JPH0799657A - 動画像信号の動ベクトル検出装置 - Google Patents
動画像信号の動ベクトル検出装置Info
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 画像のブロック毎の動き量、すなわち動ベク
トルを検出してフレーム間符号化を行なう動画像符号化
方式において、背景領域での無駄な情報の発生を抑え、
画質を向上させることを目的とする。 【構成】 単純差分算出器2はブロック単位に現フレー
ムと前フレームの差分の絶対値の合計を算出する。動き
ベクトル検出器3は、前記差分の絶対値和が最小になる
ようなベクトルを検出し、動き補償差分の最小値を出力
する。比較器5は単純差分の絶対値和と動き補償差分の
絶対値和の最小値の差をしきい値と比較し、出力ベクト
ル切り替え器6の出力である零ベクトルと動ベクトルを
選択し切り替える。しきい値補償器4は、領域判定器1
の出力により、比較器5のしきい値を零ベクトルを選択
し易くなるように補正する。
トルを検出してフレーム間符号化を行なう動画像符号化
方式において、背景領域での無駄な情報の発生を抑え、
画質を向上させることを目的とする。 【構成】 単純差分算出器2はブロック単位に現フレー
ムと前フレームの差分の絶対値の合計を算出する。動き
ベクトル検出器3は、前記差分の絶対値和が最小になる
ようなベクトルを検出し、動き補償差分の最小値を出力
する。比較器5は単純差分の絶対値和と動き補償差分の
絶対値和の最小値の差をしきい値と比較し、出力ベクト
ル切り替え器6の出力である零ベクトルと動ベクトルを
選択し切り替える。しきい値補償器4は、領域判定器1
の出力により、比較器5のしきい値を零ベクトルを選択
し易くなるように補正する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、動き補償機能のついた
動画像信号のフレーム間符号化方式における動画像信号
の動ベクトル検出装置に関する。
動画像信号のフレーム間符号化方式における動画像信号
の動ベクトル検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、背景領域の画質を向上させる動画
像符号化方式としては、人物領域と背景領域を分離した
後、それぞれの領域に対する量子化特性を変える方法な
どが知られている。例えば、特願昭59−272434
号「動画像信号のフレーム間予測符号化方式とその装
置」では、背景領域で粗い量子化を用いることで、ゼロ
に近い値を持つ背景領域のノイズが符号化されなくなり
背景部の画質が向上する。
像符号化方式としては、人物領域と背景領域を分離した
後、それぞれの領域に対する量子化特性を変える方法な
どが知られている。例えば、特願昭59−272434
号「動画像信号のフレーム間予測符号化方式とその装
置」では、背景領域で粗い量子化を用いることで、ゼロ
に近い値を持つ背景領域のノイズが符号化されなくなり
背景部の画質が向上する。
【0003】一方、動画像信号の符号化方式として、画
面をいくつかのブロックに分割し、ブロック毎に現フレ
ームと前フレームの差分の評価値が最小になる動ベクト
ルを検出し、検出された動ベクトルにより動きを補正し
て符号化する動き補償符号化方式も知られている。この
動き補償符号化方式における動ベクトル検出部を図2を
用いて説明する。単純差分算出器7は、現フレームのデ
ータ701と前フレームのデータ702からブロック単
位に差分の絶対値の合計値を算出し、その値を線709
を介して比較器9に送る。動きベクトル検出器8は現フ
レームのデータ801と前フレームのデータ802から
ブロック単位の差分の絶対値和が最小になるような動き
ベクトルを検出し、動き補償差分の絶対値和の最小値
を、線809を介して比較器9に、検出した動きベクト
ルを、線810を介して出力ベクトル切りかえ器10に
送る。比較器9では線709を介して得られた単純差分
の値と線809を介して得られた動き補償差分の絶対値
和の最小値を比較し、その差が零ベクトル判定しきい値
