(57)【要約】【課題】符号化効率を劣化させることなく符号化のための演算量を削減することができる動きベクトル検出装置を提供する。【解決手段】動きベクトル検出装置１００は、符号化画像を縮小した縮小符号化画像と参照画像を縮小した縮小参照画像とに基づいて検出した縮小動きベクトルに基づいて、前記符号化画像に含まれる符号化ブロックの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、縮小参照画像に含まれる画素データに基づいて縮小符号化画像に含まれる縮小符号化ブロックの縮小動きベクトルを検出する縮小動きベクトル検出器１と、縮小動きベクトル検出器１によって検出された縮小動きベクトルに基づいて、参照画像において動きベクトルを検出するための探索範囲を設定する探索範囲設定器２と、探索範囲設定器２によって設定された探索範囲において動きベクトルを検出する動きベクトル検出器３とを具備する。【選択図】  図１
2004193906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号化画像を縮小した縮小符号化画像と参照画像を縮小した縮小参照画像とに基づいて検出した縮小動きベクトルに基づいて、前記符号化画像に含まれる符号化ブロックの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、
前記縮小参照画像に含まれる画素データに基づいて前記縮小符号化画像に含まれる縮小符号化ブロックの前記縮小動きベクトルを検出する縮小動きベクトル検出器と、
前記縮小動きベクトル検出器によって検出された前記縮小動きベクトルに基づいて、前記参照画像において前記動きベクトルを検出するための探索範囲を設定する探索範囲設定器と、
前記探索範囲設定器によって設定された前記探索範囲において前記動きベクトルを検出する動きベクトル検出器とを具備することを特徴とする動きベクトル検出装置。
【請求項２】
前記符号化画像と前記参照画像とは、１個以上のマクロブロックを含む領域を示す複数のクラスタにそれぞれ分割されており、
前記縮小符号化画像と前記縮小参照画像とは、前記複数のクラスタをそれぞれ縮小した複数の縮小クラスタにそれぞれ分割されており、
前記縮小動きベクトル検出器は、前記縮小符号化画像において前記縮小符号化ブロックが含まれる縮小クラスタとの間の差分値が最小となる前記縮小参照画像の縮小クラスタに基づいて前記縮小符号化ブロックの前記縮小動きベクトルを検出する、請求項１記載の動きベクトル検出装置。
【請求項３】
前記差分値は、前記縮小符号化画像において前記縮小符号化ブロックが含まれる縮小クラスタに含まれる画素値と前記縮小参照画像の縮小クラスタに含まれる画素値との差の絶対値の総和である、請求項２記載の動きベクトル検出装置。
【請求項４】
前記誤差値は、前記縮小符号化画像において前記縮小符号化ブロックが含まれる縮小クラスタに含まれる画素値と前記縮小参照画像の縮小クラスタに含まれる画素値との差の二乗の総和である、請求項２記載の動きベクトル検出装置。
【請求項５】
前記探索範囲設定器は、前記縮小動きベクトル検出器によって検出された前記縮小動きベクトルの大きさと前記最小となる差分値との少なくとも一方に基づいて、前記動きベクトルを検出するための探索範囲を設定する、請求項２記載の動きベクトル検出装置。
【請求項６】
前記探索範囲設定器は、前記最小となる差分値が所定の第１閾値よりも小さいときは、前記最小となる差分値が前記所定の第１閾値よりも小さくないときに設定する探索範囲よりも狭い探索範囲を設定する、請求項２記載の動きベクトル検出装置。
【請求項７】
前記探索範囲設定器は、前記最小となる差分値が前記所定の第１閾値よりも小さい第２閾値よりもさらに小さいときは、前記探索範囲の広さを零に設定し、
動きベクトル検出器は、前記探索範囲設定器が前記探索範囲の広さを零に設定したときは、前記縮小動きベクトル検出器によって検出された前記縮小動きベクトルを前記動きベクトルとして検出する、請求項６記載の動きベクトル検出装置。
【請求項８】
前記探索範囲設定器は、前記縮小動きベクトル検出器によって検出された前記縮小動きベクトルの大きさが所定の閾値よりも大きいときは、前記探索範囲の中心が前記縮小動きベクトルの終点と一致するように前記探索範囲を設定する、請求項１記載の動きベクトル検出装置。
【請求項９】
前記探索範囲設定器は、前記縮小動きベクトル検出器によって検出された前記縮小動きベクトルの大きさが前記所定の閾値よりも大きくないときは、前記探索範囲の中心が前記符号化ブロックの位置と一致するように前記探索範囲を設定する、請求項８記載の動きベクトル検出装置。
【請求項１０】
前記符号化画像と前記参照画像とを入力して前記動きベクトル検出器へ供給する画像入力器をさらに具備する、請求項１記載の動きベクトル検出装置。
【請求項１１】
