JPH07121122B2 - Motion compensation predictive coding device - Google Patents

Motion compensation predictive coding device

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JPH07121122B2
JPH07121122B2 JP61262232A JP26223286A JPH07121122B2 JP H07121122 B2 JPH07121122 B2 JP H07121122B2 JP 61262232 A JP61262232 A JP 61262232A JP 26223286 A JP26223286 A JP 26223286A JP H07121122 B2 JPH07121122 B2 JP H07121122B2
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JP
Japan
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image signal
signal
block
binary
motion vector
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JP61262232A
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顕男 柴田
郁夫 井上
章喜 田中
喜博 宇野
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、テレビジョン、テレビ会議等の画像信号の符
号化などで利用される、動き補償予測符号化装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motion compensation predictive coding device used for coding image signals in television, video conference, and the like.

従来の技術 最近、動き補償予測符号化装置は動画像の高能率符号化
等の分野で、盛んに利用されるようになってきており、
一部では実用化も報告されている。
2. Description of the Related Art Recently, a motion compensation predictive coding device has been actively used in the field of high efficiency coding of moving images,
Practical application has also been reported in some areas.

この動き補償予測符号化の原理は、動画像のフレーム間
(又はフィールド間)の相関を利用し、現フレームと前
フレームの間の画像の動きを求めてこの動きに基づいて
現フレームの画像を予測し、これと現フレームの間で予
測誤差を求め、この予測誤差情報と動き情報とを符号化
する、というものである。
The principle of this motion compensation predictive coding utilizes the correlation between frames (or between fields) of a moving image, obtains the motion of the image between the current frame and the previous frame, and based on this motion, the image of the current frame is calculated. The prediction error is calculated between this and the current frame, and the prediction error information and the motion information are encoded.

ここで、フレーム間の画像の動き(動ベクトルと呼ばれ
る)を求める方法としては、ブロックマッチング法と呼
ばれる方法が良く知られている(例えば、「フレーム間
符号化における動き補正」二宮佑一、電子通信学会技術
研究報告IE−78−6)。
Here, a method called a block matching method is well known as a method for obtaining a motion (called a motion vector) of an image between frames (for example, "motion correction in interframe coding" Yuichi Ninomiya, Electronic Communication IEICE Technical Report IE-78-6).

この方法について、以下第10図を参照して説明を行う。This method will be described below with reference to FIG.

この方法は、現フレーム122と前フレーム123の間の画像
の動きを矩形のブロック単位で求めるもので、第10図に
示す如く、現フレーム122を複数の検出ブロックに分割
した各検出ブロック124について最も良く一致する部分
を前フレーム123の参照領域125に含まれる参照ブロック
126の中から見つけ、この間の動き量を動ベクトル127と
して求めるものである。
This method obtains the motion of the image between the current frame 122 and the previous frame 123 in rectangular block units. As shown in FIG. 10, for each detection block 124 obtained by dividing the current frame 122 into a plurality of detection blocks. The best matching portion is the reference block included in the reference area 125 of the previous frame 123.
It is found from 126 and the amount of motion during this is obtained as a motion vector 127.

この際、ブロックの一致の度合は定められた評価関数値
(ブロック間の画素差分の絶対値総和など様々なものが
考案されている)の大小により判定し、動ベクトルの検
出は参照領域に含まれる多数の参照ブロックの中から評
価関数最小値を与えるものを探し出すことにより行って
いた。
At this time, the degree of block matching is determined by the magnitude of a predetermined evaluation function value (various things such as sum of absolute values of pixel differences between blocks have been devised), and motion vector detection is included in the reference area. This is done by finding the one that gives the minimum value of the evaluation function from a large number of reference blocks.

発明が解決しようとする問題点 しかし、以上の方法に基づいた構成では、評価関数値の
計算に多値(例えば8ビット)で表された画素値を用い
て減算・比較等の多量の演算を行うこととなり実時間処
理で評価できる参照ブロックの数が限られて来るため、
正しい動ベクトルを与える参照ブロックが評価されない
場合が生じ、結果として動ベクトルの検出精度が低くな
り、予測誤差情報を表す符号量が多くなるという問題を
有していた。
Problems to be Solved by the Invention However, in the configuration based on the above method, a large amount of calculation such as subtraction / comparison is performed by using a pixel value represented by multiple values (for example, 8 bits) in the calculation of the evaluation function value. Since it will be done, the number of reference blocks that can be evaluated in real-time processing will be limited,
In some cases, a reference block that gives a correct motion vector is not evaluated, resulting in a low motion vector detection accuracy and a large amount of code representing prediction error information.

この問題に対しては、従来より、複数の参照ブロックに
対する評価関数値の計算を並列に行う構成とすることに
より改善がなされていたが、この場合は装置規模が大き
くなるという点が問題となっていた。
In order to solve this problem, conventionally, the evaluation function values for a plurality of reference blocks are calculated in parallel, but the problem has been solved in this case. Was there.

本発明は、以上のような従来の問題点に鑑み、装置規模
を増大させずに精度良く動ベクトルを検出することので
きる、動き補償予測符号化装置を提供することを目的と
するものである。
In view of the above conventional problems, it is an object of the present invention to provide a motion compensation predictive coding device capable of detecting a motion vector with high accuracy without increasing the device scale. .

