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JPH0793728B2 - Motion vector detector - Google Patents
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JPH0793728B2 - Motion vector detector - Google Patents

Motion vector detector

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Publication number
JPH0793728B2
JPH0793728B2 JP13848290A JP13848290A JPH0793728B2 JP H0793728 B2 JPH0793728 B2 JP H0793728B2 JP 13848290 A JP13848290 A JP 13848290A JP 13848290 A JP13848290 A JP 13848290A JP H0793728 B2 JPH0793728 B2 JP H0793728B2
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JP
Japan
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block
search range
search
motion vector
pixels
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JP13848290A
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義美 石田
洋 藤原
優徳 丸山
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株式会社グラフィックス・コミュニケーション・テクノロジーズ
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Publication date
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
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  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Color Television Systems (AREA)
  • Processing Of Color Television Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、動画像のフレーム間符号化装置に使用される
動ベクトル検出装置、特に基本演算部を複数個用いて探
索領域を拡張するに好適な動ベクトル検出装置に関す
る。
The present invention relates to a motion vector detecting device used in a moving image interframe coding device, and more particularly to expanding a search area by using a plurality of basic arithmetic units. The present invention relates to a suitable motion vector detection device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

テレビ電話等では、画像の伝送量の縮小化をはかるた
め、動ベクトルを検出する例がある。動ベクトルとは、
現画面と前画面との間で、画面相互の動きをベクトルと
して求めておくものである。
In videophones and the like, there is an example in which a motion vector is detected in order to reduce the amount of image transmission. What is a motion vector?
Between the current screen and the previous screen, the motion between the screens is obtained as a vector.

具体的には、現画面に検出ブロックa(M×M画素)を
設定し、前画面に検出ブロック対応に探索範囲b(N×
N画素)を設定する。探索範囲は検出ブロックよりも大
きく、N>Mである。探索範囲を、検出ブロックと同じ
大きさの容量を持つ探索ブロックで全面走査する。検出
ブロックと各探索ブロックとの間で、評価データDij
得る。評価データDijは、検出ブロックと探索ブロック
との間で対応画素毎に画素データの差分をとり、その絶
対値をブロックの全画素分累積加算(総和)して求め
る。評価データは、探索範囲に含まれる全探索ブロック
数(N−M+1)個求められる。
Specifically, the detection block a (M × M pixels) is set on the current screen, and the search range b (N ×
N pixels) is set. The search range is larger than the detection block and N> M. The entire search range is scanned with a search block having the same capacity as the detection block. Evaluation data D ij is obtained between the detection block and each search block. The evaluation data D ij is obtained by taking the difference in pixel data for each corresponding pixel between the detection block and the search block, and cumulatively adding (summing) the absolute value of all the pixels of the block. The evaluation data is obtained by the number (N−M + 1) of all search blocks included in the search range.

評価データDijの算出式は以下となる。The calculation formula of the evaluation data D ij is as follows.

(1)式で、i,jは座標(アドレス)、aは現画面上の
検出ブロック、bは前画面上の探索ブロックデータであ
る。kとlとで探索ブロックの番号が定まる。
In the equation (1), i and j are coordinates (addresses), a is a detection block on the current screen, and b is search block data on the previous screen. The number of the search block is determined by k and l.

探索範囲内について求めたN−M+1個の評価データの
中で、最小の評価データを求める。この最小の評価デー
タを与えた探索ブロックが、検出ブロックの移動前のブ
ロックとみなし、検出ブロックと探索ブロックの位置関
係をベクトルで表示する。このベクトルが動ベクトルで
ある。
The minimum evaluation data is obtained from the N−M + 1 pieces of evaluation data obtained within the search range. The search block given the minimum evaluation data is regarded as the block before the movement of the detection block, and the positional relationship between the detection block and the search block is displayed as a vector. This vector is a motion vector.

探索範囲とは以下の通りである。前画面内で、検出ブロ
ックと同じ位置で、且つ同じ容量のブロック(これを、
同位置ブロックと呼ぶ)の周囲に、同位置ブロックより
も大きい範囲を採る。これが探索範囲である。従って、
探索範囲とは、ブロックの移動可能な範囲と考えてよ
い。また、検出ブロックも大きければ演算回数は少なく
簡単であるが、精度が低下するため、余り大きくはでき
ない。
The search range is as follows. In the previous screen, at the same position as the detection block and with the same capacity (this
Around the same position block), a range larger than the same position block is taken. This is the search range. Therefore,
The search range may be considered as a movable range of the block. Also, if the detection block is large, the number of calculations is small and it is simple, but the accuracy is lowered, so it cannot be made too large.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