よりも大きいときは動ベクトルを選択する切りかえ信号
を、零ベクトル判定しきい値よりも小さいときには零ベ
クトルを選択する切りかえ信号を、線910を介して出
力ベクトル切りかえ器10に送る。出力ベクトル切りか
え器10では、線910を介して得た出力ベクトル切り
かえ信号にそって、線810を介して得られた動ベクト
ルと線010を介して得られた零ベクトルのうちどちら
かを選択し、動ベクトルとして線101か出力する。
面をいくつかのブロックに分割し、ブロック毎に現フレ
ームと前フレームの差分の評価値が最小になる動ベクト
ルを検出し、検出された動ベクトルにより動きを補正し
て符号化する動き補償符号化方式も知られている。この
動き補償符号化方式における動ベクトル検出部を図2を
用いて説明する。単純差分算出器7は、現フレームのデ
ータ701と前フレームのデータ702からブロック単
位に差分の絶対値の合計値を算出し、その値を線709
を介して比較器9に送る。動きベクトル検出器8は現フ
レームのデータ801と前フレームのデータ802から
ブロック単位の差分の絶対値和が最小になるような動き
ベクトルを検出し、動き補償差分の絶対値和の最小値
を、線809を介して比較器9に、検出した動きベクト
ルを、線810を介して出力ベクトル切りかえ器10に
送る。比較器9では線709を介して得られた単純差分
の値と線809を介して得られた動き補償差分の絶対値
和の最小値を比較し、その差が零ベクトル判定しきい値
よりも大きいときは動ベクトルを選択する切りかえ信号
を、零ベクトル判定しきい値よりも小さいときには零ベ
クトルを選択する切りかえ信号を、線910を介して出
力ベクトル切りかえ器10に送る。出力ベクトル切りか
え器10では、線910を介して得た出力ベクトル切り
かえ信号にそって、線810を介して得られた動ベクト
ルと線010を介して得られた零ベクトルのうちどちら
かを選択し、動ベクトルとして線101か出力する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述の動画像信号の符
号化方式では、線101を介して得られた動ベクトルに
基づいて動き補償を行ない符号化を行なう。この動き補
償符号化方式では比較器9で用いる零ベクトル判定しき
い値の値によっては、ノイズの影響で背景領域において
も非零ベクトルを選択することが起こりうる。本来零ベ
クトルが選択されるべき背景領域で非零ベクトルが選択
されると、量子化器を粗くしても、係数は零で動ベクト
ルのみのブロックとして符号化されてしまうため、符号
量が増加したり、静止領域の中の孤立したブロックで絵
が微小に動くなどして主観的画質が劣化する。
号化方式では、線101を介して得られた動ベクトルに
基づいて動き補償を行ない符号化を行なう。この動き補
償符号化方式では比較器9で用いる零ベクトル判定しき
い値の値によっては、ノイズの影響で背景領域において
も非零ベクトルを選択することが起こりうる。本来零ベ
クトルが選択されるべき背景領域で非零ベクトルが選択
されると、量子化器を粗くしても、係数は零で動ベクト
ルのみのブロックとして符号化されてしまうため、符号
量が増加したり、静止領域の中の孤立したブロックで絵
が微小に動くなどして主観的画質が劣化する。
【0005】これらの誤った選択を防ぐため非零ベクト
ル判定しきい値をあげると、背景領域だけでなく人物領
域でも非零ベクトルを選択し難くなり、動き補償による
符号量低減の効果が薄れるといった問題がある。
ル判定しきい値をあげると、背景領域だけでなく人物領
域でも非零ベクトルを選択し難くなり、動き補償による
符号量低減の効果が薄れるといった問題がある。
【0006】本発明は、上述の問題点を解消し、背景領
域での動ベクトルの誤検出を防ぎ、背景領域の無駄な情
報発生を抑え、画質を向上させるための動画像信号の動
ベクトル検出装置を提出することを目的とする。
域での動ベクトルの誤検出を防ぎ、背景領域の無駄な情
報発生を抑え、画質を向上させるための動画像信号の動
ベクトル検出装置を提出することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ブロッ
