JPH0752953B2 - 動き補償符号化における動きベクトル評価方法 - Google Patents
動き補償符号化における動きベクトル評価方法Info
- Publication number
- JPH0752953B2 JPH0752953B2 JP62041648A JP4164887A JPH0752953B2 JP H0752953 B2 JPH0752953 B2 JP H0752953B2 JP 62041648 A JP62041648 A JP 62041648A JP 4164887 A JP4164887 A JP 4164887A JP H0752953 B2 JPH0752953 B2 JP H0752953B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vector
- motion vector
- motion
- coding
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
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信号の動き補償フレーム間符号化
方法において、動きベクトルの評価方法に関するもので
ある。
方法において、動きベクトルの評価方法に関するもので
ある。
（従来の技術） 従来より用いられている動き補償フレーム間符号化方法
はブロック化された画像信号Ｘに対し、前フレームの画
像を動きベクトルＶだけ移動することによって作成され
る画像信号Ｙ（ｖ）を用いて、 とする動きベクトルVoptを伝送し、予測誤差信号ｄ＝Ｘ
−Ｙ（Vopt）を得るものである。この方法は動き補償を
用いない、単純フレーム間予測符号化方法より予測誤差
信号電力減少でき、動きベクトルを伝送するための符号
量を加味しても、一定の歪を実現するための相互符号量
が減少できる特性を有している。
はブロック化された画像信号Ｘに対し、前フレームの画
像を動きベクトルＶだけ移動することによって作成され
る画像信号Ｙ（ｖ）を用いて、 とする動きベクトルVoptを伝送し、予測誤差信号ｄ＝Ｘ
−Ｙ（Vopt）を得るものである。この方法は動き補償を
用いない、単純フレーム間予測符号化方法より予測誤差
信号電力減少でき、動きベクトルを伝送するための符号
量を加味しても、一定の歪を実現するための相互符号量
が減少できる特性を有している。
（発明が解決しようとする問題点） しかし、動きベクトルの評価条件、および予測誤差信号
の作成条件からは、以下に示す欠点が伴なっている。
の作成条件からは、以下に示す欠点が伴なっている。
（１） 動きベクトルを精度良く符号化して伝送して
も、動きベクトル符号化ビット数に見合うだけ予測誤差
信号が減少しない場合がある。
も、動きベクトル符号化ビット数に見合うだけ予測誤差
信号が減少しない場合がある。
（２） 動きベクトルのわずかな誤差によって発生する
予測誤差信号を、動きベクトルのわずかの誤差（例えば
0.5画素以内の誤差）に伴う予測誤差は視覚的には検知
しにくい誤差であるにもかかわらず一般の予測誤差と同
様に符号化する必要がある。
予測誤差信号を、動きベクトルのわずかの誤差（例えば
0.5画素以内の誤差）に伴う予測誤差は視覚的には検知
しにくい誤差であるにもかかわらず一般の予測誤差と同
様に符号化する必要がある。
本発明の目的はこれらの欠点を解決するための動きベク
トルの評価方法と予測誤差信号の作製方法を提供するこ
とにある。
トルの評価方法と予測誤差信号の作製方法を提供するこ
とにある。
（問題点を解決するための手段と作用） 本発明の動き補償符号化におけるベクトル評価方法は上
記の目的を達成するために、動き補償を行うフレーム間
符号化方法において、動きベクトルの候補ベクトルの集
合を｛V0,V1,…,VN｝、ベクトルの要素Viを伝送するに
必要な符号量をＣ（Vi）ビット、ベクトルViを採用した
場合の予測符号化残差信号電力をＤ（Vi）とし、評価関
数Ｆ（Vi）＝Ｆ（Ｃ（Vi）,D（Vi））を最小とするベク
トルVoptを最適ベクトルとして伝送することを特徴とす
るもので動きベクトルの評価関数として、動きベクトル
Viに対する予測誤差電力Ｄ（Vi）の他に、動きベクトル
Viを伝送するに必要な符号量Ｃ（Vi）を変数として用い