動ベクトル検出装置として、出願人は特許出願をしてい
る。(特願平1−244454号)。かかる先願の動ベクトル
の演算部101A構成図を第7図に示す。演算部101Aは3入
力端子50〜52,1出力端子61を有する。制御端子70は同位
置ベクトル選択信号E/Cを入力する端子である。第7図
で、入力切換部10は、入力データa,b,b′を選択し、a
とb,aとb′との組合せを、演算回路20,21,22に選択的
に振り分ける。ここで、入力データaとは、入力画像ブ
ロック8であり、前述の検出ブロックである。これらは
図示しないが、それぞれ、現画面データメモリ、前画面
データメモリに記憶されている場合もあれば、オンライ
ンで得られる場合もある。入力データb,b′とは前画面
画像ブロック9を2分化して得たデータであり、且つこ
の前画面画像ブロック9とは、探索範囲そのものであ
る。
The applicant has applied for a patent as a motion vector detecting device. (Japanese Patent Application No. 1-244454). FIG. 7 shows the configuration of the motion vector calculation unit 101A of the prior application. The arithmetic unit 101A has three input terminals 50 to 52 and one output terminal 61. The control terminal 70 is a terminal for inputting the same position vector selection signal E / C. In FIG. 7, the input switching section 10 selects the input data a, b, b ', and
, B, a, and b'are selectively assigned to the arithmetic circuits 20, 21, and 22. Here, the input data a is the input image block 8 and is the above-mentioned detection block. Although not shown, these may be stored in the current screen data memory and the previous screen data memory, or may be obtained online. The input data b, b ′ are data obtained by dividing the previous screen image block 9 into two, and the previous screen image block 9 is the search range itself.

更に、b,b′に2分化したのは、演算回数低減のためで
ある。
Further, the reason why it is divided into b and b'is to reduce the number of calculations.

演算回路20,21,22は、それぞれ単独で評価データを演算
する演算回路である。
The arithmetic circuits 20, 21, 22 are arithmetic circuits that individually operate the evaluation data.

出力切換部30は、演算回路20,21,22から得られる評価デ
ータを選択して出力する。
The output switching unit 30 selects and outputs the evaluation data obtained from the arithmetic circuits 20, 21, and 22.

最小値検出部40は、探索範囲から得られる複数の評価デ
ータの最小値を検出する。この最小値を与える探索ブロ
ックの位置(アドレス)が、動ベクトルとなる。
The minimum value detection unit 40 detects the minimum value of a plurality of evaluation data obtained from the search range. The position (address) of the search block that gives this minimum value becomes the motion vector.

第8図には、検出ブロックと探索範囲との関係を示す。
第8図(イ)は、入力画面データ例であり、この入力画
面を6×8のブロックに分割した例である。各ブロック
の大きさはM×M画素の均等としており、これらの各ブ
ロックが検出ブロックとなる。
FIG. 8 shows the relationship between the detection block and the search range.
FIG. 8A shows an example of input screen data, which is an example in which this input screen is divided into 6 × 8 blocks. The size of each block is equal to M × M pixels, and each of these blocks becomes a detection block.

第8図(ロ)は、前画面データ例であり、これも、入力
画面と同じくブロックの均等割りつけを行っている。前
画面データの各ブロックは、検出ブロックの同位置ブロ
ックに相当する。この同位置ブロックの周囲に探索範囲
N×N画素を設定する。
FIG. 8B shows an example of previous screen data, which is also equally allocated to blocks as in the input screen. Each block of the previous screen data corresponds to the same-position block of the detection block. A search range N × N pixels is set around the same position block.

第9図は、検出ブロックと探索範囲とを示す図であり、
第9図(イ)の検出ブロックは、M=3とした例であ
る。第9図(ロ)の探索範囲はN=5とした例である。
探索範囲は、左側の5×3の部分ブロックbと、右側の
5×2の部分ブロックb′に2分し、これが第7図のデ
ータb,b′に相当する。
FIG. 9 is a diagram showing a detection block and a search range,
The detection block in FIG. 9A is an example in which M = 3. The search range in FIG. 9B is an example in which N = 5.
The search range is divided into a 5 × 3 partial block b on the left side and a 5 × 2 partial block b ′ on the right side, which corresponds to the data b and b ′ in FIG.

第10図は、第7図の構成のもとでの、第9図のデータに
対する評価データを得るための演算プロセスを示す図で
ある。縦方向にクロックタイミング、横方向に入力デー
タ、演算回路20,21,22(PE1,PE2,PE3)でのデータの流
れを示す。例えば、クロックタイミング0〜8で第9図
(イ)の検出ブロックと第9図(ロ)の第1の探索ブロ
ック(斜線内)とのデータa,bを取込む。このデータa,b
に対し、演算回路20は、データを取込む毎に両者の差分
をとり、絶対値化する。絶対値化した差分は、アキュム
レータに送られ(図示せず)、累積化されせる。かくし
て、クロックタイミング8の終了時点では、検出ブロッ
クと第1の探索ブロックとの間での評価データD11が得
られたことになる。
FIG. 10 is a diagram showing a calculation process for obtaining evaluation data for the data of FIG. 9 under the configuration of FIG. The clock timing is shown in the vertical direction, the input data is shown in the horizontal direction, and the data flow in the arithmetic circuits 20, 21, 22 (PE1, PE2, PE3) is shown. For example, at clock timings 0 to 8, the data a and b of the detection block of FIG. 9 (a) and the first search block of FIG. 9 (b) (in the shaded area) are fetched. This data a, b
On the other hand, the arithmetic circuit 20 takes the difference between the two each time it takes in the data and converts it into an absolute value. The absolute valued difference is sent to an accumulator (not shown) and accumulated. Thus, at the end of clock timing 8, the evaluation data D 11 between the detection block and the first search block is obtained.

一方、演算回路21では、クロックタイミング1〜9にか
けて、第1の探索ブロックを右に1画素ずらした第2の
探索ブロックと検出ブロックとの間で評価データD12
得る。演算回路22では、クロックタイミング2〜10にか
けて、第2の探索ブロックを右に1画素ずらした第3の
探索ブロックと検出ブロックとの間で評価データD13
得る。
On the other hand, the arithmetic circuit 21 obtains the evaluation data D 12 between the second search block and the detection block, which are obtained by shifting the first search block by 1 pixel to the right, over the clock timings 1 to 9. The arithmetic circuit 22 obtains the evaluation data D 13 between the third search block obtained by shifting the second search block to the right by one pixel and the detection block over the clock timings 2 to 10.

