JPH09266575A - Method and device for encoding dynamic image - Google Patents

Method and device for encoding dynamic image

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Publication number
JPH09266575A
JPH09266575A JP7355896A JP7355896A JPH09266575A JP H09266575 A JPH09266575 A JP H09266575A JP 7355896 A JP7355896 A JP 7355896A JP 7355896 A JP7355896 A JP 7355896A JP H09266575 A JPH09266575 A JP H09266575A
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JP
Japan
Prior art keywords
area
motion
image
motion vector
reference image
Prior art date
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Pending
Application number
JP7355896A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Sagata
淳 嵯峨田
Hirotaka Jiyosawa
裕尚 如沢
Kazuto Kamikura
一人 上倉
Yutaka Watanabe
裕 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP7355896A priority Critical patent/JPH09266575A/en
Publication of JPH09266575A publication Critical patent/JPH09266575A/en
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease the arithmetic quantity of motion vector detection and to improve the efficiency and speed of motion vector detection by performing the detection of a motion vector based on area form information. SOLUTION: A small area dividing means 1 divides an encoding object image into encoding units, and a belonging area discriminating means 2 detects an area, to which the encoding unit as an object to find motion belongs, based on known area form information or area form information detected from an input signal. Besides, a small area dividing means 3 divides a reference image into the small areas of reference objects and a belonging area discriminating means 4 detects an area, to which the small area of the reference image as a reference object belongs, based on the area form information of the reference image and detects whether or not this detected area is equal with the area, to which the encoding unit as the object to find the motion belongs. A motion vector detecting means 5 detects the motion vector by collating the encoding unit of the encoding object image with the small area of reference of the reference image.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は,画像通信,画像記
録等に利用される画像信号のディジタル圧縮符号化方法
およびディジタル圧縮符号化装置に関し,詳しくは画像
信号を端末間で送受信する場合やファイルに蓄積する場
合などに用いられる動画像符号化方法および動画像符号
化装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital compression coding method and a digital compression coding apparatus for an image signal used for image communication, image recording, and the like, and more specifically, for transmitting and receiving an image signal between terminals and a file. The present invention relates to a moving picture coding method and a moving picture coding apparatus used for storing in a storage medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来,動画像のディジタル圧縮符号化に
おいて,動画像信号の時間冗長性を抑圧する手段とし
て,動き補償フレーム間予測がしばしば用いられてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, motion-compensated inter-frame prediction is often used as a means for suppressing temporal redundancy of a moving picture signal in digital compression coding of a moving picture.

【0003】図7は,従来の動ベクトル検出法を説明す
る図であり,図8は,得られた動ベクトルに基づく動き
補償を説明する図である。従来のフレーム間予測では,
通常,図7に示すように,符号化対象画像71を符号化
単位として16画素×16ライン等の矩形ブロックに区
切り,各ブロック毎に動きを求める対象となっている符
号化対象ブロック72を中心とする探索範囲73を参照
画像74内に設定し,その範囲内で対象ブロックを平行
移動させながら,符号化対象ブロック72と最も類似す
るブロックを,絶対値差分や差分自乗和等を評価関数と
して使用し,設定された探索範囲73内を全探索するこ
とで探し出し,参照画像74との相対位置を動ベクトル
(vx ,vy )75として検出する。
FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional motion vector detecting method, and FIG. 8 is a diagram for explaining motion compensation based on the obtained motion vector. In conventional inter-frame prediction,
Normally, as shown in FIG. 7, the encoding target image 71 is divided into rectangular blocks of 16 pixels × 16 lines as the encoding unit, and the encoding target block 72 for which the motion is to be obtained is centered for each block. The search range 73 is set in the reference image 74, and the block that is most similar to the encoding target block 72 is used as an evaluation function with the absolute value difference, the sum of squared differences, etc., while moving the target block in parallel within the range. It is used to search for the entire search range 73 that has been set, and the relative position with respect to the reference image 74 is detected as a motion vector (v x , v y ) 75.

【0004】符号化対象画像71の座標(x,y)上の
画像データと最もよくマッチングする画像は,参照画像
74中の座標(xr ,yr )上の画像データとして対応
づけられる。
The image that best matches the image data on the coordinates (x, y) of the image to be encoded 71 is associated as the image data on the coordinates (x r , y r ) in the reference image 74.

【0005】[0005]

【数1】 [Equation 1]

【0006】動ベクトルに基づく動き補償フレーム間予
測では,図8に示すように,参照画像74中の同じ位置
(x,y)のブロックではなく,得られた動ベクトル
(vx,vy )分平行移動した位置のブロックを予測画
像とし,この予測画像と符号化対象画像との差分(動き
補償予測誤差)信号を符号化する。これにより,動画像
のフレーム間相関は飛躍的に向上し,フレーム間予測効
率を大幅に向上することが可能となる。
In the motion-compensated inter-frame prediction based on the motion vector, as shown in FIG. 8, instead of the block at the same position (x, y) in the reference image 74, the obtained motion vector (v x , v y ) A block at a position parallelly moved by a minute is used as a prediction image, and a difference (motion compensation prediction error) signal between this prediction image and the encoding target image is encoded. As a result, the inter-frame correlation of moving images is dramatically improved, and the inter-frame prediction efficiency can be significantly improved.