ク単位に現フレームと、前フレームの差分の絶対値和を
求める単純差分算出手段と、ブロック単位の現フレーム
と前フレームの差分の絶対値和が最小となる動ベクトル
を検出する動ベクトル検出手段と,前記単純差分算出手
段で算出された差分の絶対値和と前記動ベクトル算出手
段で算出された差分の絶対値の最小値を比較し、それが
予め定めたしきい値以上のときは動ベクトルを選択する
第1の出力ベクトル切りかえ信号を送り、しきい値未満
のときには零ベクトルを選択する第2の出力ベクトル切
りかえ信号を送る比較手段と、前記比較手段から送られ
てきた前記第1又は第2の出力ベクトル切りかえ信号に
応じて、前記動ベクトル検出手段において差分の絶対値
和が最小となったときの動ベクトルと、零ベクトルのど
ちらを出力するかを切りかえる出力ベクトル切りかえ手
段を持ち、前記出力ベクトル切りかえ手段において出力
された動ベクトルを供給する動画像信号の動ベクトル検
出装置において、領域抽出を行い背景領域を判定する領
域判定手段と、前記領域判定手段に於いて背景領域と判
定されたブロックでは、前記比較手段で用いるしきい値
を零ベクトルを選択する前記第2の出力ベクトル切りか
え信号を選択し易くなるように補正するしきい値補正手
段を持つことを特徴とする動きベクトル検出装置を得ら
れる。
ク単位に現フレームと、前フレームの差分の絶対値和を
求める単純差分算出手段と、ブロック単位の現フレーム
と前フレームの差分の絶対値和が最小となる動ベクトル
を検出する動ベクトル検出手段と,前記単純差分算出手
段で算出された差分の絶対値和と前記動ベクトル算出手
段で算出された差分の絶対値の最小値を比較し、それが
予め定めたしきい値以上のときは動ベクトルを選択する
第1の出力ベクトル切りかえ信号を送り、しきい値未満
のときには零ベクトルを選択する第2の出力ベクトル切
りかえ信号を送る比較手段と、前記比較手段から送られ
てきた前記第1又は第2の出力ベクトル切りかえ信号に
応じて、前記動ベクトル検出手段において差分の絶対値
和が最小となったときの動ベクトルと、零ベクトルのど
ちらを出力するかを切りかえる出力ベクトル切りかえ手
段を持ち、前記出力ベクトル切りかえ手段において出力
された動ベクトルを供給する動画像信号の動ベクトル検
出装置において、領域抽出を行い背景領域を判定する領
域判定手段と、前記領域判定手段に於いて背景領域と判
定されたブロックでは、前記比較手段で用いるしきい値
を零ベクトルを選択する前記第2の出力ベクトル切りか
え信号を選択し易くなるように補正するしきい値補正手
段を持つことを特徴とする動きベクトル検出装置を得ら
れる。
【0008】
【作用】図3を用いて本発明の作用を説明する。図3
(a)は、図2に示す従来の動ベクトル検出方法で動ベ
クトル検出を行った結果である。このとき背景部分の誤
った動ベクトルを防ぐために零ベクトル判定しきい値を
上げると、図3(b)に示すような結果となり、背景に
現れている誤った動ベクトルは防ぐことがでるが、人物
領域でも動ベクトルの発生を抑制してしめうため動き補
償の効果がうすれることになる。また、動き補償の効果
を上げるために、零ベクトル判定しきい値を下げると、
図3(c)に示すような結果となり、人物領域での動き
補償の効果は上がるが、背景領域の誤った動ベクトルの
検出が増加するため画質劣化につながる。これは従来法
では背景、人物領域などの領域判定には関係なく、フレ
ーム単位に零ベクトル判定しきい値が決められているこ
とが原因である。
(a)は、図2に示す従来の動ベクトル検出方法で動ベ
クトル検出を行った結果である。このとき背景部分の誤
った動ベクトルを防ぐために零ベクトル判定しきい値を
上げると、図3(b)に示すような結果となり、背景に
現れている誤った動ベクトルは防ぐことがでるが、人物
領域でも動ベクトルの発生を抑制してしめうため動き補
償の効果がうすれることになる。また、動き補償の効果
を上げるために、零ベクトル判定しきい値を下げると、
図3(c)に示すような結果となり、人物領域での動き
補償の効果は上がるが、背景領域の誤った動ベクトルの
