WO2005036887A1

WO2005036887A1 - 動きベクトル探索方法、動きベクトル探索装置および動きベクトル探索プログラム

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Publication number: WO2005036887A1
Application number: PCT/JP2004/015452
Authority: WO
Inventors: Toru Yamada
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Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2005-04-21
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Abstract

　本発明の動きベクトル探索では、探索した動きベクトルを記憶しておき、これらのすでに探索をおこなった隣接ブロックの動きベクトルの値を用い、この動きベクトルの水平、垂直各成分の絶対値の定数倍を探索範囲とすることで、少ない演算量で適切な探索範囲を決定する。

Description

明細書動きべクトル探索方法、動きべクトル探索装置および動きべクトル探索プログラム技術分野

本発明は、動き補償予測符号化技術に関し、特に動きベクトル探索方法、動きべクトル探索装置及びその動きべクトル探索プログラムに関する。背景技術

動画像信号を記録、あるいは伝送する際の圧縮符号化では、符号化効率を高めるために画像フレーム間の相関を利用した符号化方法が一般に用いられる。画像フレーム間の相関を利用する符号化方式は動き補償予測符号化と呼ばれ、 M P E G (Moving P ic ture Exper t s Group)などで採用されている。

動き補償予測符号化では、フレーム間における映像の動きの情報（動きべクトル）と、動きべクトルによって生成される予測画像と符号化中のフレームとの差分画像（予測誤差）を符号化する。画像フレーム間の相関が大きければ、予測誤差が小さくなり、符号化する情報量を小さくでき、圧縮率を向上させることができる。動き補償予測符号化では、一般に、フレームを 1 6 X 1 6画素などの一定サイズのブロックに分割し、分割したブロックごとに動きベクトルを割り当てる。具体的には、すでに符号化が完了しているフレーム（参照フレーム）の中から、ブロックごとに相関が最も大きくなる場所を探し、そのブロック間の差分を求め、符号化する。

相関が大きくなる場所を探す処理を動きべクトル探索という。相関の大小は、参照フレームと符号化中フレームとのブロック内の各画素の差異を総和することで評価できる。

動きべクトル探索の処理において、フレームのどの領域を探索するかは任意である。狭い範囲を探索すれば探索に要する演算量は少なくすむが、動きの大きな映像が入力された場合に適切な動きべクトルが検出できなくなり符号化効率が低下してしまう。一方、広い範囲を探索すれば動さの大きな映像に対して適切な動き補償予測が可能になり符号化効率は向上する力 S演算量が膨大になってしまう。従って、映像中の動きの大きさに応じて適応的こ探索範囲を切替えることが望ましい。

動きベクトル探索において探索範囲を適応的 ίこ切替える装置の一例が、特開平

5 - 3 2 8 3 3 3 (文献 1 )、特開 2 0 0 0— 1 3 4 6 2 8 (文献 2 ) に記載されている。

文献 1に記載されている動きベクトル探索装置は、図 1に示すように、動きべクトル検出回路と、動きベクトルメモリと、探索範囲判定器と、探索範囲選択器とから構成されている。

このような構成を有する従来の動きべクトル探索装置はつぎのように動作する。すなわち、動きべクトルメモリに蓄えられた過去に検出した複数の動きべクトルのヒストグラムを計測し、計測したヒストグラムに応じて適切な探索範囲が探索範囲判定器により決定される。探索範囲選択器では有限種類の探索範囲が用意されており、探索範囲判定器での決定に従い、 1つの探索範囲が選択される。文献 2に記載されている動きべクトル探索装置では、まず一つおきのブロックの動きベクトルを先に求める。次にこの動きベクトルの値が、残りのブロックでの動きべクトル探索の探索範囲決定に利用される。

文献 1で開示されている方法を用いた場合、過去に求めた動きべクトルのヒストグラムを常に計測しなければならないので、探索範囲を求めるために余分な演算量が必要になるという問題があった。また、最終的に用いられる探索範囲が有限種類しか用意されておらず、選択された探索範囲が最適なものではない可能性があった。

文献 2で開示されている方法を用いた場合、先に動きべクトルを求めるブロックは探索範囲が固定されており、不適切な探索範囲で動きベクトル探索が実行される可能性があった。また、半分のブロックし力 ^適応的に探索範囲を切替えることができないので、探索範囲を適応的に切替えることにより得られる効果が半減されるという問題があった。発明の開示

そこで、本発明は上記課題に鑑みて発明されたものであって、その目的は、少ない演算量で探索範囲を決定し、適切な探索範囲で動きべクトル探索できる新規な動きべクトル探索方法、装置及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決する第 1の発明は、動面像の符号化における動きべクトルを探索する動きべクトル探索装置において、検出した動きべクトルを記憶する手段と、探索が完了した周囲ブロックの動きべクトルの大きさから探索範囲を決定する手段とを有し、周囲ブロックの動きべクトレの値から算出された値を探索範囲として動きべクトル探索処理をおこなうことを特徴とする。

上記課題を解決する第 2の発明は、上記第 1の発明において、前記探索範囲を決定する手段は、探索が完了した周囲プロックにおける動きべクトルの大きさの整数倍を、探索範囲として決定する手段であることを特徴とする。

上記課題を解決する第 3の発明は、上記第 1又は 2の発明において、前記探索範囲を決定する手段は、複数の周囲ブロックの動きべクトルの最大値に基づいて、探索範囲を決定する手段であることを特徴とする。

上記課題を解決する第 4の発明は、上記第 1から第 3のいずれかの発明において、前記探索範囲を決定する手段は、探索範囲を決定する過程において、得られた予測誤差の値が大きくなる場合は探索範囲が適切でないと判断し、探索範囲をあらかじめ定められた値とする手段を更に有することを特徴とする。

