JPH08307879A - 動きベクトル検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動きベクトル検出の計算回数を削減し、検出
される動きベクトルの向きを局所的に揃える。 【構成】 ブロックにラベリングを行い、該ラベリング
の順に動きベクトルを算出するブロックの順序を指定す
る手段と、算出された動きベクトルを１フィールドまた
は１フレーム分記憶する手段と、該ラベリングにより生
成されたラベル信号１２と、記憶された該動きベクトル
とを用いて、ベクトル探索範囲１３を狭める手段と、指
定されるブロックの動きベクトルを算出する手段とを有
し、動きベクトルを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、動画像信号圧縮技術に
おける動き補償のベクトル検出装置および動きベクトル
検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来の動きベクトル検出装置の
構成図である。図において、１はこれから符号化を行う
ため動きベクトル検出を行う画像つまり検出画像９１の
ディジタル信号である検出画像信号、２は該検出画像信
号１で表される検出画像９１の動きベクトル検出を行う
ために参照する画像つまり参照画像９２のディジタル信
号である参照画像信号、３は全数探索において探索する
ベクトルを与える動きベクトル定義域信号、４１はこれ
から動きベクトル検出を行うブロックつまり検出ブロッ
ク８１の座標を与える信号、すなわち、ブロック順序生
成回路５０１からの出力信号である検出ブロック座標信
号、４２は従来例による動きベクトル検出装置の出力で
ある動きベクトル信号Ｄである。

【０００３】また、１０１はこれから符号化を行うため
動きベクトル検出を行う画像つまり検出画像９１のディ
ジタル信号である検出画像信号１を入力するための検出
画像信号入力端子、１０２は該検出画像９１の動きベク
トル検出を行うために参照する画像つまり参照画像９２
のディジタル信号である参照画像信号２を入力するため
の参照画像信号入力端子、５０１はブロックの配置順に
検出ブロック８１のブロック座標を表す検出ブロック座
標信号４１を生成するブロック順序生成回路、５０２は
パターンマッチング法によって該検出ブロック座標信号
４１で表される位置のブロックつまり検出ブロック８１
の動きベクトルを算出し動きベクトル信号Ｄ４２を出力
する動きベクトル算出回路Ｂ、１０７は検出した動きベ
クトルを出力する出力端子、１０８は動きベクトル定義
域信号３を入力するための動きベクトル定義域信号入力
端子である。

【０００４】ここで取り扱う画像の構造の説明図を図１
１に示す。７１はｐ画素×Ｌライン（ｐ，Ｌは正整数）
で構成されたディジタル画像、７２は第ｘ画素、第ｙラ
インに位置する、すなわち、画素座標（ｘ，ｙ）に位置
する画素（ｘ，ｙ）、７３は画素７４、画素７５、画素
７６、画素７７を４頂点とするｍ画素×ｎラインで構成
されたブロック、すなわち、ブロック座標［ｉ，ｊ］に
位置するブロック［ｉ，ｊ］、７４は該ブロックの４頂
点の画素の一つである画素（ｍ×ｉ，ｎ×ｊ）、７５は
該ブロックの４頂点の画素の一つである画素（ｍ×ｉ，
ｎ×ｊ＋ｎ−１）、７６は該ブロックの４頂点の画素の
一つである画素（ｍ×ｉ＋ｍ−１，ｎ×ｊ＋ｎ−１）、
７７は該ブロックの４頂点の画素の一つである画素（ｍ
×ｉ＋ｍ−１，ｎ×ｊ）である。

【０００５】このとき、ｍ，ｎはそれぞれ、ｐの正の約
数，Ｌの正の約数であり、ｘ，ｙ，ｉ，ｊはそれぞれ、
０≦ｘ≦ｐ−１，０≦ｙ≦ｎ−１，０≦ｉ≦ｐ／ｍ−
１，０≦ｊ≦Ｌ／ｎ−１を満たす範囲の整数値をとる変
数である。また、ブロックの位置を表すブロック座標は
括弧［］で表し、画素の位置を表す画素座標は括弧（）
で表す。

【０００６】パターンマッチング法の説明図を図１２に
示す。９１はこれから符号化を行うため動きベクトル検
出を行うディジタル画像である検出画像、９２は該検出
画像９１の動きベクトル検出を行うために参照するディ
ジタル画像である参照画像、８１は検出画像９１上にあ
り、これから動きベクトル検出を行うブロックである検
出ブロック、８２は参照画像９２上にあり、該検出ブロ
ック８１と同位置にあるブロックである対応ブロック、
８３は該対応ブロック８２の位置をｈ画素，ｖライン平
行移動した位置にあるブロックである参照ブロック、８
４は画素単位でのベクトル＜ｈ，ｖ＞（ｈ，ｖは整数）
である。

【０００７】検出画像信号１で与えられるディジタル画
像である検出画像９１と、参照画像信号１で与えられる
ディジタル画像である参照画像９２とは、ディジタル画
像７１と同じ構造をしている。また、検出ブロック８１
と、参照ブロック８２と、対応ブロックは８３とは、ブ
ロック７３のようにｍ画素×ｎラインで構成されてい
る。

【０００８】次に、全数探索による動きベクトル検出装
置の動作について説明を行う。図１０において、検出画
像信号入力端子１０１は、検出画像９１のディジタル画
像信号である検出画像信号１を動きベクトル算出回路Ｂ
５０２へ入力するための端子、参照画像信号入力端子１
０２は、参照画像９２のディジタル画像信号である参照
画像信号２を動きベクトル算出回路Ｂ５０２へ入力する
ための端子である。

