JPH08186825A - Moving vector detection method - Google Patents

Moving vector detection method

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JPH08186825A
JPH08186825A JP32776894A JP32776894A JPH08186825A JP H08186825 A JPH08186825 A JP H08186825A JP 32776894 A JP32776894 A JP 32776894A JP 32776894 A JP32776894 A JP 32776894A JP H08186825 A JPH08186825 A JP H08186825A
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JP
Japan
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motion vector
vector
reliability
detected
motion
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Application number
JP32776894A
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Japanese (ja)
Inventor
Hajime Sonehara
源 曽根原
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Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Abstract

PURPOSE: To detect an accurate moving vector by taking continuity of a moving vector in time space into account and checking a history of the moving vector in the time space. CONSTITUTION: Reliability R is defined as a quantity to discriminate the continuity and history of a moving vector. A reliability discrimination circuit 3 discriminates the quantity of the reliability, the result is stored in a vector quantity reliability memory 5 together with a detection motion vector V0 via a vector feedback circuit 4 to generate a history of the moving vector. The vector feedback circuit 4 uses the detected moving vector V0 and the reliability R0 to move the moving vector to an area where a mobile object causing the moving vector is in existence at a current point of time and to an area where the detection of the moving vector of the moving object is expected in future. Through the detection vector feedback, locus information of the consecutive moving vector area in a time space is obtained and the reliability R being history information having continuity in the time space is provided to the detected moving vector V0 .

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、動き補正型のテレビジ
ョンの方式変換や画像信号の帯域圧縮などで用いられる
動きベクトル検出に係わり、とくに、検出した移動物体
の動きベクトルをその検出領域またはその近傍の領域に
帰還させ、これを参照して新たな現時点の動きベクトル
の検出を行う動きベクトル検出方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to motion vector detection used in motion compensation type television system conversion, band compression of image signals, and the like. The present invention relates to a motion vector detection method for returning to a region in the vicinity thereof and referring to this to detect a new current motion vector.

【0002】[0002]

【従来の技術】広義の動きベクトル検出とは、あるフィ
ールドと次のフィールド間など2つの連続した動画像間
で動きベクトルの存在を調べ、その動きベクトルに対応
する領域を特定することである。
2. Description of the Related Art Motion vector detection in a broad sense is to check the existence of a motion vector between two consecutive moving images such as a certain field and the next field, and specify the area corresponding to the motion vector.

【0003】従来、帰還型の動きベクトル検出方法にお
いては、空間的に固定された検出領域で検出した動きベ
クトルを空間的に固定された検出領域と同じ位置に正帰
還させている。さらに、その検出領域の近傍の複数の正
帰還した動きベクトルの中から、1つの動きベクトルを
選択し、その選択された動きベクトルを参照して現時点
の動きベクトルの検出を行う場合、2つの画像間の輝度
信号の相関を調べることにより、1つの動きベクトルを
選択し、現時点の動きベクトルを検出している。
Conventionally, in the feedback type motion vector detection method, the motion vector detected in the spatially fixed detection area is positively fed back to the same position as the spatially fixed detection area. Further, when one motion vector is selected from a plurality of positively-feedback motion vectors in the vicinity of the detection area and the motion vector at the present time is detected with reference to the selected motion vector, two images are detected. One motion vector is selected and the current motion vector is detected by investigating the correlation of the luminance signal between them.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の帰還型の動きベ
クトル検出方法では、上述したように、空間的に固定さ
れた検出領域の位置において時間的に過去にその検出領
域の位置で検出した動きベクトルを参照して、現時点の
動きベクトルを検出しているが、実際には移動物体の動
きベクトルは、移動物体の移動と共に空間を移動するも
のであるため、従来のように固定された検出領域の位置
において過去の動きベクトルを参照したのでは、動きベ
クトルの時空間上の連続性がまったく考慮されておら
ず、従って、正しい動きベクトルを検出することができ
ない。
In the conventional feedback-type motion vector detection method, as described above, the motion detected at the position of the spatially fixed detection region is detected temporally in the past in the position of the detection region. Although the current motion vector is detected by referring to the vector, the motion vector of the moving object actually moves in space with the movement of the moving object. If the past motion vector is referred to at the position of, the spatiotemporal continuity of the motion vector is not considered at all, and therefore the correct motion vector cannot be detected.