上記課題を解決する第 5の発明は、上記第 1から第 4のいずれかの発明において、探索領域の中心を隣接ブロックの動きベクトルの位置にシフトし、探索をおこなう手段を更に有することを特徴とする。

上記課題を解決する第 6の発明は、上記第 1力、ら第 5のいずれかの発明において、前記探索範囲を決定する手段は、探索範囲の最大値及び最小値を予め設定しておき、算出された探索範囲が、前記最大値又は前記最小値を超える場合には、前記最大値又は前記最小値を探索範囲として決定する手段を更に有することを特徵とする。

上記課題を解決する第 7の発明は、上記第 1力ら第 6のいずれかの発明において、前記探索範囲を決定する手段は、すでに探索をおこなった隣接ブロックの動きベクトルの値を用い、動きベクトルの水平、垂直各成分の絶対値の定数倍を探索範囲として決定する手段であることを特徴とする。

上記課題を解決する第 8の発明は、ビデオ符号化装置であって、検出した動きべクトルを記憶する手段と、探索が完了した周囲ブロックの動きべクトルの大きさから探索範囲を決定する手段とを有し、周囲ブロックの動きベクトルの値から算出された値を探索範囲として動きべクトル探索処理をおこなう動きべクトル探索装置を有することを特徴とする。

上記課題を解決する第 9の発明は、上記第 8の発明において、前記探索範囲を決定する手段は、探索が完了した周囲ブロックにおける動きべクトルの大きさの整数倍を、探索範囲として決定する手段であることを特徴とする。

上記課題を解決する第 1 0の発明は、上記第 8又は第 9の発明において、前記探索範囲を決定する手段は、複数の周囲プロックの動きべクトルの最大値に基づいて、探索範囲を決定する手段であることを特徴とする。

上記課題を解決する第 1 1の発明は、上記第 8から第 1 0のいずれかの発明において、前記探索範囲を決定する手段は、探索範囲を決定する過程において、得られた予測誤差の値が大きくなる場合は探索範囲が適切でないと判断し、探索範囲をあらかじめ定められた値とする手段であることを特徴とする。

上記課題を解決する第 1 2の発明は、上記第 8から第 1 1のいずれかの発明において、前記動きベクトル探索装置は、探索領域の中心を隣接ブロックの動きべクトルの位置にシフトし、探索をおこなう手段を更に有することを特徴とする。上記課題を解決する第 1 3の発明は、上記第 8から第 1 2のいずれかの発明において、前記探索範囲を決定する手段は、探索範囲の最大値及び最小値を予め設定しておき、算出された探索範囲が、前記最大値又は前記最小値を超える場合には、前記最大値又は前記最小値を探索範囲として決定する手段を更に有することを特徵とする。

上記課題を解決する第 1 4の発明は、上記第 8から第 1 3のいずれかの発明において、前記探索範囲を決定する手段は、すでに探索をおこなった隣接ブロックの動きベクトルの値を用い、動きベクトルの水平、垂直各成分の絶対値の定数倍を探索範囲として決定する手段であることを特徴とする。上記課題を解決する第 1 5の発明は、動画像の符号化における動きべクトルを探索する方法において、検出した動きべク卜ルを記憶しておき、探索が完了した周囲ブロックの動きべクトルの大きさから探索範囲を決定し、周囲ブロックの動きべクトルの値から算出された値を探索範囲として動きべクトル探索処理をおこなうことを特徴とする。

上記課題を解決する第 1 6の発明は、上記第 1 5の発明において、探索範囲を、探索が完了した周囲ブロックにおける動きべクトルの大きさの整数倍に決定することを特徴とする。

上記課題を解決する第 1 7の発明は、上記第 1 5又は第 1 6の発明において、探索範囲を、複数の周囲ブロックの動きベクトルの最大値に基づいて決定することを特徴とする。

上記課題を解決する第 1 8の発明は、上記第 1 5から第' 1 7のいずれかの発明において、探索範囲決定の過程で、得られた予測誤差の値が大きくなる場合は探索範囲が適切でないと判断し、探索範囲をあらかじめ定められた値とすることを特徴とする。 ' 上記課題を解決する第 1 9の発明は、上記第 1 5から第 1 8のいずれかの発明において、探索が完了した周囲ブロックの動きべクトルの大きさから探索範囲を決定し、探索領域の中心を、隣接ブロックの動きベクトルの位置にシフトして探索をおこなうことを特徴とする。

上記課題を解決する第 2 0の発明は、上記第 1 5から第 1 9のいずれかの発明において、探索範囲の最大値及び最小値を予め設定しておき、算出された探索範囲が、前記最大値又は前記最小値を超える場合には、前記最大値又は前記最小値を探索範囲として決定することを特徴とする。

上記課題を解決する第 2 1の発明は、上記第 1 5から第 2 0のいずれかの発明において、すでに探索をおこなった隣接ブロックの動きベクトルの値を用い、動きべクトルの水平、垂直各成分の絶対値の定数倍を探索範囲として決定することを特徴とする。

上記課題を解決する第 2 2の発明は、上記第 1 5力、ら第 2 1のいずれかの発明の動きべクトル探索方法を用いて、ビデオ符号化を行うことを特徴とする。上記課題を解決する第 2 3の発明は、動画像の符号化における動きべクトル探索を実行するコンピュータシステムにおいて、対象画像デ一夕を格納する対象画像バッファと、参照画像を格納する参照画像バッファと、動きベクトルを記憶する動きべクトルメモリと、動画像の符号化における動きべクトル探索をコンピュ —夕に実行させるための命令からなるプログラムを格納するプログラムメモリと、前記プログラムを実行するプログラム制御プロセッサとを有し、前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、動きベクトルメモリ中に記憶されている周囲ブロックの動きべクトルの値をもとに算出される値を探索範囲として動きべクトル探索を行わせることを特徴とする。

上記課題を解決する第 2 4の発明は、上記第 2 3の発明において、前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、探索が完了した周囲ブロックにおける動きべクトルの大きさの整数倍を、探索範囲として決定させることを特徴とする。 ·

上記課題を解決する第 2 5の発明は、上記第 2 3又は第 2 4の発明において、前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、複数の周囲ブロックの動きべクトルの最大値に基づいて、探索範囲を決定させることを特徴とする。

上記課題を解決する第 2 6の発明は、上記第 2 3から第 2 5のいずれかの発明において、前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、得られた予測誤差の値が大きくなる場合は探索範囲が適切でないと判断させ、探索範囲をあらかじめ定められた値とさせることを特徴とする。

上記課題を解決する第 2 7の発明は、上記第 2 3から第 2 6のいずれかの発明において、前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、探索領域の中心を隣接ブロックの動きべクトルの位置にシフトし探索をおこなうことを特徴とする。

上記課題を解決する第 2 8の発明は、上記第 2 3から第 2 7のいずれかの発明において、前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、得られた予測誤差の値が大きくなる場合は探索範囲が適切でないと判断させ、探索範囲をあらかじめ定められた値とさせることを特徴とする。

上記課題を解決する第 2 9の発明は、上記第 2 3力ゝら第 2 8のいずれかの発明において、前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、算出された探索範囲が、予め定められた探索範囲の最大値又は最小値を超える場合には、前記最大値又は前記最小値を探索範囲として決定させることを特徴とする。

上記課題を解決する第 3 0の発明は、上記第 2 3から第 2 9のいずれかの発明において、前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、すでに探索をおこなった隣接ブロックの動きベクトルの値を用い、動きベクトルの水平、垂直各成分の絶対値の定数倍を探索範囲として決定させることを特徴とする。

上記課題を解決する第 3 1の発明は、コンピュータを制御し、動画像の符号化における動きべクトルを探索する動きべクトル探索プログラムであって、前記動きべクトル探索プログラムは前記コンピュータに、探索が完了した周囲ブロックの動きべクトルの大きさから探索範囲を決定する機能と、決定した探索範囲で動きべクトル探索処理を行う機能を実行させることを特徴とする。

上記課題を解決する第 3 2の発明は、上記第 3 1の発明において、前記動きべクトル探索プログラムは、前記コンピュータに、探索が完了した周囲ブロックにおける動きべクトルの大きさの整数倍を、探索範囲として決定する機能を実行させることを特徴とする。

上記課題を解決する第 3 3の発明は、上記第 3 1又は第 3 2の発明において、前記動きベクトル探索プログラムは、前言己コンピュータに、複数の周囲ブロックの動きべクトルの最大値に基づいて、探索範囲を決定する機能を実行させることを特徴とする。

上記課題を解決する第 3 4の発明は、上記第 3 1から第 3 3いずれかの発明において、前記動きベクトル探索プログラムは、前記コンピュータに、探索範囲を決定する過程において、得られた予測誤差の値が大きくなる場合は探索範囲が適切でないと判断し、探索範囲をあらかじめ定められた値とする機能を実行させることを特徴とする。

上記課題を解決する第 3 5の発明は、上記第 3 1から第 3 4いずれかの発明において、前記動きベクトル探索プログラムは、前記コンピュータに、探索領域の中心を隣接ブロックの動きべクトルの位置にシフトし、探索をおこなう機能を実行させることを特徴とする。上記課題を解決する第 3 6の発明は、上記第 3 1から第 3 5いずれかの発明において、前記動きベクトル探索プログラムは、前記コンピュータに、探索範囲の最大値及び最小値を予め設定しておき、算出された探索範囲が、前記最大値又は前記最小値を超える場合には、前記最大値又は前記最小値を探索範囲として決定する機能を実行させることを特徴とする。

上記課題を解決する第 3 7の発明は、上記第 3 1から第 3 6いずれかの発明において、前記動きベクトル探索プログラムは、前記コンピュータに、すでに探索をおこなった隣接ブロックの動きベクトルの値を用い、動きベクトルの水平、垂直各成分の絶対値の定数倍を探索範囲として決定する機能を実行させることを特徴とする。図面の簡単な説明

図 1は適応的に探索範囲変化させる動きべクトル探索法の従来例を示すブロック図である。

図 2は本発明の実施例 1の構成を示すブロック図である。

図 3は本発明の実施例 1の動作を示すフローチヤ一トである。

図 4は本発明の実施例 2の動作の具体例を示す図である。

図 5は本発明の実施例 3の動作を示すフローチヤ一トである。

図 6は本発明の実施例 4の動作を示すフローチャートである。

図 7は本発明による動きべクトル探索装置の実施例であるコンピュータシステムを示すブロック図である。

図 8は本発明の実施例 1の具体的な動作を示す図である。発明を実施するための最良の形態

本発明の動きべクトル探索装置は、動きべクトルを探索する動きべクトル探索処理部と、求めた動きベクトルを記憶しておく動きベクトルメモリと、探索範囲を決定する探索範囲算出処理部とを備えている。

探索範囲算出処理部は、動きべクトルメモリからすでに求めた隣接ブロックの動きべクトルを取出し、隣接ブロックの動きべクトルの値をもとに適切な探索範囲を決定する。このような構成を採用し、動きベクトル探索における探索範囲を決定することにより本発明の目的を達成することができる。

