JPH104554A - 動きベクトル検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理のリアルタイム性を失わずに、効果的な
ベクトル探索を行うことができ、画質の向上を図ること
ができる動きベクトル検出装置を提供する。 【解決手段】 動きベクトル検出装置１０は、予め予測
される動きの大きさを入力する動き情報入力端子２００
と、入力された動きベクトル情報を分別する動き情報テ
ーブル２０２と、１個のベクトルの評価毎にカウントを
するカウンタ２０３と、テーブル２０２でコード化され
た動き情報とカウンタ２０３出力をもとに第１段階の試
行ベクトル及び処理段階信号を出力するベクトル発生器
Ａ２０４と、ベクトル発生器Ａ２０４の入力に加えて入
力端子２０１からの候補ベクトルを用いて第２段階の試
行ベクトル及び候補ベクトルの更新信号を出力するベク
トル発生器Ｂ２０５と、出力試行ベクトルを処理段階に
よって切替えるセレクタ２０６とを有する制御器１１０
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動画像圧縮におけ
る動き補償のベクトルを検出する動きベクトル検出装置
に係り、特に、フレーム間予測における動き補償のため
の画像の動きベクル検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像圧縮の国際標準としてＪＰＥＧ（Jo
int Photograghic Expert Group）やＭＰＥＧ（Moving
Picture Expert Group）がある。

【０００３】ＭＰＥＧは、ＭＰＥＧI，ＭＰＥＧII，Ｍ
ＰＥＧIVの３レベルの規格案が検討されている。ＭＰＥ
ＧIでは、１．５Ｍｂｐｓの通信回線で伝送できる動画
像圧縮を目的としており、おもにテレビ電話やテレビ会
議などで使用することが考えられている。ＭＰＥＧIで
は、現行のＮＴＳＣ方式のビデオ画像を３２０×２４０
ピクセルの解像度として扱い、１フレームを構成する２
フィールドのうち１フィールドのみのデータを用いる。
ＭＰＥＧIIでは、１０Ｍｂｐｓを超える通信回線で伝送
できる圧縮が目標で、ＩＳＤＮなどによる動画像伝送や
ディジタル・ビデオがターゲットとされている。そし
て、ＭＰＥＧIVは、低ビットレートを対象としている。

【０００４】ＭＰＥＧの特徴は、ＤＣＴ（Discrete Cos
ine Transform：離散コサイン変換）による静止画像圧
縮に加えて、時間軸方向の圧縮のためのフレーム間予測
処理を行なうことであるが、動画像圧縮の前提条件とし
てフレームのランダム・アクセスができること、早送り
による再生や巻戻し再生（逆方向）ができることがあげ
られている。したがって、ＭＰＥＧにおけるフレーム間
予測は、前向きと後向きの両方向を採用している。ＭＰ
ＥＧにあっても、基本的にはＭＣ（動き補償）＋ＤＣＴ
を用いる。動き補償を行なうブロックサイズは１６×１
６（但し８×８のモードもある）、ＤＣＴは８×８ブロ
ックに対して行なう。また、この動き補償は１／２画素
精度で行なう。１／２画素精度の動き補償は、予測に用
いる参照フレーム上において画素単位でずらした位置を
調べるのみならず、画素と画素の間の位置を補間によっ
て生成し、マッチングをとることによって行なう。時間
方向の予測を伴う動画像圧縮装置では、カメラのＰＡＮ
や被写体の移動による予測効率の低下を軽減させるため
に、動き補償による予測を行なっている。この動き補償
は、着目フレーム（符号化対象フレーム）と参照フレー
ム（例えば、前フレーム）間で対象領域の動きベクトル
を検出し、参照フレームにおいて動きベクトル分だけず
らした位置を参照画素とし、これを予測値として着目画
素との差分（予測誤差）を伝送する方法である。例え
ば、動き補償予測は予測元画像の動きベクトルを基に移
動体の動きを予測し、原画像においてその動きを補償し
ている。動き補償は１６×１６画素のブロック単位で前
画像のそのブロックの位置の近傍で一番差分が少ないと
ころを探索し、それとの差分をとることによりさらに送
らなければならないデータを削減するという手法であ
り、動きベクトルを検出する手段として一般に動き補償
の対象となる部分画像の元の場所から一定の範囲内をサ
ーチし、最も誤差の少ない（すなわち、最も近似度が高
い）場所を検出し、これを予測信号として用いるもので
ある。

【０００５】また、時間方向の予測を伴う通常の動画像
圧縮装置（ＣＣＩＴＴ Ｈ．２６１やＭＰＥＧ．Ｖｉｄ
ｅｏ等）では、生成された動きベクトルを符号化する場
合、その付近の部分画像（通常は、１つ前に処理された
部分画像）の持つ動きベクトルとの差分をとり、その差
分のみを符号化している。