前記画像入力器へ入力された前記符号化画像と前記参照画像とをそれぞれ縮小して前記縮小符号化画像と前記縮小参照画像とを生成し、前記縮小動きベクトル検出器へ供給する縮小画像生成器をさらに具備する、請求項１０記載の動きベクトル検出装置。
【請求項１２】
符号化画像を縮小した縮小符号化画像と参照画像を縮小した縮小参照画像とに基づいて検出した縮小動きベクトルに基づいて、前記前記符号化画像に含まれる符号化ブロックの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、
前記縮小参照画像に含まれる画素データに基づいて前記縮小符号化画像に含まれる縮小符号化ブロックの前記縮小動きベクトルを検出する縮小動きベクトル検出ステップと、
前記縮小動きベクトル検出ステップによって検出された前記縮小動きベクトルに基づいて、前記参照画像において前記動きベクトルを検出するための探索範囲を設定する探索範囲設定ステップと、
前記探索範囲設定ステップによって設定された前記探索範囲において前記動きベクトルを検出する動きベクトル検出ステップとを包含することを特徴とする動きベクトル検出方法。
【請求項１３】
前記符号化画像と前記参照画像とは、１個以上のマクロブロックを含む領域を示す複数のクラスタにそれぞれ分割されており、
前記縮小符号化画像と前記縮小参照画像とは、前記複数のクラスタをそれぞれ縮小した複数の縮小クラスタにそれぞれ分割されており、
前記縮小動きベクトル検出ステップは、前記縮小符号化画像において前記縮小符号化ブロックが含まれる縮小クラスタとの間の差分値が最小となる前記縮小参照画像の縮小クラスタに基づいて前記縮小符号化ブロックの前記縮小動きベクトルを検出する、請求項１２記載の動きベクトル検出方法。
【請求項１４】
前記差分値は、前記縮小符号化画像において前記縮小符号化ブロックが含まれる縮小クラスタに含まれる画素値と前記縮小参照画像の縮小クラスタに含まれる画素値の絶対値との差の絶対値の総和である、請求項１３記載の動きベクトル検出方法。
【請求項１５】
前記差分値は、前記縮小符号化画像において前記縮小符号化ブロックが含まれる縮小クラスタに含まれる画素値と前記縮小参照画像の縮小クラスタに含まれる画素値との差の二乗の総和である、請求項１３記載の動きベクトル検出方法。
【請求項１６】
前記探索範囲設定器は、前記縮小動きベクトル検出器によって検出された前記縮小動きベクトルの大きさと前記最小となる差分値との少なくとも一方に基づいて、前記動きベクトルを検出するための探索範囲を設定する、請求項１３記載の動きベクトル検出方法。
【請求項１７】
前記探索範囲設定ステップは、前記最小となる差分値が所定の第１閾値よりも小さいときは、前記最小となる差分値が前記所定の第１閾値よりも小さくないときに設定する探索範囲よりも狭い探索範囲を設定する、請求項１３記載の動きベクトル検出方法。
【請求項１８】
前記探索範囲設定ステップは、前記最小となる誤差値が前記所定の第１閾値よりも小さい第２閾値よりもさらに小さいときは、前記探索範囲の広さを零に設定し、
動きベクトル検出ステップは、前記探索範囲設定ステップが前記探索範囲の広さを零に設定したときは、前記縮小動きベクトル検出ステップによって検出された前記縮小動きベクトルを前記動きベクトルとして検出する、請求項１７記載の動きベクトル検出方法。
【請求項１９】
前記探索範囲設定ステップは、前記縮小動きベクトル検出ステップによって検出された前記縮小動きベクトルの大きさが所定の閾値よりも大きいときは、前記探索範囲の中心が前記縮小動きベクトルの終点と一致するように前記探索範囲を設定する、請求項１２記載の動きベクトル検出方法。
【請求項２０】
前記探索範囲設定ステップは、前記縮小動きベクトル検出ステップによって検出された前記縮小動きベクトルの大きさが前記所定の閾値よりも大きくないときは、前記探索範囲の中心が前記符号化ブロックの位置と一致するように前記探索範囲を設定する、請求項１９記載の動きベクトル検出方法。
【請求項２１】
前記符号化画像と前記参照画像とを入力して前記動きベクトル検出器へ供給する画像入力ステップをさらに包含する、請求項１２記載の動きベクトル検出方法。
【請求項２２】
前記画像入力ステップにおいて入力された前記符号化画像と前記参照画像とをそれぞれ縮小して前記縮小符号化画像と前記縮小参照画像とを生成し、前記縮小動きベクトル検出ステップへ供給する縮小画像生成ステップをさらに包含する、請求項２１記載の動きベクトル検出方法。
【請求項２３】
