JPH08242456A - 動きベクトル検出方法 - Google Patents

動きベクトル検出方法

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JPH08242456A
JPH08242456A JP34211895A JP34211895A JPH08242456A JP H08242456 A JPH08242456 A JP H08242456A JP 34211895 A JP34211895 A JP 34211895A JP 34211895 A JP34211895 A JP 34211895A JP H08242456 A JPH08242456 A JP H08242456A
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JP34211895A
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Sang-Ho Kim
相昊 金
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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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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 映像信号の符号化効率を向上させ得る改善さ
れた動きベクトル検出方法を提供する。 【解決手段】 探索ブロック内の各画素の輝度レベルと
探索ブロック内の全画素の平均輝度レベルとの間の差分
画素よりなる複数の差分探索ブロックを発生し、候補ブ
ロック内の各画素の輝度レベルと候補ブロック内の全画
素の平均輝度レベルとの間の差分画素よりなる複数の差
分候補ブロックを発生し、対応する探索領域に関連した
各差分候補ブロックに対して差分探索ブロックを動き推
定を行って、各差分候補ブロックに対応する変位ベクト
ル及び誤差関数を発生し、計算された誤差関数のうち
で、この最小誤差関数を選択し、最小誤差関数に対応す
る変位ベクトルを探索ブロックに対する動きベクトルと
して定義する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、映像信号符号化で
用いるブロック整合動き推定方法に関し、特に、映像信
号の符号化効率を増大させ得る改善された動きベクトル
検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一連の映像「フレーム」からなる映像信
号が、ディジタル形態で表現される場合、特に、高精細
度テレビジョン(HDTV)の場合、その映像信号を伝
送するためには大量のディジタルデータが必要である。
しかしながら、通常の伝送チャネルの利用可能な周波数
帯域は制限されているため、その大量のディジタルデー
タを伝送するためには、伝送すべきデータの量を圧縮す
るか、または減らさなければならない。
【0003】一般に、映像信号は、そのデータを深刻に
損傷させることなく、圧縮することができる。これは、
単一のフレーム内の画素や隣接するフレームの間の画素
間で、相関性または冗長性が存在するためである。従っ
て、殆どの従来の映像信号符号化装置は、そのような冗
長性を用いたり減らしたりする多様な圧縮技法(また
は、符号化方法)を採用している。多様な映像圧縮技法
のうち、時間的、空間的圧縮技法と統計的符号化技法と
を組み合わせた、いわゆる、「ハイブリッド符号化技
法」が最も効果的なものとして知られている。
【0004】殆どのハイブリッド符号化技法において、
現フレームのデータは、最初、動き推定及び補償方法の
ような時間的圧縮技法を用いて圧縮される。ここで、現
フレームのデータは、現フレームとその前フレームとの
対応する画素データ間の動き推定及び差値に基づいて、
前フレームのデータから予測される。このようにして推
定された動きは、前フレームと現フレームとの対応する
画素間の変位を表す2次元動きベクトルにより表現する
ことができる。当技術分野に提案されている動き推定技
法の1つが、ブロック整合アルゴリズムである。ここ
で、現フレームは、8x8画素〜32x32画素の範囲
にある同一の大きさの複数の探索ブロックに分けられ、
前フレームは、現フレーム内の探索ブロックに対応する
個数の探索領域に分けられる。この探索領域の各々は、
探索ブロックと同一の大きさの複数の候補ブロックに分
けられる。現フレーム内の一つの探索ブロックに対する
動きベクトルを決定するために、現フレームのこの探索
ブロックと、前フレーム内の対応する探索領域に含まれ
ている各候補ブロックとの間の類似度計算を行う。この
類似度は、平均二乗誤差(MSE)関数または平均絶対
誤差(MAE)関数のような誤差関数を用いることによ
って計算される。MSE関数及びMAE関数は、下記式
(1)及び(2)のように定義される。
【0005】
【数1】
【0006】
【数2】 ここで、HxV:探索ブロックの大きさ I(i,j):探索ブロック内の画素位置(i,j)に
おける画素の輝度レベル P(i,j):変位ベクトルD(k,l)だけ移動した
候補ブロック内の画素位置(i、j)における対応する
画素の輝度レベル k:変位ベクトルのx成分 l:変位ベクトルのy成分
