JPH0738721B2 - 動きベクトル検出回路 - Google Patents

動きベクトル検出回路

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JPH0738721B2
JPH0738721B2 JP62323800A JP32380087A JPH0738721B2 JP H0738721 B2 JPH0738721 B2 JP H0738721B2 JP 62323800 A JP62323800 A JP 62323800A JP 32380087 A JP32380087 A JP 32380087A JP H0738721 B2 JPH0738721 B2 JP H0738721B2
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horizontal
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裕司 野尻
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、画像信号の動きベクトル検出回路に係り、
特に画像に位置のオフセット値を与えることで動きベク
トルの検出可能範囲を容易に拡大する機能を備えた動き
ベクトル検出回路に関するものである。
(発明の概要) この発明は画像信号の動きベクトル検出回路に関するも
ので、パターンマッチング法による動きベクトル検出回
路において、フレーム差分の検出に使用する画素に水平
および垂直方向のオフセット値を与える操作を付加して
いる。
これによってハードウェアの規模を大きくすることな
く、検出可能な動きベクトルの範囲を容易に拡大してい
る。
(従来の技術) 従来、パターンマッチング法を用いた動きベクトル検出
回路は第4図に示す構成となっていた。
パターンマッチング法は、第2図に示すようにフレーム
メモリ1により得られた前フレームの画素の、代表点設
定部13により設定されたサブサンプル代表点と呼ばれる
画素を、見本ベクトル(動きベクトルの候補)だけ変位
した現フレームの代表点に対応する画素とのフレーム差
絶対値(第4図では、現フレームの画素が減算器3の一
方の端子に直接印加されるように示れているが、実際に
は、この信号のパス(経路)には現フレーム全体を有限
個の見本ベクトルだけ繰り返し変位させる回路が介在し
ている)を減算器3で求め、フレーム差加算部4で前記
フレーム差絶対値を代表点数加算して求め、次にその加
算した値が最小となる見本ベクトルを最小値検出部5で
求めて、その求められた見本ベクトルを画像の動きベク
トルとする、画像の相関を利用した動きベクトル検出法
である。
前述の方法で代表点を設定するのは、演算回数を減少し
てハードウェアの規模を小さくするためである。従っ
て、動きベクトルの検出可能範囲は見本ベクトルの種類
に依存し、見本ベクトルの種類はハードウェアの規模に
直接関係し、その増加は直ちに飛躍的な規模の増大とな
った。
(発明が解決しようとする問題点) 従来のパターンマッチング法による動きベクトル検出法
では、動きベクトルを検出範囲が見本ベクトルの種類に
よって制限されていた。そして見本ベクトルの種類の増
加は演算回数の増大となり、これはハードウェアの規模
を飛躍的に拡大するという欠点になった。
そこで本発明の目的は、一定数の見本ベクトルに対して
代表点設定部の代表点と現フレームの画像との間で検出
される相対的な動きベクトルを小さくする手段を設け、
その手段により相対的な動きベクトルを小さくすること
でハードウェアの規模を差程増大することなく動きベク
トルの検出可能範囲が拡大できる動きベクトル検出回路
を提供せんとするものである。
(問題点を解決するための手段) すなわち本発明動きベクトル検出回路は、フレームメモ
リを備え、この出力に接続される画像をサブサンプルす
る代表点設定部、見本ベクトルだけ現フレームを変位さ
せた画像と前記代表点設定部の出力間で、前記代表点設
定部で設定された代表点に相当する画素相互間の減算を
行う減算器、該減算器からの減算出力を前記代表点設定
部により設定された代表点数だけ加算するフレーム差加
算部、該フレーム差加算部により求められ代表点数だけ
加算した結果であるフレーム差加算値を最小値とする特
定の見本ベクトルを求め、該見本ベクトルが表わす水平
および垂直方向の動きベクトルを検出された動きベクト
ルVx,Vyとして出力する最小値検出部、該最小値検出部
の出力として得られた動きベクトルVx,Vyがそれぞれ前
記見本ベクトルの水平または垂直方向の最小値(−Δ
Vx,−ΔVy)または水平または垂直方向の最大値(Δ
Vx,ΔVy)に一致するか否かを判定し、一致する場合に
は、その一致と判定したフレームの次のフレーム期間に
前記代表点設定部の代表点と現フレームの画像との間で
検出される相対的な動きベクトルを小さくするための、
前記代表点設定部の代表点に前記一致した見本ベクトル
の水平または垂直方向の最小値(−ΔVx,−ΔVy)また
は水平または垂直方向の最大値(ΔVx,ΔVy)に等しい
オフセットを付与する水平オフセット制御部および垂直
オフセット制御部、および前記最小値検出部から出力さ
れた前記動きベクトルVx,Vyに前記オフセットを加算す
る加算器を具備したことを特徴とするものである。