【０００９】この検出画像信号１で与えられる検出画像
９１と、参照画像信号２で与えられる参照画像９２と
は、図１１のディジタル画像７１のように、ｐ画素×Ｌ
ライン（ｐ，Ｌは正整数）で構成されている。

【００１０】ブロック順序生成回路５０１は、図１３の
ような画像信号のブロックの配置順に、すなわち、
［０，０］，［１，０］，［２，０］，．．．，［ｐ／
ｍ−１，０］，［０，１］，［１，１］，［２，
１］，．．．，［ｐ／ｍ−１，１］，．．．，［０，Ｌ
／ｎ−１］，［１，Ｌ／ｎ−１］，［２，Ｌ／ｎ−
１］，．．．，［ｐ／ｍ−１，Ｌ／ｎ−１］の順に検出
ブロック座標［ｉ，ｊ］（ｉ＝０，１，．．．，ｐ／ｍ
−１，ｊ＝０，１，．．．，Ｌ／ｎ−１）を検出ブロッ
ク座標信号４１として生成し、動きベクトル算出回路Ｂ
５０２に入力する。

【００１１】生成される検出ブロック座標［ｉ，ｊ］
は、検出画像９１を構成する全てのブロックのブロック
座標を示すことが可能である。生成された検出ブロック
座標信号４１は、検出画像信号１と参照画像信号２と次
に説明する動きベクトル定義域信号３とともに、動きベ
クトル算出回路Ｂ５０２に順次入力される。

【００１２】検出画像信号１と、参照画像信号２と、検
出ブロック座標信号４１とともに動きベクトル算出回路
Ｂ５０２に入力される該動きベクトル定義域信号３は、
例えば、図１４で表される範囲内の各ベクトル、すなわ
ち、ベクトル＜ｈ，ｖ＞８４（ｈ，ｖ＝０，±１，±
２，．．．，±１６）を与える信号である。該動きベク
トル定義域信号３は、検出ブロック座標信号４１に依ら
ない。以下、成分が画素であるベクトルを括弧＜＞で表
す。

【００１３】該動きベクトル定義域信号３によって指定
されるベクトル＜ｈ，ｖ＞８４の順序は、図１４の矢印
の順序で、すなわち、＜−１６，−１６＞，＜−１５，
−１６＞，．．．，＜１６，−１６＞，＜−１６，−１
５＞，＜−１５，−１５＞，．．．，＜１６，−１５
＞，．．．，＜−１６，１６＞，＜−１５，１６
＞，．．．，＜１６，１６＞という順序である。

【００１４】該動きベクトル定義域信号３は、検出画像
信号１と、参照画像信号２と、検出ブロック座標信号４
１とともに動きベクトル算出回路Ｂ５０２に入力され
る。

【００１５】動きベクトル算出回路Ｂ５０２は、検出画
像信号入力端子１０１からの検出画像信号１と、参照画
像信号入力端子１０２からの参照画像信号２と、ブロッ
ク順序生成回路５０１からの検出ブロック座標信号４１
と、動きベクトル定義域３信号とを入力され、該検出ブ
ロック座標信号４１で指定される検出ブロック８１の動
きベクトルを以下の手順で計算し、動きベクトル信号Ｄ
４２として出力する。

【００１６】ブロック順序生成回路５０１から入力され
た検出ブロック座標信号４１で与えられる各検出ブロッ
ク座標に対して、該検出ブロック座標の位置にある検出
画像１上のブロックを検出ブロック８１とし、該検出ブ
ロック座標で与えられる位置の参照画像信号２上のブロ
ックを対応ブロック８２とする。動きベクトル定義域信
号３によって、図１４の順で指定される各ベクトル＜
ｈ，ｖ＞８４に対して、参照画像信号２上で該対応ブロ
ック８２の位置から該ベクトル＜ｈ，ｖ＞８４だけ平行
移動した位置にあるブロックを参照ブロック８３とす
る。

【００１７】検出画像９１上の画素のうち該検出ブロッ
クに含まれる画素（ｘ，ｙ）の画素値Ｃ（ｘ，ｙ）を検
出画像信号１から抽出する。参照画像９２上の画素のう
ち該参照ブロックに含まれる画素（ｘ，ｙ）の画素値Ｐ
（ｘ，ｙ）を参照画像信号２から抽出する。例えば、検
出ブロック座標信号４１で指定される検出ブロック座標
が［ｉ，ｊ］であるとき、抽出される画素は、Ｃ（ｘ，
ｙ），Ｐ（ｘ＋ｈ，ｙ＋ｖ）（ｘ＝ｍ×ｉ，ｍ×ｉ＋
１，．．．，ｍ×ｉ＋ｍ−１，ｙ＝ｎ×ｊ，ｎ×ｊ＋
１，．．．，ｎ×ｊ＋ｎ−１）である。

【００１８】検出画像信号１から抽出された該検出ブロ
ック８１内の画素の画素値と、参照画像信号２から抽出
された該参照ブロック８３内の画素の画素値とを用い
て、該検出ブロック８１と該参照ブロック８３との予測
誤差Ｄを式（１）によって計算する。すなわち、ベクト
ル＜ｈ，ｖ＞８４を検索する。

【００１９】

【数１】

【００２０】動きベクトル算出回路Ｂ５０２は、以上の
手順で動きベクトル定義域信号３で指定される全てのベ
クトル＜ｈ，ｖ＞８４に対して式（１）によって予測誤
差Ｄを計算し、すなわち、ベクトル＜ｈ，ｖ＞８４を探
索し、予測誤差Ｄが最小となるベクトル＜ｈ，ｖ＞８４
を、動きベクトル検出装置の出力である動きベクトル信
号Ｄ４２として出力する。

