JPH0832969A

JPH0832969A - 動きベクトル検出装置

Info

Publication number: JPH0832969A
Application number: JP6160147A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Horikoshi; 宏樹堀越
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-07-12
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】画像のフレームレートの向上を妨げることな
く、最適な動きベクトルを高速に検出することが可能な
動きベクトル検出装置を提供する。【構成】処理ブロックと同位置における相関評価を行
う同位置相関評価手段１と、同位置の相関評価結果に応
じて動きベクトル検索領域の大きさを適応的に選択制御
する検索範囲制御手段２と、検索領域内の各ブロック・
パターンとの相関を評価して動きベクトル検出を行う動
き検索手段３とを設け、同位置の相関が高くなるに従っ
て検索範囲を縮小するように動作するようにすることに
より、動き（変化）の小さい画像領域に対しては検索領
域を小さくして動きベクトル検出処理時間を短縮し、一
方、変化の大きい画像領域に対しては上記検索領域を十
分に大きくすることにより、正確な動き検出を行うよう
にして、正確な動きベクトル検索と処理の高速化とを効
率的に実現できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は動きベクトル検出装置に
係わり、例えば、動画像情報を圧縮する符号化方式であ
る動き補償フレーム間符号化方式を採用した動きベクト
ル検出装置に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像圧縮符号化技術の発達とディ
ジタル通信回線の普及はめざましく、ＴＶ会議システム
等のＡＶ（ＡｕｄｉｏＶｉｓｕａｌ）サービス用のサ
ービス規定やプロトコル規定、あるいはマルチメディア
多重化フレーム構成規定などの勧告が整備されるととも
に、ＴＶ電話装置やＴＶ会議システムなどをはじめとす
る様々なマルチメディア通信端末が提案されている。

【０００３】ところで、ＴＶ画像情報を直接ディジタル
伝送するためには、数百Ｍｂｐｓの伝送速度が必要とな
る。このため、伝送速度の低下を実現するために、更に
は伝送コストの軽減を図るようにする目的で、従来より
様々な圧縮符号化方式を採用した動画像通信端末が提案
されている。

【０００４】これらの動画像通信端末における動画像情
報の圧縮符号化方式としては、時間方向の相関を利用し
た動き補償フレーム間予測符号化で時間的な冗長度を取
り除き、空間方向の相関を利用した直交変換符号化で空
間的な冗長度を取り除くハイブリッド符号化方式が多く
用いられる。

【０００５】次に、動画像情報の圧縮符号化に用いられ
る、動き補償フレーム間符号化の原理について簡単に説
明する。先ず、フレーム間で対象物体に動きがあった場
合には、前符号化フレーム（参照フレーム）の同位置で
はなく、物体の動き分だけ離れたところに符号化処理部
分（マクロブロック）と似通った構造が存在することに
なる。

【０００６】そこで、前フレームと現フレームから物体
の動きベクトルを推定して、似通ったブロックとの差分
とその動きベクトルを符号化する。動き補償フレーム間
予測符号化における予測誤差値は、単純フレーム間予測
符号化における予測誤差値よりも小さな値になるので、
動きの大きな画像に対しても効率のよい符号化が可能に
なる。

【０００７】図６は、動き補償を説明する概略図であ
る。動きベクトルの検出は、現フレーム５１の処理ブロ
ックと前符号化フレーム（参照フレーム）５２の処理ブ
ロック位置を中心とする検索領域について、対応する画
素間の差分絶対値和などの評価値を算出し、最小値（相
関が最大）をとるブロックに対応するベクトルを動きベ
クトルと推定する方式が一般的である。

【０００８】上記手順としては、参照フレームの検索領
域内のすべてのブロック・パターンについて評価演算を
施すフル・サーチ手順が一般的である。例えば、ＩＴＵ
−Ｔ勧告Ｈ．２６１においては、１６画素×１６画素の
マクロブロックに対して、４７画素×４７画素の動きベ
クトル検索領域を用い、動きベクトルの水平成分と垂直
成分は、それぞれ＋／−１５以内の整数と規定されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ここで、一般的に、ブ
ロック画素間の差分絶対値和演算に代表される動きベク
トル検出演算は、その他の画像符号化処理と比較しても
多大な演算量を必要とする。

