JPH09162747A - 動きベクトル検出装置およびその方法 - Google Patents
動きベクトル検出装置およびその方法Info
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- JPH09162747A JPH09162747A JP7325455A JP32545595A JPH09162747A JP H09162747 A JPH09162747 A JP H09162747A JP 7325455 A JP7325455 A JP 7325455A JP 32545595 A JP32545595 A JP 32545595A JP H09162747 A JPH09162747 A JP H09162747A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 探索範囲のブロック画像に関してはサブサン
プルを行いつつも、１段階の探索で検出精度を落とさず
に動きベクトルを検出する。 【解決手段】 探索範囲画像を水平方向あるいは垂直方
向の少なくとも一方向でサブサンプルするサブサンプル
部１２と、サブサンプル部の出力するサブサンプル画像
と対象画像との相関度を１画素毎に算出する相関度算出
部１３と、相関度算出部１３から出力される相関度から
動きベクトルを検出するベクトル検出部１４とから構成
されることを特徴とする。
プルを行いつつも、１段階の探索で検出精度を落とさず
に動きベクトルを検出する。 【解決手段】 探索範囲画像を水平方向あるいは垂直方
向の少なくとも一方向でサブサンプルするサブサンプル
部１２と、サブサンプル部の出力するサブサンプル画像
と対象画像との相関度を１画素毎に算出する相関度算出
部１３と、相関度算出部１３から出力される相関度から
動きベクトルを検出するベクトル検出部１４とから構成
されることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル動画像
の圧縮手法である動き補償予測符号化において用いられ
る動きベクトル検出装置およびその方法に関するもので
ある。
の圧縮手法である動き補償予測符号化において用いられ
る動きベクトル検出装置およびその方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】動きベクトル検出を実現するために一般
的に用いられている手法が、ブロックマッチング法であ
る。図１５に示すように、ブロックマッチング法は、２
つのブロックをパターンマッチングすることにより複数
ある候補ベクトルの中から最も相関度の高い候補ベクト
ルを検出する手法である。動き補償予測符号化において
用いられる動きベクトル検出では、連続する複数フレー
ムからなるディジタル動画像の各画像フレームを、複数
個の画素からなる複数ブロックに分割し、符号化する対
象画像１５６を含む対象フレーム１５５とは異なる探索
フレーム１５３の探索範囲画像１５４中から最も対象画
像１５６と相関度が高いベストマッチブロック１５２を
検出し、その座標位置と対象画像との座標位置との差を
動きベクトル１５１として検出している。相関度の評価
値としては、一般的に、自乗誤差あるいは絶対値誤差が
用いられる。
的に用いられている手法が、ブロックマッチング法であ
る。図１５に示すように、ブロックマッチング法は、２
つのブロックをパターンマッチングすることにより複数
ある候補ベクトルの中から最も相関度の高い候補ベクト
ルを検出する手法である。動き補償予測符号化において
用いられる動きベクトル検出では、連続する複数フレー
ムからなるディジタル動画像の各画像フレームを、複数
個の画素からなる複数ブロックに分割し、符号化する対
象画像１５６を含む対象フレーム１５５とは異なる探索
フレーム１５３の探索範囲画像１５４中から最も対象画
像１５６と相関度が高いベストマッチブロック１５２を
検出し、その座標位置と対象画像との座標位置との差を
動きベクトル１５１として検出している。相関度の評価
値としては、一般的に、自乗誤差あるいは絶対値誤差が
用いられる。
【０００３】ブロックマッチング法を用いた動きベクト
ルを探索する場合、大きく分けて２種類ある。探索範囲
画像と対象画像共にサブサンプルして候補ベクトルを削
減するサブサンプル法と、探索範囲の全ての候補ベクト
ルに対して探索範囲画像と対象画像共にサブサンプルす
ることなく探索する全探索法とである。
ルを探索する場合、大きく分けて２種類ある。探索範囲
画像と対象画像共にサブサンプルして候補ベクトルを削
減するサブサンプル法と、探索範囲の全ての候補ベクト
ルに対して探索範囲画像と対象画像共にサブサンプルす
ることなく探索する全探索法とである。
【０００４】サブサンプル法の場合、特開平5-49023号
公報にあるように、探索範囲と対象画像のいずれもサブ
サンプルしており検出精度が落ちるため、それを解決す
るために多段階で探索して検出精度を向上している。
公報にあるように、探索範囲と対象画像のいずれもサブ
サンプルしており検出精度が落ちるため、それを解決す
るために多段階で探索して検出精度を向上している。
【０００５】さらに特開平5-49023号公報にあるよう
に、１画素精度より高い精度で動きベクトルを検出する
場合には、さらに多段階に探索する必要がる。
に、１画素精度より高い精度で動きベクトルを検出する
場合には、さらに多段階に探索する必要がる。
【０００６】また全探索法の場合、探索範囲すべてを探
索範囲メモリに格納しておく必要があり、対象画像と比
較して数倍から数十倍ものメモリ容量が必要となる。
索範囲メモリに格納しておく必要があり、対象画像と比
較して数倍から数十倍ものメモリ容量が必要となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の動きベクトル検
出では、サブサンプルの場合、検出精度を上げるために
多段階探索を行なう必要がある。また全探索の場合、探
索範囲を格納するメモリが大容量になってしまう。
出では、サブサンプルの場合、検出精度を上げるために
多段階探索を行なう必要がある。また全探索の場合、探
