JPH07177519A - 動きベクトル検出方法 - Google Patents

動きベクトル検出方法

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JPH07177519A
JPH07177519A JP31953993A JP31953993A JPH07177519A JP H07177519 A JPH07177519 A JP H07177519A JP 31953993 A JP31953993 A JP 31953993A JP 31953993 A JP31953993 A JP 31953993A JP H07177519 A JPH07177519 A JP H07177519A
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JP
Japan
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motion vector
block
detected
motion
coding unit
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JP31953993A
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Kazumitsu Saburi
和充 佐分利
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Kyocera Corp
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Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、動きベクトルの検出に要する計算量
が削減でき、また予測精度の高い動きベクトル検出方法
を提供することを目的とする。 【構成】本発明は、間引いたブロック毎に動きベクトル
を検出し、検出された動きベクトルから内挿補間するこ
とによって、検出を行なっていないブロックに動きベク
トルを与え、最終の動きベクトル検出においては各ブロ
ック毎に検出を行なう動きベクトル検出方法である。 【効果】予測精度の高い動き補償が行えるため、予測誤
差による発生符号量が非常に少なくなり、符号化効率が
向上し、既存の符号化器に対してブロック間引き手段お
よび内挿補間手段を追加するだけで、TV電話のような
伝送レートが低い場合でも符号化遅延が起こることなく
自然なリアルタイム画像を伝送することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル回線に接続
して使用されるTV電話などの画像通信方法に関し、特
に動き補償による予測符号化と直交変換による変換符号
化を用いた動画像符号化における動きベクトルの検出方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】動画像の符号化について図2を参照して
説明する。画像入力信号200はブロック分割器201
によって定められたブロックサイズにブロック化され
る。フレーム間符号化を行なうかフレーム内符号化を行
なうかを符号化制御部205にて判定するが、ここでは
動きベクトルを用いた符号化であるフレーム間符号化に
ついてのみ説明する。ブロック化された入力信号と前フ
レームの画像を動き補償した予測画像との差分を減算器
210にて求め、予測誤差画像とする。この予測誤差画
像を直交変換器203および量子化器204によって変
換係数の量子化出力215として出力する。予測画像は
逆量子化器206、逆直交変換器207、加算器209
および動き補償フレームメモリ208によって構成され
たローカルデコーダ部212によって生成される。フレ
ームメモリは前フレームの画像を記憶し、この記憶され
た前フレームの画像信号とブロック化された現画像入力
信号が動きベクトル検出器211に入力され、動きベク
トルが検出される。検出された動きベクトルに基づいて
動き補償が行なわれ、予測画像が生成される。
【0003】従来、動きベクトルの検出方法としては3
ステップ方式(例えばCCITT、Descripti
on of Ref.Model 8)が広く用いられ
ている。3ステップ方式では、まず対象単位ブロックと
その位置を±4画素ずらした前フレーム画像の周囲の8
ブロック間でブロックマッチングを行ない、誤差が最小
となるブロックとの位置関係を求め、さらにその位置か
ら±2画素ずらした前フレーム画像の周囲の8ブロック
間でブロックマッチングを行なう。最後に±1画素ずら
してブロックマッチングを行ない、誤差が最小となるブ
ロックとの位置関係を最終的な動きベクトル値として与
える。このように±4/±2/±1画素と段階的にずら
した前フレーム画像との間でブロックマッチングを行な
い、最小の誤差を求めることにより動きベクトルが検出