【0007】図9は,従来の動ベクトル検出方式のブロ
ック図である。符号化対象画像901は,フレームメモ
リ902に蓄えられる。フレームメモリ902に蓄えら
れた現フレームの画像906が,(xcf,ycf)の2座
標成分からなるアドレス信号908(ブロックの最も左
上の画素に対応するアドレス)の値をアドレス値として
読み出され,小領域分割部907に入力される。小領域
分割部907は,現フレームの画像906からm×nの
ブロックデータを読み出し(通常,m=n=16),符
号化対象ブロック信号912を出力する。
FIG. 9 is a block diagram of a conventional motion vector detecting method. The encoding target image 901 is stored in the frame memory 902. The image 906 of the current frame stored in the frame memory 902 reads the value of the address signal 908 (the address corresponding to the upper leftmost pixel of the block) consisting of two coordinate components of (x cf , y cf ) as an address value. And input to the small area dividing unit 907. The small area dividing unit 907 reads m × n block data from the image 906 of the current frame (usually m = n = 16), and outputs the encoding target block signal 912.

【0008】また,符号化対象画像901は1フレーム
遅延903の後に参照画像904となり,フレームメモ
リ905に蓄えられる。フレームメモリ905に蓄えら
れた参照フレームの画像909が,(xrf,yrf)の2
座標成分からなるアドレス信号911(ブロックの最も
左上の画素に対応するアドレス)の値をアドレス値とし
て読み出され,小領域分割部910に入力される。小領
域分割部910は参照フレームの画像909からm×n
のブロックデータを読み出し(通常,m=n=16),
参照フレームブロック信号913を出力する。
The image 901 to be coded becomes a reference image 904 after one frame delay 903 and is stored in the frame memory 905. The reference frame image 909 stored in the frame memory 905 is (x rf , y rf ) 2
The value of the address signal 911 (address corresponding to the upper leftmost pixel of the block) composed of coordinate components is read as an address value and input to the small area dividing unit 910. The small area dividing unit 910 extracts m × n from the image 909 of the reference frame.
Block data is read (usually m = n = 16),
The reference frame block signal 913 is output.

【0009】マッチング誤差計算部914では,二つの
小領域分割部907,910から出力される符号化対象
ブロック信号912と参照フレームブロック信号913
の対応する各画素値を演算し,それを誤差評価値915
として比較器916に出力する。
In the matching error calculation unit 914, the encoding target block signal 912 and the reference frame block signal 913 output from the two small area dividing units 907 and 910 are output.
Each corresponding pixel value of is calculated, and the calculated error evaluation value 915
Is output to the comparator 916.

【0010】比較器916は,最小値メモリ917を有
しており,入力された誤差評価値915が最小値メモリ
917に蓄えられている値より小さければ,最小値メモ
リ917の値を更新し,それぞれx,yの2座標成分か
らなる参照ブロックの位置を示すアドレス信号(xrf
rf)911から,符号化対象ブロックの位置を示すア
ドレス信号(xcf,ycf)908を減じた値である動ベ
クトル(vx ,vy )918をベクトルメモリ919に
記憶する。
The comparator 916 has a minimum value memory 917. If the input error evaluation value 915 is smaller than the value stored in the minimum value memory 917, the value in the minimum value memory 917 is updated, An address signal (x rf , which indicates the position of a reference block composed of two coordinate components x and y, respectively)
The motion vector (v x , v y ) 918, which is a value obtained by subtracting the address signal (x cf , y cf ) 908 indicating the position of the target block from (y rf ) 911, is stored in the vector memory 919.

【0011】探索範囲に対する上記操作が終了した時,
ベクトルメモリ919には検出された動ベクトル918
が蓄えられている。
When the above operation for the search range is completed,
The detected motion vector 918 is stored in the vector memory 919.
Is stored.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では,
動ベクトルを検出するにあたり,動きを求める対象とな
っている符号化単位(ブロック)を中心とする探索範囲
を,映像コンテンツおよびそれに伴う領域形状情報とは
無関係に参照画像内に作成し,その設定された範囲内の
すべてを探索するため,計算量が膨大になってしまう。
SUMMARY OF THE INVENTION In the above prior art,
When detecting a motion vector, a search range centered on the coding unit (block) that is the target of motion is created in the reference image regardless of the video content and the area shape information accompanying it, and the setting is made. Since it searches all within the specified range, the amount of calculation becomes enormous.

【0013】また,従来の動き検出方法では,映像信号
の領域形状を考慮せずに動き検出を行なっているため,
動き予測が外れて,動きを求める対象となっている符号
化単位が属する領域とは異なる領域から,誤って動ベク
トルが検出されてしまう可能性があり,隣接する符号化
単位の動ベクトルの値がバラバラになることが多い。こ
の場合,後に復号器側に各ブロックのベクトル値を伝送
するときに,隣接ベクトルの差分値が大きくなってしま
い,符号化効率が低下してしまう欠点があった。
Further, in the conventional motion detecting method, the motion is detected without considering the area shape of the video signal.
There is a possibility that a motion vector may be wrongly detected and a motion vector may be erroneously detected from a region different from the region to which the coding unit for which motion is to be calculated belongs. Often fall apart. In this case, when the vector value of each block is transmitted to the decoder side later, the difference value between the adjacent vectors becomes large, and the coding efficiency is reduced.