【００１０】このため、先に述べたフル・サーチ手順を
用いると、検出が確実である反面、動きベクトル算出の
ための総演算量が莫大なものとなる。このため、通信な
どの目的でリアル・タイム処理が必要な場合において
は、伝送速度が処理速度を上回り、画像のフレーム・レ
ートが頭打ちになり、スムーズな（動きの滑らかな）動
画像通信の妨げになる場合がある。また、フル・サーチ
手順は変化が小さい入力画像に対しては効率的とは言い
難かった。

【００１１】また、３ステップ・サーチ手順のように、
検索領域内の全てのブロック・パターンについて演算を
行うのではなく数段階（例えば３ステップ）の手順で簡
易的に動きベクトルを検出する方式が用いられることも
ある。しかし、この方式の場合には総演算量は減少する
ものの、例えば、最初の１ステップ目に誤ったブロック
が選択されてしまうと、以降復帰できないために最適な
サーチができなくなってしまう（誤った動きベクトルを
検出してしまう）恐れがあった。

【００１２】ところで、ＴＶ会議システムやＴＶ電話装
置などにおいては、伝送対象となる画像は、一人あるい
は数名程度の人物像が主であるために、画像の動きは非
常に単純であり、動いている領域と静止している領域と
が極めてはっきりしている場合が多い。

【００１３】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、画像のフレームレートの向上を妨げることな
く、最適な動きベクトルを高速に検出することが可能な
動きベクトル検出装置を提供できるようにすることを目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の動きベクトル検
出装置は、参照フレームの処理ブロック位置近傍の検索
領域に対する動きベクトルを検出する動きベクトル検出
装置であって、上記参照フレームにおける処理ブロック
位置のブロック・パターンと処理ブロックとの相関を評
価し、相関の度合いを示す相関評価値を算出して出力す
る同位置相関評価手段と、上記同位置相関評価手段から
出力される相関評価値に基づき、上記動きベクトル検索
の対象となる参照フレーム検索領域の大きさを制御する
検索範囲制御手段と、上記処理ブロックと上記検索範囲
制御手段とにより決定された上記検索領域内の各ブロッ
ク・パターンとの相関を評価し、最も相関が大きくなる
ブロック・パターンに対応するベクトルを動きベクトル
として出力する動き検索手段とを備えている。

【００１５】また、本発明の他の特徴とするところは、
参照フレームの処理ブロック位置近傍の検索領域に対す
る動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置であっ
て、上記参照フレームにおける処理ブロック位置のブロ
ック・パターンと処理ブロックとの相関を評価し、相関
の度合いを示す相関評価値を算出して出力する同位置相
関評価手段と、上記同位置相関評価手段から出力される
相関評価値に基づき、上記動きベクトル検索の対象とな
る参照フレーム検索領域の大きさを制御する検索範囲制
御手段と、上記処理ブロックと上記検索範囲制御手段と
により決定された検索領域内に各ブロック・パターンと
の相関を評価し、相関が最も大きくなるブロック・パタ
ーンに対応するベクトルを動きベクトルとして出力する
動き検索手段と、上記同位置相関評価手段から出力され
る相関評価値が所定のレベル範囲内にある場合には動き
ベクトル検索処理を中止するようにする制御を行う検索
中止制御手段とを備えている。

【００１６】

【作用】本発明は上記技術手段よりなるので、例えば、
ＴＶ電話・会議システムなどで伝送対象となる人物画像
などのように、動きが非常に単純である動画像に対する
動き検出において、同位置評価値が大きい場合には、十
分に広範囲な領域について動き検索処理が行われること
により正確な動きベクトル検出が実行され、高能率な圧
縮符号化が実現される。

【００１７】また、同位置評価値が比較的小さい場合に
は、検索範囲が縮小されることにより、検索精度および
処理速度の何れも犠牲にすることなしに、正しい動き補
償による発生符号量の削減と動き検索処理の高速化の両
方が効率的に実現されるようになる。