【００２１】このように、上記の動きベクトル検出装置
においては、検出ブロック８１を選ぶ順序、すなわち、
検出順序は、図１３のようなブロックの配置の順序であ
った。また、予測誤差Ｄを計算するベクトル＜ｈ，ｖ＞
８４の範囲、すなわち、動きベクトルの探索範囲は、ど
のブロックが検出ブロック８１である場合も、動きベク
トル定義域信号３で指定される同一の範囲であり、該探
索範囲は検出ブロック８１の周囲のブロックの動きベク
トルとは無関係であった。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】従来の全数探索法によ
る動きベクトル検出装置では、検出画像９１のどのブロ
ックが検出ブロック８１であるかとは無関係に、動きベ
クトル定義域信号で指定されるベクトル範囲内の、例え
ば、図１４のような範囲内の全てのベクトル＜ｈ，ｖ＞
８４を探索し、予測誤差Ｄを最小にするベクトル＜ｈ，
ｖ＞８４を検出ブロック８１の動きベクトルとした。

【００２３】そのため、明らかに動きベクトルが存在し
ない範囲のベクトルについても予測誤差Ｄを計算するこ
とになり、動きベクトル検出に要する計算には無駄が多
くなって、最適な動きベクトルを求めるためには膨大な
計算が必要となる。従って、動きベクトル検出に要する
時間が長くなり、動きベクトル検出部の消費電力が増大
するという問題が生ずる。

【００２４】特に、静止画領域を含め一様に動いている
領域については、該領域では動きベクトルがほぼ同一で
あるにもかかわらず、該領域の全てのブロックに対し
て、同一範囲のベクトル＜ｈ，ｖ＞８４を探索するの
は、冗長であると言える。

【００２５】また、該領域の全てのブロックに対して、
同一範囲のベクトル＜ｈ，ｖ＞８４を探索するので、互
いに近い位置にあるブロックの動きベクトル検出に相関
がなく、検出された動きベクトルＤ４２の向きは揃いに
くくなる。これは、デコード時に誤り修正をするために
は不都合である。

【００２６】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、その目的とするところは、検出画
像９１のブロックのうちいくつかのブロックを検出ブロ
ック８１としたときにのみ、動きベクトル定義域信号３
で指定されるベクトル＜ｈ，ｖ＞８４を探索し、検出画
像９１の全数探索を行う該ブロック（全数探索ブロッ
ク）以外のブロックを検出ブロック８１としたときは、
該検出ブロック８１と、全数探索ブロックとの距離に応
じて付けられたラベルと、該全数探索ブロックで検出さ
れた動きベクトルとに応じて、動きベクトル定義域信号
３で指定するベクトルのうち幾つかを、動きベクトル探
索範囲信号１３によって指定することにより、動きベク
トル検出の計算回数を削減することにある。

【００２７】また、全数探索ブロック以外のブロックの
動きベクトル探索範囲信号１３で指定されるベクトル範
囲の中心を、該全数探索ブロックのうち既に検出したブ
ロックの動きベクトルを用いて算出することにより、局
所的に動きベクトルの向きを揃えることにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
動きベクトル検出装置は、ブロックにラベリングを行
い、該ラベリングの順に動きベクトルを算出するブロッ
クの順序を指定する手段と、指定されるブロックの動き
ベクトルを算出する手段と、算出された動きベクトルを
１フィールドまたは１フレーム分記憶する手段として構
成するものである。

【００２９】また、本発明の請求項２に係る動きベクト
ル検出装置は、各ラベルの値を順次生成し、該各ラベル
の値に対応するブロック位置のいくつかを代表位置とし
て生成する手段と、該代表位置を用いて該各ラベルの値
でラベリングされるブロックの位置を動きベクトル算出
順に生成する手段として構成するものである。

【００３０】また、本発明の請求項３に係る動きベクト
ル検出装置は、各ラベルの値を順次生成し、該各ラベル
の値に対応するブロック位置のいくつかを代表位置とし
て生成する手段と、該代表位置を用いて該各ラベルの値
でラベリングされるブロックの位置を動きベクトル算出
順に生成する手段と、該ラベルの値によって動きベクト
ル探索範囲の広さを決定する手段として構成するもので
ある。

【００３１】また、本発明の請求項４に係る動きベクト
ル検出装置は、各ラベルの値を順次生成し、該各ラベル
の値に対応するブロック位置のいくつかを代表位置とし
て生成する手段と、該代表位置を用いて該各ラベルの値
でラベリングされるブロックの位置を動きベクトル算出
順に生成する手段と、該ラベルの値によって動きベクト
ル探索範囲の広さを決定する手段として構成するもので
ある。

【００３２】また、本発明の請求項５に係る動きベクト
ル検出装置は、各ラベルの値を順次生成し、該各ラベル
の値に対応するブロック位置のいくつかを代表位置とし
て生成する手段と、該代表位置を用いて該各ラベルの値
でラベリングされるブロックの位置を動きベクトル算出
順に生成する手段と、ラベル＝０でラベリングされたブ
ロックで算出された動きベクトルを用いて、他のラベル
でラベリングされたブロックの動きベクトル探索範囲の
中心位置を決定する手段として構成する。

【００３３】

【作用】本発明の請求項１に係る動きベクトル検出装置
においては、ブロックにラベリングすることにより、該
ラベリングによるラベルを用いて動きベクトルを算出す
る順序を変更する。