他の評価データの算出も同様に第10図に従って行われ
る。
Calculation of other evaluation data is similarly performed according to FIG.

然るに、探索範囲を拡張したい要求がある。探索範囲を
拡張することは、1つの検出ブロックに対して探索ブロ
ックの数が増大することであり、探索時間の増大、演算
時間の増大を招く。拡張した探索範囲に従って回路構成
を組み直し、少ない回路点数のもとで拡張した探索範囲
の処理を行わせることが必要となる。
However, there is a demand to expand the search range. Expanding the search range means increasing the number of search blocks with respect to one detection block, resulting in an increase in search time and an increase in calculation time. It is necessary to reconfigure the circuit configuration in accordance with the expanded search range and perform processing of the expanded search range with a small number of circuit points.

本発明の目的は、特定の探索の範囲に対して構成された
演算部を複数用いて拡張した探索範囲に対応した動ベク
トル検出装置を提供するものである。
An object of the present invention is to provide a motion vector detection device corresponding to a search range expanded by using a plurality of arithmetic units configured for a specific search range.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

本発明は、入力画面中の大きさM×M画素の検出ブロッ
クと、前画面中の大きさ(2M−1)×(2M−1)画素の
探索範囲の複数個の大きさM×M画素の探索ブロックと
を遂次的に読出す手段と、読出した検出ブロックと複数
個の探索ブロックとを遂次的に相互比較を行い、局所動
ベクトルを算出する複数個の演算部と、を備えた動ベク
トル検出装置において、探索範囲を大きさ(2M−1)×
(2M−1)画素から(Q×M−1)×(Q×M−1)画
素に拡張する際の上記演算部の数をP(P=22,32
42,……)とした時、QとPとは、 の関係としたものである。更に、上記P個の演算部に
は、上記前画面の拡張探索範囲が、M(水平方向)×
(2M−1)(垂直方向)画素の小部分領域に分割されて
入力され、かつ、該P個の演算部のうち水平方向に隣接
した小部分領域が入力される2個の演算部には1つの小
部分領域が共通して入力されてなるものである。
The present invention relates to a detection block of size M × M pixels in the input screen and a plurality of size M × M pixels in the search range of size (2M−1) × (2M−1) pixels in the previous screen. And a plurality of calculation units for sequentially comparing the read detection block with a plurality of search blocks to calculate a local motion vector. In the motion vector detection device, the search range is set to the size (2M-1) ×
(2M-1) from the pixel (Q × M-1) × (Q × M-1) the number of the arithmetic unit at the time of expanding the pixel P (P = 2 2, 3 2,
4 2 , ...) and Q and P are It is a relationship. Further, in the P calculation units, the expanded search range of the previous screen is M (horizontal direction) ×
(2M-1) (vertical direction) divided into sub-regions of pixels and input, and the sub-regions of the P operation units that are adjacent to each other in the horizontal direction are input to two computation units. One small partial area is commonly input.

更に、本発明での上記探索範囲及び拡張探索範囲は、検
出ブロックと同位置の同位置ブロックを中心とせしめ
た。
Further, the search range and the extended search range in the present invention are centered on the same position block at the same position as the detection block.

更に、本発明でのP個の演算部は各々、探索ブロックの
左上位置(エッジ)を第1番目のクロック時間で演算
し、入力画像ブロックと空間的に同一位置(センタ)を
第m番目のクロック時間で演算し(m=(M+1)×M/
2+1で規定)、上記両クロック時間における演算結果
を外部信号により選択して出力する手段を具備し、上記
拡張された探索範囲をP個の演算部で処理するに左上の
部分領域を第1番目の演算部が、その右隣接部分領域を
第2番目の演算部が処理し、最後の右下の部分領域を第
P番目の演算部が処理し、Pの値が奇数の場合は第(P
+1)/2番目の演算部について上記第m番目のクロック
時間での演算結果を選択して、上記拡張された探索範囲
に対する同一位置ベクトルを定め、Pの値が偶数の場合
は第n番目の演算部について上記第1番目のクロック時
間での演算結果を選択して上記拡張された探索領域に対
する同一位置ベクトルと定め ることとした。
Further, each of the P arithmetic units in the present invention calculates the upper left position (edge) of the search block at the first clock time, and the spatially same position (center) as the input image block at the mth position. Calculate with clock time (m = (M + 1) × M /
2 + 1), and a means for selecting and outputting the operation result at both clock times by an external signal, and the upper left partial area is the first when the expanded search range is processed by P operation units. The second arithmetic unit processes the right adjacent partial area, the second lower arithmetic section processes the last lower right partial area, and the P-th arithmetic unit processes the last lower partial area.
The calculation result at the m-th clock time is selected for the +1) / 2-th calculation unit to determine the same position vector for the expanded search range. If the value of P is an even number, the n-th calculation result is determined. Regarding the arithmetic unit, the arithmetic result at the first clock time is selected and defined as the same position vector for the expanded search area. I decided to do it.