問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、現フレーム又はフィ
ールド画像信号を二値化する第1の二値化手段と、前記
第1の二値化手段により得た二値画像信号に基づいてフ
レーム又はフィールド面を複数個に分割した検出ブロッ
クを構成する検出ブロック構成手段と、前フレーム又は
フィールド画像信号を二値化する第2の二値化手段と、
前記第2の二値化手段により得た二値画像信号に基づい
てフレーム又はフィールド面上で検出ブロックと同位置
を基準とし少なくとも1画素単位でシフトした位置の参
照ブロックを構成する参照ブロック構成手段と、前記検
出ブロック構成手段及び参照ブロック構成手段により得
た2つの二値画像信号ブロックに基づいて評価関数値を
求める二値演算手段と、前記二値演算手段により得た評
価関数値に基づいて動ベクトルを求める動ベクトル算出
手段とを設けたものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention has a first binarizing means for binarizing a current frame or field image signal, and a binarizing means obtained by the first binarizing means. Detection block forming means for forming a detection block in which a frame or field surface is divided into a plurality of portions based on the value image signal, and second binarizing means for binarizing the previous frame or field image signal,
Reference block forming means for forming a reference block at a position shifted by at least one pixel with reference to the same position as the detection block on the frame or field plane based on the binary image signal obtained by the second binarizing means. A binary operation means for obtaining an evaluation function value based on the two binary image signal blocks obtained by the detection block configuration means and the reference block configuration means; and an evaluation function value obtained by the binary operation means And a motion vector calculating means for calculating a motion vector.

作用 本発明は上記構成により、第1、第2の二値化手段によ
り画像信号の変域を複数個に分割した各区間ごとに隣接
区間とは値が異なるよう設定された0/1の値を二値画像
信号として出力し、二値演算手段によりその二値化され
た画像信号に基づいて動ベクトル検出のための評価関数
値を求めることで、装置規模を増大せずに、精度良く動
ベクトルを検出することができる。
Effect of the Invention The present invention has the above-described configuration, and a value of 0/1 set so that the value is set to be different from that of the adjacent section for each section obtained by dividing the domain of the image signal into a plurality of sections by the first and second binarizing means. Is output as a binary image signal, and the evaluation function value for detecting the motion vector is obtained based on the binarized image signal by the binary operation means, so that the device scale is accurately increased without increasing the device scale. Vectors can be detected.

実 施 例 以下、第9図を参照して、本発明における画像信号の二
値化についてその概念を先に説明する。
Practical Example The concept of binarization of an image signal in the present invention will be described below with reference to FIG.

第9図(a)において、横軸は画素位置、縦軸は画素値
を示す。画素値の変域はn個のしきい値t1〜tn(同図で
はn=5)により、n+1個の区間に分割されており、
隣接区間で値が異なるよう0又は1の二値化画素値が割
当てられている。各画素は、画素値がどの区間に属する
かに応じて二値化される。以上により画像は、第9図
(b)のように二値化される。
In FIG. 9A, the horizontal axis represents the pixel position and the vertical axis represents the pixel value. The range of pixel values is divided into n + 1 sections by n threshold values t 1 to t n (n = 5 in the figure),
Binary pixel values of 0 or 1 are assigned so that the values are different in the adjacent sections. Each pixel is binarized according to which section the pixel value belongs to. As a result, the image is binarized as shown in FIG. 9 (b).

この二値化方法は、画素値の分布の偏りに影響されるこ
となく、画像の局所的な変化を表すことができるので、
二値化された画像は動ベクトル検出のブロックのような
小領域内でも、原画像の特徴を反映したものとなる。従
って、この方法による二値画像でパターンが一致すれ
ば、原画像でも一致している可能性が高い。
Since this binarization method can represent a local change in an image without being affected by the bias in the distribution of pixel values,
The binarized image reflects the characteristics of the original image even in a small area such as a motion vector detection block. Therefore, if the patterns match in the binary image obtained by this method, it is highly possible that the original images also match.

一方、本発明では評価関数値の計算に二値画像信号を用
いるため、1つの参照ブロックに対する評価関数値を求
めるための演算量が少なくてすむ。例えば、評価関数を
二値化画素値のブロック間での不一致の個数で定義すれ
ば、ブロックサイズ8画素×8ラインの場合で64回の排
他的論理和の計算とその真偽値が「真」となった数のカ
ウントで、評価関数値を求めることができる。
On the other hand, in the present invention, since the binary image signal is used for calculating the evaluation function value, the amount of calculation for obtaining the evaluation function value for one reference block can be small. For example, if the evaluation function is defined by the number of disagreement between blocks of binarized pixel values, 64 times of exclusive OR calculation and its true / false value are “true” when the block size is 8 pixels × 8 lines. The evaluation function value can be obtained by counting the number of "."

従って、本発明では従来技術の場合に比べて多数の参照
ブロックを評価することができるため、正しい動ベクト
ルを与える参照ブロックが評価されない可能性は低くな
り、動ベクトルの検出精度は向上する。また、評価関数
値の計算を並列に行う構成とした場合の装置規模も、従
来技術による場合に比べてかなり小さくてすむ。
Therefore, according to the present invention, a larger number of reference blocks can be evaluated as compared with the case of the conventional technique, so that a reference block that gives a correct motion vector is less likely to be evaluated and the motion vector detection accuracy is improved. In addition, the scale of the apparatus when the evaluation function value is calculated in parallel can be considerably smaller than that of the conventional technology.

以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。なお、本発明では、参照ブロックごとの評価
を複数ブロック並列に行う構成と1ブロックずつ行う構
成が考えられるが、ここでは後者の場合について説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present invention, a configuration in which a plurality of reference blocks are evaluated in parallel and a configuration in which each block is evaluated one block at a time are conceivable, but the latter case will be described here.