【００１８】さらに、同位置評価値が十分に小さい場合
には、動きベクトル検出を行わないようにすることによ
り、符号化処理全体としての高速化、ひいては伝送画像
フレーム・レートを向上させることを可能にしている。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の動きベクトル検出装置の一実
施例を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の
一実施例を示し、動きベクトル検出装置の概略構成を示
す機能構成図である。図１に示したように、本実施例の
動きベクトル検出装置は、同位置相関評価手段１と、検
索範囲制御手段２と、動き検索手段３と、検索中止制御
手段４と、出力手段５とを備え、参照フレームの処理ブ
ロック位置近傍の検索領域に対する動きベクトルを検出
するようにしている。

【００２０】上記同位置相関評価手段１は、参照フレー
ムにおける処理ブロック位置のブロック・パターンと処
理ブロックとの相関を評価し、相関の度合いを示す相関
評価値信号Ｓ１を算出して出力する。

【００２１】検索範囲制御手段２は、上記同位置相関評
価手段１から出力される相関評価値信号Ｓ１に基づい
て、動きベクトル検索の対象となる参照フレーム検索領
域の大きさを制御するために設けられているものであ
り、上記同位置相関評価手段１から与えられる相関評価
値信号Ｓ１に基づいて算出される検索範囲制御信号Ｓ２
を出力する。

【００２２】上記動き検索手段３は、上記検索範囲制御
手段２から検索範囲制御信号Ｓ２が与えられたときに、
上記検索範囲制御手段２により決定された検索領域内の
各ブロック・パターンとの相関を評価し、相関が最も大
きくなるブロック・パターンに対応するベクトルを検索
し、動きベクトル信号Ｓ４として出力する

【００２３】また、上記検索中止制御手段４は、上記同
位置相関評価手段１から与えられる相関評価値信号Ｓ１
が所定のレベル範囲内にある場合には動きベクトル検索
処理を中止するようにする制御を行うために設けられて
いるものである。出力手段５は、上記動き検索手段３か
ら与えられる動きベクトル信号Ｓ４を検出信号Ｓ５とし
て外部に出力する。

【００２４】次に、このように構成された本実施例の動
きベクトル検出装置の動作を、図２のフローチャートを
参照して説明する。図２は、上述の動きベクトル検索手
順を示すフローチャートである。

【００２５】図２に示したように、処理が開始される
と、先ず、ステップＰ１において同位置における評価値
（Ｘ）の算出が行なわれ、その算出結果が次のステップ
Ｐ２にておいて第１の閾値Ａと比較される。

【００２６】そして、次のステップＰ３において、上記
評価値（Ｘ）が上記第１の閾値Ａよりも大きいか否かを
判断し、上記判断の結果、上記評価値（Ｘ）の方が上記
第１の閾値Ａよりも大きい場合には、ステップＰ４の処
理に移行する。

【００２７】ステップＰ４においては、処理ブロック位
置を中心とする＋／−１５の検索領域（４７×４７）を
設定し、次のステップＰ５において、上記設定した検索
領域の動きベクトル検索を実行し、動きベクトルおよび
同位置評価値と補償位置評価値を出力する。

【００２８】また、同位置評価値（Ｘ）が第１の評価閾
値Ａより小さい場合には、ステップＰ３からステップＰ
６に進み、同位置評価値（Ｘ）と第２の閾値Ｂとを比較
する処理が行われ、次のステップＰ７においては、上記
同位置評価値（Ｘ）が上記第２の閾値Ｂよりも大きいか
否かを判断し、上記判断の結果、上記評価値（Ｘ）の方
が上記第第２の閾値Ｂよりも大きい場合には、ステップ
Ｐ８の処理に移行するようにしている。

【００２９】ステップＰ８においては、処理ブロック位
置を中心とする＋／−７の検索領域（３１×３１）を設
定し、次のステップＰ９において、上記設定した検索領
域の動きベクトル検索を実行し、動きベクトルおよび同
位置評価値と補償位置評価値を出力する。

【００３０】また、ステップＰ７の判断の結果、同位置
評価値（Ｘ）の方が評価閾値Ｂよりも小さいときには、
ステップＰ１０に進む。ステップＰ１０においては動き
ベクトル検索を実行せず、同位置評価値のみを出力す
る。

【００３１】すなわち、静止領域においては、同位置評
価値が十分に小さくなり、広範囲の動き検索を行うこと
は効率的でないことを利用し、動きベクトル検索領域を
小さく設定する（あるいは動き検索を行わない）ように
することにより、処理の高速化を実現する。一方、動領
域においては、同位置の評価値が大きくなり、動きベク
トル検索領域を大きく設定することにより精度の高い動
き検出を実現するようにしている。

【００３２】次に、本発明による動きベクトル検出装置
の具体的な回路構成例を、図３を参照しながら説明す
る。図３において、２０１は減算部であり、入力画素値
データと予測データとの減算処理を行う。２０２はＤＣ
Ｔ部であり、入力された予測誤差データに対し直交変換
の一種であるＤＣＴ（離散コサイン変換）処理を行う。

【００３３】２０３は量子化部であり、画像符号化制御
部２１３からの指示により量子化ステップ・サイズを選
択し、入力されたＤＣＴ係数データを量子化する。２０
４は可変長符号化部であり、量子化されたＤＣＴ係数デ
ータに対し可変長符号化を行う。２０５は送信バッファ
部である。

【００３４】２０６は逆量子化部であり、量子化された
ＤＣＴ係数データを逆量子化する。２０７はＩＤＣＴ部
であり、入力されたＤＣＴ係数データのＩＤＣＴ（逆離
散コサイン変換）処理を行う。２０８は加算部であり、
対応する予測値を加算する。２０９はフレーム・メモリ
部であり、動き補償フレーム間予測のためのフレーム・
メモリである。２１０は動きベクトル検出部であり、現
フレームの処理ブロックの前符号化フレームに対する動
きベクトル検出を実行する。

【００３５】２１１は動き補償部であり、動き補償判定
部２１８の指示および動きベクトル検出部２１０で検出
された動きベクトルに従い前フレームにおける該当する
ブロック単位の画素値データを選択する。

【００３６】２１２はフィルタ部でり、動き補償フレー
ム間予測を行うブロックに対するローパス・フィルタで
ある。２１３は画像符号化制御部であり、外部からの制
御信号や、送信バッファ部２０５のバッファ蓄積量を基
に、量子化ステップ・サイズ選択、有意ブロック判定、
駒落し（フレーム・スキップ）などの各種符号化制御を
行う。

【００３７】２１４は動き補償判定部であり、動きベク
トルを行うか否かの判定を行う。２１５は有意ブロック
判定部であり、予測誤差情報を符号化送信するか否かの
判定を行う。

【００３８】次に、以上の構成における画像符号化装置
の動作について説明する。まず、減算部２０１は、ブロ
ック単位の画素値データと予測値データが入力される
と、画素値データと予測値データとの差分値（予測誤
差）をＤＣＴ部２０２へ出力する。

【００３９】ＤＣＴ部２０２では、減算部２０１からの
予測誤差データをブロック単位で直交変換の一種である
ＤＣＴ（離散コサイン変換）処理を行い、ＤＣＴ係数デ
ータを量子化部２０３へ出力する。量子化部２０３で
は、画像符号化制御部２１３からの量子化特性制御に従
い選択されたステップ・サイズで、入力されたＤＣＴ係
数を量子化する。可変長符号化部２０４では、量子化さ
れたＤＣＴ係数を可変長符号化し、送信バッファ部２０
５へ出力する。

【００４０】送信バッファ部２０５は、バッファメモリ
で構成され、可変長符号化データをバッファリングする
とともに、バッファ蓄積量を画像符号化制御部２１３へ
送出する。また、逆量子化部２０６には、量子化部２０
３の量子化出力が入力され、量子化部２０３において選
択された量子化ステップ・サイズを用いて逆量子化を行
い、ＤＣＴ係数を出力する。

【００４１】ＩＤＣＴ部２０７では、逆量子化部２０６
のＤＣＴ係数出力をＩＤＣＴ（逆離散コサイン変換）処
理し、加算部２０８へ出力する。加算部２０８では、Ｉ
ＤＣＴ部２０７において逆ＤＣＴ処理された予測誤差デ
ータに対して対応する予測データを加算して出力する。

【００４２】フレーム・メモリ部２０９は、例えば２フ
レーム分のフレーム・メモリで構成される動き補償フレ
ーム間予測のためのフレーム・メモリであり、加算部２
０８の画素値出力を蓄積すると同時に、動き補償フレー
ム間予測のために動き補償部２１１の指示により前符号
化フレームの画素値データを出力する。