また、本発明動きベクトル検出回路は、フレームメモリ
を備え、この出力に接続される画像をサブサンプルする
代表点設定部、見本ベクトルだけ現フレームを変位させ
た画像と前記代表点設定部の出力間で、前記代表点設定
部で設定された代表点に相当する画素相互間の減算を行
う減算器、該減算器からの減算出力を前記代表点設定部
により設定された代表点数だけ加算するフレーム差加算
部、該フレーム差加算部により求められ代表点数だけ加
算した結果であるフレーム差加算値を最小値とする特定
の見本ベクトルを求め、該見本ベクトルが表わす水平お
よび垂直方向の動きベクトルを検出された動きベクトル
Vx,Vyとして出力する最小値検出部、該最小値検出部の
出力として得られた動きベクトルVx,Vyがそれぞれ前記
見本ベクトルの水平または垂直方向の最小値(−ΔVx
−ΔVy)または水平または垂直方向の最大値(ΔVx,Δ
Vy)に一致するか否かを判定し、一致する場合には、そ
の一致と判定したフレームの次のフレーム期間に前記代
表点設定部の代表点と現フレームの画像との間で検出さ
れる相対的な動きベクトルを小さくするための、前記現
フレームの画像に前記一致した見本ベクトルの水平また
は垂直方向の最小値(−ΔVx,−ΔVy)または水平また
は垂直方向の最大値(ΔVx,ΔVy)に等しいオフセット
を付与する水平オフセット制御部および垂直オフセット
制御部、および前記最小値検出部から出力された前記動
きベクトルVx,Vyに前記オフセットを加算する加算器を
具備したことを特徴とするものである。
(実施例) 以下添付図面を参照し実施例により本発明を詳細に説明
する。
本発明による動きベクトル検出回路実施例の構成ブロッ
ク線図を第1図に示す。フレームメモリ1、フレーム差
加算部4、最小値検出部5などは従来の回路と同じもの
である。本発明の実施例は、これら回路とフレームメモ
リ1に接続され、代表点設定部の代表点と現フレームの
画像との間で検出される相対的な動きベクトルを小さく
する手段として、オフセット制御される代表点設定部と
最小値検出部の水平および垂直の動きベクトルの値から
水平及び垂直のオフセット値を算出して代表点設定部
2、切替器6、切替器9を制御する水平オフセット制御
部11、垂直オフセット制御部12、およびオフセット器7
と10からの値、すなわち上記相対的な動きベクトルを小
さくする手段を用いて動きベクトルを検出したことで生
じた誤差を補正する補正用のベクトルを加算する加算器
8から成る動きベクトル検出回路である。
以下動作について説明する。
本発明は前述したように、あらかじめ設定した複数の見
本ベクトルの範囲を超える動きベクトルをも正確に検出
しようとするものであり、範囲を越えている動きベクト
ルに対しては、水平、垂直オフセット制御部11,12によ
りサブサンプル代表点をあらかじめXないしY方向に動
かしておいて、フレーム差加算値を最小とする見本ベク
トルが範囲内に見つかるようにする。また、代表点を動
かした分だけ検出された動きベクトルの補正が必要とな
るのでこの補正を切替器6,9、オフセット係数器7,10お
よび加算器8で行っている。
見本ベクトルの範囲を水平及び垂直に対して とする。
また水平オフセット制御部11、垂直オフセット制御部12
の出力をα,βとし、 とする。
いま、X方向の動きがΔVx以上であることが判明した場
合を想定する。
ここで、とりあえず見本ベクトルVxをVx=ΔVx、すなわ
ちα=1とおき、次のフレームで代表点設定部の代表点
を水平オフセット制御部11の出力によりすべてX方向に
ΔVxだけシフトし、この新しく得られた代表点を従来の
代表点とみなし−ΔVxからΔVxの範囲内で動きベクトル
の検出を行う。
このような処理アルゴリズムをX,Y両方向につき一般形
で説明する。
水平及び垂直の第n+1の代表点を一律ΔVx,ΔVyだけ
シフトし、それぞれのオフセット値をδVx n+1,δVy n+1
とすると δVx n+1=δVx n+α・ΔVx (4) δVy n+1=δVy n+β・ΔVy (5) となる。代表点設定部のサブサンプルされる画素の位置
のオフセット値は式(4),(5)のδVx n+1,δVy n+1
となる(第3図参照)。一方、δVx n+1,δVy n+1がそれ
ぞれ なら、第1図に示すように、オフセット係数器7,10と切
替器6,9により、初期状態を α=β=0 (7) 切替器6,9が接点Bに接続されているものとしては、
α,βの値によって切替器6,9が切替わる。従って、求
める第nフレームの水平及び垂直の動きベクトルx
yとなり、検出範囲はδVx n,δVy nの値だけ増大してい
る。水平、垂直オフセット制御部11,12は、比較器で容
易に実現されるものであり、ハードウェアの規模はそれ
程大きくならない。
以下、第nフレームに見本ベクトルの最大値ΔVxを越え
る1.5ΔVxおよび2.5ΔVxの動きがそれぞれ発生した場合
を例にとって説明する。
まず、第nフレームに1.5ΔVxの動きが発生した場合、 となり、第n+1フレームでは、 となる。α=0で代表点オフセットの操作を終え、トー
タルとして Vx=ΔVx+0.5ΔVx=1.5ΔVx なる、動きベクトルが検出される。
次に動きの大きさが2.5ΔVxとなる場合には、n,n+1フ