〔作用〕[Action]

本発明によれば、(2M−1)×(2M−1)画素の大きさ
の探索範囲を持つ演算部の個数Pと、拡張探索範囲(Q
×M−1)×(Q×M−1)画素でのQとの関係を、 とせしめたことにより、拡張探索範囲での迅速な探索を
可能とする。
According to the present invention, the number P of arithmetic units having a search range having a size of (2M−1) × (2M−1) pixels and the extended search range (Q
× M−1) × (Q × M−1) Due to this limitation, a quick search within the expanded search range is possible.

更に、本発明によれば、同位置ベクトルの検出を、拡張
探索範囲についての探索過程中で自動的に検出する。
Further, according to the present invention, the detection of the same position vector is automatically detected during the search process for the extended search range.

〔実施例〕 第1図は本発明の動ベクトル検出装置の実施例図であ
る。この動ベクトル検出装置は、4つの演算部101〜10
4、外部比較部200より成る。
[Embodiment] FIG. 1 is an embodiment of a motion vector detecting device of the present invention. This motion vector detecting device has four calculation units 101 to 10
4. Comprised of an external comparison unit 200.

この演算部101〜104のそれぞれは第7図に示した3入力
の演算部101Aそのものである。3入力の中で、検出ブロ
ックデータaは各回路に共通に入力しており、残りの2
つの入力は拡張した探索範囲を示すデータbの分割デー
タb1,b1′,b2′,b3,b3′,b4′の中の特定の2つで
ある。(演算部101にはb1,b1′、演算部102には
1′,b2′、演算部103にはb3,b3′、演算部104には
3′,b4′)。
Each of the arithmetic units 101 to 104 is the three-input arithmetic unit 101A itself shown in FIG. Among the three inputs, the detection block data a is commonly input to each circuit, and the remaining 2
One input is a specific two of the divided data b 1 , b 1 ′ , b 2 ′ , b 3 , b 3 ′ , b 4 ′ of the data b indicating the expanded search range. (B 1 , b 1 ′ in the arithmetic unit 101, b 1 ′ , b 2 ′ in the arithmetic unit 102, b 3 , b 3 ′ in the arithmetic unit 103, b 3 ′ , b 4 ′ in the arithmetic unit 104 ).

演算部101〜104内では、aとb及びb′との間で差分を
とり、これらの絶対値した値を累積する。この累積結果
が評価データである。この評価データは、局所動ベクト
ル情報として外部比較部200に送られ、最小の評価デー
タを与える探索ブロックを、端子60から動ベクトル情報
として抽出する。
In the arithmetic units 101 to 104, the difference between a, b and b ′ is calculated, and the absolute values of these are accumulated. This cumulative result is the evaluation data. This evaluation data is sent to the external comparison unit 200 as local motion vector information, and the search block that gives the minimum evaluation data is extracted from the terminal 60 as motion vector information.

演算部101は、第7図の全要素10,30,40,20〜22を1つに
まとめたものである。他の演算部102〜104も同じであ
る。即ち、検出ブロックの大きさをM×Mとした時、各
演算部101〜104は(2M−1)×(2M−1)の探索範囲を
有する回路である。
The arithmetic unit 101 is a combination of all the elements 10, 30, 40, 20 to 22 shown in FIG. The other arithmetic units 102 to 104 are also the same. That is, when the size of the detection block is M × M, the arithmetic units 101 to 104 are circuits having a search range of (2M−1) × (2M−1).

ここで、演算部の数と拡張率との関係を以下に示す。検
出ブロックの大きさをM×M画素、拡張した探索範囲の
大きさを(Q×M−1)×(Q×M−1)とし、演算部
の数をPとした時、Pと拡張率Qとの関係を以下に設定
する。但し、Q>2とする。
Here, the relationship between the number of arithmetic units and the expansion rate is shown below. When the size of the detection block is M × M pixels, the size of the expanded search range is (Q × M−1) × (Q × M−1), and the number of arithmetic units is P, P and the expansion rate The relation with Q is set as follows. However, Q> 2.

この(2)式は、演算部数Pに対して、その平方根に1
を加算した値をもって拡張率Qとしたものである。演算
部数Pは、1,22,32,42,……がとられる。
This equation (2) is calculated as follows:
The value obtained by adding the values is used as the expansion rate Q. The number of arithmetic units P is 1,2 2 , 3 2 , 4 2 , ...

具体例で示す。検出ブロックの大きさM×MのMをM=
3画素、演算部数P=4(第1図の例)とした場合、拡
張探索範囲の大きさは、(Q×M−1)×(Q×M−
1)=8×8画素となる。かかる拡張探索範囲に対して
の演算部101〜104による演算分担例を第2図に示す。第
2図(イ)の第1分割探索範囲は演算部101用とし、第
2図(ロ)の第2分割探索範囲は演算部102用とし、第
2図(ハ)の第3分割探索範囲は演算部103用とし、第
2図(ニ)の第4分割探索範囲は演算部104用とする。
又、(ニ)の斜線で示した3×3画素は同位置ブロック
に相当する。
A specific example will be shown. M of the detection block size M × M is M =
When 3 pixels and the number of arithmetic units P = 4 (example of FIG. 1), the size of the extended search range is (Q × M−1) × (Q × M−
1) = 8 × 8 pixels. FIG. 2 shows an example of the share of calculation by the calculation units 101 to 104 for such an extended search range. The first divided search range of FIG. 2 (a) is used for the arithmetic unit 101, the second divided search range of FIG. 2 (b) is used for the arithmetic unit 102, and the third divided search range of FIG. 2 (c) is used. Is for the arithmetic unit 103, and the fourth divided search range in FIG. 2D is for the arithmetic unit 104.
Also, the 3 × 3 pixels indicated by the diagonal lines in (d) correspond to the same position block.