【００３４】また、本発明の請求項２に係る動きベクト
ル検出装置においては、ブロックにラベリングし、ブロ
ックを識別する。

【００３５】また、本発明の請求項３に係る動きベクト
ル検出装置においては、ブロックにラベリングし、ま
た、同一ラベリングされたブロックでは、そのブロック
の動きベクトル探索範囲の広さが同一であると定める。

【００３６】また、本発明の請求項４に係る動きベクト
ル検出装置においては、ブロックにラベリングすること
ができ、また、同一ラベリングされたブロックでは、そ
のブロックの動きベクトル探索範囲の広さが同一である
と定める。さらに、ラベルと動きベクトル探索範囲の縮
小の程度との関係を定め、該関係によって、０以外のラ
ベル信号１２でラベリングされたブロックの動きベクト
ル探索範囲１３を狭める。

【００３７】また、本発明の請求項５に係る動きベクト
ル検出装置においては、ブロックにラベリングすること
ができ、また、該ラベリングによりラベル＝０でラベリ
ングされたブロックで算出された動きベクトルを用い
て、他のラベルでラベリングされたブロックの動きベク
トル探索範囲の中心を決定し、動きベクトルの誤検出を
抑える。

【００３８】

【実施例】以下、図を用いて本発明の実施例を説明す
る。データ構造に関しては、図１１のディジタル画像信
号７１と、図１２の検出画像９１と参照画像９２とは、
従来と同じである。

【００３９】図１は本発明の一実施例である動きベクト
ル検出装置の構成図である。図において、１０３はブロ
ックを識別し、ブロックの動きベクトル検出順序を決定
するために、該検出画像信号１の全てのブロックにラベ
リングを行い、該ラベリングによるラベルに基づいて決
定した順序であるブロックの動きベクトル検出順序に従
って、検出ブロック８１の座標を指定する検出ブロック
座標信号１１と、該検出ブロック座標信号１１で指定さ
れる位置にあるブロックのラベルを指定するラベル信号
１２とを生成する検出順序生成回路である。

【００４０】１０４は検出順序生成回路１０３より入力
された検出ブロック座標信号１１によって指定される次
に動きベクトル検出を行うブロック、すなわち、検出ブ
ロック８１の動きベクトル検出を行うために探索するベ
クトル＜ｈ，ｖ＞８４の範囲を指定する動きベクトル探
索範囲信号１３を生成する探索範囲生成回路、１０５は
該検出ブロック８１の動きベクトルを算出し、動きベク
トル信号Ｂ１４を出力する動きベクトル算出回路Ａ、１
０６は該動きベクトル信号Ｂ１４で与えられる動きベク
トルを記憶し、記憶した動きベクトルを動きベクトル信
号Ｃ１５として探索範囲生成回路１０４に出力する動き
ベクトル記憶装置、１０７は検出された動きベクトルを
出力する出力端子である。

【００４１】４は本発明による動きベクトル検出装置の
出力である動きベクトル信号Ａ、１１は検出順序生成回
路１０３の出力であり、検出ブロック８１を指定する検
出ブロック座標信号、１２は検出ブロック８１のラベル
を指定するラベル信号、１３は動きベクトル算出回路Ａ
１０５において探索するベクトル＜ｈ，ｖ＞８４を指定
する動きベクトル探索範囲信号、１４は動きベクトル算
出回路Ａ１０５の出力である動きベクトル信号Ｂ、１５
は平均ベクトル信号で与えられるベクトルの計算のため
に探索範囲生成回路１０４で用いられる動きベクトル信
号Ｃである。

【００４２】図１において、検出画像信号入力端子１０
１、参照画像信号入力端子１０２、出力端子１０７、動
きベクトル定義域信号入力端子１０８は従来例と同じで
ある。動きベクトル算出回路Ａ１０５は、動きベクトル
算出回路Ｂ５０２における動きベクトル定義域信号３の
代わりに動きベクトル探索範囲信号１３が入力され、検
出ブロック８１の座標の入力順序が該動きベクトル算出
回路Ｂ５０２と異なるが、同じ入力信号に対する出力信
号は動きベクトル算出回路Ａ１０５と動きベクル算出回
路Ｂ５０２とでは同じである。

【００４３】図２は図１における検出順序生成回路１０
３の構成図である。図において、２１はラベル信号１２
で指定されるラベルによってラベリングされるブロック
のうち代表的なブロックのブロック座標である基準座標
を指定する基準座標信号である。

【００４４】２０１はラベル信号１２を生成し、該ラベ
ル信号１２に対応する基準座標信号２１を生成するラベ
ル生成回路、２０２は該ラベル信号１２に対応する基準
座標信号２１で指定される基準座標をもとに、該ラベル
信号１２で指定されるラベルでラベリングされるブロッ
ク全てのブロック座標を検出順に検出ブロック座標信号
１１として出力するブロック座標生成回路である。

【００４５】図３は図１における探索範囲生成回路１０
４の構成図である。図において、３０１は検出ブロック
信号１１で指定される検出ブロック８１の付近の既に検
出したブロックの動きベクトルの平均ベクトルを計算
し、平均ベクトル信号３１として出力する平均ベクトル
計算回路、３０２はラベル信号１２から探索するベクト
ルの広さを決定する拡大率を計算し、拡大率信号３２と
して出力する拡大率計算回路、３０３は該平均ベクトル
信号３１、該拡大率信号３２とを用いて動きベクトル探
索範囲１３を生成する合成回路である。

