JPH08149482A - 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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JPH08149482A
JPH08149482A JP30984594A JP30984594A JPH08149482A JP H08149482 A JPH08149482 A JP H08149482A JP 30984594 A JP30984594 A JP 30984594A JP 30984594 A JP30984594 A JP 30984594A JP H08149482 A JPH08149482 A JP H08149482A
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JP
Japan
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motion vector
block
data
image
circuit
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JP30984594A
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English (en)
Inventor
Takamizu Niihara
高水 新原
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Victor Company of Japan Ltd
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 局所的な輝度変化にも対応して動きベクトル
の検出を行う。 【構成】 入力画像データaはフレームメモリ11に入
力される。フレームメモリ11には、既に予測参照画像
データが蓄積されている。そして、フレームメモリ11
に入力された入力画像データaはブロック単位で読み出
され、ブロック内DC演算回路12及び動き補償回路1
4に供給される。このブロック内DC演算回路12で
は、供給された処理ブロックデータbのブロックDC値
cを計算して、動き補償回路14及びDC蓄積用メモリ
13に供給する。一方、予測参照画像データのブロック
DC値dをDC蓄積用メモリ13から動き補償回路14
に出力すると共に、入力画像データaのブロック位置及
びその探索範囲にある予測参照画像データeをフレーム
メモリ11から動き補償回路14に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、動き補償フレーム間予
測符号化装置等に使用される動きベクトル検出回路に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】動画像の高能率符号化に用いられる動き
補償フレーム間予測には、動きベクトルの推定が必要で
あり、そのために動きベクトル検出回路が用いられてい
る。従来の動きベクトル検出回路の例として、特開平5
−292489号に開示されている動きベクトル検出回
路のブロック構成図を図6に示し、以下簡単に説明す
る。
【0003】同図において、1は現フレームの画像(処
理画像データ)、2は低域通過フィルタ処理部、3は平
均値計算部、4は現フレームフィルタ処理画像、5は前
フレームの画像(参照画像データ)、6は低域通過フィ
ルタ処理部、7は平均値計算部、8は前フレームフィル
タ処理画像、9はブロックマッチング部、10は動きベ
クトルである。
【0004】まず、現フレームの画像1は、低域通過フ
ィルタ処理部2で入力画像に含まれるカメラノイズが除
去される。次に、平均値計算部3により直流成分を除去
するため画像全体の平均値を算出し、これを低域通過フ
ィルタ処理部2を通過した現フレームの画像1から減算
することにより、現フレームフィルタ処理画像4を得る
ことができる。前フレームの画像5も現フレームの画像
1と全く同様に処理され、前フレームフィルタ処理画像
8が得られる。
【0005】現フレームフィルタ処理画像4と前フレー
ムフィルタ処理画像8がブロックマッチング部9に入力
され、動き補償ブロック毎(例えば16×16画素)に
動きベクトル10が検出される。このときの評価関数に
は、2ブロック間の差分信号の絶対値総和、絶対値平
均、自乗総和自乗平均など任意の基準を用いることがで
きる。そして、ここでブロックマッチング型の動きベク
トル検出を平均値除去フィルタ処理画像に対して適用す
ることにより、輝度変化とノイズに影響されずに動きベ
クトルを検出することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の動きベ
クトル検出回路は、画面全体の平均値を除去してから動
きベクトルの検出を行うことにより、フリッカの一部お
よびフェードイン/フェードアウトなどにより輝度変化
が存在する入力画像でも動きベクトルを検出することが
できるようにしたものであるが、一部の領域に輝度変化
がある場合には、その領域の動きベクトルの検出を正し
く行うことができず、また、この場合に変化していない
領域に対しては悪影響があった。
【0007】即ち、フェードアウトが行われている場
合、元の画像の輝度が領域によって異なっていると、フ
ェードアウトによる輝度変化も領域によって異なるの
で、動きベクトルの検出を正しく行うことができないこ
とがあった。また、フェードインの場合も現れてくる画