4つの分割探索範囲の大きさは、(2×M−1)×(2
×M−1)=5×5画素の均等な大きさとしている。
The size of the four divided search ranges is (2 × M−1) × (2
× M−1) = 5 × 5 pixels of uniform size.

かかる4つの分割探索範囲のデータの与え方を第3図に
示す。第3図で、水平方向に左側から3画素ずつ区分す
る。最後に2画素分残る。一方、垂直方向に上から3画
素分で区切り、次に2画素分で区切る。残りは3画素分
となる。かくして均等ではないが、9個の区分ができた
ことになる。
FIG. 3 shows how to provide the data of the four divided search ranges. In FIG. 3, three pixels are horizontally divided from the left side. Finally, 2 pixels remain. On the other hand, it is vertically divided into 3 pixels from the top, and then divided into 2 pixels. The rest is 3 pixels. Thus, although it is not uniform, 9 sections have been created.

第3図(イ)の区分に対し、垂直方向に上から5画素分
で区切ると第3図(ロ)となり、垂直方向に下から5画
素分で区切ると第3図(ハ)となる。第3図(ロ)と
(ハ)とでは、第3図(イ)の斜線で示した中間区分の
2×8の大きさのブロックが重複する。
With respect to the section of FIG. 3 (a), it is divided into 5 pixels from the top in the vertical direction to be FIG. 3 (b), and is divided into 5 pixels from the bottom in the vertical direction to be FIG. 3 (c). 3B and 3C, the blocks of 2 × 8 size in the intermediate section shown by the diagonal lines in FIG. 3A overlap.

ここで、第3図(ロ)の3つの区分のデータをb1,
b1′,b2′とし、第3図(ハ)の3つの区分のデータ
をb3,b3′,b4′と定義する。b1はb(0.0)〜b(4.
2)の15個のデータが、b1′はb(0.3)〜b(4.5)
の15個のデータが、b2′はb(0.6)〜b(4.7)の10
個のデータが、b3はb(3.0)〜b(7.2)の15個のデー
タが、b3′はb(3.3)〜b(7.5)の15個のデータ
が、b4′はb(3.6)〜b(7.7)の10個のデータが与
えられる。第1図の演算部101〜104へのブロックbから
の各入力が、これらの各区分毎のデータである。
Here, the data of the three sections of FIG. 3 (b) b 1,
Let b 1 ′ and b 2 ′ , and define the data of the three sections in FIG. 3C as b 3 , b 3 ′ and b 4 ′ . b 1 is b (0.0) to b (4.
15 data of 2), b1 ' is b (0.3) to b (4.5)
15 data of b 2 ′ is 10 of b (0.6) to b (4.7)
Pieces of data, b 3 15 pieces of data of b (3.0) ~b (7.2) is, b 3 '15 pieces of data of b (3.3) ~b (7.5) is, b 4' is b ( 10 data from 3.6) to b (7.7) are given. Each input from the block b to the arithmetic units 101 to 104 in FIG. 1 is data for each of these sections.

これらの各b入力をもとにしての演算部101〜104の動作
を、第11図により説明する。各演算部の動作は基本的に
第10図に示したものと同様である。
The operation of the arithmetic units 101 to 104 based on each of these b inputs will be described with reference to FIG. The operation of each arithmetic unit is basically the same as that shown in FIG.

演算部101は、第2図(イ)の左上の5×5画素の大き
さの分割探索範囲での、検出ブロックと探索ブロックと
の間の評価データを得る。ここで、検出ブロックと探索
ブロックの大きさは、それぞれ3×3画素である。
The calculation unit 101 obtains evaluation data between the detection block and the search block in the divided search range having a size of 5 × 5 pixels at the upper left of FIG. Here, the size of each of the detection block and the search block is 3 × 3 pixels.

探索ブロックは、水平方向に3個、垂直方向に3個であ
り、合計3×3=9個である。然るに、この第1分割探
索ブロックは、第3図(ロ)に示したように、b1とb
1′とで形成されている故、演算部101では、データa
の他に、b1とb1′も併せて取込み、第11図に示したよ
うに、クロック28番で演算を終了する。
There are three search blocks in the horizontal direction and three in the vertical direction, for a total of 3 × 3 = 9. Therefore, as shown in FIG. 3 (b), this first divided search block has b 1 and b
Since it is formed of 1'and the arithmetic unit 101, the data a
In addition to this, b 1 and b 1 ′ are also fetched together, and as shown in FIG. 11, the operation ends at clock 28.

演算部102は、第2図(ロ)の第2分割探索範囲を担当
する。これはデータb1′,b2′で形成されており、a
とb1′,b2′との間で第11図に示したように、クロッ
ク32番で演算を終了する。
The calculation unit 102 is in charge of the second divided search range in FIG. This is formed by the data b 1 ′ and b 2 ′ , and a
And b 1 ', b 2', as shown in FIG. 11 with the ends of the operation on the clock number 32.

演算部103,104も同様の考え方で入力取込み演算を行っ
ている。
The calculation units 103 and 104 also perform input acquisition calculation based on the same concept.