第1図は、本発明の一実施例における動き補償予測符号
化装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a motion compensation predictive coding apparatus according to an embodiment of the present invention.

第1図において、1はディジタルの入力画像信号が供給
される入力端子、3は動ベクトルを算出する動ベクトル
二値検出部、4は前フレーム復号画像信号を動ベクトル
二値検出部3に順次供給するフレームメモリ、8は動き
補償予測を行なって現フレームの予測信号を生成する予
測部である。10は予測誤差を求める予測誤差信号生成部
で、遅延回路11、減算器13より構成されている。15,24
は例えば可変長符号化を行なう符号化器である。17は予
測部8と符号化器15の出力により復号画信号を求める復
号部で、復合器18、遅延回路20、加算器22より構成され
ている。26はマルチプレクサ、28は送信バッファメモ
リ、30は伝送路である。
In FIG. 1, 1 is an input terminal to which a digital input image signal is supplied, 3 is a motion vector binary detection unit for calculating a motion vector, and 4 is a preceding frame decoded image signal sequentially supplied to the motion vector binary detection unit 3. A frame memory 8 to be supplied is a prediction unit that performs motion compensation prediction to generate a prediction signal of the current frame. Reference numeral 10 is a prediction error signal generation unit that obtains a prediction error, and includes a delay circuit 11 and a subtractor 13. 15,24
Is an encoder that performs variable length coding, for example. A decoding unit 17 obtains a decoded image signal from the outputs of the prediction unit 8 and the encoder 15, and includes a decoding unit 18, a delay circuit 20, and an adder 22. 26 is a multiplexer, 28 is a transmission buffer memory, and 30 is a transmission line.

上記構成において、以下その動作について説明する。The operation of the above configuration will be described below.

まず、入力端子1からは、A/D(アナログ/ディジタ
ル)変換された現フレームの入力画像信号が供給され、
信号線2を介して動ベクトル二値検出部3及び予測誤差
信号生成部10に送られる。動ベクトル二値検出部3で
は、現フレーム入力画像信号及びフレームメモリ4より
信号線5を介して供給される前フレーム復号画像信号に
基づき動ベクトルを求め、動ベクトル信号として信号線
6を介して予測部8及び符号化器24に供給する。動ベク
トル信号の供給を受けた予測部8では、この動ベクトル
信号及びフレームメモリ4より信号線7を介して供給さ
れる前フレーム復号画像信号に基づき動き補償予測を行
い、現フレームの予測信号を生成して、入力画像信号と
同じ走査シーケンスで、信号線9を介して予測誤差信号
生成部10及び復号部17に供給する。予測誤差信号生成部
10では、遅延回路11を介して供給される入力画像信号と
予測部8から供給される予測信号の誤差を減算器13によ
り求めて予測誤差信号として信号線14を介して符号化器
15に出力する。なお、遅延回路11は減算器13への2つの
信号の入力のタイミングを合せるために用いられてい
る。次に符号化器15及び24ではそれぞれ、予測誤差信号
及び動ベクトル信号を例えば可変長符号化し、予測誤差
符号及び動ベクトル符号としてマルチプレクサ26に送出
する。予測誤差符号は復号部17にも送出される。そして
マルチプレクサ26では符号化器15の出力である予測誤差
符号及び符号化器24の出力である動ベクトル符号を多重
化し、画情報符号として信号線27を介して送信バッファ
メモリ28に供給する。この送信バッファメモリ28は、画
情報符号の送出速度を伝送路30の伝送速度に合せるため
に用いられる。
First, the input image signal of the current frame which is A / D (analog / digital) converted is supplied from the input terminal 1,
It is sent to the motion vector binary detector 3 and the prediction error signal generator 10 via the signal line 2. The motion vector binary detector 3 obtains a motion vector based on the current frame input image signal and the previous frame decoded image signal supplied from the frame memory 4 via the signal line 5, and outputs the motion vector via the signal line 6 as a motion vector signal. It is supplied to the prediction unit 8 and the encoder 24. The prediction unit 8 that has been supplied with the motion vector signal performs motion compensation prediction based on this motion vector signal and the previous frame decoded image signal supplied from the frame memory 4 via the signal line 7, and outputs the prediction signal of the current frame. It is generated and supplied to the prediction error signal generation unit 10 and the decoding unit 17 via the signal line 9 in the same scanning sequence as the input image signal. Prediction error signal generator
In 10, the error between the input image signal supplied via the delay circuit 11 and the prediction signal supplied from the prediction unit 8 is obtained by the subtracter 13 and is used as a prediction error signal via the signal line 14 to the encoder.
Output to 15. The delay circuit 11 is used to match the timing of inputting the two signals to the subtractor 13. Next, in the encoders 15 and 24, the prediction error signal and the motion vector signal are, for example, variable-length coded, and are sent to the multiplexer 26 as the prediction error code and the motion vector code. The prediction error code is also sent to the decoding unit 17. Then, the multiplexer 26 multiplexes the prediction error code which is the output of the encoder 15 and the motion vector code which is the output of the encoder 24, and supplies it as a picture information code to the transmission buffer memory 28 via the signal line 27. The transmission buffer memory 28 is used to match the transmission speed of the image information code with the transmission speed of the transmission line 30.

