JPH0879764A - 動きベクトル検出装置 - Google Patents

動きベクトル検出装置

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JPH0879764A
JPH0879764A JP21368594A JP21368594A JPH0879764A JP H0879764 A JPH0879764 A JP H0879764A JP 21368594 A JP21368594 A JP 21368594A JP 21368594 A JP21368594 A JP 21368594A JP H0879764 A JPH0879764 A JP H0879764A
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JP
Japan
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circuit
motion vector
motion
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block
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Application number
JP21368594A
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English (en)
Inventor
Yoshikazu Fukuhara
義和 福原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブロックマッチングサイズの設定と画像フレ
ーム数を制御して動き追惰性を向上させることができる
動きベクトル検出装置を提供することを目的とする。 【構成】 被写体の動きレベルを判別するフィルター及
びスイッチ回路群21、ウィンドサーチ回路及びブロッ
クマッチング演算回路群22を備えることにより被写体
の動きに応じたブロックマッチング演算が効率よく行わ
れ、その演算結果を比較回路群23、及び出力回路24
によって動きベクトルを生成することが可能となる。ま
た、画像フレーム制御回路26と動きベクトル予測検出
回路27を備えることによりカメラ制御時の動き追従性
を向上させることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、テレビ会議システム等
の通信機器分野におけるコーデック装置の符号化及びD
CTの際の動きベクトル検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、動きベクトル検出装置は固定のブ
ロックマッチングサイズで演算を行うことが主流となっ
てきている。以下、図面を参照しながら従来の動きベク
トル検出装置について説明を行う。
【0003】図4は従来の動きベクトル検出装置を用い
た動画像コーデックの機能ブロック図である。カメラ1
等からの入力ビデオ信号はA/D変換器2によってA/
D変換され、ライン変換器3でCIFという世界共通の
中間フォーマットに変換が施される。そして、転送され
た映像信号は動きベクトル検出回路4にて動き補償を施
し、符号化及びDCT部5で動き補償されたフレーム間
予測信号に符号化される。また動きベクトル検出回路4
から生成される前フレームの再生画像信号との差分信号
を符号化及びDCT部5のDCTにて離散コサイン変換
を行い変換係数をジグザグスキャン配列にした後、量子
化部6で量子化される。そして、その量子化されたデー
タを可変調符号化部7にてさらにデータ圧縮した後、誤
り検出訂正部8で誤り訂正符号化を行い、マルチメディ
ア多重・分離部9によって定められたデータ構造に従う
一つのビット列に多重化して伝送される。10はカメラ
方向制御を行うCPUである。
【0004】図5は従来の動きベクトル検出装置のブロ
ック図であり、11は入力画像としての16×16画素
からなるブロックデータa及び記憶画像としての32×
32画素からなるブロックデータbを入力して、記憶画
像bから読み出すブロックの位置を少しづつずらしてい
くウィンドサーチ回路、12はその演算を行い残差fを
計算する256個の演算回路を備えた演算エレメント
部、13は得られた残差値から最小値fmを求める比較
回路、14は動きベクトル情報として、ベクトル(V
x,Vy,残差fm)と同一座標での残差fsをシリア
ル出力にする出力回路である。
【0005】さてブロックマッチング演算は次の(数
1)であらわされるブロックデータa,bとの差分絶対
値の総和fを残差として計算している。
【0006】
【数1】
【0007】なお32×32画素のブロックデータbを
16×16画素のウィンド(ブロックデータa)でサー
チするので、水平、垂直方向に各々16回、合計256
回の試行が必要になる。
【0008】このように各演算エレメントからの残差出
力fは合計256個比較回路13に出力されるが、比較
回路13はこれらの大小を比較して最小値fmを検出
し、その時のクロック計数値から動きベクトルの座標V
x,Vyを算出している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の動きベクトル検出装置では、動きの有無に関わ
らず全ての演算を行う為効率が悪く、動きが大きい時に
は動きに追従できない等の問題点を有していた。例えば