【0014】本発明の目的は,上記問題点を解決し,入
力された映像信号の領域形状情報を利用することで,動
ベクトル検出の精度を落とさずに,探索時の演算量を減
少させる動ベクトル検出方法を用いた動画像符号化方法
および動画像符号化装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems and to use the area shape information of the input video signal to reduce the amount of calculation at the time of search without lowering the accuracy of motion vector detection. An object of the present invention is to provide a moving picture coding method and a moving picture coding apparatus using a vector detection method.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため,本
発明は,符号化対象画像を符号化単位に分割し,各符号
化単位ごとに符号化対象画像と参照画像との間の動き量
を検出し,その動き量から求めた動ベクトルを用いて動
き補償を行なって予測画像を作成し,該予測画像と符号
化対象画像との差分を符号化する動画像符号化方法にお
いて,前記符号化単位ごとの動き量を検出するにあた
り,入力された映像信号の領域形状情報が既知の場合に
はそれを用い,入力された映像信号の領域形状情報が既
知でない場合には入力映像信号の領域形状を検出し,該
領域形状に基づいて,動ベクトルを探索する範囲を,参
照画像内で,かつ,動きを求める対象となっている符号
化単位が属する領域と同じ領域の中のみとする。
In order to achieve the above object, the present invention divides an image to be encoded into encoding units, and for each encoding unit, a motion amount between the image to be encoded and a reference image. Is detected, motion compensation is performed using the motion vector obtained from the motion amount, a predicted image is created, and the difference between the predicted image and the image to be coded is coded. When detecting the motion amount for each conversion unit, if the area shape information of the input video signal is known, it is used, and if the area shape information of the input video signal is not known, the area of the input video signal is used. The shape is detected and the motion vector is searched based on the area shape only within the reference image and within the same area as the area to which the coding unit whose motion is to be calculated belongs.

【0016】図1は本発明の原理説明図である。本発明
では,符号化対象画像の既知の領域形状情報または入力
された映像信号から検出した符号化対象画像領域形状情
報と,それに対応する参照画像領域形状情報とを入力し
て,次のような手段を用いることにより,動き補償を行
うための動ベクトルを検出する。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention. In the present invention, the known region shape information of the encoding target image or the encoding target image region shape information detected from the input video signal and the corresponding reference image region shape information are input, and the following is performed. By using the means, a motion vector for motion compensation is detected.

【0017】図1において,小領域分割手段1は,符号
化対象画像を符号化単位に分割する手段である。所属領
域判定手段2は,符号化対象画像の既知の領域形状情報
または入力された映像信号から検出した領域形状情報を
もとに,動きを求める対象となっている符号化単位が属
する領域を検出する手段である。
In FIG. 1, the small area dividing means 1 is means for dividing an image to be encoded into encoding units. The belonging area determination means 2 detects the area to which the coding unit, which is the target of the motion, belongs, based on the known area shape information of the image to be coded or the area shape information detected from the input video signal. Is a means to do.

【0018】また,小領域分割手段3は,参照画像を参
照対象の小領域に分割する手段である。所属領域判定手
段4は,参照画像の領域形状情報をもとに,参照対象と
なっている参照画像の小領域が属する領域を検出し,前
記動きを求める対象となっている符号化単位が属する領
域と同じ領域であるか否かを検出する手段である。
The small area dividing means 3 is means for dividing the reference image into small areas to be referred to. The belonging area determination unit 4 detects the area to which the small area of the reference image that is the reference object belongs, based on the area shape information of the reference image, and the coding unit that is the target of the motion belongs. It is a means for detecting whether or not the area is the same as the area.

【0019】動ベクトル検出手段5は,符号化対象画像
の符号化単位と参照画像の参照の小領域とを照合し,動
ベクトルを検出する手段であって,特に所属領域判定手
段4による判定結果によって,参照画像の小領域が属す
る領域が,前記動きを求める対象となっている符号化単
位が属する領域と同じ領域でない場合に,参照画像の他
の小領域について動ベクトルの探索範囲を変更する手段
を持つ。
The motion vector detecting means 5 is a means for detecting the motion vector by collating the coding unit of the image to be coded with the reference small area of the reference image. When the area to which the small area of the reference image belongs is not the same as the area to which the coding unit for which the motion is to be calculated belongs, the search range of the motion vector is changed for other small areas of the reference image. Have means.

【0020】これらによって,符号化単位ごとの動き量
を検出するにあたり,領域形状情報を用いることによ
り,動ベクトルを探索する範囲を,参照画像内で,かつ
動きを求める対象となっている符号化単位が属する領域
と同じ領域の中とする。
With these, in detecting the motion amount for each coding unit, by using the area shape information, the range in which the motion vector is searched is coded within the reference image and for which the motion is to be obtained. It is in the same area as the area to which the unit belongs.

【0021】すなわち,本発明では,入力された映像信
号の領域形状情報が既知の際にはそれを用い,領域形状
情報が既知でない場合には,例えばK平均クラスタリン
グ法や等濃度領域を抽出するなどして領域形状を検出す
る。そして,符号化対象画像を符号化単位に分割し,各
符号化単位ごとの動ベクトルを検出するにあたり,映像
信号の領域形状情報を基に,動ベクトル探索範囲を,参
照画像のうち動ベクトルを求める対象となっている符号
化単位が属する領域と同じ領域に制限する。
That is, in the present invention, when the area shape information of the input video signal is known, it is used, and when the area shape information is not known, for example, the K-means clustering method or the equal density area is extracted. The area shape is detected by performing Then, the image to be coded is divided into coding units, and when detecting the motion vector for each coding unit, the motion vector search range is set based on the area shape information of the video signal, and the motion vector in the reference image is set to It is limited to the same area as the area to which the coding unit to be obtained belongs.