(実施例 1 )

本発明の第 1の実施例について図面を参照して詳細に説明する。

図 2を参照すると、本発明の第 1の実施例における動きべクトル探索装置は、符号化中のフレームのデータを格納する現フレームバッファ 2 0 1と、参照フレームを格納する参照フレームバッファ 2 0 2と、動きべクトル探索処理をおこなう動き探索処理部 2 0 3と、求めた動きべクトルを記憶しておく動きべクトルメモリ 2 0 4と、探索範囲を決定する探索範囲算出処理部 2 0 5とから構成されている。

次に、図 2及び図 3のフローチャートを参照し、実施例 1の動作について詳細に説明する。

まず、現フレームバッファ 2 0 1の先頃のブロックにポインタを合わせる（図 3のステップ A 1 )。

次に、現在ポイントされているブロックがフレームの先頭ブロックかどうかを調べる（ステップ A 2 )。

先頭のブロックの場合は、水平方向探索範囲 Xを初期値 X0、垂直方向の探索範囲 Yを初期値 Y0とする（ステップ A 3 )。初期値 X0と Y0とはあらかじめ設定されているものとする。

一方、先頭のブロックでない場合は、に動きベクトルメモリ 2 0 4に格納されている左隣のブロックの動きべクトル（x，y)を読み出す（ステップ A 4 )。

水平方向探索範囲 X を左隣のブロックの動きベクトル水平成分 Xの絶対値 abs (x)の a倍の値とする（ステップ A 5 )。ここで aは任意の正数とする。ただし、ここで Xの値は水平方向最大探索範囲 Xmaxと水平方向最小探索範囲 Xmi nの間に収まるようにクリッピングする（ステップ A 6 )。尚、 Xの値が水平方向最大探索範囲 Xmax又は水平方向最小探索範囲 Xmi nを超える場合には、 Xの値を水平方向最大探索範囲 Xmax又は水平方向最小探索範囲 Xmi nとする。また、水平方向最大探索範囲 Xmaxと水平方向最小探索範囲 Xm i nの値はあらかじめ設定されているものとする。

垂直方向探索範囲 Y は左隣のプロックの動きべクトル垂直成分 y の絶対値 abs (y)の b倍の値とする（ステップ A 7 )。ここで bは任意の正数とする。ただし、ここで Yの値は水平方向最大探索範囲 Ymaxと水平方向最小探索範囲 Yminの間に収まるようにクリッピングする（ステップ A 8 )。尚、 Yの値が水平方向最大探索範囲 Ymax又は水平方向最小探索範囲 Yminを超える場合には、 Yの値を水平方向最大探索範囲 Ymax又は水平方向最小探索範囲 Yminとする。また、垂直方向最大探索範囲 Ymaxと垂直方向最小探索範囲 Yminの値はあらかじめ設定されているものとする。

これらの処理は、探索範囲算出処理部 2 0 5にておこなわれる。

次に探索範囲を（±X、土 Y) 画素として動きベクトル探索をおこなう（ステツプ A 9 )。

次にステップ A 9で得られた動きべクトルを動きべクトルメモリ 2 0 4に格納する（ステップ A 1 0 )。

これらの処理は動き探索処理部 2 0 3にておこなわれる。

フレーム内のすべてのプロックについて動きべクトル探索処理が完了したかを調べる（ステップ A l D o

まだ動きべクトル探索をおこなっていないブロックがある場合は次のブロックにポインタを移動させ（ステップ A 1 2 )、ステップ A 2にもどり動きべクトル探索処理を継続する。すべてのブロックの処理が完了していれば、そのフレームの動きべクトル探索処理を終了する。

次に、具体的な実施例を用いて本発明を実施するための最良の形態の動作を説明する。

図 8に示すように、左隣のブロックの動きベクトルを（x, y) = (-4、 3) とする。また、探索範囲の最大値を 31、最小直を 5、 aの値を 2、 bの値を 1とする。このとき水平方向探索範囲は abs (x) X a= 4 X 2 = 8、垂直方向探索範囲は abs (y) X b= 3 X I = 3 と算出される。これらの値はいずれも探索範囲の最大値と最小値の間にあるので、これらの値をそのまま用い、（± 8, ± 3) 画素の範囲で動きベクトル探索をおこなうことになる。上述の構成によれば、隣接するプロックの動きべクトルの値を元に探索範囲を求めているため、少ない演算量で適切な探索範囲を決定することができる。一般に、隣接ブロック間では動きベクトルに高い相関関係がある。従って、本実施例の方法で求めた探索範囲は実際の映像の動きとも高い相関があるといえる。また、本実施例では、隣接するプロックの動きベクトルの水平成分、垂直成分をそれぞれ独立に用いて探索範囲を決定している。従って、映像中の動きに応じて探索範囲の広さ（面積）だけでなくその形状も適応的に変化することができる。例えば、隣接ブロックが水平方向に長い動きベクトルをもつ場合、探索範囲も水平方向に長い形状となる。

(実施例 2 )

本発明の第 2の実施例による動きべクトル探索装置について図 4を参照して説明する。

第 1の実施例では探索範囲を決定するために、左隣のブロックの動きべクトルの値を用いたが、実施例 2では、探索範囲算出処理部 2 0 5が、図 4に示すようにすでに動きべクトルが求まっている複数の隣接プロックから 2つ以上のブロックを抽出し、各ブロックの動きべクトルの水平成分、垂直成分それぞれの絶対値の最大値を用いて実施例 1のように a倍、 b倍することにより探索範囲を決定する。ここで a， bは任意の正数とする。