される。単位ブロックの大きさを16×16画素とする
と1対象ブロック当たりの計算量は25回のマッチング
を行なうこととなり、TV電話で用いられているCIF
画像(352画素×288画素)では1フレーム当たり
のマッチング回数は9900回となる。
【0004】計算量の削減を目的とした動きベクトルの
検出方法の技術としては、例えば、「階層画素情報を用
いた動画像における動き量検出方式」電子情報通信学会
論文誌、J72−D−II、No.3がある。この例に示
されている技術では、画像入力信号から周波数帯域を1
/2にカットし、サンプリング周波数を1/2にした画
像を生成し、さらに同様の処理を繰り返すことによって
原画像から順次解像度の低い階層画像を生成する。動き
ベクトルの検出は解像度の低い上位階層より、3ステッ
プ方式と同様に段階的に解像度の高い下位階層まで行な
われる。計算量では、上位階層で求められた位置関係を
隣合うブロックで共用するため、CIF画像での1フレ
ーム当たりのマッチング回数は約5000回と3ステッ
プ方式に比べて少なくなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の3ステップ方式
を用いた動きベクトル検出では、ブロックのマッチング
回数が多く計算量が膨大となるため、TV電話のような
低レートの画像通信装置においては負荷が大きくなり符
号化遅延の要因となる。また階層的動きベクトル検出方
式では、3ステップ方式に比べてマッチング回数は半減
するが、階層画像を生成して動きベクトルの検出を行な
うため、階層画像を生成するためのハードウェアあるい
はアルゴリズムが必要となり、装置が複雑化するという
問題点があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題点に
鑑みてなされたものであって、ディジタル化された画像
入力信号の近接した規定数の画素をまとめて符号化単位
ブロックとし、この符号化単位ブロック毎に前フレーム
の対応するブロックとの差分情報から現フレームとの位
置関係、すなわち動きベクトルを検出し、大領域から小
領域へ段階的に検出を行なう動画像の動きベクトル検出
方法であって、符号化単位ブロックを間引くブロック間
引き手段を有し、間引いたブロック毎に動きベクトルを
検出し、検出された動きベクトルから内挿補間すること
によって、検出を行なっていないブロックに動きベクト
ルを与え、最終段階の動きベクトル検出においては各ブ
ロック毎に検出を行なう動きベクトル検出方法を提供す
るとともに、対象単位ブロックと隣接するブロックの動
きベクトルの差分を測定し、動きベクトルの差分の絶対
値が、予め定められた閾値より大きい場合には、この符
号化単位ブロックについての動きベクトル検出を初期段
階から単独に行なう動きベクトル検出方法である。
【0007】また、対象単位ブロックと隣接するブロッ
クの動きベクトルの差分を測定し、動きベクトルの差分
の絶対値が、予め定められた閾値より大きい場合には、
この符号化単位ブロックにを細分化し、動きベクトルの
検出を行なう方法である。
【0008】
【作用】本発明による動きベクトル検出方法は、大領域
から小領域へ段階的に検出を行なう動画像の動きベクト
ル検出に要する計算量を削減し、効率的に動きベクトル
を検出するものであって、動きの異なる対象物が含まれ
るブロックに対しては適応的にブロックを細分化し、ま
た単独に動きベクトル検出を行なう。
【0009】
【実施例】以下、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1の実施例を示すフローチャー
ト、図3と図4はそのブロック間引き処理を示す説明図
である。同図に沿って動きベクトル検出の動作を説明を
する。
【0010】動きベクトル検出が開始され、画像信号が
入力され(ステップ1、以下S1のように記す)、符号
化の単位ブロックに分割し(S2)、分割したブロック
に対してまず大領域の動きベクトルを検出する。ここで
動きベクトルを検出するブロックをフレーム画像の全ブ
ロックに対して行なうのではなく、例えば図3の斜線部
で示されたブロックのようにブロック間引きを行ない
(S3)、間引いたブロックについてのみ検出を行なう
(S4)。
【0011】検出されたベクトル値を元に矢印で示した
各ブロックに対して内挿補間処理を行ない(S5)、検
出を行なっていないブロックに動きベクトル値を与え
る。ここで動きベクトルが検出されているか、与えられ
ているブロックは例えば図4に示す市松模様斜線部であ
る。この時に対象ブロックと隣接するブロックの動きベ
クトル値の差分を求め(S6)、その差分値が予め設定
されている閾値より大きい場合には、周辺のブロックと
動きの異なる対象物がブロック中に存在すると判断し
て、内挿補間処理による値を採用せず、単独に動きベク
トルの検出を行なう(S7)。
【0012】フレーム画像全体に対して求められた動き