なお、復号部17では、予測誤差符号を復号器18により復
号し、加算器22によりこれと予測信号の和を求め、復号
画像信号として信号線23を介してフレームメモリ4に送
出する。この復号画像信号は、動ベクトル二値検出部3
及び予測部8で使用される。遅延回路20は、加算器22へ
の2つの信号の入力のタイミングを合せるために用いら
れるものである。
In the decoding unit 17, the prediction error code is decoded by the decoder 18, the sum of the prediction error code and the prediction signal is obtained by the adder 22, and the decoded image signal is sent to the frame memory 4 via the signal line 23. This decoded image signal is transmitted to the motion vector binary detector 3
And used by the prediction unit 8. The delay circuit 20 is used to match the timing of inputting two signals to the adder 22.

第2図は、本発明の一実施例における動き補償予測符号
化装置に対応する復号装置の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a decoding device corresponding to the motion compensation predictive coding device in the embodiment of the present invention.

第2図において、30は伝送路、32は受信バッファメモ
リ、34は受信バッファメモリ32の出力を動ベクトル符号
と予測誤差符号に分離するデマルチプレクサ、36,43は
その動ベクトル符号と予測誤差符号をそれぞれ復号化す
る復号器、38はフレームメモリ39から供給される前フレ
ーム復号画像信号と復号器36の出力から予測信号を生成
する予測部、45は加算器、47は出力端子である。
In FIG. 2, 30 is a transmission line, 32 is a receiving buffer memory, 34 is a demultiplexer for separating the output of the receiving buffer memory 32 into a motion vector code and a prediction error code, and 36 and 43 are the motion vector code and the prediction error code. Is a predictor for generating a prediction signal from the previous frame decoded image signal supplied from the frame memory 39 and the output of the decoder 36, 45 is an adder, and 47 is an output terminal.

上記構成において、以下その動作について説明する。The operation of the above configuration will be described below.

まず伝送路30を介して送られた画情報符号は、受信バッ
ファメモリ32に一旦記憶されたのち、復号処理速度に合
せて読出され、信号線33を介してデマルチプレクサ34に
送られる。デマルチプレクサ34では、これを動ベクトル
符号と予測誤差符号とに分離し、前者を信号線35より復
号器36へ、後者を信号線42より復号器43に送出する。復
号器36及び43ではこれらを復号し、それぞれ動ベクトル
信号及び予測誤差信号として信号線37及び信号線44へ送
出する。動ベクトル信号は信号線37を介して予測部38に
供給され、予測部38ではこれとフレームメモリ39より信
号線40を介して供給される前フレーム復号画像信号とに
基づいて予測信号を生成する。この予測信号は信号線41
を介して加算器45に供給され、一方で信号線44を介して
供給された予測誤差信号との間で、加算が行われ復号画
像信号が得られる。
First, the image information code sent via the transmission line 30 is once stored in the reception buffer memory 32, then read out in accordance with the decoding processing speed, and sent to the demultiplexer 34 via the signal line 33. The demultiplexer 34 separates this into a motion vector code and a prediction error code, and sends the former to the decoder 36 through the signal line 35 and the latter to the decoder 43 through the signal line 42. The decoders 36 and 43 decode these and send them to the signal line 37 and the signal line 44 as a motion vector signal and a prediction error signal, respectively. The motion vector signal is supplied to the prediction unit 38 via the signal line 37, and the prediction unit 38 generates a prediction signal based on this and the previous frame decoded image signal supplied from the frame memory 39 via the signal line 40. . This prediction signal is signal line 41
And the prediction error signal supplied via the signal line 44 are added to the adder 45 to obtain a decoded image signal.

なお、この復号画像信号は出力端子47より出力されると
ともに、予測部38で使用するためにフレームメモリ39に
記憶される。
The decoded image signal is output from the output terminal 47 and stored in the frame memory 39 for use in the prediction unit 38.

次に、第3図〜第7図を用いて、本発明の一実施例にお
ける第1図のブロック構成のさらに詳細な構成を説明す
る。
Next, a more detailed structure of the block structure of FIG. 1 in one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

第3図は、第1図に示した動ベクトル二値検出部3の詳
細な構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the motion vector binary detector 3 shown in FIG.

第3図において、48,55は二値化回路である。50は現フ
レーム入力画像信号をブロック化する検出ブロック構成
部でメモリ51、アドレスマッピング部52より構成されて
いる。57は前フレーム復号画像信号をブロック化する参
照ブロック構成部で、メモリ58、アドレスマッピング部
59より構成されている。62は検出及び参照ブロック構成
部50,57の各出力により評価関数値を求める二値演算
部、64は比較検出部、65は制御回路である。
In FIG. 3, reference numerals 48 and 55 are binarization circuits. Reference numeral 50 is a detection block configuration unit that divides the input image signal of the current frame into blocks, and includes a memory 51 and an address mapping unit 52. Reference numeral 57 is a reference block configuration unit that divides the decoded image signal of the previous frame into blocks.
It consists of 59. Reference numeral 62 is a binary operation unit that obtains an evaluation function value from each output of the detection / reference block configuration units 50 and 57, 64 is a comparison detection unit, and 65 is a control circuit.

上記構成において、以下その動作について説明する。The operation of the above configuration will be described below.

