JPH0750842A - 動きベクトル処理装置 - Google Patents
動きベクトル処理装置Info
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- JPH0750842A JPH0750842A JP6066780A JP6678094A JPH0750842A JP H0750842 A JPH0750842 A JP H0750842A JP 6066780 A JP6066780 A JP 6066780A JP 6678094 A JP6678094 A JP 6678094A JP H0750842 A JPH0750842 A JP H0750842A
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- H04N19/503—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
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- H04N19/61—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding in combination with predictive coding
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- Color Television Systems (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ビデオ信号の動き補償付き予測圧縮プロセス
において、画像に望ましくない影響を与えることのな
い、動きベクトル判定装置を提供する。 【構成】 ビデオ信号圧縮器は、ビデオデータのそれぞ
れのブロックに対する動きベクトルを生成する装置（１
１−１７）を含んでいる。動きベクトルのあるもの（他
のフレーム中の同じ位置のブロックに方向を与えるもの
を除く）が同じ位置のブロックに対して方向を与えるベ
クトルに変換される候補であると判断される。しかし、
判定手段（１００、１０２）がこのベクトルが隣接動き
ベクトルの１つと相関があると判定すると、変換は行わ
れない。
において、画像に望ましくない影響を与えることのな
い、動きベクトル判定装置を提供する。 【構成】 ビデオ信号圧縮器は、ビデオデータのそれぞ
れのブロックに対する動きベクトルを生成する装置（１
１−１７）を含んでいる。動きベクトルのあるもの（他
のフレーム中の同じ位置のブロックに方向を与えるもの
を除く）が同じ位置のブロックに対して方向を与えるベ
クトルに変換される候補であると判断される。しかし、
判定手段（１００、１０２）がこのベクトルが隣接動き
ベクトルの１つと相関があると判定すると、変換は行わ
れない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ブロックベースでビ
デオデータを処理するための、更に具体的には、それぞ
れのブロックに関連付けて設けられた動きベクトルを処
理するための動き補償付き圧縮装置に関するものであ
る。
デオデータを処理するための、更に具体的には、それぞ
れのブロックに関連付けて設けられた動きベクトルを処
理するための動き補償付き圧縮装置に関するものであ
る。
【０００２】
【発明の背景】現在、ビデオ信号の記録及び伝送に関し
て、デジタル圧縮技術を使用する傾向にある。これを実
現するために、国際標準化機構（International Organi
zationfor Standardization）が、ＭＰＥＧ１、ＭＰＥ
Ｇ２等と称する圧縮信号に関する一連の規約を開発して
いる。これらの規約に従うと、ビデオ信号は、これを隣
接するピクセルのマトリクス即ちブロックに分割し、そ
の後、ブロックベースで信号を処理する動き補償付き予
測技術によって圧縮する必要がある。
て、デジタル圧縮技術を使用する傾向にある。これを実
現するために、国際標準化機構（International Organi
zationfor Standardization）が、ＭＰＥＧ１、ＭＰＥ
Ｇ２等と称する圧縮信号に関する一連の規約を開発して
いる。これらの規約に従うと、ビデオ信号は、これを隣
接するピクセルのマトリクス即ちブロックに分割し、そ
の後、ブロックベースで信号を処理する動き補償付き予
測技術によって圧縮する必要がある。
【０００３】代表的な動き補償付き予測圧縮では、連続
する画像が、先行の圧縮された画像から予測される。そ
の時の画像が、その画像に関連する予測画像からピクセ
ルベースで差し引かれ、その差分即ち残差（residue ）
が符号化されて記憶或いは伝送される。予測画像を生成
する際には、その時の画像のブロックを、最もよくマッ
チングするブロックが見つかるまで、予測画像の同じサ
イズのブロックと比較する。実際の画像と最もよくマッ
チングする予測画像のブロックを表す動きベクトルの組
が生成される。２つのブロック間の差と動きベクトルに
よって、圧縮された情報の大部分が形成される。但し、
残差に変換処理と可変長及び統計的符号化処理を施して
もよい。動き補償付き予測圧縮についての詳細な情報
は、ペーター Ａ．リュッツ(Peter A. Ruetz ）氏他の
「高性能フルモーションビデオ圧縮装置（A High-Perfo
rmance Full-Motion Video Compression Set）」、藤原
氏他の「低ビットレートビデオコーデックの全ＡＳＩＣ
化（An All-ASIC Implementation of a Low Bit-Rate V
ideo Codec）」及びチョー・ヘイ シェ（Chaur-HehHsi
eh ）氏他の「ブロック・マッチング動き推定アルゴリ
ズム用ＶＬＳＩアーキテクチャ（VLSI Architecture fo
r Block-Matching Motion Estimation Algorithm）」
（いずれもIEEE TRANS. ON CIRCUITS AND SYSTEMS FOR
VIDEO TECHNOLOGY，VOL.２，No．２，１９９２年６月号
に掲載）を参照されたい。ＭＰＥＧ１システムのような
幾つかのシステムでは、動きベクトルの組を符号化する
か否かの判定が行われる。これをＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定