【０００６】従来のこの種の動画像圧縮装置におけるＭ
Ｃ（動き補償）検出方法としては、例えば「半画素精度
動きベクトル検出方式の一検討」（テレビ学技報ＶＯ
Ｌ．１８，ＮＯ．３９）に記載されたものがある。

【０００７】動画像の高能率符号化技術の一つに、上述
したフレーム間予測がある。フレーム間予測は、時間的
に接近した画像間には高い相関があるという性質を利用
した圧縮方法で、前画像と現画像の差分を伝送する方法
である。静止している画像の場合、前画像と現画像の差
分はほとんど無いため符号化効率は非常に高くなるが、
動きのある画像では相関が少なくなり符号化効率は低下
する。このため、動き量及び方向（動きベクトル）を検
出し、これを用いて画像の一部または全部を動かすこと
で、２枚の画像間の相関を高くする方法が用いられてい
る。

【０００８】動きベクトルの検出は、ブロックマッチン
グで行う方法が一般的である。ブロックマッチング方法
とは、現画像１フレームを複数のブロックに分割し、各
ブロックと前画像の同じ大きさのブロックとの類似性を
調べ、最も類似性の高いブロックとの位置関係を動きベ
クトルとして出力する方法である。ある１つの位置関係
に対する評価演算は、２つのブロック間で同じ位置にあ
る画素同士の差分の絶対値または自乗値をブロック内の
全ての画素に対し求め、これを累計することで行う。ブ
ロックサイズがΜライン×Ｎ画素の時、１本の試行ベク
トル（ｉ，ｊ）の演算は数１で示される。

【０００９】

【数１】

【００１０】この評価を、探索範囲内に存在する評価を
行うべき全てのベクトル（以下、試行ベクトルという）
について行い、最終的に数１に示す式のＤi,jを最も小
さくする（ｉ，ｊ）を動きベクトルにしている。

【００１１】数１に示す式の差分、絶対値化、累計の各
演算をまとめると２．５回の加算演算に相当する。した
がって、１個のブロックの動きベクトル検出に必要な加
算回数は、試行ベクトルの数をＳ個とすると、２．５×
Ｍ×Ｎ×Ｓ回になる。このため、動きベクトルの探索範
囲が大きくなると、それに比例して検出に必要な演算量
が大きくなる。

【００１２】上記文献では、動きベクトル検出の演算量
を削減する方法について述べられている。動きべクトル
検出を２段階に分け、第１段階ではサブサンプリングに
よりブロック内の画素数を削減して粗いベクトル検出を
行い、ここで評価値の小さい複数個のベクトルを候補ベ
クトルとし、第２段階では候補ベクトル及びその周辺の
ベクトルについてブロック内の全ての画素を用いて動き
べクトルを検出する方式である。

【００１３】第１段階でサブサンプリングを行うこと
で、数１に示す式のΜ，Ｎの値が小さくなり、演算量が
削減される。また、第２段階で複数の候補ベクトルを使
用して精度の高い検出を行うことで、計算量を削減した
ことによるベクトル検出精度の低下を抑えている。

【００１４】この方法を利用することで、数１に示す式
の評価演算を単純に全ての試行ベクトルについて行う
「全点探索法」と呼ばれる方法と同程度の演算量で、約
１０倍広い範囲を探索することを可能にしている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の動きベクトル検出装置にあっては、以下に述
べるような問題点があった。

【００１６】リアルタイムにベクトル検出を行うために
は、１つのブロックの処理において、許容される一定の
処理時間内にベクトル検出を終了することが条件にな
る。このため、従来例では候補べクトルの数を一定にし
て処理を行なっていた。また、ベクトル探索範囲は、許
容される処理時間と候補ベクトル数及び第１段階での簡
略度合で決定される。これらの値は固定になるため、探
索範囲も一定時間内で処理可能な最大限の広さに固定さ
れていた。

【００１７】一方、動画像に含まれる動きの大きさは入
力される画像によって変化する。動きの大きな画像で
は、動きベクトルの探索範囲を広くすることで、符号化
効率を高くすることができるが、動きの小さな画像の場
合は探索範囲を広くしても符号化効率は向上しない。す
なわち、入力画像に含まれる動きの大きさ以上の探索範
囲を用意しても効果はない。前述の文献では、演算量の
削減により探索範囲を広くすることを可能にしていが、
入力画像によっては必要以上の探索範囲を調べているこ
とになり処理の無駄につながっていた。

