JPH1051794A - 動きベクトル検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像の輝度変化による誤検出がなく、しかも画
面上で輝度が一様に変化しているような画像についても
動きベクトルを検出できる動きベクトル検出装置を提供
する。 【解決手段】参照画面および検出対象画面の画像の各々
の平均輝度を検出する平均輝度検出部１０２と、両画像
から各々の平均輝度を差し引いた特徴画像を生成する特
徴画像生成部１０４と、両画像の各々の平均輝度の差を
求める平均輝度差算出部１０３と、平均輝度差が所定値
未満のときは画像メモリ１０１からの参照画面および検
出対象画面の画像を用いて動きベクトルを検出し、所定
値以上のときは特徴画像を用いて動きベクトルを検出す
るための判定部１０５、切替器１０６および動きベクト
ル検出部１０７を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動画像信号の記録
・通信・伝送および放送等に用いられる動画像符号化装
置に係り、特に符号化対象画面である検出対象画面の部
分領域が参照画面のどの部分領域から動いたかを表す動
きベクトルを検出する動きベクトル検出方法および装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】動画像信号は情報量が膨大であるため、
単にディジタル化して伝送や記録を行おうとすると、極
めて広帯域の伝送路や、大容量の記録媒体を必要とす
る。そこで、テレビ電話、テレビ会議、ＣＡＴＶおよび
画像ファイル装置等では、動画像信号を少ないデータ量
に圧縮符号化する技術が用いられる。

【０００３】動画像信号の圧縮符号化技術の一つとし
て、動き補償予測符号化方式が知られている。動き補償
予測符号化方式では、符号化済みの画面を参照画面と
し、入力画面の部分領域に対して参照画面の最も相関の
高い部分領域を検出することにより、入力画面の部分領
域が参照画面のどの部分領域から動いたものかを表す動
きベクトルを求め、入力画面の部分領域と動きベクトル
により示される参照画面の部分領域との差分である予測
誤差信号を符号化する。

【０００４】動きベクトル検出方法には種々あるが、参
照画面から符号化対象画面の複数画素で構成される単位
ブロックとその単位ブロックの各対応画素との差の絶対
値和（マッチング誤差）が最小となる参照ブロックの位
置を探索する方法が知られている。この検出方法は、映
画などのようなフェードインやフェードアウト処理され
た画像では、画面間の輝度変化が大きく、近似した参照
ブロックでも各対応画素の差分が同様に大きくなり、マ
ッチング誤差も大きくなるために、一部の対応画素の差
分が小さくなる参照ブロックが存在すると動きベクトル
の誤検出を生じるという問題がある。

【０００５】このような画像の輝度変化による動きベク
トルの誤検出を避けるため、参照画面の画像および動き
ベクトルの検出対象画面（符号化対象画面）の画像とし
て、エッジ抽出を行って得られる特徴画像を用いて動き
ベクトルを検出する方法が知られている（特開平２−２
９４１８１）。しかし、この方法では画面上で輝度が一
様に変化しているようなエッジ情報をあまり含まない画
像の場合は、エッジが十分に抽出されないために、動き
ベクトルの検出が難しい。さらに、参照画像と符号化対
象画像のそれぞれのエクジ抽出のための減算回路を必要
とし、かつエッジ抽出後の画像は画素値のダイナミック
レンジが増加するため、符号化対象画素と参照画素の両
方の入力レジスタのビット数が増加し、回路規模の増大
を招いていた。

【０００６】一方、動き補償予測符号化方式の動画像符
号化装置においては、符号化効率を高めるために、符号
化する際の画面順序を入れ替えることにより、時間的に
前に入力された画面からだけではなく、時間的に後に入
力される画面からの予測も用いて動き補償を行う場合が
ある。前者を前方予測符号化、後者を後方予測符号化と
呼び、またこれら予測符号化に用いられる動きベクトル
を検出する動作を前方予測動きベクトル検出および後方
予測動きベクトル検出と呼ぶ。

【０００７】図１８は、この動き補償予測符号化方式の
動画像符号化装置に適用される従来の動きベクトル検出
装置の構成例を示すブロック図である。この動きベクト
ル検出装置は、前方予測動きベクトル検出部、つまり時
間的に前に入力された画面を参照画面として検出対象画
面の部分領域（検出対象ブロック）の動きベクトルの候
補を検出する動作を基本とする第１の動きベクトル検出
部１００１と、後方予測動きベクトル検出部、つまり時
間的に後に入力される画面を参照画面として検出対象ブ
ロックの動きベクトルの候補を検出する動作を基本とす
る第２の動きベクトル検出部１００２と、これらの動き
ベクトル候補の中から最適な高精度の動きベクトルを検
出する第３の動きベクトル検出部１００３と、画像メモ
リ１００４と、第１および第２の動きベクトル検出部１
００１，１００２からの動きベクトル候補を一時記憶す
るためのバッファ１００５，１００６、第１の動きベク
トル検出部１００１からの動きベクトル候補と共に予測
誤差を一時記憶するバッファ１００７および遅延回路１
００８からなる。

【０００８】図１９は、画面の入力順序に対する符号化
順序および予測方向の関係を示す図であり、また図２０
および図２１は第１〜第３の動きベクトル検出部１００
１〜１００３の動作を示す図である。さらに、図２２は
入力の画面変化（シーンチェンジ）が生じた場合の第１
〜第３の動きベクトル検出部１００１〜１００３の動作
を示す図である。図１９〜図２２において、Ｉはイント
ラ符号化が時用される画面、Ｐは前方予測符号化が適用
される画面、Ｂは両方向予測符号化が適用される画面で
あり、画面Ｉ，Ｐだけが動きベクトル検出時に参照画面
として使用され、画面Ｂは参照画面として使用されな
い。

【０００９】図１８において、入力端子１１から入力さ
れた画像信号１２は画像メモリ１００４に記憶される。
第１および第２の動きベクトル検出部１００１，１００
２により、画像メモリ１００４から参照画面の画像信号
と検出対象ブロックの画像信号が読み出されると共に、
図１９に示すような符号化順序に従って検出対象画面の
画像信号が読み出されて遅延回路１００８に入力され
る。

【００１０】ここでは１画面前の検出対象ブロックにつ
いて検出された動きベクトル候補に基づいて、探索範囲
を限定して第１および第２の動きベクトル検出部１００
１，１００２で検出対象ブロックの動きベクトル候補を
検出するため、検出対象画面および参照画面の画像信号
は、図２０（ａ）（ｂ）または図２１（ａ）（ｂ）に示
すような画面順序で読み出される。なお、図２０（ａ）
（ｂ）は参照画面間隔が３に固定の場合、また図２１
（ａ）（ｂ）は参照画面間隔が可変（１〜３）の場合で
ある。なお、図１９においても、画面の入力順序に対す
る符号化順序および予測方向の関係を参照画面間隔が３
に固定の場合と可変（１〜３）の場合について示してい
る。

【００１１】第１の動きベクトル検出部１００１は、図
２０（ａ）または図２１（ａ）に示されるように、検出
対象画面に対して常に時間的に前に入力された画面を参
照画面として動きベクトル候補を検出する前方予測動き
ベクトル検出を行う。

【００１２】第２の動きベクトル検出部１００２は、図
２０（ｂ）または図２１（ｂ）に示されるように、参照
画面として使用されない検出対象画面（Ｂ）に対して
は、時間的に後に入力される画面を参照画面として動き
ベクトル候補を検出する後方予測動きベクトル検出を行
うが、参照画面として使用される検出対象画面（Ｉまた
はＰ）に対しては、第１の動きベクトル検出部１００１
と同様に前方予測動きベクトル検出を行う。この際、第
２の動きベクトル検出部１００２は第１の動きベクトル
検出部１００１と異なる探索精度またはマッチング精度
で動きベクトル検出を行うことにより、第１および第２
の動きベクトル検出部１００１，１００２全体として動
きベクトルの検出精度を向上させている。

【００１３】第３の動きベクトル検出部１００３は、こ
のようにして検出された動きベクトル候補に基づいて、
図示しない符号化部内の画像メモリに記憶された参照画
面の画像信号を図２０（ｃ）または図２１（ｃ）に示す
ような順序で読み出して、高精度な最適動きベクトルを
検出する。

【００１４】しかし、この従来の動きベクトル検出装置
では、検出対象画面がＢ０やＢ３などの場合、図２０
（ｂ）（ｃ）または図２１（ｂ）（ｃ）に示されるよう
に、動きベクトル候補の検出時刻が図１９中の符号化順
序で示した符号化時刻よりも１画面分以上の時間遅れる
ため、入力された画像信号が実際に符号化されるまでの
時間、すなわち符号化遅延が大きくなってしまうと共
に、符号化時刻に合わせて動きベクトル候補を一時記憶
するためのバッファ１００６，１００７や、検出対象画
面の画像信号を遅延させるための遅延回路１００８とし
て大容量のメモリが必要となり、ハードウェア規模が大
きなものとなってしまう。

【００１５】また、図２１に示すように参照画面間隔が
一定でない場合には、第２の動きベクトル検出部１００
２は第１の動きベクトル検出部１００１より１画面分以
上時間的に遅れて同じ検出対象画面に対する動きベクト
ル検出を行うことになる。その場合、第１の動きベクト
ル検出部１００１で求められた１６×８のマッチングサ
イズの予測誤差と、第２の動きベクトル検出部１００２
で求められた１６×８のマッチングサイズの予測誤差の
和で１６×１６のマッチングサイズの予測誤差を生成し
て動きベクトル検出精度を向上させるためには、第１の
動きベクトル検出部１００１で求められた予測誤差を１
画面の全ブロックの全動きベクトル探索点についてバッ
ファ１００７で記憶する必要があり、バッファ１００７
として大容量のメモリが必要となる。

【００１６】また、単独で２画素精度の探索を行う第１
の動きベクトル検出部１００１と第２の動きベクトル検
出部１００２とで、動きベクトル探索点の位相を異なら
せて１画素精度の検出を行うためには、画像メモリ１０
０４から検出対象画面の同一の画像信号を１画素分だけ
ずれた異なるタイミングで読み出す必要があり、メモリ
アクセス速度の負担が大きくなる。

【００１７】さらに、従来の動きベクトル検出装置で
は、図２２（ａ）の記号↓で示す位置で画面が切り替わ
っている場合には、Ｂ３・Ｂ４・Ｐ５・Ｂ７・Ｐｂの検
出対象画面に対する、時間的に前に入力された画面を参
照画面とする動きベクトル検出や、Ｂ６・Ｂ９・Ｂａの
検出対象画面に対する、時間的に後に入力される画面を
参照画面とする動きベクトル検出を行っても、符号化効
率の高い動きベクトル検出を行うことができず、動きベ
クトル検出部で無駄な電力を消費することになってしま
う。

【００１８】また、従来の別の動きベクトル検出装置
は、図２３に示すように動きベクトルの探索範囲内の参
照画素を供給する参照画素供給部２００１と、探索範囲
内の各動きベクトル候補に対応する複数種類の遅延量の
符号化対象画素データを得るための符号化対象画素デー
タ遅延部２００２と、入力される参照画素と符号化対象
画素との差分の絶対値和の算出により各動きベクトル候
補に対応するマッチング誤差を算出するマッチング誤差
算出部２００３と、マッチング誤差算出部２００３から
出力されるマッチング誤差の最小値を検出して動きベク
トルを決定するための最小誤差位置検出部２００４とで
構成されている。

【００１９】このような動きベクトル検出装置を用いた
場合の探索範囲を拡大する方法として、図２４に示すよ
うに符号化対象画素を１ブロック期間遅延させる符号化
対象画素遅延部３００１〜３００３と複数の動きベクト
ル検出ユニット３００４〜３００７と動きベクトル検出
装置を構成し、動きベクトル検出ユニット３００４〜３
００７に供給する参照画素を共通にして、動きベクトル
検出ユニット３００４〜３００７に供給する符号化対象
ブロックの供給タイミングをずらせることにより、探索
範囲を拡大する方法が知られている（特開平７−２８８
８１８）。

