グおよび該選択フラグに対応した動きベクトルを付加し
て伝送するようにしたインタレース動画像の動き補償予
測装置にある。
【0009】本発明のひとつの実施例によると、予測誤
差値が予め定められるスレッショルド値より小さい場合
には、1個の動きベクトルによる動き補償方式を優先的
に選択するようにする。
【0010】本発明の別の実施例によると、動きベクト
ル数に応じて予測誤差値にハンディを与え、動きベクト
ルの数の少ない方が優先的に選択されるようにする。
【0011】本発明の別の実施例によると、前記ハンデ
ィ値は、動きベクトルの個数、累積符号量、量子化係数
および予測画像の種類のうちの少なくとも一つを含む符
号化情報に応じて決定される。
【0012】
【作用】本発明によると、ブロック単位で動き補償予測
を行う場合に、ブロックあたり1ないし複数個の動きベ
クトルを用いた動き補償予測で、予測誤差を用いて選択
を行う際にベクトルの個数別にハンディを持たせ、ベク
トルの個数が少ない動き補償を優先して選択して動き補
償を決定する。
【0013】本発明ではブロックあたり1個の動きベク
トルを優先的に用いて動きベクトル情報量の削減を行
い、従来の動きベクトル個数の多いフィールド動き補償
の多用による符号化効率の低下を防ぎ、符号化情報量の
削減を実現することが可能である。
【0014】
【実施例】次に、本発明の実施例について、図1のブロ
ック図を参照して説明する。図1は本発明の一実施例の
構成を示し、10は入力ブロックデータ、11は参照ブ
ロックデータであり、共にインタレース画面となってい
る。入力画面および参照画面のブロック信号は1ベクト
ル動き検出器21で動き検出が行われ、動きベクトルV
1とブロックの予測誤差E1が出力される。また2ベク
トル動き検出器22でも動き検出が行われ、動きベクト
ルV2および予測誤差のE2が出力される。同様にnベ
クトル動き検出器2nでも動き検出が行われ、動きベク
トルVnおよび予測誤差のEnが出力される。
【0015】1ベクトル動き検出器21は、1つ以上の
参照画面を用いて入力画面のブロックと参照画面のブロ
ックの間の動きを予測した動きベクトルと、予測画面と
入力画面との誤差を出力する。同様に、2ベクトル動き
検出器22は、2つ以上の参照画面を用いて一つの画面
を予測し、nベクトル動き検出器2nはn個以上の参照
画面からひとつの画面を予測する。
【0016】1ベクトル動き検出器21、2ベクトル動
き検出器22,…,nベクトル動き検出器2nから出力
された予測誤差E1,E2,…,Enは前処理器14に
入力され、符号化情報CIを元にそれぞれの予測誤差信
号はベクトル数に応じたハンディ値を付加される。該ハ
ンディ値を付加された各信号は比較器12で比較され、
ブロックごとにいずれかを選択し、いずれを選択したか
の信号として選択フラグZMを出力する。選択器13で
比較器12の結果をもとに動きベクトルの選択が行わ
れ、動きベクトルZVとして出力される。
【0017】以下に、本実施例の主要部の構成につい
て、詳細に説明する。
【0018】1ベクトル動き検出器21、2ベクトル動
き検出器22,…,およびnベクトル動き検出器2nに
入力された16画素×16ラインのブロック信号は、参
照画面に対して、それぞれ、1個、2個、…、およびn
個のベクトルを用いて検索を行う。この場合、参照画面
は、時間的に前の画面あるいは後の画面を用いることが
できる。さらに、1個、2個、…、およびn個のベクト
ルで表せる限り、時間的に前後の2つ以上の画面を参照
することが可能である。
【0019】次に、1ベクトル動き検出器21、2ベク
トル動き検出器22,…,およびnベクトル動き検出器
2nの内部の構成を図5に示す。なお、図5には、これ
らの動き検出器21,22,…,2nのうちの一つが代
表として示されている。入力画面および参照画面はそれ
ぞれ入力ブロックメモリ20aおよび参照ブロックメモ
リ20bに一旦記憶される。アドレス発生回路55から
のアドレスにより動き検出を行う入力画面データと参照
画面データが取り出される。
【0020】次いで、1ベクトル動き検出器21の場合
には、参照画面データは必要に応じて時間/空間フィル
タ52にてフィルタリングされ、予測誤差演算回路53