レームそれぞれのオフセット値は、 δVx n=ΔVx δVx n+1=ΔVx+ΔVx=2ΔVx となり、第n+2フレームで Vx=δVx n+1+0.5ΔVx =2.5ΔVx として動きベクトルの検出が完了する。
なおこの実施例では画像のオフセットを代表点で行なっ
ているが、現フレームの画像にほどこしてもよい。又、
オフセット値δVx n,δVy nは式(6)で制限されている
が、これを広げることも当然可能でありこの場合にはよ
り検出範囲が大きくなる。
(発明の効果) 以上説明してきたように本発明動きベクトル検出回路を
使用すれば、従来ハードウェア化するときの規模により
パターンマッチング法の見本ベクトルのとり得る範囲が
制限されてきたのが、水平および垂直方向にオフセット
ベクトルを設定できるようにして、ハードウェアの規模
を大巾に増大することなく、動きベクトルの検出可能範
囲を飛躍的に拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明実施例の構成図を示し、 第2図は、代表点を用いたパターンマッチング法を説明
するための概念図を示し、 第3図は、代表点オフセットの様子を説明するための図
を示し、 第4図は、従来の動きベクトル検出回路の構成図を示
す。 1……フレームメモリ 2,13……代表点設定部 3……減算器 4……フレーム差加算部 5……最小値検出部 6,9……切替器 7,10……オフセット係数器 8……加算器 11……水平オフセット制御部 12……垂直オフセット制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−158784(JP,A) 特開 昭62−221284(JP,A) 特開 昭54−124927(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フレームメモリを備え、この出力に接続さ
    れる画像をサブサンプルする代表点設定部、 見本ベクトルだけ現フレームを変位させた画像と前記代
    表点設定部の出力間で、前記代表点設定部の設定された
    代表点に相当する画素相互間の減算を行う減算器、 該減算器からの減算出力を前記代表点設定部により設定
    された代表点数だけ加算するフレーム差加算部、 該フレーム差加算部により求められ代表点数だけ加算し
    た結果であるフレーム差加算値を最小値とする特定の見
    本ベクトルを求め、該見本ベクトルが表わす水平および
    垂直方向の動きベクトルを検出された動きベクトルVx,V
    yとして出力する最小値検出部、 該最小値検出部の出力として得られた動きベクトルVx,V
    yがそれぞれ前記見本ベクトルの水平または垂直方向の
    最小値(−ΔVx,−ΔVy)または水平または垂直方向の
    最大値(ΔVx,ΔVy)に一致するか否かを判定し、一致
    する場合には、その一致と判定したフレームの次のフレ
    ーム期間に前記代表点設定部の代表点と現フレームの画
    像との間で検出される相対的な動きベクトルを小さくす
    るための、前記代表点設定部の代表点に前記一致した見
    本ベクトルの水平または垂直方向の最小値(−ΔVx,−
    ΔVy)または水平または垂直方向の最大値(ΔVx,Δ
    Vy)に等しいオフセットを付与する水平オフセット制御
    部および垂直オフセット制御部、および 前記最小値検出部から出力された前記動きベクトルVx,V
    yに前記オフセットを加算する加算器を具備したことを
    特徴とする動きベクトル検出回路。
  2. 【請求項2】フレームメモリを備え、この出力に接続さ
    れる画像をサブサンプルする代表点設定部、 見本ベクトルだけ現フレームを変位させた画像と前記代
    表点設定部の出力間で、前記代表点設定部で設定された
    代表点に相当する画素相互間の減算を行う減算器、 該減算器からの減算出力を前記代表点設定部により設定
    された代表点数だけ加算するフレーム差加算部、 該フレーム差加算部により求められ代表点数だけ加算し
    た結果であるフレーム差加算値を最小値とする特定の見
    本ベクトルを求め、該見本ベクトルが表わす水平および
    垂直方向の動きベクトルを検出された動きベクトルVx,V
    yとして出力する最小値検出部、 該最小値検出部の出力として得られた動きベクトルVx,V
    yがそれぞれ前記見本ベクトルの水平または垂直方向の
    最小値(−ΔVx,−ΔVy)または水平または垂直方向の
    最大値(ΔVx,ΔVy)に一致するか否かを判定し、一致
    する場合には、その一致と判定したフレームの次のフレ
    ーム期間に前記代表点設定部の代表点と現フレームの画
    像との間で検出される相対的な動きベクトルを小さくす
    るための、前記現フレームの画像に前記一致した見本ベ
    クトルの水平または垂直方向の最小値(−ΔVx,−Δ
    Vy)または水平または垂直方向の最大値(ΔVx,ΔVy
    に等しいオフセットを付与する水平オフセット制御部お
    よび垂直オフセット制御部、および 前記最小値検出部から出力された前記動きベクトルVx,V
    yに前記オフセットを加算する加算器を具備したことを
    特徴とする動きベクトル検出回路。
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