【００２０】しかし、この探索範囲の拡大手法では、動
きベクトル検出装置の内部と外部に同じ遅延回路を重複
して用いており、しかも動きベクトル検出ユニット３０
０４〜３００７から出力される動きベクトル候補から最
適な動きベクトルを検出するための回路も必要になる。
従って、図２４に示した従来の探索範囲の拡大手法にお
いては、符号化対象画素を再度入力するか符号化対象画
素の記憶用のメモリを追加する必要があり、複数の動き
ベクトル検出結果からの再検出も必要であるために、回
路規模と消費電力の増加が大きい。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、画像
の輝度変化による誤検出を避けるために、参照画面およ
び検出対象画面の画像としてエッジ抽出を行って得られ
る特徴画像を用いて動きベクトルを検出する方法では、
画面上で輝度が一様に変化しているような画像の場合
は、エッジが抽出されないために、動きベクトルの検出
が難しいという問題があった。しかも、参照画像と符号
化対象画像のそれぞれのエッジ抽出のための減算回路を
必要とし、符号化対象画素と参照画素の双方の入力レジ
スタのビット数が増加するために、回路規摸が増大する
という問題を生じていた。

【００２２】また、従来の動きベクトル検出装置では、
符号化遅延が大きいと共に、大容量のメモリを必要と
し、メモリアクセス速度の負担を増大させるという問題
があった。

【００２３】さらに、従来の動きベクトル検出装置で
は、入力される画像に場面変化があった場合には動きベ
クトル検出機能を符号化効率向上のために有効に利用で
きず、無用な電力を消費するという問題があった。

【００２４】また、従来の探索範囲拡大手法において
は、符号化対象画素を再度入力するか符号化対象画素の
記憶用メモリの追加の必要があり、複数の動きベクトル
検出結果からの再検出も必要であるため、回路規模と消
費電力の増加が大きいという問題があった。

【００２５】本発明の第１の目的は、画像の輝度変化に
よる誤検出がなく、しかも画面上で輝度が一様に変化し
ているような画像についても動きベクトルを検出でき、
また小回路規模で構成可能な動きベクトル検出装置を提
供することにある。

【００２６】本発明の第２の目的は、検出対象画面に対
して時間的に後に入力される画面を参照画面とする動き
ベクトル検出の開始タイミングを早くすることにより、
符号化遅延を小さくし、かつ大容量のメモリを必要とせ
ず、またメモリアクセス速度の負担を軽減できる動きベ
クトル検出装置を提供することにある。

【００２７】本発明の第３の目的は、入力された画面の
場面変化に対してできるだけ無用な動きベクトル検出演
算を省き、検出精度を向上させると共に無用な電力消費
を削減できる動きベクトル検出装置を提供することにあ
る。

【００２８】本発明の第４の目的は、参照領域の拡大や
参照画面の切り換えにおいても検出対象ブロックの外部
からの再入力や余分な遅延回路を不要として小回路規模
で実現できる動きベクトル検出装置を提供することにあ
る。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は第１の目的を達
成するため、参照画面の画像に対する検出対象画面の画
像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置にお
いて、参照画面の画像および検出対象画面の画像の各々
の平均輝度を検出し、さらに参照画面の画像および検出
対象画面の画像から各々の平均輝度を差し引いた画像を
特徴画像として生成し、この特徴画像を用いて動きベク
トルを検出するようにしたことを特徴とする。

【００３０】このように参照画面の画像および検出対象
画面の画像から各々の平均輝度を差し引いて得られた特
徴画像を用いて動きベクトルを検出すると、画像の輝度
変化による動きベクトルの誤検出を回避できるととも
に、画面上で輝度が一様に変化しているような画像の場
合でも、エッジ情報が保存された特徴画像が得られるた
め、動きベクトルを正しく検出することが可能となる。

【００３１】また、本発明は参照画面の画像および検出
対象画面の画像の各々の平均輝度の差が所定値以上か否
かを判定し、この平均輝度の差が所定値未満と判定され
たときは参照画面の画像および検出対象画面の画像を用
いて動きベクトルを検出し、所定値以上と判定されたと
きは参照画面の画像および検出対象画面の画像から各々
の平均輝度を差し引いて得られた特徴画像を用いて動き
ベクトルを検出するようにしたことを特徴とする。

【００３２】参照画面の画像および検出対象画面の画像
から各々の平均輝度を差し引いて得られた特徴画像は、
例えば参照画面の画像に対して検出対象画面の画像が局
部的に変化した場合、平均輝度も変化してしまうため、
特徴画像を用いて動きベクトルを検出すると動きベクト
ル検出が輝度変化の影響を受けてしまう。そこで、参照
画面の画像および検出対象画面の画像の各々の平均輝度
の差が所定値未満のときは、特徴画像でなく通常の参照
画面の画像および検出対象画面の画像を用いて動きベク
トルを検出することにより、このような画像の局部的な
変化が生じたときでも輝度変化の影響のない動きベクト
ル検出が可能となる。

【００３３】さらに、本発明は参照画面と検出対象画面
の平均輝度の差を該検出対象画面の画像中の検出対象画
素に加算し、この加算により得られる検出対象画素で構
成される単位ブロックの各画素と近似する参照ブロック
の位置を参照画面から検出して動きベクトルを検出する
ようにしたことを特徴とする。

【００３４】このように動きベクトル検出用検出対象画
素で構成される単位ブロックの各画素と対応する参照画
素との差を算出することにより、検出対象画面および参
照画面の平均輝度が差し引かれた画素値の差を算出で
き、画面間の輝度変化のみが除去された状態で動きベク
トル検出されるため、画面内の隣接画素の輝度差が一様
であっても誤検出を生じることが非常に少なくなる上、
ビット拡張が必要になるのは検出対象画素のための一時
記憶部のレジスタのみで、参照領域の記憶のためのレジ
スタや参照画素の切替回路のビット拡張が不要になる。

【００３５】本発明は、第２の目的を達成するため、参
照画面の画像に対する検出対象画面の画像の動きベクト
ルを検出する動きベクトル検出装置において、時間的に
前に入力された画面を参照画面として検出対象画面の画
像の動きベクトルを検出する動作を基本とする第１の動
きベクトル検出手段と、時間的に後に入力される画面を
参照画面として検出対象画面の画像の動きベクトルを検
出する動作を基本とする第２の動きベクトル検出手段と
を備え、参照画面として使用される画面の画像信号が入
力されるときは、第２の動きベクトル検出手段が該画面
を参照画面として時間的に前に入力された検出対象画面
の画像の動きベクトルを検出することを特徴とする。

【００３６】このように参照画面として使用される画面
（例えばＩ，Ｐ）の画像信号が入力されるときは、第１
の動きベクトル検出手段は該画面を参照画面として時間
的に後に入力される検出対象画面の画像の動きベクトル
を検出する「前方予測動きベクトル検出」を行い、第２
の動きベクトル検出手段は該画面を参照画面として時間
的に前に入力された検出対象画面の画像の動きベクトル
を検出する「後方予測動きベクトル検出」を行う。

【００３７】このようにすることにより、第２の動きベ
クトル検出手段は後方予測動きベクトル検出の処理開始
タイミングが早くなり、従来より早期に後方予測動きベ
クトル検出を行うことができるので、符号化遅延が短縮
され、かつ動きベクトル検出に必要なメモリ容量が削減
される。

【００３８】また、時間的に後に入力される画面を参照
画面とする動きベクトル検出が不要なときには、第２の
動きベクトル検出手段に第１の動きベクトル検出手段の
補助的動作を行わせ、第１および第２の動きベクトル検
出手段が時間的に前に入力された画面を参照画面とし
て、同一の検出対象画面に対して全体として動きベクト
ル検出精度が高くなるように、つまりマッチング精度ま
たは探索精度を高めるように異なる動きベクトル動作を
行うようにすることができる。この場合、第１および第
２の動きベクトル検出手段による検出対象画面の共通化
により、メモリアクセス速度の負担が軽減される。

【００３９】本発明は、第３の目的を達成するため、参
照画面の画像に対する検出対象画面の画像の動きベクト
ルを検出する動きベクトル検出装置において、時間的に
前に入力された画面を参照画面として検出対象画面の画
像の動きベクトルを検出する動作を基本とする第１の動
きベクトル検出手段と、時間的に後に入力される画面を
参照画面として検出対象画面の画像の動きベクトルを検
出する動作を基本とする第２の動きベクトル検出手段
と、第１の動きベクトル検出手段の検出結果に基づい
て、入力される画面の場面変化を検出することにより、
時間的に前に入力された画面または時間的に後に入力さ
れる画面を参照画面とする動きベクトル検出の必要性を
検出対象画面毎に判断する場面変化検出手段とを備え
る。

【００４０】そして、場面変化検出手段により時間的に
前に入力された画面を参照画像とする動きベクトル検出
が不要と判断された検出対象画面については、第１の動
きベクトル検出手段が第２の動きベクトル検出手段にお
ける参照画面と同一の時間的に後に入力される画面を参
照画面として動きベクトル検出を行う。このようにする
ことにより、時間的に後に入力される画面を参照画面と
する後方予測動きベクトル検出の精度、すなわちマッチ
ング精度または探索精度が向上する。

【００４１】また、場面変化検出手段により時間的に後
に入力される画面を参照画像とする動きベクトル検出が
不要と判断された検出対象画面については、第２の動き
ベクトル検出手段が第１の動きベクトル検出手段におけ
る参照画面と同一の時間的に前に入力された画面を参照
画面として動きベクトル検出を行う。このようにするこ
とにより、時間的に前に入力された画面を参照画面とす
る前方予測動きベクトル検出の精度、すなわちマッチン
グ精度または探索精度が向上する。

【００４２】また、場面変化検出手段により時間的に前
に入力された画面を参照画像とする動きベクトル検出が
不要と判断された検出対象画面については、第１の動き
ベクトル検出手段が時間的に後に入力される画面を参照
画面とする動きベクトル検出を停止し、場面変化検出手
段により時間的に後に入力される画面を参照画像とする
動きベクトル検出が不要と判断された検出対象画面につ
いては、第２の動きベクトル検出手段が時間的に前に入
力された画面を参照画面とする動きベクトル検出を停止
するようにしてもよく、これにより無用な電力消費が削
減される。さらに、場面変化検出手段により時間的に前
に入力された画面および時間的に後に入力される画面を
参照画像とする動きベクトル検出が不要と判断された検
出対象画面については、第１および第２動きベクトル検
出手段が共に動きベクトル検出を停止するようにすれ
ば、同様に無用な電力消費が削減される。

【００４３】場面変化検出手段は、例えば第１の動きベ
クトル検出手段において１画面に対して所定値以下の予
測誤差となる動きベクトルが所定数以上検出されなかっ
た場合、または第１の動きベクトル検出手段で検出され
た動きベクトルによる１画面内の予測誤差が所定値以上
となる場合に、該画面から場面が変化していると判断す
るように構成される。

【００４４】また、本発明は第４の目的を達成するた
め、検出対象画面について複数種類の遅延量の検出対象
画素を生成し、検出対象画面について外部から入力され
る検出対象画素と遅延された検出対象画素とを切替えて
複数種類の遅延量を与え、これら複数種類の遅延量の検
出対象画素によりそれぞれ構成される単位ブロックの各
画素と近似する参照ブロックの位置を参照画面から検出
して動きベクトルを検出するようにしたことを特徴とす
る。

