(57)【要約】【課題】簡単な構成で精度よく動きベクトルを検出できるようにする。【解決手段】低ビット基準画像生成部は基準画像から低ビット基準画像を生成して、低ビット参照画像生成部は参照画像から低ビット参照画像を生成する。低ビットパターン基準画像生成部は基準画像に基づいた低ビットパターン基準画像を生成して、低ビットパターン参照画像生成部は、参照画像に基づいた低ビットパターン参照画像を生成する。低ビット画像マッチング部は、低ビット基準画像と低ビット参照画像のブロックマッチング処理で第１の動きベクトルを算出する。低ビットパターン画像マッチング部は、低ビットパターン基準画像と低ビットパターン参照画像から第２の動きベクトルを算出する。対象ブロックが高域画像と判定されたときは第１の動きベクトル、低域画像と判定されたときは第２の動きベクトルを出力する。【選択図】        図３
2013131789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準画像から各画素のビット数を削減した低ビット基準画像の生成と、参照画像から各画素のビット数を削減した低ビット参照画像の生成を行う低ビット画像生成部と、
前記基準画像に基づいた置換基準画像の生成と、前記参照画像に基づいた置換参照画像の生成を行う置換画像生成部と、
前記低ビット基準画像と低ビット参照画像を用いて前記基準画像における対象ブロックの第１の動きベクトルを算出する第１動きベクトル算出部と、
前記置換基準画像と前記置換参照画像を用いて前記対象ブロックの第２の動きベクトルを算出する第２動きベクトル算出部と、
前記対象ブロックが高域成分の多い画像であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づき前記第１の動きベクトルと前記第２の動きベクトルから前記対象ブロックの動きベクトルを決定する動きベクトル決定部と
を有する情報処理装置。
【請求項２】
前記置換画像生成部は、画像選択値に応じた低ビットのパターン画像から前記対象ブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を選択して前記置換基準画像とし、参照画像のブロック毎にブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を選択して前記置換参照画像とする請求項１記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記画像選択値に応じたパターン画像は、パターン画像間における画素値の相違する画素数を前記画像選択値の差に対応させたパターン画像である請求項２記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記第２動きベクトル算出部は、前記置換基準画像と前記置換参照画像を用いたブロックマッチング処理で前記第２の動きベクトルの算出を行い、前記ブロックマッチング処理では、パターン画像単位で探索を行う請求項２記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記第２動きベクトル算出部は、前記パターン画像単位で探索を行うことにより得られた評価値を用いて補間演算を行い、前記パターン画像単位よりも高精度で動きベクトルの算出を行う請求項４記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記置換画像生成部は、前記対象ブロックを複数ブロックに分割して、分割ブロック毎にブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を選択して前記置換基準画像とし、参照画像のブロックを前記複数ブロックに分割して、分割ブロック毎の画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を選択して前記置換参照画像とする請求項２記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記選択されるパターン画像は、前記画像選択値の算出に用いた画像と等しいサイズである請求項２記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記対象ブロックが高域成分の多い画像であると判別された場合には低ビット基準画像、前記参照画像のブロックが高域成分の多い画像であると判別された場合には低ビット参照画像を第１動きベクトル算出部に供給し、前記対象ブロックが高域成分の多い画像であると判別されない場合には置換基準画像、前記参照画像のブロックが高域成分の多い画像であると判別されない場合には置換参照画像を第２動きベクトル算出部に供給する画像切替部を有する請求項１記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記置換画像生成部は、前記置換基準画像と前記置換参照画像を複数の置換画像で構成する請求項１記載の情報処理装置。
【請求項１０】
前記置換画像生成部は、前記複数の置換画像として、ブロックの低ビット縮小画像とブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を用いる請求項９記載の情報処理装置。
【請求項１１】
前記置換画像生成部は、前記ブロックを複数ブロックに分割して、分割ブロックが高域成分の多い画像であると判別された場合には分割ブロックの低ビット縮小画像を用い、分割ブロックが高域成分の多い画像であると判別されない場合には分割ブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を用いる請求項１０記載の情報処理装置。
【請求項１２】
前記動きベクトル決定部は、前記対象ブロックが高域成分の多い画像であると判別された場合に前記第２の動きベクトルよりも前記第１の動きベクトルの重み付けを高くして、高域成分の多い画像であると判別されない場合に前記第１の動きベクトルよりも前記第２の動きベクトルの重み付けを高くして、前記対象ブロックの動きベクトルを決定する請求項１記載の情報処理装置。
【請求項１３】
前記置換画像生成部は、前記基準画像を縮小した画像を前記置換基準画像とし、前記参照画像を縮小した画像を前記置換参照画像とする請求項１記載の情報処理装置。
【請求項１４】
基準画像から各画素のビット数を削減した低ビット基準画像の生成と、参照画像から各画素のビット数を削減した低ビット参照画像の生成を行う工程と、
前記基準画像に基づいた置換基準画像の生成と、前記参照画像に基づいた置換参照画像の生成を行う工程と、
前記低ビット基準画像と低ビット参照画像を用いて前記基準画像における対象ブロックの第１の動きベクトルを算出する工程と、
前記置換基準画像と前記置換参照画像を用いて前記対象ブロックの第２の動きベクトルを算出する工程と、
前記対象ブロックが高域成分の多い画像であるか否かを判定する工程と、
前記第１の動きベクトルと前記第２の動きベクトルと前記判定結果に基づいて、前記対象ブロックの動きベクトルを決定する工程と
を有する情報処理方法。
【請求項１５】
基準画像と参照画像を用いて動きベクトルの算出をコンピュータで実行させるプログラムであって、
前記基準画像から各画素のビット数を削減した低ビット基準画像の生成と、前記参照画像から各画素のビット数を削減した低ビット参照画像の生成を行う手順と、
前記基準画像に基づいた置換基準画像の生成と、前記参照画像に基づいた置換参照画像の生成を行う手順と、
前記低ビット基準画像と低ビット参照画像を用いて前記基準画像における対象ブロックの第１の動きベクトルを算出する手順と、
前記置換基準画像と前記置換参照画像を用いて前記対象ブロックの第２の動きベクトルを算出する手順と、
前記対象ブロックが高域成分の多い画像であるか否かを判定する手順と、
前記第１の動きベクトルと前記第２の動きベクトルと前記判定結果に基づいて、前記対象ブロックの動きベクトルを決定する手順と
を前記コンピュータで実行させるプログラム。
【請求項１６】