像の輝度が領域によって異なっていると、同様のことが
生じていた。そこで本発明は、局所的な輝度変化にも対
応して動きベクトルの検出を行うことのできる動きベク
トル検出を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、時間的に異なる入力画像と予測参照画像
とから動きベクトルを検出する動きベクトル検出回路で
あって、前記入力画像の輝度データと前記予測参照画像
の輝度データとを蓄積して前記入力画像の輝度データを
ブロック単位で出力すると共に前記予測参照画像の輝度
データを探索範囲を単位として出力するフレームメモリ
と、このフレームメモリより出力されるブロック単位の
画像の輝度データから直流平均値を演算するブロック内
DC演算回路と、前記入力画像の輝度データと前記予測
参照画像の輝度データとから動きベクトルを検出する動
き補償回路とを備え、前記フレームメモリより出力され
る前記入力画像の輝度データ及び前記予測参照画像の輝
度データからそれぞれの前記ブロック単位の画像の輝度
データに対する直流平均値をそれぞれ減算してから動き
ベクトルを検出するよう構成したことを特徴とする動き
ベクトル検出回路を提供しようとするものである。
【0009】
【実施例】本発明の動きベクトル検出回路のいくつかの
実施例を図面と共に説明する。図1は、本発明の動きベ
クトル検出回路の第1の実施例を示す構成図である。な
お、ノイズ除去のための低域通過フィルタ等、本発明と
関係の薄いものについては、図示及び説明を省略してい
る。
【0010】同図において、入力画像データaは現フレ
ームの画像の輝度信号データ(処理画像データ)であ
り、フレームメモリ11に入力される。また、このフレ
ームメモリ11には、既に動きベクトルの検出を行った
処理画像データが予測参照画像データとして蓄積されて
いる。そして、フレームメモリ11に入力された入力画
像データaは動きベクトルの検出を行う16×16画素
のブロック単位(または8×8画素のブロック単位)で
読み出され、そのブロック位置を示す情報と共にブロッ
ク内DC演算回路12及び動き補償回路14に供給され
る(以下、このデータを処理ブロックデータbとい
う)。このブロック内DC演算回路12では、供給され
た処理ブロックデータbのブロックDC値(ブロック内
の画像の直流成分の平均値)cを計算して、動き補償回
路14及びDC蓄積用メモリ13に供給する。
【0011】一方、フレームメモリ11に蓄積されてい
る予測参照画像データは、前にベクトルの検出を行った
際に、予測参照画像データとなる画像データのブロック
DC値がDC蓄積用メモリ13に蓄積されているので、
処理ブロックデータbと同じブロック位置の予測参照画
像データのブロックDC値dを動き補償回路14に出力
すると共に、入力画像データaのブロック位置及びその
探索範囲にある予測参照画像データeがフレームメモリ
11から動き補償回路14に供給される。
【0012】この様にして、処理ブロックデータb、処
理ブロックデータbのブロックDC値c、処理ブロック
データbと同じブロック位置の予測参照画像データのブ
ロックDC値d、入力画像データaのブロック位置及び
その探索範囲にある予測参照画像データeの4つのデー
タが動き補償回路14に供給され、動きベクトルf、処
理ブロックデータb、及び動きベクトルに対応する予測
参照ブロックデータgが符号化回路15に出力される。
なお、DC蓄積用メモリ13は、必ずしも必要ではな
く、このDC蓄積用メモリ13を設けない場合には、処
理ブロックデータbと同じブロック位置の予測参照画像
データをその都度フレームメモリ11からブロック内D
C演算回路12に出力して、予測参照画像データのブロ
ックDC値dを再度計算して、動き補償回路14に供給
すれば良い。
【0013】ここで、動き補償回路14の構成例を図2
に示し、以下に説明する。処理ブロックデータbは、そ
のまま符号化回路15に出力されると共に、そのブロッ
クDC値cが減算されて比較回路16に供給される。そ
して、入力画像データaのブロック位置及びその探索範
囲にある予測参照画像データeは、ブロック切り出し回
路17に供給されると共に、処理ブロックデータbと同
じブロック位置の予測参照画像データのブロックDC値
dが減算されて比較回路16に供給される。
【0014】比較回路16は、供給される2つのデータ
から探索範囲中の候補ベクトルごとに評価値を求め、最
も良い評価値を持つ候補ベクトルを動きベクトルfとし
て符号化回路15及びブロック切り出し回路17に出力
する。なお、この比較回路16は、従来例で説明したブ
ロックマッチング部9(図6参照)とほぼ同一の回路で
あり、このときの評価関数には、2ブロック間の差分信
号の絶対値総和、絶対値平均、自乗総和自乗平均など任
意の基準を用いることができる。
【0015】そして、ブロック切り出し回路17は、供
給される動きベクトルfと予測参照画像データeとか
ら、動きベクトルfに対応する予測参照ブロックを求
め、予測参照ブロックデータgを符号化回路15に出力
する。
【0016】本発明の動きベクトル検出回路は、以上説
明したような構成により、動きベクトルfの検出を行っ
ている。ここで、入力画像データaと予測参照画像との
関係を図3と共に説明すると次のようになる。画像デー
タが時系列的にP1,P2,P3,P4,…と並んでい
る場合に、一つ前の画像データを予測参照画像データと
して次の画像データである入力画像データへの動きベク
トルfを検出することを考える。このとき、入力画像デ