検出が増加するため画質劣化につながる。これは従来法
では背景、人物領域などの領域判定には関係なく、フレ
ーム単位に零ベクトル判定しきい値が決められているこ
とが原因である。
【0009】本発明では、領域判定の結果に応じてブロ
ック毎に零ベクトル判定のしきい値をブロック毎に変化
させるとができるため、図3(d)に示すような領域判
定結果を用いて、人物領域と背景領域で異なる零ベクト
ル判定しきい値を設定し、背景領域では人物領域よりも
零ベクトルを選択し易くする。その結果図3(e)に示
すように、人物領域では効果的な動き補償を行ない、背
景領域では誤った動ベクトルを防ぐことができるため、
無駄な情報の発生を抑え、画質を向上させることができ
る。
ック毎に零ベクトル判定のしきい値をブロック毎に変化
させるとができるため、図3(d)に示すような領域判
定結果を用いて、人物領域と背景領域で異なる零ベクト
ル判定しきい値を設定し、背景領域では人物領域よりも
零ベクトルを選択し易くする。その結果図3(e)に示
すように、人物領域では効果的な動き補償を行ない、背
景領域では誤った動ベクトルを防ぐことができるため、
無駄な情報の発生を抑え、画質を向上させることができ
る。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1、図4を用いて
詳しく説明する。単純差分算出器2は、現フレームのデ
ータ201と前フレームのデータ202からブロック単
位に差分の絶対値の合計値を算出し、その値を線205
を介して比較器5に送る。動きベクトル検出器3は、現
フレームのデータ301と前フレームのデータ302か
らブロック単位の酸分の絶対値和が最小になるような動
きベクトルを検出し、動き補償差分の最小値を、線30
5を介して比較器5に、検出した動きベクトルを、線3
06を介して出力ベクトル切り替え器6に送る。
詳しく説明する。単純差分算出器2は、現フレームのデ
ータ201と前フレームのデータ202からブロック単
位に差分の絶対値の合計値を算出し、その値を線205
を介して比較器5に送る。動きベクトル検出器3は、現
フレームのデータ301と前フレームのデータ302か
らブロック単位の酸分の絶対値和が最小になるような動
きベクトルを検出し、動き補償差分の最小値を、線30
5を介して比較器5に、検出した動きベクトルを、線3
06を介して出力ベクトル切り替え器6に送る。
【0011】いま、ブロックの大きさをn* mとし、t
番目のフレーム(x,y)の位置にある画素の値をft
(x,y)とすると、単純差分算出器で算出されるブロ
ック(bX ,by )の差分の絶対値和B(bx ,by )
は、
番目のフレーム(x,y)の位置にある画素の値をft
(x,y)とすると、単純差分算出器で算出されるブロ
ック(bX ,by )の差分の絶対値和B(bx ,by )
は、
【0012】
【数1】
【0013】と表される。また、動ベクトル(vx ,v
y )のときの差分の絶対値和V(vx,vy )は、
y )のときの差分の絶対値和V(vx,vy )は、
【0014】
【数2】
【0015】と表される。
【0016】動ベクトル検出器3ではベクトル(vx ,
vy )を変化させてV(vx ,vy)を求め、その値の
最小値を線304を介して比較器5に送り、最小値を与
えるベクトル(vx ,vy )を線306を介して出力ベ
クトル切り替え器6に送る。領域判定器1では現フレー
ムのデータと前フレームのデータとから人物領域、背景
領域の判定を行なう。しきい値補正器4では線104を
介して得られる領域判定の結果を参照して、零ベクトル
判定しきい値を補正し、線405を介して補正された零
ベクトル判定しきい値を比較器5に伝える。例えば、従
来法によて決定された非零判定しきい値がThであった
ならば領域判定器1の結果により人物領域と判定したブ
ロックに対してはTh−Ths 、背景領域と判定された
領域に対してはTh+Ths というしきい値の補正を行
ない、背景領域では人物領域よりも動ベクトルを選択し
にくくする。