【００４３】動きベクトル検出部２１０では、現フレー
ムの処理ブロック位置付近の前フレーム画素値データを
動きベクトル・サーチ・ウインドウ（検索領域）として
フレーム・メモリ部２０９より読み出し、送信バッファ
部２０５のデータ蓄積量に応じた検索手順でブロック・
マッチング演算を行い、動きベクトルを検出し、検出動
きベクトルを動き補償部２１１へ出力する。また、動き
ベクトル検出部２１０を動き補償判定部２１４および有
意ブロック判定部２１５に対して必要な演算結果を通知
する。

【００４４】動き補償判定部２１４は、画像符号化制御
部２１３からの制御情報と動きベクトル検出部２１０に
おける評価結果に基づき動き補償を行うか否かの判定を
実行し動き補償部２１１へ指示する。

【００４５】動き補償部２１１では、動き補償判定部２
１４の指示と動きベクトル検出部２１０で検出された動
きベクトルに従い、前符号化フレームの該当するブロッ
ク単位の画素値データをフレーム・メモリ部２０９より
読み出して出力する。

【００４６】フィルタ部２１２は、動き補償を行ったこ
とによるブロック境界における不連続性を緩和すること
を目的としたローパス・フィルタであり、動き補償を行
ったデータに対してフィルタリング処理を行い、予測値
データとして減算部２０１へ出力する。

【００４７】有意ブロック判定部２１５では、画像符号
化制御部２１３からの制御情報と動きベクトル検出部２
１０における評価結果、さらに動き補償判定部２１４の
動き補償オン／オフ判定結果に基づき有意／無意ブロッ
ク判定を行い、無意ブロックと判定した場合において
は、そのブロックにおける量子化部２０３の出力を全て
ゼロとし、予測誤差内として符号化するように量子化部
２０３へ指示する。

【００４８】画像符号化制御部２１３では、画像符号化
部全体のタイミングを制御すると同時に、送信バッファ
部２０５のデータ蓄積量に基づき、適応的に量子化特性
制御信号による量子化部２０３における量子化ステップ
サイズの選択や可変閾値の制御、駒落し（フレームスキ
ップ）などの符号化制御を行う。また、常に画像符号化
部全般、あるいは外部からの各種制御信号等を監視する
ことにより、入力手段の変更や利用者の各種設定に対応
する。

【００４９】次に、画像符号化制御部２１３および動き
補償判定部２１４、有意ブロック判定部２１５における
符号化制御について概略を説明する。

【００５０】量子化部２０３における量子化特性につい
ては、量子化ステップ・サイズを小さく設定すれば、画
質は向上するが有意データが増加する。これは、伝送ビ
ット数の増加につながり、量子化ステップ・サイズを大
きく設定すれば発生データ量は減少するが画質は劣化す
る。すなわち、画質と動きに対する追従性とは相反する
ものであり、高画質を追求すると必然的に動きに対する
追従性は大きく劣化することになる。

【００５１】そのため、送信バッファ部２０５のデータ
蓄積量を常に監視し、適宜効率的に設定する必要があ
る。また、発生するビット数により駒落し（フレーム・
スキップ）等の処理も行う。

【００５２】また、動き補償判定部２１４においては、
主に動きベクトル検出部２１０におけるブロック・マッ
チング演算の評価結果に基づき、動き補償を行うか否
か、すなわち動き補償を行ったブロックとの差分を符号
化するか否か（ＩＮＴＥＲ＋ＭＣモード）、もしくは動
き補償を行わずに単純に参照フレームの同位置ブロック
との差分を符号化するか（ＩＮＴＥＲモード）の判定が
行われる。

【００５３】動き補償フレーム間差分情報が単純なフレ
ーム間差分情報よりも大きくなることはあり得ないが、
動き補償を行うことによりベクトル情報が必要になるた
めにかえって符号量が増大してしまったり、効率的な圧
縮符号化を妨げる場合があるために、適応的に動き補償
のオン／オフ制御が実行される。具体的には、処理ブロ
ックと同位置における評価値と動き補償位置（最大相関
をもつブロック位置）における評価値とに応じて決定さ
れる。