【００４６】３１は動きベクトル探索範囲１３の中心を
与える平均ベクトル信号を、３２は該動きベクトル探索
範囲１３の広さを与える拡大率信号である。

【００４７】次に、動作について説明する。図１におい
て、検出順序生成回路１０３は、ブロックの検出順に検
出ブロック８１の位置を示す検出ブロック座標信号１１
と、該検出ブロック８１のラベル信号１２を生成する。
図２のように、検出順序生成回路１０３は、ラベル生成
回路２０１と、ブロック座標生成回路２０２とによって
構成される。検出順序生成回路１０３において、ラベル
生成回路２０１は以下のような手順で、検出画像信号１
の全てのブロックにラベルを付ける。

【００４８】図４はラベリング方法の説明図であり、図
のように、例えば、ブロック［４，７］を原点ブロック
とし、｛２，０｝，｛０，４｝を基本ベクトルＶ１，Ｖ
２とする。原点ブロックに基本ベクトルＶ１，Ｖ２を有
限個加算して得られるブロックのラベル信号１２を０と
する。すなわち、 ［４、 ７］ ［２、 ７］＝［４、７］− ｛２、０｝ ［４、 ３］＝［４、７］ − ｛０、４｝ ［６、 ７］＝［４、７］＋ ｛２、０｝ ［８、 ７］＝［４、７］＋２｛２、０｝ ［４、１１］＝［４、７］ ＋ ｛０、４｝ ［４、１５］＝［４、７］ ＋２｛０、４｝ ［６、１１］＝［４、７］＋ ｛２、０｝＋ ｛０、４｝ などが、ラベル信号１２が０のブロック座標となる。こ
こで、ブロック座標系でのベクトルを括弧｛｝で表記す
る。ラベルによってブロックを識別し、動きベクトル検
出を行うブロックの順序を決定する。

【００４９】ブロック間の距離をブロック座標の成分の
差の絶対値の和として、ラベルが０以外の全てのブロッ
クについて、ラベル距離ｄ、すなわち、最も近いラベル
が０のブロックとの距離を計算する。ラベルが０以外の
ブロックのラベルを、ラベル距離ｄが大きいものから順
に、１，２，３，．．．とする。例えば、［３，５］，
［５，５］，［３，９］，．．．などのブロックのラベ
ルを１、［３，４］，［２，５］，［４，５］，．．．
などのラベルを２、［４，４］，［２，６］，［４，
６］，．．．などのラベルを３とする。このようにここ
では簡単のため、ラベルを、０，１，２，３の４つとす
る。

【００５０】ラベル生成回路２０１は、各ラベル信号１
２で指定されるラベルの値０、１、２、３を生成し、ラ
ベル信号１２として出力するとともに、各ラベルの値に
対応する基準座標を生成し、基準座標信号２１として出
力する。ここで、あるラベルの値に対応する基準座標
は、以下の条件を満たすブロック座標（一つとは限らな
い）である。

【００５１】(1) 任意の基準座標は、ラベルが同じ他の
基準座標と、有限個の基本ベクトルＶ１，Ｖ２の和とで
表せない。 (2) 任意のブロックの座標は、該ブロックとラベルが同
じ基準座標のうち一つと、有限個の基本ベクトルＶ１，
Ｖ２の和とで表される。

【００５２】図４では、例えば、ラベル＝０に対応する
基準座標を［４，７］、ラベル＝１に対応する基準座標
を［５，９］、ラベル＝２に対応する基準座標を［５，
８］，［４，９］，［５，１０］、ラベル＝３に対応す
基準座標を［５，７］，［４，８］，［４，１０］とす
る。該基準座標２１は、図４の太線内のブロック座標で
ある。

【００５３】上記の手順でラベル生成回路２０１におい
て生成されたラベル信号１２は、ブロック座標生成回路
２０２と、探索範囲生成回路１０４とに入力され、基準
座標２１は、ブロック座標生成回路２０２に入力され
る。

【００５４】検出順序生成回路１０３内のブロック座標
生成回路２０２は、ラベル生成回路２０１から入力され
た該基準座標信号２１で指定される基準座標の１つ１つ
に対して、ラベルが０のブロックを決めるのと同様に、
該基準座標に基準ベクトルＶ１，Ｖ２を有限個加算して
得られる座標を検出ブロック座標信号１１として、探索
範囲生成回路１０４へと動きベクトル算出回路Ａ１０５
へとに出力する。

【００５５】探索範囲生成回路１０４は、検出順序生成
回路１０３からの検出ブロック座標信号１１およびラベ
ル信号１２と、全数探索ブロックのベクトル探索範囲を
指定する動きベクトル定義域信号３と、動きベクトル記
憶装置１０６からの既に検出したブロックの動きベクト
ルである動きベクトル信号Ｃ１５とを入力とし、該検出
ブロック座標信号１１で指定されるブロック、すなわ
ち、検出ブロック８１に対して、ベクトル＜ｈ，ｖ＞８
４を探索する範囲を指定する動きベクトル探索範囲信号
１３を生成し、該動きベクトル探索範囲信号１３を動き
ベクトル算出回路Ａ１０５に出力する。

【００５６】図３のように探索範囲生成回路１０４は、
平均ベクトル計算回路３０１と、拡大率計算回路３０２
と、合成回路３０３とから構成される。平均ベクトル計
算回路３０１は、検出順序生成回路１０３からのラベル
信号１２および検出ブロック座標信号１１と、動きベク
トル記憶回路１０６からの既に検出したブロックの動き
ベクトルである動きベクトル信号Ｃ１５とによって、平
均ベクトルを計算し、平均ベクトル信号３１として合成
回路３０３に出力する。