図 4では、左、左上、上、右上の 4つのブロックの動きベクトルから探索範囲を決定している。

このように周囲の複数のブロックの動きべクトルの最大値を元に探索範囲を決定することにより、左隣のブロックとの間において映像の動きに相関が小さい場合でも適切な探索範囲を決定することが可能になる。

(実施例 3 )

本発明の第 3の実施例による動きべクトル探索装置を説明する。

第 3の実施例では、探索範囲算出処理部 2 0 5は、探索範囲を決定すること過程で得られた予測誤差があらかじめ設定された閾値よりも大きくなつた場合、探索範囲が適切でないと判断し、探索範囲を初期値に戻す例について説明する。以下、図 5のフローチャートを参照して、第 3の実施例の動作を詳細に説明する。

まず、現フレームバッファの先頭のブロックにポインタを合わせる（図 5のステツプ B l )。

次に、現在ポイントされているプロックがフレームの先頭ブロックかどうかを調べる（ステップ B 2 )。

先頭のブロックの塲合は、水平方向探索範囲 Xを初期値 X0、垂直方向の探索範囲 Yを初期値 Y0とする（ステップ B 3 )。初期値 X0と Y0はあらかじめ設定されているものとする。先頭のブロックでない場合は、一つ前のブロックの動きべクトル探索で得られた最小予測誤差の値を閾値 Thと比較する（ステップ B 4 )。ここで閾値 Thはあらかじめ設定された値とする。

最小予測誤差が閾値 Thよりも大きい場合は、探索範囲が適切でないと判断し、ステップ B 3で探索範囲を初期値に戻す。

最小予測誤差が閾値よりも小さい場合、動きべクトルメモリ 2 0 に格納されている左隣のブロックの動きべクトルを読み出す（ステップ B 5 )。

次に、水平方向探索範囲 Xを一つ前のブロックの動きべクトル水平成分 Xの絶対値 abs (x)の a倍の値とする（ステップ B 6 )。ここで aは任意の正数とする。ただし、ここで Xの値は水平方向最大探索範囲 Xmaxと水平方向最小探索範囲 Xmin の間に収まるようにクリッピングする（ステップ B 7 )。尚、 Xの値が水平方向最大探索範囲 Xmax又は水平方向最小探索範囲 Xmi nを超える場合には、 Xの値を水平方向最大探索範囲 Xmax又は水平方向最小探索範囲 Xmi nとする。また、水平方向最大探索範囲 Xmaxと水平方向最小探索範囲 Xmi nの値はあらかじめ設定されているものとする。

垂直方向探索範囲 Y は左隣のブロックの動きべクトル垂直成分 y の絶対値 abs (y)の b倍の値とする（ステップ B 8 )。ここで bは任意の正数とする。ただし、ここで Yの値は水平方向最大探索範囲 Ymaxと水平方向最小探索範囲 Ymi nの間に収まるようにクリッピングする（ステップ B 9 )。垂直方向最大探索範囲 Ymax と垂直方向最小探索範囲 Ymi nの値はあら；^じめ設定されているものとする。尚、 Y の値が水平方向最大探索範囲 Ymax又は水平方向最小探索範囲 Yminを超える場合には、 Yの値を水平方向最大探索範囲 Ymax又は水平方向最小探索範囲 Yminとする。また、垂直方向最大探索範囲 Ymaxと垂直方向最小探索範囲 Yminの値はあらかじめ設定されているものとする。

次に、探索範囲を（±X、土 Y) 画素として動きベクトル探索をおこなう（ステップ B 1 0 )。

次に、ステップ A 1 0で得られた動きべクトルを動きべクトルメモリに格納する（ステップ B 1 D o

次に、ステップ A 1 0でおこなった動きベクトル探索の結果得られた予測誤差をメモリに格納する（ステップ B 1 2 )。

これらの処理は動き探索処理部 2 0 3にておこなわれる。

フレーム内のすべてのブロックについて動きべクトル探索処理が完了したかを調べる（ステップ B 1 3 )。

まだ、探索処理をおこなっていないプロックがある場合は、次のブロックにポインタを移動させ（ステップ B 1 4 )、ステップ B 2にもどり動きべクトル探索処理を継続する。すべてのブロックの処理が完了していれば、そのフレームの動きべクトル探索処理を終了する。

上述の構成によれば、 1フレームの動きベクトル探索中に、予測誤差があらかじめ設定された閾値よりも大きくなつた場合に探索範囲が適切でないと判断し、探索範囲を初期値に戻す。従って、探索精度の低下を最小限に抑えることが可能となる。

第 3の実施形においても、上述した第 2の実施例のように周囲の複数のブロックの動きべクトルの絶対値の最大値を利用して探索範囲を決定することにより、左に隣接するブロック間の動きべクトルの相関が小さい場合でも適切な探索範囲を決定することが可能となる。

(実施例 4 )

本発明の第 4の実施例による動きべクトル探索装置について説明する。ブロック間の動きの相関が高い場合は、動きべクトル探索の探索範囲の中心位置を隣接ブロックの動きべクトルが指す位置にシフトすることにより、より狭い探索範囲で正しい動きを検出することが可能になり、さらに演算量を削減できる。そこで、愛 4の実施例では、ブロック間の動きの相関が高い場合は、動きべクトル探索の探索範囲の中心位置を隣接ブロックの動きべクトルが指す位置にシフトする例を説明する。以下、図 6のフローチャートを参照して動作を説明する。まず、現フレームバッファの先頭のブロックにポインタを合わせる（図 6のステツプ C 1 )。