動ベクトル二値検出部3に供給される信号は現フレーム
入力画像信号と前フレーム復号画像信号であり、それぞ
れ信号線2,5を介して供給され、二値化回路48,55におい
て二値化されて検出ブロック構成部50、参照ブロック構
成部57に送られる。検出ブロック構成部50では、信号線
49を介して供給された二値画像信号をメモリ51に一旦記
憶する。検出ブロックの垂直方向サイズが8画素で入力
画像信号が線順次走査であるとして、メモリ51は少なく
とも8走査線分(1ビット/画素)の容量を必要とす
る。メモリ51からの二値データの読出しはアドレスマッ
ピング部52より信号線53を介して送られたメモリアドレ
ス信号によって行われ、信号線54を介してブロック単位
で送出される。信号線54はこの場合8本の信号線から成
り、そのおのおのが検出ブロックの走査線1本分のデー
タを送るために用いられる。すなわち、検出ブロックの
各走査線のデータは並列に送られることになる。アドレ
スマッピング部52は、例えばメモリテーブルを用いて構
成され、制御回路65より信号線67,68を介して送られた
検出ブロック番号、ブロック内相対アドレス信号に基づ
いてメモリアドレス信号を送出するものである。一方、
参照ブロック構成部57においても、同様にして参照ブロ
ックの二値データが信号線61より送出される。ただし、
検出ブロック構成部とは異なり、アドレスマッピング部
59においては制御回路65より信号線66を介して供給され
るシフト制御信号も用いてメモリアドレス信号が生成さ
れる。また、データ送出のタイミング、メモリサイズも
異なる(メモリサイズは、参照領域の垂直方向サイズ4
画素として、少なくとも24走査線分(1ビット/画素)
が必要である)。こうして得られた検出ブロック、参照
ブロックの二値データは二値演算部62に送られ、ブロッ
クの一致・不一致の度合を示す評価関数値が求められ
て、信号線63を介して比較検出部64に供給される。比較
検出部64では、制御回路65より信号線66を介して送られ
るシフト制御信号の中から評価関数最小値を与えるもの
が動ベクトル信号として信号線6より送出される。
The signals supplied to the motion vector binary detection unit 3 are the current frame input image signal and the previous frame decoded image signal, which are supplied via the signal lines 2 and 5, respectively, and binarized by the binarization circuits 48 and 55. It is sent to the detection block construction unit 50 and the reference block construction unit 57. In the detection block configuration unit 50, the signal line
The binary image signal supplied via 49 is temporarily stored in the memory 51. Assuming that the size of the detection block in the vertical direction is 8 pixels and the input image signal is line-sequential scanning, the memory 51 requires a capacity of at least 8 scanning lines (1 bit / pixel). Reading of binary data from the memory 51 is performed by a memory address signal sent from the address mapping unit 52 via the signal line 53, and sent out in block units via the signal line 54. The signal line 54 in this case consists of eight signal lines, each of which is used to send data for one scan line of the detection block. That is, the data of each scanning line of the detection block is sent in parallel. The address mapping unit 52 is configured by using, for example, a memory table, and outputs the memory address signal based on the detection block number and the in-block relative address signal sent from the control circuit 65 via the signal lines 67 and 68. is there. on the other hand,
Also in the reference block configuration unit 57, the binary data of the reference block is similarly sent out from the signal line 61. However,
Unlike the detection block configuration unit, the address mapping unit
In 59, the memory address signal is generated also by using the shift control signal supplied from the control circuit 65 via the signal line 66. Also, the timing of data transmission and the memory size are different (the memory size is the vertical size 4 of the reference area).
At least 24 scanning lines (1 bit / pixel)
is necessary). The binary data of the detection block and the reference block thus obtained are sent to the binary operation unit 62, the evaluation function value indicating the degree of match / mismatch of the block is obtained, and the comparison detection unit 64 via the signal line 63. Is supplied to. In the comparison / detection unit 64, the shift control signal sent from the control circuit 65 via the signal line 66, which gives the minimum evaluation function value, is sent out from the signal line 6 as a motion vector signal.

第4図は、第3図の動ベクトル二値検出部における二値
化回路化48,55のさらに詳細な構成を示すブロック図で
ある。同図は、画像信号の変域を5つのしきい値により
6つの区間に分割して二値化する場合を示している。
FIG. 4 is a block diagram showing a more detailed configuration of the binarization circuitization 48, 55 in the motion vector binary detection unit of FIG. The figure shows a case where the domain of the image signal is divided into 6 sections by 5 threshold values and binarized.

第4図において、711〜715はしきい値入力端子、731〜7
35は現フレーム入力画像信号あるいは前フレーム復号画
像信号としきい値とを比較する比較器、751〜752は論理
積回路、76はインバータ、79は論理和回路である。
In Figure 4, 71 1 to 71 5 is the threshold input terminal, 73 1-7
3-5 comparator for comparing the current frame input image signal or the preceding frame decoded image signal and the threshold, 75 1-75 2 AND circuit, 76 an inverter, 79 is an OR circuit.

上記構成において、以下その動作について説明する。The operation of the above configuration will be described below.

しきい値入力端子711〜715には、しきい値t1〜t5が供給
されている(t1<t2<…<t5)。このしきい値と信号線
2より供給される画像信号との大小関係が比較器731〜7
35で比較され、画像信号がしきい値以下のとき値1が、
そうでないとき値0が信号線741〜745に出力される。こ
の出力値は論理積回路751〜752、インバータ76、論理和
回路79における論理演算によりまとめられ、結果がその
まま二値化画素値として信号線49より出力される。この
際の二値化画素値は、原画素値lが、t1<lt2、t3
lt4、t5<lのいずれかを満たすとき1、そうでない
とき0となる。
The threshold input terminal 71 1 to 71 5, the threshold t 1 ~t 5 is supplied (t 1 <t 2 <... <t 5). The magnitude relationship between this threshold value and the image signal supplied from the signal line 2 is determined by the comparators 73 1 to 7 3.
3 and 5 are compared. When the image signal is below the threshold value, the value 1 is
The value 0 otherwise is output to the signal line 72d. The output values are combined by the logical operation in the logical product circuits 75 1 to 75 2 , the inverter 76, and the logical sum circuit 79, and the result is directly output from the signal line 49 as a binarized pixel value. The binarized pixel value at this time is such that the original pixel value l is t 1 <lt 2 , t 3 <
It is 1 when either lt 4 or t 5 <l is satisfied, and is 0 otherwise.