索範囲を格納するメモリが大容量になってしまう。
【０００８】本発明は、上記した課題を解決するもので
あり、その第１の目的は、探索範囲のブロック画像に関
してはサブサンプルを行いつつも、１段階の探索で検出
精度を落とさずに動きベクトルを検出する動きベクトル
検出装置およびその方法を提供することにある。
あり、その第１の目的は、探索範囲のブロック画像に関
してはサブサンプルを行いつつも、１段階の探索で検出
精度を落とさずに動きベクトルを検出する動きベクトル
検出装置およびその方法を提供することにある。
【０００９】また本発明の第２の目的は、１画素精度よ
り高い精度で動きベクトルを検出する場合にも、１段階
の探索で検出精度を落とさずに動きベクトルを検出する
動きベクトル検出装置およびその方法を提供することに
ある。
り高い精度で動きベクトルを検出する場合にも、１段階
の探索で検出精度を落とさずに動きベクトルを検出する
動きベクトル検出装置およびその方法を提供することに
ある。
【００１０】さらに本発明の第３の目的は、全探索法と
同数の候補ベクトルを１段階の探索で検出しつつも、探
索範囲メモリの省容量化を実現する動きベクトル検出装
置を提供することにある。
同数の候補ベクトルを１段階の探索で検出しつつも、探
索範囲メモリの省容量化を実現する動きベクトル検出装
置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、デ
ィジタル動画像の動き補償予測符号化によって圧縮する
場合のブロックマッチング法を用いた動きベクトル検出
装置において、探索範囲画像を水平方向あるいは垂直方
向の少なくとも一方向でサブサンプルするサブサンプル
部と、前記サブサンプル部の出力するサブサンプル画像
と対象画像との相関度を１画素毎に算出する相関度算出
部と、前記相関度算出部から出力される相関度から動き
ベクトルを検出するベクトル検出部とを備えたものであ
る。
ィジタル動画像の動き補償予測符号化によって圧縮する
場合のブロックマッチング法を用いた動きベクトル検出
装置において、探索範囲画像を水平方向あるいは垂直方
向の少なくとも一方向でサブサンプルするサブサンプル
部と、前記サブサンプル部の出力するサブサンプル画像
と対象画像との相関度を１画素毎に算出する相関度算出
部と、前記相関度算出部から出力される相関度から動き
ベクトルを検出するベクトル検出部とを備えたものであ
る。
【００１２】請求項２の発明では、請求項１の発明に於
て、対象画像を内挿する補間部を有し、前記相関度算出
部は、前記サブサンプル部の出力するサブサンプル画像
と前記補間部の出力する補間画像との相関度を１画素よ
り小さい精度で算出するように構成されている。
て、対象画像を内挿する補間部を有し、前記相関度算出
部は、前記サブサンプル部の出力するサブサンプル画像
と前記補間部の出力する補間画像との相関度を１画素よ
り小さい精度で算出するように構成されている。
【００１３】請求項３の発明では、請求項１の発明に於
て、前記サブサンプル部の出力を格納する探索範囲メモ
リと、対象画像を格納する対象画像メモリとを有し、前
記相関度算出部は、前記探索範囲メモリの出力と前記対
象画像メモリの出力との相関度を１画素毎に算出するよ
うに構成されている。
て、前記サブサンプル部の出力を格納する探索範囲メモ
リと、対象画像を格納する対象画像メモリとを有し、前
記相関度算出部は、前記探索範囲メモリの出力と前記対
象画像メモリの出力との相関度を１画素毎に算出するよ
うに構成されている。
【００１４】請求項５の発明では、ディジタル動画像の
動き補償予測符号化によって圧縮する場合のブロックマ
ッチング法を用いた動きベクトル検出方法において、探
索範囲画像を水平方向あるいは垂直方向の少なくとも一
方向でサブサンプルするサブサンプルステップと、前記
サブサンプルステップの出力と対象画像との相関度を１
画素毎に算出する相関度算出ステップと、前記相関度算
出ステップから出力される相関度から動きベクトルを検
出するベクトル検出ステップとを備えたものである。
動き補償予測符号化によって圧縮する場合のブロックマ
ッチング法を用いた動きベクトル検出方法において、探
索範囲画像を水平方向あるいは垂直方向の少なくとも一
方向でサブサンプルするサブサンプルステップと、前記
サブサンプルステップの出力と対象画像との相関度を１
画素毎に算出する相関度算出ステップと、前記相関度算
出ステップから出力される相関度から動きベクトルを検
出するベクトル検出ステップとを備えたものである。
【００１５】請求項６の発明では、請求項５の発明に於
て、対象画像を内挿する補間ステップを有し、前記相関
度算出ステップは、前記サブサンプルステップの出力と
前記補間ステップの出力との相関度を１画素より小さい
精度で算出するように構成されている。
て、対象画像を内挿する補間ステップを有し、前記相関
度算出ステップは、前記サブサンプルステップの出力と
前記補間ステップの出力との相関度を１画素より小さい
精度で算出するように構成されている。
【００１６】請求項１または請求項５の本発明では、探
索範囲画像のみをサブサンプルし、対象画像に関しては
サブサンプルを行なわないことにより、１ブロック当た
りのマッチングの数は削減させて演算数を削減すること
ができる。従来例にあるサブサンプル法であれば探索範
囲画像と対象画像を１／２にサブサンプルした場合、探
索範囲内を対象画像が２画素毎に探索するため、探索精
度は減少する。１画素精度で算出する場合には別途１画
素精度探索を実施する必要があり、処理の複雑さが発生
する。しかし本発明の動きベクトル探索方法は、サブサ
ンプルされた探索範囲をサブサンプルされていない対象
画像が１画素毎に探索するため、探索精度は減少しない
上に、多段階で探索する複雑さもなくなる。
索範囲画像のみをサブサンプルし、対象画像に関しては
サブサンプルを行なわないことにより、１ブロック当た
りのマッチングの数は削減させて演算数を削減すること
ができる。従来例にあるサブサンプル法であれば探索範
囲画像と対象画像を１／２にサブサンプルした場合、探
索範囲内を対象画像が２画素毎に探索するため、探索精
度は減少する。１画素精度で算出する場合には別途１画
素精度探索を実施する必要があり、処理の複雑さが発生
する。しかし本発明の動きベクトル探索方法は、サブサ
ンプルされた探索範囲をサブサンプルされていない対象
画像が１画素毎に探索するため、探索精度は減少しない
上に、多段階で探索する複雑さもなくなる。
【００１７】また、請求項２または請求項６の本発明で
は、１画素精度よりも小さい精度の動きベクトルを検出
する場合、探索範囲画像のみをサブサンプルし、対象画
像に関しては補間を行なうことにより、従来のサブサン
プル手法なら１画素精度の検出に加えてさらに探索が必
要であったのが、１段階のみの探索で１画素精度よりも
小さい精度の動きベクトルを検出することができる。
は、１画素精度よりも小さい精度の動きベクトルを検出
する場合、探索範囲画像のみをサブサンプルし、対象画
像に関しては補間を行なうことにより、従来のサブサン
プル手法なら１画素精度の検出に加えてさらに探索が必
要であったのが、１段階のみの探索で１画素精度よりも
小さい精度の動きベクトルを検出することができる。
【００１８】さらに、請求項３の本発明では、フレーム
データを格納するメインメモリと動きベクトル検出装置
との間にローカルバッファを設ける場合、対象画像より
数倍から数十倍の画素数の探索範囲をサブサンプルする
ことにより、探索範囲を格納するローカルバッファメモ
リの容量を大幅に削減できる。
データを格納するメインメモリと動きベクトル検出装置
との間にローカルバッファを設ける場合、対象画像より
数倍から数十倍の画素数の探索範囲をサブサンプルする
ことにより、探索範囲を格納するローカルバッファメモ
リの容量を大幅に削減できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施例を
示すブロック図である。ここでは対象画像Ｍｈ×Ｍｖ＝
４×４画素に対して、探索範囲を垂直方向と水平方向の
両方向に対して±４画素とし、探索範囲を水平、垂直共
に１／Ｌｈ＝１／Ｌｖ＝１／２サブサンプルを行い、１
画素精度で動きベクトル実現するものとする。本発明で
は、対象画像に対してはサブサンプルを行わない。
示すブロック図である。ここでは対象画像Ｍｈ×Ｍｖ＝
４×４画素に対して、探索範囲を垂直方向と水平方向の
両方向に対して±４画素とし、探索範囲を水平、垂直共
に１／Ｌｈ＝１／Ｌｖ＝１／２サブサンプルを行い、１
画素精度で動きベクトル実現するものとする。本発明で
は、対象画像に対してはサブサンプルを行わない。
【００２０】本実施例の概略を図２の処理のフロー図に
従って説明する。まずステップ１では、図３（ｂ）に示
す全探索範囲画像１２×１２画素（●と○の両方）の中
から１／２にサブサンプルし、サブサンプル画像６×６
画素（●のみ）を生成する。続いてステップ２では、サ
ブサンプル画像６×６画素と図３（ａ）に示す対象画像
４×４画素との相関度を算出する。その際、対象画像
を、サブサンプルする前の探索範囲に対して、1画素づ
つ走査させて相関度を算出する。ステップ３では、ステ
ップ２で算出された相関度から最も対象画像と相関度が
高いと判定された探索範囲の座標位置と対象画像の座標
位置との差を動きベクトルとして検出する。
従って説明する。まずステップ１では、図３（ｂ）に示
す全探索範囲画像１２×１２画素（●と○の両方）の中
から１／２にサブサンプルし、サブサンプル画像６×６
画素（●のみ）を生成する。続いてステップ２では、サ
ブサンプル画像６×６画素と図３（ａ）に示す対象画像
４×４画素との相関度を算出する。その際、対象画像
を、サブサンプルする前の探索範囲に対して、1画素づ
つ走査させて相関度を算出する。ステップ３では、ステ
ップ２で算出された相関度から最も対象画像と相関度が
高いと判定された探索範囲の座標位置と対象画像の座標
位置との差を動きベクトルとして検出する。
【００２１】図１において、１１は複数フレームからな
る画像データを蓄積している画像格納部、１２は探索範
囲画像を水平、垂直共に１／２にサブサンプルするサブ
サンプル部、１３はサブサンプル部１２から出力した探
索範囲のサブサンプル画像と対象画像との相関度を算出
する相関度算出部、１４は相関度算出部１３が算出した
相関度から最も相関度が高い探索範囲の座標位置と対象
画像の座標位置との差を動きベクトルとして出力するベ
クトル検出部とから構成されている。
る画像データを蓄積している画像格納部、１２は探索範
囲画像を水平、垂直共に１／２にサブサンプルするサブ
サンプル部、１３はサブサンプル部１２から出力した探
索範囲のサブサンプル画像と対象画像との相関度を算出
する相関度算出部、１４は相関度算出部１３が算出した
相関度から最も相関度が高い探索範囲の座標位置と対象
画像の座標位置との差を動きベクトルとして出力するベ
クトル検出部とから構成されている。
【００２２】サブサンプル部１２は、図３（ｂ）に示す
ように、探索範囲画像１２×１２画素（●印と○印の両
方）の入力画像から水平、垂直共に１／２にサブサンプ
ルしてサブサンプル画像６×６画素（●印）を生成する
回路である。
ように、探索範囲画像１２×１２画素（●印と○印の両
方）の入力画像から水平、垂直共に１／２にサブサンプ
ルしてサブサンプル画像６×６画素（●印）を生成する
回路である。
【００２３】相関度算出部１３は、図４に示すように、
４個（(Ｍｈ×Mｖ)／(Ｌｈ×Ｌｖ)＝(４×４)／(２×
２)個）の演算器ユニット４１〜４４から成っている。
各演算器ユニットは、サブサンプル画像と対象画像との
対応する１画素対の相関度の演算を行う。そして４個の
演算器ユニット４１〜４４で算出された相関度を加算器
４５で加算しベクトル検出部１４へ出力する。
４個（(Ｍｈ×Mｖ)／(Ｌｈ×Ｌｖ)＝(４×４)／(２×
２)個）の演算器ユニット４１〜４４から成っている。
各演算器ユニットは、サブサンプル画像と対象画像との
対応する１画素対の相関度の演算を行う。そして４個の
演算器ユニット４１〜４４で算出された相関度を加算器
４５で加算しベクトル検出部１４へ出力する。
【００２４】演算器ユニット４１〜４４は、図５に示す
ように、対象画像を格納する４個（Ｌｈ×Ｌｖ＝２×２
個）の対象画像レジスタ５１〜５４と、前記レジスタ５
１〜５４の出力から１つを選択する対象画像選択器５５
と、探索範囲画像と対象画像との相関度を、差分の絶対
値を行うことにより求める相関度演算器５６とを含み、
相関度演算器５６の結果を加算器４５へ出力する。
ように、対象画像を格納する４個（Ｌｈ×Ｌｖ＝２×２
個）の対象画像レジスタ５１〜５４と、前記レジスタ５
１〜５４の出力から１つを選択する対象画像選択器５５
と、探索範囲画像と対象画像との相関度を、差分の絶対
値を行うことにより求める相関度演算器５６とを含み、
相関度演算器５６の結果を加算器４５へ出力する。
【００２５】本実施例の相関度算出部１３の詳細な動作
を図６と図７を用いて説明する。図６の対象画像グルー
プａ，ｂ，ｃ，ｄは図３の対象画像の内の４画素から構
成されており、対象画像グループａは△印、対象画像グ
ループｂは▽印、対象画像グループｃは□印、対象画像
グループｄは◇印で示している。
を図６と図７を用いて説明する。図６の対象画像グルー
プａ，ｂ，ｃ，ｄは図３の対象画像の内の４画素から構
成されており、対象画像グループａは△印、対象画像グ
ループｂは▽印、対象画像グループｃは□印、対象画像
グループｄは◇印で示している。
【００２６】まず図６（ａ）では１サイクル目の動作を
示しており、対象画像グループａ（△印）のα１，α
３，γ１，γ３の４画素と探索範囲画像Ａ１，Ａ３，Ｃ
１，Ｃ３の４画素とのブロックマッチングを行う。この
動作は図７のタイミングチャートの１サイクル目と図４
を参照することにより確認できる。すなわち、１サイク
ル目には対象画像グループａとのブロックマッチングを
行い、その際の、演算ユニット４１が対象画像α１と探
索範囲画像Ａ１との差分絶対値を算出し、演算ユニット
４２が対象画像α３と探索範囲画像Ａ３との差分絶対値
を算出し、演算ユニット４３が対象画像γ１と探索範囲
画像Ｃ１との差分絶対値を算出し、演算ユニット４４が
対象画像γ３と探索範囲画像Ｃ３との差分絶対値を算出
する。その後、各演算器ユニット４１〜４４で算出され
た４つの差分絶対値を加算器４５で加算し相関値として
ベクトル検出部１４へ出力する。
示しており、対象画像グループａ（△印）のα１，α
３，γ１，γ３の４画素と探索範囲画像Ａ１，Ａ３，Ｃ
１，Ｃ３の４画素とのブロックマッチングを行う。この
動作は図７のタイミングチャートの１サイクル目と図４
を参照することにより確認できる。すなわち、１サイク
ル目には対象画像グループａとのブロックマッチングを
行い、その際の、演算ユニット４１が対象画像α１と探
索範囲画像Ａ１との差分絶対値を算出し、演算ユニット
４２が対象画像α３と探索範囲画像Ａ３との差分絶対値
を算出し、演算ユニット４３が対象画像γ１と探索範囲
画像Ｃ１との差分絶対値を算出し、演算ユニット４４が
対象画像γ３と探索範囲画像Ｃ３との差分絶対値を算出
する。その後、各演算器ユニット４１〜４４で算出され
た４つの差分絶対値を加算器４５で加算し相関値として
ベクトル検出部１４へ出力する。
【００２７】２サイクル目は図６（ｂ）と図７に示すよ
うに、対象画像グループｂ（▽印）のα２，α４，γ
２，γ４の４画素と探索範囲画像Ａ３，Ａ５，Ｃ３，Ｃ
５の４画素との差分絶対値を算出し、加算器４５で加算
し相関値としてベクトル検出部１４へ出力する。
うに、対象画像グループｂ（▽印）のα２，α４，γ
２，γ４の４画素と探索範囲画像Ａ３，Ａ５，Ｃ３，Ｃ
５の４画素との差分絶対値を算出し、加算器４５で加算
し相関値としてベクトル検出部１４へ出力する。
【００２８】以降、９サイクル目まで図７のタイミング
チャートに従って動作した後、１０サイクル目から１８
サイクル目までは、偶数サイクルでは対象画像グループ
ｃ、奇数サイクルでは対象画像グループｄを用いて図７
に示すように相関値を算出し、以降同様に８１サイクル
まで相関値を算出する。ベクトル検出部１４は、相関度
算出部１３で算出された８１個の相関値の中から最も相
関度が高い（本実施例では最小値の場合）座標位置を検
出し、探索範囲の座標位置と対象画像の座標位置との差
を動きベクトルとして出力する。本実施例では、図５の
演算器ユニット４１内の対象画像レジスタ５１、５２、
５３、５４には、それぞれ対象画像α１、α２、β１、
β２が格納されている。同様に演算器ユニット４２内の
対象画像レジスタ５１、５２、５３、５４には対象画像
α３、α４、β３、β４が、演算器ユニット４３内の対
象画像レジスタ５１、５２、５３、５４には対象画像γ
１、γ２、δ１、δ２が、演算器ユニット４４内の対象
画像レジスタ５１、５２、５３、５４には対象画像γ
３、γ４、δ３、δ４が、それぞれ格納されている。
チャートに従って動作した後、１０サイクル目から１８
サイクル目までは、偶数サイクルでは対象画像グループ
ｃ、奇数サイクルでは対象画像グループｄを用いて図７
に示すように相関値を算出し、以降同様に８１サイクル
まで相関値を算出する。ベクトル検出部１４は、相関度
算出部１３で算出された８１個の相関値の中から最も相
関度が高い（本実施例では最小値の場合）座標位置を検
出し、探索範囲の座標位置と対象画像の座標位置との差
を動きベクトルとして出力する。本実施例では、図５の
演算器ユニット４１内の対象画像レジスタ５１、５２、
５３、５４には、それぞれ対象画像α１、α２、β１、
β２が格納されている。同様に演算器ユニット４２内の
対象画像レジスタ５１、５２、５３、５４には対象画像
α３、α４、β３、β４が、演算器ユニット４３内の対
象画像レジスタ５１、５２、５３、５４には対象画像γ
１、γ２、δ１、δ２が、演算器ユニット４４内の対象
画像レジスタ５１、５２、５３、５４には対象画像γ
３、γ４、δ３、δ４が、それぞれ格納されている。
【００２９】次に従来探索方法と本発明の探索方法との
演算回数の比較を行う。従来の全探索範囲画像に対して
サブサンプルなしで探索する場合は、（数１）であるの
に対して、本発明のサブサンプルで探索する場合は、
（数２）となり演算回数は１／４に削減される。
演算回数の比較を行う。従来の全探索範囲画像に対して
サブサンプルなしで探索する場合は、（数１）であるの
に対して、本発明のサブサンプルで探索する場合は、
（数２）となり演算回数は１／４に削減される。
【００３０】
【数１】
【００３１】
【数２】
【００３２】また従来例のサブサンプルによる探索で
は、（数３）となり演算回数は本発明よりさらに演算回
数は削減されるが、２画素精度のベクトル検出しかでき
ないため、２画素精度で検出したベクトルに対して周辺
画素を、再度、画像格納部より読み込み１画素精度で演
算する必要がある。
は、（数３）となり演算回数は本発明よりさらに演算回
数は削減されるが、２画素精度のベクトル検出しかでき
ないため、２画素精度で検出したベクトルに対して周辺
画素を、再度、画像格納部より読み込み１画素精度で演
算する必要がある。
【００３３】
【数３】
【００３４】なお本発明の第１の実施例では、サブサン
プルを水平、垂直共に１／Ｌｈ＝１／Ｌｖ＝１／２とし
たが、Ｌｈは１以上Ｍｈ以下の自然数、Ｌｖは１以上Ｍ
ｖ以下の自然数であれば、ＬｈとＬｖを独立に設定して
もなんら問題ない。
プルを水平、垂直共に１／Ｌｈ＝１／Ｌｖ＝１／２とし
たが、Ｌｈは１以上Ｍｈ以下の自然数、Ｌｖは１以上Ｍ
ｖ以下の自然数であれば、ＬｈとＬｖを独立に設定して
もなんら問題ない。
【００３５】図８は、本発明の第２の実施例を示すブロ
ック図である。サブサンプル画像と対象画像については
図３と同様である場合について考える。
ック図である。サブサンプル画像と対象画像については
図３と同様である場合について考える。
【００３６】本実施例の概略を図９の処理のフロー図に
従って説明する。まずステップ１では、図３（ｂ）に示
す全探索範囲画像１２×１２画素（●と○の両方）の中
から１／２にサブサンプルし、サブサンプル画像６×６
画素（●のみ）を生成すると同時に図１０に示すように
図３（ａ）の対象画像を補間し、補間画素（×印）を生
成する。続いてステップ２では、サブサンプル画像６×
６画素と図１０に示す補間した対象画像８×８画素との
相関度を算出する。その際、対象画像を、サブサンプル
する前の探索範囲に対して、0.5画素づつ走査させて相
関度を算出する。ステップ３では、ステップ２で算出さ
れた相関度から最も対象画像と相関度が高いと判定され
た探索範囲の座標位置と対象画像の座標位置との差を動
きベクトルとして検出する。
従って説明する。まずステップ１では、図３（ｂ）に示
す全探索範囲画像１２×１２画素（●と○の両方）の中
から１／２にサブサンプルし、サブサンプル画像６×６
画素（●のみ）を生成すると同時に図１０に示すように
図３（ａ）の対象画像を補間し、補間画素（×印）を生
成する。続いてステップ２では、サブサンプル画像６×
６画素と図１０に示す補間した対象画像８×８画素との
相関度を算出する。その際、対象画像を、サブサンプル
する前の探索範囲に対して、0.5画素づつ走査させて相
関度を算出する。ステップ３では、ステップ２で算出さ
れた相関度から最も対象画像と相関度が高いと判定され
た探索範囲の座標位置と対象画像の座標位置との差を動
きベクトルとして検出する。
【００３７】図８において、８１は対象画像から補間画
像を生成する補間部であり、補間部８１から図１０に示
す対象画像と補間画素が出力され、相関度算出部１３へ
出力する。その他の構成要素は図１と同様である。
像を生成する補間部であり、補間部８１から図１０に示
す対象画像と補間画素が出力され、相関度算出部１３へ
出力する。その他の構成要素は図１と同様である。
【００３８】本実施例の相関度算出部１３の詳細な動作
は図１１と図１２を用いて説明する。
は図１１と図１２を用いて説明する。
【００３９】図１１の対象画像グループａ，ｈａ，ｂ，
ｈｂは図１０の補間された対象画像の内の４画素から構
成されており、対象画像グループａは△印、対象画像グ
ループｈａは補間画素×印、対象画像グループｂは▽
印、対象画像グループｈｂは補間画素×印で示してい
る。
ｈｂは図１０の補間された対象画像の内の４画素から構
成されており、対象画像グループａは△印、対象画像グ
ループｈａは補間画素×印、対象画像グループｂは▽
印、対象画像グループｈｂは補間画素×印で示してい
る。
【００４０】まず図１１（ａ）では１サイクル目の動作
を示しており、対象画像グループａ（△印）のα１，α
３，γ１，γ３の４画素と探索範囲画像Ａ１，Ａ３，Ｃ
１，Ｃ３の４画素とのブロックマッチングを行う。この
動作は第１の実施例の図６、図７と同様である。
を示しており、対象画像グループａ（△印）のα１，α
３，γ１，γ３の４画素と探索範囲画像Ａ１，Ａ３，Ｃ
１，Ｃ３の４画素とのブロックマッチングを行う。この
動作は第１の実施例の図６、図７と同様である。
【００４１】２サイクル目は図１１（ｂ）と図１２に示
すように対象画像グループｈａ（×印）の４つの補間画
素と探索範囲画像Ａ３，Ａ５，Ｃ３，Ｃ５の４画素との
差分絶対値を算出し、加算器４５で加算し相関値として
ベクトル検出部１４へ出力する。
すように対象画像グループｈａ（×印）の４つの補間画
素と探索範囲画像Ａ３，Ａ５，Ｃ３，Ｃ５の４画素との
差分絶対値を算出し、加算器４５で加算し相関値として
ベクトル検出部１４へ出力する。
【００４２】そして１７サイクル目まで図１２のタイミ
ングチャートに従って動作し、１８サイクル目以降も同
様に動作し、相関値を算出する。ベクトル検出部１４
は、相関度算出部１３で算出された相関値の中から最も
相関度が高い（本実施例では最小値の場合）座標位置を
検出し、探索範囲の座標位置と対象画像の座標位置との
差を動きベクトルとして出力する。
ングチャートに従って動作し、１８サイクル目以降も同
様に動作し、相関値を算出する。ベクトル検出部１４
は、相関度算出部１３で算出された相関値の中から最も
相関度が高い（本実施例では最小値の場合）座標位置を
検出し、探索範囲の座標位置と対象画像の座標位置との
差を動きベクトルとして出力する。
【００４３】図１３は、本発明の第３の実施例を示すブ
ロック図である。サブサンプル画像と対象画像について
は図３と同様である場合について考える。１３１はサブ
サンプルした画像を格納する探索範囲メモリ、１３２は
対象画像メモリを格納する対象画像メモリである。その
他の構成要素は図１と同様である。
ロック図である。サブサンプル画像と対象画像について
は図３と同様である場合について考える。１３１はサブ
サンプルした画像を格納する探索範囲メモリ、１３２は
対象画像メモリを格納する対象画像メモリである。その
他の構成要素は図１と同様である。
【００４４】探索範囲メモリ１３１は、サブサンプル画
像６×６画素（●印）を格納する。対象画像メモリ１３
２は、対象画像４×４画素を格納する。探索範囲メモリ
１３１と対象画像メモリ１３２は共に図１４に示すよう
に実時間処理を容易に実現するためにバッファメモリ１
４１とバッファメモリ１４２のダブルバッファ構成にし
ており、バッファメモリ１４１が画像入力の場合はバッ
ファメモリ１４２が画像出力になり、バッファメモリ１
４２が画像入力の場合はバッファメモリ１４１が画像出
力になるように、メモリ選択器１４３、１４４は動作す
る。
像６×６画素（●印）を格納する。対象画像メモリ１３
２は、対象画像４×４画素を格納する。探索範囲メモリ
１３１と対象画像メモリ１３２は共に図１４に示すよう
に実時間処理を容易に実現するためにバッファメモリ１
４１とバッファメモリ１４２のダブルバッファ構成にし
ており、バッファメモリ１４１が画像入力の場合はバッ
ファメモリ１４２が画像出力になり、バッファメモリ１
４２が画像入力の場合はバッファメモリ１４１が画像出
力になるように、メモリ選択器１４３、１４４は動作す
る。
【００４５】本実施例の相関度算出部１３の詳細な動作
は図６と図７を用いて説明した第１の実施例の場合と同
様である。
は図６と図７を用いて説明した第１の実施例の場合と同
様である。
【００４６】第１の実施例にあるように複数フレームを
蓄積している画像格納部１１を直接アクセスして動きベ
クトルを検出することができる。しかし、一般的に大量
の画像を蓄えておく画像格納部１１は、転送速度が遅い
上に、特に動き補償予測符号化では高い符号化効率を実
現を目標に複数回数の試行を行ない動きベクトルを選択
するため、データのアクセスも複数回に及ぶ。そのため
画像格納部１１の画像データを一時的に高速転送可能な
小容量のローカルバッファに格納することが一般に行な
われる。
蓄積している画像格納部１１を直接アクセスして動きベ
クトルを検出することができる。しかし、一般的に大量
の画像を蓄えておく画像格納部１１は、転送速度が遅い
上に、特に動き補償予測符号化では高い符号化効率を実
現を目標に複数回数の試行を行ない動きベクトルを選択
するため、データのアクセスも複数回に及ぶ。そのため
画像格納部１１の画像データを一時的に高速転送可能な
小容量のローカルバッファに格納することが一般に行な
われる。
【００４７】しかし第３の実施例にある探索範囲メモリ
１３１に代表されるローカルバッファは、図３の場合を
例にとると、対象画像メモリと比較して水平方向に３
倍、垂直方向に３倍で、９倍の容量が必要である。また
動画圧縮規格MPEGの場合、高画質化のために探索範囲を
対象画像ブロックの２５倍、４９倍、それ以上と拡張す
ることも可能である。このように探索範囲画像を一時的
に格納する探索範囲メモリ１３１に大容量を必要とな
る。さらに本実施例にあるように、実時間処理を容易に
実現するために探索範囲メモリ１３１をダブルバッファ
構成にした場合、メモリ容量はさらに増加する。
１３１に代表されるローカルバッファは、図３の場合を
例にとると、対象画像メモリと比較して水平方向に３
倍、垂直方向に３倍で、９倍の容量が必要である。また
動画圧縮規格MPEGの場合、高画質化のために探索範囲を
対象画像ブロックの２５倍、４９倍、それ以上と拡張す
ることも可能である。このように探索範囲画像を一時的
に格納する探索範囲メモリ１３１に大容量を必要とな
る。さらに本実施例にあるように、実時間処理を容易に
実現するために探索範囲メモリ１３１をダブルバッファ
構成にした場合、メモリ容量はさらに増加する。
【００４８】このため、本発明にあるように探索範囲を
サブサンプルすることは探索範囲メモリの容量を本実施
例の場合１／４にすることが可能となり、検出精度を維
持しつつ、ローカルバッファの容量削減を実現できる。
サブサンプルすることは探索範囲メモリの容量を本実施
例の場合１／４にすることが可能となり、検出精度を維
持しつつ、ローカルバッファの容量削減を実現できる。
【００４９】なお本実施例の例探索範囲メモリと対象画
像メモリではブロックマッチングを行う対象である対象
画像（４×４画素）と探索範囲である探索範囲画像（６
×６画素）のみを格納しているが、１画面分あるいは複
数枚分のフレームデータを格納していてもなんら問題は
ない。
像メモリではブロックマッチングを行う対象である対象
画像（４×４画素）と探索範囲である探索範囲画像（６
×６画素）のみを格納しているが、１画面分あるいは複
数枚分のフレームデータを格納していてもなんら問題は
ない。
【００５０】また、本実施例の探索範囲メモリと対象画
像メモリを実時間処理を容易に実現するためダブルバッ
ファ構成にしているが、シングルバッファ構成であって
もなんら問題はない。さらに本実施例に第２の実施例に
示した補間部を付加した構成にしてもなんら問題はな
い。
像メモリを実時間処理を容易に実現するためダブルバッ
ファ構成にしているが、シングルバッファ構成であって
もなんら問題はない。さらに本実施例に第２の実施例に
示した補間部を付加した構成にしてもなんら問題はな
い。
【００５１】
【発明の効果】請求項１の動きベクトル検出装置は、探
索範囲画像のみをサブサンプルし、対象画像に関しては
サブサンプルを行なわないことにより、演算器ユニット
数を全探索の場合の１／（Ｌｈ×Ｌｖ）にできる上、多
段階探索を必要とするサブサンプル手法の処理の複雑さ
の低減を図ることができる。但し、ＬｈとＬｖはそれぞ
れ水平方向と垂直方向のサブサンプル数を示している。
索範囲画像のみをサブサンプルし、対象画像に関しては
サブサンプルを行なわないことにより、演算器ユニット
数を全探索の場合の１／（Ｌｈ×Ｌｖ）にできる上、多