演算部104は、第2図(ニ)の第4分割探索範囲にわた
っての局所動ベクトルを得る機能の他に、同位置ブロッ
クでのベクトル値(評価値)を得る機能を持つ。拡張探
索範囲が(2m+1)×(2m+1)の如く、奇数の大きさ
の辺を持つ場合には、同位置ブロックは、丁度その真中
に位置する。第2図の例では拡張探索範囲が2m×2mの如
く偶数の大きさの辺を持つ故に、同位置ブロックは、拡
張探索範囲の中心に位置せず、同位置ブロックは第2図
(ニ)に斜線で示す如き位置に存在し、演算部104で
の、第1探索ブロック(エッジ)が同位置ブロックに相
当する。そこで、演算部104は、この第1探索ブロック
のデータを取込み、検出ブロックとの間で評価データを
得る演算を行う際に、外部からの同位置ラッチ信号E/C7
0を受けて(本実施例ではエッジEを示す信号を与え
る)この第1探索ブロックに対する評価データを別に設
けたラッチ手段に保持する。このラッチした第1探索ブ
ロックの評価データは同位置ベクトルであり、適宜外部
に提供する。
The calculation unit 104 has a function of obtaining a vector value (evaluation value) in the same position block, in addition to a function of obtaining a local motion vector over the fourth divided search range in FIG. When the extended search range has an odd-sized side such as (2m + 1) × (2m + 1), the co-located block is located exactly in the middle of the block. In the example of FIG. 2, since the extended search range has even-sized sides such as 2 m × 2 m, the same position block is not located at the center of the extended search range, and the same position block is shown in FIG. And the first search block (edge) in the calculation unit 104 corresponds to the same position block. Therefore, the arithmetic unit 104 takes in the data of the first search block and, when performing the arithmetic operation for obtaining the evaluation data with the detection block, the same-position latch signal E / C7 from the outside.
In response to 0 (in this embodiment, a signal indicating the edge E is given), the evaluation data for this first search block is held in the latch means provided separately. The evaluation data of the latched first search block is the same position vector and is provided to the outside as appropriate.

外部比較部200は、4つの演算部101〜104からの評価デ
ータである局所動ベクトル情報61〜64を受けて、大小比
較をし、最小のものを拡張された探索範囲に亘る動ベク
トル60として特定する。
The external comparison unit 200 receives the local motion vector information 61 to 64 which is the evaluation data from the four calculation units 101 to 104, compares the sizes, and sets the smallest one as the motion vector 60 over the expanded search range. Identify.

本実施例によれば、4つの演算部のもとで8×8画素の
大きさの拡張された探索範囲に対して、適宜分担しなが
ら評価データを得ることにより、即ち、拡張探索範囲を
小部分領域に分割して複数各演算部に入力することによ
り演算回数を低減し、また、1つの小部分領域を2つの
演算部に共通して入力することにより演算時間の低減を
することができる。
According to the present embodiment, the evaluation data is obtained while appropriately sharing the expanded search range of the size of 8 × 8 pixels under the four arithmetic units, that is, the expanded search range is reduced. The number of calculations can be reduced by dividing into sub-regions and input to a plurality of arithmetic units, and the calculation time can be reduced by inputting one small sub-region in common to two arithmetic units. .

本発明の動ベクトル検出装置の他の実施例を第4図に示
す。本実施例は、P=9個の演算部101〜109を使用して
更に大きい拡張探索範囲を探索した例である。(2)式
によれば、拡大率Qは、 であり、拡張後の探索範囲は、(4×M−1)×(4×
M−1)画素の大きさとなる。M=3とすれば、拡張後
の探索範囲の大きさは、11×11画素となる。
Another embodiment of the motion vector detecting device of the present invention is shown in FIG. The present embodiment is an example in which a larger expanded search range is searched by using P = 9 arithmetic units 101 to 109. According to the equation (2), the enlargement factor Q is The search range after expansion is (4 × M−1) × (4 ×
M-1) The size of the pixel. If M = 3, the size of the expanded search range is 11 × 11 pixels.

この拡張探索範囲での分割探索範囲の考え方の例を第5
図,第6図に示す。
The fifth example of the concept of the divided search range in this extended search range
Figure and Figure 6 show.

第5図(イ)に示した上側の領域を演算部101,102,103
が処理し、(ロ)に示した中央の領域を演算部104,105,
106が処理し、(ハ)に示した下側の領域を演算部107,1
08,109が各々処理する。第5図(ロ)で演算部105が処
理する中心部の5×5画素の内で、斜線で示した中心部
3×3画素は同位置ブロックに相当する。演算部105は
制御信号E/C70により評価データ(同位置ベクトル)を
出力する。本実施例では中心の位置が対応するのでC
(センター)信号を入力する。
The upper area shown in FIG.
Is processed and the central area shown in (b) is calculated by the calculation units 104, 105,
Processing is performed by 106, and the lower area shown in FIG.
08 and 109 respectively process. Of the 5 × 5 pixels in the central portion processed by the arithmetic unit 105 in FIG. 5B, the 3 × 3 pixels in the central portion indicated by diagonal lines correspond to the same position block. The calculation unit 105 outputs the evaluation data (same position vector) according to the control signal E / C70. In this embodiment, the center positions correspond to each other, so C
Input the (center) signal.

次に拡張された探索範囲bのデータ配列について説明す
る。第6図に探索範囲bの分割について示した。11×11
画素のブロック第6図(イ)は上側の11×5画素第6図
(ロ)と、中央の11×5画素第6図(ハ)、下側の11×
5画素第6図(ニ)の領域に分割されている。各々の11
×5画素ブロックは3×5画素ブロック3個と2×5画
素ブロックとに分割され、各々b1,b1′=b2,b2′
b3,b3′,b4,b4′=b5,b5′=b6,b6′,b7,b7′
b8,b8′=b9,b9′とされる。第4図に示すように9個
の演算部101〜109には、入力データとしてa,b1,b1′
演算部101に、a,b1′,b2′が演算部102に、a,b2′,b
3′が演算部103に、a,b4,b4′が演算部104に、a,b
4′,b5′が演算部105に、a,b5′,b6′が演算部106
に、a,b7,b7′が演算部107に、a,b7′,b8′が演算部
108に、a,b8′,b9′が演算部109に各々入力される。
Next, the data array of the expanded search range b will be described. FIG. 6 shows division of the search range b. 11 x 11
Pixel block Fig. 6 (a) shows the upper 11x5 pixels in Fig. 6 (b), the central 11x5 pixels in Fig. 6 (c), the lower 11x.
It is divided into areas of 5 pixels in FIG. 11 of each
The × 5 pixel block is divided into three 3 × 5 pixel blocks and a 2 × 5 pixel block, and each of b 1 , b 1 ' = b 2 , b 2' =
b 3, b 3 ', b 4, b 4' = b 5, b 5 '= b 6, b 6', b 7, b 7 '=
b 8, b 8 '= b 9, b 9' are. As shown in FIG. 4, in the nine arithmetic units 101 to 109, a, b 1 and b 1 ′ are input to the arithmetic unit 101 and a, b 1 ′ and b 2 ′ are to the arithmetic unit 102 as input data, a, b 2 ' , b
3'is in the arithmetic unit 103, and a, b 4 , b 4'is in the arithmetic unit 104, and a, b
4 ′ and b 5 ′ are in the operation unit 105, and a, b 5 ′ and b 6 ′ are in the operation unit 106.
A, b 7 and b 7 ′ are in the operation unit 107, and a, b 7 ′ and b 8 ′ are in the operation unit
At 108, a, b 8 ′ and b 9 ′ are input to the computing unit 109.

演算部101〜109は各々第5図に示した分担領域に対応し
た処理を実行し、局所動きベクトル情報61〜69を出力す
る。これら9個の出力結果は外部比較手段200により大
小比較され、最小なものが拡張された探索範囲に亘る動
きベクトル情報60として出力される。
The arithmetic units 101 to 109 respectively execute the processes corresponding to the shared areas shown in FIG. 5, and output the local motion vector information 61 to 69. These nine output results are compared in magnitude by the external comparison means 200, and the smallest one is output as the motion vector information 60 over the expanded search range.

次に、同位置ベクトルの一般的な求め方を以下に示す。Next, a general method for obtaining the same position vector is shown below.

