JPH08223576A - 境界整合の動き推定装置 - Google Patents

境界整合の動き推定装置

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JPH08223576A
JPH08223576A JP3915395A JP3915395A JPH08223576A JP H08223576 A JPH08223576 A JP H08223576A JP 3915395 A JP3915395 A JP 3915395A JP 3915395 A JP3915395 A JP 3915395A JP H08223576 A JPH08223576 A JP H08223576A
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Hae-Mook Jung
海黙 丁
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Daiu Denshi Kk
WiniaDaewoo Co Ltd
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Daiu Denshi Kk
Daewoo Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 境界整合技法で動きベクトルを正確に検知で
きる改善された動き推定装置を提供する。 【構成】 ブロック整合部から算出されたエラー関数か
ら小さい順にM個のエラー関数を選択するエラー検知器
と、候補ブロック形成部からの変位ベクトルからM個の
変位ベクトルを選択する変位ベクトル選択器と、M個の
候補ブロックを選択する候補ブロック選択器70と、M
個のセットの境界差を発生させる境界整合部82、84
及び86と、M個のセットの境界差のうちの1セット内
にある境界差を予め定められた値と比較し、予め定めら
れた値より大きい境界差の個数を計数する比較及び計数
部92、94及び96と、計数された値が最小のものを
選択してM個の変位ベクトルのうちで選択された計数値
に対応する1つの変位ベクトルを探索ブロックへの動き
ベクトルとして特定する最適動きベクトル選択器100
とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は動きベクトルを特定する
ための装置に関し、特に、境界整合技法を用いて動きベ
クトルを特定する改良された動き推定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高精細度テレビ及びビデオ電話システム
のような多様な電子/電気応用分野において、映像信号
は、ディジタル形態で伝送されることが必須である。映
像信号がディジタル形態で表現される際、相当量のディ
ジタルデータが発生されうる。しかし、通常の伝送チャ
ンネルの利用可能な周波数帯域幅は制限されているの
で、映像信号をそのチャンネルを通じて伝送するために
は、伝送データの量を圧縮するかまた低減することが必
須である。多様なビデオ圧縮技法の中で、動き補償フレ
ーム間符号化技法が有効な圧縮技法の1つとして知られ
ていて、これは、信号の圧縮のために2つの隣接するビ
デオフレーム間におけるビデオ信号の時間的冗長度を用
いる。
【0003】動き補償フレーム間符号化技法において、
現フレームデータは現フレームと前フレームとの間の動
きの評価に基づいて、前フレームから予測される。この
ような評価された動きは、前フレームと現フレームとの
間の画素の変位を表す2次元動きベクトルによって説明
されうる。本技術分野で提案されている動きベクトル推
定技法中の1つは、ブロック整合アルゴリズムである
(J.R.Jainらによる、「Displaceme
nt Measurement and ItsApp
lications in Interframe I
mage Coding」,IEEE Transac
tions on Communications C
OM−29,No.12(1981年12月)参照)。
【0004】ブロック整合アルゴリズムによれば、現フ
レームは複数の同一大きさの探索ブロックに分けられ
る。典型的に探索ブロックの大きさは8×8画素から3
2×32画素までの範囲を有する。現フレーム内におけ
る探索ブロックへの動きベクトルを特定するためには、
現フレームの探索ブロックとこの探索ブロックと同一の
大きさを有する複数の各候補ブロックとの間で類似度計