【００４５】このようにすると、遅延された検出対象画
素の再利用により、外部からの再入力や余分な外部記憶
手段が不要になり、同一ブロックに対する動きベクトル
検出を動きベクトル検出部で行うことが可能であるた
め、動きベクトル検出装置の回路規模が小さくなる。

【００４６】また、本発明は検出対象画面について複数
種類の遅延量の検出対象画素を生成し、検出対象画面に
ついて外部から入力される検出対象画素と遅延された検
出対象画素とを切替え、参照画面と検出対象画面の平均
輝度の差を切替えられた検出対象画素に加算した後、遅
延を与えるようにし、遅延された複数種類の遅延量の検
出対象画素によりそれぞれ構成される単位ブロックの各
画素と近似する参照ブロックの位置を参照画面から検出
して動きベクトルを検出するようにしたことを特徴とす
る。

【００４７】このようにすると、動きベクトル検出用検
出対象画素で構成される単位ブロックの各画素と対応す
る参照画素との差を算出することにより、検出対象画面
および参照画面の平均輝度が差し引かれた画素値の差を
算出でき、画面間の輝度変化のみが除去された状態で動
きベクトル検出されるため、画面内の隣接画素の輝度差
が一様であっても誤検出を生じることが非常に少なくな
る上、ビット拡張が必要になるのは検出対象画素のため
の一時記憶部のレジスタのみで、参照領域の記憶のため
のレジスタや参照画素の切替回路のビット拡張が不要に
なり、しかも遅延された検出対象画素の再利用により、
外部からの再入力や余分な外部記憶手段が不要になり、
同一ブロックに対する動きベクトル検出を動きベクトル
検出部で行うことが可能であるため、動きベクトル検出
装置の回路規模がより一層小さくなる。

【００４８】さらに、本発明は第１の参照画面と検出対
象画面の平均輝度の差を該検出対象画面の画像中の対象
画素に加算して第１の動きベクトル検出用検出対象画素
を生成し、この第１の動きベクトル検出用検出対象画素
で構成される単位ブロックの各画素と近似する参照ブロ
ックの位置を第１の参照画面から検出して第２の動きベ
クトル検出用検出対象画素を生成し、この第２の動きベ
クトル検出用検出対象画素によりそれぞれ構成される単
位ブロックの各画素と近似する参照ブロックの位置を第
２の参照画面から検出して動きベクトルを検出するよう
にしたことを特徴とする。

【００４９】このように第１の動きベクトル検出用検出
対象画素を修正して第２の動きベクトル検出用検出対象
画素を生成することにより、参照画面の切り換えにおい
ても動きベクトル検出用検出対象画素を生成する前の検
出対象ブロックを外部に記憶して再入力する必要が無
く、画面間の輝度変化による誤検出を生じない動きベク
トル検出装置が小回路規模で実現することが可能とな
る。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００５１】（第１の実施形態）図１〜図３を用いて本
発明の第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態
に係る動きベクトル検出装置を含む動画像符号化装置を
示す図である。入力端子１１からの動画像の画像信号１
２は動きベクトル検出装置１００に入力される。動きベ
クトル検出装置１００には符号化部２００が接続されて
いる。動きベクトル検出装置１００は、画像メモリ１０
１、平均輝度検出部１０２、平均輝度差算出部１０３、
減算器１０４、判定部１０５、切替器１０６、第１およ
び第２の動きベクトル検出部１０７，１０８によって構
成される。

【００５２】画像メモリ１０１は、入力端子１１からの
画像信号１２の例えば１フレーム分を一時記憶する。平
均輝度検出部１０２は、入力端子１１からの画像信号１
２および画像メモリ１０１から読み出される画像信号を
入力とし、参照画面の画像および検出対象画面の画像信
号の画像毎の平均輝度（輝度信号の平均値）を検出し
て、平均輝度差算出部１０３および減算器１０４に出力
する。

【００５３】減算器１０４は、画像メモリ１０３から読
み出される参照画面の画像信号および検出対象画面の画
像信号から、平均輝度検出部１０２で検出された各々の
平均輝度を差し引くことによって、特徴画像信号を生成
する。

【００５４】平均輝度差算出部１０３は、平均輝度検出
部１０２で検出された参照画面の画像信号の平均輝度と
検出対象画面の画像信号の平均輝度との差（平均輝度
差）を検出対象画面の部分領域（検出対象ブロック）毎
に求めて判定部１０５に出力する。判定部１０５は、平
均輝度差算出部１０３で求められた平均輝度差が所定値
以上か否かを判定し、その判定結果に基づいて切替器１
０６を制御する。切替器１０６は、判定部１０５で平均
輝度差が所定値未満と判定されたときは画像メモリ１０
１から読み出された参照画面の画像信号および検出対象
画面の画像信号を選択し、平均輝度差が所定値以上と判
定されたときは減算器１０４で生成された特徴画像信号
を選択して、それを第１の動きベクトル検出部１０７に
供給する。

【００５５】第１の動きベクトル検出部１０７は、切替
器１０６を介して入力された画像信号を用いて、検出対
象画面の検出対象ブロックに対する参照画面からの動き
ベクトル候補を検出し、第２の動きベクトル検出部１０
８に供給する。第２の動きベクトル検出部１０８は、第
１の動きベクトル検出部１０７からの動きベクトル候補
に基づいて、画像メモリ１０１からの検出対象画面の検
出対象ブロックの高精度な最適動きベクトルを符号化部
２００内の画像メモリに記憶された局部復号画像信号を
参照画面の画像信号として検出し、符号化部２００に出
力する。

【００５６】図２に、符号化部２００の構成を示す。こ
の符号化部２００は、動き補償予測とＤＣＴ（離散コサ
イン変換）および可変長符号化を組み合わせた公知の動
画像符号化装置である。入力端子２０１からの画像信号
２０４は、まず動き補償適応予測が行われる。すなわ
ち、動き補償適応予測器２０７において入力端子２０３
からの動きベクトルを用いて画像メモリ２１８からの参
照画面の画像信号に対して動き補償が行われることによ
り、予測画像信号２０８が作成される。但し、動き補償
適応予測器２０７では動き補償予測と入力画像信号２０
４をそのまま符号化に用いるフレーム内符号化（予測信
号＝０）のうち、最適な予測モードが選択され、その予
測モードに対応する予測画像信号２０８および予測モー
ド信号２２０が出力される。

【００５７】次に、減算器２０６において入力の画像信
号２０４から予測画像信号２０８が減算され、予測誤差
信号２０９が生成される。予測誤差信号２０９は、ＤＣ
Ｔ回路２１０により一定の大きさのブロック単位で離散
コサイン変換される。この離散コサイン変換により得ら
れたＤＣＴ係数は量子化器２１１で量子化され、量子化
されたＤＣＴ係数データは二分岐される。

【００５８】二分岐されたＤＣＴ係数データの一方は、
可変長符号化器２２１で符号化された後、多重化器２２
４において可変長符号化器２２２で符号化された予測モ
ード信号および可変長符号化器２２３で符号化された動
きベクトル情報と多重化される。多重化器２２４で多重
化された符号化データ１３は、出力端子１４より図示し
ない蓄積媒体または伝送路へ送出される。

【００５９】また、二分岐されたＤＣＴ係数データの他
方は、逆量子化器２１３で逆量子化された後、逆ＤＣＴ
回路２１４で逆離散コサイン変換される。逆ＤＣＴ回路
２１４からは予測誤差信号２０９とほぼ同じ出力信号２
１５が得られ、これが加算器２１６で予測画像信号２０
８と加算されることによって局部復号画像信号２１７が
生成され、画像メモリ２１８に参照画面の画像信号とし
て記憶される。なお、画像メモリ２１８に参照画面の画
像信号が記憶されるのは、入力端子１１に入力される画
像信号１２が参照画面として用いられる画面（Ｉまたは
Ｐ）の画像信号の場合である。

【００６０】図１と図２の対応を説明すると、図２の入
力端子２０１には図１の画像メモリ１０１から画像信号
が入力され、図２の入力端子２０２には図１の第２の動
きベクトル検出部１０８からの動きベクトル２０５が入
力される。また、図１の第２の動きベクトル検出部１０
８には、図２の画像メモリ２１８から端子２０３を介し
て参照画面の画像信号２１９が入力される。

【００６１】次に、図３に示すフローチャートを用い
て、本実施形態における動きベクトル検出の手順を説明
する。

【００６２】まず、参照画面および検出対象画面につい
て画面毎の画像の平均輝度を検出する（ステップＳ
１）。

【００６３】次に、ステップＳ１で求められた参照画面
の画像信号の平均輝度と検出対象画面の画像信号の平均
輝度との差を検出する（ステップＳ２）。

【００６４】次に、ステップＳ２で求められた平均輝度
差が所定値以上か否かを判定し（ステップＳ３）、平均
輝度差が所定値以上のときはステップＳ４で生成された
特徴画像信号を、また平均輝度差が所定値未満のときは
参照画面の画像信号および検出対象画面の画像信号をそ
れぞれ用いて動きベクトル検出を行い、１画素精度の動
きベクトル検出候補を検出する（ステップＳ５）。

【００６５】次に、ステップＳ５で検出された１画素精
度の動きベクトル候補に基づいて、局部復号画像信号を
用いて１／２画素精度の動きベクトル検出を行う（ステ
ップＳ６）。

【００６６】以上述べたように、本実施形態の動きベク
トル検出装置によると、参照画面の画像および検出対象
画面の画像から各々の平均輝度を差し引いて得られた特
徴画像を用いて動きベクトルを検出することにより、画
像の輝度変化による動きベクトルの誤検出を回避できる
とともに、画面上で輝度が一様に変化しているような画
像の場合でも、エッジ情報が保存された特徴画像が得ら
れるため、動きベクトルを正しく検出することが可能と
なる。

【００６７】また、参照画面の画像および検出対象画面
の画像の各々の平均輝度の差が所定値以上か否かを判定
部１０５で判定し、この平均輝度差が所定値未満と判定
されたときは参照画面の画像および検出対象画面の画像
を用いて動きベクトルを検出し、所定値以上と判定され
たときは減算器１０４により参照画面の画像および検出
対象画面の画像から各々の平均輝度を差し引いて得られ
た特徴画像を用いて動きベクトルを検出することによっ
て、常に画像の輝度変化による動きベクトルの誤検出を
避けることができる。

【００６８】すなわち、参照画面の画像および検出対象
画面の画像から各々の平均輝度を差し引いて得られた特
徴画像は、例えば参照画面の画像に対して検出対象画面
の画像が局部的に変化した場合に平均輝度も変化してし
まう。従って、このような場合には特徴画像を用いて動
きベクトルを検出すると、動きベクトル検出が輝度変化
の影響を受けることになる。

【００６９】これに対し、本実施形態のように参照画面
の画像および検出対象画面の画像の各々の平均輝度差が
所定値未満のときは、特徴画像でない参照画面の画像お
よび検出対象画面の画像を用いて動きベクトルを検出す
ることにより、このような画像の局部的な変化に対して
も輝度変化の影響のない確実な動きベクトル検出を行う
ことが可能となる。

【００７０】さらに、本実施形態の構成では、特徴画像
信号を通常の画像と別に記憶する必要がないため、画像
メモリ１０１の容量を従来の半分程度に削減できる。

【００７１】なお、特徴画像生成部で予め特徴画像を生
成して記憶しておき、平均輝度差が所定値以上か否かに
より、第１の動きベクトル検出部１０７に入力する画像
信号の切り替えを行ってもよい。

【００７２】（第２の実施形態）図４は、本発明の第２
の実施形態に動きベクトル検出装置を含む動画像符号化
装置の構成を示すブロック図である。符号化部２００
は、第１の実施形態と同様に例えば図２のように構成さ
れているので、その説明を省略する。

