JPH11215502A - 動きベクトル検出装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動画像の動き補償予測符号化において、少な
い演算量で高精度に動きベクトルを検出する。 【解決手段】 インターレース動画像においてフレーム
動きベクトルとフィールド動きベクトルを検出し、両者
を適応的に切り替えて動き補償を行う。動きベクトルを
検出する際に、サブサンプルフィルタ１０で原画像を縮
小してベクトル検出器１４で動きベクトルを検出する。
その後、その位置を中心としてベクトル検出器３０〜３
８で真の動きベクトル（フレーム及びフィールド）を検
出する。原画像内で動きベクトルを検出するに際し、縮
小画像内での探索範囲を含むように探索範囲を拡大して
動きベクトルを検出する。探索範囲を拡大することで検
出精度を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は動きベクトル検出装
置及び方法、特に動画像データを予測符号化する際に用
いられる動きベクトルを検出するための装置及び方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、動画像を圧縮符号化する方法
として動き補償予測符号化がある。この方法は、動きベ
クトル検出器により複数の画素で構成されるブロック単
位（１６画素×１６画素）で動きベクトルを検出し、画
像間の相関を用いて画像データの符号量を削減する方法
である。

【０００３】一般に、動きベクトルとしては時間的に隣
接するフレーム間のフレーム動きベクトルが用いられる
が、一般のビデオ信号のように１つのフレームが２つの
フィールドから構成されるインターレース信号が対象と
なる場合、フレーム動きベクトルの他に、フィールド単
位で動きベクトル（フィールド動きベクトル）を検出
し、フレーム動きベクトルとフィールド動きベクトルの
両者を適応的に切り替えて動き補償を行っている。

【０００４】フレーム動きベクトルやフィールド動きベ
クトルを検出する際には、上述したように１６画素×１
６画素の合計２５６画素を１つの単位（マクロブロッ
ク）として動きベクトルを検出するが、画像内の全ての
範囲にわたって動きベクトルを探索するのはハードウェ
ア上の制約からも困難であり、また処理に長時間を要す
ることになる。そこで、従来より、原画像を縮小し、縮
小画像内で動きベクトルを検出するいわゆる階層型動き
ベクトル検出法が提案されている。この階層型動きベク
トル検出方法では、原画像を例えば１／２に縮小して画
像データを少なくし、この縮小画像内で動きベクトルを
検出する。この動きベクトルは、真の動きベクトルを検
出する際の目安となるもので、ここでは仮動きベクトル
と称する。その後、検出した仮動きベクトルをスケーリ
ング（縮小率が１／２の場合には検出された仮動きベク
トルのｘ座標値及びｙ座標値を２倍する）、このスケー
リングされた仮動きベクトルで示される位置を中心とし
てその近傍（±１画素程度）を探索し、真の動きベクト
ルを検出するものである。

【０００５】なお、このような階層型動きベクトル検出
については、例えば特開平７−１０７４８６号公報や特
開平８−９８１８６号公報に開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、縮小画
像内で仮動きベクトルを検出し（以下これを便宜上第１
ステップと称する）、検出された仮動きベクトルをスケ
ーリングして原画像内で真の動きベクトルを検出する
（以下これを第２ステップと称する）場合、第２ステッ
プにおける探索範囲の中心位置は第１ステップにて検出
された仮動きベクトルを縮小率だけ拡大した（つまり、
縮小率が１／２の場合には２倍に拡大）ものであるた
め、たとえ原画像内でその位置を中心として±１画素程
度を探索したとしても、精度よく真の動きベクトルを検
出できない問題があった。すなわち、第１ステップで検
出された仮動きベクトルを例えば２倍した場合には、第
２ステップにおける探索の中心位置を示すベクトルは偶
数ベクトル（偶数を成分とするベクトル）しか存在しな
いこととなり、これは単に原画像内で２画素ずつマクロ
ブロックをずらして動きベクトルを検出する処理に等価
であり、真の動きベクトルを高精度に検出することがで
きない問題があった。

【０００７】特に、第１ステップにおいて仮動きベクト
ルを検出する際に、隣接する２つの仮動きベクトルＡ、
Ｂの評価値、すなわち予測誤差の差異がわずかである場
合、評価値ではＡの方が良い（予測誤差が少ない）ため
仮動きベクトルとして採用しても、真の動きベクトルは
実際にはＢ近傍に存在する場合も多い。ところが、従来
技術では第２ステップにおいて仮動きベクトルＡの近傍
（仮動きベクトルで示される位置を中心とする±１画素
あるいは数画素）しか探索しないため、Ｂの近傍にある
真の動きベクトルを検出することができない問題があっ
た。

【０００８】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、徒に演算量を増大
させることなく、高精度に動きベクトルを検出すること
が可能であり、これにより高精度の動き補償を実行でき
る動きベクトル検出装置及び方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、原画像より少ない画像データを有す
る画像から仮動きベクトルを検出し、検出された仮動き
ベクトルに基づいて原画像から動きベクトルを検出する
動きベクトル検出装置であって、前記仮動きベクトルで
決定される位置を中心とし、前記仮動きベクトルを検出
する際に探索した範囲を含む範囲を前記原画像内で探索
することにより前記動きベクトルを検出する検出手段を
有することを特徴とする。探索範囲を重複（オーバラッ
プ）させることで、確実に動きベクトルを検出すること
ができる。

【００１０】また、第２の発明は、第１の発明におい
て、前記原画像より少ない画像データを有する画像は縮
小画像であることを特徴とする。

【００１１】また、第３の発明は、第２の発明におい
て、前記縮小の比率を１／Ｎとした場合、前記原画像内
で探索する範囲は、前記仮動きベクトルで決定される位
置を中心とする少なくとも±Ｎ画素であることを特徴と
する。少なくとも±Ｎ画素とすることで、重複して探索
することができる。なお、±Ｎ画素以上の探索範囲とす
る技術も当然に本発明に含まれる。

【００１２】また、第４の発明は、原画像からフレーム
動きベクトル及びフィールド動きベクトルを検出する動
きベクトル検出装置であって、前記原画像から検出した
フレーム動きベクトルを用いて前記フィールド動きベク
トルを算出する演算手段を有することを特徴とする。フ
ィールド動きベクトルを実際に検出するのではなく、検
出したフレーム動きベクトルから演算により算出するこ
とで、実際に検出する場合に比べて演算量を削減するこ
とができる。

【００１３】また、第５の発明は、原画像からフレーム
動きベクトル及びフィールド動きベクトルを検出する動
きベクトル検出装置であって、前記原画像から検出した
フィールド動きベクトルを用いて前記フレーム動きベク
トルを算出する演算手段を有することを特徴とする。フ
レーム動きベクトルを実際に検出するのではなく、検出
したフィールド動きベクトルから演算により算出するこ
とで、実際に検出する場合に比べて演算量を削減するこ
とができる。

【００１４】また、第６の発明は、第４の発明におい
て、前記演算手段は、前記フィールド動きベクトル内の
偶パリティベクトルを前記フレーム動きベクトルに対し
て平行であるとして算出するとともに、前記フィールド
内動きベクトル内の奇パリティベクトルを前記フレーム
動きベクトル及びフィールド間距離に基づいて算出する
ことを特徴とする。

【００１５】また、第７の発明は、原画像より少ない画
像データを有する画像から仮動きベクトルを検出し、検
出された仮動きベクトルに基づいて原画像からフレーム
動きベクトル及びフィールド動きベクトルを検出する動
きベクトル検出装置であって、前記仮動きベクトルとし
てフレーム動きベクトルを検出する第１検出手段と、前
記仮動きベクトルで決定される位置を中心とし、前記仮
動きベクトルを検出する際に探索した範囲を含む範囲を
前記原画像内で探索することにより前記フレーム動きベ
クトルを検出する第２検出手段と、前記仮動きベクトル
を用いて前記フィールド動きベクトルを算出する演算手
段とを有することを特徴とする。探索範囲を重複させる
ことでフレーム動きベクトル及びフィールド動きベクト
ルを確実に検出することができるとともに、フィールド
動きベクトルを仮フレーム動きベクトルから算出するこ
とで演算量の低減を図ることができる。

【００１６】また、第８の発明は、第７の発明におい
て、前記原画像より少ない画像データを有する画像は縮
小画像であることを特徴とする。

【００１７】また、第９の発明は、前記縮小の比率を１
／Ｎとした場合、前記原画像内で探索する範囲は、前記
仮動きベクトルで決定される位置を中心とする少なくと
も±Ｎ画素であることを特徴とする。

【００１８】また、第１０の発明は、原画像より少ない
画像データを有する画像から仮動きベクトルを検出する
第１ステップと、前記第１ステップで検出された仮動き
ベクトルに基づいて原画像から動きベクトルを検出する
第２ステップを有する動きベクトル検出方法であって、
前記第２ステップでは、前記仮動きベクトルで決定され
る位置を中心とし、前記第１ステップで探索した範囲を
含む範囲を探索範囲として前記動きベクトルを検出する
ことを特徴とする。

【００１９】また、第１１の発明は、第１０の発明にお
いて、前記第１ステップにおける前記原画像より少ない
画像データを有する画像は縮小画像であることを特徴と
する。

【００２０】また、第１２の発明は、第１１の発明にお
いて、前記縮小の比率を１／Ｎとした場合、前記第２ス
テップでは前記仮動きベクトルで決定される位置を中心
とする少なくとも±Ｎ画素の範囲を探索することを特徴
とする。

【００２１】また、第１３の発明は、原画像からフレー
ム動きベクトル及びフィールド動きベクトルを検出する
動きベクトル検出方法であって、前記原画像から前記フ
レーム動きベクトルを検出する検出ステップと、検出さ
れた前記フレーム動きベクトルを用いて前記フィールド
動きベクトルを算出する算出ステップとを有することを
特徴とする。

【００２２】また、第１４の発明は、原画像からフレー
ム動きベクトル及びフィールド動きベクトルを検出する
動きベクトル検出方法であって、前記原画像から前記フ
ィールド動きベクトルを検出する検出ステップと、検出
された前記フィールド動きベクトルを用いて前記フレー
ム動きベクトルを算出する算出ステップとを有すること
を特徴とする。

【００２３】また、第１５の発明は、第１３の発明にお
いて、前記算出ステップでは、前記フィールド動きベク
トル内の偶パリティベクトルを前記フレーム動きベクト
ルに対して平行であるとして算出し、前記フィールド動
きベクトル内の奇パリティベクトルを前記フレーム動き
ベクトル及びフィールド間距離に基づいて算出すること
を特徴とする。

【００２４】また、第１６の発明は、原画像より少ない
画像データを有する画像から仮動きベクトルを検出する
第１ステップと、検出された仮動きベクトルに基づいて
原画像からフレーム動きベクトルとフィールド動きベク
トルを検出する第２ステップを有する動きベクトル検出
方法であって、前記第１ステップでは、前記仮動きベク
トルとしてフレーム動きベクトルを検出し、前記第２ス
テップでは、前記仮動きベクトルで決定される位置を中
心とし、前記第１ステップで探索した範囲を含む範囲を
探索することにより前記フレーム動きベクトルを検出す
るとともに、前記仮動きベクトルを用いて前記フィール
ド動きベクトルを算出することを特徴とする。

【００２５】また、第１７の発明は、第１６の発明にお
いて、前記原画像より少ない画像データを有する画像を
比率１／Ｎの縮小画像とした場合、前記第２ステップに
おける探索範囲を前記仮動きベクトルで決定される位置
を中心とする少なくとも±Ｎ画素とすることを特徴とす
る。

【００２６】また、第１８の発明は、第１６、第１７の
発明において、前記第２ステップでは、前記フィールド
動きベクトル内の偶パリティベクトルを前記フレーム動
きベクトルに対して平行であるとして算出し、前記フィ
ールド動きベクトル内の奇パリティベクトルを前記フレ
ーム動きベクトル及びフィールド間距離に基づいて算出
することを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態について説明する。

【００２８】図１には、本実施形態の構成ブロック図が
示されている。なお、この構成ブロック図は、従来の階
層型動きベクトル検出に対応するものであり、階層構造
を用いてフレーム動きベクトルとフィールド動きベクト
ルを検出し、両者を適応的に切り替えて動き補償を行う
フレーム／フィールド適応型動き補償検出器である。

【００２９】サブサンプルフィルタ１０は、入力画像を
１／４の縮小画像に変換するもので、入力画像のｘ方向
及びｙ方向それぞれを１／４に縮小する。サブサンプル
フィルタ１０で縮小された画像データは、フレームメモ
リ１２に供給されるとともに、ベクトル検出器１４に供
給される。

【００３０】フレームメモリ１２は、縮小画像を参照画
像として格納する。格納された縮小画像データは、適宜
なタイミングで順次ベクトル検出器１４に供給される。

【００３１】ベクトル検出器１４は、第１ステップにお
ける仮動きベクトルを検出する回路で、本実施形態では
仮フレーム動きベクトルを検出する。具体的には、参照
マクロブロック読み出し回路１４ａでフレームメモリ１
２に格納されている参照画像（縮小画像）を４画素×４
画素の縮小マクロブロック単位で読み出し、また処理マ
クロブロック生成回路１４ｄでサブサンプルフィルタ１
０から出力された処理画像から縮小マクロブロックを取
り出し、両マクロブロックをＡＥ計算器１４ｃに供給す
る。なお、仮動きベクトルを検出する際の単位であるマ
クロブロックを１６画素×１６画素ではなく４画素×４
画素としたのは、原画像を１／４に縮小しているため、
マクロブロックもこれに対応させて１／４に縮小したも
のである。また、参照マクロブロックを読み出す際に
は、ベクトル生成器１４ｂで（０，０）を中心とするサ
ーチ範囲を設定して順次ベクトルを生成し、そのベクト
ルで指定されるマクロブロックを読み出していく。

【００３２】ＡＥ計算器１４ｃでは、参照マクロブロッ
クと処理マクロブロック（符号化対象マクロブロック）
の誤差を算出する。具体的には、参照マクロブロックの
各画素をＡｉｊ、処理マクロブロックの各画素をＸｉｊ
とすると、評価値（予測誤差）＝Σ｜Ｘｉｊ−Ａｉｊ｜
で算出される。算出された評価値（予測誤差）は、最小
値比較器１４ｅに供給される。

【００３３】最小値比較器１４ｅは、ベクトル生成器１
４ｂで生成されたベクトル毎に算出された評価値を互い
に比較し、最も小さい評価値を選択する。また、このと
きのベクトルが仮動きベクトル（仮フレーム動きベクト
ルＭＶ）として検出される。検出された仮動きベクトル
は、ベクトル拡大器２８に供給される。

【００３４】ベクトル拡大器２８は、入力された仮動き
ベクトルをスケーリングするもので、具体的にはｘ成分
及びｙ成分をともに縮小率だけ拡大する。本実施形態で
は、サブサンプルフィルタ１０で原画像を１／４に縮小
しているので、ここでは仮動きベクトルを４倍に拡大す
る。

【００３５】一方、フレームメモリ１６、フィールドメ
モリ１８、フィールドメモリ２０が設けられ、それぞれ
入力画像（原画像）をフレーム単位及びフィールド単位
で格納する。なお、フィールドメモリ１８には奇数フィ
ールドデータが格納され、フィールドメモリ２０には偶
数フィールドデータが格納される。これらのメモリは、
第２ステップにおける真のフレーム動きベクトル及び真
のフィールド動きベクトルを検出するための参照フレー
ム、あるいは参照フィールドとして用いられる。すなわ
ち、フレームメモリ１６に格納されたフレーム画像デー
タはベクトル検出器３０に供給されて参照フレームとし
て用いられ、フィールドメモリ１８に格納された奇数フ
ィールド画像データはベクトル検出器３２に供給されて
参照フィールドとして用いられ、フィールドメモリ２０
に格納された偶数フィールド画像データはベクトル検出
器３４に供給されて参照フィールドとして用いられる。

【００３６】ベクトル検出器３０は、真のフレーム動き
ベクトルを検出するためのもので、フレームメモリ１６
からの参照フレーム、遅延器２２で遅延された入力画像
（処理対象原画像）、及びベクトル拡大器２８で４倍に
拡大された仮動きベクトル（仮フレーム動きベクトル）
を入力してフレーム動きベクトルを検出する。なお、フ
レーム動きベクトルを検出する際の処理単位は通常のマ
クロブロック単位（１６画素×１６画素）であり、また
遅延器２２で遅延させるのは第１ステップの後に第２ス
テップを実行するため、つまりベクトル検出器１４で仮
動きベクトルを検出した後にベクトル検出器３０でフレ
ーム動きベクトルを検出するためである。フレーム動き
ベクトルを検出する際の探索範囲については後述する。

【００３７】ベクトル検出器３２は、真のフィールド動
きベクトル（４個のフィールド動きベクトルの内の偶パ
リティベクトル）を検出するためのもので、フィールド
メモリ１８からの参照奇数フィールド、遅延器２４で遅
延された入力奇数フィールド（原画像奇数フィール
ド）、及びベクトル拡大器２８で拡大された仮動きベク
トルを入力してフィールド動きベクトルを検出する。な
お、処理するブロックは、フィールド単位であるため１
６画素×８画素である。

【００３８】ベクトル検出器３４は、真のフィールド動
きベクトル（４個のフィールド動きベクトルの内の奇パ
リティベクトル）を検出するためのもので、フィールド
メモリ２０からの参照偶数フィールド、遅延器２４で遅
延された入力奇数フィールド、及びベクトル拡大器２８
で拡大され、かつ１／２倍された仮動きベクトルを入力
してフィールド動きベクトルを検出する。仮動きベクト
ルを１／２倍するのは、参照偶数フィールドと入力（処
理対象）奇数フィールドとのフィールド間距離を考慮し
たものであり、詳細については後述する。

【００３９】ベクトル検出器３６は、真のフィールド動
きベクトル（４個のフィールド動きベクトルの内の他の
奇パリティベクトル）を検出するためのもので、フィー
ルドメモリ２４からの参照奇フィールド、遅延器２６で
遅延された入力偶数フィールド、及びベクトル拡大器２
８で拡大され、かつ３／２倍された仮動きベクトルを入
力してフィールド動きベクトルを検出する。仮動きベク
トルを３／２倍するのは、参照奇数フィールドと入力
（処理対象）偶数フィールドとのフィールド間距離を考
慮したものである。

【００４０】ベクトル検出器３８は、真のフィールド動
きベクトル（４個のフィールド動きベクトルの内の他の
偶パリティベクトル）を検出するためのもので、フィー
ルドメモリ２０からの参照偶数フィールド、遅延器２６
で遅延された入力偶数フィールド、及びベクトル拡大器
２８で拡大された仮動きベクトルを入力してフィールド
動きベクトルを検出する。

【００４１】なお、図中符号５０で示される回路構成が
第１ステップを実行する回路であり、符号６０で示され
る回路構成が第２ステップを実行する回路である。

【００４２】本実施形態の動きベクトル検出装置はこの
ような構成を有しており、従来においては原画像を例え
ば１／２に縮小し、この縮小画像内でフレーム動きベク
トル（仮フレーム動きベクトル）とフィールド動きベク
トル（仮フィールド動きベクトル）を検出し、これらの
仮動きベクトルをスケーリングして原画像内で±１画素
程度の範囲を探索範囲として真のフレーム動きベクトル
と真のフィールド動きベクトルを検出していたが、本実
施形態においては、以下の２つの処理を用いて真のフレ
ーム動きベクトルと真のフィールド動きベクトルを検出
している。すなわち、 （１）第１ステップにおいて原画像を従来以上に縮小
（例えば１／４に縮小）し、第２ステップにおいて探索
範囲を従来以上に拡大して±１６画素として第１ステッ
プにて既に探索済みの範囲をも含む範囲を探索すること
で動きベクトルを検出する。

【００４３】（２）第１ステップにおいて従来のように
縮小画像から仮フレーム動きベクトル及び仮フィールド
動きベクトルを検出するのではなく、第１ステップにお
いては仮フレーム動きベクトルのみを検出し（仮フィー
ルド動きベクトルは検出しない）、第２ステップにおい
て検出した仮フレーム動きベクトルから真のフレーム動
きベクトル及び真のフィールド動きベクトルを検出す
る。

【００４４】このように、本実施形態では第２ステップ
の探索範囲を拡大して第１ステップにて仮動きベクトル
を検出した時の範囲をも再度探索する（すなわち、第１
ステップと第２ステップの探索範囲をオーバラップさせ
る）ことで、真の動きベクトル検出精度を向上させるこ
とができる。また、第１ステップにて仮フレーム動きベ
クトルのみを検出し、この仮フレーム動きベクトルから
真のフレーム動きベクトル及び真のフィールド動きベク
トルを検出することで、第１ステップにて仮フレーム動
きベクトルと仮フィールド動きベクトルをともに検出す
る場合に比べ演算量を削減することができ、かつ、単に
フレーム動きベクトルのみから動き補償を行う場合に比
べ高精度の動き補償を行うことが可能となる。

【００４５】以下、本実施形態における特徴であるこれ
ら２つの処理について、詳細に説明する。

【００４６】図２には、第１ステップにおける動きベク
トル探索範囲と第２ステップにおける動きベクトル探索
範囲の関係が示されている。図において、ｘ印は画素を
示しており、原画像における画素である。また、Ａ、
Ｂ、Ｃ、・・・、Ｏは、原画像を１／４に縮小した場合
に第１ステップで探索される画素（つまり、４つおきの
画素）である。１／４の縮小画像で仮動くベクトルを検
出した結果、図中Ａが仮動きベクトルの示す位置である
とする。このとき、第２ステップでは、原画像において
Ａ位置を中心として真の動きベクトルを探索するが、従
来技術においては上述したようにＡの位置を中心として
±１画素あるいはせいぜい±２、±３画素を探索してい
るに過ぎない。Ａの位置を中心として±３画素を探索範
囲とした場合が図中破線で示され、符号１００で示され
ている。この探索範囲１００は、第１ステップの探索範
囲とオーバラップしない範囲であり、仮にＢ位置とＣ位
置の間に真の動きベクトルが存在しても、このような探
索範囲を設定していたのでは真の動きベクトルを検出す
ることは不可能である。

【００４７】そこで、本実施形態では、第１ステップで
探索した範囲も含む範囲を第２ステップで探索すべく、
Ａの位置を中心として少なくとも±４画素を探索範囲に
設定する。本実施形態における最小の探索範囲が図中一
点鎖線で示され、符号１０２で示されている。このよう
な探索範囲１０２を設定することで、第１ステップでは
予測誤差が大きいとして仮動きベクトルから除外された
Ｂ点近傍あるいはＣ点近傍も第２ステップで再度探索す
ることができ、例えば真の動きベクトルがＢ点とＣ点の
間に存在する場合でも確実にこれを検出することができ
る。

【００４８】なお、第１ステップと第２ステップの探索
範囲を重複（オーバラップ）させるために必要な画素数
は上述したように±４画素であるが（もちろん、縮小率
が１／Ｎの場合には±Ｎ画素が最小の画素数となる）、
これ以上の範囲を探索範囲とすることも可能である。

【００４９】例えば、第１ステップで仮動きベクトルを
検出する際に、図中Ａ点とＢ点における評価値（予測誤
差）に大きな差がなく、わずかにＡ＜Ｂであった場合に
は第１ステップでは仮動きベクトルとしてＡが採用され
ることになるが、評価値の差がこのようにわずかである
場合には、真の動きベクトルはＡの位置近傍ではなくＢ
の位置近傍に存在する場合も十分考えられる。したがっ
て、このような場合には、Ｂの位置近傍をも再度第２ス
テップで探索すべく、探索範囲をＡの位置を中心として
±７画素とするのが好適である。図においては、±７画
素とした場合の探索範囲が実線で示され、符号１０４で
示されている。このような探索範囲１０４を設定するこ
とで、例えば真の動きベクトルが図中ｂで示される位置
にあったとしても、これを確実に検出することが可能と
なる。なお、探索範囲の上限は、ハードウェア構成から
決定されるが、本実施形態では上述したようにＡの位置
を中心として±１６画素を探索範囲としているため、演
算量を徒に増大させることなく第２ステップにおいてｂ
の位置も確実に検出できる。

【００５０】一方、図３には、第１ステップにて検出さ
れた仮フレーム動きベクトルから真のフィールド動きベ
クトルを検出（算出）する処理が模式的に示されてい
る。図において、参照フレーム及び符号化対象フレーム
とも奇数フィールド（ｏｄｄ）及び偶数フィールド（ｅ
ｖｅｎ）から構成されており、各フィールドの画素は便
宜上白丸で示されている。また、参照フレーム及び符号
化対象フレームともｏｄｄとｅｖｅｎとの間に仮想的に
フレームが示されている。この仮想フレーム上の画素
は、ｏｄｄにおける画素とｅｖｅｎにおける画素を足し
合わせて構成される。

【００５１】このようなインターレース構成において、
第１ステップにて仮フレーム動きベクトルを検出した結
果、仮フレーム動きベクトルＭＶのｙ成分（図中上下方
向成分）がｙ＝１０であったとする。本実施形態におい
ては、この仮フレーム動きベクトルＭＶ（ｙ＝１０）か
ら第２ステップにおいて真のフレーム動きベクトルＭＶ
及び真のフィールド動きベクトルを検出する。真のフレ
ーム動きベクトルは、既に述べたように第１ステップに
て検出された仮フレーム動きベクトルＭＶ（ｙ＝１０）
をスケーリングし、もとの画像内で±１６画素を探索範
囲として探索することで検出することができる。

【００５２】一方、真のフィールド動きベクトルは、次
のようにしてフレーム動きベクトルから作成する。すな
わち、真のフィールド動きベクトルには、参照フレーム
のｏｄｄ（奇数フィールド）と符号化対象フレームのｏ
ｄｄから検出されるフィールド動きベクトルＭＶｏｏ
（偶パリティベクトル）、参照フレームのｅｖｅｎと符
号化対象フレームのｏｄｄから検出されるフィールド動
きベクトルＭＶｏｅ（奇パリティベクトル）、参照フレ
ームのｏｄｄと符号化対象フレームのｅｖｅｎから検出
されるフィールド動きベクトルＭＶｅｏ（奇パリティベ
クトル）、参照フレームのｅｖｅｎと符号化対象フレー
ムのｅｖｅｎから検出されるフィールド動きベクトルＭ
Ｖｅｅ（偶パリティベクトル）の４個が存在するが、そ
れぞれ次のようにして仮フレーム動きベクトルＭＶから
作成される。

【００５３】＜偶パリティベクトルのフィールド動きベ
クトルＭＶｏｏ＞図３に示すように、仮フレーム動きベ
クトルＭＶを平行移動して作成することができる。

【００５４】

【数１】フィールド動きベクトル（ＭＶｏｏ）ｙ＝仮フ
レーム動きベクトル（ＭＶ）ｙ／２ なお、１／２は、フィールド動きベクトルのｙ方向への
１画素分のずらしは、フレーム動きベクトルのｙ方向へ
の２画素分のずらしに相当することを考慮したものであ
る。また、フィールド動きベクトルＭＶｏｏのｘ成分
（ＭＶｏｏ）ｘは（ＭＶ）ｘに等しい。

【００５５】＜偶パリティベクトルのフィールド動きベ
クトルＭＶｅｅ＞フィールド動きベクトルＭＶｏｏと同
様に仮フレーム動きベクトルＭＶを平行移動することで
作成することができる。

【００５６】

【数２】フィールド動きベクトル（ＭＶｅｅ）ｙ＝仮フ
レーム動きベクトル（ＭＶ）ｙ／２＝フィールド動きベ
クトル（ＭＶｏｏ）ｙ なお、フィールド動きベクトルＭＶｅｅのｘ成分（ＭＶ
ｅｅ）ｘは（ＭＶ）ｘに等しい。

【００５７】＜奇パリティベクトルのフィールド動きベ
クトルＭＶｏｅ＞仮フレーム動きベクトルＭＶをフィー
ルド間距離に従って伸縮することで算出することができ
る。具体的には、図３に示すように、真のフィールド動
きベクトルＭＶｏｏと参照フレームのｅｖｅｎとの交点
を終端とする動きベクトルとして作成することができ
る。

【００５８】

【数３】フィールド動きベクトル（ＭＶｏｅ）ｙ＝１／
２（ＭＶｏｏ）ｙ＋フィールドパリティオフセット＝１
／２（ＭＶｏｏ）ｙ−０．５ なお、フィールド動きベクトルＭＶｏｅのｘ成分（ＭＶ
ｏｅ）ｘは、１／２（ＭＶ）ｘに等しい。また、フィー
ルドパリティオフセットはＭＰＥＧ２特有の量であり、
（ＭＶｏｏ）ｙ＝０に平行な奇パリティフィールド動き
ベクトル（ＭＶｏｅ）ｙが−０．５（図中下向きが正）
になることを考慮したものである。

【００５９】＜奇パリティベクトルのフィールド動きベ
クトルＭＶｅｏ＞仮フレーム動きベクトルＭＶをフィー
ルド間距離に従って伸縮することで算出することができ
る。具体的には、図３に示すように、フィールド動きベ
クトルＭＶｅｅを延長して参照フレームのｏｄｄとの交
点を終端とするベクトルとして作成することができる。

【００６０】

【数４】フィールド動きベクトル（ＭＶｅｏ）ｙ＝３／
２（ＭＶｏｏ）ｙ＋フィールドパリティオフセット＝３
／２（ＭＶｏｏ）ｙ＋０．５ なお、フィールド動きベクトルＭＶｅｏのｘ成分（ＭＶ
ｅｏ）ｘは３／２（ＭＶ）ｘに等しい。また、フィール
ドパリティオフセットは、（ＭＶｏｏ）ｙ＝０に平行な
奇パリティフィールド動きベクトル（ＭＶｅｏ）ｙが
０．５になることを考慮したものである。

【００６１】このように、仮フレーム動きベクトルから
４つのフィールド動きベクトルを作成することで、従来
のように実際に所定の探索範囲を探索してフレーム動き
ベクトルとフィールド動きベクトルを検出する場合に比
べ、演算量を削減することが可能となる。

【００６２】以上、本発明の実施形態について、フレー
ム動きベクトルとフィールド動きベクトルをともに用い
て両者を適応的に切り替えて動き補償を行うフレーム／
フィールド適応型動き補償の場合について説明したが、
本発明はフィールド動きベクトルを検出することなく単
にフレーム動きベクトルのみを検出して動き補償を行う
場合にも適用することができる。具体的には、第１ステ
ップにて仮フレーム動きベクトルのみを検出し、第２ス
テップで検出した仮フレーム動きベクトルに基づいて真
のフレーム動きベクトルのみを検出し、このフレーム動
きベクトルに基づいて動き補償を行い符号化することも
できる。但し、フレーム動きベクトルのみに基づいて符
号化した場合には、フレーム動きベクトルとフィールド
動きベクトルを共に用いて符号化した場合に比べて、予
測精度が低下することに注意すべきである。

【００６３】一般に、階層構造を用いて動きベクトルを
検出して動画像を符号化する場合、その精度の高低は、
フレーム動きベクトル単独＜フレーム動きベクトル＋フ
レーム動きベクトルから算出したフィールド動きベクト
ル（本実施形態の場合）＜フレーム動きベクトル＋フィ
ールド動きベクトル（実際に探索して検出）となり、
（フレーム動きベクトル＋フレーム動きベクトルから算
出したフィールド動きベクトル（本実施形態の場合））
と（フレーム動きベクトル＋フィールド動きベクトル
（実際に探索して検出））ではその精度にほとんど差は
なく、演算量が少ない分、本実施形態の予測符号化が優
れている。

【００６４】また、本実施形態においては階層型動きベ
クトル検出について説明したが、本実施形態におけるフ
レーム動きベクトルからフィールド動きベクトルを作成
する処理は非階層型動きベクトル検出にも応用すること
が可能である。すなわち、原画像を縮小することなく所
定の探索範囲を探索してフレーム動きベクトルのみを検
出し、このフレーム動きベクトルからフィールド動きベ
クトルを作成してフレーム／フィールド適応型動き補償
を行うことも可能である。

【００６５】さらに、本実施形態においては第１ステッ
プにて仮フレーム動きベクトルを検出し、この仮フレー
ム動きベクトルに基づいて第２ステップにて真のフレー
ム動きベクトル及び真のフィールド動きベクトルを検出
したが、第１ステップにて仮フィールド動きベクトルを
検出し、この仮フィールド動きベクトルに基づいて第２
ステップにて真のフレーム動きベクトル及び真のフィー
ルド動きベクトルを検出することも可能である。例え
ば、第１ステップにて４個のフィールド動きベクトルの
内、仮フィールド動きベクトルＭＶｏｏのみを検出し、
この仮フィールド動きベクトルＭＶｏｏをスケーリング
して第２ステップで原画像からフレーム動きベクトルを
作成するとともに、仮フィールド動きベクトルＭＶｏｏ
から４つの真のフィールド動きベクトルＭＶｏｏ、ＭＶ
ｏｅ、ＭＶｅｏ、ＭＶｅｅを作成することも可能であ
る。４つのフィールドベクトルは、

【数５】フィールド動きベクトル（ＭＶｏｏ）ｙ＝仮フ
ィールド動きベクトル（ＭＶｏｏ）ｙ

【数６】フィールド動きベクトル（ＭＶｅｏ）ｙ＝３／
２仮フィールド動きベクトル（ＭＶｏｏ）ｙ＋０．５

【数７】フィールド動きベクトル（ＭＶｏｅ）ｙ＝１／
２仮フィールド動きベクトル（ＭＶｏｏ）ｙ−０．５

【数８】フィールド動きベクトル（ＭＶｅｅ）ｙ＝仮フ
ィールド動きベクトル（ＭＶｅｅ）ｙ とすればよい。但し、フィールド動きベクトルは画像内
の動きの方向に大きく依存するため（特に上下方向に移
動した場合）、仮フィールド動きベクトルからフレーム
動きベクトルを作成した場合にはその精度が低下するお
それがある。したがって、一般的には第１ステップにて
仮フレーム動きベクトルを検出し、その後フィールド動
きベクトルをこの仮フレーム動きベクトルから算出する
のが望ましい。

【００６６】なお、本実施形態では、原画像より画像デ
ータの少ない画像として原画像を１／４に縮小した画像
について説明したが、原画像から数画素毎に単に間引く
ことで画像データの少ない画像を得ることも可能であ
る。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば少
ない演算量で高精度に動きベクトルを検出することがで
き、これにより効率的に動画像を予測符号化することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の回路の構成図である。

【図２】 本発明の実施系における第１ステップと第２
ステップの探索範囲を示す説明図である。

【図３】 本発明の実施形態におけるフレーム動きベク
トルからフィールド動きベクトルを作成する処理を示す
説明図である。

【符号の説明】

１０ サブサンプルフィルタ、１２ フレームメモリ、
１４ ベクトル検出器、１６ フレームメモリ、１８
フィールドメモリ（奇数）、２０ フィールドメモリ
（偶数）、２８ ベクトル拡大器、３０ ベクトル検出
器（フレーム）、３２、３４、３６、３８ ベクトル検
出器（フィールド）。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原画像より少ない画像データを有する画
   像から仮動きベクトルを検出し、検出された仮動きベク
   トルに基づいて原画像から動きベクトルを検出する動き
   ベクトル検出装置であって、 前記仮動きベクトルで決定される位置を中心とし、前記
   仮動きベクトルを検出する際に探索した範囲を含む範囲
   を前記原画像内で探索することにより前記動きベクトル
   を検出する検出手段を有することを特徴とする動きベク
   トル検出装置。
2. 【請求項２】 前記原画像より少ない画像データを有す
   る画像は縮小画像であることを特徴とする請求項１記載
   の動きベクトル検出装置。
3. 【請求項３】 前記縮小の比率を１／Ｎとした場合、前
   記原画像内で探索する範囲は、前記仮動きベクトルで決
   定される位置を中心とする少なくとも±Ｎ画素であるこ
   とを特徴とする請求項２記載の動きベクトル検出装置。
4. 【請求項４】 原画像からフレーム動きベクトル及びフ
   ィールド動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置
   であって、 前記原画像から検出したフレーム動きベクトルを用いて
   前記フィールド動きベクトルを算出する演算手段を有す
   ることを特徴とする動きベクトル検出装置。
5. 【請求項５】 原画像からフレーム動きベクトル及びフ
   ィールド動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置
   であって、 前記原画像から検出したフィールド動きベクトルを用い
   て前記フレーム動きベクトルを算出する演算手段を有す
   ることを特徴とする動きベクトル検出装置。
6. 【請求項６】 前記演算手段は、前記フィールド動きベ
   クトル内の偶パリティベクトルを前記フレーム動きベク
   トルに対して平行であるとして算出するとともに、前記
   フィールド内動きベクトル内の奇パリティベクトルを前
   記フレーム動きベクトル及びフィールド間距離に基づい
   て算出することを特徴とする請求項４記載の動きベクト
   ル検出装置。
7. 【請求項７】 原画像より少ない画像データを有する画
   像から仮動きベクトルを検出し、検出された仮動きベク
   トルに基づいて原画像からフレーム動きベクトル及びフ
   ィールド動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置
   であって、 前記仮動きベクトルとしてフレーム動きベクトルを検出
   する第１検出手段と、 前記仮動きベクトルで決定される位置を中心とし、前記
   仮動きベクトルを検出する際に探索した範囲を含む範囲
   を前記原画像内で探索することにより前記フレーム動き
   ベクトルを検出する第２検出手段と、 前記仮動きベクトルを用いて前記フィールド動きベクト
   ルを算出する演算手段と、 を有することを特徴とする動きベクトル検出装置。
8. 【請求項８】 前記原画像より少ない画像データを有す
   る画像は縮小画像であることを特徴とする請求項７記載
   の動きベクトル検出装置。
9. 【請求項９】 前記縮小の比率を１／Ｎとした場合、前
   記原画像内で探索する範囲は、前記仮動きベクトルで決
   定される位置を中心とする少なくとも±Ｎ画素であるこ
   とを特徴とする請求項８記載の動きベクトル検出装置。
10. 【請求項１０】 原画像より少ない画像データを有する
    画像から仮動きベクトルを検出する第１ステップと、前
    記第１ステップで検出された仮動きベクトルに基づいて
    原画像から動きベクトルを検出する第２ステップを有す
    る動きベクトル検出方法であって、 前記第２ステップでは、前記仮動きベクトルで決定され
    る位置を中心とし、前記第１ステップで探索した範囲を
    含む範囲を探索範囲として前記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方法。
11. 【請求項１１】 前記第１ステップにおける前記原画像
    より少ない画像データを有する画像は縮小画像であるこ
    とを特徴とする請求項１０記載の動きベクトル検出方
    法。
12. 【請求項１２】 前記縮小の比率を１／Ｎとした場合、
    前記第２ステップでは前記仮動きベクトルで決定される
    位置を中心とする少なくとも±Ｎ画素の範囲を探索する
    ことを特徴とする請求項１１記載の動きベクトル検出方
    法。
13. 【請求項１３】 原画像からフレーム動きベクトル及び
    フィールド動きベクトルを検出する動きベクトル検出方
    法であって、 前記原画像から前記フレーム動きベクトルを検出する検
    出ステップと、 検出された前記フレーム動きベクトルを用いて前記フィ
    ールド動きベクトルを算出する算出ステップと、 を有することを特徴とする動きベクトル検出方法。
14. 【請求項１４】 原画像からフレーム動きベクトル及び
    フィールド動きベクトルを検出する動きベクトル検出方
    法であって、 前記原画像から前記フィールド動きベクトルを検出する
    検出ステップと、 検出された前記フィールド動きベクトルを用いて前記フ
    レーム動きベクトルを算出する算出ステップと、 を有することを特徴とする動きベクトル検出方法。
15. 【請求項１５】 前記算出ステップでは、前記フィール
    ド動きベクトル内の偶パリティベクトルを前記フレーム
    動きベクトルに対して平行であるとして算出し、前記フ
    ィールド動きベクトル内の奇パリティベクトルを前記フ
    レーム動きベクトル及びフィールド間距離に基づいて算
    出することを特徴とする請求項１３記載の動きベクトル
    検出方法。
16. 【請求項１６】 原画像より少ない画像データを有する
    画像から仮動きベクトルを検出する第１ステップと、検
    出された仮動きベクトルに基づいて原画像からフレーム
    動きベクトルとフィールド動きベクトルを検出する第２
    ステップを有する動きベクトル検出方法であって、 前記第１ステップでは、前記仮動きベクトルとしてフレ
    ーム動きベクトルを検出し、 前記第２ステップでは、前記仮動きベクトルで決定され
    る位置を中心とし、前記第１ステップで探索した範囲を
    含む範囲を探索することにより前記フレーム動きベクト
    ルを検出するとともに、前記仮動きベクトルを用いて前
    記フィールド動きベクトルを算出することを特徴とする
    動きベクトル検出方法。
17. 【請求項１７】 前記原画像より少ない画像データを有
    する画像を比率１／Ｎの縮小画像とした場合、前記第２
    ステップにおける探索範囲を前記仮動きベクトルで決定
    される位置を中心とする少なくとも±Ｎ画素とすること
    を特徴とする請求項１６記載の動きベクトル検出方法。
18. 【請求項１８】 前記第２ステップでは、前記フィール
    ド動きベクトル内の偶パリティベクトルを前記フレーム
    動きベクトルに対して平行であるとして算出し、前記フ
    ィールド動きベクトル内の奇パリティベクトルを前記フ
    レーム動きベクトル及びフィールド間距離に基づいて算
    出することを特徴とする請求項１６、１７のいずれかに
    記載の動きベクトル検出方法。