【００１８】また、上記文献の方法と全点探索法を同じ
探索範囲で比較すると、処理の簡略化を行なっていない
全点探索法の方が良い特性が得られる。すなわち、動き
の小さな画像に対しては、文献の方法で探索範囲を広く
するより、狭い探索範囲を全点探索する方が良い特性が
得られることになる。

【００１９】また、以上のような問題を解決するため
に、文献記載の方法と全点探索法を動きの大きさで切替
えることが考えられるが、前述のように双方の探索範囲
に差が１０倍程度存在するため、最適な探索範囲を設定
することができないという問題があった。さらに、アル
ゴリズムの違いがあるため双方で共通に利用できる回路
が限られ、処理量を削減することの目的の一つである回
路規模の削減に反する構成になっていた。

【００２０】本発明は、処理のリアルタイム性を失わず
に、効果的なベクトル探索を行うことができ、画質の向
上を図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。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る動きベクト
ル検出装置は、符号化対象フレームを所定のブロックに
分割し、各ブロックに対して前フレームの中から最も差
分が小さくなる位置を検出する動きベクトル検出装置に
おいて、予め予測される動きの大きさを入力する動き情
報入力手段と、動き情報入力手段により入力された動き
の大きさに基づいて動きベクトル探索範囲及び候補ベク
トル数を決定する探索範囲決定手段と、探索範囲決定手
段により決定された探索範囲に基づいて簡略化した手段
でベクトル探索を行い複数の候補ベクトルを求めるとと
もに、更に該探索範囲決定手段で決定された数の候補ベ
クトルについて簡略化しない手段でベクトル評価を行っ
て動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段とを備
えて構成する。

【００２２】さらに、上記動きベクトル検出装置は、動
きベクトル検出手段が、候補ベクトルの周辺に位置する
ベクトルの評価も簡略化しない手段で行うものであって
もよい。

【００２３】また、簡略化した手段は、サブサンプリン
グによりブロック内の画素数を削減して粗いベクトル検
出を行い、評価値の小さい複数個のベクトルを候補ベク
トルとして動きべクトルを検出するようにしたものであ
ってもよく、また、簡略化しない手段は、候補ベクトル
及びその周辺のベクトルについてブロック内の全ての画
素を用いて動きべクトルを検出するようにしたものであ
ってもよい。

【００２４】また、動き情報入力手段は、推測される動
きの大きさを示す動き情報を入力する入力端子と、入力
端子に入力される動きベクトル情報を分別する分別手段
とを備えてもよい。

【００２５】また、入力端子に入力される動き情報は、
符号化の際のフレームレート及び過去に検出した動きベ
クトルの大きさに基づく推測値であってもよく、分別手
段は、動きベクトル情報をコード化して分別した動き情
報テーブルを備え、動き情報が入力されるとコード化さ
れた動き情報を出力するものであってもよい。

【００２６】また、動きベクトル検出手段は、ベクトル
の評価毎にカウントをするカウンタと、コード化された
動き情報及びカウンタ出力を基に第１段階の試行ベクト
ル及び処理段階信号を出力する第１のベクトル発生手段
と、コード化された動き情報、カウンタ出力及び候補ベ
クトルを用いて第２段階の試行ベクトル及び候補ベクト
ルの更新信号を出力する第２のベクトル発生手段とを備
えたものであってもよい。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明に係る動きベクトル検出装
置は、動画像の動き検出予測信号を用いる動画像蓄積装
置等の動きベクトル検出装置に適用することができる。

【００２８】図１は本発明の実施形態に係る動きベクト
ル検出装置の構成を示すブロック図である。図１に示す
動きベクトル検出装置は、１フレーム内を複数個の矩形
ブロックに分割し、各ブロックに対して他のフレームと
の比較によって画素データの動きを検出する動きベクト
ル検出装置に適用した例である。

【００２９】図１において、動きベクトル検出装置１０
は、現画像データ入力端子１００、前画像データ入力端
子１０１、動き情報入力端子１０２、画像メモリ１０
３，１０４、空間フィルタ１０５、セレクタ１０６、評
価演算器１０７、評価比較器１０８、候補ベクトルレジ
スタ１０９、制御器１１０（探索範囲決定手段）及び動
きベクトル出力端子１１１から構成される。

【００３０】上記現画像データ入力端子１００は、現画
像データが入力される入力端子である。

【００３１】上記前画像データ入力端子１０１は、前画
像データが入力される入力端子である。

【００３２】上記動き情報入力端子１０２は、推測され
る動きの大きさを示す動き情報の入力端子である。画像
に含まれる動きの大きさは、実際に動きベクトル検出を
行なわないと正確には判らないが、符号化の際のフレー
ムレート及び過去に検出した動きベクトルの大きさから
推測することができる。動き情報入力端子１０２には、
このようにして推測された動きの大きさを示す動き情報
が入力される。