コンピュータに、符号化画像を縮小した縮小符号化画像と参照画像を縮小した縮小参照画像とに基づいて検出した縮小動きベクトルに基づいて、前記前記符号化画像に含まれる符号化ブロックの動きベクトルを検出するために、前記縮小参照画像に含まれる画素データに基づいて前記縮小符号化画像に含まれる縮小符号化ブロックの前記縮小動きベクトルを検出する縮小動きベクトル検出ステップと、前記縮小動きベクトル検出ステップによって検出された前記縮小動きベクトルに基づいて、前記参照画像において前記動きベクトルを検出するための探索範囲を設定する探索範囲設定ステップと、前記探索範囲設定ステップによって設定された前記探索範囲において前記動きベクトルを検出する動きベクトル検出ステップとを実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、符号化画像を縮小した縮小符号化画像と参照画像を縮小した縮小参照画像とに基づいて検出した縮小動きベクトルに基づいて、符号化画像に含まれる符号化ブロックの動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置、動きベクトル検出方法およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル化が進み、マルチメディア、特に映像信号をデジタル化して取り扱う必要が高まっている。ところが、映像信号をデジタル化するためには膨大な情報量が必要である。例えば、現行テレビの信号をデジタル化するためには、１００Ｍｂｉｔ／ｓｅｃ以上の情報量が必要である。このように膨大な情報量をもつ映像信号をそのままで扱うことは現実的でない。
【０００３】
例えば、映像信号をデジタル化したサービスとして、ＩＳＤＮ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を使ったテレビ電話が実現化されている。このようなテレビ電話において、デジタル化された情報を伝送する伝送速度は６４Ｋｂｉｔ／ｓｅｃ〜１．５Ｍｂｉｔ／ｓｅｃである。このため、このようなテレビ電話において、テレビの映像信号をそのまま伝送することはできない。
【０００４】
そこで、映像信号を圧縮する技術が必要となっている。映像信号を圧縮する技術としてＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）という国際規格がある。ＭＰＥＧは、映像信号を、ＭＰＥＧ１では１．５Ｍｂｉｔｓ／ｓｅｃに圧縮し、ＭＰＥＧ２では２〜１５Ｍｂｉｔ／ｓｅｃに圧縮する技術である。ＭＰＥＧにおいては、時間的な冗長性を利用した圧縮技術である動き補償予測が利用される。動き補償とは、符号化画像をマクロブロックと呼ばれる処理単位のブロックごとに分割し、時間的に前後する予測画像における所定の探索範囲内から、符号化対象のブロックと相関性の高い位置を検出する。動きベクトルと呼ばれるこの位置情報と差分値とに基づいて符号化ブロックを符号化することによって情報量が削減される。
【０００５】
以下、このような動きベクトルを探索するための従来の動きベクトル探索方法を説明する。
【０００６】
図８は、従来の動きベクトル検出装置が動きベクトルを検出するための符号化画像９４の構成を説明するための模式図である。符号化画像９４は、略長方形の形状をしており、マトリックス状に配置された符号化ブロック８を有している。各符号化ブロック８は、１６行×１６列の画素によって構成されている。
【０００７】
図９は、従来の動きベクトル検出装置が動きベクトルを検出するための参照画像９６の構成を説明するための模式図である。参照画像９６は、符号化画像９４と同一の大きさの長方形の形状をしている。参照画像９６には、符号化ブロック８よりも大きい長方形状をした参照領域２１が、図８に示す斜線を付した符号化ブロック８を含むような位置に設定されている。参照領域２１の中には、符号化ブロック８と同一の大きさおよび形状をした参照ブロック２２が設定されている。
【０００８】
図８に示す斜線を付した符号化ブロック８が動きベクトルを検出するためのブロックとして選択されると、参照ブロック２２を参照領域２１の中において１画素ずつ移動させながら、符号化ブロック８の中に配置された画素の画素値と参照ブロック２２の中に配置された画素の画素値との間の絶対差分値の合計を計算する。そして、絶対差分値の合計が最小となる参照ブロック２２の位置を検出する。次に、符号化ブロック８の中心を始点とし絶対差分値の合計が最小となる参照ブロック２２の中心を終点とする動きベクトル２４を検出する。
【０００９】
このように参照領域２１におけるすべての動きベクトルを総当たり的に調べる方法を全探索法という。このような全探索法は、参照領域２１におけるすべての画素を総当り的に調べてゆくため、演算量が莫大になる。
【００１０】
そこで、演算量を削減する探索方法として階層的探索法が知られている。図１０は従来の動きベクトル検出装置が階層的に動きベクトルを検出するための符号化画像９４と縮小符号化画像９５との間の関係を説明するための模式図であり、図１１は従来の動きベクトル検出装置が階層的に動きベクトルを検出する方法を説明するための模式図である。
【００１１】
まず、符号化画像９４を水平方向に沿ってＮ分の１に縮小し垂直方向に沿ってＭ分の１に縮小した縮小画像９５を生成する。そして、１次探索では、この縮小画像において動き探索が行われ、得られた縮小動きベクトルは２次探索の初期値として用いられる。
【００１２】