基準画像と参照画像を用いて動きベクトルの算出をコンピュータで実行させるプログラムを記録した記録媒体であって、
前記基準画像から各画素のビット数を削減した低ビット基準画像の生成と、前記参照画像から各画素のビット数を削減した低ビット参照画像の生成を行う手順と、
前記基準画像に基づいた置換基準画像の生成と、前記参照画像に基づいた置換参照画像の生成を行う手順と、
前記低ビット基準画像と低ビット参照画像を用いて前記基準画像における対象ブロックの第１の動きベクトルを算出する手順と、
前記置換基準画像と前記置換参照画像を用いて前記対象ブロックの第２の動きベクトルを算出する手順と、
前記対象ブロックが高域成分の多い画像であるか否かを判定する手順と、
前記第１の動きベクトルと前記第２の動きベクトルと前記判定結果に基づいて、前記対象ブロックの動きベクトルを決定する手順と
を前記コンピュータで実行させるプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この技術は、情報処理装置と情報処理方法とプログラムおよび記録媒体に関し、低ビット画像でも精度よく動きベクトルを検出できるようにする。
【背景技術】
【０００２】
従来、時間的に異なる画像中の物体の動きベクトルを検出して、検出した動きベクトルに基づき、例えば画像の高能率符号化における動き補償フレーム間符号化や、フレーム間時間領域フィルタによる雑音低減化等が行われている。
【０００３】
このような動きベクトルを検出でする方法としては、例えばブロックマッチング法が用いられている。ブロックマッチング法では、１つの画面を数画素からなるブロックに分割する。次に、ブロック化された画像データと、この画像データが動いた領域を検索するために時間的に異なる画面の画像データがブロック化されてなる探索領域との間で、所定の評価関数を用いて画素単位で評価値を算出する。さらに、算出した評価値を最小とする最適値を求めることにより、最適値が得られたときのブロックの位置から動きベクトルを検出する。
【０００４】
また、特許文献１の発明では、画素に割り当てるビット数が削減されている基準画像と参照画像を用いたブロックマッチングによって動きベクトルの粗検出が行われている。さらに、粗検出で検出した動きベクトルに基づき、動きベクトルの詳細検出における探索範囲を決定して動きベクトルの詳細検出が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１６６２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、画素に割り当てるビット数が削減されている低ビット画像を用いて動きベクトルの検出を行う場合、高域成分が少ない画像では信号レベルの変化が少ないことから、動きベクトルの検出が高域成分の多い画像に比べて困難となる。
【０００７】
図１は、例えば８ビット画像を１ビット画像に変換する従来の情報処理装置９０の構成を例示している。情報処理装置９０は、平滑化部９１と減算部９２と量子化部９３を有している。情報処理装置９０に入力された８ビットの入力画像は、平滑化部９１と減算部９２に供給される。平滑化部９１は、入力画像のフィルタリングを行い平滑化画像の画像データを生成して減算部９２に出力する。減算部９２は、例えば入力画像の画像データから平滑化画像の画像データを減算して差分画像の画像データを生成して量子化部９３に出力する。量子化部９３は差分画像の量子化を行い、低ビット出力画像例えば１ビット画像を生成する。
【０００８】
このような処理を行う場合、図２の（Ａ）に示す入力画像における高域成分が多い画像（以下「高域画像」という）の領域では、図２の（Ｂ）に示すように、被写体のエッジ等を示す１ビット画像を得ることができる。しかし、入力画像における高域成分が少ない画像（以下「低域画像」という）の領域では、ノイズに応じた１ビット画像となり、低域画像の領域では１ビット画像に基づく動きベクトルの検出が困難である。
【０００９】
そこで、この技術では高域成分が少ない画像が含まれていても簡単な構成で精度よく動きベクトルを検出できる情報処理装置と情報処理方法およびプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この技術の第１の側面は、基準画像から各画素のビット数を削減した低ビット基準画像の生成と、参照画像から各画素のビット数を削減した低ビット参照画像の生成を行う低ビット画像生成部と、前記基準画像に基づいた置換基準画像の生成と、前記参照画像に基づいた置換参照画像の生成を行う置換画像生成部と、前記低ビット基準画像と低ビット参照画像を用いて前記基準画像における対象ブロックの第１の動きベクトルを算出する第１動きベクトル算出部と、前記置換基準画像と前記置換参照画像を用いて前記対象ブロックの第２の動きベクトルを算出する第２動きベクトル算出部と、前記対象ブロックが高域成分の多い画像であるか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づき前記第１の動きベクトルと前記第２の動きベクトルから前記対象ブロックの動きベクトルを決定する動きベクトル決定部とを有する情報処理装置にある。
【００１１】
この情報処理装置において、低ビット画像生成部は、基準画像から各画素のビット数を削減した低ビット基準画像の生成と、参照画像から各画素のビット数を削減した低ビット参照画像の生成を行う。また、置換画像生成部は、基準画像に基づいた置換基準画像の生成と、参照画像に基づいた置換参照画像の生成を行う。例えば、置換画像生成部は、画像選択値に応じた低ビットのパターン画像から対象ブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を選択して置換基準画像とし、参照画像のブロック毎にブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を選択して置換参照画像とする。選択されるパターン画像は、ブロックサイズと等しいサイズとする。また、画像選択値の差に対応する相違を有した画像とする。第１動きベクトル算出部は、低ビット基準画像と低ビット参照画像を用いて例えばブロックマッチング処理を行い、基準画像における対象ブロックの第１の動きベクトルを算出する。第２動きベクトル算出部は、置換基準画像と置換参照画像を用いて例えばブロックマッチング処理を行い対象ブロックの第２の動きベクトルを算出する。第２動きベクトル算出部は、ブロックマッチング処理において、パターン画像単位で探索を行うことにより得られた評価値を用いて補間演算を行い、パターン画像単位よりも高精度で動きベクトルの算出を行う。また、置換画像生成部は、対象ブロックを複数ブロックに分割して、分割ブロック毎にブロック内の画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を選択して置換基準画像とし、参照画像のブロックを複数ブロックに分割して、分割ブロック毎にブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を選択して置換参照画像としてもよい。また、置換画像生成部は、置換基準画像と置換参照画像を複数の置換画像、例えばブロックの低ビット縮小画像とブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像で構成するようにしてもよい。さらに、置換画像生成部は、基準画像を縮小した画像を置換基準画像とし、参照画像を縮小した画像を置換参照画像としてもよい。
【００１２】
判定部は、対象ブロックが高域成分の多い画像であるか否かの判定を行い、判定結果に基づき動きベクトル決定部は、第１の動きベクトルと第２の動きベクトルから対象ブロックの動きベクトルを決定する。動きベクトル決定部は、対象ブロックが高域成分の多い画像であると判別された場合に第２の動きベクトルよりも第１の動きベクトルの重み付けを高くして、高域成分の多い画像であると判別されない場合に第１の動きベクトルよりも第２の動きベクトルの重み付けを高くして、対象ブロックの動きベクトルを決定する。
【００１３】
この技術の第２の側面は、基準画像から各画素のビット数を削減した低ビット基準画像の生成と、参照画像から各画素のビット数を削減した低ビット参照画像の生成を行う工程と、前記基準画像に基づいた置換基準画像の生成と、前記参照画像に基づいた置換参照画像の生成を行う工程と、前記低ビット基準画像と低ビット参照画像を用いて前記基準画像における対象ブロックの第１の動きベクトルを算出する工程と、前記置換基準画像と前記置換参照画像を用いて前記対象ブロックの第２の動きベクトルを算出する工程と、前記対象ブロックが高域成分の多い画像であるか否かを判定する工程と、前記第１の動きベクトルと前記第２の動きベクトルと前記判定結果に基づいて、前記対象ブロックの動きベクトルを決定する工程とを有する情報処理方法にある。
【００１４】
この技術の第３の側面は、基準画像と参照画像を用いて動きベクトルの算出をコンピュータで実行させるプログラムであって、前記基準画像から各画素のビット数を削減した低ビット基準画像の生成と、前記参照画像から各画素のビット数を削減した低ビット参照画像の生成を行う手順と、前記基準画像に基づいた置換基準画像の生成と、前記参照画像に基づいた置換参照画像の生成を行う手順と、前記低ビット基準画像と低ビット参照画像を用いて前記基準画像における対象ブロックの第１の動きベクトルを算出する手順と、前記置換基準画像と前記置換参照画像を用いて前記対象ブロックの第２の動きベクトルを算出する手順と、前記対象ブロックが高域成分の多い画像であるか否かを判定する手順と、前記第１の動きベクトルと前記第２の動きベクトルと前記判定結果に基づいて、前記対象ブロックの動きベクトルを決定する手順とを前記コンピュータで実行させるプログラムにある。
【００１５】
この技術の第４の側面は、基準画像と参照画像を用いて動きベクトルの算出をコンピュータで実行させるプログラムを記録した記録媒体であって、前記基準画像から各画素のビット数を削減した低ビット基準画像の生成と、前記参照画像から各画素のビット数を削減した低ビット参照画像の生成を行う手順と、前記基準画像に基づき置換画像を生成する置換基準画像の生成と、前記参照画像に基づき置換画像を生成する置換参照画像の生成を行う手順と、前記低ビット基準画像と低ビット参照画像を用いて前記基準画像における対象ブロックの第１の動きベクトルを算出する手順と、前記置換基準画像と前記置換参照画像を用いて前記対象ブロックの第２の動きベクトルを算出する手順と、前記対象ブロックが高域成分の多い画像であるか否かを判定する手順と、前記第１の動きベクトルと前記第２の動きベクトルと前記判定結果に基づいて、前記対象ブロックの動きベクトルを決定する手順とを前記コンピュータで実行させるプログラムを記録した記録媒体にある。
【００１６】
なお、本技術のプログラムは、例えば、様々なプログラム・コードを実行可能な汎用コンピュータに対して、コンピュータ可読な形式で提供する記憶媒体、通信媒体、例えば、光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなどの記憶媒体、あるいは、ネットワークなどの通信媒体によって提供可能なプログラムである。このようなプログラムをコンピュータ可読な形式で提供することにより、コンピュータ上でプログラムに応じた処理が実現される。
【発明の効果】
【００１７】
この技術によれば、基準画像から各画素のビット数を削減した低ビット基準画像の生成と、参照画像から各画素のビット数を削減した低ビット参照画像の生成が行われる。また、基準画像に基づいた置換基準画像の生成と、参照画像に基づいた置換参照画像の生成が行われる。さらに、低ビット基準画像と低ビット参照画像を用いて基準画像における対象ブロックの第１の動きベクトルの算出が行われて、置換基準画像と置換参照画像を用いて対象ブロックの第２の動きベクトルの算出が行われる。また、対象ブロックが高域成分の多い画像であるか否かの判定と第１の動きベクトルと第２の動きベクトルに基づいて、対象ブロックの動きベクトルが決定される。このため、対象ブロックが高域成分の多い画像である場合には低ビット画像に基づいて算出された第１の動きベクトル、対象ブロックが高域成分の多い画像でない場合には置換画像に基づいて算出された第２の動きベクトルの重みを高くして、高域成分が少ない画像が含まれていても簡単な構成で精度よく動きベクトルを検出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の構成を例示した図である。
【図２】従来の動作を説明するための図である。
【図３】第１の実施の形態の構成を例示した図である。
【図４】第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図５】低ビットパターン基準画像生成部の構成を例示した図である。
【図６】低ビットパターン基準画像生成部の動作を示すフローチャートである。
【図７】パターン画像を例示した図である。
【図８】低ビット基準画像生成部の構成を例示した図である。
【図９】低ビット基準画像生成部の動作を示すフローチャートである。
【図１０】低ビット基準画像生成部の他の構成を例示した図である。
【図１１】低ビット基準画像生成部における他の動作を示すフローチャートである。
【図１２】比較結果と画素値の関係を例示した図である。
【図１３】高域／低域判定部の構成を例示した図である。
【図１４】高域／低域判定部の動作を示すフローチャートである。
【図１５】マッチング動作を示す図である。
【図１６】低ビットパターン画像マッチング部の構成を例示した図である。
【図１７】補間演算の説明図である。
【図１８】低ビットパターン画像マッチング部の動作を示すフローチャートである。
【図１９】ＸＯＲ値計算処理を示すフローチャートである。
【図２０】第１の実施の形態の動作を例示した図である。
【図２１】第１の実施の形態の他の構成を例示した図である。
【図２２】第２の実施の形態の構成を例示した図である。
【図２３】第２の実施の形態の他の構成を例示した図である。
【図２４】第２の実施の形態の他の構成を例示した図である。
【図２５】ブロック内の画素値分布が異なる場合を例示した図である。
【図２６】第３の実施の形態の構成を例示した図である。
【図２７】低ビット設定サイズパターン画像の生成動作を説明するための図である。
【図２８】１／３２分割ブロックの画素平均値のＬＳＢ側から３ビットの情報を８画素で表現する場合のパターン画像を例示している。
【図２９】低ビット設定サイズパターン基準画像生成部の構成を例示した図である。
【図３０】ブロックを分割する場合のマッチング動作を示す図である。
【図３１】第３の実施の形態の他の構成を例示した図である。
【図３２】第４の実施の形態の構成を例示した図である。
【図３３】第５の実施の形態の構成を例示した図である。
【図３４】縮小画像の生成動作を説明するための図である。
【図３５】マッチング処理に用いる画像の他の例を示す図である。
【図３６】分割ブロック毎に高域画像であるか低域画像であるかを判別してマッチング処理を行う場合に用いる画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本技術を実施するための形態について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
１−１．第１の実施の形態の構成
１−２．第１の実施の形態の動作
１−３．低ビットパターン基準画像生成部の構成と動作
１−４．低ビット基準画像生成部の構成と動作
１−５．高域／低域判定部の構成と動作
１−６．低ビットパターン画像マッチング部の構成と動作
１−７．低ビット画像マッチング部の構成と動作
１−８．動きベクトル選択部の動作
１−９．第１の実施の形態の他の構成と動作
２．第２の実施の形態
２−１．第２の実施の形態の構成と動作
２−２．第２の実施の形態の他の構成
２−３．第２の実施の形態の他の構成
３．第３の実施の形態
３−１．第３の実施の形態の構成
３−２．第３の実施の形態の動作