【0005】また、従来の方法では、時間方向に正帰還
した複数の動きベクトルから主として2つの画像間の輝
度信号の相関を調べることによって1つの動きベクトル
を選択しているため、動きベクトルの時空間上の連続性
が考慮されず、また、動きベクトルの時空間上の履歴も
参酌されていないため、結果として誤った動きベクトル
を選択している場合がある(例えば、HIROHISA YAMAGUC
HI et al. “Movement-Compensated Frame-Frequency C
onversion of Television Signals ”(1987.10. 10)
IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS. VOL. COM-35
pp.1069〜1082参照)。
Further, in the conventional method, one motion vector is selected from among a plurality of motion vectors positively fed back in the time direction mainly by examining the correlation of the luminance signal between two images. The spatial continuity is not taken into consideration, and the spatiotemporal history of motion vectors is not taken into consideration, and as a result, the wrong motion vector may be selected (for example, HIROHISA YAMAGUC).
HI et al. “Movement-Compensated Frame-Frequency C
onversion of Television Signals ”(10 October 1987)
IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS. VOL. COM-35
See pp.1069-1082).

【0006】また、従来は2つの画像間の輝度信号の相
関を調べることによって動きベクトルを検出しているた
め、相関が等しいところが複数存在してる領域について
は誤った動きベクトルを検出する可能性がある(例え
ば、G. A. Thomas et al. “TELEVISIONMOTION MEASU
REMENT FOR DATV AND OTHER APPLICATIONS”(1987.1
1) BBC RD pp. 1〜19、および和田正裕他「反復勾配
法による動画像信号の動き量検出」(1985. 4 )電気通
信学会論文誌 Vol. J 68-D No. 4 pp. 19 〜24参
照)。
Further, conventionally, since the motion vector is detected by checking the correlation of the luminance signal between the two images, there is a possibility that an erroneous motion vector may be detected in a region where a plurality of places having the same correlation exist. Yes (eg GA Thomas et al. “TELEVISIONMOTION MEASU
REMENT FOR DATV AND OTHER APPLICATIONS ”(January 1987
1) BBC RD pp. 1-19, and Masahiro Wada et al., "Motion Detection of Moving Image Signals by Iterative Gradient Method" (April 1985) Transactions of the Institute of Electrical Communication, Vol. J 68-D No. 4 pp. 19- 24).

【0007】本発明の目的は、上記問題点を解消するた
めに、帰還型の動きベクトル検出方法において以下に説
明するようにして、動きベクトルの時空間上の連続性を
考慮し、また、動きベクトルの時空間上の履歴を調べる
ことにより検出された動きベクトルの精度(正確さ)を
高めることにある。
In order to solve the above problems, an object of the present invention is to consider the spatio-temporal continuity of motion vectors as described below in a feedback type motion vector detection method, and The purpose is to improve the accuracy (precision) of the motion vector detected by examining the spatiotemporal history of the vector.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明動きベクトル検出方法は、動きベクトル検出
領域またはその近傍の領域に帰還した複数の移動物体の
動きベクトルV0 ′の中から1つの動きベクトルVi
選択し、該選択した動きベクトルVi を参照して現時点
の動きベクトルV0 の検出を行う帰還型の動きベクトル
検出方法において、前記選択した動きベクトルVi と前
記検出した現時点の動きベクトルV0 とに関し両者の等
しい状態が継続するときには“+1 ”が順次に累算さ
れ、等しくないときには“0”にリセットされる動きベ
クトルの履歴情報を表す信頼度R0 と前記検出した現時
点の動きベクトルV0 とを対にして現時点で前記移動物
体が存在する領域および将来その移動物体の動きベクト
ルが検出されることが予測される領域にベクトル帰還さ
せ、該ベクトル帰還した前記信頼度R0 および前記動き
ベクトルV0 の対を複数の画像期間にわたって蓄積し、
それら蓄積した複数の信頼度R0 ′および動きベクトル
0 ′の中から、2つの画像間の輝度信号の相関および
動きベクトルの履歴と信頼度を調べることにより、前記
動きベクトルViおよび該ベクトルVi と対の信頼度R
i を選択するようにしたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the motion vector detecting method of the present invention uses one of the motion vectors V 0 ′ of a plurality of moving objects returned to the motion vector detecting region or a region in the vicinity thereof. One of the selected motion vector V i, the feedback of the motion vector detecting method for detecting a said selected motion vector V i motion vector V 0 which moment with reference to, and the detected motion vector V i for the selected With respect to the current motion vector V 0 , “+1” is sequentially accumulated when the both are in the same state, and is reset to “0” when they are not equal to the reliability R 0 representing the history information of the motion vector and the detection. It is predicted that the motion vector of the moving object at the present time and the motion vector of the moving object will be detected in the future by pairing with the motion vector V 0 at the present time. Vector-returned to a region, and the vector-returned pair of the reliability R 0 and the motion vector V 0 is accumulated over a plurality of image periods,
The motion vector V i and the motion vector V i are calculated by investigating the correlation of the luminance signal between the two images and the history and reliability of the motion vector from among the accumulated reliability R 0 ′ and motion vector V 0 ′. Confidence R with V i
The feature is that i is selected.