１次探索のマッチングの処理単位は、１つ以上のマクロブロックを含む領域８０に対応する領域８１ごとに行われる。１次探索では、探索範囲は、オリジナルの符号化画像９４の１／（Ｎ＊Ｍ）倍になる。例えば、図１１に示すように、１次探索において、縮小画像９５におけるマッチング処理単位を、オリジナルの符号化画像９４の中の４つのマクロブロックから構成された領域８０に対応した領域８１とした場合、得られた縮小動きベクトルを、４マクロブロックの２次探索の初期値として用いる。２次探索における探索範囲は、Ｍ×Ｎ画素とする。
【００１３】
一つの動きベクトルを検出するために必要な演算量は、例えば、探索範囲を水平±７、垂直±７の１５×１５画素によって構成される領域とした場合、前述した全探索法においては、１５×１５＝２２５回の１６×１６画素のブロックマッチング、つまり、５７６００回の画素マッチングが必要となる。一方、水平１／４、垂直１／４の階層的探索法においては、１次探索において（１５／４）×（１５／４）＝約５６回の１６×１６画素のマッチングによって、４×４＝１６個のマクロブロックの動きベクトルを検出することができる。このため、１個の動きベクトルを検出するためには、５６×１６×１６／１６＝８９６回の画素マッチングと、２次探索において４×４＝１６回の１６×１６画素の画素マッチング、つまり１５３６回の画素マッチングが必要で、合計２４３２回の画素マッチングで検出することができる。従って、演算量は、前述した全探索法における演算量の約１／２０となる。
【００１４】
このように、階層的探索法によれば、前述した全検索法よりも演算量を大幅に削減することができる。
【００１５】
【非特許文献１】
トリケップス出版  ”ＭＰＥＧ  技術”  （Ｗｈｉｔｅ  ｓｅｒｉｅｓ  Ｎｏ．１５２）  片山泰男  ｐｐ．２９−１２７
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の映像機器の小型化や、携帯機器における映像処理の要望のために、機器の省電力化が必須であり、動きベクトルの検出処理において、更なる演算量の削減が要求されているという問題がある。
【００１７】
また、上記の小型映像機器や、携帯映像機器においては、省電力を実現した結果、符号化効率が低下するために画質が劣化することが許されないのは言うまでもない。
【００１８】
本発明は係る問題を解決するためになされたものであり、その目的は、符号化効率を劣化させることなく符号化のための演算量を削減することができる動きベクトル検出装置、動きベクトル検出方法およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成するために本発明に係る動きベクトル検出装置は、符号化画像を縮小した縮小符号化画像と参照画像を縮小した縮小参照画像とに基づいて検出した縮小動きベクトルに基づいて、前記符号化画像に含まれる符号化ブロックの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、前記縮小参照画像に含まれる画素データに基づいて前記縮小符号化画像に含まれる縮小符号化ブロックの前記縮小動きベクトルを検出する縮小動きベクトル検出器と、前記縮小動きベクトル検出器によって検出された前記縮小動きベクトルに基づいて、前記参照画像において前記動きベクトルを検出するための探索範囲を設定する探索範囲設定器と、前記探索範囲設定器によって設定された前記探索範囲において前記動きベクトルを検出する動きベクトル検出器とを具備することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る動きベクトル検出方法は、符号化画像を縮小した縮小符号化画像と参照画像を縮小した縮小参照画像とに基づいて検出した縮小動きベクトルに基づいて、前記前記符号化画像に含まれる符号化ブロックの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、前記縮小参照画像に含まれる画素データに基づいて前記縮小符号化画像に含まれる縮小符号化ブロックの前記縮小動きベクトルを検出する縮小動きベクトル検出ステップと、前記縮小動きベクトル検出ステップによって検出された前記縮小動きベクトルに基づいて、前記参照画像において前記動きベクトルを検出するための探索範囲を設定する探索範囲設定ステップと、前記探索範囲設定ステップによって設定された前記探索範囲において前記動きベクトルを検出する動きベクトル検出ステップとを包含することを特徴とする。
【００２１】