にて、入力画面と参照画面との誤差が計算される。2ベ
クトル動き検出器22の場合には、2個のベクトルに応
じた参照画面データは時間/空間フィルタ52にてフィ
ルタリングされ、1つの予測画面に合成され、予測誤差
演算回路53にて、入力画面と参照画面との誤差が計算
される。また、nベクトル動き検出器2nの場合には、
n個のベクトルに応じた参照画面データは時間/空間フ
ィルタ52にてフィルタリングされ、1つの予測画面に
合成され、予測誤差演算回路53にて、入力画面と参照
画面との誤差が計算される。
【0021】最適ベクトル判定回路54は、各サーチポ
イントでの予測誤差信号を比較して、最小となる位置を
求め、それぞれ、1個,2個,…,n個のベクトルから
なる動きベクトルV1と予測誤差E1、動きベクトルV
2と予測誤差E2,…,動きベクトルVnと予測誤差E
nを出力する。予測誤差信号としては、差分絶対値の累
積和あるいは差分二乗値の累積和などが利用できる。
【0022】各動き検出器21,22,…,2nからの
予測誤差値E1,E2,…,Enは比較器12で比較さ
れ予測誤差の小さい方の動き検出を選択し、決定された
選択フラグZMを出力する。この際、以下のような判定
条件を用いる。
【0023】 (1)if(E1<T1)then ZV=V1 (2)else ZV=Vx ここで、Vxはmin(E1,E2′,…,En′)を
与える動きベクトル ただし、E2′=E2+T2,………………………E
n′=En+Tnである。
【0024】T1はスレショルド値であり、またT2,
…,Tnはハンディ値で、一般にT2<T3<……<T
nである。これらの値は、動きベクトルの個数、累積符
号量、量子化係数、予測画像の種類などの符号化情報C
Iに応じて決定する。例えば、累積符号化量や量子化係
数が大きな場合、スレショルド値T1を大きくとり、ま
たハンディ値T2,T3,…も大きくとることにより、
ベクトル数の増大に伴う符号化量の増大による符号化効
率の低下を防ぐ。逆に、これらの値が小さい場合は比較
的小さなT1,…,Tnをとることが可能である。
【0025】また、許容動きベクトルの個数が2程度と
少ない場合のスレショルド値T1は、許容動きベクトル
の個数が多い場合におけるT1より大きな値をとること
によって、各動きベクトルの個数に対する選択率を変更
して、許容動きベクトルの個数に応じたバランスポイン
トを設定することが可能となる。さらに、予測画像の種
類については、例えば時間的に離れた画像から予測する
場合、動きの精度はあまり高くないため、許容動きベク
トルの個数を少なめに設定すること、およびT1,…,
Tnの値を高くして、動きベクトルの符号量を少なくし
て、残りの情報量を変換符号化等の他の符号化へ配分す
ることが可能である。逆に、時間的に近い画像からの予
測の場合、予測精度が高いため、T1,…,Tnの値を
小さめに設定することが可能である。
【0026】ただし、同じ個数のベクトルを用いる動き
補償が複数個ある場合は、それぞれにハンディ値を与え
る。例えば、ベクトルの個数が2で、フレームベクトル
やフィールドベクトルなどで複数個の動き補償が可能な
時には、(2)式の動きベクトルVxとして、min
(E1,E21′,E22′……,En′)を与える。
ただし、E21′=E21+T21,E22′=E22
+T22,…………………………En′=En+Tn
【0027】ここに、E21,E22,…は各動き検出
器21,22,…の予測誤差、T21,T22,…はそ
れぞれのハンディ値である。
【0028】この場合、時間的に前後の参照画面からそ
れぞれ1個の動きベクトルを用いて予測を行うフレーム
ベクトルで求めた予測誤差E21と、時間的に前または
後ろのいずれかの参照画面から2個の動きベクトルを用
いて予測を行うフィールドベクトルとで求めた予測誤差
E22に対して、異なる値のハンディ値T21,T22
を与えることにより、フレームベクトルとフィールドベ
クトルとのどちらかに優先度を与えることが可能であ
る。
【0029】本発明の実施にあたっては種々の変形形態
が可能である。例えばブロックのサイズは、16画素×
16ラインに限らず、32画素×32ラインなど種々の
サイズが適用可能である。