【0022】例えば図2に示す動画像の場合について考
える。図2の例では簡単のため符号化単位は矩形ブロッ
クとしてある。今,図2の(a),(b),(c)は,
順に時系列に並べられている。(b)は(a)を参照画
像として符号化され,(c)は(b)を参照画像として
予測符号化されるとする。また,図2の(d),
(e),(f)は,それぞれ図2(a),(b),
(c)の領域形状情報である。領域形状情報はクロマキ
ーを用いて映像を作成することで容易に取得することが
できる。また,近年コンピュータグラフィックス(C
G)による映像が作成されることが多くなり,このよう
な場合にも領域形状情報は既知である。
Consider, for example, the case of the moving image shown in FIG. In the example of FIG. 2, the coding unit is a rectangular block for simplicity. Now, (a), (b), (c) of FIG.
They are arranged in chronological order. It is assumed that (b) is encoded using (a) as a reference image and (c) is predictively encoded using (b) as a reference image. 2 (d),
(E) and (f) are shown in FIGS.
It is the area shape information of (c). The area shape information can be easily acquired by creating an image using a chroma key. In recent years, computer graphics (C
The image according to G) is often created, and the area shape information is known even in such a case.

【0023】図2の例では,領域形状情報としては映像
の前面にいる人と,背景との2つ領域に分けられてい
る。今,図2の(d),(e),(f)において,黒で
示される前景である人の部分を領域α,白で示される背
景の部分を領域βとする。
In the example of FIG. 2, the area shape information is divided into two areas, a person in front of the image and a background. Now, in FIGS. 2D, 2E, and 2F, the foreground part of the person shown in black is a region α, and the background part shown in white is a region β.

【0024】この場合,図2(b)の人の領域内(領域
α)にある符号化単位,ブロックb1,b2の動ベクト
ルを検出するときは,参照画像である図2(a)のう
ち,図2(d)の領域α内に対応する部分のみを探索す
る。
In this case, when detecting the motion vectors of the coding units, blocks b1 and b2, within the human region (region α) of FIG. 2B, among the reference images of FIG. , Only the portion corresponding to the area α in FIG. 2D is searched.

【0025】同様に,図2(c)の人の領域内(領域
α)にある符号化単位,ブロックb3の動ベクトルを検
出するときは,参照画像である図2(b)のうち,図2
(e)の領域α内に対応する部分のみを探索する。
Similarly, when detecting the coding unit in the human area (area α) in FIG. 2C and the motion vector of the block b3, one of the reference images in FIG. Two
Only the portion corresponding to the area α in (e) is searched.

【0026】また,図2(c)の背景の領域内(領域
β)にある符号化単位,ブロックb4の動ベクトルを検
出するときは,参照画像である図2(b)のうち,図2
(e)の領域β内に対応する部分のみを探索する。
Further, when detecting the coding unit in the background area (area β) of FIG. 2C and the motion vector of the block b4, among the reference images shown in FIG.
Only the portion corresponding to the area β in (e) is searched.

【0027】本発明の作用を従来技術と対比して説明す
ると以下のとおりである。従来の動画像符号化方式で
は,領域形状に関係なく,動ベクトルを求める対象とな
っている符号化単位(ブロック)近傍を全探索している
ため,CGによって作成された画像や,クロマキーなど
を用いて作成された映像や,それとCGとの合成映像な
ど,映像信号の領域形状情報が既知の場合には極めて動
ベクトルの探索効率が悪く,リアルタイム処理などが要
求される際に非常に大きな問題となっていた。
The operation of the present invention will be described below in comparison with the prior art. In the conventional moving image coding method, since the entire search is performed in the vicinity of the coding unit (block) for which the motion vector is obtained regardless of the area shape, the image created by CG, the chroma key, etc. When the area shape information of the video signal is known, such as the video created by using it and the composite video of it and CG, the motion vector search efficiency is extremely poor, and a very big problem when real-time processing is required. It was.

【0028】また,隣接するブロックの動ベクトルは,
本来なら近い値になるが,従来の動ベクトル検出方法で
は,全探索するため隣接ブロックでありながら相関の低
いベクトルが検出されてしまうことがある。これは,復
号器にブロック単位の動ベクトルを伝送する際に,隣接
ブロックの動ベクトルの差分を符号化・伝送する既存の
符号化方式においては,かえって情報量が増大してしま
うという問題があった。
The motion vectors of adjacent blocks are
Originally, the values are close to each other, but in the conventional motion vector detection method, since a full search is performed, a vector with a low correlation may be detected even though it is an adjacent block. This is because in the case of transmitting the motion vector in block units to the decoder, the existing coding method that encodes / transmits the difference between the motion vectors of adjacent blocks has a problem that the amount of information is rather increased. It was

【0029】本発明を用い,領域形状情報に基づいて動
ベクトルの検出を行うことにより,動ベクトル検出の演
算量を減少させることが可能となり,動ベクトルの検出
効率および速度が改善されるので,本発明はソフトウェ
アによる映像のリアルタイム符号化実現のための基盤技
術となり得る。また,ハードウェア化した際には計算量
の低下に伴い発熱量が低下するため,チップの設計が容
易になる。
By using the present invention to detect the motion vector based on the area shape information, it is possible to reduce the calculation amount of the motion vector detection and improve the motion vector detection efficiency and speed. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be a basic technology for realizing real-time encoding of video by software. Also, when hardware is used, the amount of heat generated decreases as the amount of calculation decreases, which facilitates chip design.

【0030】さらに本発明を用いることで,動ベクトル
の検出精度が向上し,かつ隣接する符号化単位(ブロッ
ク)の動ベクトルが比較的近い値になるため,動ベクト
ルの符号化・伝送に必要な情報量が少なくて済み,無線
伝送路やモデムを介しての画像通信など低レートである
ことが要求される場合でも,効率的に映像を符号化する
ことが可能となる。
Further, by using the present invention, the motion vector detection accuracy is improved, and the motion vectors of adjacent coding units (blocks) have relatively close values, which is necessary for the motion vector coding / transmission. It is possible to efficiently encode video even when a small amount of information is required and a low rate is required such as image communication via a wireless transmission line or a modem.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下,図面を用いて,本発明の実
施の形態を,符号化単位として矩形ブロックを用いた例
で説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings using an example in which a rectangular block is used as an encoding unit.

【0032】図3は,本発明の実施の一形態における動
画像符号化装置の動ベクトル検出器の構成例を示す図で
ある。動画像符号化装置の他の構成部分については,従
来用いられている技術と同様でよいので図示を省略す
る。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a motion vector detector of the moving picture coding apparatus according to the embodiment of the present invention. The other components of the moving picture coding device may be similar to the conventionally used technique, and therefore their illustration is omitted.

【0033】符号化対象画像101は,フレームメモリ
102に蓄えられる。フレームメモリ102に蓄えられ
た現フレームの画像106が,(xcf,ycf)の2座標
成分からなるアドレス信号107(ブロックの最も左上
の画素に対応するアドレス)の値をアドレス値として読
み出され,小領域分割部108に入力される。
The image 101 to be coded is stored in the frame memory 102. The image 106 of the current frame stored in the frame memory 102 reads the value of an address signal 107 (address corresponding to the upper leftmost pixel of the block) consisting of two coordinate components (x cf , y cf ) as an address value. And input to the small area dividing unit 108.

【0034】小領域分割部108は,現フレームの画像
106からm×nのブロックデータを読み出し(通常,
m=n=16),符号化対象ブロック信号109を出力
する。(xcf,ycf)の2座標成分からなるアドレス信
号107は,同時に,符号化対象画像領域形状情報11
0と共に,所属領域判定部111に入力される。
The small area dividing unit 108 reads m × n block data from the image 106 of the current frame (normally,
m = n = 16), and outputs the encoding target block signal 109. The address signal 107 composed of the two coordinate components (x cf , y cf ) simultaneously generates the encoding target image area shape information 11
It is input together with 0 to the belonging area determination unit 111.

【0035】所属領域判定部111では,現在符号化し
ようとしている対象のブロックが,符号化対象画像領域
形状情報110が示す領域のうち,どの領域に含まれて
いるかを判定し,符号化対象ブロック所属領域フラグ1
12を出力する。
The belonging area determination unit 111 determines which of the areas indicated by the encoding target image area shape information 110 the target block currently to be encoded is included in the encoding target block. Belonging area flag 1
12 is output.

【0036】また,符号化対象画像101は1フレーム
の遅延103の後に参照画像104となり,フレームメ
モリ105に蓄えられる。フレームメモリ105に蓄え
られた参照フレームの画像113が,(xrf,yrf)の
2座標成分からなるアドレス信号114(ブロックの最
も左上の画素に対応するアドレス)の値をアドレス値と
して読み出され,小領域分割部115に入力される。
The image 101 to be coded becomes the reference image 104 after the delay 103 of one frame and is stored in the frame memory 105. The image 113 of the reference frame stored in the frame memory 105 reads the value of the address signal 114 (the address corresponding to the upper leftmost pixel of the block) consisting of two coordinate components (x rf , y rf ) as the address value. And input to the small area dividing unit 115.

【0037】小領域分割部115は,参照フレームの画
像113からm×nのブロックデータを読み出し(通
常,m=n=16),参照フレームブロック信号116
を出力する。(xrf,yrf)の2座標成分からなるアド
レス信号114は,同時に,参照画像領域形状情報11
7,符号化対象ブロック所属領域フラグ112と共に,
所属領域判定部118に入力される。
The small area dividing unit 115 reads m × n block data from the image 113 of the reference frame (usually m = n = 16), and the reference frame block signal 116.
Is output. The address signal 114 composed of two coordinate components of (x rf , y rf ) simultaneously generates the reference image area shape information 11
7, together with the encoding target block belonging area flag 112,
It is input to the belonging area determination unit 118.

【0038】所属領域判定部118では,符号化対象ブ
ロック信号109を符号化する際に参照するブロック
(参照ブロック)が参照画像領域形状情報117が示す
領域のうち,どの領域に含まれているかを判定すると共
に,その領域と符号化対象ブロック所属領域フラグ11
2が示す領域が同一のものであるかを判定し,符号化対
象ブロックと参照ブロックとが同一の領域に属している
かを示すフラグである同一領域所属フラグ119をマッ
チング誤差計算部120に出力する。
The belonging area determination unit 118 determines which of the areas indicated by the reference image area shape information 117 the block (reference block) to be referred to when the encoding target block signal 109 is encoded is included. Along with the determination, the area and the encoding target block belonging area flag 11
It is determined whether the areas indicated by 2 are the same, and the same area belonging flag 119, which is a flag indicating whether the encoding target block and the reference block belong to the same area, is output to the matching error calculation unit 120. .

【0039】例えば図4に示す動画像の場合では,今,
図4(b)の符号化対象であるブロックb5を符号化す
るとき,図4(d)によると,ブロックb5は領域αに
属しているので,符号化対象ブロック所属領域フラグ1
12は“α”を示すフラグとなる。
For example, in the case of the moving image shown in FIG.
When encoding the block b5 to be encoded in FIG. 4B, according to FIG. 4D, since the block b5 belongs to the area α, the encoding target block belonging area flag 1
12 is a flag indicating "α".