【００３３】上記画像メモリ１０３は、画像入力端子１
００からの現画像データを記憶しブロック単位に読み出
す画像メモリである。画像メモリ１０３は、例えば現在
のフレーム情報を記憶するメモリであり、カメラ等の撮
像装置からの信号をＡ／Ｄ変換した現フレーム（符号化
対象フレーム）の画像データを格納する。

【００３４】上記画像メモリ１０４は、画像入力端子１
０１からの前画像データを記憶しブロック単位に読み出
す画像メモリである。画像メモリ１０４は、画像メモリ
１０３の内容より時間的に前の画像データを格納する。

【００３５】上記空間フィルタ１０５は、サブサンプリ
ングのための空間フィルタである。この空間フィルタ１
０５によるサブサンプリングで第１段階の簡略化がなさ
れる。

【００３６】上記セレクタ１０６は、制御器１１０から
の処理段階信号で２系統の入力中１系統を選択するセレ
クタである。

【００３７】上記評価演算器１０７は、加算器及び絶対
値演算器から構成され、数１に示す式の評価値を算出す
る演算器である。

【００３８】上記評価比較器１０８は、比較器及び評価
値を記憶するレジスタからなる評価比較器である。

【００３９】上記候補ベクトルレジスタ１０９は、複数
のＤ−フリップフロップ（ＦＦ）から構成され、評価比
較器１０８の出力をもとに試行ベクトルをホールドす
る。

【００４０】上記制御器１１０は、入力端子１０２から
の動き情報から設定されるベクトル探索範囲内の第１段
階の試行ベクトルとレジスタ１０９からの候補ベクトル
を基にした第２段階の試行ベクトルを出力する。

【００４１】上記動きベクトル出力端子１１１は、得ら
れた動きベクトルを出力する動きベクトル出力端子であ
る。

【００４２】図２は上記制御器１１０の構成を示すブロ
ック図である。この図において、制御器１１０は、動き
情報入力端子２００、候補ベクトル入力端子２０１、動
き情報テーブル２０２（分別手段）、カウンタ２０３、
ベクトル発生器Ａ２０４（第１のベクトル発生手段）、
ベクトル発生器Ｂ２０５（第２のベクトル発生手段）、
セレクタ２０６、試行ベクトル出力端子２０７、処理段
階信号出力端子２０８及び候補ベクトル更新信号出力端
子２０９から構成される。

【００４３】上記動き情報入力端子２００及び動き情報
テーブル２０２は、全体として、予め予測される動きの
大きさを入力する動き情報入力手段２１０を構成する。

【００４４】上記動き情報入力端子２００は、動き情報
の入力端子であり図１の動き情報入力端子１０２に接続
される。

【００４５】上記候補ベクトル入力端子２０１は、候補
ベクトル入力端子であり図１の候補ベクトルレジスタ１
０９に接続される。

【００４６】上記動き情報テーブル２０２は、動きベク
トル情報を分別するテーブルである。

【００４７】上記カウンタ２０３は、現画像メモリ１０
３内の矩形ブロックと、前画像メモリ１０４内の検索対
象ブロックを読み出すためのアドレスを発生するカウン
タであり、１個のベクトルの評価毎にカウントをする。

【００４８】上記ベクトル発生器Ａ２０４は、検索範囲
の動きベクトルを発生するものであり、テーブル２０２
でコード化された動き情報とカウンタ２０３出力をもと
に第１段階の試行ベクトル及び処理段階信号を出力する
ベクトル発生器である。

【００４９】上記ベクトル発生器Ｂ２０５は、ベクトル
発生器Ａ２０４の入力に加えて入力端子２０１からの候
補ベクトルを用いて第２段階の試行ベクトル及び候補ベ
クトルの更新信号を出力するベクトル発生器である。

【００５０】上記セレクタ２０６は、出力試行ベクトル
を処理段階によって切替えるセレクタである。

【００５１】上記試行ベクトル出力端子２０７は、試行
ベクトルの出力端子である。

【００５２】上記処理段階信号出力端子２０８は、処理
段階信号の出力端子である。

【００５３】上記候補ベクトル更新信号出力端子２０９
は、候補ベクトル更新信号の出力端子である。

【００５４】このように、本実施形態に係る動きベクト
ル検出装置１０は、予め予測される動きの大きさを入力
する動き情報入力端子２００と、入力された動きベクト
ル情報を分別する動き情報テーブル２０２と、１個のベ
クトルの評価毎にカウントをするカウンタ２０３と、テ
ーブル２０２でコード化された動き情報とカウンタ２０
３出力をもとに第１段階の試行ベクトル及び処理段階信
号を出力するベクトル発生器Ａ２０４と、ベクトル発生
器Ａ２０４の入力に加えて入力端子２０１からの候補ベ
クトルを用いて第２段階の試行ベクトル及び候補ベクト
ルの更新信号を出力するベクトル発生器Ｂ２０５と、出
力試行ベクトルを処理段階によって切替えるセレクタ２
０６とを有する制御器１１０を備えた構成となってい
る。