【0009】[0009]

【実施例】以下に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。図1は、本発明動きベクトル検出方
法において使用される装置の一構成例を示している。図
1において、入力画像データ(各回路における処理がし
易いように画像信号やデバイスはすべてディジタル化さ
れている)はベクトル検出回路1および履歴判定回路2
にそれぞれ供給される。ベクトル検出回路1では、周知
の各種ベクトル検出の手法を用い、現時点以前に検出さ
れた動きベクトルVi を参照して現時点の動きベクトル
0 を検出する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an example of the configuration of an apparatus used in the motion vector detecting method of the present invention. In FIG. 1, input image data (image signals and devices are all digitized for easy processing in each circuit) are vector detection circuit 1 and history determination circuit 2.
Is supplied to each. The vector detection circuit 1 detects the motion vector V 0 at the present time by referring to the motion vector V i detected before the current time by using various well-known vector detection methods.

【0010】ここで注意すべきことは、上記動きベクト
ルが、従来のように動きベクトルの時空間上の連続性が
考慮されなかったり、時空間上の動きベクトルの履歴も
参酌されていないのではなく、これら要素を十分に反映
させたうえで現時点以前に検出した動きベクトルVi
選択されているということである。これについては、信
頼度判定回路3、ベクトル帰還回路4、ベクトル値・信
頼度メモリ5および履歴判定回路2を制御ループ中に含
む回路系の動作にもとづいて後述する。
It should be noted here that the above motion vector does not take into consideration the spatiotemporal continuity of the motion vector as in the conventional case, or the history of the motion vector in the spatiotemporal space is not taken into consideration. Rather, it means that the motion vector V i detected before the present time is selected after sufficiently reflecting these elements. This will be described later based on the operation of the circuit system including the reliability determination circuit 3, the vector feedback circuit 4, the vector value / reliability memory 5, and the history determination circuit 2 in the control loop.

【0011】動きベクトルに変化がなく、かつ参照すべ
き現時点以前の動きベクトルVi が正しく選択されてい
る場合は、ベクトル検出回路1はベクトルVi と同じ方
向および同じ大きさの動きベクトルV0 を出力し、ま
た、動きベクトルの方向や大きさが変化した場合はその
変化した動きベクトルV0 を出力する。
When there is no change in the motion vector and the motion vector V i before the present time to be referred to is correctly selected, the vector detection circuit 1 causes the motion vector V 0 having the same direction and the same size as the vector V i. When the direction or magnitude of the motion vector changes, the changed motion vector V 0 is output.