第5図は、第3図の動ベクトル二値検出部における二値
演算部62のさらに詳細な構成を示すブロック図である。
同図は、検出ブロックサイズ4×4画素の場合を示して
いる。
FIG. 5 is a block diagram showing a more detailed configuration of the binary operation unit 62 in the motion vector binary detection unit of FIG.
The figure shows the case where the detection block size is 4 × 4 pixels.

第5図において、801〜804は二値ラインマッチング部
で、それぞれシフトレジスタ81,82、排他的論理和回路8
51〜854、ビット加算回路87より構成されている。89は
二値ラインマッチング部801〜804の出力を順次切換えて
出力するマルチプレクサ、91は加算器、93,96はレジス
タである。
In FIG. 5, reference numerals 80 1 to 80 4 denote binary line matching units, which are shift registers 81 and 82 and an exclusive OR circuit 8 respectively.
5 1 to 85 4 and a bit addition circuit 87. 89 is a multiplexer that sequentially switches and outputs the outputs of the binary line matching units 80 1 to 80 4 , 91 is an adder, and 93 and 96 are registers.

上記構成において、以下その動作について説明する。The operation of the above configuration will be described below.

信号線54,61を介して供給された検出ブロック、参照ブ
ロックのデータは走査線単位で二値ラインマッチング部
801〜804に送られる。各二値ラインマッチング部801〜8
04では、シフトレジスタ81,82を用いて画素ごとに二値
データが取出され、ブロック内で同位置の画素同士で、
排他的論理和回路851〜854により一致・不一致が評価さ
れ、不一致のとき値1が、一致のとき値0がビット加算
回路87に供給される。ビット加算回路87ではこれらの和
が求められ、これは走査線ごとの不一致画素数を示す。
この和が信号線881〜884を介して二値ブロックマッチン
グ部801〜804より出力され、マルチプレクサ89に供給さ
れる。マルチプレクサ89では信号線691より送られた選
択制御信号により入力信号線を順次選択して行き、信号
線90を介して入力値を加算器91に供給する。加算器91、
レジスタ93によりこの入力値の和が求められ、ブロック
間の不一致画素数が評価関数値として求められる。レジ
スタ96は出力制御のためのもので、評価関数値は信号線
63より出力される。
The data of the detection block and the reference block supplied via the signal lines 54 and 61 are binary line matching units for each scanning line.
Sent to 80 1 to 80 4 . Each binary line matching unit 80 1 to 8
In 0 4, binary data is taken out for each pixel using the shift register 81 and 82, in between pixels of the same position in the block,
The exclusive OR circuits 85 1 to 85 4 evaluate the match / mismatch, and the value 1 is supplied to the bit adder circuit 87 when they do not match, and the value 0 is supplied to the bit adder circuit 87 when they match. The bit addition circuit 87 calculates the sum of these, which indicates the number of mismatched pixels for each scanning line.
The sum is over the signal line 88 1 to 88 4 is output from the binary block matching unit 80 1 to 80 4, is supplied to the multiplexer 89. The multiplexer 89 sequentially selects the input signal line according to the selection control signal sent from the signal line 69 1, and supplies the input value to the adder 91 via the signal line 90. Adder 91,
The sum of the input values is obtained by the register 93, and the number of mismatched pixels between blocks is obtained as the evaluation function value. The register 96 is for output control, and the evaluation function value is the signal line.
Output from 63.

なお、信号線692はレジスタ93にクリア入力を供給する
ためのもので、信号線693はレジスタ96に出力制御信号
を供給するためのものである。
The signal line 69 2 is for supplying a clear input to the register 93, and the signal line 69 3 is for supplying an output control signal to the register 96.

第6図は、第3図の動ベクトル二値検出部における比較
検出部64のさらに詳細な構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a more detailed structure of the comparison / detection unit 64 in the motion vector binary detection unit of FIG.

第6図において、97は第5図に示した二値演算部62の出
力と後述のレジスタの出力を比較する比較器、99、103
はマルチプレクサ、101、105、108はレジスタである。
In FIG. 6, reference numeral 97 is a comparator for comparing the output of the binary operation unit 62 shown in FIG.
Is a multiplexer, and 101, 105, and 108 are registers.

上記構成において、以下その動作について説明する。The operation of the above configuration will be described below.

レジスタ101は各時点における評価関数最小値を、一方
レジスタ105はそれに対応するシフト量を保持してい
る。比較器97では、信号線63を介して供給される評価関
数値とレジスタ101の内容を比較し、結果を信号線98を
介してマルチプレクサ99,103へ選択制御信号として送出
する。比較結果が信号線63からの入力が小のとき、マル
チプレクサ99,103は信号線63からの入力評価関数値、信
号線66からの入力シフト量を通して、レジスタ101,105
の内容が更新される。最終的にレジスタ105に得られた
シフト量が動ベクトルである。レジスタ108は出力制御
用である。信号線701はレジスタ101へのプリセット入力
を、信号線702はレジスタ108への出力制御入力のための
ものである。レジスタ101は各検出ブロックの動ベクト
ル検出開始ごとに評価関数のとりうる最大値にプリセッ
トされる。
The register 101 holds the minimum value of the evaluation function at each time point, while the register 105 holds the shift amount corresponding thereto. The comparator 97 compares the evaluation function value supplied via the signal line 63 with the contents of the register 101, and sends the result as a selection control signal to the multiplexers 99 and 103 via the signal line 98. When the comparison result indicates that the input from the signal line 63 is small, the multiplexers 99 and 103 pass through the input evaluation function value from the signal line 63 and the input shift amount from the signal line 66 to the registers 101 and 105.
The content of is updated. The shift amount finally obtained in the register 105 is a motion vector. The register 108 is for output control. The signal line 70 1 is for a preset input to the register 101, and the signal line 70 2 is for an output control input to the register 108. The register 101 is preset to the maximum value that the evaluation function can take each time the detection of the motion vector of each detection block is started.