【００７３】本実施形態における動きベクトル検出装置
３００は、時間的に前に入力された画面を参照画面とし
て検出対象画面の部分領域（検出対象ブロック）の動き
ベクトルの候補を検出する第１の動きベクトル検出部
（前方予測動きベクトル検出部）３０１と、時間的に後
に入力される画面を参照画面として検出対象ブロックの
動きベクトルの候補を検出する第２の動きベクトル検出
部（後方予測動きベクトル検出部）３０２と、動きベク
トル候補の中から最適な動きベクトルを検出する第３の
動きベクトル検出部３０３と、画像メモリ３０４と、第
１および第２の動きベクトル検出部３０１，３０２から
の動きベクトル候補を一時記憶するバッファ３０５，３
０６からなる。

【００７４】図５および図６は第１〜第３の動きベクト
ル検出部３０１〜３０３の動作を示す図であり、図５は
参照画面間隔が３に固定の場合、図６は参照画面間隔が
可変（１〜３）の場合である。図５および図６におい
て、Ｉはイントラ符号化が時用される画面、Ｐは前方予
測符号化が適用される画面、Ｂは両方向予測符号化が適
用される画面であり、画面Ｉ，Ｐだけが動きベクトル検
出時に参照画面として使用され、画面Ｂは参照画面とし
て使用されない。

【００７５】入力端子１１からの画像信号１２は、画像
メモリ３０４に動きベクトルの検出対象画面の画像信号
として記憶される。この画像メモリ３０４に記憶された
画像信号のうち、画面Ｉ，Ｐの画像信号は参照画面の画
像としても用いられる。

【００７６】第１の動きベクトル検出部３０１は、図５
（ａ）または図６（ａ）に示されるように、画像メモリ
３０４から検出対象画面の部分領域（検出対象ブロッ
ク）の画像信号を画像信号１２の入力画面順序と同じ順
序で読み出し、さらに参照画面の部分領域（参照ブロッ
ク）の画像信号を読み出して、前方予測動きベクトル検
出（時間的に前に入力された画面を参照画面とする動き
ベクトル検出）を行い、前方予測の動きベクトル候補を
検出する。第１の動きベクトル検出部３０１で検出され
た動きベクトル候補は、バッファ３０５に記憶される。

【００７７】第２の動きベクトル検出部３０２は、図５
（ｂ）または図６（ｂ）に示されるように、画像メモリ
３０４から検出対象画面の検出対象ブロックの画像信号
を画像信号１２の入力画面順序と入れ換えて読み出し、
さらに画像メモリ３０４に記憶されている参照画面の参
照ブロックの信号を読み出して、後方予測動きベクトル
検出（時間的に後に入力される画面を参照画面とする動
きベクトル検出）または前方予測動きベクトル検出を行
い、後方予測または前方予測の動きベクトル候補を検出
する。第２の動きベクトル検出部３０２で検出された動
きベクトル候補は、バッファ３０６に記憶される。

【００７８】ここで、従来では第２の動きベクトル検出
部１００２は、例えば図１６に示したように参照画面と
して用いられる画面Ｉ２・Ｐ５・Ｐ８・Ｐｂ…の画像信
号が入力されるとき、前方予測動きベクトル検出を行っ
ていたの対して、本実施形態における第２の動きベクト
ル検出部３０２は、参照画面として用いられる画面、例
えば図５（ａ）または図６（ａ）における検出対象画面
として画面Ｉ２・Ｐ５・Ｐ８・Ｐｂ…の画像信号が入力
されるとき、図５（ｂ）または図６（ｂ）に示されるよ
うに、これらの画面Ｉ２・Ｐ５・Ｐ８・Ｐｂ…を参照画
面として、それより時間的に前に入力された検出対象画
面Ｂ１・Ｂ４・Ｂ７・Ｂａ…の検出対象ブロックの動き
ベクトルを検出する後方予測動きベクトル検出を行う。

【００７９】そして、画面Ｉ２・Ｐ５・Ｐ８・Ｐｂ…の
１画面前の画面Ｂ１・Ｂ４・Ｂ７・Ｂａ…の画像信号が
入力されるときは、第２の動きベクトル検出部３０２は
後方予測動きベクトル検出を行う必要がないため、第１
の動きベクトル検出部３０１と同様に前方予測動きベク
トル検出を行う。

【００８０】このように第２の動きベクトル検出部３０
２が前方予測動きベクトル検出を行う場合、画像メモリ
３０４から読み出される参照画面の参照ブロックは、第
１の動きベクトル検出部３０１で１画面前に検出された
動きベクトル候補に基づいて決定される。このために、
第１の動きベクトル検出部３０１で検出された動きベク
トル候補は第２の動きベクトル検出部３０２にも入力さ
れる。さらに、第１の動きベクトル検出部３０１から第
２の動きベクトル検出部３０２には、必要に応じてブロ
ックマッチング時の予測誤差の情報も入力される。

【００８１】第３の動きベクトル検出部３０３は、画像
メモリ３０４に記憶された画像信号のうち検出対象画面
の検出対象ブロックの信号を図５（ｃ）または図６
（ｃ）の上側に示されるような画面順序で読み出すと共
に、第１および第２の動きベクトル検出部３０１，３０
２で検出されバッファ３０５，３０６に記憶された動き
ベクトル候補に基づいて、画像メモリ３０４に記憶され
た参照画面の画像信号の参照ブロックの信号を図５
（ｃ）または図６（ｃ）の上側に示されるような画面順
序で読み出して両方向予測動きベクトル検出を行い、両
方向予測による高精度な最適動きベクトルを検出する。

【００８２】このように本実施形態においては、参照画
面として使用される画面の画像信号が入力されるとき、
第２の動きベクトル検出部３０２が後方予測動きベクト
ル検出を行うため、第２の動きベクトル検出部３０２は
動きベクトル検出を従来より早期に行うことができ、符
号化遅延の短縮と、動きベクトル検出に必要なメモリ容
量の削減を図ることができる。

【００８３】前述したように、例えば画面Ｂ１・Ｂ４・
Ｂ７・Ｂａ…の画像信号が入力されるときのように、後
方予測動きベクトル検出を行う必要がない場合は、第２
の動きベクトル検出部３０２が第１の動きベクトル検出
部３０１と同様に前方予測動きベクトル検出を行う。こ
の場合、第１および第２の動きベクトル検出部３０１，
３０２が全体として動きベクトルの検出精度を向上させ
るように、同一の検出対象画面に対して異なる異なる動
きベクトル検出動作を行うようにすることができる。

【００８４】すなわち、後方予測動きベクトル検出を行
う必要がない場合、第２の動きベクトル検出部３０２が
第１の動きベクトル検出部３０１から入力される動きベ
クトル候補に基づいて探索点の位相を第１の動きベクト
ル検出部３０１の探索点の位相と異ならせて同時に探索
を行うようにすれば、動きベクトルの探索精度を向上さ
せることができる。この場合、第１および第２の動きベ
クトル検出部３０１，３０２の検出対象ブロックは共通
となるので、動きベクトル検出部３０１，３０２による
画像メモリ３０４に対するメモリアクセス速度の負担増
加を生じることがなく、消費電力が減少する。

【００８５】さらに、後方予測動きベクトル検出を行う
必要がない場合、第１の動きベクトル検出部３０１で求
めた１６×８のマッチングサイズの予測誤差を第２の動
きベクトル検出部３０２に入力して、第２の動きベクト
ル検出部３０２で求めた１８×８のマッチングサイズの
予測誤差の和で生成した１６×１６のマッチングサイズ
の予測誤差の最小の動きベクトル候補を第２の動きベク
トル検出部３０２で検出すれば、動きベクトルの探索精
度を向上させることができる。この場合、第１の動きベ
クトル検出部３０１で求められた予測誤差は、第２の動
きベクトル検出部３０２ですぐに使用されるので、多く
の予測誤差を記憶するためのバッファは不要である。

【００８６】（第３の実施形態）図７は、本発明の第３
の実施形態に係る動きベクトル検出装置を含む動画像符
号化装置の構成を示すブロック図であり、図４に示した
第２の実施形態の構成に対して、第２の動きベクトル検
出部３０２への入力を入力端子１１からの画像信号１２
と画像メモリ３０４から読み出した画像信号のいずれか
に切り替える切替器３０７が追加されている点が異な
る。以下、第２の実施形態との相違点を説明する。

【００８７】本実施形態においては、第２の動きベクト
ル検出部３０２は、図５（ｂ）または図６（ｂ）に示さ
れるように、画像メモリ３０４から検出対象画面の検出
対象ブロックの画像信号を画像信号１２の入力画面順序
と入れ換えて読み出し、さらに画像メモリ３０４に記憶
されている参照画面の参照ブロックの信号を読み出し
て、後方予測動きベクトル検出または前方予測動きベク
トル検出を行う際、切替器３０７を画像メモリ３０４側
に切り替え、画像メモリ３０４からの検出対象ブロック
の画像信号を切替器３０７を介して第２の動きベクトル
検出部３０２に入力する。

【００８８】そして、第２の動きベクトル検出部３０２
が参照画面として用いられる画面Ｉ２・Ｐ５・Ｐ８・Ｐ
ｂ…が入力されるとき、図５（ｂ）または図６（ｂ）に
示されるように画面Ｉ２・Ｐ５・Ｐ８・Ｐｂ…を参照画
面として検出対象画面Ｂ１・Ｂ４・Ｂ７・Ｂａ…の検出
対象ブロックの動きベクトルを検出する後方予測動きベ
クトル検出を行う際、切替器３０７を入力端子１１側に
切り替え、入力端子１１からの画像信号を検出対象ブロ
ックの画像信号として第２の動きベクトル検出部３０２
に入力する。

【００８９】このように本実施形態では、第２の動きベ
クトル検出部３０２が後方予測動きベクトル検出を行う
場合、検出対象ブロックの画像信号が画像メモリ３０４
を介さず、入力端子１１から動きベクトル検出部３０２
に直接入力されるので、第２の実施形態の効果に加え
て、画像メモリ３０４に対するメモリアクセス速度の負
担がさらに軽減されるという利点がある。

【００９０】図８は、第２または第３の実施形態におけ
る第２の動きベクトル検出部３０２の動作を示すもので
ある。この動作例は、図６の動作例に比べてできるだけ
参照画面となる検出対象画面に対する動きベクトルの探
索精度を向上させ、容量符号化効率を向上できるように
したもので、画面Ｂ９の代わりに参照画面として使用さ
れる画面Ｐ８に対する動きベクトルの検出精度を向上さ
せている。

【００９１】なお、第１の動きベクトル検出部３０１に
対する参照画面の切り替え信号に基づいて、第２の動き
ベクトル検出部３０２が前方予測動きベクトルを検出す
る際の検出対象画面を決定することができる。

【００９２】（第４の実施形態）図９は、本発明の第４
の実施形態に係る動きベクトル検出装置を含む動画像符
号化装置の構成を示すブロック図である。符号化部２０
０は、第１の実施形態と同様に例えば図２のように構成
されているので、その説明を省略する。

【００９３】本実施形態における動きベクトル検出装置
４００は、時間的に前に入力された画面を参照画面とし
て検出対象画面の部分領域（検出対象ブロック）の動き
ベクトルの候補を検出する第１の動きベクトル検出部
（前方予測動きベクトル検出部）４０１と、時間的に後
に入力される画面を参照画面として検出対象ブロックの
動きベクトルの候補を検出する第２の動きベクトル検出
部（後方予測動きベクトル検出部）４０２と、動きベク
トル候補の中から最適な動きベクトルを検出する第３の
動きベクトル検出部４０３と、画像メモリ４０４と、第
１および第２の動きベクトル検出部４０１，４０２から
の動きベクトル候補を一時記憶するバッファ４０５，４
０６と、入力される画面（入力の画像信号１２によって
表される画面）の場面変化、すなわちシーンチェンジを
検出する場面変化検出部４０７とからなる。場面変化検
出部４０７は、場面変化検出により時間的に前に入力さ
れた画面または時間的に後に入力される画面を参照画面
とする動きベクトル検出の必要性を検出対象画面毎に判
断するものであり、それに基づいて第１および第２の動
きベクトル検出部４０１，４０２の制御を行う。