【００５７】拡大率計算回路３０２は、該ラベル信号１
２から拡大率（≦１）を計算し、拡大率信号３２として
合成回路３０３に出力する。合成回路３０３は、該平均
ベクトルと、該拡大率と、動きベクトル定義域信号３で
指定されるベクトル範囲とから、動きベクトル探索範囲
を計算し、動きベクトル探索範囲１３として動きベクト
ル算出回路Ａ１０５に出力する。拡大率を１以下の正数
とすることにより、探索するベクトル範囲を従来より狭
くし、計算回数を削減する。

【００５８】平均ベクトル計算回路３０１は、入力され
た検出ブロック１５のラベル信号１２で指定されるラベ
ルが０のとき、ベクトル＜０，０＞を平均ベクトル信号
３１として、合成回路３０３に出力する。入力されたラ
ベル信号１２で指定されるラベルが０以外のとき、検出
ブロック８１に最も近いラベルが０のブロックの動きベ
クトルを平均し、平均ベクトル信号Ｃ３１とする（注：
ラベルが０以外のブロックが検出されている段階では、
ラベルが０のブロックは全て検出し終わっている）。

【００５９】拡大率計算回路３０２は、入力された検出
ブロック８１のラベル信号１２で指定されるラベルが０
のとき、拡大率３２を１とする。ラベル信号１２で指定
されるラベルが０以外のとき、ラベルが小さいものほど
大きい１以下の正数を拡大率信号３２とする。例えば、
ラベルが１のブロックに対して拡大率を０．５、ラベル
が２のブロックに対して０．２５、ラベルが３のブロッ
クに対して０．１２５とする。

【００６０】合成回路３０３は、まず、動きベクトル定
義域信号３で指定される各ベクトルに拡大率信号３２で
指定される拡大率（１以下の正数）を乗ずる。拡大率を
乗じた該各ベクトルに平均ベクトル信号３１で指定され
た平均ベクトルを加算する。加算して得られた個々のベ
クトルのうち、水平成分、垂直成分を整数値にまるめた
結果、動きベクトル定義域信号３に指定されたベクトル
範囲に含まれるベクトルを動きベクトル探索範囲信号１
３として、動きベクトル算出回路Ａ１０５に出力する。

【００６１】動きベクトル算出回路Ａ１０５は、検出順
序生成回路１０３からの検出ブロック座標信号１１と、
動きベクトル探索範囲信号１３と、検出画像信号入力端
子１０１からの検出画像信号１と、参照画像信号入力端
子１０２からの参照画像信号２とを入力され、該検出ブ
ロック座標信号１１で指定される検出ブロック８１の動
きベクトルを動きベクトル信号Ｂ１４として動きベクト
ル記憶装置１０６に出力する。

【００６２】この時、動きベクトル定義域信号３を入力
するのではなく、動きベクトル探索範囲信号１３を入力
する、すなわち、動きベクトル定義域信号３で指定され
た全てのベクトルに対して予測誤差Ｄを計算するのでは
なく、動きベクトル探索範囲１３で指定されたベクトル
に限定して予測誤差を計算する。

【００６３】上述したように動きベクトル探索範囲信号
１３で指定されるベクトルの個数が動きベクトル定義域
で指定されるベクトルの個数以下になり、該探索範囲１
３は狭くなるので、計算回数が減少する。また、該探索
範囲１３は必要な部分だけに限定される。

【００６４】動きベクトル記憶回路１０６は、検出画像
９１の既に検出したブロックの動きベクトルである動き
ベクトル信号Ｂ１４を記憶し、平均ベクトルを計算する
ために既に検出した該ブロックのうちラベルが０のブロ
ックの動きベクトルである動きベクトル信号Ｃ１５を平
均ベクトル計算回路３０１に出力し、記憶した該動きベ
クトル信号Ｂ１４を動きベクトル検出装置の出力である
動きベクトル信号Ａ４として出力端子１０７を通して出
力する。

【００６５】このように構成することで、動きベクトル
Ａ４の誤検出を抑えつつ、動きベクトル検出の計算回数
を削減することができる。

【００６６】本実施例では、平均ベクトルを求めるため
に既に探索したラベルが０のブロックのみを用いたが、
既に探索したブロックであればラベルが０でないブロッ
クを用いてもよい。

【００６７】本実施例では、０，１，２，３の４つのラ
ベルで、図４のようにラベリングを行ったが、ラベルの
個数は４つでなくてもよし、基本ベクトルＶ１とＶ２が
直交していなくてもよい。また、該ラベリングの仕方
は、フレーム毎に変えても良いし、固定してもよい。

【００６８】本実施例では、ブロック間の距離をブロッ
ク座標の成分の差の絶対値和として定義したが、ブロッ
クと該ブロック自身との距離を０、異なるブロック間の
距離を１と定義してもよい。例えば、図５はラベリング
方法の他の実施例を示す説明図であり、図のように斜線
のブロック（水平方向Ｍ個、垂直方向にＮ個に一個）の
ラベル信号１２を０とし、その他のブロックのラベル信
号１２は全て１としてもよい。この場合、図４におい
て、Ｖ１＝｛Ｍ，０｝，Ｖ２＝｛０，Ｎ｝となる。