【0007】通常のブロック整合アルゴリズムでは、動
きベクトルは、探索ブロックと候補ブロックとの間で最
小の誤差関数をもたらす変位ベクトルとして選択され
る。その後、最小の誤差関数をもたらす探索ブロックと
候補ブロックとの間の差を表す誤差信号は、該誤差信号
内に存在する空間上の相関性を利用する変換技法により
さらに圧縮される。このような変換技法の1つが、離散
的コサイン変換(DCT)技法である。このDCT技法
では、誤差信号に含まれた例えば、8x8画素のブロッ
クを空間領域から周波数領域に変換することによって、
1つのDC係数と複数(例えば、63個)のAC係数と
よりなる1組の変換係数を生じさせる。DC係数は、ブ
ロック内の画素の平均強度を表し、AC係数は、画素の
空間周波数成分の強度を表す。また、このような1組の
変換係数は、同一の量子化ステップサイズを用いて量子
化される。このように量子化された変換係数をランレン
グス符号化(RLC)法及び可変長符号化(VLC)法
により処理することによって、伝送すべきデータの量を
効果的に減らすことができる。しかしながら、通常のブ
ロック整合アルゴリズムにおいて、最小の誤差関数をも
たらす探索ブロックの動きベクトルは、小さい値のDC
係数を生ずるが多数の有意なAC係数を伴う誤差信号に
該当し、これは映像信号の全体的な符号化効率を低下さ
せるという短所がある。
【0008】
【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、映像信号の符号化効率を向上させ得る動きベク
トルを検出する改善された動きベクトル検出方法を提供
することである。即ち、各々の動きベクトルを、差分画
素よりなる差分探索ブロックと差分画素よりなる複数の
差分候補ブロックの各々との間の変位ベクトルを測定す
ることにより、従来の方法により求められたものより、
より小さい大きさのAC係数を発生する誤差信号をもた
らすように決定する。ここで、差分探索ブロックの差分
画素は探索ブロック内の各画素の輝度レベルと該探索ブ
ロック内の該画素の平均輝度レベルとの間の差値を有
し、各差分候補ブロックの差分画素は、該候補ブロック
内の各画素の輝度レベルと該候補ブロック内の該画素の
平均輝度レベルとの間の差値を有する。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、現フレームとその前フレームと
の間の動きベクトルを検出する動きベクトル検出方法で
あって、前記現フレームが同一の大きさの複数の探索ブ
ロックに分けられ、前記前フレームが前記探索ブロック
と同数の探索領域に分けられ、前記探索領域の各々が前
記探索領域と同一の大きさの複数の候補ブロックに分け
られており、前記探索ブロック内の各画素の輝度レベル
と前記探索ブロック内の全画素の平均輝度レベルとの間
の差値を有する差分画素を含む複数の差分探索ブロック
を発生する第1過程と、前記候補ブロック内の各画素の
輝度レベルと前記候補ブロック内の全画素の平均輝度レ
ベルとの間の差値を有する差分画素を含む複数の差分候
補ブロックを発生する第2過程と、
【0010】対応する探索領域に関連した前記差分候補
ブロックの各々に対して前記差分探索ブロックの動き推
定を行って、前記差分候補ブロックの各々に対応する変
位ベクトル及び誤差関数を発生する第3過程であって、
前記変位ベクトルの各々が前記差分探索ブロック内の前
記差分画素と前記差分候補ブロックの各々における対応
する差分画素との間の変位を表し、前記誤差関数の各々
が、前記差分探索ブロック内の前記差分画素の輝度レベ
ルと前記差分候補ブロックの各々における対応する差分
画素の輝度レベルとの間の差に基づいて計算される、該
第3過程と、前記計算された誤差関数のうちで、最小誤
差関数を選択し、前記最小誤差関数に対応する変位ベク
トルを前記探索ブロックに対する動きベクトルとして定
義する第4過程とを含むことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例につ
いて図面を参照しながら詳細に説明する。図1には、本
発明に基づく、ブロック整合動き推定器のブロック図が
示されている。現フレームの信号は、ラインL12を経
て探索ブロック形成部10へ入力される。この探索ブロ
ック形成部10は、入力される現フレームをHxV画素
よりなる同一の大きさの複数の探索ブロックに分けると
共に、現探索ブロックの画素データを、平均値減算部4
0ーl〜40ーmへ予め定められた順序に従ってブロッ
ク単位で供給する。
【0012】一方、メモリ(図示せず)に格納されてい
る前フレームの信号は、ラインL13を通じて探索領域
形成部15へ入力される。この探索領域形成部15は、
入力される前フレームを現フレーム内の探索ブロックと
同数の探索領域に分ける。ここで、各探索領域は、探索
ブロックと同一の大きさのm個の候補ブロックを有す
る。現探索ブロックに対応する探索領域のデータは、候
補ブロック形成部20ー1〜20ーmへ供給される。こ
こで、HxV画素よりなるm個の候補ブロックが探索領
域のデータから形成される。候補ブロック形成部20ー
1〜20ーmにおいて、探索領域内の各候補ブロックの
画素と現探索ブロック内の対応する画素との間の各変位
ベクトルD(k,l)が求められ、ラインL30−1〜
L30−mを通じてマルチプレクサ(MUX)70へそ
れぞれ供給される。また、候補ブロック形成部20ー1
〜20ーmからの各候補ブロックの画素データが、対応
する平均値減算部40ー1〜40ーmへ各々供給され
る。
【0013】この平均値減算部40ー1〜40ーmの各
々において、最初、探索ブロックと各候補ブロックの平
均値が計算される。ここで、各平均値とは、探索ブロッ
クまたは候補ブロック内の全画素の平均輝度レベルを表
す。その後、探索ブロックの平均値は、該探索ブロック
内の各画素の輝度レベルから減算され、よって、差分画
素が求められる。この差分画素よりなる擬似探索ブロッ
クを、以下、「差分探索ブロック」と称する。同様に、
各候補ブロックに対する平均値が、該候補ブロック内の
各画素の輝度レベルから減算され、よって、この差分画
素よりなる差分候補ブロックが得られる。平均値減算部
40ー1〜40ーmからの差分探索ブロックと各差分候
補ブロックとは、対応するブロック整合部50ー1〜5
0ーmへ各々供給される。
【0014】ブロック整合部50ーl〜50mの各々に
おいて、差分探索ブロックと各差分候補ブロックとの間
の各誤差関数は、下記式(3)又は(4)に示すよう
に、MSE関数またはMAE関数を用いて計算される。
【0015】
【数3】 ここで、HxV:探索ブロックの大きさ I(i,j):探索ブロック内の画素位置(i,j)に
おける画素の輝度レベル P(i,j):動きベクトルD(k,l)だけ移動した
画素位置(i、j)における画素の輝度レベル。 MI:探索ブロック内の画素の平均輝度レベル MP:候補ブロック内の画素の平均輝度レベル
【0016】ブロック整合部50ーl〜50ーmの各々
からの誤差関数は、最小誤差値検出部60へ供給され
る。ここで、全ての誤差関数値は互いに比較されること
によって、最も小さい誤差関数値が選択され、この最小
誤差値を選択信号としてMUX70に供給する。この選
択信号は、最小誤差関数値をもたらす差分候補ブロック
に対応する候補ブロックを表す。この選択信号に応じ
て、MUX70は、最小誤差関数値をもたらす差分候補
ブロックに対応する候補ブロックの変位ベクトルを選択
して、探索ブロックに対する動きベクトルとして出力す
る。 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、本明細書に記載した特許請求の範囲を逸脱す
ることなく、当業者は種々の変更を加え得ることは勿論
である。
【0017】
【発明の効果】従って、本発明によれば、最小の誤差関
数値をもたらす動きベクトルを効果的に検出することに
よって、映像信号の符号化効率を贈大させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるブロック整合動き推定器のブロッ
ク図である。
【符号の説明】
10 探索ブロック形成部 15 探索領域形成部 20ー1〜20ーm 候補ブロック形成部 40ー1〜40ーm 平均値減算部 50ー1〜50ーm ブロック整合部 60 最小誤差値検出部 70 マルチプレクサ(MUX)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 現フレームとその前フレームとの間の動
    きベクトルを検出する動きベクトル検出方法であって、
    前記現フレームが同一の大きさの複数の探索ブロックに
    分けられ、前記前フレームが前記探索ブロックと同数の
    探索領域に分けられ、前記探索領域の各々が前記探索領
    域と同一の大きさの複数の候補ブロックに分けられてお
    り、 前記探索ブロック内の各画素の輝度レベルと前記探索ブ
    ロック内の全画素の平均輝度レベルとの間の差値を有す
    る差分画素を含む複数の差分探索ブロックを発生する第
    1過程と、 前記候補ブロック内の各画素の輝度レベルと前記候補ブ
    ロック内の全画素の平均輝度レベルとの間の差値を有す
    る差分画素を含む複数の差分候補ブロックを発生する第
    2過程と、 対応する探索領域に関連する前記差分候補ブロックの各
    々に対して前記差分探索ブロックの動き推定を行って、
    前記差分候補ブロックの各々に対応する変位ベクトル及
    び誤差関数を発生する第3過程であって、前記変位ベク
    トルの各々が前記差分探索ブロック内の前記差分画素と
    前記差分候補ブロックの各々における対応する差分画素
    との間の変位を表し、前記誤差関数の各々が、前記差分
    探索ブロック内の前記差分画素の輝度レベルと前記差分
    候補ブロックの各々における対応する差分画素の輝度レ
    ベルとの間の差に基づいて計算される、該第3過程と、 前記計算された誤差関数のうちで、最小誤差関数を選択
    し、前記最小誤差関数に対応する変位ベクトルを前記探
    索ブロックに対する動きベクトルとして定義する第4過
    程とを含むことを特徴とする動きベクトル検出方法。
  2. 【請求項2】 前記誤差関数が、平均二乗誤差(MS
    E)であることを特徴とする請求項1に記載の動きベク
    トル検出方法。
  3. 【請求項3】 前記誤差関数が、平均絶対誤差(MA
    E)であることを特徴とする請求項1に記載の動きベク
    トル検出方法。
JP34211895A 1994-12-30 1995-12-28 動きベクトル検出方法 Pending JPH08242456A (ja)

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