段階探索を必要とするサブサンプル手法の処理の複雑さ
の低減を図ることができる。但し、ＬｈとＬｖはそれぞ
れ水平方向と垂直方向のサブサンプル数を示している。
【００５２】請求項５の動きベクトル検出方法は、探索
範囲画像のみをサブサンプルし、対象画像に関してはサ
ブサンプルを行なわないことにより、１ブロック当たり
のマッチングの数は削減させて演算数を削減できるた
め、動きベクトル検出の高速処理が実現できる上に、検
出精度は維持することができる。
範囲画像のみをサブサンプルし、対象画像に関してはサ
ブサンプルを行なわないことにより、１ブロック当たり
のマッチングの数は削減させて演算数を削減できるた
め、動きベクトル検出の高速処理が実現できる上に、検
出精度は維持することができる。
【００５３】請求項２記載の動きベクトル検出装置は、
探索範囲画像のみをサブサンプルし、対象画像に関して
は補間を行なうことにより、１画素精度よりも小さい精
度の動きベクトルを検出する場合、演算器ユニット数を
全探索の場合の１／（Ｌｈ×Ｌｖ）にできる上、全探索
手法とサブサンプル手法いずれに対しても多段階探索に
よる処理の複雑さの低減を図ることができる。
探索範囲画像のみをサブサンプルし、対象画像に関して
は補間を行なうことにより、１画素精度よりも小さい精
度の動きベクトルを検出する場合、演算器ユニット数を
全探索の場合の１／（Ｌｈ×Ｌｖ）にできる上、全探索
手法とサブサンプル手法いずれに対しても多段階探索に
よる処理の複雑さの低減を図ることができる。
【００５４】請求項６記載の動きベクトル検出方法は、
探索範囲画像のみをサブサンプルし、対象画像に関して
は補間を行なうことにより、従来のサブサンプル手法な
ら１画素精度よりも小さい精度の動きベクトルを検出す
る場合、サブサンプル探索、１画素精度探索、0.5画素
精度探索の３段階の探索が必要であったのが、１段階の
みの探索で１画素精度よりも小さい精度の動きベクトル
を検出することができる。
探索範囲画像のみをサブサンプルし、対象画像に関して
は補間を行なうことにより、従来のサブサンプル手法な
ら１画素精度よりも小さい精度の動きベクトルを検出す
る場合、サブサンプル探索、１画素精度探索、0.5画素
精度探索の３段階の探索が必要であったのが、１段階の
みの探索で１画素精度よりも小さい精度の動きベクトル
を検出することができる。
【００５５】請求項３記載の動きベクトル検出装置は、
探索範囲画像をサブサンプすることにより探索範囲メモ
リを削減できるため、検出精度は維持しつつ、ローカル
メモリのメモリ容量を大幅な削減を実現できる。
探索範囲画像をサブサンプすることにより探索範囲メモ
リを削減できるため、検出精度は維持しつつ、ローカル
メモリのメモリ容量を大幅な削減を実現できる。
【００５６】請求項４記載の動きベクトル検出装置は、
対象画像に関して補間を行ない１画素精度よりも小さい
精度の検出を行なう場合において、探索範囲画像をサブ
サンプすることにより探索範囲メモリを削減できるた
め、検出精度を向上しつつ、ローカルメモリのメモリ容
量を大幅な削減を実現できる。
対象画像に関して補間を行ない１画素精度よりも小さい
精度の検出を行なう場合において、探索範囲画像をサブ
サンプすることにより探索範囲メモリを削減できるた
め、検出精度を向上しつつ、ローカルメモリのメモリ容
量を大幅な削減を実現できる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る動きベクトル検出
装置の構成ブロック図
装置の構成ブロック図
【図２】同実施例に係る動きベクトル検出方法の処理フ
ロー図
ロー図
【図３】本発明のサブサンプルを説明する図
【図４】図１の相関度算出部の詳細なブロック図
【図５】図４の相関度算出部内の演算器ユニットの詳細
なブロック図
なブロック図
【図６】本発明の第１の実施例に係る動きベクトル検出
方法を説明する図
方法を説明する図
【図７】同実施例に係る動きベクトル検出方法を説明す
るタイミング図
るタイミング図
【図８】本発明の第２の実施例に係る動きベクトル検出
方法の構成ブロック図
方法の構成ブロック図
【図９】同実施例に係る動きベクトル検出方法の処理フ
ロー図
ロー図
【図１０】同実施例に係る対象画像の補間を説明する図
【図１１】同実施例に係る動きベクトル検出方法を説明
する図
する図
【図１２】同実施例に係る動きベクトル検出方法を説明
するタイミング図
するタイミング図
【図１３】本発明の第３の実施例に係る動きベクトル検
出方法の構成ブロック図
出方法の構成ブロック図
【図１４】図１３の探索範囲メモリと対象画像メモリの
詳細なブロック図
詳細なブロック図
【図１５】ブロックマッチング法による動きベクトル検
出を説明する図
出を説明する図
１１ 画像格納部 １２ サブサンプル部 １３ 相関度算出部 １４ ベクトル検出部 ４１、４２、４３、４４ 演算器ユニット ４５ 加算器 ５１、５２、５３、５４ 対象画像レジスタ ５５ 対象画像選択器 ５６ 相関度演算器 ８１ 補間部 １３１ 探索範囲メモリ １３２ 対象画像メモリ １４１、１４２ バッファメモリ １４３、１４４ メモリ選択器
Claims (6)
- 【請求項１】ディジタル動画像の動き補償予測符号化に
よって圧縮する場合のブロックマッチング法を用いた動
きベクトル検出装置において、 探索範囲画像を水平方向あるいは垂直方向の少なくとも
一方向でサブサンプルするサブサンプル部と、 前記サブサンプル部の出力するサブサンプル画像と対象
画像との相関度を１画素毎に算出する相関度算出部と、 前記相関度算出部から出力される相関度から動きベクト
ルを検出するベクトル検出部とを備えた動きベクトル検
出装置。 - 【請求項２】対象画像を内挿する補間部を有し、 前記相関度算出部は、前記サブサンプル部の出力するサ
ブサンプル画像と前記補間部の出力する補間画像との相
関度を１画素より小さい精度で算出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。 - 【請求項３】前記サブサンプル部の出力を格納する探索
範囲メモリと、 対象画像を格納する対象画像メモリとを有し、 前記相関度算出部は、前記探索範囲メモリの出力と前記
対象画像メモリの出力との相関度を１画素毎に算出する
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。 - 【請求項４】ディジタル動画像の動き補償予測符号化に
よって圧縮する場合のブロックマッチング法を用いた動
きベクトル検出装置において、 探索範囲画像を水平方向あるいは垂直方向の少なくとも
一方向でサブサンプルするサブサンプル部と、 対象画像を内挿する補間部と、 前記サブサンプル部の出力を格納する探索範囲メモリ
と、 前記補間部の出力を格納する対象画像メモリと、 前記探索範囲メモリの出力と前記対象画像メモリの出力
との相関度を１画素より小さい精度で算出する相関度算
出部と、 前記相関度算出部から出力される相関度から動きベクト
ルを検出するベクトル検出部とを備えた動きベクトル検
出装置。 - 【請求項５】ディジタル動画像の動き補償予測符号化に
よって圧縮する場合のブロックマッチング法を用いた動
きベクトル検出方法において、 探索範囲画像を水平方向あるいは垂直方向の少なくとも
一方向でサブサンプルするサブサンプルステップと、 前記サブサンプルステップの出力と対象画像との相関度
を１画素毎に算出する相関度算出ステップと、 前記相関度算出ステップから出力される相関度から動き
ベクトルを検出するベクトル検出ステップとを備えた動
きベクトル検出方法。 - 【請求項６】対象画像を内挿する補間ステップを有し、 前記相関度算出ステップは、前記サブサンプルステップ
の出力と前記補間ステップの出力との相関度を１画素よ
り小さい精度で算出することを特徴とする請求項５記載
の動きベクトル検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32545595A JP3189655B2 (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 動きベクトル検出装置およびその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32545595A JP3189655B2 (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 動きベクトル検出装置およびその方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09162747A true JPH09162747A (ja) | 1997-06-20 |
| JP3189655B2 JP3189655B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=18177065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32545595A Expired - Fee Related JP3189655B2 (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 動きベクトル検出装置およびその方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3189655B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6169766B1 (en) | 1997-08-26 | 2001-01-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for detecting motion vector and image coding apparatus |
| US6370195B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-04-09 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for detecting motion |
| WO2004002148A1 (ja) * | 2002-06-19 | 2003-12-31 | Sony Corporation | 動きベクトル検出装置及び検出方法、並びに動き補正装置及び動き補正方法 |
-
1995
- 1995-12-14 JP JP32545595A patent/JP3189655B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6169766B1 (en) | 1997-08-26 | 2001-01-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for detecting motion vector and image coding apparatus |
| US6370195B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-04-09 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for detecting motion |
| US6496539B2 (en) | 1998-04-14 | 2002-12-17 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for detecting motion |
| WO2004002148A1 (ja) * | 2002-06-19 | 2003-12-31 | Sony Corporation | 動きベクトル検出装置及び検出方法、並びに動き補正装置及び動き補正方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3189655B2 (ja) | 2001-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |