JPS61184071A - Dynamic vector detection system of animation picture signal - Google Patents

Dynamic vector detection system of animation picture signal

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JPS61184071A
JPS61184071A JP60023394A JP2339485A JPS61184071A JP S61184071 A JPS61184071 A JP S61184071A JP 60023394 A JP60023394 A JP 60023394A JP 2339485 A JP2339485 A JP 2339485A JP S61184071 A JPS61184071 A JP S61184071A
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JP
Japan
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motion vector
block
dynamic vector
field
vector detection
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Hirohisa Yamaguchi
博久 山口
Masahiro Wada
正裕 和田
Hideo Yamamoto
英雄 山本
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KDDI Corp
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Kokusai Denshin Denwa KK
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Abstract

PURPOSE:To improve the accuracy of dynamic vector to be detected by executing dynamic vector detection after a forecast vector with high accuracy utilizing acceleration is utilized in detecting the dynamic vector of an animation picture signal. CONSTITUTION:An acceleration 16 is obtained by a multiplier 6 and an adder 7. The acceleration 16 is subtracted by an adder 8 from an address signal 17 representing the present block position detecting the dynamic vector, inputted to a field memory 10 stored with a field signal of one preceding frame together with the similar result 19 in the direction (y), the corresponding picture signal is outputted by a line 20 in the unit of block and inputted to a dynamic vector detection section 12. A picture signal of a block location detecting the dynamic vector from the present field is read from a field memory 11 and inputted to a detection section 12 from a line 22. The detected dynamic vector is stored in a memory 3 from a line 23 for the similar processing of the next field.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は動画像信号の動きベクトル検出方式に関し、特
に検出の効率及び精度を向上するために初期偏位ベクト
ルを与えた動きベクトル検出方式(従来の技術) テレビジョン動画像信号は我国にお(・ては毎秒Iフレ
ームより構成されているが、高能率符号化を実現するた
めのフレーム間の相関を利用したフレーム間符号化方式
や、異なるフレームレートへ変換するためのフレーム内
挿方式においては、フレーム間において画像信号の動き
ベクトルを正確に検出する技術が基本的な技術となって
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a motion vector detection method for moving image signals, and in particular to a motion vector detection method that provides an initial deviation vector to improve detection efficiency and accuracy. Prior Art) Television video signals are composed of I frames per second in Japan, but interframe coding methods that utilize correlation between frames to achieve high efficiency coding, In a frame interpolation method for converting to a different frame rate, the basic technology is a technique for accurately detecting a motion vector of an image signal between frames.

従来から、この動きベクトルを検出するためには、(1
)フレーム間の信号相関を利用する方法、(2)フレー
ム間信号差分とフレーム内信号差分との関係を基本とし
た遂次方法(「画像動き量検出方式」特願昭59−13
501 )等がある。      −これ等の方式は動
きベクトルの検出を、複数の画像信号を単位として行っ
ているが、これはデジタル化されフレームメモリに記憶
された画像信号をブロック単位で読み出すことを基本と
している。
Conventionally, in order to detect this motion vector, (1
) A method that utilizes signal correlation between frames, (2) A sequential method based on the relationship between inter-frame signal differences and intra-frame signal differences (“Image motion amount detection method” Patent application 1987-13)
501) etc. - These methods detect motion vectors using a plurality of image signals as a unit, but they are basically based on reading out image signals that have been digitized and stored in a frame memory in units of blocks.

(1)の方法は、図2に示すように、現在の7レームに
おいて動きベクトル検出を行おうとするブロックA(斜
線)に対して、■フレーム前のフレームにて、ブロック
Aの中心と同じ位置を中心として、画像信号のブロック
の中心がある範囲孔の中にある全てのブロック内の信号
との間で差分を評価し、そのうち最小値を与える領域R
内の座標と中心点との差を動きベクトルとするものであ
る。
As shown in Figure 2, method (1) is to move block A (hatched) for which motion vector detection is to be performed in the current 7 frames to the same position as the center of block A in the previous frame. Evaluate the difference between the signals in all blocks within the range hole where the center of the image signal block is located, and calculate the area R that gives the minimum value.
The difference between the coordinates within and the center point is used as a motion vector.

また、(2)の方法は、公知の技術である勾配法を画像
信号のブロックにつき繰返し用い、繰返しの際、前回得
られた検出動きベクトルだけ逆に偏位した前フレーム内
のブロックを切出し、該ブロックとの間で再び勾配法を
適用し、検出動きベクトル量が一定値以下となるまで繰
返し、それまで得られた検出動きベクトルの総和をその
ブロックにおける動きベクトルとするものである。
In addition, method (2) uses the gradient method, which is a well-known technique, repeatedly for each block of the image signal, and when repeating, cuts out a block in the previous frame that is shifted in the opposite direction by the detected motion vector obtained last time. The gradient method is applied again to the block, and is repeated until the amount of detected motion vectors becomes less than a certain value, and the sum of the detected motion vectors obtained up to that point is used as the motion vector for that block.

(発明が解決しようとする問題点) ところが、これ等の方式をテレビジョン信号等の一般の
動画像へ適用する場合、(1)の方法はハードウェア規
模の問題から検出できる動き量の大きさをある範囲に制
限する必要があり、その場合、その範囲を越える動き量
に対しては検出能力が零となり、フレーム間符号化を行
う場合には符号化情報量の急激な増加を、またフレーム
間フレーム内挿の場合には内挿フレームに大幅な品質劣
化をまねく。また(2)の方法は、大きい動き量に対し
て、検出のための処理の繰返し回数が多くなり、かつ検
出精度が多少劣化すること等の理由により性能上の限界
のあることが明らかとなっている。
(Problem to be Solved by the Invention) However, when applying these methods to general moving images such as television signals, method (1) has problems with the amount of motion that can be detected due to hardware scale issues. It is necessary to limit the amount of motion to a certain range, in which case the detection ability becomes zero for the amount of motion that exceeds that range, and when performing interframe coding, the amount of coded information increases rapidly, and In the case of inter-frame interpolation, the quality of the interpolated frame is significantly degraded. In addition, it has become clear that method (2) has performance limitations due to the number of repetitions of detection processing for large amounts of motion, and the detection accuracy deteriorates to some extent. ing.

本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたもので、従
来の動きベクトル検出方式における検出精度の改善をわ
ずかのハードウェアの追加により実現するための方法を
提供する事を目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method for improving the detection accuracy of the conventional motion vector detection method by adding a small amount of hardware.

(問題点を解決するだめの手段) このため本発明は、動画像信号に対して、動きベクトル
が、フレームの変化に応じて連続して変化することに着
目して、動きベクトルの加速度を利用し、動きベクトル
を検出しようとするブロック位置における動きベクトル
を予測し、前フレームにおいてこの予測ベクトルだけ予
め偏位させた位置のブロックを中心として従来の動きベ
クトル検出方式を適用する。
(Means for Solving the Problem) Therefore, the present invention focuses on the fact that motion vectors of moving image signals change continuously in accordance with changes in frames, and utilizes the acceleration of motion vectors. Then, a motion vector at a block position where a motion vector is to be detected is predicted, and a conventional motion vector detection method is applied focusing on a block at a position shifted in advance by this predicted vector in the previous frame.

(作 用) この手段により、従来の動きベクトル検出方式において
検出範囲を越える動き量に対しても検出の能力及び精度
を劣化させることがなく、かつ検出のための探索範囲あ
るいは回数を減少させる事ができる。
(Function) With this means, the detection ability and accuracy are not degraded even for motion amounts exceeding the detection range in conventional motion vector detection methods, and the search range or number of times for detection can be reduced. Can be done.

(発明の原理) 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。(Principle of the invention) Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.

動画像信号は連続するフレームにより構成され動きベク
トルは連続する2フレームの間において検出される。一
方、テレビジョン等においてはlフレームは更に2つの
フィールドにより構成されているので、動きベクトルの
検出は偶数フィールド間あるいは奇数フィールド間にお
いて実行される。検出はフィールド毎、新たに行われる
わけであるから、現フィールドにおける動きベクトルを
検出するに当って、前フィールド及び前々フィールドに
おいて検出した動きベクトルが利用できる。
A moving image signal is composed of consecutive frames, and a motion vector is detected between two consecutive frames. On the other hand, in televisions and the like, an l frame is further composed of two fields, so motion vector detection is performed between even fields or between odd fields. Since detection is performed anew for each field, the motion vectors detected in the previous field and the field before the previous can be used to detect the motion vector in the current field.

この場合、前フィールドだけの情報を用いる方法も考え
られるが、実際のテレビジョン信号等では画像信号が多
くの加速度を含む。このため現フィールドにおける動き
ベクトルの予測ベクトルとしては次式により求められる
ベクトルを用いるとより予測誤差が少い。
In this case, a method using only information from the previous field may be considered, but in actual television signals and the like, the image signal includes a large amount of acceleration. Therefore, if a vector obtained by the following equation is used as a predicted vector of a motion vector in the current field, the prediction error will be smaller.

ように動きベクトルを検出しようとするブロックに対し
て、このブロックを含む9個のブロックにおける動きベ
クトルの平均値を用いる。この場合、ブロック数は必ず
しも9個である必要はなく、更に範囲を拡げたり、又は
計算速度の理由で8個とし割算をシフトレジスタのシフ
トにより実行するようにしても良い。
For a block whose motion vector is to be detected, the average value of the motion vectors of nine blocks including this block is used. In this case, the number of blocks does not necessarily need to be nine; the range may be further expanded, or for reasons of calculation speed, it may be eight, and the division may be executed by shifting a shift register.

(実施例) 以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明の実施例を示す図である。図1においてl
及び2はそれぞれ前フィールド、前フレーム(前々フィ
ールド)の各ブロックにおける動きベクトルの検出結果
を全て記憶するためのメモリ、3は現フィールドの各ブ
ロックにおける動きベクトルの検出結果を全て記憶する
ためのメモリ、4.5は現在の動きベクトル検出を行お
うとするブロック位置に対して、図2に示したような複
数のブロックにおける検出ベクトルの平均値を求める回
路、6は乗算器、7.8.9は加算器、10.11はフ
ィールドメモリ、12は動きベクトル検出回路である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. In Figure 1, l
and 2 are memories for storing all the motion vector detection results in each block of the previous field and the previous frame (previous field), and 3 is a memory for storing all the motion vector detection results in each block of the current field. memory; 4.5 is a circuit for calculating the average value of detected vectors in a plurality of blocks as shown in FIG. 2 for the current block position for which motion vector detection is to be performed; 6 is a multiplier; 7.8. 9 is an adder, 10.11 is a field memory, and 12 is a motion vector detection circuit.

メモ1,11,2,3、平均値計算回路4,5、乗算器
6、加算器7については、検出する動きベクトルが2次
元データであることから、X方向、Y方向に対してそれ
ぞれ用意する必要がある。図3において破線で囲んだA
、BはそれぞれX方向、Y方向に対する回路であり、全
く同一の構成で実現できる事から以後A側の動作につい
てのみ説明する。
Notes 1, 11, 2, 3, average value calculation circuits 4, 5, multiplier 6, and adder 7 are prepared for the X direction and Y direction, since the motion vector to be detected is two-dimensional data. There is a need to. A surrounded by a broken line in Figure 3
, B are circuits for the X direction and the Y direction, respectively, and since they can be realized with exactly the same configuration, only the operation on the A side will be described hereafter.

メモリ1.2.3の内容はフィールド番号が進むにつれ
て、線13に示すように次のメモリに内容を移しながら
順次更新されてゆ(。平均値計算回路4゜5は加算器と
割算器あるいはシフトレジスタにより構成され、現在の
動きベクトル検出を行おうとするブロック位置に対して
、図2に示したような複数のブロックにおける検出動き
ベクトルをメモリ1,2から順次読み出すと共にその平
均値を求める。平均値計算回路4,5の出力信号14.
15はそれぞれ式(1)の■(−’L V(−2)のX
成分に相当している。
The contents of memory 1.2.3 are updated sequentially as the field number advances, moving the contents to the next memory as shown by line 13 (average value calculation circuit 4.5 is an adder and a divider). Alternatively, it is configured with a shift register, and for the current block position where motion vector detection is to be performed, the motion vectors detected in multiple blocks as shown in FIG. 2 are sequentially read out from memories 1 and 2, and the average value thereof is determined. .Output signal 14 of average value calculation circuits 4 and 5.
15 are respectively ■(-'L V(-2)
corresponds to the ingredient.

式(1)に従い、乗算器6、加算器7によって式(11
の左辺No)即ち加速度16が求められる。加速度16
は動きベクトルを検出しようとする現在のブロック位置
を示すアドレス信号17より加算器8により差し引かれ
、X方向における同様の結果19と共に1フレーム前の
フィールド信号の記憶されているフィールドメモ1,1
10へ入力され、該当する画像信号がブロック単位で加
により出力され、動きベクトル検出部12へ入力される
。これと同時に現在のフィールドより動きベクトル検出
を行うブロック位置の画像信号がフィールドメモリ11
より読み出されると共に22により動きベクトル検出部
12へ入力される。検出された動きベクトルは次のフィ
ールドに対する同様の処理のためるによりメモリ3へ記
憶される。21はフィールドメモリへの動画[4号の入
力端子である。メモIJI、2.3及びフィールドメモ
リ10.11の更新はフィールドを単位として同期して
行われる。
According to formula (1), multiplier 6 and adder 7 calculate formula (11
The left side No.), that is, the acceleration 16 is determined. acceleration 16
is subtracted by the adder 8 from the address signal 17 indicating the current block position for which a motion vector is to be detected, and the same result 19 in the X direction is subtracted from the field memo 1, 1 where the field signal of the previous frame is stored.
10, the corresponding image signal is outputted block by block, and is inputted to the motion vector detection section 12. At the same time, the image signal of the block position for which motion vector detection is to be performed from the current field is stored in the field memory 11.
The motion vector detection section 12 is read out by the motion vector detector 22 and inputted to the motion vector detection section 12 by the motion vector detection section 22 . The detected motion vector is stored in the memory 3 for similar processing on the next field. 21 is the input terminal of the moving image [No. 4] to the field memory. Memo IJI, 2.3 and field memory 10.11 are updated synchronously in units of fields.

(発明の効果) 本発明により、動画像信号の動きベクトル検出の際に、
動きベクトルに対して加速度を利用した精度の高い予測
ベクトルを求めた後、動きベクトル検出を実行するため
、動きベクトルの検出範囲を小さくしても実際の動き量
に十分追従して動きベクトルが検出できこれによりハー
ドウェアの規模を小さくすることができると共に検出す
る動きベクトルの精度を向上させることができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, when detecting a motion vector of a moving image signal,
Motion vector detection is performed after calculating a highly accurate predicted vector using acceleration for the motion vector, so even if the motion vector detection range is small, the motion vector can be detected by sufficiently tracking the actual amount of motion. This makes it possible to reduce the scale of the hardware and improve the accuracy of detected motion vectors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図1は本発明の実施例を示すブロック図、図2は従来の
フレーム間の信号相関を利用した動きベクトル検出方式
の説明図、図3は動きベクトルの平均を求めるブロック
の説明図である。 1.2,3;メモリ、   4,5;平均値計算回路、
6;乗算器、     7,8;加算器、10、11 
;フィールドメモリ、 12;動きベクトル検出回路。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional motion vector detection method using signal correlation between frames, and FIG. 3 is an explanatory diagram of a block for calculating the average of motion vectors. 1.2,3; memory; 4,5; average value calculation circuit;
6; Multiplier, 7, 8; Adder, 10, 11
; field memory; 12; motion vector detection circuit;

Claims (1)

【特許請求の範囲】 前フレームと現フレームの間での画像のブロックの動き
ベクトルを検出する動画像信号の動きベクトル検出方式
において、前フレームにおけるブロックの位置を、1フ
ィールド前の当該ブロック周辺の複数のブロックの動き
ベクトルの平均値▲数式、化学式、表等があります▼と
、この値と2フィールド前の当該ブロック周辺の複数ブ
ロックの動きベクトルの平均値▲数式、化学式、表等が
あります▼との差分▲数式、化学式、表等があります▼
とから 求められる和▲数式、化学式、表等があります▼ により規定される値だけ偏移させて動きベクトルを検出
することを特徴とする動画像信号の動きベクトル検出方
式。
[Claims] In a motion vector detection method for a moving image signal that detects a motion vector of a block in an image between a previous frame and a current frame, the position of a block in the previous frame is determined by calculating the position of the block in the previous frame by calculating the motion vector of a block in the previous frame. The average value of the motion vectors of multiple blocks ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ and the average value of the motion vectors of multiple blocks surrounding this value and the block two fields ago ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ Differences with ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼
A motion vector detection method for a moving image signal that detects a motion vector by shifting the sum determined from ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼.
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