ることによって、一定符号量のもとで予測誤差電力を最
小とすることである。また、わずかな動きベクトルの誤
差に対してはそれを許容するように予測誤差信号を生成
することによって、視覚的に許容され得る歪を残した条
件下で、予測誤差信号の符号化に必要とするビット数を
減少させることにある。
記の目的を達成するために、動き補償を行うフレーム間
符号化方法において、動きベクトルの候補ベクトルの集
合を｛V0,V1,…,VN｝、ベクトルの要素Viを伝送するに
必要な符号量をＣ（Vi）ビット、ベクトルViを採用した
場合の予測符号化残差信号電力をＤ（Vi）とし、評価関
数Ｆ（Vi）＝Ｆ（Ｃ（Vi）,D（Vi））を最小とするベク
トルVoptを最適ベクトルとして伝送することを特徴とす
るもので動きベクトルの評価関数として、動きベクトル
Viに対する予測誤差電力Ｄ（Vi）の他に、動きベクトル
Viを伝送するに必要な符号量Ｃ（Vi）を変数として用い
ることによって、一定符号量のもとで予測誤差電力を最
小とすることである。また、わずかな動きベクトルの誤
差に対してはそれを許容するように予測誤差信号を生成
することによって、視覚的に許容され得る歪を残した条
件下で、予測誤差信号の符号化に必要とするビット数を
減少させることにある。
（実施例） 第１図は本発明の第一の実施例を説明する図であって、
１は信号入力端子、２は動きベクトル候補の発生回路、
３は動きベクトルの補償回路、４は減算回路、５は動き
ベクトルの評価関数、６は評価関数の最小点検出回路、
７は動きベクトル補償回路、８は減算回路、９は乗算回
路、10は予測誤差信号の出力端子、11は動きベクトルの
出力端子、12は前フレームデータの入力端子、13は入力
信号の差分信号生成回路、14は予測誤差の抑圧制御回路
である。
１は信号入力端子、２は動きベクトル候補の発生回路、
３は動きベクトルの補償回路、４は減算回路、５は動き
ベクトルの評価関数、６は評価関数の最小点検出回路、
７は動きベクトル補償回路、８は減算回路、９は乗算回
路、10は予測誤差信号の出力端子、11は動きベクトルの
出力端子、12は前フレームデータの入力端子、13は入力
信号の差分信号生成回路、14は予測誤差の抑圧制御回路
である。
即ち、入力端子１より入力された信号Ｘは、ベクトル発
生回路２で発生した動きベクトル候補Viを用いて端子12
より入力される前フレームデータを動きベクトル補償回
路３によってシフト生成した予測信号Ｙ（Vi）を、減算
回路４によって減算される。演算回路４の出力は、動き
ベクトルViに対する予測誤差信号di（ｘ）である。diは
（ｘ）は動きベクトルViとともに評価関数５に入力され
る。
生回路２で発生した動きベクトル候補Viを用いて端子12
より入力される前フレームデータを動きベクトル補償回
路３によってシフト生成した予測信号Ｙ（Vi）を、減算
回路４によって減算される。演算回路４の出力は、動き
ベクトルViに対する予測誤差信号di（ｘ）である。diは
（ｘ）は動きベクトルViとともに評価関数５に入力され
る。
評価関数５は一般的にＦ（Ｄ（Vi）,C（Vi））の形で実
現するものとする。Ｄ（Vi）は予測誤差信号di（ｘ）の
電力 Ｃ（Vi）は動きベクトルViを伝送するに必要な符号化ビ
ット数である。Ｆ（Ｄ（Vi）,C（Vi））の実際的な形は
例えば Ｆ（Vi）＝Ｆ（Ｄ（Vi）,C（vi）） ＝log2｛Max（Ｄ（Vi）,TH0）｝−αＣ（Vi） である。上式は以下の考え方にもとづいて導出される。
第２図にその原理を示す。第２図において点（Ｃ（V
i）,D（Vi））は動きベクトルViによって実現される予
測誤差電力Ｄ（Vi）と所要符号化ビット数Ｃ（Vi）の関
係を示している。斜線は、動き補償誤差信号を符号化す
る場合の符号化ビット数Ｃと符号化歪Ｄの関数を示して
いる。この値は例えばＤ＝D0/2αｃとして与えられる。
αは信号の次元数や相関関係により定まるある係数であ
る。この結果、動き補償符号化，動き補償残差信号の符
号化を行ない最終的な符号化歪を一定の符号化ビット数
Cmのもとで最小とするためには、第２図の（Ｃ（Vop
t）,D（Vopt））が選ばれれば良く、すなわちＤ（Vop
t）/2αＣ（Vopt）が最小となれば良い。一方、誤差電
力はあるしきい値電力TH0以下となれば充分である場合
がある。この場合には、歪が小さくなるからといって、