カメラ方向制御を行っている場合、カメラの動きが速い
とカメラの動きに対して動きベクトル演算に時間がかか
り、カメラが取り込んだ映像に対するモニター出力の映
像が遅れてしまう。
【0010】本発明は上記課題を解決するもので、連続
するフレーム間で画素ブロックの動きを合理的に推定
し、且毎秒に処理する画像フレーム数を制御(間引き)
して、動きのレベルに応じた演算を行ってフレーム間予
測精度の改善をはかり、間引きしたフレームの動きベク
トルは予測検出して補い、演算の試行回数を削減して効
率のよい演算を実行することが可能な動きベクトル検出
装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】このために本発明の動き
ベクトル検出装置は、カメラと、このカメラを制御する
CPUと、入力画像の被写体の動きレベルを判別するフ
ィルター及びユーザーがブロックサイズを選択可能なス
イッチ回路群と、ブロックマッチング演算を行うウィン
ドサーチ回路及びブロックマッチング演算回路群と、こ
のウィンドサーチ回路及びブロックマッチング演算回路
群の出力の大小比較を行う比較回路群と、この比較回路
群の出力を動きベクトルとして出力する出力回路とを備
えた。
【0012】
【作用】本発明は上記した構成により、動きが大きい時
ブロックサイズを小さくして性能を向上させ、動きが小
さい時にはブロックサイズを大きくして演算処理の時間
を大幅に短縮することができる。また、カメラの動きに
対しては追惰性の向上を可能にし、またユーザーがブロ
ックサイズを選択して画質を調整することも可能にな
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図1は本発明の一実施例の動きベ
クトル検出回路のブロック図である。図中、21はフィ
ルター及びスイッチ回路群であり、矩形内にブロックサ
イズが表示されている。図1の左から順にブロックサイ
ズは半減していくように配置されており、後述するよう
にブロックサイズが小さくなると、計算量が増加する。
22はウィンドサーチ回路及びブロックマッチング演算
回路群であり、23は比較回路群である。これらフィル
ター及びスイッチ回路群21、ウィンドサーチ回路及び
ブロックマッチング演算回路群22、比較回路群23
は、それぞれ一対一に対応するn+1個のユニットから
なる。また24は出力回路であり、25はカメラ制御を
行うCPUであり、26は画像フレーム制御回路であ
り、27は動きベクトル予測検出回路である。図2は本
発明の一実施例のブロックマッチングの基準画像と前フ
レーム探索領域との幾何学的関係図であって、図中、C
は基準画像であり、Dは前フレームにおける探索領域で
ある。以上のように構成された動きベクトル検出装置に
ついて、以下その動作を説明する。
【0014】今、第nフレームの1つ前のフレームであ
るところの第(n−1)フレームの画像は送信、受信両
端において蓄えられているとし、この情報と次の第nフ
レームの差分情報をもとにして、動きエリアを検出す
る。それには、画面をサブブロックに分割しておき、こ
のサブブロックをどちらかの方向にどれだけの画素数動
かした時、第nフレーム内でパターンマッチングがとれ
るかで動きベクトル(方向と移動量)を検出する。この
ことを全てのサブブロックについて行い動きベクトルを
伝送する。同時に送信端ではこの動きベクトルを使用し
て動き予測した第nフレーム画像を作る。実際の第nフ
レーム画像データとの差分は予測誤差と呼ばれ符号化し
伝送される。受信端では、既に蓄えられている第(n−
1)フレーム情報と送られてきた動きベクトル及び予測
差分から第nフレームを復元する。
【0015】ここで、図2のブロックマッチング演算で
は、(M×N)サイズのサブブロックcが前フレームに
おける(M+2P)×(N+2P)の探索領域内の対応
するブロックdと比較される。そして次式であらわされ
るサブブロックc、ブロックdとの差分絶対値の総和f
を残差として計算している。
【0016】
【数2】
【0017】そしてこの処理では、動き推定は±P画素
またはライン/フレームの範囲で行われ、全画素シフト
(水平方向)及び全ラインシフト(垂直方向)を考えた
力ずくの探索は(2P)2 回のコスト関数の計算を必要
とする。
【0018】その際、ブロックサイズ(M×N)を動き
レベルに応じて変化させるとコスト関数の計算量も変化
する為、例えば静止状態の時はブロックサイズ(M×
N)を大きく設定して、コスト関数の計算量を減少さ
せ、効率よくすることができる。
【0019】ここで図1に示すように、フィルター及び
スイッチ回路群21の各段間には次段がオンすると切れ
るスイッチ28が設けられている。例えば、記憶画像b
が静止画像であるとき、初段のフィルター及びスイッチ
回路群0がオンすると共に、フィルター及びスイッチ回
路群1との間のスイッチ28が初段のブロックサイズM
/20 ×N/20 のウィンドサーチ回路及びブロックマ
ッチング演算回路群22のみを有効とし、次段以下を無
効とするので、最も大きなブロックサイズによるマッチ
ング演算が行われる。そしてこれより記憶画像bの動き
レベルが上昇すると、2段目のフィルター及びスイッチ
回路群1と2段目のウィンドサーチ回路及びブロックマ
ッチング演算回路群22(ブロックサイズM/21 ×N
/21 )のみが有効となる。さらに動きレベルに応じて
ブロックサイズを変更することにより、計算量をできる
だけ、少なくして、通信機器の追従性を向上することが