【００６９】図１４で示した動きベクトル定義域信号３
で指定されるベクトルと、図５のラベリング方法（Ｍ＝
Ｎ＝２）とを採用し、従来例、本発明を用いたＭＰＥＧ
２（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ
Ｇｒｏｕｐ）によるシミュレーション結果を図６、図
７、図８、図９に示す。原画像信号は４：２：２フォー
マットの沖縄の踊りの１５０フレーム（１／３０秒間
隔）、ブロックサイズは１６画素×１６ライン、画像の
まとまりであるＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ Ｏｆ Ｐｉｃｔｕ
ｒｅ）はＢＢＩＢＢＰＢＢＰＢＢＰＢＢＰ、ビットレー
トは５Ｍｂｐｓである。ここで、ＩはＩピクチャ（フレ
ーム内予測符号化画像）、ＰはＰピクチャ（順方向予測
符号化画像）、ＢはＢピクチャ（双方向予測符号化画
像）である。

【００７０】図６は探索するベクトルの個数と平均信号
対雑音比（ＳＮＲ）の関係図である。横軸は従来例で探
索するベクトルの個数を１００％としたときのベクトル
の個数、縦軸は平均信号対雑音比である。該図中の１６
×１６は従来例による結果、２×２、４×４、８×８は
ラベル信号１２が１のブロックの拡大率がそれぞれ、
０．１２５、０．２５、０．５の場合の実施例による結
果である。０．７ｄＢ程のＳＮＲの低下で、計算量が大
きく削減されている。

【００７１】図７は動きベクトル信号Ｄ４２で表される
動きベクトルを示す図であり、シーケンスで最初のＰピ
クチャにおいて従来例による動きベクトル検出装置によ
って検出された動きベクトルを示している。図８は動き
ベクトル信号Ａ４で表される動きベクトルを示す図であ
り、シーケンスで最初のＰピクチャにおいて実施例によ
る動きベクトル検出装置によって検出された動きベクト
ルを示している。図８の動きベクトルは、２×２のとき
の動きベクトルである。

【００７２】図７、図８ともに矢印は、該矢印の始点に
位置するブロックで検出された動きベクトルを意味す
る。矢印の向きは動きベクトルの方向を示し、長さはそ
の大きさを示している。また、水平方向は画像の水平方
向と一致し、垂直方向は画像の垂直方向と一致する。

【００７３】図９は図７、図８において動きベクトルが
検出されたブロックの位置を表す図（写真）である。図
において太線で示された該範囲は、原画像では、エッジ
である袖が画面左上から画面右下へ移動していく部分で
ある。

【００７４】図７のように従来例による動きベクトル検
出装置によって検出された動きベクトルは向きのばらつ
きが激しいが、図８のように実施例による動きベクトル
検出装置によって検出された動きベクトルは向きのばら
つきが小さい。

【００７５】このように本発明により、動きベクトルの
誤検出を抑えつつ、動きベクトル検出の計算回数を削減
することができる。また、ラベル＝０でラベリングされ
たブロックで算出された動きベクトルを用いることによ
り、算出される動きベクトルの向きを局所的にそろえる
ことができる。

【００７６】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の動きベクトル検
出装置によれば、ブロックにラベリングすることによ
り、該ラベリングによるラベルを用いて動きベクトルを
算出する順序を変更することができる。

【００７７】また、本発明の請求項２記載の動きベクト
ル検出装置によれば、ブロックにラベリングし、ブロッ
クを識別することができる。

【００７８】また、本発明の請求項３記載の動きベクト
ル検出装置によれば、ブロックにラベリングし、また、
同一ラベリングされたブロックでは、そのブロックの動
きベクトル探索範囲の広さが同一であると定めることが
できる。

【００７９】また、本発明の請求項４記載の動きベクト
ル検出装置によれば、ブロックにラベリングすることが
でき、また、同一ラベリングされたブロックでは、その
ブロックの動きベクトル探索範囲の広さが同一であると
定めることができる。さらに、ラベルと動きベクトル探
索範囲の縮小の程度との関係を定め、該関係によって、
０以外のラベル信号でラベリングされたブロックの動き
ベクトル探索範囲を狭めることができる。

【００８０】また、本発明の請求項５記載の動きベクト
ル検出装置によれば、ブロックにラベリングすることが
でき、また、該ラベリングによりラベル＝０でラベリン
グされたブロックで算出された動きベクトルを用いて、
他のラベルでラベリングされたブロックの動きベクトル
探索範囲の中心を決定し、動きベクトルの誤検出を抑え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例による動きベクトル検出装
置の構成図である。