ータaに対する予測参照画像データ、ブロックDC値の
演算を行う画像データの対応関係は、図3に示すように
なる。
【0017】そして、例として、入力画像データaが画
像データP2の時を考えると、このときにフレームメモ
リ11に蓄積されている予測参照画像データは画像デー
タP1であり、この画像データP1のブロックDC値
は、1フレーム前に演算されてDC蓄積用メモリ13に
蓄積されている。そして、画像データP2のブロックD
C値がブロック内DC演算回路12によって各ブロック
毎に演算されて、このブロックに対応する画像データP
2、画像データP1のブロックDC値及びその探索範囲
の画像データP1と共に動き補償回路14に供給され
て、動きベクトルの検出が行われる。また、ブロック内
DC演算回路12によって演算された画像データP2の
ブロックDC値は、次のフレームでの入力画像データa
となる画像データP3の動きベクトル検出に用いるため
の予測参照画像データのブロックDC値dとして、DC
蓄積用メモリ13に蓄積される。
【0018】さらに、MPEG1(Moving Picture Exp
erts Group 1)と呼ばれるディジタル動画像符号化(圧
縮)方式では、Iピクチャ(フレーム内符号化画面)、
Pピクチャ(フレーム間予測符号化画面)、Bピクチャ
(双方向予測符号化画面)が用いられている。そして、
この方式では、単純に1フレーム前の画像を予測参照画
像として上記した方法により動きベクトルの検出を行う
ことはできない。しかしながら、例えば、I0,B0,
B1,P0,B2,B3,P1,B4,B5,P2,…
と入力される画像の動きベクトル検出を行う場合には、
フレームメモリ11に4枚の画像(例えば、I0,B
0,B1,P0)を蓄積してから、最初に、I0ピクチ
ャを予測参照画像としてP0ピクチャの動きベクトルを
求め、次に、このP0ピクチャよりも前にあるB0,B
1ピクチャの動きベクトルをI0ピクチャ及びP0ピク
チャを予測参照画像としてそれぞれ2つづつ求める。こ
のようにすることにより、MPEG1方式の場合でも、
本発明の構成で動きベクトルを検出することができる。
なお、P1ピクチャの動きベクトルを求めるときの予測
参照画像はP0ピクチャである。
【0019】次に、本発明の動きベクトル検出回路に使
用される動き補償回路の他の実施例を図4に示し、簡単
に説明する。同図に示す動き補償回路24は、図2に示
して説明した動き補償回路14に対して、処理ブロック
データbのブロックDC値cの入力及び処理ブロックデ
ータbと同じブロック位置の予測参照画像データのブロ
ックDC値dの入力をそれぞれ零と切り替えるセレクタ
28,29を設けたものであり、比較回路26及びブロ
ック切り出し回路27はそれぞれ比較回路16及びブロ
ック切り出し回路17と同一の回路である。
【0020】通常の動画像において、動きベクトルを検
出する際に、処理ブロックデータb及び予測参照画像デ
ータeからブロックDC値c,dを減算することは、必
ずしも良い結果が得られるとは限らず、何も減算しない
方が良い結果が得られることもある。したがって、この
動き補償回路24では、予めブロックDC値c,dを減
算する場合と何も減算しない場合とで評価値を比較して
おき、画像によって適宜選択して処理するように構成し
ている。
【0021】最後に、この図4に示した動き補償回路2
4を使用した本発明の動きベクトル検出回路の第2の実
施例を図5に示して説明する。同図に示す動きベクトル
検出回路は、フェードイン/フェードアウトのときには
ブロックDC値c,dを減算し、それ以外のときには何
も減算しないで動きベクトルの検出をするようにしたも
のである。同図において、フレームメモリ21、ブロッ
ク内DC演算回路22、DC蓄積用メモリ23、符号化
回路25は、それぞれ第1の実施例にて説明したフレー
ムメモリ11、ブロック内DC演算回路12、DC蓄積
用メモリ13、符号化回路15と同一の回路であり、動
き補償回路24は図4を用いて説明済みであるので、こ
れらの構成及び動作の説明は省略する。
【0022】入力画像データaは、フレームメモリ21
に供給されると共に、フレーム内DC演算回路30に供
給されて、画像全体の直流成分の平均値(DC値)が計
算されて、フェード検出回路31に出力される。フェー
ド検出回路31では、連続する複数のフレームのDC値
の変化量からフェードイン/フェードアウトの検出を行
い、制御信号を動き補償回路24に出力する。そして、
フェード検出回路31によりフェードインまたはフェー
ドアウトであると判定されたときには、動き補償回路2
4のセレクタ28,29(図4参照)をブロックDC値
c,dの入力側に切り替えて、ブロックDC値c,dの
減算をしてから動きベクトルの検出をするようにし、フ
ェードイン/フェードアウト以外のときには、動き補償
回路24のセレクタ28,29を零(φ)側に切り替え
て、減算をしないで動きベクトルの検出をするようにす
る。このように構成することにより、フェードイン/フ
ェードアウト及びそれ以外の画像の動きベクトルの検出
を精度良く行うことができる。
【0023】
【発明の効果】本発明の動きベクトル検出回路は、画像
全体の直流成分の平均値(DC値)ではなく、ブロック
毎のDC値を用いて動きベクトルの検出を行っているの
で、局所的な輝度変化にも対応して動きベクトルを検出
することができる。また、ブロック毎のDC値を用いる
場合と用いない場合とを切り替えるようにした場合に
は、画像の輝度変化を検出に利用する場合と利用しない
場合とを適宜選択することができ、入力画像データに対