できる。このフィルター及びスイッチ回路群21はCP
U25からもブロックサイズを切替え可能なスイッチ構
成となっており、ブロックサイズを固定させるマニュア
ル制御も可能である。
【0020】図3は本発明の一実施例の動きベクトル検
出装置を用いた動画像コーデックの機能ブロック図であ
る。図3において、15はカメラ1の方向制御をしてい
ることを判断するための制御検出部である。なお図3に
おいて、図4と従来の同じ部分については同じ符号を用
い説明を省略する。
【0021】さてカメラ方向制御を行っている場合、そ
の制御内容をCPU10が検出しそれに応じてブロック
サイズ及び画像フレーム数の制御を行う。例えばカメラ
1の制御速度が速い場合、カメラ1の動きに対する追従
性を向上させるための手段は以下のとおりである。まず
第1にCPU10はブロックサイズを許容範囲内で大き
く設定して、コスト関数の計算量を減少させて、ブロッ
ク歪み等画質は低下するが動きに対する追従性を優先さ
せることができる。第2に画質は低下させずに動きに対
するつい追従性を向上させるため、CPU10はブロッ
クサイズを小さく設定し、コスト関数が増加して処理時
間が長くなった分、毎秒に処理する画像フレーム数を制
御(間引き)して、情報量を削減する。そして間引きし
たフレームの動きベクトルは前後のフレームの動きベク
トルから予測検出して補足する。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、連続する
フレーム間で画素ブロックの動きを合理的に推定するこ
とができ、それにともなって動きレベルに応じた演算を
行ってフレーム間予測精度の改善を図り、演算の試行回
数を削減して効率のよい演算を実行して時間の短縮がで
き、マニュアル制御も可能なためユーザーが画質を選択
することも可能となる。またカメラの方向制御に際して
はカメラの動きに対する追従性を飛躍的に向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の動きベクトル検出回路のブ
ロック図
【図2】本発明の一実施例のブロックマッチングの基準
画像と前フレーム探索領域との幾何学的関係図
【図3】本発明の一実施例の動きベクトル検出装置を用
いた動画像コーデックの機能ブロック図
【図4】従来の動きベクトル検出装置を用いた動画像コ
ーデックの機能ブロック図
【図5】従来の動きベクトル検出装置のブロック図
【符号の説明】
1 カメラ 2 A/D変換器 3 ライン変換器 4 動きベクトル検出回路 15 制御検出部 21 フィルター及びスイッチ回路群 22 ウィンドサーチ回路及びブロックマッチング演算
回路群 23 比較回路群 24 出力回路 25 CPU 26 画像フレーム制御回路 27 動きベクトル予測検出回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カメラと、このカメラを制御するCPU
    と、入力画像の被写体の動きレベルを判別するフィルタ
    ー及びユーザーがブロックサイズを選択可能なスイッチ
    回路群と、ブロックマッチング演算を行うウィンドサー
    チ回路及びブロックマッチング演算回路群と、このウィ
    ンドサーチ回路及びブロックマッチング演算回路群の出
    力の大小比較を行う比較回路群と、この比較回路群の出
    力を動きベクトルとして出力する出力回路とを備えたこ
    とを特徴とする動きベクトル検出装置。
  2. 【請求項2】前記CPUがブロックサイズを制御可能な
    制御回路を備え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。
  3. 【請求項3】前記CPUが前記カメラを制御する際、毎
    秒処理する画像フレーム数を制御する画像フレーム制御
    回路及び間引かれたフレームの動きベクトルを予測する
    動きベクトル予測検出回路を備えた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。
JP21368594A 1994-09-07 1994-09-07 動きベクトル検出装置 Pending JPH0879764A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006254370A (ja) * 2005-03-14 2006-09-21 Canon Inc 画像処理装置、方法、コンピュータプログラム及び記憶媒体
KR100690279B1 (ko) * 2005-09-12 2007-03-09 주식회사 리트코 다목적 영상감지 시스템

Cited By (3)

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JP2006254370A (ja) * 2005-03-14 2006-09-21 Canon Inc 画像処理装置、方法、コンピュータプログラム及び記憶媒体
JP4708819B2 (ja) * 2005-03-14 2011-06-22 キヤノン株式会社 画像処理装置、方法、コンピュータプログラム及び記憶媒体
KR100690279B1 (ko) * 2005-09-12 2007-03-09 주식회사 리트코 다목적 영상감지 시스템

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