【図２】 図１における検出順序生成回路の構成図であ
る。

【図３】 図１における探索範囲生成回路の構成図であ
る。

【図４】 ラベリング方法の説明図である。

【図５】 ラベリング方法の他の実施例を示す説明図で
ある。

【図６】 探索するベクトルの個数と平均信号対雑音比
の関係図である。

【図７】 動きベクトル信号Ｄ４２で表される動きベク
トルを示す図である。

【図８】 動きベクトル信号Ａ４で表される動きベクト
ルでを示す図である。

【図９】 図７、図８において動きベクトルが検出され
たブロックの位置を表す写真である。

【図１０】 従来の動きベクトル検出装置の構成図であ
る。

【図１１】 ディジタル画像信号の説明図である。

【図１２】 パターンマッチング法の説明図である。

【図１３】 ブロック順序の説明図である。

【図１４】 動きベクトル定義域信号で指定されるベク
トル範囲の説明図である。

【符号の説明】

１ 検出画像信号、２ 参照画像信号、３ 動きベクト
ル定義域信号、４ 動きベクトル信号Ａ、１１ 検出ブ
ロック座標信号、１２ ラベル信号、１３ 動きベクト
ル探索範囲信号、１４ 動きベクトル信号Ｂ、１５ 動
きベクトル信号Ｃ、２１ 基準座標信号、３１ 平均ベ
クトル信号、３２ 拡大率信号、４１検出ブロック座標
信号、４２ 動きベクトル信号Ｄ、７１ ディジタル画
像信号、７２ 画素（ｘ，ｙ）、７３ ブロック［ｉ，
ｊ］、７４ 画素（ｍ×ｉ，ｎ×ｊ）、７５ 画素（ｍ
×ｉ，ｎ×ｊ＋ｎ−１）、７６ 画素（ｍ×ｉ＋ｍ−
１，ｎ×ｊ＋ｎ−１）、７７ 画素（ｍ×ｉ＋ｍ−１，
ｎ×ｊ）、８１ 検出ブロック、８２ 対応ブロック、
８３ 参照ブロック、８４ ベクトル＜ｈ，ｖ＞、９１
検出画像、９２ 参照画像。

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【手続補正書】

【提出日】平成７年９月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７３】図９は図７、図８において動きベクトルが
検出されたブロックの位置を太枠で表す図である。図に
おいて太線で示された該範囲は、原画像では、エッジで
ある袖が画面左上から画面右下へ移動していく部分であ
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】 図７、図８において動きベクトルが検出され
たブロックの位置を太枠で表す図である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディジタル化された画像信号をフィール
   ドまたはフレーム内で予め定めた大きさのブロック（ｍ
   画素×ｎライン：ｍ、ｎは任意の正整数）に分割し、該
   フィールドまたはフレームより時間的に過去または未来
   のフィールドまたはフレームとの間で、該ブロック単位
   で動きベクトルを算出し、該動きベクトルを使用して動
   き補償予測を行い、符号化を行う高能率符号化装置にお
   いて、ブロックを識別し動きベクトルを算出するため、
   該ブロックにラベリングを行うラベル生成回路と、該ブ
   ロックの動きベクトルを検出するために該ブロックの動
   きベクトル算出順序を指定する検出順序生成回路と、指
   定されるブロックの動きベクトルを算出する動きベクト
   ル算出回路と、算出された動きベクトルを１フィールド
   または１フレーム分記憶する記憶回路とを有し、該検出
   順序生成回路が、上記ラベル生成回路によってラベリン
   グされた順序でブロックの動きベクトル算出順序を指定
   することを特徴とする動きベクトル検出装置。
2. 【請求項２】 整数の成分をもつＶ１、Ｖ２を基本ベク
   トルとし、請求項１記載の分割したブロックのうち、あ
   るブロックの代表点を座標系の原点とし、該原点とＶ
   １、Ｖ２とによってつくられる座標系の格子点に相当す
   るブロックを１つの同一ラベルでラベリングし、上記ラ
   ベリングされたブロックとの距離によって、残りのブロ
   ックのラベリングを行うことを特徴とする請求項１記載
   の動きベクトル検出装置。
3. 【請求項３】 整数の成分をもつＶ１、Ｖ２を基本ベク
   トルとし、請求項１記載の分割したブロックのうち、あ
   るブロックの代表点を座標系の原点とし、該原点とＶ
   １、Ｖ２とによってつくられる座標系の格子点に相当す
   るブロックを１つの同一ラベルでラベリングし、上記ラ
   ベリングされたブロックとの距離によって、残りのブロ
   ックのラベリング（ラベル＝１、２、．．．ｓ：ｓは１
   以上の整数）を行い、同一ラベリングされたブロックで
   は、そのブロックの動きベクトル探索範囲の広さを同一
   とすることを特徴とする請求項１記載の動きベクトル検
   出装置。
4. 【請求項４】 整数の成分をもつＶ１、Ｖ２を基本ベク
   トルとし、請求項１記載の分割したブロックのうち、あ
   るブロックの代表点を座標系の原点とし、該原点とＶ
   １、Ｖ２とによってつくられる座標系の格子点に相当す
   るブロックを１つの同一ラベルでラベリングし、上記ラ
   ベリングされたブロックとの距離によって、残りのブロ
   ックのラベリング（ラベル＝１、２、．．．ｓ：ｓは１
   以上の整数）を行い、同一ラベリングされたブロックで
   は、そのブロックの動きベクトル探索範囲の広さを同一
   とし、ラベルが０のブロックの動きベクトル探索範囲が
   最も大きく、他のラベルのブロックでは、ラベルが０の
   ブロックからの距離が最も小さいラベルのブロックの動
   きベクトル探索範囲を最も小さくし、ラベルが０のブロ
   ックからの距離に比例して、動きベクトル探索範囲が大
   きくなることを特徴する請求項１記載の動きベクトル検
   出装置。
5. 【請求項５】 整数の成分をもつＶ１、Ｖ２を基本ベク
   トルとし、請求項１記載の分割したブロックのうち、あ
   るブロックの代表点を座標系の原点とし、該原点とＶ
   １、Ｖ２とによってつくられる座標系の格子点に相当す
   るブロックを１つの同一ラベルでラベリングし、上記ラ
   ベリングされたブロックとの距離によって、残りのブロ
   ックのラベリング（ラベル＝１、２、．．．ｓ：ｓは１
   以上の整数）を行い、ラベル０でラベリングされたブロ
   ックで算出された動きベクトルを用いて、他のラベルで
   ラベリングされたブロックの動きベクトルを算出する請
   求項１記載の動きベクトル検出装置。