vy )を変化させてV(vx ,vy)を求め、その値の
最小値を線304を介して比較器5に送り、最小値を与
えるベクトル(vx ,vy )を線306を介して出力ベ
クトル切り替え器6に送る。領域判定器1では現フレー
ムのデータと前フレームのデータとから人物領域、背景
領域の判定を行なう。しきい値補正器4では線104を
介して得られる領域判定の結果を参照して、零ベクトル
判定しきい値を補正し、線405を介して補正された零
ベクトル判定しきい値を比較器5に伝える。例えば、従
来法によて決定された非零判定しきい値がThであった
ならば領域判定器1の結果により人物領域と判定したブ
ロックに対してはTh−Ths 、背景領域と判定された
領域に対してはTh+Ths というしきい値の補正を行
ない、背景領域では人物領域よりも動ベクトルを選択し
にくくする。
【0017】比較器5では線205を介して送られた単
純差分の絶対値和と線305を介して送られた動き補償
差分の絶対値和の最小値を比較し、その差が零ベクトル
判定しきい値よりも大きいときは動ベクトルを選択する
出力切りかえ信号を、零ベクトル判定しきい値よりも小
さいときは零ベクトルを選択する出力ベクトル切りかえ
信号を、線506を介して出力ベクトル切り替え器6に
伝える。出力ベクトル切り替え器6では、線506を介
して得た出力ベクトル切りかえ信号にそって、線306
を介して得られた動ベクトル線06を介して得られた零
ベクトルのどちらかを選択し、選択されたベクトル線6
01を介して動ベクトルとして出力する。領域判定器1
としては特願平2−252905に記載の領域判定手段
が利用できる。 以下、上記領域判定手段について図4
を用いて説明する。入力された動画像信号は有効/無効
判定部11に供給される。有効無効判定部11は前画面
の動画像信号蓄えておき、この前画面における動画像信
号と新たに入力された動画像信号とのフレーム差分を求
め、ブロック毎にフレーム差分の絶対値和をもとめ、そ
れが予め定められたしきい値以上であればそのブロック
を有効ブロックとし、しきい値未満であれば無効ブロッ
クとして第1の有効ブロックマップを得る。有効/無効
判定部11で得られた第1の有効ブロックマップは重み
付け部12に与えられる。重み付け部12では第1の有
効ブロックマップに対して予め定められた第1の重み付
けを行なう。加算器13では重み付け部12から与えら
れた第1の有効ブロックマップと重み付け部14から与
えられた前フレームの有効ブロックマップを加算し第2
の有効ブロックマップを得る。セグメンテーション部1
5では第2の有効ブロックマップにおける対象ブロック
とその近傍の値を加算し、それをしきい値処理すること
によって第3の有効ブロックマップを得る。孤立無効ブ
ロック除去部16では第3の有効ブロックマップにおけ
る無効ブロックに対してセグメンテーション部と同様
に、対象ブロックとその近傍のブロックの値を加算し、
しきい値処理することによって孤立無効ブロックの連結
をはかる。これによって得られた第4の有効ブロックマ
ップは重み付け部14及び抽出結果出力部に与えられ
る。
純差分の絶対値和と線305を介して送られた動き補償
差分の絶対値和の最小値を比較し、その差が零ベクトル
判定しきい値よりも大きいときは動ベクトルを選択する
出力切りかえ信号を、零ベクトル判定しきい値よりも小
さいときは零ベクトルを選択する出力ベクトル切りかえ
信号を、線506を介して出力ベクトル切り替え器6に
伝える。出力ベクトル切り替え器6では、線506を介
して得た出力ベクトル切りかえ信号にそって、線306
を介して得られた動ベクトル線06を介して得られた零
ベクトルのどちらかを選択し、選択されたベクトル線6
01を介して動ベクトルとして出力する。領域判定器1
としては特願平2−252905に記載の領域判定手段
が利用できる。 以下、上記領域判定手段について図4
を用いて説明する。入力された動画像信号は有効/無効
判定部11に供給される。有効無効判定部11は前画面
の動画像信号蓄えておき、この前画面における動画像信
号と新たに入力された動画像信号とのフレーム差分を求