次に、現在ポイントされているブロックがフレームの先頭ブロックかどうかを調べる（ステップ C 2 )。

先頭のブロックの場合ま、水平方向探索範囲 Xを初期値 χο、垂直方向の探索範囲 Υを初期値 Υ0とする（ステップ C 3 )。初期値 X0と Y0はあらかじめ設定されているものとする。

先頭のブロックでない場合は、動きベクトルメモリ 2 0 4 に格納されている左隣のブロックの動きべクトルを読み出す（ステップ C 4 )。

次に、水平方向探索範囲 Xを左隣のブロックの動きべクトル水平成分 Xの絶対値 abs (x)の a倍の値とする（ステップ C 5 )。ここで aは任意の正数とする。ただし、ここで Xの値は水平方向最大探索範囲 Xmax と水平方向最小探索範囲 Xmi n の間に収まるようにクリッピングする（ステップ C 6 )。尚、 Xの値が水平方向最大探索範囲 Xmax又は水平方向最小探索範囲 Xmi nを超える場合には、 Xの値を水平方向最大探索範囲 Xmax又は水平方向最小探索範囲 Xmi nとする。また、水平方向最大探索範囲 Xmaxと水平方向最小探索範囲 Xmi nの値はあらかじめ設定されているものとする。

垂直方向探索範囲 Y ま左隣のブロックの動きべクトル垂直成分 y の絶対値 abs (y)の b倍の値とする（ステップ C 7 )。ここで bは任意の正数とする。ただし、ここで Yの値は水平方向最大探索範囲 Ymaxと水平方向最小探索範囲 Ymi nの間に収まるようにクリッピングする（ステップ C 8 )。尚、 Yの値が水平方向最大探索範囲 Ymax又は水平方向最小探索範囲 Ymi nを超える場合には、 Yの値を水平方向最大探索範囲 Ymax又は水平方向最小探索範囲 Yminとする。また、垂直方向最大探索範囲 Ymaxと垂直方向最小探索範囲 Yminの値はあらかじめ設定されているものとする。

次に、探索中心を現在のブロックの位置から左隣のブロックの動きべクトル (x, y)だけ移動した場所とし（ステップ C 9 )、探索範囲を（±X、土 Y) 画素として動きベクトル探索をおこなう（ステップ C 1 0 )。

次にステップ A 1 0で得られた動きべクトルを保存するために動きべクトルメモリに格納する（ステップ C l l )。

これらの処理は動き探索処理部 2 0 3にておこなわれる。

フレーム内のすべてのブロックについて動きべクトル探索処理が完了したかを調べる（ステップ C 1 2 )。

まだ探索処理をおこなっていないブロックがある場合は次のブロックにポイン夕を移動させ（ステップ C 1 3 )、ステップ C 2にもどり動きべクトル探索処理を継続する。すべてのブロックの処理が完了していれば、そのフレームの動きべクトル探索処理を終了する。

上述の如 <、本実施例では、第 1の実施例の構成に加えて、探索範囲の中心を隣接ブロックの動きべクトルが指す位置に移動させて動きべクトル探索を行っている。このことにより、ブロック間で動きベクトルの相関が大きい場合はより狭い探索範囲で正しい動きを検出することが可能となる。

尚、第 4の実施例においても、第 2の実施例のように周囲の複数のブロックの動きべクトノレの絶対値の最大値を利用して探索範囲を決定することにより、探索精度を向上させることが可能になる。また、同様に第 3の実施例のようにフレームの途中で探索範囲を初期値に戻すことで探索精度を向上させることも可能である。

(実施例 5 )

本発明の第 5の実施例による動きべクトル探索装置を説明する。

第 5の実施例では、上述した第 1の実施例から第 4の実施例に示される動きべクトル探索装置をコンピュータシステムにより実行する例を説明する。図 7はコンピュータシステムを示すブロック図である。

このコンピュータシステムには、プログラム制御プロセッサ 7 0 1が装備されている。プログラム制御プロセッサ 7 0 1には、現フレームバッファ 7 1 1および参照フレームバッファ 7 1 2の他に、必要なプログラムを格納したプログラムメモリ 7 0 2と動きべクトルメモリ 7 1 3、が接続されている。

プログラムメモリ 7 0 2には、本発明による動きべクトル探索を実行するためのメインプログラムの他に、上述した動き探索処理部 7 1 4、探索範囲算出処理咅 15 7 1 5をそれぞれ機能的に実現するプログラムモジュールが格納されている。メインプログラムおよび各機能モジュールをプログラム制御プロセッサ 7 0 1で実行することで、本発明による動きベクトル探索が実行される。

以上説明した本発明によれば、以下のような効果が達成される。

第 1の効果は、高速に動きベクトル探索ができることである。その理由は、適応的に探索範囲を切替え、動きの小さな映像では狭い探索範囲で探索をおこなうためである。

第 2の効果は、高速に探索範囲を決定できることである。その理由は、隣接するブロックの動きべクトルの大きさのみを使い探索範囲を決定するためである。第 3の効果は、 '適切な探索範囲形状で動きべクトル探索ができることである。その理由は、隣接するブロックの動きベクトルの水平方向、垂直方向それぞれの大きさに応じて探索範囲を決定するためである。

第 4の効果は、動きべクトルの符号化効率が向上することである。その理由は、探索範囲が隣接するプロックの動きべクトルから決定されるので隣接プロック間でべクトルのちらばりが小さくなり、隣接ブロック間でのべクトル差分が小さくなる。そのため、隣接ブロック間の差分が符号化される動きベクトルの符号化効率が向上するからである。産業上の利用可能性