【００９４】図１０は第１〜第３の動きベクトル検出部
４０１〜４０３の動作を示す図である。図１０におい
て、Ｉはイントラ符号化が時用される画面、Ｐは前方予
測符号化が適用される画面、Ｂは両方向予測符号化が適
用される画面であり、画面Ｉ，Ｐだけが動きベクトル検
出時に参照画面として使用され、画面Ｂは参照画面とし
て使用されない。

【００９５】第１の動きベクトル検出部４０１は、場面
変化検出部４０７による制御を受けて、図１０（ａ）に
示されるように、画像メモリ４０４から検出対象画面の
部分領域（検出対象ブロック）の画像信号を画像信号１
２の入力画面順序と同じ順序で読み出し、さらに参照画
面の部分領域（参照ブロック）の画像信号を読み出し
て、前方予測動きベクトル検出（時間的に前に入力され
た画面を参照画面とする動きベクトル検出）を行い、前
方予測の動きベクトル候補を検出する。第１の動きベク
トル検出部４０１で検出された動きベクトル候補は、バ
ッファ４０５に記憶される。

【００９６】なお、図１０（ａ）の破線枠で示される画
面（Ｂ０・Ｂ４・Ｂ７）では、第２の動きベクトル検出
部４０２を介してバッファ４０６に記憶された動きベク
トル候補に基づいて、第１の動きベクトル検出部４０１
も後方予測動きベクトル検出を行って後方予測の動きベ
クトル候補を検出しており、その場合、第１の動きベク
トル検出部４０１で検出された後方予測の動きベクトル
候補も第２の動きベクトル検出部４０２を介して動きベ
クトル候補のバッファ４０６に記憶される。

【００９７】第２の動きベクトル検出部４０２は、場面
変化検出部４０７による制御を受けて、図１０（ｂ）に
示されるように、画像メモリ３０４から検出対象画面の
検出対象ブロックの画像信号を画像信号１２の入力画面
順序と入れ換えて読み出し、さらに画像メモリ３０４に
記憶されている参照画面のバッファ４０６に記憶された
動きベクトル候補に基づく参照ブロックの信号を読み出
して、後方予測動きベクトル検出（時間的に後に入力さ
れる画面を参照画面とする動きベクトル検出）行い、後
方予測の動きベクトル候補を検出する。第２の動きベク
トル検出部４０２で検出された動きベクトル候補はバッ
ファ４０６に記憶される。

【００９８】なお、図１０（ｂ）の破線枠で示された画
面（Ｉ２・Ｂ６・Ｂ９・Ｂａ・Ｐｂ・Ｂｄ・Ｐｅ）で
は、第１の動きベクトル検出部４０１を介してバッファ
４０５に記憶された動きベクトル候補に基づいて、第２
の動きベクトル検出部４０２も前方予測動きベクトル検
出を行って前方予測の動きベクトル候補を検出してお
り、その場合、第２の動きベクトル検出部４０２で検出
された前方予測の動きベクトル候補も第１の動きベクト
ル検出部４０１を介して動きベクトル候補のバッファ４
０５に記憶される。

【００９９】場面変化検出部４０７は、第１の動きベク
トル検出部４０１によって所定値以下の予測誤差となる
前方予測の動きベクトル候補が１画面に対して所定数以
上検出されなかった場合に、その画面から場面が変化し
ていると判断する。図１８に示した例では、次の検出対
象画面から次の参照画面となる検出対象画面（Ｂ４・Ｐ
５・Ｐ８）に対する時間的に前に入力された画面を参照
画面とする前方予測動きベクトル検出や、検出対象画面
（Ｂ６・Ｂ９・Ｂａ）に対する時間的に後に入力される
画面を参照画面とする後方予測動きベクトル検出を不要
と判断する。このような場合には、場面変化検出部４０
７は第１および第２の動きベクトル検出部４０１，４０
２が図１０（ａ）（ｂ）に示すような検出対象画面と参
照画面の画像信号を読み出すように制御を行う。

【０１００】また、場面変化検出部４０７は、時間的に
前に入力された画面を参照画面とする前方予測動きベク
トル検出が不要と判断した検出対象画面に対しては、第
１の動きベクトル検出部４０１を介してその旨を示す制
御情報をバッファ４０５に記憶させ、時間的に後に入力
される画面を参照画面とする後方予測動きベクトル検出
が不要と判断した検出対象画面に対しては、第２の動き
ベクトル検出部４０２を介してその旨を示す制御情報を
バッファ４０６に記憶させる。

【０１０１】第３の動きベクトル検出部４０３は、画像
メモリ４０４に記憶された画像信号のうち検出対象画面
の検出対象ブロックの信号を図１０（ｃ）の上側に示さ
れるような画面順序で読み出すと共に、第１および第２
の動きベクトル検出部４０１，４０２で検出されバッフ
ァ４０５，４０６に記憶された動きベクトル候補に基づ
いて、画像メモリ４０４に記憶された参照画面の画像信
号の参照ブロックの信号を図１０（ｃ）の上側に示され
るような画面順序で読み出して前方予測および後方予測
の動きベクトル検出、あるいは前方予測または後方予測
の一方の動きベクトル検出を行い、高精度な最適動きベ
クトルを検出する。また、第３の動きベクトル検出部４
０３は、前方予測または後方予測のいずれか一方の動き
ベクトル検出を行う場合は、複数の動きベクトル候補に
基づいて最適動きベクトルを検出することにより検出性
能を向上させる。

【０１０２】ここで、第１の動きベクトル検出部４０１
と第２の動きベクトル検出部４０２とで検出対象画面お
よび参照画面が同一になる場合は、第２〜第４の実施形
態の場合と同様に、これら２つの動きベクトル検出部４
０１，４０２が全体として検出精度が向上するように異
なる動きベクトル検出動作を行うようにする。

【０１０３】すなわち、動きベクトルの探索精度向上に
より検出精度を向上させる場合は、第１および第２の動
きベクトル検出部４０１，４０２の探索点の位相を異な
らせて同時に探索を行う。そして、前方予測動きベクト
ル検出時は、第２の動きベクトル検出部４０２で検出さ
れた動きベクトル候補とその予測誤差が第１の動きベク
トル検出部４０１に入力され、第１の動きベクトル検出
部４０１で検出された動きベクトル候補と共に、予測誤
差が最小となる動きベクトル候補が検出されてバッファ
４０５に記憶される。

【０１０４】また、後方予測動きベクトル検出時は、第
１の動きベクトル検出部４０１で検出された動きベクト
ル候補とその予測誤差が第２の動きベクトル検出部４０
２に入力され、第２の動きベクトル検出部４０２で検出
された動きベクトル候補と共に、予測誤差が最小となる
動きベクトル候補が検出されてバッファ４０６に記憶さ
れる。この場合、第１および第２の動きベクトル検出部
４０１，４０２の検出対象ブロックは共通となるので、
動きベクトル検出部４０１，４０２による画像メモリ４
０４に対するメモリアクセス速度が若干減少し、その分
消費電力も減少する。

【０１０５】さらに、マッチング精度の向上により動き
ベクトルの検出精度を向上させる場合において、まず前
方予測動きベクトル検出時は第２の動きベクトル検出部
４０２で求められた１６×８のマッチングサイズの予測
誤差が第１の動きベクトル検出部４０１に入力され、第
１の動きベクトル検出部３で求められた１６×８のマッ
チングサイズの予測誤差との和で生成された１６×１６
のマッチングサイズの予測誤差の最小の動きベクトル候
補が第１の動きベクトル検出部４０１によって検出され
る。

【０１０６】そのとき、第２の動きベクトル検出部４０
２では１６×８のマッチングサイズの予測誤差が最小の
動きベクトル候補を検出し、第１の動きベクトル検出部
４０１に出力する。この場合、第１および第２の動きベ
クトル検出部４０１，４０２で検出された動きベクトル
候補が第１の動きベクトル検出部４０１から出力されて
バッファメモリ４０５に記憶される。

【０１０７】また、マッチング精度の向上により動きベ
クトルの検出精度を向上させる場合において、後方予測
動きベクトル検出時は第１の動きベクトル検出部４０１
で求められた１６×８のマッチングサイズの予測誤差が
第２の動きベクトル検出部４０２に入力され、第２の動
きベクトル検出部４０２で求められた１６×８のマッチ
ングサイズの予測誤差との和で生成した１６×１６のマ
ッチングサイズの予測誤差の最小の動きベクトル候補が
第２の動きベクトル検出部４０２によって検出される。

【０１０８】そのとき、第１の動きベクトル検出部４０
１では、１６×８のマッチングサイズの予測誤差が最小
の動きベクトル候補を検出し、第２の動きベクトル検出
部４０２に出力する。この場合には、第１および第２の
動きベクトル検出部４０１，４０２で検出された動きベ
クトル候補が第２の動きベクトル検出部４０２から出力
されてバッファメモリ４０６に記憶される。

【０１０９】図１１は、第４の実施形態における第２の
動きベクトル検出部４０２の他の動作例を示すものであ
る。図１０に示した動作例は、できるだけ参照画面とな
る符号化画面に対する動きベクトルの探索精度を向上さ
せ、より符号化効率を向上できるようにした例である
が、図１１の動作例はできるだけ符号化遅延を少なくす
る例である。

【０１１０】図１２および図１３は、本実施形態におけ
るさらに別の動作例であり、場面変化検出部４０７で動
きベクトル検出動作が不要と判断した動きベクトル検出
部の動作を所定期間停止させる場合の例である。

【０１１１】すなわち、場面変化検出部１１は前述した
ように前方予測動きベクトル検出が不要と判断した検出
対象画面に対しては、第１の動きベクトル検出部４０１
を介してその旨を示す制御情報をバッファ４０５に記憶
させ、後方予測動きベクトル検出が不要と判断した検出
対象画面に対しては、第２の動きベクトル検出部４０２
を介してその旨を示す制御情報をバッファ４０６に記憶
させる。

【０１１２】図１２の動作例では、この制御情報に基づ
いて前方予測動きベクトル検出および後方予測動きベク
トル検出のいずれの動きベクトル検出の不要な場合、例
えば図１２（ｃ）の参照画面で“止”と表示している期
間は、第３の動きベクトル検出部４０２の動きベクトル
検出動作を停止させている。これにより、第３の動きベ
クトル検出部４０３の無用な電力消費を削減させること
ができる。但し、その場合でも符号化部２００での符号
化モード判定や符号化動作は停止しないで、動き補償を
使用しない方法で符号化動作を行う。

【０１１３】図１３の動作例は、さらに場面変化検出部
４０７から入力される制御情報に基づいて、図１０
（ａ）の検出対象画面Ｂ１のように同一画面に対して異
なる時間で２回動きベクトルを探索することを無くし、
第１の動きベクトル検出部４０１や第２の動きベクトル
検出部４０２の動作を停止させることにより、電力消費
を削減するものである。

【０１１４】（第５の実施形態）図１４は、本発明の第
５の実施形態に係る動きベクトル検出装置の構成を示す
図である。この動きベクトル検出装置は、参照画素供給
部５０１、符号化対象画素遅延部５０２、動きベクトル
（ＭＶ）候補マッチング誤差算出部５０３、最小誤差位
置検出部５０４、補数化部５０５、入力切替器５０６お
よび加算器５０７により構成される。