長い符号を持つ動きベクトルを選ぶ必要はない（同図中
の白丸の点）。このためには、歪電力をMax（Ｄ（Vi）,
TH0）として評価すれば良い。
現するものとする。Ｄ（Vi）は予測誤差信号di（ｘ）の
電力 Ｃ（Vi）は動きベクトルViを伝送するに必要な符号化ビ
ット数である。Ｆ（Ｄ（Vi）,C（Vi））の実際的な形は
例えば Ｆ（Vi）＝Ｆ（Ｄ（Vi）,C（vi）） ＝log2｛Max（Ｄ（Vi）,TH0）｝−αＣ（Vi） である。上式は以下の考え方にもとづいて導出される。
第２図にその原理を示す。第２図において点（Ｃ（V
i）,D（Vi））は動きベクトルViによって実現される予
測誤差電力Ｄ（Vi）と所要符号化ビット数Ｃ（Vi）の関
係を示している。斜線は、動き補償誤差信号を符号化す
る場合の符号化ビット数Ｃと符号化歪Ｄの関数を示して
いる。この値は例えばＤ＝D0/2αｃとして与えられる。
αは信号の次元数や相関関係により定まるある係数であ
る。この結果、動き補償符号化，動き補償残差信号の符
号化を行ない最終的な符号化歪を一定の符号化ビット数
Cmのもとで最小とするためには、第２図の（Ｃ（Vop
t）,D（Vopt））が選ばれれば良く、すなわちＤ（Vop
t）/2αＣ（Vopt）が最小となれば良い。一方、誤差電
力はあるしきい値電力TH0以下となれば充分である場合
がある。この場合には、歪が小さくなるからといって、
長い符号を持つ動きベクトルを選ぶ必要はない（同図中
の白丸の点）。このためには、歪電力をMax（Ｄ（Vi）,
TH0）として評価すれば良い。
以上の結果得られる評価値Ｆ（Vi）は最小点検出回路６
へ入力される、最小点検出回路６では評価値Ｆ（Vi）の
最小値が得られるViを最適ベクトルVoptとして出力す
る。Voptは動きベクトル出力端子11より出力されるとと
もに、次段の動きベクトル補償回路７へ入力される。動
きベクトル補償回路７では前フレームのデータをベクト
ルVoptだけシフトした信号を生成し、予測信号として次
段の減算回路８へ入力する。減算回路８では入力信号よ
り、動きベクトルVoptによって予測された信号を減算
し、予測誤差信号d0（ｘ）を得る。d0（ｘ）は乗算回路
９を介して予測誤差信号d1（ｘ）として端子10より出力
される。
へ入力される、最小点検出回路６では評価値Ｆ（Vi）の
最小値が得られるViを最適ベクトルVoptとして出力す
る。Voptは動きベクトル出力端子11より出力されるとと
もに、次段の動きベクトル補償回路７へ入力される。動
きベクトル補償回路７では前フレームのデータをベクト
ルVoptだけシフトした信号を生成し、予測信号として次
段の減算回路８へ入力する。減算回路８では入力信号よ
り、動きベクトルVoptによって予測された信号を減算
し、予測誤差信号d0（ｘ）を得る。d0（ｘ）は乗算回路
９を介して予測誤差信号d1（ｘ）として端子10より出力
される。
乗算回路９は予測誤差信号のうち、許容できる歪信号に
対しては強制的に０を置換するものであり、以下の原理
にもとづいて動作する。
対しては強制的に０を置換するものであり、以下の原理
にもとづいて動作する。
いま、検出された動きベクトルをVopt＝（Vx,Xy）予測
誤差信号をd0（x,Y）とする。（X,Y）はブロック化され
た画像のx,y座標を、Vx,Vyは動きベクトルのｘ成分,y成
分を示す、d0（x,y）は入力画像Ｘ（x,y）前フレーム画
像Ｙ（x,y）を用いて d0（x,y）＝Ｘ（x,y）−Ｙ（ｘ＋Vx,y＋Vy） である。動きベクトルの真値を Ｖ＝Vopt＋△Ｖ＝（Vx＋△Vx,Vy＋△Vy） とすると、Vopt＋△Ｖによって予測誤差は本来次のよう
になる。
誤差信号をd0（x,Y）とする。（X,Y）はブロック化され
た画像のx,y座標を、Vx,Vyは動きベクトルのｘ成分,y成
分を示す、d0（x,y）は入力画像Ｘ（x,y）前フレーム画
像Ｙ（x,y）を用いて d0（x,y）＝Ｘ（x,y）−Ｙ（ｘ＋Vx,y＋Vy） である。動きベクトルの真値を Ｖ＝Vopt＋△Ｖ＝（Vx＋△Vx,Vy＋△Vy） とすると、Vopt＋△Ｖによって予測誤差は本来次のよう
になる。
ｄ′（x,y）＝Ｘ（x,y） −Ｙ（ｘ＋Vx＋△Vx,y＋Vy＋△Vy） ｄ′（x,y）はＸ（x,y）のｘ方向,y方向への差分信号Xx