と呼ぶ。
する画像が、先行の圧縮された画像から予測される。そ
の時の画像が、その画像に関連する予測画像からピクセ
ルベースで差し引かれ、その差分即ち残差（residue ）
が符号化されて記憶或いは伝送される。予測画像を生成
する際には、その時の画像のブロックを、最もよくマッ
チングするブロックが見つかるまで、予測画像の同じサ
イズのブロックと比較する。実際の画像と最もよくマッ
チングする予測画像のブロックを表す動きベクトルの組
が生成される。２つのブロック間の差と動きベクトルに
よって、圧縮された情報の大部分が形成される。但し、
残差に変換処理と可変長及び統計的符号化処理を施して
もよい。動き補償付き予測圧縮についての詳細な情報
は、ペーター Ａ．リュッツ(Peter A. Ruetz ）氏他の
「高性能フルモーションビデオ圧縮装置（A High-Perfo
rmance Full-Motion Video Compression Set）」、藤原
氏他の「低ビットレートビデオコーデックの全ＡＳＩＣ
化（An All-ASIC Implementation of a Low Bit-Rate V
ideo Codec）」及びチョー・ヘイ シェ（Chaur-HehHsi
eh ）氏他の「ブロック・マッチング動き推定アルゴリ
ズム用ＶＬＳＩアーキテクチャ（VLSI Architecture fo
r Block-Matching Motion Estimation Algorithm）」
（いずれもIEEE TRANS. ON CIRCUITS AND SYSTEMS FOR
VIDEO TECHNOLOGY，VOL.２，No．２，１９９２年６月号
に掲載）を参照されたい。ＭＰＥＧ１システムのような
幾つかのシステムでは、動きベクトルの組を符号化する
か否かの判定が行われる。これをＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定
と呼ぶ。
【０００４】ＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定の目的は、圧縮され
たデータの各ブロックについて、動き推定（estimatio
n）探索から得られる動きベクトル（ＭＣ）を選択する
か、又は（０，０）動きベクトル（ｎｏ−ＭＣ）を選択
するかを決めることである。ＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定は、
画像の各ブロックに適用される。ＭＰＥＧシステムにお
ける場合のように、その特定のシステムで前方予測及び
後方予測の両方の予測が行われる場合には、ＭＣ／ｎｏ
−ＭＣ判定は前方及び後方の両方の動きベクトルについ
て、独立して行われる。
たデータの各ブロックについて、動き推定（estimatio
n）探索から得られる動きベクトル（ＭＣ）を選択する
か、又は（０，０）動きベクトル（ｎｏ−ＭＣ）を選択
するかを決めることである。ＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定は、
画像の各ブロックに適用される。ＭＰＥＧシステムにお
ける場合のように、その特定のシステムで前方予測及び
後方予測の両方の予測が行われる場合には、ＭＣ／ｎｏ
−ＭＣ判定は前方及び後方の両方の動きベクトルについ
て、独立して行われる。
【０００５】ＭＣ動きベクトルが役に立たず（何の情報
も持たず）、符号化するのにコストがかかる場合、即ち
群発（swarming）ノイズの影響を生じやすく、エラー隠
蔽技術の効果があまりないような場合には、ｎｏ−ＭＣ
動きベクトルを使用しなければならない。このような状
況は、特に、空や壁等の平坦な画像領域で生じ、このよ
うな画像領域では、ＭＣ動きベクトルが完全にランダム
な傾向を示し、かつ、場面の変化の結果ではなく、動き
推定探索時にソース画像に存在するランダムノイズの結
果として生じる。従って、このような場合には、ＭＣ動
きベクトルはｎｏ−ＭＣ動きベクトルに変換しないほう
がよい。
も持たず）、符号化するのにコストがかかる場合、即ち
群発（swarming）ノイズの影響を生じやすく、エラー隠
蔽技術の効果があまりないような場合には、ｎｏ−ＭＣ
動きベクトルを使用しなければならない。このような状
況は、特に、空や壁等の平坦な画像領域で生じ、このよ
うな画像領域では、ＭＣ動きベクトルが完全にランダム
な傾向を示し、かつ、場面の変化の結果ではなく、動き
推定探索時にソース画像に存在するランダムノイズの結
果として生じる。従って、このような場合には、ＭＣ動
きベクトルはｎｏ−ＭＣ動きベクトルに変換しないほう
がよい。
【０００６】通常のＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定アルゴリズム
は、予測エラーに基づいている。予測エラーは、予測ブ
ロックと目標ブロックとの間のＭＡＥ（ピクセル毎の平
均絶対値誤差）又はＭＳＥ（ピクセル毎の平均二乗誤
差）とすることが出来る。正規には、空間的に同じ位置
を占める（co-located）予測及び目標ブロックの間の予
測エラーが最小の場合に、ｎｏ−ＭＣ判定が行われる。
更に、ブロックマッチング探索時に生成される最小の予
測エラーが目標ブロックと異なる空間位置にあるブロッ
クとによって生成され、この予測エラーが同じ位置を占
める目標及び予測ブロックの予測エラーよりも予め決め
られた閾値分だけ小さい場合に、ｎｏ−ＭＣ判定が行わ
れる。最適な閾値は、それぞれのシステムについて経験
的に決定されなければならない。しかし、ＭＳＥが予測
エラーとして使用される場合には、閾値を１とすれば良
好な結果が得られることがわかった。
は、予測エラーに基づいている。予測エラーは、予測ブ
ロックと目標ブロックとの間のＭＡＥ（ピクセル毎の平
均絶対値誤差）又はＭＳＥ（ピクセル毎の平均二乗誤
差）とすることが出来る。正規には、空間的に同じ位置
を占める（co-located）予測及び目標ブロックの間の予
測エラーが最小の場合に、ｎｏ−ＭＣ判定が行われる。
更に、ブロックマッチング探索時に生成される最小の予
測エラーが目標ブロックと異なる空間位置にあるブロッ
クとによって生成され、この予測エラーが同じ位置を占
める目標及び予測ブロックの予測エラーよりも予め決め
られた閾値分だけ小さい場合に、ｎｏ−ＭＣ判定が行わ
れる。最適な閾値は、それぞれのシステムについて経験
的に決定されなければならない。しかし、ＭＳＥが予測