【0040】このとき,図4(a)のブロックb6を参
照ブロックとして探索しているときには,図4(c)に
よると,ブロックb6は領域αに属しているので,同一
領域所属フラグ119は“同一の領域”を示すフラグと
なる。また,図4(a)のブロックb7を参照ブロック
として探索しているときには,図4(c)によると,ブ
ロックb7は領域βに属しているので,同一領域所属フ
ラグ119は“異なる領域”を示すフラグとなる。
At this time, when the block b6 of FIG. 4 (a) is searched as a reference block, according to FIG. 4 (c), the block b6 belongs to the area α, so that the same area belonging flag 119 is set to " It becomes a flag indicating "the same area". Further, when the block b7 of FIG. 4A is searched as a reference block, according to FIG. 4C, since the block b7 belongs to the region β, the same region belonging flag 119 indicates “different region”. It becomes the flag shown.

【0041】マッチング誤差計算部120は,同一領域
所属フラグ119の値をチェックする部分と,演算器か
ら構成される。マッチング誤差計算部120では,まず
始めに同一領域所属フラグ119の値を判定する。
The matching error calculation unit 120 is composed of a unit for checking the value of the same region belonging flag 119 and an arithmetic unit. The matching error calculation unit 120 first determines the value of the same area belonging flag 119.

【0042】(i)フラグが“同一の領域”の場合 もし,同一領域所属フラグ119が“同一の領域”を示
すフラグであった場合には,二つの小領域分割部10
8,115から出力される符号化対象ブロック信号10
9と参照フレームブロック信号116の対応する各画素
値の差分自乗値を演算し,それを加算したものを誤差評
価値121として比較器122に出力する。
(I) When the flag is "same area" If the same area belonging flag 119 is a flag indicating "same area", the two small area dividing units 10
Encoding target block signal 10 output from 8 and 115
9 and the difference square value of each corresponding pixel value of the reference frame block signal 116 are calculated, and the sum of them is output to the comparator 122 as an error evaluation value 121.

【0043】(ii)フラグが“異なる領域”の場合 一方,同一領域所属フラグ119が“異なる領域”を示
すフラグであった場合には,この時点でこの参照フレー
ムブロックに関する処理を中止し,処理中止フラグ12
6を小領域分割部115に伝送し,次の参照フレームブ
ロックの処理に移行する。この処理により,動ベクトル
検出の精度を落とすことなく演算量を大きく低減するこ
とが可能となる。
(Ii) When the flag is "different area" On the other hand, when the same area belonging flag 119 is a flag indicating "different area", the processing relating to this reference frame block is stopped at this point and the processing Cancel flag 12
6 is transmitted to the small area dividing unit 115, and the process proceeds to the processing of the next reference frame block. By this processing, it is possible to greatly reduce the amount of calculation without lowering the accuracy of motion vector detection.

【0044】また,マッチング誤差計算部120では,
1つの符号化対象ブロック信号109に対応して,探索
範囲内の複数の参照フレームブロック信号116と前記
フラグ判定および計算を行う。なお差分値演算は差分自
乗和に限定されることはなく,差分絶対値和などを用い
ることも可能である。
Further, in the matching error calculation unit 120,
Corresponding to one block signal to be encoded 109, a plurality of reference frame block signals 116 within the search range and the flag determination and calculation are performed. The difference value calculation is not limited to the sum of squared differences, and it is also possible to use the sum of absolute differences.

【0045】比較器122は,最小値メモリ123を有
しており,入力された誤差評価値121が最小値メモリ
123に蓄えられている値より小さければ,最小値メモ
リ123の値を更新し,それぞれx,yの2座標成分か
らなる参照ブロックの位置を示すアドレス信号(xrf
rf)114から,符号化対象ブロックの位置を示すア
ドレス信号(xcf,ycf)107を減じた値である動ベ
クトル(vx ,vy )124をベクトルメモリ125に
記憶する。
The comparator 122 has a minimum value memory 123. If the input error evaluation value 121 is smaller than the value stored in the minimum value memory 123, the value in the minimum value memory 123 is updated, An address signal (x rf , which indicates the position of a reference block composed of two coordinate components x and y, respectively)
The motion vector (v x , v y ) 124, which is a value obtained by subtracting the address signal (x cf , y cf ) 107 indicating the position of the target block from (y rf ) 114, is stored in the vector memory 125.

【0046】[0046]

【数2】 [Equation 2]

【0047】探索範囲に対する上記操作が終了したと
き,ベクトルメモリ125には検出された動ベクトル1
24が蓄えられている。また,従来の固定サイズのブロ
ックを用いる動画像符号化方式においては,一つのブロ
ックに対して一つの動ベクトルのみを用いて動き補償を
行なっているため,一方の物体の動きにしか追従でき
ず,動き補償がうまく作用しない部分が存在し,予測誤
差が増加し符号化効率が低下することがすでに指摘され
ている。
When the above operation for the search range is completed, the detected motion vector 1 is stored in the vector memory 125.
24 are stored. In addition, in the conventional moving image coding method using fixed-size blocks, motion compensation is performed using only one motion vector for one block, so only the motion of one object can be followed. It has already been pointed out that there is a portion where motion compensation does not work well, the prediction error increases and the coding efficiency decreases.