第7図は第1図に示した予測部8のさらに詳細な構成を
示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a more detailed structure of the prediction unit 8 shown in FIG.

第7図において、109は第1図に示したフレームメモリ
4の出力をブロック単位にする予測ブロック構成部で、
メモリ110、アドレスマッピング部111より構成される。
114は走査ケーシングを変換する走査変換バッファメモ
リである。
In FIG. 7, reference numeral 109 is a prediction block configuration unit that makes the output of the frame memory 4 shown in FIG.
It is composed of a memory 110 and an address mapping unit 111.
Reference numeral 114 is a scan conversion buffer memory for converting the scan casing.

上記構成において、予測ブロック構成部109での動作は
第3図における参照ブロック構成部57で説明した動作と
ほぼ同様であって、ブロック単位の画像信号が信号線11
3より出力される。これを走査変換バッファメモリ114に
一旦記憶し、走査シーケンズが変換され信号線9より出
力される。
In the above configuration, the operation in the prediction block construction unit 109 is almost the same as the operation described in the reference block construction unit 57 in FIG.
It is output from 3. This is once stored in the scan conversion buffer memory 114, and the scan sequence is converted and output from the signal line 9.

以上が本発明の一実施例における動き補償予測符号化装
置の細部の構成と動作である。
The above is the detailed configuration and operation of the motion compensation predictive coding apparatus according to the embodiment of the present invention.

以上のように本実施例によれば、現フレーム入力画像信
号と前フレーム画像信号を二値化して評価関数値を求
め、動ベクトルを求めることにより、メモリ容量、二値
演算部において装置規模を小さくすることができる。ま
た、評価関数値の1回あたりの計算時間が短くてすむの
で多数の参照ブロックを評価することができ、また二値
画像が原画像の特徴を反映しているので、結果として動
ベクトルの精度を向上させることができる。従って、予
測誤差情報の発生を抑えることができるので、伝送する
予測誤差に関する符号量を減らすことができる。
As described above, according to the present embodiment, the current frame input image signal and the previous frame image signal are binarized to obtain the evaluation function value, and the motion vector is obtained. Can be made smaller. In addition, since the calculation time of the evaluation function value per time is short, it is possible to evaluate a large number of reference blocks, and since the binary image reflects the characteristics of the original image, the accuracy of the motion vector is consequently increased. Can be improved. Therefore, since the generation of prediction error information can be suppressed, it is possible to reduce the amount of code relating to the prediction error to be transmitted.

次に、本発明の第2の実施例について、図面を参照しな
がら説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第8図は、本発明の第2の実施例における動き補償予測
符号化装置の動ベクトル二値検出部を示すブロック図で
ある。
FIG. 8 is a block diagram showing a motion vector binary detector of the motion compensation predictive coding apparatus according to the second embodiment of the present invention.

第8図において第3図と異なるところは、第3図の参照
ブロック構成部57の代わりに、メモリ58とアドレスマッ
ピング部116により構成された参照ブロックライン構成
部115と、それに基づく制御回路119を設けた点である。
ここで、「ブロックライン」とは検出ブロック垂直方向
サイズ8画素のとき連続する8走査線のことを指し、
「参照ブロックライン」とはブロックラインで参照領域
に含まれた部分を指す。
8 is different from FIG. 3 in that instead of the reference block configuration unit 57 of FIG. 3, a reference block line configuration unit 115 including a memory 58 and an address mapping unit 116, and a control circuit 119 based on the reference block line configuration unit 115. That is the point.
Here, the "block line" refers to 8 scanning lines that are continuous when the size of the detection block in the vertical direction is 8 pixels,
The “reference block line” refers to a part included in the reference area in the block line.

上記構成においては、アドレスマッピング部116では、
信号線66より送られたシフト制御信号、信号線67より送
られた検出ブロック番号、信号線120より送られた参照
ブロックライン内相対アドレス信号に基づいてメモリア
ドレス信号を生成して信号線117を介してメモリ58に供
給する。メモリ58からは、ブロックライン単位で二値画
像信号が信号線118より送出される。二値演算部62では
第5図におけるシフトレジスタ82で1ビットシフトする
ごとに参照ブロックの二値データが取出される。これに
対して第1の実施例の場合は、参照ブロックのデータを
取出すためにブロックの水平方向サイズ分のシフトを必
要とした。なお、この他の動作は第1の実施例の場合と
同じとなる。
In the above configuration, the address mapping unit 116
A memory address signal is generated based on the shift control signal sent from the signal line 66, the detection block number sent from the signal line 67, and the reference block line relative address signal sent from the signal line 120, and the signal line 117 is generated. To the memory 58 via. A binary image signal is sent from the memory 58 through the signal line 118 in block line units. In the binary operation unit 62, the binary data of the reference block is taken out every time the shift register 82 in FIG. 5 shifts by 1 bit. On the other hand, in the case of the first embodiment, in order to fetch the data of the reference block, it is necessary to shift the block by the horizontal size. The other operations are the same as those in the first embodiment.

以上のように本実施例によれば、参照領域内のすべての
参照ブロックを評価する場合などには、参照ブロックの
データの取出しが容易に行えるので、1回の評価あたり
の計算時間が短縮できる。
As described above, according to the present embodiment, when all the reference blocks in the reference area are evaluated, the data of the reference blocks can be easily fetched, so that the calculation time per evaluation can be shortened. .

なお、以上2つの実施例においては、二値化回路48,55
を比較器を用いる構成としたが、メモリテーブルを用い
る構成としてもよい。また、複数ビットの画素値から1
ビットを取出す構成としてもよく、この場合は特別な装
置を必要としない利点がある。
In the above two embodiments, the binarization circuits 48, 55
Although a configuration using a comparator is used, a configuration using a memory table may be used. In addition, from the pixel value of multiple bits, 1
The bit may be taken out, which has the advantage that no special device is required.

また、フレームメモリ4,39を用い、動ベクトルをフレー
ム間で検出する場合について説明したが、フィールドメ
モリを用いて動ベクトルをフィールド間で検出する構成
としてもよい。
Further, although the case where the motion vector is detected between frames using the frame memories 4 and 39 has been described, the motion vector may be detected between fields using the field memory.

発明の効果 以上のように本発明は、動ベクトルを検出する際に、現
フレーム画像信号と前フレーム画像信号を原画像の局所
的な変化の特徴を反映することによって二値化して、こ
れを用いて多くの参照ブロックを評価する構成とするこ
とにより、装置規模を増大させずに精度良く動ベクトル
を検出することができ、その効果は大きい。
As described above, according to the present invention, when detecting a motion vector, the current frame image signal and the previous frame image signal are binarized by reflecting the feature of the local change of the original image, and By using a configuration in which a large number of reference blocks are evaluated, it is possible to detect a motion vector with high accuracy without increasing the device scale, and the effect is large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例における動き補償予測符号化
装置のブロック結線図、第2図は同装置に対応する復号
装置のブロック結線図、第3図〜第8図は同装置の要部
ブロック結線図、第9図は本発明の基本的な二値化を説
明する概念図、第10図は従来の動ベクトル検出の原理を
説明する概念図である。 3……動ベクトル二値検出部、48,55……二値化回路、5
0……検出ブロック構成部、57……参照ブロック構成
部、62……二値演算部、64……比較検出部、115……参
照ブロックライン構成部。
FIG. 1 is a block connection diagram of a motion compensation predictive coding device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block connection diagram of a decoding device corresponding to the same device, and FIGS. Partial block connection diagram, FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining the basic binarization of the present invention, and FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining the principle of conventional motion vector detection. 3 ... Motion vector binary detector, 48, 55 ... Binarization circuit, 5
0 ... Detection block configuration unit, 57 ... Reference block configuration unit, 62 ... Binary operation unit, 64 ... Comparison detection unit, 115 ... Reference block line configuration unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇野 喜博 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (56)参考文献 特公 昭59−33858(JP,B2) 電子通信学会論文誌、J68−B1[1 ](1985−1−25)P.77−84 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshihiro Uno 3-10-1 Higashisanda, Tama-ku, Kawasaki City, Kanagawa Matsushita Giken Co., Ltd. (56) References JP-B 59-33858 (JP, B2) Electronic IEICE Transactions, J68-B1 [1] (1985-1-25) P. 77-84

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】現フレーム又はフィールド画像信号を二値
化する第1の二値化手段と、前記第1の二値化手段によ
り得た二値画像信号に基づいてフレーム又はフィールド
面を複数個に分割した検出ブロックを構成する検出ブロ
ック構成手段と、前フレーム又はフィールド画像信号を
二値化する第2の二値化手段と、前記第2の二値化手段
により得た二値画像信号に基づいてフレーム又はフィー
ルド面上で検出ブロックと同位置を基準とし少なくとも
1画素単位でシフトした位置の参照ブロックを構成する
参照ブロック構成手段と、前記検出ブロック構成手段及
び参照ブロック構成手段により得た2つの二値画像信号
ブロックに基づいて評価関数値を求める二値演算手段
と、前記二値演算手段により得た評価関数値に基づいて
動ベクトルを求める動ベクトル算出手段とを具備し、前
記第1及び第2の二値化手段が、画像信号を複数個の比
較器の組合せにより複数個のしきい値と比較して、画像
信号の変域を複数個に分割した各区間ごとに隣接区間と
は値が異なるよう設定された0/1の値を二値画像信号と
して出力する動き補償予測符号化装置。
1. A first binarizing unit for binarizing a current frame or field image signal, and a plurality of frame or field planes based on the binary image signal obtained by the first binarizing unit. Detection block forming means for forming a detection block divided into two, second binarizing means for binarizing the previous frame or field image signal, and a binary image signal obtained by the second binarizing means. Based on the same position as the detection block on the frame or field plane, the reference block forming means forms a reference block at a position shifted by at least one pixel unit, and 2 obtained by the detection block forming means and the reference block forming means. Binary operation means for obtaining an evaluation function value based on one binary image signal block, and a motion vector based on the evaluation function value obtained by the binary operation means A vector calculating means, wherein the first and second binarizing means compare the image signal with a plurality of threshold values by a combination of a plurality of comparators to determine a plurality of variable regions of the image signal. A motion-compensated predictive coding device that outputs a value of 0/1 set as a value different from that of an adjacent section for each section divided into pieces as a binary image signal.
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