【０１１５】参照領域画素入力端子２１には参照領域画
素データが入力され、符号化対象画素入力端子２２には
符号化対象画素データ（ｃｉ）が入力される。参照画素
供給部５０１は、参照領域画素入力端子２１より入力さ
れる参照領域画素データから探索範囲内の各動きベクト
ル候補に対応する参照画素データを切り出し、ＭＶ候補
マッチング誤差算出部５０３に供給する。補数化部５０
５は、符号化対象画素入力端子２２より入力される符号
化対象画素データ（ｃｉ）を符号反転した符号化対象画
素データ（−ｃｉ）を出力する。

【０１１６】入力切替器５０６は、単位ブロックの画素
データの入力期間は補数化部５０５から供給される符号
反転された符号化対象画素データ（−ｃｉ）を出力し、
単位ブロックの画素データの入力終了後は符号化対象画
素データ遅延部５０２で所定期間遅延されたデータを出
力して、加算器５０７に供給する。

【０１１７】平均輝度差入力端子２３には、単位ブロッ
クの画素数の入力期間だけ参照画面Ａの平均輝度Ｍａと
符号化対象画面Ｃの平均輝度Ｍｃとの差（Ｍｃ−Ｍａ）
（以下、平均輝度差という）が入力される。加算器５０
７は、この平均輝度差（Ｍｃ−Ｍａ）を入力切替器５０
６から出力される符号反転された符号化対象画素データ
（−ｃｉ）に加算したデータ（−ｃｉ＋Ｍｃ−Ｍａ）を
生成し、第１のＭＶ検出用符号化対象画素として符号化
対象画素データ遅延部５０２に供給する。

【０１１８】また、同一の符号化対象ブロックに対し
て、さらに別の参照画面Ｂからの動きベクトルの探索を
行う場合は、最初に入力された参照画面Ａの平均輝度Ｍ
ａと別の参照画面Ｂの平均輝度Ｍｂの差（Ｍａ−Ｍｂ）
が単位ブロックの画素数の入力期間だけ平均輝度差入力
端子２３から入力される。その場合、加算器５０７は平
均輝度差（Ｍａ−Ｍｂ）を入力切替器５０６から出力さ
れる第１のＭＶ検出用符号化対象画素（−ｃｉ＋Ｍｃ−
Ｍａ）に加算したデータ（−ｃｉ＋Ｍｃ−Ｍａ）を生成
し、これを第２のＭＶ検出用符号化対象画素として符号
化対象画素データ遅延部５０２に供給する。

【０１１９】符号化対象画素データ遅延部５０２は、参
照画素供給部５０１からの参照画素の供給タイミングに
対応する複数種類の遅延量のＭＶ検出用符号化対象画素
データを出力する。ＭＶ候補マッチング誤差算出部５０
３は、参照画素供給部５０１から供給される参照画素と
符号化対象画素データ遅延部５０２から供給される補数
化されたＭＶ検出用符号化対象画素データとの和の絶対
値和を算出することにより、探索範囲内の各動きベクト
ル候補に対応するマッチング誤差を算出して出力する。

【０１２０】最小誤差位置検出部５０４は、ＭＶ候補マ
ッチング誤差算出部５０３から供給される動きベクトル
候補に対応するマッチング誤差から最小誤差となるＭＶ
候補を検出し、これを動きベクトルとして出力する。

【０１２１】このように本実施形態では、符号化対象画
素データ遅延部５０２から供給される第１のＭＶ検出用
符号化対象画素を修正することで、画面全体の輝度変化
を除去した第２のＭＶ検出用符号化対象画素を生成して
おり、探索範囲の拡大や参照画面の変更においても符号
化対象ブロックを外部に記憶して再入力する必要が無
く、画面間の輝度変化の影響で誤検出を生じることの無
い動きベクトル検出装置を小回路規模で実現することが
可能となる。

【０１２２】（第６の実施形態）図１５は、本発明の第
６の実施形態に係る動きベクトル検出装置の構成を示す
図であり、図１４に示した第５の実施形態における補数
化部５０５、入力切替器５０６および加算器５０７を除
去し、代わって減算器５０８を設けた構成となってい
る。

【０１２３】本実施形態においては、第５の実施形態と
同様に参照領域画素入力端子２１に参照領域画素データ
が入力され、符号化対象画素入力端子２２に符号化対象
画素データ（ｃｉ）が入力され、平均輝度差入力端子２
３に単位ブロックの画素数の入力期間だけ参照画面Ａの
平均輝度Ｍａと符号化対象画面Ｃの平均輝度Ｍｃとの差
である平均輝度差（Ｍｃ−Ｍａ）が入力される。参照画
素供給部５０１は、参照領域画素入力端子２１より入力
される参照領域画素データから探索範囲内の各動きベク
トル候補に対応する参照画素データを切り出し、ＭＶ候
補マッチング誤差算出部５０３に供給する。

【０１２４】一方、減算器５０８は符号化対象画素デー
タ（ｃｉ）と平均輝度差（Ｍｃ−Ｍａ）との差（−ｃｉ
＋Ｍｃ−Ｍａ）を算出し、ＭＶ検出用符号化対象画素と
して符号化対象画素データ遅延部５０２に供給する。符
号化対象画素データ遅延部５０２は、参照画素供給部５
０１からの参照画素の供給タイミングに対応する複数種
類の遅延量のＭＶ検出用符号化対象画素データを出力す
る。

【０１２５】ＭＶ候補マッチング誤差算出部５０３は、
参照画素供給部５０１から供給される参照画素データと
符号化対象画素データ遅延部５０２から供給される補数
化されたＭＶ検出用符号化対象画素データとの和の絶対
値和を算出することにより、探索範囲内の各動きベクト
ル候補に対応するマッチング誤差を算出して出力する。
最小誤差位置検出部５０４は、ＭＶ候補マッチング誤差
算出部５０３から供給される動きベクトル候補に対応す
るマッチング誤差から最小誤差となるＭＶ候補を検出
し、これを動きベクトルとして出力する。

【０１２６】本実施形態では、輝度平均を除去した参照
画像データと符号化画像データの両方を記憶する必要が
無いため、画面間の輝度変化の影響で誤検出を生じるこ
との無い動きベクトル検出装置を小回路規模で実現する
ことが可能となる。

【０１２７】（第７の実施形態）図１６は、本発明の第
７の実施形態に係る動きベクトル検出装置の構成を示す
図である。本実施形態は、図１４に示した第５の実施形
態から加算器５０７を除去し、ＭＶ候補マッチング誤差
算出部５０３から出力されるＭＶ検出用符号化対象画素
を再利用することで探索範囲を拡大するようにしたもの
であり、図１４に示した第５の実施形態における加算器
５０７を除去し、入力切替器５０６の出力を直接ＭＶ候
補マッチング誤差算出部５０３に入力する構成となって
いる。

【０１２８】本実施形態においては、第５の実施形態と
同様に参照領域画素入力端子２１に参照領域画素データ
が入力され、符号化対象画素入力端子２２に符号化対象
画素データ（ｃｉ）が入力される。参照画素供給部５０
１は、参照領域画素入力端子２１より入力される参照領
域画素データから探索範囲内の各動きベクトル候補に対
応する参照画素データを切り出し、ＭＶ候補マッチング
誤差算出部５０３に供給する。補数化部５０５は、符号
化対象画素入力端子２２から入力される符号化対象画素
データ（ｃｉ）を符号反転したデータ（−ｃｉ）を出力
する。

【０１２９】入力切替器５０６は、単位ブロックの画素
データの入力期間は補数化部５０５から供給される符号
反転された符号化対象画素データ（−ｃｉ）を出力し、
単位ブロックの画素データの入力終了後は符号化対象画
素データ遅延部５０２で所定期間遅延されたデータを出
力して、加算器５０７に供給する。

【０１３０】符号化対象画素データ遅延部５０２は、参
照画素供給部５０１からの参照画素の供給タイミングに
対応する複数種類の遅延量のＭＶ検出用符号化対象画素
データを出力する。

【０１３１】ＭＶ候補マッチング誤差算出部５０３は、
参照画素供給部５０１から供給される参照画素データと
符号化対象画素データ遅延部５０２から供給される補数
化されたＭＶ検出用符号化対象画素データとの和の絶対
値和を算出することにより、探索範囲内の各動きベクト
ル候補に対応するマッチング誤差を算出して出力する。
最小誤差位置検出部５０４は、ＭＶ候補マッチング誤差
算出部５０３から供給される動きベクトル候補に対応す
るマッチング誤差から最小誤差となるＭＶ候補を検出
し、これを動きベクトルとして出力する。

【０１３２】本実施形態によれば、符号化対象画素デー
タ遅延部５０２から供給されるＭＶ検出用符号化対象画
素を再利用することで探索範囲を拡大できるので、符号
化対象ブロックのデータを外部で記憶して再入力する必
要が無く、探索範囲を拡大できる動きベクトル検出装置
を小回路規模で実現することが可能となる。

【０１３３】（第８の実施形態）図１７は、本発明の第
８の実施形態に係る動きベクトル検出装置の構成を示す
図である。

【０１３４】参照領域画素入力端子２１には参照領域画
素データが入力され、符号化対象画素入力端子２２に符
号化対象画素データ（ｃｉ）が入力され、平均輝度差入
力端子２３に単位ブロックの画素数の入力期間だけ参照
画面Ａの平均輝度Ｍａと符号化対象画面Ｃの平均輝度Ｍ
ｃとの差である平均輝度差（Ｍｃ−Ｍａ）が入力され
る。参照画素供給部５０１は、参照領域画素入力端子２
１より入力される参照領域画素データから探索範囲内の
各動きベクトル候補に対応する参照画素データを切り出
し、ＭＶ候補マッチング誤差算出部５０３に供給する。

【０１３５】減算器５０８は、符号化対象画素データ
（ｃｉ）と平均輝度差（Ｍｃ−Ｍａ）との差（−ｃｉ＋
Ｍｃ−Ｍａ）を算出し、ＭＶ検出用符号化対象画素デー
タとして入力切替器５０６に供給する。

【０１３６】入力切替器５０６は、単位ブロックの画素
データの入力期間は減算器５０８から供給されるＭＶ検
出用符号化対象画素データ（−ｃｉ＋Ｍｃ−Ｍａ）を出
力し、単位ブロックの画素データの入力終了後は符号化
対象画素データ遅延部５０２で所定期間遅延されたデー
タを出力して、符号化対象画素データ遅延部５０２に供
給する。

【０１３７】符号化対象画素データ遅延部５０２は、参
照画素供給部５０１からの参照画素の供給タイミングに
対応する複数種類の遅延量のＭＶ検出用符号化対象画素
データを出力する。

【０１３８】ＭＶ候補マッチング誤差算出部５０３は、
参照画素供給部５０１から供給される参照画素データと
符号化対象画素データ遅延部５０２から供給される補数
化されたＭＶ検出用符号化対象画素データとの和の絶対
値和を算出することにより、探索範囲内の各動きベクト
ル候補に対応するマッチング誤差を算出して出力する。
最小誤差位置検出部５０４は、ＭＶ候補マッチング誤差
算出部５０３から供給される動きベクトル候補に対応す
るマッチング誤差から最小誤差となるＭＶ候補を検出
し、これを動きベクトルとして出力する。

【０１３９】本実施形態によれば、符号化対象画素デー
タ遅延部５０２から供給されるＭＶ検出用符号化対象画
素を再利用することで、符号化対象ブロックのデータを
外部で記憶して再入力することなく探索範囲を拡大で
き、さらに画面間の輝度変化の影響で誤検出を生じるこ
との無い動きベクトル検出装置を小回路規模で実現する
ことが可能である。