エラーとして使用される場合には、閾値を１とすれば良
好な結果が得られることがわかった。
【０００７】あるブロックについてｎｏ−ＭＣ判定が行
われた場合、それは動きベクトルの組が（０，０）であ
ることを意味する。このベクトルの組は１つのベクトル
として符号化することが出来、或いは、ベクトルを含め
ることなしに、ｎｏ−ＭＣブロックであるとして、残差
データのブロックにフラグをたてることが出来る。それ
によって、圧縮効率を高めることができる。
われた場合、それは動きベクトルの組が（０，０）であ
ることを意味する。このベクトルの組は１つのベクトル
として符号化することが出来、或いは、ベクトルを含め
ることなしに、ｎｏ−ＭＣブロックであるとして、残差
データのブロックにフラグをたてることが出来る。それ
によって、圧縮効率を高めることができる。
【０００８】上述のＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定アルゴリズム
は非常に不快な副作用（ここでは「汚れ窓効果」と呼
ぶ）を生じさせる。この効果は、スクリーンの（ｎｏ−
ＭＣ動きベクトルが使用されている）平坦な領域に汚れ
がついているように見えるもので、非常に明瞭に現れ目
障りである。この問題の原因は、ｎｏ−ＭＣ動きベクト
ルが、ほぼ平坦であるが実際には例えば霞んだ背景、即
ち、例えば雲等の非常に低い強度のパタンを含んでいる
領域に使用されていることにある。この問題は、ＭＣ／
ｎｏ−ＭＣ判定に使用する閾値を小さな値にすることで
解決できるが、そうすると、別の問題が生じてくる。即
ち、ノイズによって生じる予測エラーがこの閾値よりも
大きくなってｎｏ−ＭＣ動きベクトルが殆ど使用されな
いため、群発ノイズ効果とも言うべき現象が生じてしま
う。
は非常に不快な副作用（ここでは「汚れ窓効果」と呼
ぶ）を生じさせる。この効果は、スクリーンの（ｎｏ−
ＭＣ動きベクトルが使用されている）平坦な領域に汚れ
がついているように見えるもので、非常に明瞭に現れ目
障りである。この問題の原因は、ｎｏ−ＭＣ動きベクト
ルが、ほぼ平坦であるが実際には例えば霞んだ背景、即
ち、例えば雲等の非常に低い強度のパタンを含んでいる
領域に使用されていることにある。この問題は、ＭＣ／
ｎｏ−ＭＣ判定に使用する閾値を小さな値にすることで
解決できるが、そうすると、別の問題が生じてくる。即
ち、ノイズによって生じる予測エラーがこの閾値よりも
大きくなってｎｏ−ＭＣ動きベクトルが殆ど使用されな
いため、群発ノイズ効果とも言うべき現象が生じてしま
う。
【０００９】この発明は、望ましくない「汚れ窓効果」
や「群発ノイズ効果」を生じさせることなくＭＣ／ｎｏ
−ＭＣ判定を利用する装置に関するものである。
や「群発ノイズ効果」を生じさせることなくＭＣ／ｎｏ
−ＭＣ判定を利用する装置に関するものである。
【００１０】
【発明の概要】この発明は、画像期間相互間のビデオデ
ータのそれぞれのブロックの相対的な動きを表す動きベ
クトルを生成する動きベクトル発生装置を含んでいる。
この装置は、ブロックマッチングを行ってそれぞれの動
きベクトルを生成するための回路と、例えば、予測エラ
ーに基づいてＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定を行うための装置と
を含んでいる。複数の隣接ブロックに対する対応する数
の動きベクトルが、同時に利用できるようにされる。そ
れぞれのブロックに関連する動きベクトルが、隣接する
ブロックに関連する動きベクトルとの相関について検査
される。何らの相関もなく、かつ、ＭＣをｎｏ−ＭＣに
変換すべきか否かの判定がなされた動きベクトルは、０
値動きベクトルに変換される。
ータのそれぞれのブロックの相対的な動きを表す動きベ
クトルを生成する動きベクトル発生装置を含んでいる。
この装置は、ブロックマッチングを行ってそれぞれの動
きベクトルを生成するための回路と、例えば、予測エラ
ーに基づいてＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定を行うための装置と
を含んでいる。複数の隣接ブロックに対する対応する数
の動きベクトルが、同時に利用できるようにされる。そ
れぞれのブロックに関連する動きベクトルが、隣接する
ブロックに関連する動きベクトルとの相関について検査
される。何らの相関もなく、かつ、ＭＣをｎｏ−ＭＣに
変換すべきか否かの判定がなされた動きベクトルは、０
値動きベクトルに変換される。
【００１１】
【詳細な説明】この発明のＭＣ／ｎｏ−ＭＣプロセッサ
は、汚れ窓効果を生じさせてしまうような状況でｎｏ−
ＭＣ動きベクトルが選択されることがないように構成さ
れている。汚れ窓効果が現れる様々な場面においては、
ｎｏ−ＭＣ動きベクトルが選択された領域においても、
動きベクトル場に相当な相関があることがわかってい
る。一方、ｎｏ−ＭＣ動きベクトルが選択されていて、
かつ、汚れ窓効果が見られない領域では、動きベクトル
場は非常にランダムに見える。この観察の結果に基づい
て、データの各ブロックの周りの動きベクトル場の相関
は、ｎｏ−ＭＣベクトルに変換されたＭＣ動きベクトル
が重要であって、このような場合にはｎｏ−ＭＣ動きベ
クトルを選択すべきでないということをよく示すもので
あることが導き出された。
は、汚れ窓効果を生じさせてしまうような状況でｎｏ−
ＭＣ動きベクトルが選択されることがないように構成さ
れている。汚れ窓効果が現れる様々な場面においては、
ｎｏ−ＭＣ動きベクトルが選択された領域においても、
動きベクトル場に相当な相関があることがわかってい
る。一方、ｎｏ−ＭＣ動きベクトルが選択されていて、
かつ、汚れ窓効果が見られない領域では、動きベクトル
場は非常にランダムに見える。この観察の結果に基づい
て、データの各ブロックの周りの動きベクトル場の相関
は、ｎｏ−ＭＣベクトルに変換されたＭＣ動きベクトル
が重要であって、このような場合にはｎｏ−ＭＣ動きベ
クトルを選択すべきでないということをよく示すもので
あることが導き出された。
【００１２】望ましい結果を与えることがわかった相関
の基準の例を次に述べる。あるＭＣ動きベクトルが隣接
ブロックの動きベクトルの少なくとも１つとほぼ等しい
場合には、このＭＣ動きベクトルは相関関係を有してい
るものと考える。隣接ブロックというのは、考察中のブ
ロックの直上、直下、及び左右の隣接位置にあるビデオ
データのブロックである。通常は４つの隣接ブロックが