【００５４】また、有意ブロック判定部２１５において
は、主に動きベクトル検出部２１０におけるブロック・
マッチング演算の評価結果に基づき、予測ブロックとの
差分情報（予測誤差情報）を送信するか否か、すなわ
ち、有意／無意ブロック判定を実行する。そして、無意
ブロックと判定した場合には、そのブロックにおる量子
化部２０３の出力を全てゼロとし、予測誤差が無しとし
て符号化するよう、量子化部２０３へ指示することによ
り、符号化後のデータがほとんど発生しないようにして
いる。

【００５５】これにより、画像符号化制御部２１３にお
ける量子化特性制御の補助的な役割を果たし、効率的な
発生符号量の制御を行うことができる。

【００５６】続いて、図３における動きベクトル検出部
２１０の構成と動作について簡単に説明する。ここで
は、回路処理単位であるブロックは１６×１６画素、動
き補償範囲は＋／−１５（最大検索領域は４７×４７画
素範囲）とする。

【００５７】動きベクトルの検出は、現フレームの処理
ブロックと前符号化フレーム（参照フレーム）の処理ブ
ロック位置を中心とする検索領域について、対応する画
素間の差分絶対値を算出し、その総和（差分絶対値和）
を相関評価値とし、評価値が最小値をとる（相関が最大
となる）ブロックに対応するベクトルを動きベクトルと
推定する。

【００５８】図４は、動きベクトル検出部２１０の構成
例を示す概略ブロック図である。図４において、３０１
は動きベクトル検出演算（差分絶対値和演算）を実行す
る演算部である。３０２は処理ブロックと同位置のブロ
ックにおける演算結果（評価値）を格納する同位置結果
記憶部である。

【００５９】３０３は演算部３０１の演算結果（評価
値）の最小値を記憶する最小結果記憶部である。３０４
は演算結果のうち最小値をとるブロック位置に対応する
ベクトル情報を記憶するベクトル記憶部である。３０５
は画像符号化制御部２１３により設定される複数の評価
閾値を格納するとともに、同位置結果記憶部３０２に格
納された同位置評価値と評価閾値とを比較する評価閾値
比較部である。

【００６０】３０６は評価閾値比較部３０５における比
較結果に基づき動きベクトル検索領域を決定する検索範
囲量選択部である。３０７は動きベクトル検出部２１０
全体の監視と制御を行う制御部である。

【００６１】次に、動きベクトル検出部２１０の動作に
ついて説明する。演算部３０１には処理ブロック・デー
タと検索領域データとが入力され、各ブロック・パター
ン毎に対応する画素間の差分絶対値和演算を施す。評価
閾値比較部３０５においては、あらかじめ外部の画像符
号化制御部２１３より複数の評価閾値が設定されてい
る。

【００６２】また、同位置結果記憶部３０２において
は、検索領域のうち、処理ブロックと同位置のブロック
・パターンにおける評価値（ここでは差分絶対値和）を
格納する。評価閾値比較部３０５において、同位置結果
記憶部３０２に格納された同位置評価値と複数の評価閾
値との比較を行い、比較結果を制御部３０７と検索範囲
量選択部３０６へ通知する。検索範囲量選択部３０６
は、この比較結果に基づきブロックマッチング演算を実
行する検索領域の大きさを選択する。

【００６３】最小結果記憶部３０３においては、演算部
３０１の演算結果である評価値のうち、常に最小となる
値を更新し格納する。更に、ベクトル記憶部３０４で
は、最小結果記憶部３０３に格納された評価値を与える
ブロック・パターンに対応するベクトル情報を格納す
る。

【００６４】制御部３０７においては、動きベクトル検
出部全体の動作、あるいは画像符号化制御部２１３（図
３）からの制御信号などを監視している。そして、動き
ベクトル検出部全体のタイミング制御や各種検出制御を
実行し、全検索領域の演算終了に応答して同位置結果記
憶部３０２と最小結果記憶部３０３、ベクトル記憶部３
０４に対してそれぞれ同位置における評価値と検出ベク
トル位置における評価値、検出動きベクトル値の出力の
指示や、検索範囲量選択部３０７により選択された検索
領域データと処理データの入力制御などを行う。