【0030】また、E2′,…,En′に関しては、E
2′=C2×E2+T2,…………………………En′
=Cn×En+Tnのように、ある係数C2,…,Cn
をE2,…,Enに対して掛けて、その後ハンディ値T
2,…,Tnを加算することにより、より細かい制御を
行うことが可能である。
【0031】
【発明の効果】本発明では、複数の動き検出のそれぞれ
の予測誤差にスレッショルド値またはハンディ値をもた
せ、同程度の予測誤差を持つ動き予測に対してはベクト
ルの個数が少ない動き補償予測を優先的に選択するよう
にしたので、従来の予測誤差値の大小のみによるベクト
ル個数の多い動き補償方式に比べて、符号化量を削減で
き、符号化効率の向上を実現することが可能である。
【0032】効果の一例として、ISOテスト動画像
(Flower Garden,Bicycle)を、
CCIR601画像フォーマットの条件において、4M
bit/sのビットレートで符号化を行った際の画質
(S/N比)は、フレーム動き補償とフィールド動き補
償を適応的に用いた方式に比較して、0.5〜1.0d
B向上でき、動きベクトル情報伝送量は30〜60%削
減できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における動き検出装置を説明す
るための構成図である。
【図2】ブロックデータの構成である。
【図3】従来の動き検出器を示す。
【図4】符号化装置の構成図である。
【図5】動きベクトル検出器の構成を示す。
【符号の説明】
10 入力画面 11 参照画面 12 比較器 13 選択器 14 前処理器 21 1ベクトル動き検出器 22 2ベクトル動き検出器 2n nベクトル動き検出器 41 減算器 42 符号化器 43 量子化器 44 逆量子化器 45 復号器 46 加算器 47 フレームメモリ 48 動き検出部 49 動き補償器 50 可変長符号化器 51 多重化器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画面と参照画面を用いブロック単位
    でブロックの動きベクトルの予測と該予測に対する誤差
    により動き補償を行うインタレース動画像の動き補償予
    測装置において、 該ブロックに対し1個ないし複数個の参照画面による動
    きベクトルを用いて得られる複数個の動き検出手段と、 前記各動き検出手段から出力された予測誤差信号にハン
    ディ値を付加する前処理手段と、 該前処理手段から出力された各予測誤差を比較し、一番
    小さい予測誤差を示す選択フラグと、該一番小さい予測
    誤差を出力した動き検出手段からの動きベクトルを選択
    する手段とを具備し、 符号化された予測誤差に、いずれの動き検出手段からの
    出力を選択したかを示す選択フラグおよび該選択フラグ
    に対応した動きベクトルを付加して伝送するようにした
    ことを特徴とするインタレース動画像の動き補償予測装
    置。
  2. 【請求項2】 前記請求項1に記載されたインタレース
    動画像の動き補償予測装置において、 予測誤差値が予め定められるスレッショルド値より小さ
    い場合には、1個の動きベクトルによる動き補償方式を
    優先的に選択するようにしたことを特徴とするインタレ
    ース動画像の動き補償予測装置。
  3. 【請求項3】 前記請求項1に記載されたインタレース
    動画像の動き補償予測装置において、 動きベクトル数に応じて予測誤差値にハンディを与え、
    動きベクトルの数の少ない方が優先的に選択されるよう
    にしたことを特徴とするインタレース動画像の動き補償
    予測装置。
  4. 【請求項4】 前記請求項1に記載されたインタレース
    動画像の動き補償予測装置において、 前記ハンディ値は、動きベクトルの個数、累積符号量、
    量子化係数および予測画像の種類のうちの少なくとも一
    つを含む符号化情報に応じて決定されるようにしたこと
    を特徴とするインタレース動画像の動き補償予測装置。
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