【００５５】特に、従来例の構成に比べると、制御部１
１０内のベクトル発生器Ａ２０４，ベクトル発生器Ｂ２
０５に、動き情報をコード化した信号が入力されている
点が大きな違いとなっている。

【００５６】次に、上述のように構成された動きベクト
ル検出装置１０の動作を説明する。

【００５７】本発明に係る動きベクトル検出装置は、画
像に含まれる動きの大きさを元に候補ベクトルの数を変
化させ、さらには候補ベクトル数に関係するベクトル探
索範囲も可変にするものである。

【００５８】前述のように、リアルタイムなベクトル検
出では、許容される処理時間と第１段階の簡略度を一定
にすると、候補ベクトル数の数によってベクトル探索範
囲が決定されることになる。従来例では、候補ベクトル
の数は一定、または動きベクトル検出時の数１に示す式
による評価値に応じて変化するものであったため、探索
範囲は画像に含まれる動きの大きさには関係のないもの
となっていた。

【００５９】画像に含まれる動きの大きさは、実際に動
きベクトル検出を行なわないと正確には判らないが、符
号化の際のフレームレート及び過去に検出した動きベク
トルの大きさから推測することができる。

【００６０】そこで、本実施形態に係る動きベクトル検
出装置は、従来例のような２段階のベクトル検出におい
て、推測された動きの大きさから探索範囲を設定し、大
きな動きでは広い探索範囲を持ち、小さな動きでは狭い
探索範囲で精度の高い検出を行うことで、リアルタイム
性を損なわずに前述の課題を解決するものである。

【００６１】以下、動きベクトル検出装置１０の動作に
ついて詳細に説明する。

【００６２】最初に、入力信号として必要な動き量の推
定について、具体例を説明する。

【００６３】まず、駒落としなどでフレーム間隔がひら
いたときを考える。駒落としは、フレームとフレームの
時間間隔が大きくなることであるため、画像内の等速で
移動している物体の移動距離は駒落としの枚数に比例し
て大きくなる。このため、駒落しが発生すると動き量は
大きくなるといえ、ベクトル探索範囲を広くする必要が
でてくる。

【００６４】また、動画像において近傍に位置するブロ
ック同士の動きは類似する場合が多いことが知られてい
る。したがって、隣接するブロックの動きが小さければ
ベクトル検出該当ブロックの動きは小さいと予想され、
逆に動きが大きければベクトル検出該当ブロックの動き
は大きくなると考えられる。さらに、前フレームの同じ
位置のブロックの動きベクトルから予測することも考え
られる。

【００６５】次に、ベクトル検出対象ブロックにおける
ベクトル検出が開始する前に、現フレーム及び前フレー
ムの画像データは画像メモリ１０３，１０４に書き込ま
れており、上述のようにして予測された動き情報は、前
記図１の入力端子１０２から入力される。この動き情報
信号は、前記図２の動き情報テーブル２０２に入力さ
れ、動きの大きさに応じて分別される。例えば、入力さ
れた動きの大きさが０以上２未満ならΑに、２以上６未
満ならＢに、６以上ならＣというグループに変換を行
う。すなわち、動き情報テーブル２０２では、推測され
る動き量に合った探索範囲等を設定することになる。

【００６６】以上の設定が終了後、第１段階における具
体的な動きベクトル評価を開始する。

【００６７】カウンタ２０３からは、第１段階の１番目
の試行ベクトルに対するタイムコードが出力される。ベ
クトル発生器Ａ２０４では、このタイムコードとテーブ
ル２０２からのグループをもとに、グループで設定され
る探索範囲内で最初の試行ベクトルを出力する。第１段
階の処理時には、セレクタ２０６で常にベクトル発生器
Ａ２０４からの試行ベクトルが選択され、試行ベクトル
出力端子２０７から出力される。

【００６８】画像メモリ１０３からは、基準となる現フ
レームのベクトル検出対象ブロックのデータが出力さ
れ、画像メモリ１０４からは制御器１１０出力の試行ベ
クトルの値に対応して基準のブロックからシフトされた
前フレームブロックのデータが出力される。両データ
共、空間フィルタ１０５に入力され、ここでサブサンプ
リングにより画素数の削減が行なわれる。