（x,y）,Xy（x,y）を用いて ｄ′（x,y）≒Ｘ（ｘ−△Vx,y−△Vy） −Ｙ（ｘ＋Vx,y＋Vy） ＝d0（x,y）−｛Xx（x,y）△Vx＋Xy（x,y）△Vy｝ となる。△Vx,△Vyとして1/2画素以内の偏差を考えれば −0.5≦△Vx,△Vy≦0.5 である。この（△Vx,△Vy）によって、‖ｄ′（x,y）‖
２＜TH2となれば、この誤差信号は1/2画素系以内の動き
ベクトル誤差によって発生していると見なすことがで
き、視覚的には許容することも考えられる。
（x,y）,Xy（x,y）を用いて ｄ′（x,y）≒Ｘ（ｘ−△Vx,y−△Vy） −Ｙ（ｘ＋Vx,y＋Vy） ＝d0（x,y）−｛Xx（x,y）△Vx＋Xy（x,y）△Vy｝ となる。△Vx,△Vyとして1/2画素以内の偏差を考えれば −0.5≦△Vx,△Vy≦0.5 である。この（△Vx,△Vy）によって、‖ｄ′（x,y）‖
２＜TH2となれば、この誤差信号は1/2画素系以内の動き
ベクトル誤差によって発生していると見なすことがで
き、視覚的には許容することも考えられる。
ｄ′（x,y）の近似的な評価方法として、 を考える。すなわち、ブロック内の各画素に対し任意の
0.5画素以内の変動を許容し、これがしきい値TH1以内に
入る場合には、この歪を許容することにする。
0.5画素以内の変動を許容し、これがしきい値TH1以内に
入る場合には、この歪を許容することにする。
以上の結果、入力信号Ｘ（x,y）、予測信号d0（x,y）を
用いて、その予測誤差が有効か否かを判定する方法が得
られた。第１図において、差分信号生成回路13は入力信
号Ｘ（x,y）より差分信号Xx（x,y）,Xy（x,y）を作成
し、誤差抑制制御回路14は、第３図に示すように上式の
判定を行なう。上式が満足されれば乗算回路９はオフと
なり予測誤差信号は０に抑圧される。
用いて、その予測誤差が有効か否かを判定する方法が得
られた。第１図において、差分信号生成回路13は入力信
号Ｘ（x,y）より差分信号Xx（x,y）,Xy（x,y）を作成
し、誤差抑制制御回路14は、第３図に示すように上式の
判定を行なう。上式が満足されれば乗算回路９はオフと
なり予測誤差信号は０に抑圧される。
なお、誤差抑圧回路の方法として、近似的な評価方法を
示したが、一般的には、検出された動きベクトルVoptの
視覚的に許容できる近傍Vopt＋△Ｖ内に、予測誤差がし
きい値TH以内となる真のベクトルが存在すると見なされ
た場合に、Voptを伝送するとともに予測誤差を０に設定
する方法であれば、他の方法も適用できる。
示したが、一般的には、検出された動きベクトルVoptの
視覚的に許容できる近傍Vopt＋△Ｖ内に、予測誤差がし
きい値TH以内となる真のベクトルが存在すると見なされ
た場合に、Voptを伝送するとともに予測誤差を０に設定
する方法であれば、他の方法も適用できる。
（発明の効果） 以上説明したように、符号化ビット数と予測誤差信号電
力の双方より動きベクトルを評価し、また予測誤差信号
のうち動きベクトルの誤差にもとづく歪を強制的に０に
設定することができるので、動き補償フレーム間予測符
号化方法の符号化効率を高めることができる。
力の双方より動きベクトルを評価し、また予測誤差信号
のうち動きベクトルの誤差にもとづく歪を強制的に０に
設定することができるので、動き補償フレーム間予測符
号化方法の符号化効率を高めることができる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
動きベクトルの評価関数の働きの説明図、第３図は誤差
抑圧回路の働きの説明図である。 １……信号入力端子、２……動きベクトル候補の発生回
路、３……動きベクトルの補償回路、４……動きベクト
ルの評価関数、６……評価関数の最小点検出回路、７…
…動きベクトル補償回路、８……減算回路、９……乗算
回路、10……予測誤差信号の出力端子、11……動きベク
トルの出力端子、12……前フレームデータの入力端子、
13……入力信号の差分信号生成回路、13……予測誤差の
抑圧制御回路。
動きベクトルの評価関数の働きの説明図、第３図は誤差
抑圧回路の働きの説明図である。 １……信号入力端子、２……動きベクトル候補の発生回
路、３……動きベクトルの補償回路、４……動きベクト
ルの評価関数、６……評価関数の最小点検出回路、７…
…動きベクトル補償回路、８……減算回路、９……乗算