存在する。但し、画面の端縁部やコーナに位置するブロ
ックは、３つ或いは２つの隣接ブロックしか持たない。
ほぼ等しいという意味は、半ピクセル単位で表される、
動きベクトルのｘ及びｙの両座標の差の絶対値がある閾
値（代表的な閾値は２である）に等しいかそれ以下であ
るということである。ＭＣ動きベクトルが相関している
場合には、常にそのＭＣ動きベクトルが選択される。Ｍ
Ｃ動きベクトルが相関していない場合には、予測エラー
の相対値に応じてＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定が行われる。
の基準の例を次に述べる。あるＭＣ動きベクトルが隣接
ブロックの動きベクトルの少なくとも１つとほぼ等しい
場合には、このＭＣ動きベクトルは相関関係を有してい
るものと考える。隣接ブロックというのは、考察中のブ
ロックの直上、直下、及び左右の隣接位置にあるビデオ
データのブロックである。通常は４つの隣接ブロックが
存在する。但し、画面の端縁部やコーナに位置するブロ
ックは、３つ或いは２つの隣接ブロックしか持たない。
ほぼ等しいという意味は、半ピクセル単位で表される、
動きベクトルのｘ及びｙの両座標の差の絶対値がある閾
値（代表的な閾値は２である）に等しいかそれ以下であ
るということである。ＭＣ動きベクトルが相関している
場合には、常にそのＭＣ動きベクトルが選択される。Ｍ
Ｃ動きベクトルが相関していない場合には、予測エラー
の相対値に応じてＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定が行われる。
【００１３】この新しいＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定プロセス
を実行するためには、ビデオデータのブロックの３行分
の動きベクトルを記憶、即ち、蓄積する必要があり、ま
た、動きベクトルは、相関に基づくＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判
定を行う時点よりブロック１行分前に計算されなければ
ならない。しかし、このＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定プロセス
の簡略化バージョンを用いれば、これを実行するための
ハードウェアを簡略にすることが出来る。この簡略化バ
ージョンでは、考慮されるべき隣接ブロックはその時の
ブロックの上と左に位置するもの、場合によっては、非
常に小さな付加的な遅延しか必要としないため、これら
上と左に位置するものに加えて右側に位置するものとす
ることが出来る。このような簡略化バージョンは、効果
はいくらか劣るが、メモリは相当少なくすることが出
来、コストと効果の点からみれば妥当な妥協である。
を実行するためには、ビデオデータのブロックの３行分
の動きベクトルを記憶、即ち、蓄積する必要があり、ま
た、動きベクトルは、相関に基づくＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判
定を行う時点よりブロック１行分前に計算されなければ
ならない。しかし、このＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定プロセス
の簡略化バージョンを用いれば、これを実行するための
ハードウェアを簡略にすることが出来る。この簡略化バ
ージョンでは、考慮されるべき隣接ブロックはその時の
ブロックの上と左に位置するもの、場合によっては、非
常に小さな付加的な遅延しか必要としないため、これら
上と左に位置するものに加えて右側に位置するものとす
ることが出来る。このような簡略化バージョンは、効果
はいくらか劣るが、メモリは相当少なくすることが出
来、コストと効果の点からみれば妥当な妥協である。
【００１４】図４はこの発明の好ましいアプローチを示
すもので、図中の各ブロックは連続する画像領域に対応
するビデオデータのブロックを表している。Ｃの符号を
付したブロックを考察中のその時のブロックとして、ブ
ロックの３行の一部が示されている。矢印はそれぞれの
ブロックに関する動きベクトルを表す。この推奨実施例
においては、ブロックＣの動きベクトルが、ブロック
Ｔ、Ｂ、Ｒ及びＬの動きベクトルと比較される。このた
め、少なくとも２行分のデータブロックと更に１ブロッ
クについての動きベクトルを記憶する必要がある。
すもので、図中の各ブロックは連続する画像領域に対応
するビデオデータのブロックを表している。Ｃの符号を
付したブロックを考察中のその時のブロックとして、ブ
ロックの３行の一部が示されている。矢印はそれぞれの
ブロックに関する動きベクトルを表す。この推奨実施例
においては、ブロックＣの動きベクトルが、ブロック
Ｔ、Ｂ、Ｒ及びＬの動きベクトルと比較される。このた
め、少なくとも２行分のデータブロックと更に１ブロッ
クについての動きベクトルを記憶する必要がある。
【００１５】図５は、１行のブロックについての動きベ
クトルを記憶するだけでよい簡単なアプローチを示す。
図５は幾つかの方法を示唆しており、それらのアプロー
チの全てが実行可能で許容可能な結果を生み出すもので
ある。これらのアプローチの１つは、ベクトルＶC とベ
クトルＶL 及びＶT との間の相関を判定することであ
る。別のアプローチでは、ベクトルＶC とベクトル
ＶT-、ＶT 、ＶT+及びＶL との相関が検査される。更に
別のアプローチは、ベクトルＶC とベクトルＶL との間
の相関だけを検査することである。この最後の方法は、
データ記憶が非常に少なくてすみ、しかも、予測エラー
を用いてＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定を行うだけの場合よりも
優れた結果が得られる。
クトルを記憶するだけでよい簡単なアプローチを示す。
図５は幾つかの方法を示唆しており、それらのアプロー
チの全てが実行可能で許容可能な結果を生み出すもので
ある。これらのアプローチの１つは、ベクトルＶC とベ
クトルＶL 及びＶT との間の相関を判定することであ
る。別のアプローチでは、ベクトルＶC とベクトル
ＶT-、ＶT 、ＶT+及びＶL との相関が検査される。更に
別のアプローチは、ベクトルＶC とベクトルＶL との間
の相関だけを検査することである。この最後の方法は、
データ記憶が非常に少なくてすみ、しかも、予測エラー