【００６９】第１段階の処理では、制御器１１０の処理
段階信号によりセレクタ１０６は常に空間フィルタ出力
を選択し、評価演算器１０７には１個の試行ベクトルに
対応したサブサンプリングされた画像データが入力され
る。評価演算器１０７では、これらのデータを用いて数
１に示す式の演算を行い評価値を算出する。

【００７０】得られた評価値は評価比較器１０８に入力
され、過去の評価値と比較される。最初の試行ベクトル
では、評価比較器１１０の内部レジスタが最大値に設定
されているため、無条件に内部レジスタの値を更新し、
同時に候補ベクトルが検出されたことを示すパルスを候
補ベクトルレジスタ１０９に送出する。レジスタ１０９
では、このパルスが入力された時の試行ベクトル、ここ
では最初の試行ベクトルを候補ベクトルとしてホールド
する。

【００７１】このようにして、１番目の試行ベクトルに
対する評価が終了すると、カウンタ２０３がカウントア
ップし、２番目の試行ベクトルの評価が開始される。

【００７２】以後、同じ動作を繰り返し行い、動き情報
テーブル２０２で与えられるグループにおける第１段階
での全ての試行ベクトルの評価を終え、第２段階の候補
ベクトル評価に移る。この時、候補ベクトルレジスタ１
０９内には、評価値が小さい値をとるベクトルが複数個
保持されていることになる。

【００７３】第２段階では、候補ベクトルレジスタ１０
９に保持されている候補ベクトル及びその周辺につい
て、サブサンプリングを行なわない画像データを用いて
評価を行う。

【００７４】カウンタ２０３からは、第２段階の１番目
の候補ベクトルに対するタイムコードが出力され、これ
に応じてベクトル発生器Ｂ２０５からは候補ベクトル更
新信号が出力される。この候補ベクトル更新信号を受け
て、候補ベクトルレジスタ１０９は第１の候補ベクト
ル、つまり第１段階で最も評価値が小さくなった時のベ
クトルを出力する。このベクトルはベクトル発生器Ｂ２
０５に入力され、そのまま第２段階の１番目の試行ベク
トルとなり、セレクタ２０６で選択され、試行ベクトル
出力端子２０７より出力される。

【００７５】画像メモリ１０３からは、基準となる現フ
レームのブロックデータが、画像メモリ１０４からは試
行ベクトルの値に対応してシフトされた前フレームブロ
ックのデータが出力される。これらのデータは、空間フ
ィルタ１０５を通らない経路で評価演算器１０７に入力
され、以後は第１段階と同じ処理でベクトルの評価及び
比較を行う。第２段階の最初の候補ベクトルについて
も、無条件に仮の動きベクトルとして候補ベクトルレジ
スタ１０９にベクトル値を保持する。

【００７６】このようにして、第１の候補ベクトルに対
する評価が終了すると、カウンタ２０３がカウントアッ
プし、このベクトルの周辺について評価を行う。これら
の評価が終了すると、候補ベクトル更新信号が出力さ
れ、第２の候補ベクトルの評価を行う。

【００７７】以上のことを繰り返し、動き情報テーブル
２０２で設定された所定の候補ベクトル個数の評価を終
えた時点での、最小評価値を得るベクトルを動きベクト
ルとして出力端子２０９より出力する。

【００７８】以上説明したように、本実施形態に係る動
きベクトル検出装置１０は、予め予測される動きの大き
さを入力する動き情報入力端子２００と、入力された動
きベクトル情報を分別する動き情報テーブル２０２と、
１個のベクトルの評価毎にカウントをするカウンタ２０
３と、テーブル２０２でコード化された動き情報とカウ
ンタ２０３出力をもとに第１段階の試行ベクトル及び処
理段階信号を出力するベクトル発生器Ａ２０４と、ベク
トル発生器Ａ２０４の入力に加えて入力端子２０１から
の候補ベクトルを用いて第２段階の試行ベクトル及び候
補ベクトルの更新信号を出力するベクトル発生器Ｂ２０
５と、出力試行ベクトルを処理段階によって切替えるセ
レクタ２０６とを有する制御器１１０を備え、制御器１
１０は、動き情報入力端子２００及び動き情報テーブル
２０２からなる動き情報入力手段２１０により入力され
た動きの大きさに基づいて動きベクトル探索範囲及び候
補ベクトル数を決定し、決定された探索範囲に基づいて
簡略化した手段でベクトル探索を行い複数の候補ベクト
ルを求めるとともに、更に該決定された数の候補ベクト
ルについて簡略化しない手段でベクトル評価を行って動
きベクトルを検出するようにしているので、予測される
動き情報をもとに、探索範囲及び探索精度を変更するこ
とで、処理のリアルタイム性を失わずに、効果的なベク
トル探索を行うことができる。

【００７９】図３及び図４を参照して本実施形態の効果
をより詳細に説明する。

【００８０】図３及び図４は探索範囲と候補ベクトル数
の関係を示す図である。図３は最大探索範囲をとるとき
を示しており、従来例での処理にあたる。探索範囲は広
いが、図中の矢印で示される候補ベクトルの数が少な
い。一方、図４は探索範囲を狭くしたときを示してお
り、候補ベクトルの数が増え精度の高い検出が行なえる
ことがわかる。従来例では、図３に示す処理しか行なえ
なかったため、動きの小さな画像に対しては、検出精度
の劣化が問題になっていた。

【００８１】これに対し、本実施形態では、動きの小さ
な画像に対しては、図３に示すように探索範囲を狭くし
検出精度を高めることで、この問題を解決している。ま
た、本実施形態では、予測される動き量をもとに、動き
が小さく広い探索範囲が不要であると判断されたときの
み探索範囲を狭くするため、狭くすることの影響は出な
い。

【００８２】

【表１】

【００８３】表１は、候補ベクトル個数とベクトル探索
範囲の関係を示す表であり、処理量はベクトルの個数で
示している。ここで、第１段階ではサブサンプリングで
１／４に画素数を減らしたものを用いている。第２段階
では候補ベクトルとその周辺の計９点の探索を行う。探
索範囲は水平・垂直方向とも同じにしている。最大探索
範囲（＋１５〜−１６）処理時に候補ベクトルを４本選
べるということは、サブサンプリングを行なわない画像
１ブロックあたり２９２個のベクトルの評価を行う処理
能力にあたる。

【００８４】本実施形態では、この処理能力の割当て、
つまり第１段階と第２段階の処理量の割合を変化させて
いるだけであり、第１段階と２段階の処理量の合計は一
定であることから、処理のリアルタイム性を保つことが
できる。

【００８５】また、従来例で指摘したように２種類の方
法を切替える方法では、回路規模が大きくなるという欠
点があったが、本実施形態では、動きベクトルの演算自
体は同じ回路が使え、試行ベクトルの発生部に動き情報
をデコードする回路が追加されるだけであるため、容易
に実現することができる。

【００８６】上述した実施形態では、候補ベクトル数と
探索範囲を動き情報をもとに変化させる方法を、第１段
階で粗い探索を行い複数の候補ベクトルを得、第２段階
で複数の候補ベクトルとその周辺のベクトルについて簡
略化しない評価を行う方法について説明しているが、第
２段階で複数の候補ベクトルについてのみ簡略化しない
評価を行う方法にも適用することができる。

【００８７】また、第１段階の簡略化手段はサブサンプ
リングに限らず、２値化のような画素あたりの情報の深
さを削減する方法なども適用可能である。

【００８８】また、上記実施形態では、画像に含まれる
動きの大きさを推測し、これに対応するように候補ベク
トル数と探索範囲を変化させていたが、これに対し、画
像に含まれる動きベクトルを推測し、候補べクトル数、
探索範囲に加えて探索位置を変化させるようにしてもよ
い。

【００８９】また、上記実施形態において、隣接するブ
ロックの動きベクトルなどから、検出画像ブロックの動
きを予測する場合、画像に含まれる動きベクトルを推定
することができる。例えば、隣接ブロックにおいて右に
５画素移動している場合は、検出ブロックの動きも右５
画素の移動に近いと考えられる。したがって、図２に示
す動き情報テーブル２０２で動きの大きさだけでなく向
きの情報も用いたグループを生成するようにすれば、ベ
クトル発生器Ａ２０４では予測ベクトルを中心にした探
索範囲を設定することができ、より効率の高いベクトル
検出が可能になる。

【００９０】また、本実施形態では動きベクトル検出方
法を、例えばＭＰＥＧアルゴリズムに基づく動画像圧縮
装置に適用してもよいが、勿論これには限定されず、動
き補償を用いるものであれば全ての装置に適用可能であ
ることは言うまでもない。

【００９１】さらに、上記動きベクトル検出装置を構成
する回路や部材の数、種類などは前述した実施形態に限
られないことは言うまでもなく、ソフトウェア（例え
ば、Ｃ言語）により実現するようにしてもよい。

【００９２】

【発明の効果】本発明に係る動きベクトル検出装置は、
予め予測される動きの大きさを入力する動き情報入力手
段と、動き情報入力手段により入力された動きの大きさ
に基づいて動きベクトル探索範囲及び候補ベクトル数を
決定する探索範囲決定手段と、探索範囲決定手段により
決定された探索範囲に基づいて簡略化した手段でベクト
ル探索を行い複数の候補ベクトルを求めるとともに、更
に該探索範囲決定手段で決定された数の候補ベクトルに
ついて簡略化しない手段でベクトル評価を行って動きベ
クトルを検出する動きベクトル検出手段とを備えて構成
しているので、予測される動き情報をもとに、探索範囲
及び探索精度を変更することができ、処理のリアルタイ
ム性を失わずに、効果的なベクトル探索を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施形態に係る動きベクトル
検出装置の構成を示すブロック図である。

【図２】上記動きベクトル検出装置の制御器の構成図で
ある。

【図３】上記動きベクトル検出装置の検索範囲を示す図
である。

【図４】上記動きベクトル検出装置の検索範囲を示す図
である。

【符号の説明】

１０ 動きベクトル検出装置、１００ 現画像データ入
力端子、１０１ 前画像データ入力端子、１０２ 動き
情報入力端子、１０３，１０４ 画像メモリ、１０５
空間フィルタ、１０６ セレクタ、１０７ 評価演算
器、１０８ 評価比較器、１０９ 候補ベクトルレジス
タ、１１０ 制御器（探索範囲決定手段）、１１１ 動
きベクトル出力端子１１１、２００ 動き情報入力端
子、２０１候補ベクトル入力端子、２０２ 動き情報テ
ーブル（分別手段）、２０３ カウンタ、２０４ ベク
トル発生器Ａ（第１のベクトル発生手段）、２０５ ベ
クトル発生器Ｂ（第２のベクトル発生手段）、２０６
セレクタ、２０７ 試行ベクトル出力端子、２０８ 処
理段階信号出力端子、２０９ 候補ベクトル更新信号出
力端子、２１０ 動き情報入力手段

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 符号化対象フレームを所定のブロックに
   分割し、各ブロックに対して前フレームの中から最も差
   分が小さくなる位置を検出する動きベクトル検出装置に
   おいて、 予め予測される動きの大きさを入力する動き情報入力手
   段と、 前記動き情報入力手段により入力された動きの大きさに
   基づいて動きベクトル探索範囲及び候補ベクトル数を決
   定する探索範囲決定手段と、 前記探索範囲決定手段により決定された探索範囲に基づ
   いて簡略化した手段でベクトル探索を行い複数の候補ベ
   クトルを求めるとともに、更に該探索範囲決定手段で決
   定された数の候補ベクトルについて簡略化しない手段で
   ベクトル評価を行って動きベクトルを検出する動きベク
   トル検出手段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】 さらに、上記請求項１記載の動きベクト
   ル検出装置において、 前記動きベクトル検出手段は、前記候補ベクトルの周辺
   に位置するベクトルの評価も簡略化しない手段で行うこ
   とを特徴とする動きベクトル検出装置。
3. 【請求項３】 前記簡略化した手段は、サブサンプリン
   グによりブロック内の画素数を削減して粗いベクトル検
   出を行い、評価値の小さい複数個のベクトルを候補ベク
   トルとして動きべクトルを検出するようにしたことを特
   徴とする請求項１記載の動きベクトル検出装置。
4. 【請求項４】 前記簡略化しない手段は、候補ベクトル
   及びその周辺のベクトルについてブロック内の全ての画
   素を用いて動きべクトルを検出するようにしたことを特
   徴とする請求項１又は２の何れかに記載の動きベクトル
   検出装置。
5. 【請求項５】 前記動き情報入力手段は、 推測される動きの大きさを示す動き情報を入力する入力
   端子と、 前記入力端子に入力される動きベクトル情報を分別する
   分別手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２の
   何れかに記載の動きベクトル検出装置。
6. 【請求項６】 前記入力端子に入力される動き情報は、
   符号化の際のフレームレート及び過去に検出した動きベ
   クトルの大きさに基づく推測値であることを特徴とする
   請求項５に記載の動きベクトル検出装置。
7. 【請求項７】 前記分別手段は、動きベクトル情報をコ
   ード化して分別した動き情報テーブルを備え、 前記動き情報が入力されるとコード化された動き情報を
   出力することを特徴とする請求項５に記載の動きベクト
   ル検出装置。
8. 【請求項８】 前記動きベクトル検出手段は、 ベクトルの評価毎にカウントをするカウンタと、 コード化された動き情報及び前記カウンタ出力を基に第
   １段階の試行ベクトル及び処理段階信号を出力する第１
   のベクトル発生手段と、 コード化された動き情報、前記カウンタ出力及び候補ベ
   クトルを用いて第２段階の試行ベクトル及び候補ベクト
   ルの更新信号を出力する第２のベクトル発生手段とを備
   えたことを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の
   動きベクトル検出装置。