回路、10……予測誤差信号の出力端子、11……動きベク
トルの出力端子、12……前フレームデータの入力端子、
13……入力信号の差分信号生成回路、13……予測誤差の
抑圧制御回路。
Claims (2)
- 【請求項１】動き補償を行なうフレーム間符号化方法に
おいて、 動きベクトルの候補ベクトルの集合を｛V0,V1,…,
VN｝、 ベクトルの要素Viを伝送するに必要な符号量をＣ（Vi）
ビット、 ベクトルViを採用した場合の予測符号化残差信号電力を
Ｄ（Vi）とし、評価関数Ｆ（Vi）＝Ｆ（Ｃ（Vi）,D（V
i））を最小とするベクトルVoptを最適ベクトルとして
伝送することを特徴とする動き補償符号化における動き
ベクトル評価方法において、 評価関数が、しきい値電力TH0、定係数αを用い、 Ｆ（Vi）＝log2｛Max（Ｄ（Vi）,TH0）｝−αＣ（Vi） であることを特徴とする動き補償符号化における動きベ
クトル評価方法。 - 【請求項２】最適ベクトルVoptに対し、仮想的なベクト
ルVjが存在し、しきい値TH1、ベクトル偏差許容値ΔＶ
を用いて、 Ｄ（Vj）＜TH1,|Vopt−Vj|＜ΔＶ の場合、予測符号化残差信号の出力値を強制的に０とす
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の動き補
償符号化における動きベクトル評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041648A JPH0752953B2 (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 動き補償符号化における動きベクトル評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041648A JPH0752953B2 (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 動き補償符号化における動きベクトル評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63209286A JPS63209286A (ja) | 1988-08-30 |
| JPH0752953B2 true JPH0752953B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=12614165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62041648A Expired - Lifetime JPH0752953B2 (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 動き補償符号化における動きベクトル評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0752953B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6418166B1 (en) * | 1998-11-30 | 2002-07-09 | Microsoft Corporation | Motion estimation and block matching pattern |
| US8155195B2 (en) | 2006-04-07 | 2012-04-10 | Microsoft Corporation | Switching distortion metrics during motion estimation |
| US8494052B2 (en) | 2006-04-07 | 2013-07-23 | Microsoft Corporation | Dynamic selection of motion estimation search ranges and extended motion vector ranges |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58101581A (ja) * | 1981-12-12 | 1983-06-16 | Nec Corp | テレビジヨン信号の予測符号化装置 |