算が行われる。この候補ブロックは、一般に前フレーム
内における探索領域に含まれ、この探索領域の大きさは
探索ブロックより更に大きい。平均絶対エラー(mea
n absolute error)または平均2乗エ
ラー(mean square error)のような
エラー関数が、現フレームの探索ブロックと探索領域内
の各候補ブロックとの間の類似度を測定するにために用
いられる。そして、動きベクトルは、定義では、探索ブ
ロックと、最適整合ブロック、即ち、最小「エラー」ま
たは最小差をもたらす候補ブロックとの間の変位を表
す。
【0005】かかる動き推定では、探索ブロックに対応
する全探索領域にわたって、1つの最小平均絶対エラー
のみを探すことが好ましく、かつ便利である。しかし、
時々ブロック整合の間に、等しい最小差が複数発見され
る場合がある。この場合、MPEG(Moving P
icture Expert Group)は、たとえ
標準化として示してはいないが、それら中の最優先を有
する最小エラー(即ち、最初に発見された1つ)を除い
て、別のすべての等価な最小エラーを捨てることが提案
されていた。従って、このような技法では、探索ブロッ
クとその対応する探索領域との間の動きベクトルを正確
に検知しにくい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は、境界整合技法で動きベクトルを正確に検知でき
る改善された動き推定装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、ビデオ信号の現フレームと前フレ
ームとの間の変位を表す動きベクトルを決定するもので
あって、該現フレームは同一の大きさを有する複数の探
索ブロックに分割され、該前フレームは前記探索ブロッ
クよりはるかに大きい大きさの複数の探索領域を有し、
その各々の探索領域は前記探索ブロックと同一の大きさ
を有する複数の候補ブロックを有する、境界整合の動き
推定装置であって、前記現フレームにおける探索ブロッ
クと前記探索ブロックに対応する探索領域内の前記複数
の候補ブロックとの間に変位ベクトル及びエラー関数を
検知する検知手段と、前記エラー関数を互いに比較し、
それらの大きさが小さい順にM個のエラー関数(Mは1
より大きい整数)を選択する第1選択手段と、前記検知
された変位ベクトルから前記M個のエラー関数に対応す
るM個の変位ベクトルを選択する第2手段と、前記複数
の候補ブロックから前記M個の選択された変位ベクトル
に対応するM個の候補ブロックを選択する第3選択手段
と、M個のセットの境界差を発生する発生手段であっ
て、前記M個のセットの境界差の各々は、前記M個の候
補ブロックの各々における境界画素と前記現フレームと
に含まれていて、前記境界画素に隣接する画素との間の
差を表す、M個のセットの境界差を発生する発生手段
と、前記M個のセットの境界差のうちの何れか1つのセ
ットにある各々の境界差を予め定められた値と比較し
て、その予め定められた値より大きい値を有する境界差
の数を計数する、M個の比較及び計数手段と、その計数
された値の最小のものを選択し、前記選択された計数値
に対応する前記M個の変位ベクトルの1つの変位ベクト
ルを前記探索ブロックへの動きベクトルとして特定する
特定手段とを含む境界整合の動き推定装置が提供され
る。
【0008】
【実施例】以下、本発明の動き推定装置について、添付
された図面を参照しながらより詳しく説明する。
【0009】図1及び図2を参照すれば、動き推定シス
テムで用いるもので連続のフレーム、即ち、現フレーム
とその隣接するフレームあるいは前フレームとの間の冗
長性を用いて、相当量のデータを圧縮するにため用いら
れる境界整合の動き推定装置の概略的なブロック図が示
されている。即ち、現フレームと前フレームの間には被
写体の変位または動きによって差が発生する。しかし、
このような差は、フレーム内の比較的小さい領域に限ら
れている。従って、現フレームのすべての映像データを
受信幾(図示せず)への伝送する必要はない。その変り
に、変位情報(即ち、動きベクトル)を伝送するように
しても十分である。受信幾はその動きベクトルを用いて
前フレームから現フレームを再構成し、この前フレーム
の映像データは受信幾内のフレームメモリに記憶されて
いる。
【0010】図1及び図2に示されているように、現フ
レーム信号12は現フレームブロック形成部10へ供給
される。この現フレームブロック形成部10では、現フ
レームが予め定められた位置とP×Q画素の大きさを有
する探索ブロックに分けられる(ここで、P及びQは2
より大きい互いに等しい整数、例えば4である)。
【0011】フレームメモリ(図示せず)に記憶されて
いる前フレーム信号11は探索領域形成部15へ供給さ
れる。この探索領域形成部15は、等しい大きさの前フ
レームの探索領域を画定し、その各探索領域の大きさは
一般に探索ブロックの大きさより更に大きく、ここで、
探索または比較が行われる。
【0012】探索領域形成部15において探索領域が特
定された後、探索領域データはその対応する個数の候補
ブロック形成部21乃至29へ供給される。各々の候補
ブロック形成部では、P×Q画素の候補ブロックが探索
領域から形成されて、現フレーム内の探索ブロックの位
置から候補ブロックへの対応する変位が、候補ブロック
の変位ベクトル(たとえば、31乃至39)として出力
される。P×Q画素の大きさを有するすべての可能な候
補ブロックは、特定された探索領域内に形成されると共
に、各々の候補ブロックに対応する変位ベクトルが得ら
れる。
【0013】また、各々の候補ブロックの画素データ
は、各候補ブロック形成部21乃至29から各々のブロ
ック整合部41乃至49へ供給される。この各々の整合
部41乃至49にて現フレームブロック形成部10から
の探索ブロック110と、各々の候補ブロック形成部2
1乃至29からの候補ブロックとの間のエラー関数が算
出される。探索ブロック及び各候補ブロック内にある対
応する画素の間で、例えば、輝度あるいは光りの強さが
比較され、前記各候補ブロックに対するエラー関数が生
成される。このエラー関数は、探索ブロックと前記各候
補ブロックとの類似度を表す。
【0014】ブロック整合部41乃至49からのすべて
のエラー関数は、エラー検知器50へ送出される。この
エラー検知器50はエラー関数を互いに比較すると共
に、それらの大きさから、小さい順にM個のエラー関数
を選択する(ここで、Mは1より大きい整数、例えば3
である)。
【0015】エラー検知器50は第1、第2及び第3の
最小のエラー関数を有するブロックを表す選択信号を、
変位ベクトル選択器60へ送出する。また、候補ブロッ
ク形成部21乃至29から得られた変位ベクトル31乃
至39が変位ベクトル選択器60に入力される。次に、
変位ベクトル選択器60はそれに供給された変位ベクト
ル31乃至39のセットから3つの変位ベクトルを選定
する。その選定された3つの変位ベクトルは第1、第2
及び第3の最小エラー関数の各々に対応する。即ち、変
位ベクトル選択器60は、エラー検知器50から供給さ
れた選択信号に応答して、変位ベクトル31乃至39か
ら3つの変位ベクトルを選択する。次に、その選択され
た変位ベクトル62乃至66は、候補ブロック選択器7
0及び最適動きベクトル選択器100へ供給される。こ
の最適動きベクトル選択器100はその選択された変位
ベクトル62、64及び66のうちの探索ブロックに対
する動きベクトルを選択する。また、候補ブロック形成
部21乃至29から出力された画素データ111乃至1
19は、候補ブロック選択器70へ供給される。この候
補ブロック選択器70にて、探索ブロックに対応する探
索領域のすべての候補ブロックから、変位ベクトル6
2、64及び66に各々対応する3つの候補ブロックが
選択される。その選択された候補ブロックは、境界整合
部82、84及び86へ各々供給される。また、現フレ
ーム信号13もその境界整合動作のための各境界整合部
82、84及び86へ供給される。各境界整合部82、
84及び86の動作は実質的に等しく、よって、境界整
合部82の動作が図3を参照して詳しく記述される。図
3には、候補ブロックの境界画素と境界画素に隣する画
素との間の境界整合動作を記述するために例示的なビデ
オフレームが示されている。ここで、隣接する画素は現
フレーム内にある。
【0016】本発明の好ましい実施例によれば、境界整
合部82は現フレームから探索ブロックを取り去って、
その除去された探索ブロックの位置に最小エラー関数を
もたらす候補ブロックを配置して、その後、候補ブロッ
ク100の境界画素(たとえば、A乃至L)と、現フレ
ーム内の探索ブロックの取り去られた位置に置いた候補
ブロック100の境界画素に隣接する画素(たとえば、
A′乃至A″)との間の境界差を算出する。それによっ
て、境界差の絶対値を比較及び計数部92へ送出する。
言い換えれば、この境界差(たとえば、A−A′乃至A
−A″)の絶対値が比較及び計数部92へ提供される。
この比較及び計数部92は、絶対値を予め定められた値
と比較すると共に、予め定められた値より大きい値を有
する境界差の個数を計数することによって、その計数値
を最適動きベクトル選択器100へ提供する。同様に、
境界整合部84及び86は、第2及び第3の小さいエラ
ー関数をもたらす候補ブロックに対して境界整合部82
と同一の動作を行う。また、比較及び計数部94及び9
6も、比較及び計数部92と同一の動作を行う。最適動
きベクトル選択器100は、計数された値が最小のもの
を選択して、3つの変位ベクトルのうちの前記選択され
た計数値に対応する1つの変位ベクトルを探索ブロック
への動きベクトルとして特定する。
【0017】上記において、本発明の特定の実施例につ
いて説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく当業
者は種々の改変をなし得るであろう。
【0018】
【発明の効果】従って、本発明によれば、ビデオ信号の
現フレームと前フレームとの間の変位を表す動きベクト
ルを特定する時、いくつかの候補ブロックを選択して、
その選択された各々の候補ブロックに対する境界整合値
によって、最適な候補ブロックの変位ベクトルが動きベ
クトルとして選択される。よって、動きベクトルを正確
に特定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によって、動きベクトルを検知できる境
界整合の動き推定装置を概略的に示したブロック図であ
る。
【図2】本発明によって、動きベクトルを検知できる境
界整合の動き推定装置を概略的に示したブロック図であ
る。
【図3】候補ブロックに対する境界整合動作を説明する
ための例示的なビデオフレームを示した図面である。
【符号の説明】
10 現フレームブロック形成部 11 前フレーム信号 12、13 現フレーム信号 15 探索領域形成部 21、22、29 候補ブロック形成部 31、32、39 候補ブロックの変位ベクトル 41、42、49 ブロック整合部 50 エラー検知器 60 変位ベクトル選択器 62、64、66 変位ベクトル 70 候補ブロック選択器 82、84、86 境界整合部 92、94、96 比較及び計数部 100 最適動きベクトル選択器 110 探索ブロック 111、112、119 画素データ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビデオ信号の現フレームと前フレーム
    との間の変位を表す動きベクトルを決定するものであっ
    て、該現フレームは同一の大きさを有する複数の探索ブ
    ロックに分割され、該前フレームは前記探索ブロックよ
    りはるかに大きい大きさの複数の探索領域を有し、その
    各々の前記探索領域は前記探索ブロックと同一の大きさ
    を有する複数の候補ブロックを有する、境界整合の動き
    推定装置であって、 前記現フレームにおける探索ブロックと前記探索ブロッ
    クに対応する探索領域内の前記複数の候補ブロックとの
    間に変位ベクトル及びエラー関数を検知する検知手段
    と、 前記エラー関数を互いに比較し、それらの大きさが小さ
    い順にM個のエラー関数(Mは1より大きい整数)を選
    択する第1選択手段と、 前記検知された変位ベクトルから前記M個のエラー関数
    に対応するM個の変位ベクトルを選択する第2選択手段
    と、 前記複数の候補ブロックから前記M個の選択された変位
    ベクトルに対応するM個の候補ブロックを選択する第3
    選択手段と、 前記境界画素に隣接する画素の間の差を表す、M個のセ
    ットの境界差を発生する発生手段であって、前記M個の
    セットの境界差の各々は前記M個の候補ブロックの各々
    における境界画素と前記現フレームとに含まれている、
    該発生手段と、 前記M個のセットの境界差の中の何れか1つのセットに
    ある各々の境界差を予め定められた値と比較して、その
    予め定められた値より大きい値を有する境界差の数を計
    数する、M個の比較及び計数手段と、 その計数された値の最小のものを選択し、前記選択され
    た計数値に対応する前記M個の変位ベクトルのうちの1
    つの変位ベクトルを前記探索ブロックへの動きベクトル
    として特定する特定手段とを含むことを特徴とする境界
    整合の動き推定装置。
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