本発明に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータに、符号化画像を縮小した縮小符号化画像と参照画像を縮小した縮小参照画像とに基づいて検出した縮小動きベクトルに基づいて、前記前記符号化画像に含まれる符号化ブロックの動きベクトルを検出するために、前記縮小参照画像に含まれる画素データに基づいて前記縮小符号化画像に含まれる縮小符号化ブロックの前記縮小動きベクトルを検出する縮小動きベクトル検出ステップと、前記縮小動きベクトル検出ステップによって検出された前記縮小動きベクトルに基づいて、前記参照画像において前記動きベクトルを検出するための探索範囲を設定する探索範囲設定ステップと、前記探索範囲設定ステップによって設定された前記探索範囲において前記動きベクトルを検出する動きベクトル検出ステップとを実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本実施の形態に係る動きベクトル検出装置においては、縮小動きベクトル検出器によって検出された縮小動きベクトルに基づいて、参照画像において動きベクトルを検出するための探索範囲が設定され、設定された探索範囲において動きベクトルが検出される。このため、縮小動きベクトル検出器によって検出された縮小動きベクトルに応じて、狭い探索範囲において動きベクトルを検出することができる。その結果、符号化効率を劣化させることなく、動きベクトルを検出するための演算量を削減することができる。
【００２３】
前記符号化画像と前記参照画像とは、１個以上のマクロブロックを含む領域を示す複数のクラスタにそれぞれ分割されており、前記縮小符号化画像と前記縮小参照画像とは、前記複数のクラスタをそれぞれ縮小した複数の縮小クラスタにそれぞれ分割されており、前記縮小動きベクトル検出器は、前記縮小符号化画像において前記縮小符号化ブロックが含まれる縮小クラスタとの間の差分値が最小となる前記縮小参照画像の縮小クラスタに基づいて前記縮小符号化ブロックの前記縮小動きベクトルを検出することが好ましい。
【００２４】
前記差分値は、前記縮小符号化画像において前記縮小符号化ブロックが含まれる縮小クラスタに含まれる画素値と前記縮小参照画像の縮小クラスタに含まれる画素値との差の絶対値の総和であることが好ましい。
【００２５】
前記誤差値は、前記縮小符号化画像において前記縮小符号化ブロックが含まれる縮小クラスタに含まれる画素値と前記縮小参照画像の縮小クラスタに含まれる画素値との差の二乗の総和であることが好ましい。
【００２６】
前記探索範囲設定器は、前記縮小動きベクトル検出器によって検出された前記縮小動きベクトルの大きさと前記最小となる差分値との少なくとも一方に基づいて、前記動きベクトルを検出するための探索範囲を設定することが好ましい。
【００２７】
前記探索範囲設定器は、前記最小となる差分値が所定の第１閾値よりも小さいときは、前記最小となる差分値が前記所定の第１閾値よりも小さくないときに設定する探索範囲よりも狭い探索範囲を設定することが好ましい。
【００２８】
前記探索範囲設定器は、前記最小となる差分値が前記所定の第１閾値よりも小さい第２閾値よりもさらに小さいときは、前記探索範囲の広さを零に設定し、動きベクトル検出器は、前記探索範囲設定器が前記探索範囲の広さを零に設定したときは、前記縮小動きベクトル検出器によって検出された前記縮小動きベクトルを前記動きベクトルとして検出することが好ましい。
【００２９】
前記探索範囲設定器は、前記縮小動きベクトル検出器によって検出された前記縮小動きベクトルの大きさが所定の閾値よりも大きいときは、前記探索範囲の中心が前記縮小動きベクトルの終点と一致するように前記探索範囲を設定することが好ましい。
【００３０】
前記探索範囲設定器は、前記縮小動きベクトル検出器によって検出された前記縮小動きベクトルの大きさが前記所定の閾値よりも大きくないときは、前記探索範囲の中心が前記符号化ブロックの位置と一致するように前記探索範囲を設定することが好ましい。
【００３１】
前記符号化画像と前記参照画像とを入力して前記動きベクトル検出器へ供給する画像入力器をさらに具備することが好ましい。
【００３２】
前記画像入力器へ入力された前記符号化画像と前記参照画像とをそれぞれ縮小して前記縮小符号化画像と前記縮小参照画像とを生成し、前記縮小動きベクトル検出器へ供給する縮小画像生成器をさらに具備することが好ましい。
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３４】
図１は実施の形態に係る動きベクトル検出装置１００の構成を示すブロック図であり、図２は動きベクトル検出装置１００が動きベクトルを検出するための符号化画像、縮小符号化画像、参照画像および縮小参照画像を説明するための模式図であり、図３は動きベクトル検出装置１００が動きベクトルを検出するための符号化画像の構成を説明するための模式図である。
【００３５】
動きベクトル検出装置１００は、符号化画像４を縮小した縮小符号化画像５と参照画像６を縮小した縮小参照画像７とに基づいて検出した縮小動きベクトル１２に基づいて、符号化画像４に含まれる符号化ブロック８の動きベクトル１２Ａを検出する。
【００３６】
符号化画像４は、２行×２列の４個の符号化ブロック８によって構成されたクラスタ１０に分割されている。各符号化ブロック８は、１６行×１６列の２５６個の画素によって構成されている。参照画像６も、符号化画像４と同様に、２行×２列の４個の符号化ブロック８によって構成されている。参照画像６には、動きベクトルを検出するための探索範囲１５が設定されている。
【００３７】
符号化画像４を縮小した縮小符号化画像５は、クラスタ１０を縮小した縮小クラスタ１１によって構成されている。縮小クラスタ１１は、符号化ブロック８を縮小した２行×２列の４個の縮小符号化ブロック１３によって構成されている。
【００３８】
参照画像６を縮小した縮小参照画像７は、縮小符号化画像５に設けられた縮小クラスタ１１に対応する縮小クラスタ１１Ａによって構成されている。
【００３９】
動きベクトル検出装置１００は、動きベクトル検出部５４と画像入力器１６とを備えている。画像入力器１６は、符号化画像４と参照画像６とを受け取り、動きベクトル検出部５４に設けられた縮小画像生成器１７へ符号化画像４と参照画像６とを供給し、動きベクトル検出器５４に設けられた動きベクトル検出器３へ符号化画像４と参照画像６とを供給する。
【００４０】
縮小画像生成器１７は、画像入力器１６から供給された符号化画像４と参照画像６とをそれぞれ縮小して縮小符号化画像５と縮小参照画像７とをそれぞれ生成し、縮小動きベクトル検出器１へ供給する。
【００４１】
縮小動きベクトル検出器１は、縮小画像生成器１７から供給された縮小参照画像７に含まれる画素データに基づいて、縮小画像生成器１７から供給された縮小符号化画像５に含まれる縮小符号化ブロック１３の縮小動きベクトル１２を検出して探索範囲設定器２へ供給する。
【００４２】
探索範囲設定器２は、縮小動きベクトル検出器１によって検出された縮小動きベクトル１２に基づいて、参照画像６において動きベクトル１２Ａを検出するための探索範囲１５を設定して動きベクトル検出器３へ供給する。
【００４３】
動きベクトル検出器３は、画像入力器１６から供給された符号化画像４および参照画像６に基づいて、探索範囲設定器２によって設定された探索範囲において動きベクトル１２Ａを検出して動きベクトル出力器５５へ供給する。
【００４４】
動きベクトル出力器５５は、動きベクトル検出器３から供給された動きベクトル１２Ａを動きベクトル検出装置１００の外部へ出力する。
【００４５】
このように構成された動きベクトル検出装置１００の動作を説明する。図４は、実施の形態に係る動きベクトル検出装置１００に設けられた縮小動きベクトル検出器１の動作を説明するためのフローチャートである。
【００４６】
まず、画像入力器１６は、符号化画像４と参照画像６とを受け取り、動きベクトル検出部５４に設けられた縮小画像生成器１７へ符号化画像４と参照画像６とを供給する（ステップＳ７０）。そして、縮小画像生成器１７は、画像入力器１６から供給された符号化画像４を２行×２列の４個の符号化ブロック８によって構成されたクラスタ１０に分割する（ステップＳ７１）。
【００４７】
次に、縮小画像生成器１７は、画像入力器１６から供給された参照画像６とクラスタ１０に分割した符号化画像４とを縮小参照画像７と縮小符号化画像５とにそれぞれ縮小して縮小動きベクトル検出器１へ供給する（ステップＳ７２）。
【００４８】
その後、縮小動きベクトル検出器１は、縮小参照画像７に設定された縮小クラスタ１１Ａを縮小参照画像７の中において移動させながら、差分値として、縮小符号化画像５における縮小クラスタ１１の中に配置された画素の画素値と縮小クラスタ１１Ａの中に配置された画素の画素値との差の絶対値の総和をすべてのクラスタ１１Ａについて総当たり的に求める（ステップＳ７３およびステップＳ７４）。
【００４９】
そして、縮小動きベクトル検出器１は、差分値が最小となる縮小クラスタ１１Ａの位置に基づいて縮小動きベクトル１２を求め、最小となる差分値および縮小動きベクトル１２を探索範囲設定器２へ供給する（ステップＳ７５）。
【００５０】
図５は、探索範囲設定器２の動作を示すフローチャートである。まず、探索範囲設定器２は、縮小動きベクトル検出器１から供給された最小となる差分値および縮小動きベクトル１２を受け取る（ステップＳ８０）。
【００５１】
そして、探索範囲設定器２は、最小となる差分値が予め定められた閾値ＴＳ１よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ８１）。差分値が予め定められた閾値ＴＳ１よりも小さくないと判断したときは（ステップＳ８１においてＮＯ）、探索範囲設定器２は参照画像６における探索範囲１５を通常サイズに設定する（ステップＳ８３）。
【００５２】
差分値が予め定められた閾値ＴＳ１よりも小さいと判断したときは（ステップＳ８１においてＹＥＳ）、探索範囲設定器２は参照画像６における探索範囲１５を通常サイズよりも狭い縮小サイズに設定する（ステップＳ８２）。
【００５３】
次に、探索範囲設定器２は、通常サイズと縮小サイズとのいずれかに設定した探索範囲１５を動きベクトル検出器３へ出力する（ステップＳ８４）。
【００５４】