【0048】これを避けるため,図5のように符号化対
象であるブロックb8に領域形状の輪郭線を含む場合,
領域形状に沿ってブロックを複数個の小領域に分割し,
各小領域を新たな符号化単位とし,各小領域毎に動ベク
トルを求めて符号化する方法がすでに提案されている。
In order to avoid this, when the block b8 to be encoded includes the contour line of the area shape as shown in FIG.
Divide the block into multiple small areas according to the area shape,
A method has already been proposed in which each small area is used as a new coding unit and a motion vector is calculated for each small area and then coded.

【0049】また,図6のように,該ブロックb8を小
ブロック(符号化単位)に再分割し,同様に各小ブロッ
ク毎に動ベクトルを求めて符号化する手法も提案されて
いる。
Also, as shown in FIG. 6, a method has been proposed in which the block b8 is subdivided into small blocks (encoding units), and similarly, a motion vector is obtained for each small block and encoded.

【0050】このような場合でも,ブロックを分割する
ことで生成された各符号化単位ごとの動ベクトルを検出
するにあたり,本発明を用いて,映像信号の領域形状情
報をもとに,動ベクトル探索範囲を,参照画像のうち,
動ベクトルを求める対象となっている符号化単位が属す
る領域と同じ領域に制限することで対応でき,ブロック
内に領域形状の境界を含まない場合と同様に計算量を大
きく改善することが可能となる。
Even in such a case, in detecting the motion vector for each coding unit generated by dividing the block, the present invention is used to detect the motion vector based on the area shape information of the video signal. The search range is
It can be dealt with by restricting to the same area as the area to which the coding unit for which the motion vector is obtained belongs, and it is possible to greatly improve the calculation amount as in the case where the boundary of the area shape is not included in the block. Become.

【0051】具体的には,図5(d)に示すように領域
形状を含む符号化対象ブロックが符号化対象小領域
α1 ,符号化対象小領域β1 に再分割された場合,符号
化対象小領域α1 は領域αに属しているので,参照画像
である図5(a)のうち,図5(c)の領域α内に対応
する部分のみを探索する。
Specifically, as shown in FIG. 5D, when the coding target block including the region shape is subdivided into the coding target small area α 1 and the coding target small area β 1 , Since the target small area α 1 belongs to the area α, only the portion corresponding to the area α of FIG. 5C in the reference image of FIG. 5A is searched.

【0052】同様に,符号化対象小領域β1 は領域βに
属しているので,参照画像である図5(a)のうち,図
5(c)の領域β内に対応する部分のみを探索する。ま
た,この実施例に示した方式は,入力画像の領域形状情
報が既知な場合であるが,クロマキーなどを用いずに撮
影された映像の場合のように,入力画像信号の領域形状
情報が既知でない場合には,符号化対象画像領域形状情
報110,参照画像領域形状情報117はK平均クラス
タリングなどを用いて前もって検出しておく必要があ
る。K平均クラスタリングなどの領域分割の手法につい
ては,「画像解析ハンドブック」(高木幹雄,下田陽久
監修.東京大学出版会,1991年1月)に詳しい。
Similarly, since the encoding target small area β 1 belongs to the area β, only the portion corresponding to the area β of FIG. 5C in the reference image of FIG. 5A is searched. To do. Further, in the method shown in this embodiment, the area shape information of the input image is known, but the area shape information of the input image signal is known as in the case of a video image captured without using a chroma key or the like. If not, the encoding target image area shape information 110 and the reference image area shape information 117 need to be detected in advance using K-means clustering or the like. For details on region segmentation techniques such as K-means clustering, see "Image Analysis Handbook" (supervised by Mikio Takagi and Yohisa Shimoda. The University of Tokyo Press, January 1991).

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
領域形状情報に基づいて動ベクトルの検出を行うことに
より,動ベクトル検出の演算量を減少させることが可能
となり,動ベクトルの検出効率および速度が改善し,ソ
フトウェアによる映像のリアルタイム符号化実現のため
の基盤技術となる。
As described above, according to the present invention,
By detecting the motion vector based on the area shape information, it is possible to reduce the calculation amount of the motion vector detection, improve the motion vector detection efficiency and speed, and realize the real-time coding of video by software. It becomes the basic technology of.

【0054】さらに本発明を用いることで,動ベクトル
の検出精度が向上し,かつ隣接する符号化単位(ブロッ
ク)の動ベクトルが比較的近い値になるため,低レート
であることが要求される場合でも効率的に映像を符号化
することが可能となる。
Further, by using the present invention, the detection accuracy of the motion vector is improved, and the motion vectors of adjacent coding units (blocks) have relatively close values, so that the low rate is required. Even in this case, the video can be efficiently coded.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態における領域形状情報を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing area shape information according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の一形態における動画像符号化装
置の動ベクトル検出器の構成例を示す図である。
[Fig. 3] Fig. 3 is a diagram showing a configuration example of a motion vector detector of the moving picture coding device according to the embodiment of the present invention.

【図4】符号化対象ブロックと参照ブロックが同じ領域
に含まれているかどうかの説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of whether a coding target block and a reference block are included in the same area.

【図5】符号化対象ブロック内に領域形状の境界が存在
した場合の対処法の例を示す図である。
[Fig. 5] Fig. 5 is a diagram illustrating an example of a coping method when a boundary of a region shape exists in a block to be encoded.

【図6】符号化対象ブロック内に領域形状の境界が存在
した場合の小ブロック分割による対処法を示す図であ
る。
[Fig. 6] Fig. 6 is a diagram illustrating a coping method by small block division when a boundary of a region shape exists in a coding target block.

【図7】従来の動ベクトル検出法を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a conventional motion vector detection method.

【図8】得られた動ベクトルに基づく動き補償を説明す
る図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating motion compensation based on the obtained motion vector.