ベクトル値を初期値として、市松模様状に間引いたブロ
ックについて段階的に中領域の動きベクトル検出を行な
い、最終の小領域の動きベクトル検出を行なうまでこの
処理を繰り返す。最終の小領域の検出を行なうに際し
て、フレーム画像の全ブロックに動きベクトルが与えら
れるように内挿補間し(S9)、図4の例では上下、左
右に隣接するブロックの動きベクトル値から求め、全ブ
ロックに動きベクトルが求められ、最終的な動きベクト
ル検出を行なう。
【0013】さらに検出の対象とするブロックと隣接す
るブロックの動きベクトル値の差分を求め、その差分値
が予め設定された閾値より大きい場合には、周辺のブロ
ックと動きの異なる対象物がブロック中に存在するもの
と判断して、対象ブロックを細分化し、細かい領域毎に
動きベクトルを検出する。この処理により対象物体のエ
ッジ部や別の移動物体がブロック中に含まれていても、
適応的にブロック分割することになり、より実際の動き
に合った動きベクトル検出が行なわれる。
【0014】このようにして本発明の第1の実施例によ
る動きベクトルの検出に要する計算量は、3ステップ法
に適用させた場合でも約5000回のマッチングとな
り、通常の3ステップ法に比べて1/2の計算量に削減
される。また本発明の第1の実施例を階層的符号化に適
用させた場合にはさらに計算量の削減が可能となる。
【0015】また第2の実施例としてブロックの間引き
処理を図5に示すように行なうことによって、図3に示
す間引き処理と検出するブロック数は同一でありなが
ら、フレーム画像の全ブロックにおいて隣接する複数の
ブロックから内挿補間ができ、より効率的に動きベクト
ル検出を行うことが可能となる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によれ
ば、動きベクトルの検出に要する計算量が削減でき、効
率的な動きベクトル検出が行なえる。また同一ブッロク
内に、別の動きを持った物体が存在したり、物体のエッ
ジ部が存在した場合でも、予測精度の高い動き補償が行
えるため、予測誤差による発生符号量が非常に少なくな
り、符号化効率が向上する。この結果、既存の符号化器
に対してブロック間引き手段および内挿補間手段を追加
するだけで、TV電話のような伝送レートの低い場合で
も符号化遅延を起こすことなく自然なリアルタイム画像
を伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すフローチャート。
【図2】動画像符号化器のブロック図。
【図3】第一の実施例のブロック間引き処理を示す説明
図。
【図4】第一の実施例のブロック間引き処理を示す説明
図。
【図5】第二の実施例のブロック間引き処理を示す説明
図。
【符号の説明】
200 画像入力信号 201 ブロック分割器 202 フレーム内/フレーム間符号化切り替えスイッ
チ 203 直交変換器 204 量子化器 205 符号化制御部 206 逆量子化器 207 逆直交変換器 208 動き補償付きフレームメモリ 209 加算器 210 減算器 211 動きベクトル検出器 212 ローカルデコーダ部 213 フレーム内/フレーム間判定出力 214 量子化特性出力 215 変換係数の量子化出力 216 動きベクトル値出力

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディジタル化された画像入力信号の近接し
    た規定数の画素をまとめて符号化単位ブロックとし、 この符号化単位ブロック毎に前フレームの対応するブロ
    ックとの差分情報から現フレームとの位置関係、すなわ
    ち動きベクトルを検出し、 大領域から小領域へ段階的に検出を行なう動画像の動き
    ベクトル検出方法において、 符号化単位ブロックを間引くブロック間引き手段を有
    し、 間引いたブロック毎に動きベクトルを検出し、 検出された動きベクトルから内挿補間することによっ
    て、検出を行なっていないブロックに動きベクトルを与
    え、 最終段階の動きベクトル検出においては各ブロック毎に
    動きベクトルの検出を行なう動きベクトル検出方法。
  2. 【請求項2】対象符号化単位ブロックと隣接するブロッ
    クの動きベクトルの差分を測定し、 この差分の絶対値が、予め定められた閾値より大きい場
    合には、 前記符号化単位ブロックについての動きベクトルの検出
    を初期段階から単独に行なう請求項1記載の動きベクト
    ル検出方法。
  3. 【請求項3】対象符号化単位ブロックと隣接するブロッ
    クの動きベクトルの差分を測定し、 この差分の絶対値が、予め定められた閾値より大きい場
    合には、 前記符号化単位ブロックを細分化し、動きベクトルの検
    出を行なう請求項1記載の動きベクトル検出方法。
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