| JPS58197984A (ja) * | 1982-05-14 | 1983-11-17 | Nec Corp | テレビジヨン信号の適応予測符号化装置 |
| JPS6156587A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-03-22 | Fujitsu Ltd | 最適ブロツク検出回路 |
-
1987
- 1987-02-25 JP JP62041648A patent/JPH0752953B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63209286A (ja) | 1988-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5614959A (en) | Method and apparatus for motion estimation | |
| US4743967A (en) | Differential coding apparatus having an optimum predicted value determining circuit | |
| EP0909092A2 (en) | Method and apparatus for video signal conversion | |
| US4636856A (en) | Arrangement for two-dimensional DPCM coding | |
| JPH0746864B2 (ja) | 高能率符号化装置 | |
| KR0166724B1 (ko) | 반화소정확도를 갖는 동벡터추정방법 및 그 장치 | |
| US6104439A (en) | Method and apparatus for motion estimation | |
| JPH0752953B2 (ja) | 動き補償符号化における動きベクトル評価方法 | |
| JPS5885684A (ja) | テレビジヨン信号の予測符号化装置 | |
| JP3018377B2 (ja) | 動きベクトルを用いた動き内挿方法及び装置 | |
| US7843608B2 (en) | Image processing apparatus capable of preventing pseudo coutour | |
| KR100823856B1 (ko) | 색 신호 보간 방법 | |
| US6023298A (en) | Video signal encoding system using a current frame prediction apparatus | |
| MXPA04010302A (es) | Metodo y aparato para reduccion temporal de ruido de senal de crominancia recursiva. | |
| US6757443B1 (en) | Picture processing apparatus, picture processing method, learning apparatus, and learning method | |
| JP3791029B2 (ja) | 画像信号処理装置および方法 | |
| KR100229553B1 (ko) | 현재 프레임 예측장치를 구비한 영상신호 부호화시스템 | |
| CA1308474C (en) | Arrangement for dpcm-coding of video signals | |
| JPS58101581A (ja) | テレビジヨン信号の予測符号化装置 | |
| JP3247523B2 (ja) | 動き判定回路 | |
| JPH04117873A (ja) | 適応型ディジタル輪郭補償ノイズキャンセル回路 | |
| JPH0746868B2 (ja) | 高能率符号化及び復号化方法 | |
| JP2518454B2 (ja) | 帯域圧縮伝送方式 | |
| JPH02185166A (ja) | 画像データ復元処理装置 | |
| JPS635308Y2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |