JPH0923436A - 動画像圧縮方法及び画像通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動きベクトルを検出するためのブロックを自
由に接合して組み合わせることによって、同一又は近似
の動きベクトルを持つ複数のブロックが連続している場
合に符号化効率を高めることができる動画像圧縮方法及
び画像通信装置を提供する。 【構成】 ブロック分割手段１２が入力画像をマクロブ
ロックに分割し、動き検出手段１１が前画像を参照して
各マクロブロックについて動きベクトルを求め、隣接す
るマクロブロックの動きベクトルが同一又は近似する場
合にそれらを接合して動き領域とし、画像再構成手段１
８が動き領域と動きベクトルから予測される現在画像と
入力画像との差分を求める動き検出装置１を有し、圧縮
符号化装置２で差分情報を圧縮符号化し、多重化装置３
で各データを多重化し、通信制御装置７ａで送信を行う
動画像圧縮方法及び画像通信装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動画像圧縮方法及
びそれを実現する画像通信装置に係り、特にマクロブロ
ックを複数組み合わせて、それらを一体として扱うこと
によって、動きベクトルの数を削減し、符号化効率（圧
縮効率）を高める動画像圧縮方法及び画像通信装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＰＥＧ１などの動画像圧縮方法では、
時間的に隣接する画像の相関が高いことを利用して、現
在表示すべき画像を直前の画像の動き補償を行うことに
よって再構成し、圧縮の効率を高めるようにしている。
この動き補償は、１コマ前の画面を１６×１６画素の大
きさのブロック（マクロブロック）に分割し、現在の画
像の中で同じ画像を含むブロックを検索し、合致するも
のがあれば、そのブロックの動きをベクトルとして記録
することによって動きを補償するものである。

【０００３】従来の動画像圧縮方法における動き補償に
ついて図１０と図１１とを使って具体的に説明する。図
１０及び図１１は、従来の動画像圧縮における動き補償
の方法を表す説明図である。従来の動き補償の方法は、
動きベクトルを求めることによって行われるもので、図
１０に示す１コマ前の画像（ａ）を１６×１６画素のブ
ロック（マクロブロック）に分割して、現在の画像
（ｂ）に同じブロックが存在するかどうかを図１１に示
すように走査して探索し、一致する（又は近似する）部
分があれば、そのブロックの移動量を動きベクトルとし
て表すものである。

【０００４】例えば、図１０に示すような動画の場合に
は、図１０の（ａ）に示すマクロブロックに囲まれた絵
（ヘリコプター）が（ｂ）のように移動しているので、
動きベクトルは、（ｃ）に示すようなものになる。

【０００５】そして、マクロブロックの形状は矩形とし
て決められており、その大きさは、経験的に１６×１６
画素が適当であるとされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の動画像圧縮方法では、マクロブロックのサイズが固
定されているため、同じ動きベクトルを持つべき部分が
広範にわたる場合には、動きベクトルが多数検出され、
それぞれが同じ内容であるにもかかわらず、別々に取り
扱うために圧縮効率が低下するという問題点があった。

【０００７】また、動きのある部分が小さく、例えば１
６×１６画素のブロックでは動きが検出できないが、２
×２画素のブロックでは検出できるような場合、また
は、同じ動きベクトルを持つ部分が疎らに存在する場合
（多数に分断されている場合）には、マクロブロック単
位で動き検出して圧縮符号化する方法では、動きベクト
ルが求められる割合が小さくなるため、圧縮効率が悪い
という問題点があった。

【０００８】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、動きベクトルを検出するためのブロックを自由に接
合して組み合わせることによって、同一の動きベクトル
を持つべき複数のブロックが比較的連続している場合に
符号化効率を高めることができる動画像圧縮方法及び画
像通信装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項１記載の発明は、動画像の各フレー
ムにおいて特定ブロック単位に動きベクトルを求める動
き検出を行って圧縮符号化する動画像圧縮方法におい
て、各フレームで前記特定ブロック単位に動きベクトル
を求め、求めた動きベクトルが同一又は近似のブロック
の集合を動き領域とし、前記動き領域に単一の動きベク
トル与え、前記動き領域の情報と前記単一の動きベクト
ルを符号化することを特徴としており、動きベクトルの
数を減らすことができ、符号化効率を向上させることが
できる。

【００１０】上記従来例の問題点を解決するための請求
項２記載の発明は、請求項１記載の動画像圧縮方法にお
いて、動きベクトルを求める際に、動画像の各フレーム
において特定ブロック単位に動きベクトルを求め、動き
のある特定ブロックを細分化し、細分化した小ブロック
毎に動きベクトルを求めることを特徴としており、圧縮
効率を向上させつつ、動き検出の精度を向上できる。

【００１１】上記従来例の問題点を解決するための請求
項３記載の発明は、請求項２記載の動画像圧縮方法にお
いて、動きのある特定ブロックを細分化して小ブロック
毎に動きベクトルを求め、更に小ブロックを細分化する
動作と細分化した小ブロックについて動きベクトルを求
める動作を段階的に繰り返すことを特徴としており、圧
縮効率を向上させつつ、動き検出の精度を向上できる。

【００１２】上記従来例の問題点を解決するための請求
項４記載の発明は、請求項２又は３記載の動画像圧縮方
法において、細分化した小ブロックについて上位ブロッ
クの動きベクトルに従って動かした状態と動きのない状
態のいずれにブロックがマッチングするか判定し、マッ
チングする状態の動きベクトルを前記小ブロックの動き
ベクトルとすることを特徴としており、圧縮効率を向上
させつつ、動き検出の精度を向上できる。

【００１３】上記従来例の問題点を解決するための請求
項５記載の発明は、請求項１又は２記載の動画像圧縮方
法において、動きベクトルが同一又は近似のブロックの
集合体である動き領域が複数存在する場合にこれら複数
の動き領域を包含する１つの最小の矩形領域を動き領域
とすることを特徴としており、動き領域の特定が容易で
あり、圧縮率を向上させることができる。

【００１４】上記従来例の問題点を解決するための請求
項６記載の発明は、請求項１又は２記載の動画像圧縮方
法において、動きベクトルが同一又は近似のブロックの
集合体である動き領域が複数存在する場合にこれら複数
の動き領域を包含する１つの最小の領域を動き領域とす
ることを特徴としており、動き領域の特定が容易であ
り、圧縮率を向上させることができる。

【００１５】上記従来例の問題点を解決するための請求
項７記載の発明は、請求項１，２，５又は６記載の動画
像圧縮方法において、動き領域をブロックの識別子で表
すことを特徴としており、動き領域を示す情報量を減少
させることができ、圧縮率を向上させることができる。

【００１６】上記従来例の問題点を解決するための請求
項８記載の発明は、請求項１，２，５又は６記載の動画
像圧縮方法において、動き領域を境界情報で表すことを
特徴としており、動き領域を示す情報量を減少させるこ
とができ、圧縮率を向上させることができる。

【００１７】上記従来例の問題点を解決するための請求
項９記載の発明は、請求項１，２，５，６，７又は８記
載の動画像圧縮方法において、動画像圧縮方法で出力さ
れる動きベクトル及び動き領域に基づいて予測された画
像と入力画像との差分を差分情報とし、前記差分情報を
圧縮符号化することを特徴としており、予測画像と実際
の入力画像との差分を圧縮符号化した差分データで画像
再生の精度を向上させることができる。

【００１８】上記従来例の問題点を解決するための請求
項１０記載の発明は、送信側の画像通信装置において、
入力画像の動き検出を行い、特定ブロックの動きベクト
ルを求め、前記動きベクトルと同一又は近似のブロック
の集合を動き領域とし、前記動き領域に単一の動きベク
トルを与え、動き領域と動きベクトルから予測される画
像と入力画像の差分を差分情報として出力する動き検出
手段と、前記差分情報を圧縮符号化して差分データを出
力する圧縮符号化手段と、前記動き領域と前記単一の動
きベクトルと前記差分データとを多重化する多重化手段
と、前記多重化手段で多重化されたデータを送信する送
信手段とを有することを特徴としており、動き領域に単
一の動きベクトルが与えられることになり、動きベクト
ルの数を減らすことができ、符号化効率を向上させるこ
とができる。

【００１９】上記従来例の問題点を解決するための請求
項１１記載の発明は、受信側の画像通信装置において、
請求項１０記載の送信側の画像通信装置から送信された
データを受信する受信手段と、受信したデータを動き領
域と動きベクトルと差分データに分離する分離手段と、
分離された差分データを伸長復号化して差分情報を出力
する伸長復号化手段と、前記動き領域と前記動きベクト
ルから予測画像を生成し、前記差分情報を加算して画像
を再生する画像再生手段とを有することを特徴としてお
り、動き領域に単一の動きベクトルが与えられることに
なり、動きベクトルの数を減らすことができ、符号化効
率を向上させることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係る動
画像圧縮方法は、動きベクトルが同一又は近似の複数の
マクロブロックを接合して動き領域とし、その動き領域
に単一の動きベクトルを与えることによって、少数の動
きベクトルを用いて動画像を効率的に圧縮するものであ
る。

【００２１】本発明の実施の形態に係る画像通信装置
（本装置）を図１を使って説明する。図１は本発明の実
施の形態に係る動画像圧縮方法を実現する画像通信装置
の構成ブロック図である。本装置の送信機は、図１に示
すように、動画像入力装置９ａと、入力された動画像か
ら動き補償情報と差分情報を作り出す動き検出装置（動
き検出手段）１と、圧縮符号化装置（圧縮符号化手段）
２と、送信機全体を制御するＣＰＵ８ａと、送信する情
報を多重化する多重化装置（多重化手段）３と、送信を
行う通信制御装置（送信手段）７ａとから構成されてい
る。

【００２２】ここで、動き補償情報とは、動きベクトル
情報と動き領域情報とを総称したものであり、動き領域
情報とは、動き領域を特定するための位置情報をいう。
また、差分情報は、動き検出装置１から出力され、それ
を圧縮符号化装置２で圧縮符号化したものを差分データ
という。尚、差分情報は、動き検出を行って動きベクト
ルを求め、その動きベクトルに従って前画像のマクロブ
ロックを移動させた時に、現画像の対応するマクロブロ
ックとの画素値の差分をいうものである。

【００２３】送信機の各部を具体的に説明すると、動画
像入力装置９ａは、例えばビデオカメラ等の動画像をデ
ィジタル信号に変換するものである。もし、ビデオカメ
ラがアナログ信号を出力するものである場合は、画像入
力装置９ａは、Ａ／Ｄ変換装置を介して、アナログビデ
オ信号をディジタル信号に変換することになる。

【００２４】圧縮符号化装置２は、動き検出装置１から
出力される差分情報を圧縮符号化して多重化装置３に差
分データを出力するものである。多重化装置３は、周波
数分割などの方法を用いて、圧縮符号化装置２から出力
される差分データと、動き検出装置１から出力される動
きベクトル情報と、動き領域情報である出力データとを
一つの伝送路によって伝送できる信号に変換して通信制
御装置７ａ に出力するものである。通信制御装置７ａ
は、伝送路を介して受信機に信号を送信するものであ
る。

【００２５】次に、本発明の特徴部分である動き検出装
置１について図２を用いて具体的に説明する。図２は、
動き検出装置１の構成を表す構成ブロック図である。動
き検出装置１は、画像入力装置９ａから入力された動画
像から動き補償情報（動きベクトルと動き領域を示す出
力データ）と、前画像に動き補償を行って得られた画像
（以下、予測画像）と現画像との差分とを抽出し、差分
情報として出力するものである。

【００２６】動き検出装置１は、図２に示すように、動
画像入力装置９ａからの入力画像データを一時的に保存
する画像メモリ１３と、その画像をマクロブロックに分
割するブロック分割手段１２と、前画像を記録している
画像メモリ１４と、画像メモリ１４に記録されている前
画像と画像メモリ１３に記録されている現在画像とを比
較して、動きベクトル情報と、動き領域情報とを出力す
る動き検出手段１１と、動き領域情報をエントロピー符
号化して圧縮する符号化手段１７と、動きベクトル情報
を記録するメモリ１５と、動き領域情報を記録するメモ
リ１６と、それらの情報と、画像メモリ１４に記録され
ている前画像を元にして再構成した画像と、画像メモリ
１３に記録されている現在画像とを比較して、その差分
情報を出力する画像再構成手段１８と、画像再構成手段
１８がワークメモリとして用いる画像メモリ１９とから
構成されている。

【００２７】次に、動き検出装置１の各部を具体的に説
明する。ブロック分割手段１２は、画像メモリ１５に保
存されている画像を１６×１６画素のマクロブロックに
分割するものである。

【００２８】そして、動き検出手段１１は、各マクロブ
ロックについて従来と同様に、ブロックマッチング法又
はグラジエント法等を用いて動きベクトルを求めるもの
である。また、本例の特徴部分として、動き検出手段１
１は、各動きベクトルを比較して、同一又は近似する動
きベクトルを持つ、隣接しているマクロブロックを接合
して動き領域を形成するブロック接合処理と、各マクロ
ブロックを縦横を半分にして四分割し、その四分割ブロ
ックで再度動きベクトルを求めるブロック再分割処理
と、隣接していない動き領域で同一又は近似する動きベ
クトルを持つ領域を、それらの領域を包含する新たな動
き領域を検索する最小領域検索処理とを行い、動きベク
トルと動き領域情報を出力するものである。これら処理
の詳細は後述する。

【００２９】そして、符号化手段１７は、動き検出手段
１１から出力される動き領域情報をエントロピー圧縮符
号化するものである。尚、以下で、この動き領域情報を
エントロピー圧縮符号化したものを出力データと呼ぶこ
ととする。

【００３０】そして、画像再構成手段１８は、画像メモ
リ１４に記録されている前画像を画像メモリ１９に複写
し、メモリ１５に格納されている動きベクトル情報と、
メモリ１６に格納されている動き領域情報とを用いて、
画像メモリ１９に格納された前画像を基に予測画像を構
成する。更に、画像再構成手段１８は、構成された予測
画像と、画像メモリ１３から読み込んだ現在画像とを比
較して差分情報を得、その差分情報を圧縮符号化装置２
に出力するものである。

【００３１】次に、本発明の実施の形態に係る動画像圧
縮方法を実現する画像通信装置の受信機は、図１に示す
ように、伝送路を介して伝送された信号を受信する通信
制御装置７ｂと、送信機の多重化装置３で多重化された
信号を分離する分離装置６と、圧縮された差分データを
伸長復号化して差分情報を出力する伸長復号化装置５
と、分離装置６で分離された出力データと、動きベクト
ル情報と、伸長復号化装置５から出力される差分情報と
によって、元の動画像を再生する画像再生装置４と、再
生された画像を出力する画像出力装置９ｂと、受信機全
体を制御するＣＰＵ８ｂとから構成されている。

【００３２】更に、上記の受信機の各部を具体的に説明
する。通信制御装置７ｂは、伝送路を介して送信機から
送信された信号を受信して分離装置６に出力するもので
ある。分離装置６は、送信機の多重化装置３で多重化さ
れた信号から、もとの信号（出力データ、動きベクトル
情報、差分データ）を分離し、動きベクトルと出力デー
タを画像再生装置４に出力し、差分データを伸長復号化
装置５に出力するものである。伸長復号化装置５は、分
離装置６から入力される差分データを伸長復号化して差
分情報を再現し、それを画像再生装置４に出力するもの
である。

【００３３】次に、画像再生装置４を図３を使って具体
的に説明する。図３は、画像再生装置４の構成を表す構
成ブロック図である。画像再生装置４は、分離装置６か
ら入力される出力データと、動きベクトル情報と、伸長
復号化装置５から入力される差分情報とを用いて、もと
の動画像を再生し、画像出力装置９ｂに出力するもので
ある。

【００３４】具体的に、画像再生装置４は、図３に示す
ように、前画像を記録している画像メモリ４５，４６
と、差分情報を格納するメモリ４４と、出力データを復
号化して、もとの動き領域情報を再現する復号化手段４
２と、その再現された動き領域情報と動きベクトル情報
とを基に、画像メモリ４６に予測画像を生成する動き再
現手段４１と、差分情報をメモリ４４に格納し、画像メ
モリ４６への動き再現手段４１の動作が終了すると、動
き再現手段４１から予測画像を受け取り、その予測画像
とメモリ４６の差分情報とを加算して画像データを生成
して出力する画像再構成手段４３とから構成されてい
る。

【００３５】ここで、復号化手段４２は、入力された出
力データを復号化して動き領域情報を再現し、動き再現
手段４１に入力する。

【００３６】そして、画像再構成手段４３は、入力され
た差分情報をメモリ４４に格納する。動き再現手段４１
は、復号化手段４２から入力された動き領域情報に基づ
いて、画像メモリ４６に格納されている前画像データ中
の、対応するマクロブロックを分離装置６から入力され
る動きベクトル情報で示される分だけ移動し、画像メモ
リ４５に保存されている前画像に上書きする。この動作
が終了すると、画像メモリ４５には、送信機の画像再構
成手段１８で再構成された予測画像と同じものが保存さ
れていることとなる。

【００３７】次に、画像再構成手段４３は、メモリ４４
に格納されている差分情報と画像メモリ４５に格納され
ている予測画像とを加算し、動き再現手段４１を介して
画像データを画像出力装置９ｂに出力する。

【００３８】画像出力装置９ｂは、例えば表示装置のよ
うなもので、画像再生装置４で再生された動画像をビデ
オ信号などに変換するものである。

【００３９】次に、図１に示す送受信機の送信側の動作
について説明する。まず、画像入力装置９ａから動き検
出装置１に画像が入力されると、動き検出装置１は、記
録している前画像から予測される現在画像を構成するた
めに必要となる動きベクトル情報と、出力データと、予
測画像と実際の現在画像との差分情報を出力する。

【００４０】圧縮符号化装置２は、動き検出装置１が出
力する差分情報を圧縮符号化して差分データを出力す
る。多重化装置３は、上記動きベクトル情報、出力デー
タ、差分データを一の伝送路で伝送できるようにするた
めに、例えば周波数分割の方法を用いて、動きベクトル
情報と出力データと圧縮された差分データとを多重化す
る。通信制御装置７ａは、伝送路を介して受信機に多重
化されたデータを送信する。

【００４１】次に、図１に示す送受信機の受信側の動作
について説明する。通信制御装置７ｂは、伝送路を介し
て多重化されたデータを受信し、分離装置６に出力す
る。分離装置６は、送信機の多重化装置３において多重
化されたデータを分離して動きベクトル情報と、出力デ
ータと、差分データとを取り出し、動きベクトル情報と
出力データとを画像再生装置４に、差分データを伸長復
号化装置５に出力する。

【００４２】伸長復号化装置５は、差分データを伸長／
復号して差分情報とし、画像再生装置４に出力する。画
像再生装置４は、記憶している前画像に入力されたデー
タを用いて予測画像を生成し、さらに差分情報を加算し
て現在画像を生成して、それを画像出力装置９ｂに出力
する。画像出力装置９ｂは、現在画像を表示／出力す
る。

【００４３】さらに、本発明の動画像圧縮方法の実施の
形態である動き検出手段１１の動作について図面を参照
しながら説明する。まず、動き検出手段１１の各マクロ
ブロックについて動きベクトルを求める処理について図
２，図４を用いて説明する。図４は、メモリ１５の内容
を表す説明図である。動き検出手段１１は、入力された
画像を画像メモリ１３に格納して、前画像情報が画像メ
モリ１４に格納されているかどうかを調べる。もし、前
画像情報が画像メモリ１４に格納されていなければ（つ
まり、入力された画像が最初の画像であるならば）、入
力された画像は、画像メモリ１４に複写され、動きベク
トルを求める処理は中止され、次の画像が入力されるの
を待つ。

【００４４】もし、前画像情報が画像メモリ１４に格納
されているならば、動き検出手段１１は、メモリ１５を
すべて０に初期化し、メモリ１５に、図４に示すよう
に、各マクロブロックについて２バイトのメモリ領域を
確保する。次に、各マクロブロックについて、従来の方
法と同様にブロックマッチング法又はグラジエント法を
用いて動きベクトルを求め、求めた動きベクトルを図４
に示すようにｘ方向成分と、ｙ方向成分とにわけてメモ
リ１５に記録する。すべてのマクロブロックについての
動きベクトルの検出が終了すると、最終的に、動き検出
手段１１は、前画像情報を保存するために、画像メモリ
１３の内容を画像メモリ１４に複写する。

【００４５】そして、動き検出手段１１は、メモリ１６
に０を記録して初期化し、図５に示すように、１画素に
ついて１バイトずつ若しくは、１ビットずつの領域を確
保する。図５は、メモリ１６の内容を表す説明図であ
る。尚、図５では、各画素に１ビットを対応させる場合
を例示している。

【００４６】そして、動き検出手段１１は、以下に説明
する処理により、メモリ１６上の動き領域情報に対応す
る部分に１を記録する。以下、このメモリ１６上のイメ
ージを動きマップと呼ぶ。

【００４７】まず、ブロック接合処理は、動きベクトル
を与えられた、各マクロブロックから同一又は近似する
動きベクトルを持つマクロブロックを選択し、それらを
接合して一つの動き領域とするものである。

【００４８】具体的に説明すると、まず、動き検出手段
１１は、メモリ１５に記録されている動きベクトルを順
に検索して（０，０）でない動きベクトルを検索する。
このような動きベクトル（参照ベクトル）が見つけられ
ると、この参照ベクトルと同一又は近似した動きベクト
ルが存在するかを検索する。ここで、近似した動きベク
トルの検索方法は、例えばｘ成分の値の前後±１、又は
ｙ成分の値の前後±１の値を持つベクトルを検索するよ
うなものであってよい。

【００４９】そして、動き検出手段１１は、参照ベクト
ルと同一又は近似した動きベクトルが発見されると、そ
れらの動きベクトルを持つマクロブロックが内包する画
素に対応するメモリ１６上の領域に１を記録して、動き
マップを生成し、参照ベクトル以外の参照ベクトルと同
一又は近似した動きベクトルを記録してあるメモリ１５
の領域を（０，０）で置換する。

【００５０】この処理を、すべてのマクロブロックの動
きベクトル若しくはマクロブロックが属する動き領域の
動きを表す動きベクトルが同一又は近似するものがな
く、互いに異なるようになるまで行う。つまり、例えば
ある動き領域の動きベクトルが（１，２）で、それに隣
接するマクロブロックの動きベクトルが（１，２）に近
似する（１，３）であることがないようになるまで上記
の処理を行うものである。

【００５１】次に、ブロック再分割処理について説明す
る。ブロック再分割処理の主な動作は、動きベクトルを
求めたマクロブロックについて、四分割した４つの小ブ
ロックと四分割前のブロックの動きベクトルとを比較
し、さらに小ブロックの動きベクトルと動きのない場合
（動きベクトルが（０，０）となる場合）とを比較し
て、どちらか近似する方の動きベクトルを、その小さい
ブロックの動きベクトルとするものである。つまり、小
ブロックにとっては、四分割前の動きベクトルか動きベ
クトル（０，０）のいずれかが採用されて動きベクトル
となるものである。尚、ブロック再分割処理は、上記の
処理を小ブロックのサイズが２×２画素になるまで繰り
返して行うものである。

【００５２】具体的には、動き検出手段１１は、メモリ
１５を走査して、動きベクトルが（０，０）でないもの
（動きのある、動きベクトル情報）を検索する。そし
て、そのような動きベクトルが見つかると、動き検出手
段１１は、ブロック分割手段１２に制御信号を出力し
て、発見したブロックを再度、四分割した小さいブロッ
クに分けるように指示する。

【００５３】ブロック分割手段１２は、当該ブロックを
縦に半分、横に半分に四分割し、それぞれを１つずつ動
き検出手段１１に入力する。動き検出手段１１は、分割
されたブロックのそれぞれについて、四分割前のブロッ
クの動きベクトルの値ぶんだけ動かし、ブロックマッチ
ングを行う。次に、同様にして、動き検出手段１１は、
分割されたブロックのそれぞれについて、動きベクトル
（０，０）（動きなし）の場合でブロックマッチングを
行う。

【００５４】そして、動き検出手段１１は、そのどちら
がより一致しているかを比較して、分割されたそれぞれ
のブロックについて、大きいブロックでの動きベクトル
或いは動きベクトル（０，０）とする。

【００５５】また、上記処理では、演算時間を短縮する
ために、元のブロックの動きベクトル情報と、動かない
場合についての動きベクトル情報とでどちらか一致する
方の動きベクトル情報で小ブロックの動きベクトル情報
を代用しているが、ブロック再分割処理において、動き
検出手段１１は、分割されたそれぞれのブロックについ
て、再度ブロックマッチング又は、グラジエント法によ
って動きベクトルを求めてもよい。この場合には、動き
補償の精度をより高めることができる。

【００５６】次に、最小領域検索処理は、図６に示すよ
うに、動きベクトル（０，０）以外（動きあり）で、か
つ共通する動きベクトルを持つ２つの領域ＡとＢを囲む
最小の矩形Ｃを検出するものである。尚、図６は、最小
領域検索処理の、矩形領域で最小領域を表す場合の説明
図である。

【００５７】具体的には、動き検出手段１１は、ＴＯ
Ｐ，ＬＥＦＴ，ＢＯＴＴＯＭ，ＲＩＧＨＴの四つの情報
をすべて０に初期化して、このメモリ１６に記録されて
いる動きマップを走査して動き領域を探索する。尚、こ
の処理を行う場合には、動き検出手段１１は、上記ＴＯ
Ｐ，ＬＥＦＴ，ＢＯＴＴＯＭ，ＲＩＧＨＴの四つの情報
を格納するワークメモリ（図示せず）を確保している。

【００５８】この処理の途中で、動き領域（参照領域）
が見つかると、その位置のｘ座標で現在持っているＬＥ
ＦＴ情報又はＲＩＧＨＴ情報を、ｙ座標で現在持ってい
るＴＯＰ情報又はＢＯＴＴＯＭ情報を、それぞれ置き換
える。

【００５９】具体的には、動き検出手段１１は、参照領
域の動きベクトルと同一又は近似する動きベクトルを持
つ領域が見つかると、その見つかった領域のｘ座標と現
在持っているＬＥＦＴ情報とを比較してｘ座標が小さけ
れば、持っているＬＥＦＴ情報をその領域のｘ座標で置
き換える。同様に、領域のｘ座標と現在持っているＲＩ
ＧＨＴ情報とを比較して、領域のｘ座標が大きければ、
ＲＩＧＨＴ情報をｘ座標で置き換える。

【００６０】同様に、その領域のｙ座標と、現在持って
いるＴＯＰ情報とを比較してｙ座標が小さければ、ＴＯ
Ｐ情報をｙ座標で置き換え、その領域のｙ座標と、現在
持っているＢＯＴＴＯＭ情報とを比較してｙ座標が大き
ければ、ＢＯＴＴＯＭ情報をｙ座標で置き換える。この
ようにして、図６（Ｃ）に示すような矩形領域のＴＯ
Ｐ，ＬＥＦＴ，ＢＯＴＴＯＭ，ＲＩＧＨＴ情報を抽出し
て出力する。

【００６１】また、この領域情報は、図７に示すような
識別子を用いるものであってもよい。図７は、画素に対
応する識別子を表す説明図である。この場合には、動き
検出手段１１は、メモリ１６内の動きマップを走査して
参照領域の動きベクトルと同一又は近似する動きベクト
ルを持つ動き領域を探索し、上記の方法でＴＯＰ，ＬＥ
ＦＴ，ＢＯＴＴＯＭ，ＲＩＧＨＴ情報を抽出し、それぞ
れ、（ＴＯＰ，ＬＥＦＴ）と（ＢＯＴＴＯＭ，ＲＩＧＨ
Ｔ）に対応する識別子に変換して、それら識別子を出力
する。例えば、ＴＯＰが３、ＬＥＦＴが２、ＢＯＴＴＯ
Ｍが６、ＲＩＧＨＴが７である場合、識別子（３４，８
７）が出力されることになる。

【００６２】また、最小領域検索処理は、図８に示すよ
うに、矩形でなくても構わない。図８は、矩形領域でな
い形状で動き領域を表す場合の説明図である。動き検出
手段１１は、メモリ１６に記録されている動きマップを
水平方向（左右方向）に走査して、参照領域の動きベク
トルと同一又は近似する動きベクトルを持つ動き領域を
検索し、そのような動き領域が見つかれば、走査線ごと
に、動き領域の左端と右端とを求め、メモリ１６のその
間の部分に対応するメモリ内容の値を１にする。

【００６３】そして、動き検出手段１１は、同様に、メ
モリ１６に記録されている動きマップを垂直方向（上下
方向）に走査して参照領域の動きベクトルと同一又は近
似する動きベクトルを持つ動き領域を検索し、そのよう
な動き領域が見つかれば、走査線ごとに、動き領域の上
端と下端とを求め、メモリ１６のその間に対応するメモ
リ内容の値を１にする。このようにすれば、図８に示す
ような動き領域Ａと動き領域Ｂとを内包するＤの領域を
求めることができる。

【００６４】そして、動き検出手段１１は、このメモリ
１６の内容を動き領域として出力する。また、この場合
にも、メモリ１６の内容を図７に示す識別子の列に変換
して出力しても構わない。

【００６５】また、最小領域検索処理は、図９に示すよ
うに、境界情報のみを出力するものでも構わない。この
場合には、動き検出手段１１は、矩形でない形状で動き
領域を表す場合と同様に、水平方向、垂直方向の両方の
各走査線について、左端、右端情報と、上端、下端情報
とを得ることができる。このようにすれば、図９（ａ）
のＥに示すような領域について、図９（ｂ）のＦに示す
ような境界情報を取り出すことができる。尚、図９は、
境界抽出の場合を表す説明図である。また、この場合に
も、図９（ｂ）のＦに示すような境界情報を図７の識別
子の列に変換して出力しても構わない。

【００６６】次に、画像再構成手段１８における差分情
報生成処理の流れを説明する。まず、画像再構成手段１
８は、画像メモリ１４に記録されている前画像を画像メ
モリ１９に一旦複写し、メモリ１５に記録されている動
きベクトル情報と、メモリ１６に記録されている動きマ
ップと、画像メモリ１４に記録されている前画像とを用
いて、画像メモリ１９に複写された前画像を編集する。
具体的には、画像メモリ１９の前画像上に画像メモリ１
４の前画像のマクロブロックをメモリ１５の動きベクト
ル情報とメモリ１６の動きマップに示された動き領域情
報に従って移動させてオーバーライトし、次に、画像メ
モリ１３に記録されている現在画像と、画像メモリ１９
に記録されている編集された画像との差分を演算し、そ
れを差分情報として出力する。

【００６７】符号化手段１７は、動き検出手段１１が出
力する動き領域情報をエントロピー圧縮／符号化して、
出力データとして出力する。

【００６８】本発明の実施の形態によれば、同一又は近
似のマクロブロックを複数接合した動き領域に単一の動
きベクトルを与えて圧縮符号化するの動画像圧縮方法と
しているので、同一又は近似の動きベクトルを有する多
数のマクロブロックから構成される画像を伝送する場合
には、符号効率（圧縮効率）を向上させることができる
効果がある。

【００６９】また、１６×１６画素のマクロブロックを
段階的に細分化して２×２画素のブロックを最小単位と
して動き領域を得るようにしているので、動き補償の精
度を向上させつつ、符号効率（圧縮効率）を向上させる
ことができる効果がある。

【００７０】さらに、同じ又は近似する動きベクトルを
持つ動き領域が、疎らに存在する時にも、それらを包含
する最小領域又は矩形領域としてまとめて扱い、領域の
隙間を差分情報で補充する処理をしているので、領域の
隙間が狭い場合には、符号効率（圧縮効率）が向上でき
る効果がある。

【００７１】また、動き領域、最小領域、最小矩形領域
をブロックの識別子又は境界情報で表すようにしている
ので、動き領域の特定が容易であり、符号化／復号化を
高速にできる効果がある。

【００７２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、動画像の
各フレームについて特定ブロック単位に動きベクトルを
求め、その動きベクトルと同一又は近似のブロックにつ
いてその集合を動き領域とし、その動き領域に単一の動
きベクトルを与えて、動き領域情報及び単一の動きベク
トルを符号化する動画像圧縮方法としているので、動き
ベクトルの数を減らすことができ、符号化効率を向上さ
せることができる効果がある。

【００７３】請求項２〜４記載の発明によれば、特定ブ
ロックを細分化し、その細分化した小ブロックの動きベ
クトルを求める請求項１記載の動画像圧縮方法としてい
るので、圧縮効率を向上させつつ、動き検出の精度を向
上できる効果がある。

【００７４】請求項５，６記載の発明によれば、動きベ
クトルが同一又は近似のブロックの集合体である動き領
域が１フレーム中に複数存在する場合、これら複数の動
き領域を包含する最小の領域又は最小の矩形領域を動き
領域とする請求項１又は２記載の動画像圧縮方法として
いるので、動き領域の特定が容易であり、圧縮率を向上
させることができる効果がある。

【００７５】請求項７，８記載の発明によれば、動き領
域をブロックの識別子で表し、または境界情報で表す請
求項１，２，５又は６記載の動画像圧縮方法としている
ので、動き領域を示す情報量を減少させることができ、
圧縮率を向上させることができる効果がある。

【００７６】請求項９記載の発明によれば、動きベクト
ルと動き領域から予測される画像と入力画像との差分と
なる差分情報を圧縮符号化する請求項１，２，５，６，
７又は８記載の動画像圧縮方法としているので、予測画
像と実際の入力画像との差分を圧縮符号化した差分デー
タで画像再生の精度を向上させることができる効果があ
る。

【００７７】請求項１０，１１記載の発明によれば、送
信側において、動き検出手段で動き領域とそれに対応す
る単一の動きベクトルと差分情報を求め、圧縮符号化手
段で差分情報を圧縮符号化して差分データを出力し、多
重化手段で動き領域と動きベクトルと差分データを多重
化して、送信手段で送信し、受信側において、受信手段
で受信し、分離手段で各データを分離し、伸長復号化手
段で差分データを伸長復号化して差分情報を出力し、画
像再生手段で動き領域と動きベクトルと差分データとか
ら画像を再生する画像通信装置としているので、動き領
域に単一の動きベクトルが与えられることになり、動き
ベクトルの数を減らすことができ、符号化効率を向上さ
せることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る動画像圧縮方法を実
現する画像通信装置の構成ブロック図である。

【図２】動き検出装置１の構成を表す構成ブロック図で
ある。

【図３】画像再生装置４の構成を表す構成ブロック図で
ある。

【図４】メモリ１５の内容を表す説明図である。

【図５】メモリ１６の内容を表す説明図である。

【図６】最小領域検索処理の、矩形領域で最小領域を表
す場合の説明図である。

【図７】画素に対応する識別子を表す説明図である。

【図８】矩形領域でない形状で動き領域を表す場合の説
明図である。

【図９】境界抽出の場合を表す説明図である。

【図１０】従来の動画像圧縮における動き補償の方法を
表す説明図である。

【図１１】従来の動画像圧縮における動き補償の方法を
表す説明図である。

【符号の説明】

１…動き検出装置、 ２…圧縮符号化装置、 ３…多重
化装置、 ４…画像再生装置、 ５…伸長復号化装置、
６…分離装置、 ７ａ，７ｂ…通信制御装置、 ８
ａ，８ｂ…ＣＰＵ、 ９ａ…画像入力装置、 ９ｂ…画
像出力装置、 １１…動き検出手段、 １２…ブロック
分割手段、 １３…画像メモリ、 １４…画像メモリ、
１５…メモリ、 １６…メモリ、 １７…符号化手
段、 １８…画像再構成手段、 １９…画像メモリ、
４１…動き再現手段、 ４２…復号化手段、 ４３…画
像再構成手段、 ４４…画像メモリ、 ４５…画像メモ
リ、４６…画像メモリ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動画像の各フレームにおいて特定ブロッ
   ク単位に動きベクトルを求める動き検出を行って圧縮符
   号化する動画像圧縮方法において、各フレームで前記特
   定ブロック単位に動きベクトルを求め、求めた動きベク
   トルが同一又は近似のブロックの集合を動き領域とし、
   前記動き領域に単一の動きベクトル与え、前記動き領域
   の情報と前記単一の動きベクトルを符号化することを特
   徴とする動画像圧縮方法。
2. 【請求項２】 動きベクトルを求める際に、動画像の各
   フレームにおいて特定ブロック単位に動きベクトルを求
   め、動きのある特定ブロックを細分化し、細分化した小
   ブロック毎に動きベクトルを求めることを特徴とする請
   求項１記載の動画像圧縮方法。
3. 【請求項３】 動きのある特定ブロックを細分化して小
   ブロック毎に動きベクトルを求め、更に小ブロックを細
   分化する動作と細分化した小ブロックについて動きベク
   トルを求める動作を段階的に繰り返すことを特徴とする
   請求項２記載の動画像圧縮方法。
4. 【請求項４】 細分化した小ブロックについて上位ブロ
   ックの動きベクトルに従って動かした状態と動きのない
   状態のいずれにブロックがマッチングするか判定し、マ
   ッチングする状態の動きベクトルを前記小ブロックの動
   きベクトルとすることを特徴とする請求項２又は３記載
   の動画像圧縮方法。
5. 【請求項５】 動きベクトルが同一又は近似のブロック
   の集合体である動き領域が複数存在する場合にこれら複
   数の動き領域を包含する１つの最小の矩形領域を動き領
   域とすることを特徴とする請求項１又は２記載の動画像
   圧縮方法。
6. 【請求項６】 動きベクトルが同一又は近似のブロック
   の集合体である動き領域が複数存在する場合にこれら複
   数の動き領域を包含する１つの最小の領域を動き領域と
   することを特徴とする請求項１又は２記載の動画像圧縮
   方法。
7. 【請求項７】 動き領域をブロックの識別子で表すこと
   を特徴とする請求項１，２，５又は６記載の動画像圧縮
   方法。
8. 【請求項８】 動き領域を境界情報で表すことを特徴と
   する請求項１，２，５又は６記載の動画像圧縮方法。
9. 【請求項９】 動画像圧縮方法で出力される動きベクト
   ル及び動き領域に基づいて予測された画像と入力画像と
   の差分を差分情報とし、前記差分情報を圧縮符号化する
   ことを特徴とする請求項１，２，５，６，７又は８記載
   の動画像圧縮方法。
10. 【請求項１０】 入力画像の動き検出を行い、特定ブロ
    ックの動きベクトルを求め、前記動きベクトルと同一又
    は近似のブロックの集合を動き領域とし、前記動き領域
    に単一の動きベクトルを与え、動き領域と動きベクトル
    から予測される画像と入力画像の差分を差分情報として
    出力する動き検出手段と、前記差分情報を圧縮符号化し
    て差分データを出力する圧縮符号化手段と、前記動き領
    域と前記単一の動きベクトルと前記差分データとを多重
    化する多重化手段と、前記多重化手段で多重化されたデ
    ータを送信する送信手段とを有することを特徴とする送
    信側の画像通信装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の送信側の画像通信装
    置から送信されたデータを受信する受信手段と、受信し
    たデータを動き領域と動きベクトルと差分データに分離
    する分離手段と、分離された差分データを伸長復号化し
    て差分情報を出力する伸長復号化手段と、前記動き領域
    と前記動きベクトルから予測画像を生成し、前記差分情
    報を加算して画像を再生する画像再生手段とを有するこ
    とを特徴とする受信側の画像通信装置。