め、ブロック毎にフレーム差分の絶対値和をもとめ、そ
れが予め定められたしきい値以上であればそのブロック
を有効ブロックとし、しきい値未満であれば無効ブロッ
クとして第1の有効ブロックマップを得る。有効/無効
判定部11で得られた第1の有効ブロックマップは重み
付け部12に与えられる。重み付け部12では第1の有
効ブロックマップに対して予め定められた第1の重み付
けを行なう。加算器13では重み付け部12から与えら
れた第1の有効ブロックマップと重み付け部14から与
えられた前フレームの有効ブロックマップを加算し第2
の有効ブロックマップを得る。セグメンテーション部1
5では第2の有効ブロックマップにおける対象ブロック
とその近傍の値を加算し、それをしきい値処理すること
によって第3の有効ブロックマップを得る。孤立無効ブ
ロック除去部16では第3の有効ブロックマップにおけ
る無効ブロックに対してセグメンテーション部と同様
に、対象ブロックとその近傍のブロックの値を加算し、
しきい値処理することによって孤立無効ブロックの連結
をはかる。これによって得られた第4の有効ブロックマ
ップは重み付け部14及び抽出結果出力部に与えられ
る。
【0018】本発明の動ベクトル検出装置では、この領
域抽出結果が図1の線104を介して動ベクトル検出装
置に供給される。領域判定の手段としてはブロック毎に
人物領域、背景領域の判定を行える方法ならば他の方法
を用いてもよい。
域抽出結果が図1の線104を介して動ベクトル検出装
置に供給される。領域判定の手段としてはブロック毎に
人物領域、背景領域の判定を行える方法ならば他の方法
を用いてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明によれば、
背景領域での動ベクトルの誤検出を防ぐことができ、背
景領域の無駄な情報の発生を抑え、画質を向上させるこ
とができる。
背景領域での動ベクトルの誤検出を防ぐことができ、背
景領域の無駄な情報の発生を抑え、画質を向上させるこ
とができる。
【図1】本発明の実施例を示すブロック図
【図2】従来法による動ベクトル検出装置を示すブロッ
ク図
ク図
【図3】本発明における作用を示す図
【図4】領域判定の説明をする図
1 領域判定器 2 単純差分算出器 3 動きベクトル検出器 4 しきい値補正器 5 比較器 6 出力ベクトル切りかえ器 7 単純差分算出器 8 動きベクトル検出器 9 比較器 10 出力ベクトル切りかえ器 11 有効/無効判定部器 12 重み付け部 13 加算部 14 重み付け部 15 セグメンテーション部 16 孤立無効ブロック除去部
Claims (1)
- 【請求項1】 ブロック単位に現フレームと、前フレー
ムの差分の絶対値和を求める単純差分算出手段と、ブロ
ック単位の現フレームと前フレームの差分の絶対値和が
最小となる動ベクトルを検出する動ベクトル検出手段
と、前記単純差分算出手段で算出された差分の絶対値和
と前記動ベクトル算出手段で算出された差分の絶対値和
の最小値を比較し、それが予め定めたしきい値以上のと
きは動ベクトルを選択する第1の出力ベクトル切りかえ
信号を送り、しきい値未満のときは零ベクトルを選択す
る第2の出力ベクトル切りかえ信号を送る比較手段と、
前記比較手段から送られてきた前記第1又は第2の出力
ベクトル切りかえ信号に応じて、前記動ベクトル検出手
段において差分の絶対値和が最小となったときの動ベク
トルと、零ベクトルのどちらを出力するかを切りかえる
出力ベクトル切りかえ手段を持ち、前記ベクトル切りか
え手段において出力された動ベクトルを供給する動画像
信号の動ベクトル検出装置において、 領域抽出を行ない背景領域を判定する領域判定手段と、
前記領域判定手段に於いて背景領域と判定されたブロッ
クでは、前記比較手段で用いるしきい値を零ベクトルを
選択する前記第2の出力ベクトル切りかえ信号を選択し
易くなるように補正するしきい値補正手段を持つことを
特徴とする動画像信号の動ベクトル検出装置。
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