【０１４０】

【発明の効果】本発明によれば、参照画面の画像および
検出対象画面の画像から各々の平均輝度を差し引いて得
られた特徴画像を用いて動きベクトルを検出することに
より、画像の輝度変化による動きベクトルの誤検出を回
避できるとともに、画面上で輝度が一様に変化している
ような画像の場合でも、エッジ情報が保存された特徴画
像が得られるため、動きベクトルを正しく検出すること
が可能となる。

【０１４１】また、参照画面の画像および検出対象画面
の画像の各々の平均輝度の差が所定値以上か否かを判定
し、この平均輝度の差が所定値未満のときは参照画面の
画像および検出対象画面の画像を用いて動きベクトルを
検出し、所定値以上のときは参照画面の画像および検出
対象画面の画像から各々の平均輝度を差し引いて得られ
た特徴画像を用いて動きベクトルを検出することによ
り、参照画面の画像および検出対象画面の画像から各々
の平均輝度を差し引いて得られた特徴画像の平均輝度が
検出対象画面の画像の局部的な変化等により変化した場
合、特徴画像でなく通常の参照画面の画像および検出対
象画面の画像を用いて動きベクトルを検出することで輝
度変化の影響のない動きベクトル検出が可能となる。

【０１４２】本発明によれば、参照画面として使用され
る画面の画像信号が入力されるときは、第１の動きベク
トル検出手段が前方予測動きベクトル検出を行い、第２
の動きベクトル検出手段が後方予測動きベクトル検出こ
とにより、第２の動きベクトル検出手段における後方予
測動きベクトル検出の処理開始タイミングが早くなるた
め、符号化遅延を短縮することが可能となり、さらに動
きベクトル検出に必要なメモリ容量を削減することがで
きる。

【０１４３】また、後方予測動きベクトル検出が不要な
ときには、第２の動きベクトル検出手段に第１の動きベ
クトル検出手段の補助的動作を行わせて、第１および第
２の動きベクトル検出手段が共に同一の画面を参照画面
として同一の検出対象画面に対して全体として動きベク
トル検出精度が高くなるように、具体的にはマッチング
精度または探索精度を高めるように異なる動きベクトル
動作を行うことが可能都なる。この場合、第１および第
２の動きベクトル検出手段による検出対象画面の共通化
により、メモリアクセス速度の負担も軽減することがで
きる。

【０１４４】本発明によれば、場面変化検出手段により
前方予測動きベクトル検出が不要と判断された検出対象
画面については、前方予測動きベクトル検出を主に行う
第１の動きベクトル検出手段が後方予測動きベクトル検
出を主に行う第２の動きベクトル検出手段における参照
画面と同一の時間的に後に入力される画面を参照画面と
して後方予測動きベクトル検出を行うことにより、後方
予測動きベクトル検出の精度を向上させることができ
る。

【０１４５】逆に、場面変化検出手段により後方予測動
きベクトル検出が不要と判断された検出対象画面につい
ては、第２の動きベクトル検出手段が第１の動きベクト
ル検出手段における参照画面と同一の時間的に前に入力
された画面を参照画面として前方予測動きベクトル検出
を行うことにより、前方予測動きベクトル検出の精度を
向上させることができる。

【０１４６】また、場面変化検出手段により時間的に前
方予測動きベクトル検出が不要と判断された検出対象画
面については、第１の動きベクトル検出手段が時間的に
後に入力される画面を参照画面とする動きベクトル検出
を停止し、後方予測動きベクトル検出が不要と判断され
た検出対象画面については、第２の動きベクトル検出手
段が時間的に前に入力された画面を参照画面とする動き
ベクトル検出を停止するようにし、さらに場面変化検出
手段により前方予測および後方予測動きベクトル検出が
不要と判断された検出対象画面については、第１および
第２動きベクトル検出手段が共に動きベクトル検出を停
止して、無用な動きベクトル検出演算を省くことによっ
て、検出精度を向上させると共に無用な電力消費を削減
することができる。

【０１４７】また、参照画面と検出対象画面の平均輝度
の差を該検出対象画面の画像中の検出対象画素に加算
し、この加算により得られる検出対象画素で構成される
単位ブロックの各画素と近似する参照ブロックの位置を
参照画面から検出して動きベクトルを検出することによ
り、画面間の輝度変化のみが除去された状態で動きベク
トル検出されるため、画面内の隣接画素の輝度差が一様
であっても誤検出を生じることが非常に少なくなる上、
ビット拡張が必要になるのは検出対象画素のための一時
記憶部のレジスタのみで、参照領域の記憶のためのレジ
スタや参照画素の切替回路のビット拡張が不要になる。

【０１４８】また、検出対象画面について複数種類の遅
延量の検出対象画素を生成し、検出対象画面について外
部から入力される検出対象画素と遅延された検出対象画
素とを切替えて複数種類の遅延量を与え、これら複数種
類の遅延量の検出対象画素によりそれぞれ構成される単
位ブロックの各画素と近似する参照ブロックの位置を参
照画面から検出して動きベクトルを検出することによ
り、遅延された検出対象画素の再利用によって外部から
の再入力や余分な外部記憶手段が不要になり、同一ブロ
ックに対する動きベクトル検出を動きベクトル検出部で
行うことが可能であるため、動きベクトル検出装置の回
路規模が小さくなる。

【０１４９】さらに、検出対象画面について複数種類の
遅延量の検出対象画素を生成し、検出対象画面について
外部から入力される検出対象画素と遅延された検出対象
画素とを切替え、参照画面と検出対象画面の平均輝度の
差を切替えられた検出対象画素に加算した後、遅延を与
えるようにし、遅延された複数種類の遅延量の検出対象
画素によりそれぞれ構成される単位ブロックの各画素と
近似する参照ブロックの位置を参照画面から検出して動
きベクトルを検出するようにすることにより、画面間の
輝度変化のみが除去された状態で動きベクトル検出され
るため、画面内の隣接画素の輝度差が一様であっても誤
検出を生じることが非常に少なくなる上、ビット拡張が
必要になるのは検出対象画素のための一時記憶部のレジ
スタのみで、参照領域の記憶のためのレジスタや参照画
素の切替回路のビット拡張が不要になり、しかも遅延さ
れた検出対象画素の再利用により、外部からの再入力や
余分な外部記憶手段が不要になり、同一ブロックに対す
る動きベクトル検出を動きベクトル検出部で行うことが
可能であるため、動きベクトル検出装置の回路規模がよ
り一層小さくなる。

【０１５０】さらに、第１の参照画面と検出対象画面の
平均輝度の差を該検出対象画面の画像中の対象画素に加
算して第１の動きベクトル検出用検出対象画素を生成
し、この第１の動きベクトル検出用検出対象画素で構成
される単位ブロックの各画素と近似する参照ブロックの
位置を第１の参照画面から検出して第２の動きベクトル
検出用検出対象画素を生成し、この第２の動きベクトル
検出用検出対象画素によりそれぞれ構成される単位ブロ
ックの各画素と近似する参照ブロックの位置を第２の参
照画面から検出して動きベクトルを検出することによっ
て、第１の動きベクトル検出用検出対象画素を修正して
第２の動きベクトル検出用検出対象画素を生成し、参照
画面の切り換えにおいても動きベクトル検出用検出対象
画素を生成する前の検出対象ブロックを外部に記憶して
再入力する必要が無く、画面間の輝度変化よる誤検出を
生じない動きベクトル検出装置が小回路規模で実現する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係る動きベクトル
検出装置を含む動画像符号化装置の構成を示すブロック
図

【図２】 動画像符号化装置の符号化部の構成を示すブ
ロック図

【図３】 第１の実施形態における動きベクトル検出手
順を示すフローチャート

【図４】 本発明の第２の実施形態に係る動きベクトル
検出装置を含む動画像符号化装置の構成を示すブロック
図

【図５】 第２の実施形態における参照画面間隔が固定
の場合の動きベクトル検出動作例を説明するための図

【図６】 第２の実施形態における参照画面間隔が可変
の場合の動きベクトル検出動作例を説明するための図

【図７】 本発明の第３の実施形態に係る動きベクトル
検出装置を含む動画像符号化装置の構成を示すブロック
図

【図８】 第２および第２の実施形態における他の動き
ベクトル検出動作例を説明するための図

【図９】 本発明の第４の実施形態に係る動きベクトル
検出装置を含む動画像符号化装置の構成を示すブロック
図

【図１０】 第４の実施形態における動きベクトル検出
動作例を説明するための図

【図１１】 第４の実施形態における他の動きベクトル
検出動作例を説明するための図

【図１２】 第４の実施形態における場面変化検出部が
動きベクトル検出動作を不要と判断した場合の動作例を
説明するための図

【図１３】 第４の実施形態における場面変化検出部が
動きベクトル検出動作を不要と判断した場合の他の動作
例を説明するための図

【図１４】 本発明の第５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

【図１５】 本発明の第６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

【図１６】 本発明の第７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

【図１７】 本発明の第８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

【図１８】 従来の動きベクトル検出装置の構成を示す
ブロック図

【図１９】 動画像符号化装置における符号化画面順序
の並べ替え例を示す図

【図２０】 従来の動きベクトル検出装置における参照
画面間隔が固定の場合の動きベクトル検出動作を説明す
るための図

【図２１】 従来の動きベクトル検出装置における参照
画面間隔が可変の場合の動きベクトル検出動作を説明す
るための図

【図２２】 従来の動きベクトル検出装置における場面
変化が生じた場合の動きベクトル検出動作の問題点を説
明するための図

【図２３】 従来の他の動きベクトル検出装置の構成を
示すブロック図

【図２４】 従来の別の動きベクトル検出装置の構成を
示すブロック図

【符号の説明】

１１…入力端子 １２…画像信号 １３…符号化データ １４…出力端子 ２１…参照領域画素入力端子 ２２…符号化対象画素入力端子 ２３…平均輝度差入力端子 ２４…動きベクトル出力端子 １００…動きベクトル検出装置 １０１…画像メモリ １０２…平均輝度検出部 １０３…平均輝度差算出部 １０４…減算器（特徴画像生成部） １０５…判定部 １０６…切替器 １０７…第１の動きベクトル検出部 １０８…第２の動きベクトル検出部 ２００…符号化部 ２０１…画像信号入力端子 ２０２…動きベクトル入力端子 ２０３…参照画像信号出力端子 ２０４…動画像信号 ２０５…動きベクトル ２０６…減算器 ２０７…予測器 ２０８…予測信号 ２０９…予測誤差信号 ２１０…ＤＣＴ回路 ２１１…量子化器 ２１２…量子化ＤＣＴ係数 ２１３…逆量子化器 ２１４…逆ＤＣＴ回路 ２１５…予測誤差信号 ２１６…加算器 ２１７…局部復号画像信号 ２１８…画像メモリ ２１９…参照画像信号 ２２０…予測モード信号 ２２１〜２２３…可変長符号化器 ２２４…多重化器 ３００，３００′…動きベクトル検出装置 ３０１〜３０３…第１〜第３の動きベクトル検出部 ３０４…画像メモリ ３０５，３０６…動きベクトル候補バッファ ３０７…切替器 ４００…動きベクトル検出装置 ４０１〜４０３…第１〜第３の動きベクトル検出部 ４０４…画像メモリ ４０５，４０６…動きベクトル候補バッファ ４０７…場面変化検出部 ５０１…参照画素供給部 ５０２…符号化対象画素遅延部 ５０３…動きベクトル候補マッチング誤差算出部 ５０４…最小誤差位置検出部 ５０５…補数化部 ５０６…入力切替器 ５０７…加算器 ５０８…減算器