【００６５】上述の動作により、処理ブロックに対する
同位置評価値と補償位置評価値と動きベクトル値が得ら
れる。そして、これらの同位置評価値および補償位置評
価値は、動きベクトル判定部２１４と有意ブロック判定
部２１５へそれぞれ送出される。

【００６６】次に、本発明において特徴的な動きベクト
ル検索手順について、例を挙げて詳細に説明する。動き
検索範囲を決定するための複数の評価閾値が、画像符号
化制御部２１３（図３）により評価閾値比較部３０５に
あらかじめ設定されている。ここでは、評価閾値は２つ
とし、第１の評価値Ａの方が第２の評価値Ｂよりも大き
い（Ａ＞Ｂ）とした場合について説明する。

【００６７】はじめに、演算部３０１において、処理ブ
ロックと同位置のブロック・パターンにおける差分絶対
値和演算を実行し、得られた同位置評価値（Ｘ）を同位
置結果記憶部３０２に格納する。

【００６８】ここで、評価閾値比較部３０５において同
位置評価値（Ｘ）と２つの評価閾値（Ａ、Ｂ）とを比較
し、比較結果を制御部３０７と検索範囲量選択部３０６
へ通知する。

【００６９】検索範囲量選択部３０６は、この比較結果
に基づき適応的に動き検索領域の大きさを選択するとと
もに、制御部３０７へ検索範囲量情報を送出する。具体
的には、同位置評価値Ｘと第１および第２の評価閾値
Ａ、Ｂとを比較し、同位置評価Ｘ＞第１の評価閾値Ａな
らば検索領域はその最大範囲である＋／−１５画素（図
５ａ）とする。

【００７０】また、第１の評価閾値Ａ＞同位置評価値Ｘ
＞第２の評価閾値Ｂならば、検索領域は＋／−７画素
（図５ｂ）とし、第２の評価閾値Ｂ＞同位置評価値Ｘな
らば検索範囲は＋／−０とする。つまり、検索は行わな
い（図５ｃ）。

【００７１】制御部３０７は、選択された検索範囲量に
応じて各部に対してタイミング制御や各検索実行制御を
行う。

【００７２】次に、演算部３０１において各ブロック・
パターン毎に差分絶対値和演算が実行され、評価値を最
小にする（相関が最大になる）ブロック・パターンに対
応するベクトルがベクトル記憶部３０４に格納され、そ
の動き補償位置評価値が最小結果記憶部３０３に格納さ
れる。

【００７３】演算処理の完了に応答した制御部３０７の
出力指示により、同位置結果記憶部３０２より同意位置
評価値、ベクトル記憶部３０４より評価値を最小にする
ベクトル値（動きベクトル）が出力され、最小結果記憶
部３０４より補償位置評価値がそれぞれ外部に出力され
る。

【００７４】本実施例の動きベクトル検出装置は、上述
したようにして動きベクトル検出を行うので、例えば、
ＴＶ電話・会議システムなどで伝送対象となる人物画像
などのような動きが非常に単純である動画像に対する動
き検出において、同位置評価値が大きい場合には、十分
に広範囲な領域について動き検索処理を行うことにより
正確な動きベクトル検出が実行され、高能率な圧縮符号
化が実現される。

【００７５】また、同位置評価値が比較的小さい場合に
は、検索範囲を縮小することにより、検索精度と処理速
度の何れも犠牲にすることなく正しい動き補償による発
生符号量の削減と動き検索処理の高速化を効率的に実現
している。

【００７６】また、同位置評価値が十分に小さい場合に
おいては、動きベクトル検出を行わないようにすること
により符号化処理全体としての高速化、ひいては伝送画
像フレーム・レートの向上を実現している。

【００７７】以上詳細に説明したように、本発明によれ
ば、動きベクトル検出処理において、処理ブロックと同
位置における相関評価を行い、相関が低くなるに従い検
索範囲を縮小するように、同位置の相関評価結果に応じ
て動きベクトル検索領域の大きさを適応的に選択制御す
る。

【００７８】これにより、動き（変化）の小さい画像領
域に対しては検索領域を小さく（あるいは動き検出を中
止）することにより動きベクトル検出処理時間を短縮
し、変化の大きい画像領域に対しては検索領域を十分に
大きくすることにより正確な動き検出を行うようにする
ことによって、正確な動きベクトル検索と処理の高速化
を効率的に実現するようにしている。