本発明によれば、映像中のあるフレーム中の任意の画素群が他のフレーム中のどの部分に存在するかを調べるといった用途に適用できる。

Claims

請求の範囲

1 . 動画像の符号化における動きべクトルを探索する動きべクトル探索装置において、

検出した動きべクトルを記憶する手段と、

探索が完了した周囲ブロックの動きべクトルの大きさから探索範囲を決定する手段とを有し、

周囲ブロックの動きべクトルの値から算出された値を探索範囲として動きべクトル探索処理をおこなうことを特徴とする動きべクトル探索装置。

2 . 前記探索範囲を決定する手段は、探索が完了した周囲ブロックにおける動きべクトルの大きさの整数倍を、探索範囲として決定する手段であることを特徴とする請求項 1に記載の動きべクトル探索装置。

3 . 前記探索範囲を決定する手段は、複数の周囲ブロックの動きベクトルの最大値に基づいて、探索範囲を決定する手段であることを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の動きべクトル探索装置。

4 . 前記探索範囲を決定する手段は、探索範囲を決定する過程において、得られた予測誤差の値が大きくなる場合は探索範囲が適切でないと判断し、探索範囲をあらかじめ定められた値とする手段を更に有することを特徴とする請求項 1から請求項 3のいずれかに記載の動きべクトル探索装置。

5 . 探索領域の中心を隣接ブロックの動きベクトルの位置にシフトし、探索をおこなう手段を更に有することを特徴とする請求項 1から請求項 4のいずれかに記載の動きべクトル探索装置。

6 . 前記探索範囲を決定する手段は、探索範囲の最大値及び最小値を予め設定しておき、算出された探索範囲が、前記最大値又は前記最小値を超える場合には、前記最大値又は前記最小値を探索範囲として決定する手段を更に有することを特徵とする請求項 1から請求項 5のいずれかに記載の動きべクトル探索装置。

7 . 前記探索範囲を決定する手段は、すでに探索をおこなった隣接ブロックの動きベクトルの値を用い、動きベクトルの水平、垂直各成分の絶対値の定数倍を探索範囲として決定する手段であることを特徴とする請求項 1から請求項 6のいずれかに記載の動きべクトル探索装置。

8 . ビデオ符号化装置であって、

検出した動きベクトルを記憶する手段と、探索が完了した周囲ブロックの動きべクトルの大きさから探索範囲を決定する手段とを有し、周囲ブロックの動きべクトルの値から算出された値を探索範囲として動きべクトル探索処理をおこなう動きべクトル探索装置を有することを特徴とするビデオ符号化装置。 9 . 前記探索範囲を決定する手段は、探索が完了した周囲ブロックにおける動きべクトルの大きさの整数倍を、探索範囲として決定する手段であることを特徴とする請求項 8に記載のビデオ符号化装置。

1 0 . 前記探索範囲を決定する手段は、複数の周囲ブロックの動きベクトルの最大値に基づいて、探索範囲を決定する手段であることを特徴とする請求項 8又は請求項 9に記載のビデオ符号化装置。

1 1 . 前記探索範囲を決定する手段は、探索範囲を決定する過程において、得られた予測誤差の値が大きくなる場合は探索範囲が適切でないと判断し、探索範囲をあらかじめ定められた値とする手段であることを特徴とする請求項 8から請求項 1 0のいずれかに記載のビデオ符号化装置。

1 2 . 前記動きベクトル探索装置は、探索領域の中心を隣接ブロックの動きべクトルの位置にシフトし、探索をおこなう手段を更に有することを特徴とする請求項 8から請求項 1 1のいずれかに記載のビデオ符号化装置。

1 3 . 前記探索範囲を決定する手段は、探索範囲の最大値及び最小値を予め設定しておき、算出された探索範囲が、前記最大値又は前記最小値を超える場合には、前記最大値又は前記最小値を探索範囲として決定する手段を更に有することを特徴とする請求項 8から請求項 1 2のいずれかに記載のビデオ符号化装置。

1 4 . 前記探索範囲を決定する手段は、すでに探索をおこなった隣接ブロックの動きベクトルの値を用い、動きベクトルの水平、垂直各成分の絶対値の定数倍を探索範囲として決定する手段であることを特徴とする請求項 8から請求項 1 3 のいずれかに記載のビデオ符号化装置。

1 5 . 動画像の符号化における動きベクトルを探索する方法において、検出した動きべクトルを記憶しておき、探索が完了した周囲ブロックの動きべクトルの大きさから探索範囲を決定し、周囲ブロックの動きベクトルの値から算出された値を探索範囲として動きべクトル探索処理をおこなうことを特徴とする動きべク卜ル探索方法。

1 6 . 探索範囲を、探索が完了した周囲ブロックにおける動きベクトルの大きさの整数倍に決定することを特徴とする請求項 1 5に記載の動きベクトル探索方法。

1 7 . 探索範囲を、複数の周囲ブロックの動きベクトルの最大値に基づいて決定することを特徴とする請求項 1 5又は請求項 1 6に記載の動きべクトル探索方法。

1 8 . 探索範囲決定の過程で、得られた予測誤差の値が大きくなる場合は探索範囲が適切でないと判断し、探索範囲をあらかじめ定められた値とすることを特徵とする請求項 1 5から請求項 1 7のいずれかに記載の動きベクトル探索方法。

1 9 . 探索が完了した周囲ブロックの動きべクトルの大きさから探索範囲を決定し、探索領域の中心を、隣接ブロックの動きベクトルの位置にシフトして探索をおこなうことを特徴とする請求項 1 5から請求項 1 8のいずれかに記載の動きベクトル探索方法。

2 0 . 探索範囲の最大値及び最小値を予め設定しておき、算出された探索範囲が、前記最大値又は前記最小値を超える場合には、前記最大値又は前記最小値を探索範囲として決定することを特徴とする請求項 1 5から請求項 1 9のいずれかに記載の動きべクトル探索方法。

2 1 . すでに探索をおこなった隣接ブロックの動きベクトルの値を用い、動きべクトルの水平、垂直各成分の絶対値の定数倍を探索範囲として決定することを特徴とする請求項 1 5から請求項 2 0のいずれかに記載の動きべクトル探索方法。

2 2 . 請求項 1 5から請求項 2 1のいずれかに記載の動きベクトル探索方法を用いて、ビデオ符号化を行うことを特徴とするビデオ符号化方法。

2 3 . 動画像の符号化における動きベクトル探索を実行するコンピュータシステムにおいて、

対象画像データを格納する対象画像バッファと、

参照画像を格納する参照画像バッファと、

動きべクトルを記憶する動きべクトルメモリと、

動画像の符号化における動きべクトル探索をコンピュータに実行させるための命令からなるプログラムを格納するプログラムメモリと、

前記プログラムを実行するプログラム制御プロセッサと

を有し、

前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、動きベクトルメモリ中に記憶されている周囲ブロックの動きべクトルの値をもとに算出される値を探索範囲として動きべクトル探索を行わせることを特徴とするコンピュータシステム。

2 4 . 前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、探索が完了した周囲ブロックにおける動きべクトルの大きさの整数倍を、探索範囲として決定させることを特徴とする請求項 2 3に記載のコンピュータシステム。

2 5 . 前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、複数の周囲プロックの動きべクトルの最大値に基づいて、探索範囲を決定させることを特徴とする請求項 2 3又は請求項 2 4に記載のコンピュータシステム。

2 6 . 前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、得られた予測誤差の値が大きくなる場合は探索範囲が適切でないと判断させ、探索範囲をあらかじめ定められた値とさせることを特徴とする請求項 2 3から請求項 2 5のいずれかに記載のコンピュータシステム。

2 7 . 前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、探索領域の中心を隣接ブロックの動きべクトルの位置にシフトし探索をおこなうことを特徴とする請求項 2 3から請求項 2 6のいずれかに記載のコンピュータシステム。 2 8 . 前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、得られた予測誤差の値が大きくなる場合は探索範囲が適切でないと判断させ、探索範囲をあらかじめ定められた値とさせることを特徴とする請求項 2 3から請求項 2 7のいずれかに記載のコンピュータシステム。 2 9 . 前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、算出された探索範囲が、予め定められた探索範囲の最大値又は最小値を超える場合には、前記最大値又は前記最小値を探索範囲として決定させることを特徴とする請求項 2 3から請求項 2 8のいずれかに記載のコンピュータシステム。

3 0 . 前記プログラムは、前記プログラム制御プロセッサに、すでに探索をおこなった隣接ブロックの動きベクトルの値を用い、動きベクトルの水平、垂直各成分の絶対値の定数倍を探索範囲として決定させることを特徴とする請求項 2 3 から請求項 2 9のいずれかに記載のコンピュータシステム。

3 1 . コンピュータを制御し、動画像の符号化における動きベクトルを探索する動きべクトル探索プログラムであって、

前記動きべクトル探索プログラムは前記コンピュータに、

探索が完了した周囲ブロックの動きべクトルの大きさから探索範囲を決定する機能と、

決定した探索範囲で動きべクトル探索処理を行う機能を実行させることを特徴とする動きべクトル探索プログラム。

3 2 . 前記動きベクトル探索プログラムは、前記コンピュータに、探索が完了した周囲ブロックにおける動きベクトルの大きさの整数倍を、探索範囲として決定する機能を実行させることを特徴とする請求項 3 1に記載のプログラム。

3 3 . 前記動きベクトル探索プログラムは、前記コンピュータに、複数の周囲ブロックの動きべクトルの最大値に基づいて、探索範囲を決定する機能を実行させることを特徴とする請求項 3 1又は請求項 3 2に記載の動きベクトル探索プログラム。

3 4 . 前記動きベクトル探索プログラムは、前記コンピュータに、探索範囲を決定する過程において、得られた予測誤差の値が大きくなる場合は探索範囲が適切でないと判断し、探索範囲をあらかじめ定められた値とする機能を実行させることを特徴とする請求項 3 1から請求項 3 3のいずれかに記載の動きべクトル探索プログラム。

3 5 . 前記動きベクトル探索プログラムは、前記コンピュータに、探索領域の中心を隣接ブロックの動きべクトルの位置にシフトし、探索をおこなう機能を実行させることを特徴とする請求項 3 1から請求項 3 4のいずれかに記載の動きべクトル探索プログラム。

3 6 . 前記動きベクトル探索プログラムは、前記コンピュータに、探索範囲の最大値及び最小値を予め設定しておき、算出された探索範囲が、前記最大値又は前記最小値を超える場合には、前記最大値又は前記最小値を探索範囲として決定する機能を実行させることを特徴とする請求項 3 1から請求項 3 5のいずれかに記載の動きべクトル探索プログラム。

3 7 . 前記動きベクトル探索プログラムは、前記コンピュータに、すでに探索をおこなった隣接ブロックの動きベクトルの値を用い、動きベクトルの水平、垂直各成分の絶対値の定数倍を探索範囲として決定する機能を実行させることを特徵とする請求項 3 1から請求項 3 5のいずれかに記載の動きべクトル探索プログラム。