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】参照画面の画像に対する検出対象画面の画
   像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出方法にお
   いて、 前記参照画面の画像および検出対象画面の画像の各々の
   平均輝度を検出するステップと、 前記参照画面の画像および検出対象画面の画像から前記
   各々の平均輝度を差し引いた特徴画像を生成するステッ
   プと、 この特徴画像生成手段により生成された特徴画像を用い
   て前記動きベクトルを検出するステップとを備えたこと
   を特徴とする動きベクトル検出方法。
2. 【請求項２】参照画面の画像に対する検出対象画面の画
   像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置にお
   いて、 前記参照画面の画像および検出対象画面の画像の各々の
   平均輝度を検出する平均輝度検出手段と、 前記参照画面の画像および検出対象画面の画像から前記
   各々の平均輝度を差し引いた特徴画像を生成する特徴画
   像生成手段と、 この特徴画像生成手段により生成された特徴画像を用い
   て前記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。
3. 【請求項３】参照画面の画像に対する検出対象画面の画
   像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出方法にお
   いて、 前記参照画面の画像および検出対象画面の画像の各々の
   平均輝度を検出するステップと、 前記参照画面の画像および検出対象画面の画像から前記
   各々の平均輝度を差し引いた特徴画像を生成するステッ
   プと、 前記参照画面の画像および検出対象画面の画像の各々の
   平均輝度の差が所定値以上か否かを判定するステップ
   と、 このステップにより前記各々の平均輝度の差が所定値未
   満と判定されたときは前記参照画面の画像および検出対
   象画面の画像を用いて前記動きベクトルを検出し、所定
   値以上と判定されたときは前記特徴画像生成手段により
   生成された特徴画像を用いて前記動きベクトルを検出す
   るステップとを備えたことを特徴とする動きベクトル検
   出方法。
4. 【請求項４】参照画面の画像に対する検出対象画面の画
   像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置にお
   いて、 前記参照画面の画像および検出対象画面の画像の各々の
   平均輝度を検出する平均輝度検出手段と、 前記参照画面の画像および検出対象画面の画像から前記
   各々の平均輝度を差し引いた特徴画像を生成する特徴画
   像生成手段と、 前記平均輝度検出手段により検出された前記参照画面の
   画像および検出対象画面の画像の各々の平均輝度の差が
   所定値以上か否かを判定する判定手段と、 この判定手段により前記各々の平均輝度の差が所定値未
   満と判定されたときは前記参照画面の画像および検出対
   象画面の画像を用いて前記動きベクトルを検出し、所定
   値以上と判定されたときは前記特徴画像生成手段により
   生成された特徴画像を用いて前記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。
5. 【請求項５】参照画面の画像に対する検出対象画面の画
   像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置にお
   いて、 時間的に前に入力された画面を参照画面として検出対象
   画面の画像の動きベクトルを検出する動作を基本とする
   第１の動きベクトル検出手段と、 時間的に後に入力される画面を参照画面として検出対象
   画面の画像の動きベクトルを検出する動作を基本とする
   第２の動きベクトル検出手段とを備え、 参照画面として使用される画面の画像信号が入力される
   ときは、第２の動きベクトル検出手段が該画面を参照画
   面として時間的に前に入力された検出対象画面の画像の
   動きベクトルを検出することを特徴とする動きベクトル
   検出装置。
6. 【請求項６】時間的に後に入力される画面を参照画面と
   する動きベクトル検出が不要なときには、第１および第
   ２の動きベクトル検出手段が時間的に前に入力された画
   面を参照画面として、同一の検出対象画面に対し全体と
   して動きベクトル検出精度が高くなるように異なる動き
   ベクトル検出動作を行う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】参照画面の画像に対する検出対象画面の画
   像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置にお
   いて、 時間的に前に入力された画面を参照画面として検出対象
   画面の画像の動きベクトルを検出する動作を基本とする
   第１の動きベクトル検出手段と、 時間的に後に入力される画面を参照画面として検出対象
   画面の画像の動きベクトルを検出する動作を基本とする
   第２の動きベクトル検出手段と、 前記第１の動きベクトル検出手段の検出結果に基づい
   て、入力される画面の場面変化を検出することにより、
   時間的に前に入力された画面または時間的に後に入力さ
   れる画面を参照画面とする動きベクトル検出の必要性を
   検出対象画面毎に判断する場面変化検出手段とを備え、 前記場面変化検出手段により時間的に前に入力された画
   面を参照画像とする動きベクトル検出が不要と判断され
   た検出対象画面については、前記第１の動きベクトル検
   出手段が前記第２の動きベクトル検出手段における参照
   画面と同一の時間的に後に入力される画面を参照画面と
   して動きベクトル検出を行うことを特徴とする動きベク
   トル検出装置。
8. 【請求項８】参照画面の画像に対する検出対象画面の画
   像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置にお
   いて、 時間的に前に入力された画面を参照画面として検出対象
   画面の画像の動きベクトルを検出する動作を基本とする
   第１の動きベクトル検出手段と、 時間的に後に入力される画面を参照画面として検出対象
   画面の画像の動きベクトルを検出する動作を基本とする
   第２の動きベクトル検出手段と、 前記第１の動きベクトル検出手段の検出結果に基づい
   て、入力される画面の場面変化を検出することにより、
   時間的に前に入力された画面または時間的に後に入力さ
   れる画面を参照画面とする動きベクトル検出の必要性を
   検出対象画面毎に判断する場面変化検出手段とを備え、 前記場面変化検出手段により時間的に後に入力される画
   面を参照画像とする動きベクトル検出が不要と判断され
   た検出対象画面については、前記第２の動きベクトル検
   出手段が前記第１の動きベクトル検出手段における参照
   画面と同一の時間的に前に入力された画面を参照画面と
   して動きベクトル検出を行うことを特徴とする動きベク
   トル検出装置。
9. 【請求項９】参照画面の画像に対する検出対象画面の画
   像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置にお
   いて、 時間的に前に入力された画面を参照画面として検出対象
   画面の画像の動きベクトルを検出する動作を基本とする
   第１の動きベクトル検出手段と、 時間的に後に入力される画面を参照画面として検出対象
   画面の画像の動きベクトルを検出する動作を基本とする
   第２の動きベクトル検出手段と、 前記第１の動きベクトル検出手段の検出結果に基づい
   て、入力される画面の場面変化を検出することにより、
   時間的に前に入力された画面または時間的に後に入力さ
   れる画面を参照画面とする動きベクトル検出の必要性を
   検出対象画面毎に判断する場面変化検出手段とを備え、 前記場面変化検出手段により時間的に前に入力された画
   面を参照画像とする動きベクトル検出が不要と判断され
   た検出対象画面については、前記第１の動きベクトル検
   出手段が時間的に後に入力される画面を参照画面とする
   動きベクトル検出を停止することを特徴とする動きベク
   トル検出装置。
10. 【請求項１０】参照画面の画像に対する検出対象画面の
    画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置に
    おいて、 時間的に前に入力された画面を参照画面として検出対象
    画面の画像の動きベクトルを検出する動作を基本とする
    第１の動きベクトル検出手段と、 時間的に後に入力される画面を参照画面として検出対象
    画面の画像の動きベクトルを検出する動作を基本とする
    第２の動きベクトル検出手段と、 前記第１の動きベクトル検出手段の検出結果に基づい
    て、入力される画面の場面変化を検出することにより、
    時間的に前に入力された画面または時間的に後に入力さ
    れる画面を参照画面とする動きベクトル検出の必要性を
    検出対象画面毎に判断する場面変化検出手段とを備え、 前記場面変化検出手段により時間的に後に入力される画
    面を参照画像とする動きベクトル検出が不要と判断され
    た検出対象画面については、前記第２の動きベクトル検
    出手段が時間的に前に入力された画面を参照画面とする
    動きベクトル検出を停止することを特徴とする動きベク
    トル検出装置。
11. 【請求項１１】前記場面変化検出手段は、前記第１の動
    きベクトル検出手段で１画面に対して所定値以下の予測
    誤差となる動きベクトルが所定数以上検出されなかった
    場合、または前記第１の動きベクトル検出手段で検出さ
    れた動きベクトルによる１画面内の予測誤差が所定値以
    上となる場合に、該画面から場面が変化していると判断
    することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に
    記載の動きベクトル検出装置。
12. 【請求項１２】参照画面の画像に対する検出対象画面の
    画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出方法に
    おいて、 前記参照画面と前記検出対象画面の平均輝度の差を該検
    出対象画面の画像中の検出対象画素に加算するステップ
    と、 このステップにより得られる検出対象画素で構成される
    単位ブロックの各画素と近似する参照ブロックの位置を
    前記参照画面から検出して前記動きベクトルを検出する
    ステップとを備えたことを特徴とする動きベクトル検出
    方法。
13. 【請求項１３】参照画面の画像に対する検出対象画面の
    画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置に
    おいて、 前記参照画面と前記検出対象画面の平均輝度の差を該検
    出対象画面の画像中の検出対象画素に加算する加算手段
    と、 前記加算手段から出力される検出対象画素で構成される
    単位ブロックの各画素と近似する参照ブロックの位置を
    前記参照画面から検出して前記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。
14. 【請求項１４】参照画面の画像に対する検出対象画面の
    画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出方法に
    おいて、 前記検出対象画面について複数種類の遅延量の検出対象
    画素を生成するステップと、 前記検出対象画面について外部から入力される検出対象
    画素と前記遅延手段から出力される検出対象画素とを切
    替えて前記複数種類の遅延量を与えるステップと、 前記複数種類の遅延量の検出対象画素によりそれぞれ構
    成される単位ブロックの各画素と近似する参照ブロック
    の位置を前記参照画面から検出して前記動きベクトルを
    検出するステップとを具備したことを特徴とする動きベ
    クトル検出方法。
15. 【請求項１５】参照画面の画像に対する検出対象画面の
    画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置に
    おいて、 前記検出対象画面について複数種類の遅延量の検出対象
    画素を生成するための遅延手段と、 前記検出対象画面について外部から入力される検出対象
    画素と前記遅延手段から出力される検出対象画素とを切
    替えて前記遅延手段に入力するための切替手段と、 前記遅延手段により遅延された複数種類の遅延量の検出
    対象画素によりそれぞれ構成される単位ブロックの各画
    素と近似する参照ブロックの位置を前記参照画面から検
    出して前記動きベクトルを検出する動きベクトル検出手
    段とを具備したことを特徴とする動きベクトル検出装
    置。
16. 【請求項１６】参照画面の画像に対する検出対象画面の
    画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置に
    おいて、 前記検出対象画面について複数種類の遅延量の検出対象
    画素を生成するための遅延手段と、 前記検出対象画面について外部から入力される検出対象
    画素と前記遅延手段から出力される検出対象画素とを切
    替える切替手段と、 前記参照画面と前記検出対象画面の平均輝度の差を前記
    切替手段により切替えられた検出対象画素に加算して前
    記遅延手段に入力する加算手段と、 前記遅延手段により遅延された複数種類の遅延量の検出
    対象画素によりそれぞれ構成される単位ブロックの各画
    素と近似する参照ブロックの位置を前記参照画面から検
    出して前記動きベクトルを検出する動きベクトル検出手
    段とを具備したことを特徴とする動きベクトル検出装
    置。
17. 【請求項１７】参照画面の画像に対する検出対象画面の
    画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出方法に
    おいて、 第１の前記参照画面と前記検出対象画面の平均輝度の差
    を該検出対象画面の画像中の対象画素に加算して第１の
    動きベクトル検出用検出対象画素を得るステップと、 このステップにより得られる第１の動きベクトル検出用
    検出対象画素で構成される単位ブロックの各画素と近似
    する参照ブロックの位置を前記第１の参照画面から検出
    して第２の動きベクトル検出用検出対象画素を得るステ
    ップと、 前記第２の動きベクトル検出用検出対象画素によりそれ
    ぞれ構成される単位ブロックの各画素と近似する参照ブ
    ロックの位置を前記第２の参照画面から検出して前記動
    きベクトルを検出するステップとを具備したことを特徴
    とする動きベクトル検出方法。