【００７９】なお、上記実施例においては、２つの評価
閾値により３種の検索範囲を選択する場合について説明
したが、共にこれに限定されるものではない。また、検
索範囲の大きさについても上記実施例に限定されるもの
ではない。

【００８０】また、上記実施例においては、相関の評価
関数として対応する画素間の差分絶対値和を例に挙げて
説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
また、検索範囲の選択制御と動きベクトル検索で別の評
価関数を用いてもよいことは明白である。また、上記実
施例においては、装置の構成をハード的に構成した例を
示したが、本発明の動きベクトル検出装置はプログラム
によりソフト的に構成するようにしてもよい。

【００８１】

【発明の効果】本発明は上述したように、動きベクトル
検索処理の実行に先立ち、処理ブロック位置のブロック
・パターンに対して処理ブロックとの相関評価を行い、
相関が小さい場合には検索範囲を小さくするようにし
て、同位置相関評価結果に応じて適応的に動きベクトル
検索領域の大きさを制御するようにしたので、静止領域
などにおいて十分に同位置相関が高い場合には検索範囲
を小さく設定する（あるいは動き補償を行わない）こと
により、動きベクトル検出処理を高速化することができ
るようになる。また、動領域などにおいて同位置相関が
低い場合には、検索範囲を十分に大きく設定することに
より動き検出精度を高めることができるようになる。こ
れにより、例えば、数名の人物画像の伝送が中心となる
ＴＶ電話・会議システムなどのような画像の静止領域と
動領域が非常に単純である画像の動きベクトル検出処理
において、正確な動きベクトル検出と検索処理の高速化
とを効率的に両立させることができ、高能率な圧縮符号
化を実現しつつ、更に、符号化処理フレーム・レートの
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動きベクトル検出装置の概略構成を示
す機能構成図である。

【図２】本発明の一実施例における動作を説明するフロ
ー・チャートである。

【図３】本発明の一実施例における画像符号化装置の概
略構成ブロック図である。

【図４】本発明の一実施例における動きベクトル検出装
置の構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の一実施例の検索領域の一例を示す概略
図である。

【図６】フレーム間の動き補償の例を説明する概略図で
ある。

【符号の説明】

１同位置相関評価手段２検索範囲制御手段３動き検索手段４検索中止制御手段５出力手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】参照フレームの処理ブロック位置近傍の
検索領域に対する動きベクトルを検出する動きベクトル
検出装置であって、上記参照フレームにおける処理ブロック位置のブロック
・パターンと処理ブロックとの相関を評価し、相関の度
合いを示す相関評価値を算出して出力する同位置相関評
価手段と、上記同位置相関評価手段から出力される相関評価値に基
づき、上記動きベクトル検索の対象となる参照フレーム
検索領域の大きさを制御する検索範囲制御手段と、上記処理ブロックと上記検索範囲制御手段とにより決定
された上記検索領域内の各ブロック・パターンとの相関
を評価し、最も相関が大きくなるブロック・パターンに
対応するベクトルを動きベクトルとして出力する動き検
索手段とを備えることを特徴とする動きベクトル検出装
置。
【請求項２】参照フレームの処理ブロック位置近傍の
検索領域に対する動きベクトルを検出する動きベクトル
検出装置であって、上記参照フレームにおける処理ブロック位置のブロック
・パターンと処理ブロックとの相関を評価し、相関の度
合いを示す相関評価値を算出して出力する同位置相関評
価手段と、上記同位置相関評価手段から出力される相関評価値に基
づき、上記動きベクトル検索の対象となる参照フレーム
検索領域の大きさを制御する検索範囲制御手段と、上記処理ブロックと上記検索範囲制御手段とにより決定
された検索領域内に各ブロック・パターンとの相関を評
価し、相関が最も大きくなるブロック・パターンに対応
するベクトルを動きベクトルとして出力する動き検索手
段と、上記同位置相関評価手段から出力される相関評価値が所
定のレベル範囲内にある場合には動きベクトル検索処理
を中止するようにする制御を行う検索中止制御手段とを
備えることを特徴とする動きベクトル検出装置。