を用いてＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定を行うだけの場合よりも
優れた結果が得られる。
【００１６】図６は、ベクトル相関の方法の一部を示
す。各ベクトルは、目標ブロックと予測ブロックの位置
の座標の差をｘ及びｙの成分値を用いて表す相対的な方
法で規定されている。差分を求める装置によって、ベク
トルＶC と隣接ベクトルＶi との間の差Δｘ及びΔｙの
大きさが求められる。隣接ベクトルに対して求められた
差の絶対値｜Δｘi ｜及び｜Δｙi ｜の両方ともがある
閾値より小さい場合は、ベクトルＶC はベクトルＶi と
相関していると見なされ、ブロックＣについては、ＭＣ
ベクトルからｎｏ−ＭＣベクトルへの変換が禁止され
る。
す。各ベクトルは、目標ブロックと予測ブロックの位置
の座標の差をｘ及びｙの成分値を用いて表す相対的な方
法で規定されている。差分を求める装置によって、ベク
トルＶC と隣接ベクトルＶi との間の差Δｘ及びΔｙの
大きさが求められる。隣接ベクトルに対して求められた
差の絶対値｜Δｘi ｜及び｜Δｙi ｜の両方ともがある
閾値より小さい場合は、ベクトルＶC はベクトルＶi と
相関していると見なされ、ブロックＣについては、ＭＣ
ベクトルからｎｏ−ＭＣベクトルへの変換が禁止され
る。
【００１７】上述の説明においては、ビデオデータがブ
ロックの形で表され、それぞれのブロックに動きベクト
ルが関連付けて設けられているとしたが、ＭＰＥＧ信号
規約では、複数のデータブロックでマクロブロックを形
成するように構成されていて、単一の動きベクトルが１
つのマクロブロックに対して設けられている。従って、
ＭＰＥＧのようなシステムを論じる場合には、データの
マクロブロックという語はデータのブロックという語に
置き換えることが可能である。
ロックの形で表され、それぞれのブロックに動きベクト
ルが関連付けて設けられているとしたが、ＭＰＥＧ信号
規約では、複数のデータブロックでマクロブロックを形
成するように構成されていて、単一の動きベクトルが１
つのマクロブロックに対して設けられている。従って、
ＭＰＥＧのようなシステムを論じる場合には、データの
マクロブロックという語はデータのブロックという語に
置き換えることが可能である。
【００１８】図１に、この発明を実施するための装置の
一例を示す。図１において、素子１０〜１８は公知の動
き補償付き予測ビデオ信号圧縮システムの代表的な素子
である。ここで素子１００〜１０２をしばらく無視する
と、ビデオ信号は端子１０に供給され、減算器１１の一
方の入力に結合される。予測器１７から供給される予測
画像を表すビデオ信号が減算器１１の第２の入力端子に
供給され、減算器１１は画像の差即ち残差を生成する。
この残差は、離散コサイン変換装置（ＤＣＴ）１２に供
給され、そこで空間周波数を表す係数に変換される。こ
の係数は量子化器１３により量子化され、ランレングス
及び統計的エンコーダ１９に供給される。量子化され、
ランレングス及び統計的符号化されたデータは信号フォ
ーマット器１４に供給される。信号フォーマット器１４
は、記憶或いは伝送のために、符号化されたビデオデー
タと同期信号を配列する。
一例を示す。図１において、素子１０〜１８は公知の動
き補償付き予測ビデオ信号圧縮システムの代表的な素子
である。ここで素子１００〜１０２をしばらく無視する
と、ビデオ信号は端子１０に供給され、減算器１１の一
方の入力に結合される。予測器１７から供給される予測
画像を表すビデオ信号が減算器１１の第２の入力端子に
供給され、減算器１１は画像の差即ち残差を生成する。
この残差は、離散コサイン変換装置（ＤＣＴ）１２に供
給され、そこで空間周波数を表す係数に変換される。こ
の係数は量子化器１３により量子化され、ランレングス
及び統計的エンコーダ１９に供給される。量子化され、
ランレングス及び統計的符号化されたデータは信号フォ
ーマット器１４に供給される。信号フォーマット器１４
は、記憶或いは伝送のために、符号化されたビデオデー
タと同期信号を配列する。
【００１９】量子化器１３からの量子化データは、逆量
子化器１５と逆離散コサイン変換器１６とのカスケード
接続に供給される。この逆量子化器１５及び逆離散コサ
イン変換器１６は、それぞれ量子化器１３と離散コサイ
ン変換器１２の逆の機能を実行する。逆離散コサイン変
換器１６から供給される出力信号が、減算器１１により
供給される残差に対応する。これらの残差は、正規には
少なくとも１フレーム分のメモリを含んでいる動き補償
付き予測器１７に結合される。このメモリは最新に予測
された画像を含んでいる。予測器１７中のメモリと逆離
散コサイン変換器１６からの対応するデータのブロック
が、ピクセルベースで加算されて新しい予測画像が生成
される。
子化器１５と逆離散コサイン変換器１６とのカスケード
接続に供給される。この逆量子化器１５及び逆離散コサ
イン変換器１６は、それぞれ量子化器１３と離散コサイ
ン変換器１２の逆の機能を実行する。逆離散コサイン変
換器１６から供給される出力信号が、減算器１１により
供給される残差に対応する。これらの残差は、正規には
少なくとも１フレーム分のメモリを含んでいる動き補償
付き予測器１７に結合される。このメモリは最新に予測
された画像を含んでいる。予測器１７中のメモリと逆離
散コサイン変換器１６からの対応するデータのブロック
が、ピクセルベースで加算されて新しい予測画像が生成
される。
【００２０】動きベクトル発生器１８は、公知のブロッ
クマッチング技術に従って動きベクトルを生成する。動
きベクトルは信号フォーマット器１４に供給され、ここ
でビデオデータのブロックとマルチプレクス（多重化）
されて圧縮されたデータのストリームが形成される。
クマッチング技術に従って動きベクトルを生成する。動
きベクトルは信号フォーマット器１４に供給され、ここ
でビデオデータのブロックとマルチプレクス（多重化）
されて圧縮されたデータのストリームが形成される。
【００２１】この発明では、動きベクトルは、フォーマ
ット器１４に供給される前に、相関テストを受けるよう
にされている。この相関テストを実行するために、それ
ぞれのブロックに関する動きベクトルがメモリ１００内
に記憶される。ベクトル発生器１８は予測エラーに基づ
いてＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定を行うが、ＭＣベクトルをｎ
ｏ−ＭＣベクトルへ変換する動作は行わない。ベクトル
発生器１８は、あるＭＣベクトルがｎｏ−ＭＣベクトル
へ変換されるべき候補であることを示すフラグを生成す
る。これらのフラグは、それに関連する動きベクトルと
共にメモリ１００に記憶される。図４に示すように３ブ
ロック行にわたってベクトルの相関をとるようにシステ
ムが構成されている場合は、メモリ１００は、２行分の
ブロックについてのベクトルとフラグを記憶するに十分
な記憶容量を持っている必要がある。或いは、システム
が２行のブロックにわたってベクトル相関を行う場合に
は、メモリ１００は、１行分のベクトルとそれに関連す
るフラグを記憶するための十分な記憶スペースを持って
いる必要がある。
ット器１４に供給される前に、相関テストを受けるよう
にされている。この相関テストを実行するために、それ
ぞれのブロックに関する動きベクトルがメモリ１００内
に記憶される。ベクトル発生器１８は予測エラーに基づ
いてＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定を行うが、ＭＣベクトルをｎ
ｏ−ＭＣベクトルへ変換する動作は行わない。ベクトル
発生器１８は、あるＭＣベクトルがｎｏ−ＭＣベクトル
へ変換されるべき候補であることを示すフラグを生成す
る。これらのフラグは、それに関連する動きベクトルと
共にメモリ１００に記憶される。図４に示すように３ブ
ロック行にわたってベクトルの相関をとるようにシステ
ムが構成されている場合は、メモリ１００は、２行分の
ブロックについてのベクトルとフラグを記憶するに十分
な記憶容量を持っている必要がある。或いは、システム
が２行のブロックにわたってベクトル相関を行う場合に
は、メモリ１００は、１行分のベクトルとそれに関連す
るフラグを記憶するための十分な記憶スペースを持って
いる必要がある。
【００２２】それぞれのブロックに対するフラグは、Ｍ
Ｃ／ｎｏ−ＭＣ判定器１０２によってメモリ１００から
逐次アクセスされる。あるフラグが、あるブロックがＭ
Ｃからｎｏ−ＭＣへ変換される候補であることを示す場
合は、判定器ブロック１０２がベクトル相関判定を行
う。それぞれの候補ＭＣベクトルが隣接ブロックに関連
するどのベクトルとも相関しないものであると判断され
ると、ＭＣベクトルはｎｏ−ＭＣベクトルに変換され
る。
Ｃ／ｎｏ−ＭＣ判定器１０２によってメモリ１００から
逐次アクセスされる。あるフラグが、あるブロックがＭ
Ｃからｎｏ−ＭＣへ変換される候補であることを示す場
合は、判定器ブロック１０２がベクトル相関判定を行
う。それぞれの候補ＭＣベクトルが隣接ブロックに関連
するどのベクトルとも相関しないものであると判断され
ると、ＭＣベクトルはｎｏ−ＭＣベクトルに変換され
る。
【００２３】図２は、動きベクトル発生器１８の動作を
示すフローチャートである。発生器１８は、各ビデオフ
ィールド／フレームの最初でリセットされる（ステップ
２００）。ブロック指標Ｋは０にセットされ（ステップ
２０１）、次いで、システムは第１のブロックを取り出
す（ステップ２０２）。このブロックＫに対するベクト
ルを生成するために、ブロックマッチング処理が行われ
る（ステップ２０３）。ブロックマッチング予測エラー
が検査されて（ステップ２０４）ブロックＫに対するベ
クトルがＭＣベクトルからｎｏ−ＭＣベクトルへの変換
の候補かどうかが判定される。ベクトルが変換の候補で
ある場合は、フラグが１にセットされ（ステップ２０
７）、変換の候補でない場合には、フラグは０にセット
される（ステップ２０６）。次いで、ブロックＫに対す
るベクトルとそれに関連するフラグがメモリに記憶され
る（ステップ２０８）。周囲のベクトルが相関関係にあ
るかどうか、及び、フラグが１か０かを判定するための
相関判定が行われ（ステップ２０９）、それぞれ、必要
に応じてＭＣベクトルからｎｏ−ＭＣベクトルへの変換
が行われたり行われなかったりする。次いで、指標Ｋを
増加させる（ステップ２１０）。増加させられた指標は
その時のフレーム内のブロックが全て処理されたかどう
かを判定するためにチェックされる（ステップ２１
１）。ブロックが全て処理されていれば、システムはス
テップ２００に戻るが、全ブロックの処理が済んでいな
ければステップ２０１に戻る。
示すフローチャートである。発生器１８は、各ビデオフ
ィールド／フレームの最初でリセットされる（ステップ
２００）。ブロック指標Ｋは０にセットされ（ステップ
２０１）、次いで、システムは第１のブロックを取り出
す（ステップ２０２）。このブロックＫに対するベクト
ルを生成するために、ブロックマッチング処理が行われ
る（ステップ２０３）。ブロックマッチング予測エラー
が検査されて（ステップ２０４）ブロックＫに対するベ
クトルがＭＣベクトルからｎｏ−ＭＣベクトルへの変換
の候補かどうかが判定される。ベクトルが変換の候補で
ある場合は、フラグが１にセットされ（ステップ２０
７）、変換の候補でない場合には、フラグは０にセット
される（ステップ２０６）。次いで、ブロックＫに対す
るベクトルとそれに関連するフラグがメモリに記憶され
る（ステップ２０８）。周囲のベクトルが相関関係にあ
るかどうか、及び、フラグが１か０かを判定するための
相関判定が行われ（ステップ２０９）、それぞれ、必要
に応じてＭＣベクトルからｎｏ−ＭＣベクトルへの変換
が行われたり行われなかったりする。次いで、指標Ｋを
増加させる（ステップ２１０）。増加させられた指標は
その時のフレーム内のブロックが全て処理されたかどう
かを判定するためにチェックされる（ステップ２１
１）。ブロックが全て処理されていれば、システムはス
テップ２００に戻るが、全ブロックの処理が済んでいな
ければステップ２０１に戻る。
【００２４】図３は、相関判定ステップ２０９に含まれ
ているプロセスを示す。フレーム内のブロックの位置に
よって、そのブロックがベクトル相関判定しやすい位置
にある場合もあればそうでない場合もある。例えば、考
察中のその時のブロックがフレームの最上行のブロック
である場合は、それよりも上にブロックがないため、相
関をとるのに適したベクトルがない。従って、相関プロ
セスの最初のステップ（ステップ３００）は、その時の
ブロックがベクトル相関を行う意味があるフレーム領域
内に在るかどうかを判定することである。最も簡単なモ
ードでは、この最初のステップは、ブロック番号が第２
行目内のブロックとなるに十分大きな番号であるか、ま
た、フレーム内に存在するに十分小さい番号であるかど
うかを判定することである。
ているプロセスを示す。フレーム内のブロックの位置に
よって、そのブロックがベクトル相関判定しやすい位置
にある場合もあればそうでない場合もある。例えば、考
察中のその時のブロックがフレームの最上行のブロック
である場合は、それよりも上にブロックがないため、相
関をとるのに適したベクトルがない。従って、相関プロ
セスの最初のステップ（ステップ３００）は、その時の
ブロックがベクトル相関を行う意味があるフレーム領域
内に在るかどうかを判定することである。最も簡単なモ
ードでは、この最初のステップは、ブロック番号が第２
行目内のブロックとなるに十分大きな番号であるか、ま
た、フレーム内に存在するに十分小さい番号であるかど
うかを判定することである。
【００２５】この判定がなされた後、ブロックＫに関連
するフラグがメモリからアクセスされ（ステップ３０
１）、それが１であるか０であるかを判定するために検
査される（ステップ３０２）。フラグが０である場合
（ＭＣ／ｎｏ−ＭＣ変換の候補でない場合）には、何も
行う必要がなく、ステップ２０３で決定されたベクトル
が圧縮プロセスに利用するために送られる（ステップ３
１１）。一方、フラグが１である場合には、指標ｉがｎ
にセットされる（ステップ３０３）。このｎは１行中の
ブロックの数と等しい数とすることができる。ブロック
Ｋ及びブロックＫ＋ｉに対するベクトルがメモリからア
クセスされる（ステップ３０４）。ブロックＫからのベ
クトルとブロックＫ＋ｉからのベクトルとの間で相関テ
ストが行われる（ステップ３０５）。ベクトル間に相関
関係がある場合は、ブロックＫに関連するベクトルはｎ
ｏ−ＭＣベクトルに変換されず、元のベクトルが圧縮プ
ロセスに利用されるために送られる（ステップ３１
１）。ブロックＫからのベクトルとブロックＫ＋ｉから
のベクトルが相関しない場合は、全ての隣接ベクトルが
テストされたかどうかを判定するために、指標ｉが検査
される（ステップ３０６）。全ての隣接ベクトルのテス
トが終わっている場合は、ブロックＫに対する動きベク
トルがｎｏ−ＭＣベクトルに変換され（ステップ３０
９）、圧縮プロセスに使用するために送られる（ステッ
プ３１０）。隣接ベクトルの全てについてのテストが終
了していない場合は、指標ｉが適切に変えられ（ステッ
プ３０７）、相関テストを行うためにステップ３０４で
アクセスされるべき次の隣接ベクトルが指定される。指
標ｉは、それぞれのフレームの端縁部に生じるブロック
をアルゴリズムに応じて適切に処理することが出来るよ
うな態様で、かつ、ベクトルをテストすべき適切なブロ
ック、例えば図４のブロックＣを考えた場合、ブロック
Ｔ、Ｌ、Ｒ及びＢのようなブロック、が識別されるよう
な態様で、変えられる。例えば、図３のフローチャート
によれば、その時のブロックが各フレームの上下端或い
は左右の端にある時は、相関関係についてのテストは行
われない。しかし、このようなブロックについても相関
テストを行うようなアルゴリズムを採用することもでき
る。
するフラグがメモリからアクセスされ（ステップ３０
１）、それが１であるか０であるかを判定するために検
査される（ステップ３０２）。フラグが０である場合
（ＭＣ／ｎｏ−ＭＣ変換の候補でない場合）には、何も
行う必要がなく、ステップ２０３で決定されたベクトル
が圧縮プロセスに利用するために送られる（ステップ３
１１）。一方、フラグが１である場合には、指標ｉがｎ
にセットされる（ステップ３０３）。このｎは１行中の
ブロックの数と等しい数とすることができる。ブロック
Ｋ及びブロックＫ＋ｉに対するベクトルがメモリからア
クセスされる（ステップ３０４）。ブロックＫからのベ
クトルとブロックＫ＋ｉからのベクトルとの間で相関テ
ストが行われる（ステップ３０５）。ベクトル間に相関
関係がある場合は、ブロックＫに関連するベクトルはｎ
ｏ−ＭＣベクトルに変換されず、元のベクトルが圧縮プ
ロセスに利用されるために送られる（ステップ３１
１）。ブロックＫからのベクトルとブロックＫ＋ｉから
のベクトルが相関しない場合は、全ての隣接ベクトルが
テストされたかどうかを判定するために、指標ｉが検査
される（ステップ３０６）。全ての隣接ベクトルのテス
トが終わっている場合は、ブロックＫに対する動きベク
トルがｎｏ−ＭＣベクトルに変換され（ステップ３０
９）、圧縮プロセスに使用するために送られる（ステッ
プ３１０）。隣接ベクトルの全てについてのテストが終
了していない場合は、指標ｉが適切に変えられ（ステッ
プ３０７）、相関テストを行うためにステップ３０４で
アクセスされるべき次の隣接ベクトルが指定される。指
標ｉは、それぞれのフレームの端縁部に生じるブロック
をアルゴリズムに応じて適切に処理することが出来るよ
うな態様で、かつ、ベクトルをテストすべき適切なブロ
ック、例えば図４のブロックＣを考えた場合、ブロック
Ｔ、Ｌ、Ｒ及びＢのようなブロック、が識別されるよう
な態様で、変えられる。例えば、図３のフローチャート
によれば、その時のブロックが各フレームの上下端或い
は左右の端にある時は、相関関係についてのテストは行
われない。しかし、このようなブロックについても相関
テストを行うようなアルゴリズムを採用することもでき
る。
【００２６】ある圧縮システムでは、あるブロックにつ
いての動きベクトルが、予測されたブロックに最もよく
マッチングする目標ブロックが予測ブロックと同じ位置
に位置していることを示している場合、そのブロックの
符号化が動き補償されていないものとされ、そのブロッ
クに対し動きベクトルを付さない場合がある。これは０
値の動きベクトルを付与するのと同じ効果を持つ。従っ
て、本願請求項で、動きベクトルを０値動きベクトルへ
変換するという時、これは動き補償されたデータのブロ
ックを動きベクトルを持つ又は持たない動き補償されて
いない符号化されたブロックに変化させることと同等で
あると考えるべきである。
いての動きベクトルが、予測されたブロックに最もよく
マッチングする目標ブロックが予測ブロックと同じ位置
に位置していることを示している場合、そのブロックの
符号化が動き補償されていないものとされ、そのブロッ
クに対し動きベクトルを付さない場合がある。これは０
値の動きベクトルを付与するのと同じ効果を持つ。従っ
て、本願請求項で、動きベクトルを０値動きベクトルへ
変換するという時、これは動き補償されたデータのブロ
ックを動きベクトルを持つ又は持たない動き補償されて
いない符号化されたブロックに変化させることと同等で
あると考えるべきである。
【図１】この発明を実施した動きベクトル発生装置を含