P個の動きベクトル演算部は各々、探索ブロックの左上
位置(エッジ)を第1番目のクロック時間で演算し、入
力画像ブロックと空間的に同一位置(センタ)を第m番
目のクロック時間で演算し(m=(M+1)×M/2+1
で規定)、上記両クロック時間における演算結果を外部
信号により選択して出力する。上記拡張された探索範囲
をP個の演算部で処理するに左上の部分領域を第1番目
の演算部が、その右隣接部分領域を第2番目の演算部が
処理し、最後の右下の部分領域を第P番目の演算部が処
理する。Pの値が奇数の場合は第(P+1)/2番目の演
算部について上記第m番目のクロック時間での演算結果
を選択して、上記拡張された探索範囲に対する同位置ベ
クトルと定め、Pの値が偶数の場合は第n番目の演算部
について上記第1番目のクロック時間での演算結果を選
択して上記拡張された探索範囲に対する同一位置ベクト
ルと定め ることになる。
Each of the P motion vector calculation units calculates the upper left position (edge) of the search block at the first clock time and the spatially same position (center) as the input image block at the mth clock time. (M = (M + 1) × M / 2 + 1
Defined by 1.), the calculation result in both clock times is selected by an external signal and output. When the expanded search range is processed by the P operation units, the first operation unit processes the upper left partial region and the second operation unit processes the right adjacent partial region, and the last lower right region is processed. The P-th arithmetic unit processes the partial area. When the value of P is an odd number, the calculation result at the m-th clock time is selected for the (P + 1) / 2-th calculation unit to determine the same position vector for the expanded search range. When the value is an even number, the calculation result at the first clock time is selected for the nth calculation unit and the same position vector for the expanded search range is determined. Will be.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、同一の演算部を複数個使用して動きベ
クトルの探索領域を拡張でき、拡張探索範囲での迅速な
探索ができる新しい機能を達成できる。又、同位置ベク
トルの値も容易に演算することができ、大きな付加回路
を必要としない。
According to the present invention, it is possible to extend a motion vector search area by using a plurality of the same arithmetic units, and to achieve a new function that enables a quick search within an extended search range. Also, the value of the same position vector can be easily calculated, and a large additional circuit is not required.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の動ベクトル検出装置の実施例図、第2
図及び第3図は本発明の探索範囲の分割例図、第4図は
本発明の動ベクトル検出装置の他の実施例図、第5図及
び第6図はこの他の実施例における探索範囲の分割例
図、第7図は従来の動ベクトル検出装置を示す図、第8
図は同位置ブロックの説明図、第9図は検出ブロックと
探索範囲との関係図、第10図は従来の動ベクトル検出装
置の動作タイムチャートと演算例を示す図、第11図は第
1の実施例の動作タイムチャートと演算例を示す図であ
る。 101〜104……演算部、200……外部比較手段。
FIG. 1 is an embodiment diagram of a motion vector detecting device of the present invention, and FIG.
FIG. 3 and FIG. 3 are examples of division of the search range of the present invention, FIG. 4 is a diagram of another embodiment of the motion vector detecting device of the present invention, and FIGS. 5 and 6 are search ranges of other examples. FIG. 7 is a diagram showing an example of division of FIG.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the same position block, FIG. 9 is a relational diagram between a detection block and a search range, FIG. 10 is a diagram showing an operation time chart and a calculation example of a conventional motion vector detecting device, and FIG. 11 is a first diagram. 3 is a diagram showing an operation time chart and an example of calculation in the embodiment of FIG. 101 to 104 …… Calculator, 200 …… External comparison means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 優徳 東京都港区南青山7丁目1番5号 コラム 南青山6F 株式会社ブラフィックス・コ ミュニケーション・テノロジーズ内 (56)参考文献 特開 昭54−124927(JP,A) 特開 昭63−244985(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Yutaka Maruyama 7-15 Minamiaoyama Minato-ku, Tokyo Column 6F Minamiaoyama 6F Brafix Communication Tenology Co., Ltd. (56) Reference JP-A-54-124927 JP, A) JP 63-244985 (JP, A)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力画面中の大きさM×M画素の検出ブロ
ックと前画面中の大きさ(2M−1)×(2M−1)画素の
探索範囲の大きさM×Mの複数個の探索ブロックとを逐
次的に読出す手段と、読出した検出ブロックと複数個の
探索ブロックとを逐次的に相互比較を行い、局所動ベク
トルを算出する複数個の演算部と、を備えた動ベクトル
検出装置において、 上記前画面の探索範囲を大きさ(2M−1)×(2M−1)
画素から(Q×M−1)×(Q×M−1)画素に拡張す
る際の上記演算部の数をP(P=22,33,42……)とし
た時、上記拡張率QとPとは、 の関係を持たせてなり、上記P個の演算部には、上記前
画面の拡張探索範囲が、M(水平方向)×(2M−1)
(垂直方向)画素の小部分領域に分割されて入力され、
かつ、該P個の演算部のうち水平方向に隣接した小部分
領域が入力される2個の演算部には1つの小部分領域が
共通して入力されてなるものであることを特徴とする動
ベクトル検出装置。
1. A plurality of detection blocks of size M × M pixels in the input screen and a plurality of size M × M of a search range of size (2M−1) × (2M−1) pixels in the previous screen. A motion vector including means for sequentially reading the search block, and a plurality of arithmetic units for sequentially comparing the read detection block with a plurality of search blocks to calculate a local motion vector. In the detection device, the search range of the previous screen is set to size (2M-1) x (2M-1)
When the number of the above-mentioned arithmetic units when expanding from pixels to (Q × M-1) × (Q × M-1) pixels is P (P = 2 2 , 3 3 , 4 2 ...), the above expansion is performed. The rates Q and P are The P search units have an extended search range of M (horizontal direction) × (2M−1)
(Vertical direction) divided into small pixel areas and input
Further, one of the P operation units is input in common to two operation units to which the horizontally adjacent sub-regions are input. Motion vector detection device.
【請求項2】上記拡張探索範囲は、検出ブロックと同位
置の同位置ブロックを中心とする範囲としてなることを
特徴とする請求項1記載の動ベクトル検出装置。
2. The motion vector detection device according to claim 1, wherein the extended search range is a range centered on the same position block at the same position as the detection block.
【請求項3】上記P個の演算部は、各々、探索ブロック
の左上位置(エッジ)を第1番目のクロック時間で演算
し、入力画像ブロックと空間的に同一位置(センタ)を
第m番目のクロック時間で演算し(m=(M+1)×M/
2+1で規定)、上記両クロック時間における演算結果
を外部信号により選択して出力する手段を具備し、上記
拡張された探索範囲を上記P個の演算部で処理する左上
の小部分領域を第1番目の演算部が、その右隣接小部分
領域を第2番目の演算部が処理し、最後の右下の小部分
領域を第P番目の演算部が処理し、Pの値が奇数の場合
は第(P+1)/2番目の演算部について上記第m番目の
クロック時間での演算結果を選択して上記拡張された探
索範囲に対する同一位置ベクトルと定め、Pの値が偶数
の場合は第n番目の演算部について上記第1番目のクロ
ック時間での演算結果を選択して上記拡張された探索領
域に対する同一位置ベクトルと定め てなることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の動
ベクトル検出装置。
3. The P arithmetic units each calculate the upper left position (edge) of the search block in the first clock time, and the spatially same position (center) as the input image block in the mth position. The clock time is calculated as (m = (M + 1) × M /
2 + 1), and means for selecting and outputting an operation result in the both clock times by an external signal, and a first upper left small partial area for processing the expanded search range by the P operation sections. If the second arithmetic unit processes the right adjacent small partial region by the second arithmetic unit and the P-th arithmetic unit processes the last lower right small partial region, and the value of P is an odd number, The operation result at the m-th clock time is selected for the (P + 1) / 2-th operation unit and is defined as the same position vector for the expanded search range. If the value of P is an even number, the n-th operation vector is selected. For the calculation unit of, the calculation result at the first clock time is selected and defined as the same position vector for the expanded search area. The motion vector detecting device according to claim 1 or 2, wherein
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