して最適の動きベクトルの検出を行うことができる。
【0024】さらに、フェードイン/フェードアウトの
検出を行って、ブロック毎のDC値を用いる場合と用い
ない場合とを切り替えるようにした場合には、フェード
イン/フェードアウト及びそれ以外の画像の動きベクト
ルの検出を精度良く行うことができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の動きベクトル検出回路の第1の実施例
を示す構成図である。
【図2】本発明の第1の実施例に使用される動き補償回
路の例を示す構成図である。
【図3】入力画像データaと予測参照画像データとの関
係を示す説明図である。
【図4】本発明の第2の実施例に使用される動き補償回
路の例を示す構成図である。
【図5】本発明の動きベクトル検出回路の第2の実施例
を示す構成図である。
【図6】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
11,21 フレームメモリ 12,22 ブロック内DC演算回路 13,23 DC蓄積用メモリ 14,24 動き補償回路 15,25 符号化回路 16,26 比較回路 17,27 ブロック切り出し回路 28,29 セレクタ 30 フレーム内DC演算回路 31 フェード検出回路 a 入力画像データ b 処理ブロックデータ c 処理ブロックデータbのブロックDC値(直流成分
の平均値) d 処理ブロックデータbと同じブロック位置の予測参
照画像データのブロックDC値 e 入力画像データaのブロック位置及びその探索範囲
にある予測参照画像データ f 動きベクトル g 動きベクトルに対応する予測参照ブロックデータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】時間的に異なる入力画像と予測参照画像と
    から動きベクトルを検出する動きベクトル検出回路であ
    って、 前記入力画像の輝度データと前記予測参照画像の輝度デ
    ータとを蓄積して前記入力画像の輝度データをブロック
    単位で出力すると共に前記予測参照画像の輝度データを
    探索範囲を単位として出力するフレームメモリと、 このフレームメモリより出力されるブロック単位の画像
    の輝度データから直流平均値を演算するブロック内DC
    演算回路と、 前記入力画像の輝度データと前記予測参照画像の輝度デ
    ータとから動きベクトルを検出する動き補償回路とを備
    え、 前記フレームメモリより出力される前記入力画像の輝度
    データ及び前記予測参照画像の輝度データからそれぞれ
    の前記ブロック単位の画像の輝度データに対する直流平
    均値をそれぞれ減算してから動きベクトルを検出するよ
    う構成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】請求項1記載の動きベクトル検出回路にお
    いて、 フレームメモリより出力される入力画像の輝度データ及
    び予測参照画像の輝度データからそれぞれのブロック単
    位の画像の輝度データに対する直流平均値をそれぞれ減
    算してから動きベクトルを検出する場合と、前記入力画
    像の輝度データ及び前記予測参照画像の輝度データとか
    ら直接動きベクトルを検出する場合とを切り替えるよう
    構成したことを特徴とする動きベクトル検出回路。
  3. 【請求項3】請求項1又は請求項2記載の動きベクトル
    検出回路において、 入力画像の輝度データから画像全体の直流平均値を演算
    するフレーム内DC演算回路と、 このフレーム内DC演算回路から供給される直流平均値
    からフェードイン及びフェードアウトを検出するフェー
    ド検出回路とを設け、 フェードインまたはフェードアウトの場合には、フレー
    ムメモリより出力される入力画像の輝度データ及び予測
    参照画像の輝度データからそれぞれのブロック単位の画
    像の輝度データに対する直流平均値をそれぞれ減算して
    から動きベクトルを検出し、 フェードイン及びフェードアウト以外の場合には、前記
    入力画像の輝度データ及び前記予測参照画像の輝度デー
    タとから直接動きベクトルを検出するよう構成したこと
    を特徴とする動きベクトル検出回路。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU719060B2 (en) * 1997-02-28 2000-05-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Motion picture converting apparatus
US6591015B1 (en) 1998-07-29 2003-07-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Video coding method and apparatus with motion compensation and motion vector estimator
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JP2008154071A (ja) * 2006-12-19 2008-07-03 Canon Inc 撮像記録装置及び撮像記録方法

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