【0012】本発明では、動きベクトルの連続性および
履歴を判断する量として信頼度Rを定義する。信頼度判
定回路3はこの信頼度の大小を判定し、これを検出動き
ベクトルV0 とともにベクトル帰還回路4を介しベクト
ル値・信頼度メモリ5に記憶することにより動きベクト
ルの履歴を形成するようにする。
In the present invention, the reliability R is defined as a quantity for judging the continuity and history of motion vectors. The reliability determination circuit 3 determines the magnitude of this reliability and stores it in the vector value / reliability memory 5 together with the detected motion vector V 0 via the vector feedback circuit 4 to form a history of motion vectors. To do.

【0013】具体的には、信頼度判定回路3においてベ
クトル検出回路1に供給される参照信号としての動きベ
クトルVi とベクトル検出回路1の出力信号V0 とを比
較し、Vi とV0 が等しい場合には同回路の出力信号で
ある信頼度Rに“+1”を加算し、また、Vi とV0
異なる場合には信頼度Rを“0”にリセットするものと
する。このような構成にすることにより、ベクトル検出
回路1が同じ方向、同じ大きさの動きベクトルを検出し
続ければ信頼度R0 の値は漸増し続け、この信頼度R0
の大小によって検出した動きベクトルV0 の信頼度(正
確さ)を判定することができる。
Specifically, in the reliability determination circuit 3, the motion vector V i as a reference signal supplied to the vector detection circuit 1 is compared with the output signal V 0 of the vector detection circuit 1, and V i and V 0 are compared. When the values are equal, "+1" is added to the reliability R which is the output signal of the same circuit, and when the values V i and V 0 are different, the reliability R is reset to "0". With such a configuration, if the vector detection circuit 1 continues to detect motion vectors of the same direction and the same magnitude, the value of the reliability R 0 continues to gradually increase, and this reliability R 0
It is possible to determine the reliability (accuracy) of the motion vector V 0 detected based on the magnitude of.

【0014】また、動きベクトルVi と動きベクトルV
0 の比較は閾値を設けて動きベクトルのきわめて小さな
変動に対しては方向、大小の判定をせず、これを無視す
るようにしている。従って、動きベクトルが時空間上を
その方向、大きさを変化させながら推移した場合におい
ても、この信頼度判定回路3により現時点の動きベクト
ルV0 に関する正しい信頼度情報R0 を得ることができ
る。
Further, the motion vector V i and the motion vector V i
For the comparison of 0, a threshold value is set, and the extremely small fluctuation of the motion vector is not judged to be the direction or the size, and is ignored. Therefore, even when the motion vector changes in space and time while changing its direction and size, the reliability determination circuit 3 can obtain correct reliability information R 0 regarding the current motion vector V 0 .

【0015】次に、このようにして得られた信頼度判定
回路3からの現時点の動きベクトルV0 と信頼度R0
本発明により構成した動きベクトル検出回路の出力とし
て取り出すとともに帰還ループを構成するベクトル帰還
回路4に入力する。ベクトル帰還回路4においては、動
きベクトルV0 と信頼度R0 とを、検出動きベクトルV
0 を用いてその動きベクトルを生じさせた移動物体が現
時点で存在する領域および将来その移動物体の動きベク
トルが検出されることが予測される領域に移動させる
(以下においては、このようなベクトルの移動を伴った
検出ベクトルの正帰還を検出ベクトル帰還という)。検
出ベクトル帰還により時空間上の連続した動きベクトル
場の軌跡情報を得ることができ、また、検出した動きベ
クトルV0に時空間上の連続性を有する履歴情報である
信頼度Rを持たせることができる。
Next, the current motion vector V 0 and the reliability R 0 from the reliability determination circuit 3 thus obtained are taken out as the output of the motion vector detection circuit constructed according to the present invention, and a feedback loop is constructed. Input to the vector feedback circuit 4. In the vector feedback circuit 4, the motion vector V 0 and the reliability R 0 are converted into the detected motion vector V 0.
0 is used to move to a region where the moving object that caused the motion vector exists at the present time and a region where the motion vector of the moving object is predicted to be detected in the future (below, such vector Positive feedback of detection vector with movement is called detection vector feedback). Trajectory information of a continuous motion vector field in space-time can be obtained by detection vector feedback, and the detected motion vector V 0 has reliability R which is history information having continuity in space-time. You can

【0016】ベクトル帰還回路4により移動物体の存在
する領域および将来その移動物体の動きベクトルが検出
されることが予測される領域に移動した動きベクトルV
0 と信頼度R0 は、引続きベクトル値・信頼性メモリ5
に入力され記憶される。このようにしてベクトル値・信
頼性メモリには、時間順次に入力される複数の動きベク
トルと信頼度の対が順次更新されながら一定期間にわた
って記憶保持される。
The motion vector V moved to the area where the moving object exists and the area where the motion vector of the moving object is predicted to be detected by the vector feedback circuit 4 in the future.
0 and reliability R 0 continue to be the vector value / reliability memory 5
Is input to and stored in. In this way, the vector value / reliability memory sequentially stores and holds a plurality of pairs of time-sequentially input motion vectors and reliability for a certain period of time.

【0017】これら記憶保持された複数のベクトル値V
0 ′、信頼度R0 ′は同時に読み出され、履歴判定回路
2に入力される。時空間上の複数の動きベクトルV0
は互いに同一検出領域に重なる場合があるため、履歴判
定回路2は、現時点の画像データを入力して現時点の画
像を含んで2つの画像間の輝度信号の相関、および動き
ベクトルの履歴と信頼度を調べ、この調べた結果にもと
づいて、ベクトル検出回路1に供給したときに、これが
ベクトル検出時の参照ベクトルとして使用するのに最も
適した動きベクトルVi と、それと対になる信頼度Ri
とを選択する。
A plurality of these vector values V stored and held
0 ′ and the reliability R 0 ′ are read at the same time and input to the history judgment circuit 2. A plurality of motion vectors V 0 ′ in space-time
May overlap each other in the same detection area. Therefore, the history determination circuit 2 inputs the image data at the current time, the correlation of the luminance signal between the two images including the current image, and the history and reliability of the motion vector. Based on the result of this investigation, when supplied to the vector detection circuit 1, this is the most suitable motion vector V i to be used as a reference vector at the time of vector detection, and the reliability R i paired with it.
Select and.

【0018】ここに、上述した2つの画像間の輝度信号
の相関、および動きベクトルの履歴と信頼度について
は、主に相関の値の大小と信頼度の値の大小と履歴を遡
って動きベクトルの信頼度の値の大小について調べ、そ
の調べた結果が、それぞれ複数のベクトル値V0 ′、信
頼度R0 ′の中から、ベクトル検出時の参照ベクトルと
して最も適したViと、それと対になる信頼度Riを選
択することに反映されるように適宜構成するものとす
る。
Regarding the correlation of the luminance signal between the two images and the history and reliability of the motion vector, the motion vector is traced back mainly by the magnitude of the correlation value and the magnitude and history of the reliability value. The magnitude of the reliability value of is checked, and the result of the check is paired with Vi, which is the most suitable as a reference vector at the time of vector detection, from among a plurality of vector values V 0 ′ and reliability R 0 ′. The reliability Ri should be appropriately configured so as to be reflected in the selection.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明によれば、検出した現時点の検出
動きベクトルを検出ベクトル帰還させるとともに、検出
ベクトルと参照ベクトルとの比較にもとづいた信頼度を
も正帰還させ、これを動きベクトルの履歴として用いる
ことによって、動きベクトルの時空間上の軌跡を調べる
ことを可能としたために、時空間上の連続性を考慮した
動きベクトル検出を行うことができる。
According to the present invention, the detected motion vector at the present detected time is fed back to the detected vector, and the reliability based on the comparison between the detected vector and the reference vector is also positively fed back, which is used as the history of the motion vector. Since it is possible to investigate the spatiotemporal locus of the motion vector, it is possible to detect the motion vector in consideration of the spatiotemporal continuity.

【0020】また、従来の動き検出方法においては連続
する2つの画像間の輝度信号の相関を調べることによっ
て動きベクトルの検出を行っていたため、複数の同一相
関が存在する検出領域や相関のない領域では誤った動き
ベクトルの検出が行われる可能性があった。これに対
し、本発明による動き検出方法では、動きベクトルを検
出する際に動きベクトルの履歴と信頼度を併用して、複
数の同一相関が存在する検出領域や相関のない領域で
は、信頼度の大小を比較し信頼度の大きいものを選択
し、また信頼度が等しい場合は、複数の画像期間にわた
って動きベクトルの履歴を遡り、その動きベクトルの信
頼度の大小を比較し信頼度の大きいものを選択すること
によりきわめて正確な動きベクトルを検出することがで
きる。
Further, in the conventional motion detection method, since the motion vector is detected by checking the correlation of the luminance signal between two consecutive images, a detection region where a plurality of identical correlations exist or a region where there is no correlation exists. However, there is a possibility that an incorrect motion vector may be detected. On the other hand, in the motion detection method according to the present invention, when the motion vector is detected, the history of the motion vector and the reliability are used together. Compare the magnitudes and select the one with the highest reliability.If the confidences are equal, trace the history of motion vectors over multiple image periods, compare the magnitude of the reliability of the motion vectors, and select the one with the highest confidence. A very accurate motion vector can be detected by the selection.

【0021】最後に、本発明動き検出方法に使用される
ハードウェアは容易かつ安価に実現することができるも
のである。
Finally, the hardware used in the motion detection method of the present invention can be implemented easily and inexpensively.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明動きベクトル検出方法において使用され
る装置の一構成例を示している。
FIG. 1 shows a configuration example of an apparatus used in a motion vector detecting method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベクトル検出回路 2 履歴判定回路 3 信頼度判定回路 4 ベクトル帰還回路 5 ベクトル値・信頼度メモリ 1 Vector detection circuit 2 History judgment circuit 3 Reliability judgment circuit 4 Vector feedback circuit 5 Vector value / reliability memory

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 動きベクトル検出領域またはその近傍の
領域に帰還した複数の移動物体の動きベクトルV0 ′の
中から1つの動きベクトルVi を選択し、該選択した動
きベクトルVi を参照して現時点の動きベクトルV0
検出を行う帰還型の動きベクトル検出方法において、前
記選択した動きベクトルVi と前記検出した現時点の動
きベクトルV0 とに関し両者の等しい状態が継続すると
きには“+1 ”が順次に累算され、等しくないときには
“0”にリセットされる動きベクトルの履歴情報を表す
信頼度R0 と前記検出した現時点の動きベクトルV0
を対にして現時点で前記移動物体が存在する領域および
将来その移動物体の動きベクトルが検出されることが予
測される領域にベクトル帰還させ、該ベクトル帰還した
前記信頼度R0 および前記動きベクトルV0 の対を複数
の画像期間にわたって蓄積し、それら蓄積した複数の信
頼度R0 ′および動きベクトルV0 ′の中から、2つの
画像間の輝度信号の相関および動きベクトルの履歴と信
頼度を調べることにより、前記動きベクトルVi および
該ベクトルVi と対の信頼度Ri を選択するようにした
ことを特徴とする動きベクトル検出方法。
1. A motion vector V i is selected from motion vectors V 0 ′ of a plurality of moving objects returned to a motion vector detection region or a region in the vicinity thereof, and the selected motion vector V i is referred to. in feedback of the motion vector detecting method for detecting a motion vector V 0 which current Te, the selected motion vector V i wherein when the detected current of the motion vector V 0 and both the equal condition relates persists "+1" Are sequentially accumulated, and when they are not equal, they are reset to “0”. The reliability R 0 representing the history information of the motion vector and the detected motion vector V 0 are paired to present the moving object. And the reliability R 0 and the value obtained by the vector feedback to the region where the motion vector of the moving object is predicted to be detected in the future. The pairs of motion vectors V 0 are accumulated over a plurality of image periods, and the correlation of the luminance signal between the two images and the history of the motion vectors are stored from among the accumulated reliability R 0 ′ and the motion vector V 0 ′. by examining the reliability, the motion vector detecting method is characterized in that so as to select the motion vector V i and the vector V i paired with reliability R i.
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