その後、動きベクトル検出器３は、通常サイズと縮小サイズとのいずれかに設定された探索範囲１５内において、符号化画像４におけるクラスタ１０を構成する符号化ブロック８ごとにマッチング処理を行い、誤差値が最小となる探索範囲１５内の位置を求め、符号化ブロック８の動きベクトルを求める。誤差値は、前述した縮小動きベクトル１２を求めるときと同様に、画素値の絶対値の総和に基づいて計算する。
【００５５】
そして、動きベクトル出力器３は、動きベクトル検出器３によって求められた符号化ブロック８の動きベクトルを動きベクトル検出装置１００の外部へ出力する。
【００５６】
このように、探索範囲設定器２は、クラスタ毎の相関性を検証し、クラスタを構成する符号化ブロックの動きベクトルを求めるときの探索範囲の大きさと探索範囲の中心点を決定する。探索範囲設定器２では、縮小動きベクトルのさす参照ブロックと符号化ブロックとの相関が高い場合には、縮小動きベクトルは正しいベクトルが検出されているとして、動きベクトル検出器３が探索する探索範囲を縮小することにより、演算量の削減を実現する。
【００５７】
探索範囲設定器２は、差分値が予め定められた閾値ＴＳ１よりも小さいと判断したときは、クラスタに相関性があると判断して探索範囲１５を通常サイズよりも狭い縮小サイズに設定し、差分値が予め定められた閾値ＴＳ１よりも小さくないと判断したときは、クラスタに相関性がないと判断して探索範囲１５を通常サイズに設定する。
【００５８】
以上のように本実施の形態によれば、縮小動きベクトル検出器１によって検出された縮小動きベクトル１２に基づいて、参照画像６において動きベクトル１２Ａを検出するための探索範囲１５が設定され、設定された探索範囲１５において動きベクトル１２Ａが検出される。このため、縮小動きベクトル検出器１によって検出された縮小動きベクトル１２に応じて、狭い探索範囲１５において動きベクトル１２Ａを検出することができる。その結果、符号化効率を劣化させることなく、動きベクトル１２Ａを検出するための演算量を削減することができる。
【００５９】
図６は、実施の形態に係る動きベクトル検出装置１００に設けられた探索範囲設定器２の他の動作を示すフローチャートである。まず、探索範囲設定器２は、縮小動きベクトル検出器１から供給された最小となる差分値および縮小動きベクトル１２を受け取る（ステップＳ９０）。
【００６０】
そして、探索範囲設定器２は、縮小動きベクトル１２の大きさが予め定められた閾値ＴＣ１よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ９１）。縮小動きベクトル１２の大きさが予め定められた閾値ＴＣ１よりも大きくないと判断したときは（ステップＳ９１においてＮＯ）、探索範囲設定器２は縮小動きベクトル１２の信頼性が低いと判断して、動きベクトル１２Ａを探索するための探索範囲１５の中心点を符号化ブロック８に対応する位置に設定する（ステップＳ９３）。
【００６１】
縮小動きベクトル１２の大きさが予め定められた閾値ＴＣ１よりも大きいと判断したときは（ステップＳ９１においてＹＥＳ）、探索範囲設定器２は縮小動きベクトル１２の信頼性が高いと判断して、動きベクトル１２Ａを探索するための探索範囲１５の中心点を縮小動きベクトル１２の終点に対応する位置に設定する（ステップＳ９２）。
【００６２】
探索範囲１５の中心点を符号化ブロック８に対応する位置に設定したとき（ステップＳ９３）または探索範囲１５の中心点を縮小動きベクトル１２の終点に対応する位置に設定したときは（ステップＳ９２）、探索範囲設定器２は設定した探索範囲１５の中心点を動きベクトル検出器３へ供給する（ステップＳ９４）。
【００６３】
縮小動きベクトル１２の大きさが予め定められた閾値ＴＣ１よりも大きい場合は、クラスタ内の符号化ブロックが全て同じ方向に大きく移動したと判断することができ、逆に、縮小動きベクトル１２の大きさが予め定められた閾値ＴＣ１よりも大きくない場合には、クラスタ内の符号化ブロックが全体的に同じ方向へは移動していないと判断することができる。
【００６４】
そこで、縮小動きベクトル１２の大きさが予め定められた閾値ＴＣ１よりも大きくない場合には、クラスタ内の動きベクトルの探索範囲の中心点を符号化ブロックの位置（０，０）にすることによって、動きベクトル検出器３において正しい動きベクトルを検出することができる。従って、符号化効率の劣化を防止することができる。
【００６５】
図７は、実施の形態に係る動きベクトル検出装置１００に設けられた探索範囲設定器２のさらに他の動作を示すフローチャートである。まず、探索範囲設定器２は、縮小動きベクトル検出器１から供給された最小となる差分値および縮小動きベクトル１２を受け取る（ステップＳ１００）。
【００６６】
そして、探索範囲設定器２は、最小となる差分値が予め定められた閾値ＴＳ２よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１０１）。差分値が予め定められた閾値ＴＳ２よりも小さくないと判断したときは（ステップＳ１０１においてＮＯ）、探索範囲設定器２は参照画像６における探索範囲１５を通常サイズに設定する（ステップＳ１０３）。
【００６７】
差分値が閾値ＴＳ２よりも小さいと判断したときは（ステップＳ１０１においてＹＥＳ）、探索範囲設定器２は参照画像６における探索範囲１５の広さをゼロに設定する（ステップＳ１０２）。
【００６８】
次に、探索範囲設定器２は通常サイズに設定された探索範囲１５または広さをゼロに設定された探索範囲１５を動きベクトル検出器３へ供給する（ステップＳ１０４）。
【００６９】
その後、動きベクトル検出器３は、探索範囲設定器２から供給された探索範囲１５の広さがゼロの場合は、動きベクトルを探索することなく、縮小動きベクトル検出器１によって求められた縮小動きベクトルを符号化ブロックの動きベクトルとして動きベクトル出力器５５へ供給する。
【００７０】
探索範囲設定器２から通常サイズに設定された探索範囲１５が供給された場合は、通常サイズに設定された探索範囲１５内において、符号化画像４におけるクラスタ１０を構成する符号化ブロック８ごとにマッチング処理を行い、誤差値が最小となる探索範囲１５内の位置を求め、符号化ブロック８の動きベクトルを求め、動きベクトル出力器５５へ供給する。
【００７１】
このように動きベクトルの探索を行わない場合を設けることによって、動きベクトルの演算量を削減することができる。
【００７２】
なお、前述した図５に示す探索範囲の決定処理と図６に示す探索範囲の決定処理と図７に示す探索範囲の設定処理との少なくとも２つを併用してもよい。この場合、閾値ＴＳ１＞閾値ＴＳ２と設定することが望ましい。
【００７３】
また、本実施の形態においては、縮小動きベクトル検出器１および動きベクトル検出器３におけるマッチング処理の差分値として、画素値の差の絶対値の総和を用いているが、画素値の差の自乗誤差の総和を用いてもよい。特に、縮小動きベクトル検出器１によるマッチング処理における差分値として、自乗誤差の総和を用いることにより、絶対値の総和を用いるよりも、探索範囲設定器２の相対性の判断がより正確になる。
【００７４】
さらに、図１に示すコンピュータ読み取り可能な記録媒体１８には、本実施の形態に係る動きベクトル検出装置１００を動作させるためのプログラムが記録されている。動きベクトル検出装置１００は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体１８に記録されたプログラムに基づいて動作するように構成してもよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、符号化効率を劣化させることなく符号化のための演算量を削減することができる動きベクトル検出装置、動きベクトル検出方法およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の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２】実施の形態に係る動きベクトル検出装置が動きベクトルを検出するための符号化画像、縮小符号化画像、参照画像および縮小参照画像を説明するための模式図
【図３】実施の形態に係る動きベクトル検出装置が動きベクトルを検出するための符号化画像の構成を説明するための模式図
【図４】実施の形態に係る動きベクトル検出装置に設けられた縮小動きベクトル検出器の動作を説明するためのフローチャート
【図５】実施の形態に係る動きベクトル検出装置に設けられた探索範囲設定器の動作を示すフローチャート
【図６】実施の形態に係る動きベクトル検出装置に設けられた探索範囲設定器の他の動作を示すフローチャート
【図７】実施の形態に係る動きベクトル検出装置に設けられた探索範囲設定器のさらに他の動作を示すフローチャート
【図８】従来の動きベクトル検出装置が動きベクトルを検出するための符号化画像の構成を説明するための模式図
【図９】従来の動きベクトル検出装置が動きベクトルを検出するための参照画像の構成を説明するための模式図
【図１０】従来の動きベクトル検出装置が階層的に動きベクトルを検出するための符号化画像と縮小符号化画像との間の関係を説明するための模式図
【図１１】従来の動きベクトル検出装置が階層的に動きベクトルを検出する方法を説明するための模式図
【符号の説明】
１  縮小動きベクトル検出器
２  探索範囲設定器
３  動きベクトル検出器
４  符号化画像
５  縮小符号化画像
６  参照画像
７  縮小参照画像
８  符号化ブロック
９  マクロブロック
１０  クラスタ
１１  縮小クラスタ
１２  縮小動きベクトル
１３  縮小符号化ブロック
１４  動きベクトル
１５  探索範囲
１６  画像入力器
１７  縮小画像生成器
１８  コンピュータ読み取り可能な記録媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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