んでいるビデオ信号圧縮装置のブロック図である。
んでいるビデオ信号圧縮装置のブロック図である。
【図２】図１の動きベクトル発生装置の動作の一部を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図３】図２の相関判定ブロックのフローチャートであ
る。
る。
【図４】この発明の説明に用いるベクトル図である。
【図５】この発明の説明に用いる別のベクトル図であ
る。
る。
【図６】この発明の説明に用いる更に別のベクトル図で
ある。
ある。
１８ ＭＣ／ｎｏ−ＭＣ判定手段 １００ 相関判定及び変換手段 １０２ 相関判定及び変換手段
Claims (4)
- 【請求項１】 ブロックベースでビデオデータを処理
し、それぞれのブロックに関連する動きベクトルをブロ
ックマッチングプロセスによって生成する形式のビデオ
信号圧縮装置において、 上記ブロックマッチングプロセス中に生成されたパラメ
ータに応答して、それぞれの非０値動きベクトル（Ｍ
Ｃ）のうちのどれが０値動きベクトル（ｎｏ−ＭＣ）へ
の変換の候補であるかを判定する手段と；候補動きベク
トルに関連するブロックと隣接するブロックに関連する
動きベクトルが相関しているか否かを判定し、これらの
ベクトルが相関関係を持たない場合は上記候補動きベク
トルを０値動きベクトルに変換する手段と；を備えてな
る動きベクトル処理装置。 - 【請求項２】 それぞれのブロックに関連する動きベク
トルを記憶するための手段と、複数のブロックから動き
ベクトルを同時にアクセスするための手段とを含んでな
る、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 上記動きベクトルが相関するかどうかを
判定する手段が、複数の隣接ブロックに関連する動きベ
クトルとの相関関係の判定を行い、かつ、上記複数の隣
接ブロックのいずれか１つに関連する動きベクトルに関
して相関関係が検出されない場合に、上記候補動きベク
トルを変換する手段を含むものである、請求項１に記載
の装置。 - 【請求項４】 ブロックベースでビデオデータを処理
し、それぞれのブロックに関連する動きベクトルをブロ
ックマッチングプロセスによって生成する形式のビデオ
信号圧縮装置において、隣接ブロックからの動きベクト
ルが相関するかどうかを判定し、動きベクトルのうち相
関しないものを０値動きベクトルに変換するための装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/030,968 US5508744A (en) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | Video signal compression with removal of non-correlated motion vectors |
| US030968 | 1993-03-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0750842A true JPH0750842A (ja) | 1995-02-21 |
Family
ID=21856949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6066780A Pending JPH0750842A (ja) | 1993-03-12 | 1994-03-09 | 動きベクトル処理装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5508744A (ja) |
| EP (1) | EP0615386B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0750842A (ja) |
| KR (1) | KR100291493B1 (ja) |
| CN (1) | CN1054248C (ja) |
| CA (1) | CA2114401C (ja) |
| DE (1) | DE69419635T2 (ja) |
| ES (1) | ES2134318T3 (ja) |
| TW (1) | TW230862B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005120077A1 (ja) * | 2004-06-03 | 2005-12-15 | Sony Corporation | 画像処理装置、そのプログラムおよびその方法 |
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| JPH07135663A (ja) * | 1993-09-17 | 1995-05-23 | Oki Electric Ind Co Ltd | 動きベクトル検出方法および動きベクトル検出装置 |
| FR2719397B1 (fr) * | 1994-04-27 | 1996-07-19 | Sgs Thomson Microelectronics | Dispositif d'alimentation en pixels d'une série d'opérateurs d'un circuit de compression d'images mobiles. |
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- 1993-06-29 TW TW082105179A patent/TW230862B/zh not_active IP Right Cessation
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1994
- 1994-01-27 CA CA002114401A patent/CA2114401C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-03-09 KR KR1019940004502A patent/KR100291493B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1994-03-09 JP JP6066780A patent/JPH0750842A/ja active Pending
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