【図9】従来の動ベクトル検出方式のブロック図であ
る。
FIG. 9 is a block diagram of a conventional motion vector detection method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 小領域分割手段 2 所属領域判定手段 3 小領域分割手段 4 所属領域判定手段 5 動ベクトル検出手段 101 符号化対象画像 102 フレームメモリ 103 1フレーム遅延 104 参照画像 105 フレームメモリ 106 現フレームの画像 107 アドレス信号 108 小領域分割部 109 符号化対象ブロック信号 110 符号化対象画像領域形状情報 111 所属領域判定部 112 符号化対象ブロック所属領域フラグ 113 参照フレームの画像 114 アドレス信号 115 小領域分割部 116 参照フレームブロック信号 117 参照画像領域形状情報 118 所属領域判定部 119 同一領域所属フラグ 120 マッチング誤差計算部 121 誤差評価値 122 比較器 123 最小値メモリ 124 動ベクトル 125 ベクトルメモリ 126 処理中止フラグ 1 small area dividing means 2 belonging area judging means 3 small area dividing means 4 belonging area judging means 5 motion vector detecting means 101 image to be encoded 102 frame memory 103 1 frame delay 104 reference image 105 frame memory 106 current frame image 107 address Signal 108 Small area dividing unit 109 Encoding target block signal 110 Encoding target image area shape information 111 Belonging region determination unit 112 Encoding target block Belonging region flag 113 Reference frame image 114 Address signal 115 Small region dividing unit 116 Reference frame block Signal 117 Reference image region shape information 118 Belonging region determination unit 119 Same region belonging flag 120 Matching error calculation unit 121 Error evaluation value 122 Comparator 123 Minimum value memory 124 Motion vector 125 Vector memory 26 treatment discontinuation flag

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 裕 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Watanabe Nippon Telegraph and Telephone Corporation, 3-19-2 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 符号化対象画像を符号化単位に分割し,
各符号化単位ごとに符号化対象画像と参照画像との間の
動き量を検出し,その動き量から求めた動ベクトルを用
いて動き補償を行なうことにより予測画像を作成し,そ
の予測画像と符号化対象画像との差分を符号化する動画
像符号化方法において,前記符号化単位ごとの動き量を
検出するにあたり,入力された映像信号の領域形状情報
が既知の場合にはそれを用い,入力された映像信号の領
域形状情報が既知でない場合には入力映像信号の領域形
状を検出し,該領域形状に基づいて,動ベクトルを探索
する範囲を,参照画像内で,かつ,動きを求める対象と
なっている符号化単位が属する領域と同じ領域の中のみ
とすることを特徴とする動画像符号化方法。
1. An image to be encoded is divided into encoding units,
The amount of motion between the target image and the reference image is detected for each coding unit, and the motion vector obtained from the amount of motion is used to perform motion compensation to create a predicted image. In the moving picture coding method for coding the difference from the picture to be coded, when detecting the motion amount for each coding unit, if the area shape information of the input video signal is known, it is used, If the area shape information of the input video signal is not known, the area shape of the input video signal is detected, and based on the area shape, the range in which the motion vector is searched is found in the reference image and the motion is obtained. A moving picture coding method, characterized in that it is only in the same area as the area to which the target coding unit belongs.
【請求項2】 符号化対象画像と参照画像との間の動き
量を検出し,その動き量から求めた動ベクトルを用いて
動き補償を行なうことにより,予測画像を作成し,該予
測画像と符号化対象画像との差分を符号化する手段を備
える動画像符号化装置において,符号化対象画像を符号
化単位に分割する手段と,符号化対象画像の既知の領域
形状情報または入力された映像信号から検出した領域形
状情報をもとに,動きを求める対象となっている符号化
単位が属する領域を検出する手段と,参照画像を小領域
に分割する手段と,参照画像の領域形状情報をもとに,
参照対象となっている参照画像の小領域が属する領域を
検出し,前記動きを求める対象となっている符号化単位
が属する領域と同じ領域であるか否かを検出する手段
と,前記参照画像の小領域が属する領域が,前記動きを
求める対象となっている符号化単位が属する領域と同じ
領域でない場合に,参照画像の他の小領域について動ベ
クトルの探索範囲を変更する手段とを備え,符号化単位
ごとの動き量を検出するにあたって,領域形状情報に基
づいて,動ベクトルを探索する範囲を,参照画像内で,
かつ動きを求める対象となっている符号化単位が属する
領域と同じ領域の中とするようにしたことを特徴とする
動画像符号化装置。
2. A prediction image is created by detecting a motion amount between an encoding target image and a reference image and performing motion compensation using a motion vector obtained from the motion amount. In a moving picture coding apparatus including means for coding a difference from an encoding target image, means for dividing the encoding target image into encoding units, and known region shape information of the encoding target image or an input video Based on the area shape information detected from the signal, means for detecting the area to which the coding unit that is the target of the motion belongs, means for dividing the reference image into small areas, and area shape information for the reference image Based on
Means for detecting an area to which a small area of a reference image as a reference object belongs, and detecting whether or not the area is the same as an area to which the coding unit as a target of the motion belongs, If the area to which the small area belongs to is not the same as the area to which the coding unit for which the motion is to be calculated belongs, a means for changing the search range of the motion vector with respect to other small areas of the reference image. , In detecting the motion amount for each coding unit, the range for searching the motion vector based on the area shape information is set in the reference image,
A moving picture coding apparatus, characterized in that it is set in the same area as an area to which a coding unit for which motion is to be obtained belongs.
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