３−３．第３の実施の形態の他の構成と動作
４．第４の実施の形態
４−１．第４の実施の形態の構成
５．第５の実施の形態
５−１．第５の実施の形態の構成
５−２．第５の実施の形態の動作
６．その他の形態
【００２０】
＜１．第１の実施の形態＞
本技術の情報処理装置では、画素に割り当てるビット数を削減するビット数削減処理を基準画像と参照画像に対して行い、低ビットの基準画像と参照画像を生成する。また、基準画像に基づいた置換基準画像と参照画像に基づいた置換参照画像を生成する。さらに、情報処理装置は、低ビット基準画像と低ビット参照画像を用いて基準画像における対象ブロックの第１の動きベクトルの算出を行い、置換基準画像と置換参照画像を用いて対象ブロックの第２の動きベクトルの算出を行う。また、高域成分の少ない低域画像の低ビット画像ではブロックマッチング処理により動きベクトルを検出することが困難であることから、情報処理装置は、対象ブロックが高域成分の多い画像であるか否かを判定する。この判定結果に基づき第１の動きベクトルと第２の動きベクトルから対象ブロックの動きベクトルを決定することで、高域成分が少ない画像が含まれていても簡単な構成で精度よく動きベクトルを検出することができるようにする。
【００２１】
なお、以下の説明において、低ビットの基準画像と参照画像は画素に割り当てるビット数を１ビットとした画像、および置換基準画像と置換参照画像は２値のパターン画像としている。
【００２２】
［１−１．第１の実施の形態の構成］
図３は、情報処理装置の第１の実施の形態の構成を例示している。情報処理装置１０-1aは、低ビットパターン基準画像生成部１１-c、低ビット基準画像生成部１２-c、低ビットパターン参照画像生成部１１-r、低ビット参照画像生成部１２-r、高域／低域判定部１５、低ビットパターン画像マッチング部３１、低ビット画像マッチング部３２、動きベクトル選択部４１を有している。
【００２３】
低ビットパターン基準画像生成部１１-cは、基準画像の画像データを所定画像サイズのブロック単位に分割して、ブロック毎にブロック内の画像データに基づいて低ビットパターン基準画像の画像データを生成する。例えば、基準画像の画像データは８ビットであり、低ビットパターン基準画像生成部１１-cは、ブロック内の画像データの画素平均値に基づいて、予め設定されている生成規則に応じた１ビットパターン基準画像の画像データを生成する。低ビットパターン基準画像生成部１１-cは、生成したパターン基準画像の画像データを低ビットパターン画像マッチング部３１に出力する。
【００２４】
低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像の画像データを所定画像サイズのブロック単位に分割して、各ブロックの基準画像の画像データに対してビット数削減処理を行い、低ビット基準画像の画像データを生成する。例えば、低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像の８ビットの画像データに対してビット数削減処理を行い、１ビットである低ビット基準画像の画像データを生成する。低ビット基準画像生成部１２-cは、生成した低ビット基準画像の画像データを低ビット画像マッチング部３２に出力する。
【００２５】
低ビットパターン参照画像生成部１１-rは、参照画像の画像データを所定画像サイズのブロック単位に分割して、ブロック毎にブロック内の画像データに基づいて低ビットパターン参照画像の画像データを生成する。例えば、基準画像の画像データは８ビットであり、低ビットパターン参照画像生成部１１-rは、ブロック内の画像データの画素平均値に基づいて、予め設定されている生成規則に応じた１ビットパターン参照画像の画像データを生成する。低ビットパターン参照画像生成部１１-rは、生成したパターン参照画像の画像データを低ビットパターン画像マッチング部３１に出力する。
【００２６】
低ビット参照画像生成部１２-rは、参照画像の画像データを所定画像サイズのブロック単位に分割して、各ブロックの基準画像の画像データに対してビット数削減処理を行い、低ビット参照画像の画像データを生成する。例えば、低ビット参照画像生成部１２-rは、参照画像の８ビットの画像データに対してビット数削減処理を行い、１ビットである低ビット参照画像の画像データを生成する。低ビット参照画像生成部１２-rは、生成した低ビット参照画像の画像データを低ビット画像マッチング部３２に出力する。
【００２７】
高域／低域判定部１５は、動きベクトルを算出する対象ブロックの基準画像が低域の画像であるか高域の画像であるか判定する。例えば、高域／低域判定部１５は、対象ブロックの基準画像が青空や単一色の滑らかな壁面等の画像の一部である場合、高域成分が少ないことから低域画像と判定する。また、高域／低域判定部１５は、対象ブロックの基準画像が森林や建物等の画像の一部でエッジを含むような場合、高域成分を多く含むことから高域画像と判定する。高域／低域判定部１５は、判定結果を示す判定信号を動きベクトル選択部４１に出力する。
【００２８】
低ビットパターン画像マッチング部３１は、低ビットパターン基準画像生成部１１-cで生成された低ビットパターン基準画像と、低ビットパターン参照画像生成部１１-rで生成された低ビットパターン参照画像との画像データを用いて、動きベクトルを算出する。すなわち、低ビットパターン画像マッチング部３１は、低ビットパターン基準画像と低ビットパターン参照画像の画像データを用いて、パターン画像サイズのブロック単位でブロックマッチング処理を行い、動きベクトルを算出する。例えば、対象ブロックに対応した１ビットパターン基準画像と１ビットパターン参照画像とのマッチング誤差をブロック単位で算出して、算出したマッチング誤差に基づき対象ブロックの動きベクトルを算出する。低ビットパターン画像マッチング部３１は、算出した動きベクトルを動きベクトル選択部４１に出力する。
【００２９】
低ビット画像マッチング部３２は、低ビット基準画像生成部１２-cで生成された低ビット基準画像の画像データと、低ビット参照画像生成部１２-rで生成された低ビット参照画像の画像データを用いて、ブロックマッチング処理を行い動きベクトルを算出する。例えば、対象ブロックの低ビット基準画像と低ビット参照画像とのマッチング誤差を画素単位で算出して、算出したマッチング誤差に基づき対象ブロックの動きベクトルを算出する。低ビット画像マッチング部３２は、算出した動きベクトルを動きベクトル選択部４１に出力する。
【００３０】
動きベクトル決定部である動きベクトル選択部４１は、高域／低域判定部１５からの判定信号によって、対象ブロックの基準画像が低域画像と判定された場合には、低ビットパターン画像マッチング部３１で算出された動きベクトルを選択して出力する。また、動きベクトル選択部４１は、高域／低域判定部１５からの判定信号によって、対象ブロックの基準画像が高域画像と判定された場合には、低ビット画像マッチング部３２で算出された動きベクトルを選択して出力する。
【００３１】
［１−２．第１の実施の形態の動作］
図４は、第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。図４のステップＳＴ１で低ビットパターン基準画像生成部１１-c，低ビットパターン参照画像生成部１１-rは、低ビットパターン画像の生成を行う。低ビットパターン基準画像生成部１１-cは、基準画像の画像データからブロック毎の低ビットパターン基準画像を生成する。低ビットパターン参照画像生成部１１-rは、参照画像の画像データからブロック毎の低ビットパターン参照画像の画像データを生成する。このように、低ビットパターン基準画像生成部１１-c，低ビットパターン参照画像生成部１１-rは、低ビットパターン画像の生成を行ってステップＳＴ２に進む。
【００３２】
ステップＳＴ２で低ビット基準画像生成部１２-c，低ビット参照画像生成部１２-rは、低ビット画像の生成を行う。低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像の画像データに対してビット数削減処理を行い、低ビット基準画像の画像データを生成する。低ビット参照画像生成部１２-rは、参照画像の画像データに対してビット数削減処理を行い、低ビット参照画像の画像データを生成する。このように、低ビット基準画像生成部１２-c，低ビット参照画像生成部１２-rは、低ビット画像の生成を行ってステップＳＴ３に進む。
【００３３】
ステップＳＴ３で低ビットパターン画像マッチング部３１は、低ビットパターン画像を用いたブロックマッチング処理を行う。低ビットパターン画像マッチング部３１は、低ビットパターン基準画像の画像データと低ビットパターン参照画像の画像データを用いてブロックマッチング処理を行い、対象ブロックの動きベクトルを算出してステップＳＴ４に進む。
【００３４】
ステップＳＴ４で低ビット画像マッチング部３２は、低ビット画像を用いたブロックマッチング処理を行う。低ビット画像マッチング部３２は、低ビット基準画像と低ビット参照画像とを用いてブロックマッチング処理を行い、対象ブロックの動きベクトルを検出する。
【００３５】
ステップＳＴ５で高域／低域判定部１５は、高域画像／低域画像の判定を行う。高域／低域判定部１５は、動きベクトルの算出を行う対象ブロックの画像が高域画像であるか低域画像であるかを判定してステップＳＴ６に進む。
【００３６】
ステップＳＴ６で動きベクトル選択部４１は、動きベクトルの選択を行う。動きベクトル選択部４１は、対象ブロックの画像が低域画像であると判定されている場合、低ビットパターン画像を用いて算出した動きベクトルを選択して出力する。また、動きベクトル選択部４１は、対象ブロックの画像が高域画像であると判定されている場合、低ビット画像を用いて算出した動きベクトルを選択して出力する。
【００３７】
［１−３．低ビットパターン基準画像生成部の構成と動作］
次に、低ビットパターン基準画像の生成について説明する。なお、低ビットパターン参照画像の生成は、低ビットパターン基準画像と同様にして生成できることから、低ビットパターン基準画像の生成についてのみ説明する。
【００３８】
図５は、低ビットパターン基準画像生成部１１-cの構成を例示している。低ビットパターン基準画像生成部１１-cは、画像分割部１１１、画像選択値算出部１１２、パターン画像決定部１１３を有している。
【００３９】
画像分割部１１１は、基準画像をブロック単位に分割する。画像分割部１１１は、例えば１６画素×１６画素のサイズに基準画像を分割して、ブロック単位の画像データを画像選択値算出部１１２に出力する。
【００４０】
画像選択値算出部１１２は、ブロック単位の画像データからブロック毎にブロック内の画素値（例えば画素毎の輝度値）に基づいた画像選択値を算出する。画像選択値算出部１１２は、例えばブロック内の画素平均値を画像選択値として算出する。また、画像選択値算出部１１２は、ブロック内の画素中央値等を画像選択値としてもよい。画像選択値算出部１１２は、算出した画像選択値をパターン画像決定部１１３に出力する。
【００４１】
パターン画像決定部１１３は、画像選択値算出部１１２で算出された画像選択値に応じたパターン基準画像を決定する。例えばパターン画像決定部１１３は、画像選択値毎の１ビットパターン画像を記憶したデータベース１１４と接続されている。パターン画像決定部１１３は、画像選択値算出部１１２で算出された画像選択値に応じたパターン画像をデータベース１１４から読み出すことで、基準画像のブロックに対応するパターン基準画像を決定する。
【００４２】
図６は、低ビットパターン基準画像生成部１１-cの動作を示すフローチャートである。ステップＳＴ１１で低ビットパターン基準画像生成部１１-cは、基準画像分割処理を行う。低ビットパターン基準画像生成部１１-cは、基準画像を所定のブロックサイズ例えば１６画素×１６画素のサイズに分割してステップＳＴ１２に進む。
【００４３】
ステップＳＴ１２で低ビットパターン基準画像生成部１１-cは、画像選択値の算出を行う。低ビットパターン基準画像生成部１１-cは、ブロック毎にブロック内の画素平均値等を画像選択値として算出してステップＳＴ１３に進む。
【００４４】
ステップＳＴ１３で低ビットパターン基準画像生成部１１-cは、低ビットパターン画像の生成を行う。低ビットパターン基準画像生成部１１-cは、画像選択値毎に予め設定されている低ビットパターン画像からステップＳＴ１２で算出した画像選択値に対応する低ビットパターン画像を選択する。
【００４５】
このようにして、基準画像を分割したブロック毎に、ブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を選択して低ビットパターン基準画像の生成を行う。
【００４６】
低ビットパターン画像は、ブロックサイズと等しいサイズのパターン画像とする。例えばブロックサイズが１６×１６画素である場合、パターン画像のサイズは１６×１６画素とする。また、パターン画像は低ビット画像、例えば２値のパターン画像とする。さらに、パターン画像は、パターン形状を画像選択値に応じた形状とする。例えば画素平均値が「１９５」である場合、図７に示すように「１（白）＝１９５画素、０（黒）＝６１画素のパターンとする。また、画像選択値に応じたパターン画像は、パターン画像間における画素値の相違する画素数を前記画像選択値の差に対応させたパターン画像として、パターンの違いによって画像選択値の相違を判別できるようにしてもよい。
【００４７】
このような処理を、低ビットパターン基準画像生成部１１-cで行うと、ブロック単位の基準画像は、ブロック内の画素値に応じた空間解像度の高い低ビットパターン画像に置き換えられることになる。
【００４８】
［１−４．低ビット基準画像生成部の構成と動作］
次に、低ビット基準画像の生成について説明する。なお、低ビット参照画像の生成は、低ビット基準画像と同様にして生成できることから、低ビット基準画像の生成についてのみ説明する。
【００４９】
低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像のフィルタ処理を行い、フィルタ処理前とフィルタ処理後で画像データの比較を画素毎に行って、比較結果からビット数を削減した低ビット基準画像を生成する。
【００５０】
図８は、１ビット画像を生成するときの低ビット基準画像生成部１２-cの構成を例示している。低ビット基準画像生成部１２-cは、フィルタ処理部１２１と画像比較部１２２を有している。フィルタ処理部１２１は、基準画像の画像データのフィルタ処理を行う。フィルタ処理部１２１は、例えば平均フィルタ（Mean Filter）やバンドパスフィルタ(Band-pass Filter)あるいは疑似平均フィルタ等のいずれかを用いて、基準画像の画像データのフィルタ処理を行う。
【００５１】
フィルタ処理部１２１は、平均フィルタを用いる場合、式（１）の演算を行い、画素位置（ｘ，ｙ）のフィルタ処理後の画素データＩ'（ｘ，ｙ）を算出する。なお、Ｉ（ｉ，ｊ）は基準画像の画素データを示しており、Ｎは画素数である。
【数１】
2013131789.tif 000003
【００５２】
フィルタ処理部１２１は、バンドパスフィルタを用いる場合、式（２）の演算を行い、画素位置（ｘ，ｙ）のフィルタ処理後の画素データＩ'（ｘ，ｙ）を算出する。なお、式（２）において「Ｋ」はフィルタ特性を決定するための係数であり、例えば式（３）に示す値とする。
【数２】
2013131789.tif 000004
【００５３】
【数３】
2013131789.tif 000005
【００５４】
フィルタ処理部１２１は、疑似平均フィルタを用いる場合、式（４）の演算を行い、画素位置（ｘ，ｙ）のフィルタ処理後の画素データＩ'（ｘ，ｙ）を算出する。
【数４】
2013131789.tif 000006
【００５５】
画像比較部１２２は、基準画像の画像データとフィルタ処理後の画像データを比較して、比較結果を示す１ビットの信号を低ビット基準画像の画像データとする。
【００５６】
図９は、１ビット画像を生成する低ビット基準画像生成部１２-cの動作を示すフローチャートである。ステップＳＴ２１で低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像のフィルタ処理を行う。低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像の画像データに対して平均フィルタやバンドパスフィルタ等のフィルタ処理を行ってステップＳＴ２２に進む。
【００５７】
ステップＳＴ２２で低ビット基準画像生成部１２-cは、フィルタ処理結果が基準画像以下であるか否か判別する。低ビット基準画像生成部１２-cは、フィルタ処理後の画像データと基準画像の画像データに対して、各画像位置での画素データの比較を行う。低ビット基準画像生成部１２-cは、フィルタ処理結果の画素データが基準画像の画素データ以下であるときステップＳＴ２３に進む。また、低ビット基準画像生成部１２-cは、フィルタ処理結果の画素データが基準画像の画素データよりも大きいときステップＳＴ２４に進む。  ステップＳＴ２３で低ビット基準画像生成部１２-cは、画素値を「１」に設定してステップＳＴ２５に進む。
【００５８】
ステップＳＴ２４で低ビット基準画像生成部１２-cは、画素値を「０」に設定してステップＳＴ２５に進む。
【００５９】
ステップＳＴ２５で低ビット基準画像生成部１２-cは、全画素の比較が完了したか否か判別する。低ビット基準画像生成部１２-cは、全画素の比較が完了していないときステップＳＴ１２に戻り、次の画素について比較を行う。また、低ビット基準画像生成部１２-cは、全画素の比較が完了したとき処理を終了する。
【００６０】
このように、フィルタ処理前とフィルタ処理後で画像データの比較を画素毎に行って、比較結果から画素に割り当てるビット数が１ビットとされた画像を生成できる。
【００６１】
次に、低ビット基準画像生成部１２-cで、ｎビットの画像を生成する場合について説明する。図１０は、低ビット基準画像生成部１２-cの他の構成を例示している。
【００６２】
低ビット基準画像生成部１２-cは、フィルタ処理部１２１と、閾値設定部１２３と画像比較部１２４を有している。フィルタ処理部１２１は、基準画像の画像データのフィルタ処理を行う。フィルタ処理部１２１は、上述のように平均フィルタやバンドパスフィルタあるいは疑似平均フィルタ等のいずれかを用いて、基準画像のフィルタ処理を行う。
【００６３】
閾値設定部１２３は、フィルタ処理後の画像データのシフト処理を行い、フィルタ処理後の画像データやシフト処理後の画像データを閾値として設定する。また、閾値設定部１２３は、設定した閾値を画像比較部１２４に出力する。
【００６４】
画像比較部１２４は、基準画像の画像データと閾値設定部１２３から出力された閾値を画素毎に比較して、比較結果を示すｎビットの信号を低ビット基準画像の画像データとする。
【００６５】
図１１は、低ビット基準画像生成部における他の動作、すなわち低ビット基準画像生成部１２-cでｎビット画像を生成するときの動作を示すフローチャートである。ステップＳＴ３１で低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像のフィルタ処理を行う。低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像の画像データに対して平均フィルタやバンドパスフィルタ等のフィルタ処理を行ってステップＳＴ３２に進む。
【００６６】
ステップＳＴ３２で低ビット基準画像生成部１２-cは閾値の設定を行う。低ビット基準画像生成部１２-cは、フィルタ処理後の画像データのシフト処理を行い、フィルタ処理後の画像データやシフト処理後の画像データを閾値として設定してステップＳＴ３３に進む。例えば２ビットの画像を生成する場合、低ビット基準画像生成部１２-cは、フィルタ処理後の画像データから予め設定したシフト量だけ減少させた画像データを第１の閾値とする。また、低ビット基準画像生成部１２-cは、フィルタ処理後の画像データを第２の閾値、フィルタ処理後の画像データから予め設定したシフト量だけ増加させた画像データを第３の閾値とする。また、ｎビットの画像を生成する場合、低ビット基準画像生成部１２-cは、フィルタ処理後の画像データに基づき（２ｎ−１）個の閾値を設定する。
【００６７】
ステップＳＴ３３で低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像の画像データと閾値を画素毎に比較する。低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像の画像データが第１の閾値Ｔｈ1よりも小さい場合、ステップＳＴ３４に進む。低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像の画像データが第１の閾値Ｔｈ1以上で第２の閾値Ｔｈ2よりも小さい場合、ステップＳＴ３５に進む。低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像の画像データが第２の閾値Ｔｈ2以上で第３の閾値Ｔｈ3よりも小さい場合、ステップＳＴ３６に進む。低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像の画像データが第３の閾値Ｔｈ3以上である場合、ステップＳＴ３７に進む。
【００６８】
ステップＳＴ３４で低ビット基準画像生成部１２-cは、画素値を「０」に設定してステップＳＴ３８に進む。
【００６９】
ステップＳＴ３５で低ビット基準画像生成部１２-cは、画素値を「１」に設定してステップＳＴ３８に進む。
【００７０】
ステップＳＴ３６で低ビット基準画像生成部１２-cは、画素値を「２」に設定してステップＳＴ３８に進む。
【００７１】
ステップＳＴ３７で低ビット基準画像生成部１２-cは、画素値を「３」に設定してステップＳＴ３８に進む。
【００７２】
ステップＳＴ３８で低ビット基準画像生成部１２-cは、全画素の比較が完了したか否か判別する。低ビット基準画像生成部１２-cは、全画素の比較が完了していないときステップＳＴ３３に戻り、次の画素について比較を行う。また、低ビット基準画像生成部１２-cは、全画素の比較が完了したとき処理を終了する。
【００７３】
図１２は、比較結果と画素値の関係を例示している。画素位置が領域ＰＡ1である場合、基準画像の画素値は第２の閾値Ｔｈ2以上で第３の閾値Ｔｈ3よりも小さい。したがって、低ビット基準画像生成部１２-cは、領域ＰＡ1の画素値を「２」とする。画素位置が領域ＰＡ2である場合、基準画像の画素値は第３の閾値Ｔｈ3以上である。したがって、低ビット基準画像生成部１２-cは、領域ＰＡ2の画素値を「３」とする。画素位置が領域ＰＡ3である場合、基準画像の画素値は第２の閾値Ｔｈ2以上で第３の閾値Ｔｈ3よりも小さい。したがって、低ビット基準画像生成部１２-cは、領域ＰＡ3の画素値を「２」とする。画素位置が領域ＰＡ4である場合、基準画像の画素値は第１の閾値Ｔｈ1以上で第２の閾値Ｔｈ2よりも小さい。したがって、低ビット基準画像生成部１２-cは、領域ＰＡ4の画素値を「１」とする。画素位置が領域ＰＡ5である場合、基準画像の画素値は第１の閾値Ｔｈ1よりも小さい。したがって、低ビット基準画像生成部１２-cは、領域ＰＡ5の画素値を「０」とする。
【００７４】
このように、フィルタ処理後の画像データに換えて、フィルタ処理後の画像データに基づいて設定した閾値を用いて、閾値とフィルタ処理前の画素レベルの比較を画素毎に行って、比較結果から画素に割り当てるビット数がｎビットとされた画像を生成できる。
【００７５】
［１−５．高域／低域判定部の構成と動作］
図１３は、高域／低域判定部１５の構成を例示している。高域／低域判定部１５は、ノイズ除去部１５１、平滑化部１５２、減算部１５３、判定部１５４を有している。
【００７６】
ノイズ除去部１５１は、基準画像のノイズを除去して、ノイズ除去後の基準画像の画像データを、平滑化部１５２と減算部１５３に出力する
平滑化部１５２は、例えばボックスフィルタを用いて構成されており、基準画像の画像データの平滑化を行う。平滑化部１５２は、平滑化後の画像データを減算部１５３に出力する。
【００７７】
減算部１５３は、基準画像の画像データから平滑化後の画像データを減算することで、差分画像データを生成して判定部１５４に出力する。
【００７８】
判定部１５４は、動きベクトルの検出を行う基準画像のブロック毎に、ブロック内の差分画像データに基づき、基準画像のブロックが高域成分の多い画像であるか否かを判定する。判定部１５４は、例えば差分画像データに基づき分散値を算出して、分散値が予め設定した閾値よりも大きい場合には高域画像、閾値以下である場合には低域画像と判定する。また、判定部１５４は、例えば差分画像データのダイナミックレンジを算出して、ダイナミックレンジが予め設定した閾値よりも大きい場合には高域成分の多い画像すなわち高域画像と判定する。また、閾値以下である場合には高域成分の少ない画像すなわち低域画像と判定する。さらに、判定部１５４は、例えば差分画像データの各画素位置のデータの合計値や各画素位置のデータの絶対値の合計値を算出して、合計値が予め設定した閾値よりも大きい場合には高域画像、閾値以下である場合には低域画像と判定してもよい。このようにして判定部１５４は、基準画像のブロックが高域画像であるか低域画像であるか判定して、判定結果を動きベクトル選択部４１に出力する。
【００７９】
図１４は、高域／低域判定部の動作を示すフローチャートである。ステップＳＴ４１で高域／低域判定部１５は、ノイズ除去処理を行う。高域／低域判定部１５は、基準画像のノイズ除去処理を行いステップＳＴ４２に進む。なお、ステップＳＴ４１の処理は、必須の処理ではない。
【００８０】
ステップＳＴ４２で高域／低域判定部１５は、平滑化処理を行う。高域／低域判定部１５は、例えば上述のようにボックスフィルタを用いて基準画像の平滑化を行ってステップＳＴ４３に進む。
【００８１】
ステップＳＴ４３で高域／低域判定部１５は、差分算出処理を行う。高域／低域判定部１５は、基準画像と平滑化処理後の基準画像との差分を算出することで、基準画像における高域成分を抽出してステップＳＴ４４に進む。
【００８２】
ステップＳＴ４４で高域／低域判定部１５は、高域／低域識別値算出処理を行う。高域／低域判定部１５は、基準画像の高域成分に基づき、基準画像のブロックが高域画像であるか低域画像であるかを判別するための高域／低域識別値を算出する。例えば、分散やダイナミックレンジ、画素値の合計、絶対値の合計等の少なくとも何れかを高域／低域識別値として算出してステップＳＴ４５に進む。
【００８３】
ステップＳＴ４５で高域／低域判定部１５は、判定処理を行う。高域／低域判定部１５は、高域／低域識別値と閾値を比較して、基準画像のブロックが高域画像であるか低域画像であるか判定する。高域／低域判定部１５は、例えば高域／低域識別値が閾値よりも大きい場合に高域画像、閾値以下である場合に低域画像と判定する。
【００８４】
［１−６．低ビットパターン画像マッチング部の構成と動作］
次に、低ビットパターン画像マッチング部３１について説明する。低ビットパターン基準画像生成部１１-cと低ビットパターン参照画像生成部１１-rは、ブロック単位でブロック内の画像に応じたパターン画像を生成している。したがって、低ビットパターン画像マッチング部３１は、図１５の（Ａ）に示すように、パターン画像単位（ブロック単位）で探索を行い、図１５の（Ｂ）に示すように画素単位での探索を行わないようにする。なお、図１５において、斜線部は探索位置を例示している。さらに、低ビットパターン画像マッチング部３１は、低ビットパターン基準画像のブロックと低ビットパターン参照画像のブロックとの間の誤差を示す評価値の算出を行い、評価値に基づき動きベクトルを算出する。また、低ビットパターン画像マッチング部３１は、ブロック単位で探索を行うと、動きベクトルはブロック単位の精度となる。したがって、ブロック単位の探索で算出された評価値を利用して補間演算を行い、ブロック単位よりも高い精度で動きベクトルを算出する。
【００８５】
図１６は、低ビットパターン画像マッチング部３１の構成を例示している。低ビットパターン画像マッチング部３１は、基準ブロック指定部３１１、参照ブロック指定部３１２、評価値算出部３１３、動きベクトル算出部３１４を有している。
【００８６】
基準ブロック指定部３１１は、動きベクトルの検出を行う対象ブロックを指定して、指定したブロックの低ビットパターン基準画像の画像データを評価値算出部３１３に出力する。
【００８７】
参照ブロック指定部３１２は、動きベクトルの探索範囲から参照画像のブロックを指定して、指定したブロックの低ビットパターン参照画像の画像データを評価値算出部３１３に出力する。
【００８８】
評価値算出部３１３は、基準ブロック指定部３１１で指定されたブロックの低ビットパターン基準画像と、参照ブロック指定部３１２で指定された探索範囲内のブロックの低ビットパターン参照画像との誤差を示す評価値を算出する。評価値算出部３１３は、評価値として差分絶対値和ＳＡＤやＸＯＲ加算値ＳＯＸを用いる。
【００８９】
評価値算出部３１３は、評価値として差分絶対値和ＳＡＤを用いる場合、式（５）の演算を行う。なお、式（５）において、Ｔ（ｉ，ｊ）は低ビットパターン基準画像のブロック内おける位置（ｉ，ｊ）の画素データ、Ｓ（ｉ，ｊ）は低ビットパターン参照画像のブロック内おける位置（ｉ，ｊ）の画素データを示している。
【数５】
2013131789.tif 000007
【００９０】
評価値算出部３１３は、評価値としてＸＯＲ加算値ＳＯＸを用いる場合、低ビットパターン基準画像と低ビットパターン参照画像の画像データが１ビットであるときは、式（６）（７）の演算を行う。なお、ＸＯＲ値を求める式（７）において、Ｔ（ｉ，ｊ）は低ビットパターン基準画像のブロック内おける位置（ｉ，ｊ）の画素データ、Ｓ（ｉ，ｊ）は低ビットパターン参照画像のブロック内おける位置（ｉ，ｊ）の画素データを示している。
【数６】
2013131789.tif 000008
【００９１】
また、評価値算出部３１３は、評価値としてＸＯＲ加算値ＳＯＸを用いる場合、低ビットパターン基準画像と低ビットパターン参照画像の画像データがｎビットであるときは、ｎビットのＸＯＲ値の計算として式（８）の演算を行う。すなわち式（８）の演算によって、画素データが等しいときは「ＸＯＲ＝０」、等しくないときは「ＸＯＲ＝１」とする。なお、式（８）において、「ｋ」は画素に割り当てるビット数の第ｋ位を示している。
【数７】
2013131789.tif 000009
【００９２】
動きベクトル算出部３１４は、低ビットパターン基準画像のブロックに対して評価値が最小となるブロックの位置を検出する。さらに、低ビットパターン基準画像のブロックと評価値が最小となるブロック位置の座標差から動きベクトルを算出する。ここで、評価値は、低ビットパターン参照画像のブロック単位で算出されていることから、動きベクトル算出部３１４は、算出された評価値に基づき例えば補間演算等を行い、ブロック単位よりも高精度で評価値が最小となるブロック位置を推定する。
【００９３】
図１７は、補間演算の説明図である。例えば、座標（ｎ−１）の低ビットパターン参照画像を用いたブロックマッチング処理における評価値を「Ｓ0」とする。また、座標（ｎ）の低ビットパターン参照画像を用いたブロックマッチング処理における評価値を「Ｓ1」、座標（ｎ＋１）の低ビットパターン参照画像を用いたブロックマッチング処理における評価値を「Ｓ2」とする。動きベクトル算出部３１４は、式（９）の演算を行うことで評価値が最小となる位置Ｐｘを推定する。また、動きベクトル算出部３１４は、垂直方向に対しても同様な処理を行い、評価値が最小となる位置を推定する。さらに、動きベクトル算出部３１４は、低ビットパターン基準画像のブロックと水平方向および垂直方向の評価値が最小となるブロック位置の座標差から動きベクトルを算出して動きベクトル選択部４１に出力する。
【数８】
2013131789.tif 000010
【００９４】
図１８は、低ビットパターン画像マッチング部３１の動作を示すフローチャートである。ステップＳＴ５１で低ビットパターン画像マッチング部３１は、基準ブロック位置の指定を行う。低ビットパターン画像マッチング部３１は、動きベクトルの検出を行う基準画像のブロックに対応する低ビットパターン基準画像のブロックの位置を指定してステップＳＴ５２に進む。
【００９５】
ステップＳＴ５２で低ビットパターン画像マッチング部３１は、探索範囲の設定を行う。低ビットパターン画像マッチング部３１は、低ビットパターン参照画像に対して探索範囲を設定してステップＳＴ５３に進む。
【００９６】
ステップＳＴ５３で低ビットパターン画像マッチング部３１は、参照ブロック位置の指定を行う。低ビットパターン画像マッチング部３１は、探索範囲の参照ブロックの位置を指定してステップＳＴ５４に進む。
【００９７】
ステップＳＴ５４で低ビットパターン画像マッチング部３１は、評価値の算出を行う。低ビットパターン画像マッチング部３１は、基準ブロックと参照ブロックのパターン画像から誤差を示す評価値を算出する。低ビットパターン画像マッチング部３１は、例えば評価値として差分絶対値和ＳＡＤやＸＯＲ加算値ＳＯＸを算出する。
【００９８】
ステップＳＴ５５で低ビットパターン画像マッチング部３１は、探索範囲内の全ブロックについて評価値の算出が完了したか否か判別する。低ビットパターン画像マッチング部３１は、探索範囲の全ブロックについて評価値の算出が完了していないときにはステップＳＴ５６に進み、全ブロックについて評価値の算出が完了したときにはステップＳＴ５７に進む。
【００９９】
ステップＳＴ５６で低ビットパターン画像マッチング部３１は、参照ブロックの新たな位置の指定を行う。低ビットパターン画像マッチング部３１は、参照範囲内で評価値の算出が完了していない参照ブロックの位置を新たに指定してステップＳＴ５４に戻る。
【０１００】
ステップＳＴ５７で低ビットパターン画像マッチング部３１は、基準ブロックに対する動きブロックの算出を行う。低ビットパターン画像マッチング部３１は、算出した評価値を用いて補間演算を行い、水平方向および垂直方向の評価値が最小となるブロック位置を推定する。低ビットパターン画像マッチング部３１は、低ビットパターン基準画像のブロック位置と推定したブロック位置と座標差から動きベクトルを算出してステップＳＴ５８に進む。
【０１０１】
ステップＳＴ５８で低ビットパターン画像マッチング部３１は、全ての基準ブロックについて処理が完了したか否か判別する。低ビットパターン画像マッチング部３１は、処理が完了していない基準ブロックが残っているときステップＳＴ５９に進む、また、低ビットパターン画像マッチング部３１、全ての基準ブロックについて処理が完了したとき、ブロックマッチング処理を終了する。
【０１０２】
ステップＳＴ５９で低ビットパターン画像マッチング部３１は、基準ブロックの新たな位置の指定を行う。低ビットパターン画像マッチング部３１は、動きベクトルの検出が完了していない基準ブロックの位置を新たに指定してステップＳＴ５２に戻る。
【０１０３】
このような処理を行うものとすれば、低ビットパターン基準画像における各ブロックについて動きベクトルを算出できる。
【０１０４】
［１−７．低ビット画像マッチング部の構成と動作］
次に、低ビット画像マッチング部３２について説明する。低ビット画像マッチング部３２は、低ビット基準画像のブロックと低ビット参照画像のブロックを用いてブロックマッチング処理を行い、ブロック間の誤差を示す評価値を算出する。また、低ビット画像マッチング部３２は、評価値が最小となる低ビット参照画像のブロック位置を探索して、探索結果から動きベクトルを算出する。
【０１０５】
低ビット画像マッチング部３２は、図１６に示す低ビットパターン画像マッチング部３１と同様に構成されている。低ビット画像マッチング部３２の参照ブロック指定部３１２は、低ビットパターン画像のブロックマッチング処理を行う場合、動きベクトルの探索範囲からパターン画像単位で参照ブロックを指定した。しかし、参照ブロック指定部３１２は、低ビット画像のブロックマッチング処理を行う場合、マッチングに用いる画像はブロック単位の画像に基づいた置換画像でないことから、探索範囲で例えば参照ブロックの位置を画素単位で順に移動させて指定する。
【０１０６】
評価値算出部３１３は、基準ブロック指定部３１１で指定されたブロックの低ビット基準画像と、参照ブロック指定部３１２で指定された探索範囲内の低ビット参照画像との誤差を示す評価値を算出する。評価値の算出は、探索範囲内のブロックを探索範囲内で順次移動させて各位置で行う。評価値算出部３１３は、評価値として上述のように差分絶対値和ＳＡＤやＸＯＲ加算値ＳＯＸを用いる。
【０１０７】
動きベクトル算出部３１４は、低ビット基準画像のブロックに対して評価値が最小となる低ビット参照画像のブロックの位置を検出する。さらに、低ビット基準画像のブロックと評価値が最小となる低ビット参照画像のブロックとの座標差から動きベクトルを算出する。さらに、動きベクトル算出部３１４は、算出した動きベクトルを動きベクトル選択部４１に出力する。
【０１０８】
低ビット画像マッチング部３２における処理は、図１８に示す低ビットパターン画像マッチング部３１の処理と同様に行えばよい。また、低ビット画像を用いた動きベクトルの検出では、低ビット参照画像のブロックを画像単位で移動して評価値を算出することから、画素単位の精度で動きベクトルを検出する場合には、補間演算を行う必要がない。
【０１０９】
ところで、上述のブロックマッチング処理を行う場合、画像がｎビットの画像である場合には、図１９に示すＸＯＲ値計算処理を行い、ブロック内の画素毎にＸＯＲ値を決定すればよい。なお、図１９は、低ビット基準画像と低ビット参照画像の各画素がｎビットである場合を示している。
【０１１０】
ステップＳＴ６１で画像マッチング部は、ビット位置を示すパラメータｋを「ｋ＝１」とする。画像マッチング部は、ビット位置を示すパラメータｋを、低ビット基準画像と低ビット参照画像における画素データの最下位ビットを示す値「ｋ＝１」に設定してステップＳＴ６２に進む。
【０１１１】
ステップＳＴ６２で画像マッチング部は、パラメータｋがｎ以上となったか否か判別する。画像マッチング部は、パラメータｋが低ビット基準画像と低ビット参照画像における画素データの最上位ビットよりも大きくないときはステップＳＴ６３に進む。また、画像マッチング部は、パラメータｋが低ビット基準画像と低ビット参照画像における画素データの最上位ビットよりも大きくなったときステップＳＴ６８に進む。
【０１１２】
ステップＳＴ６３で画像マッチング部は、第ｋ位ビットの読み出しを行う。画像マッチング部は、低ビット基準画像と低ビット参照画像における画素データから第ｋ位ビットのデータを読み出してステップＳＴ６４に進む。
【０１１３】
ステップＳＴ６４で画像マッチング部は、ＸＯＲ計算を行う。画像マッチング部は、ステップＳＴ６３で読み出した第ｋ位ビットのデータについて排他論理和を算出してステップＳＴ６５に進む。
【０１１４】
ステップＳＴ６５で画像マッチング部は、第ｋ位が「ＸＯＲ＝１」であるか否か判別する。画像マッチング部は、ステップＳＴ６４で計算した第ｋ位ビットの排他論理和が「０」であるときステップＳＴ６６に進む。また、画像マッチング部は、ステップＳＴ４４で計算した第ｋ位ビットの排他論理和が「１」であるときステップＳＴ６７に進む。
【０１１５】
ステップＳＴ６６で画像マッチング部は、「ｋ＝ｋ＋１」の演算を行い、パラメータｋを更新してステップＳＴ６２に戻る。
【０１１６】
ステップＳＴ６７で画像マッチング部は、ｎビットのＸＯＲ値として「ＸＯＲ＝１」として処理を終了する。
【０１１７】
ステップＳＴ６８で画像マッチング部は、ｎビットのＸＯＲ値として「ＸＯＲ＝０」として処理を終了する。
【０１１８】
このような処理を行うと、低ビットの基準画像と参照画像における画素データは、最下位ビットから最上位ビット方向に、各ビットの値が等しいか否かが判別される。ここで、ビットの値が等しくないとき、ＸＯＲ値は「ＸＯＲ＝１」となる。また、全ビットの値が等しいとき、ＸＯＲ値は「ＸＯＲ＝０」となる。すなわち、低ビットの基準画像と参照画像におけるｎビットの画素データが等しくないとき、ｎビットのＸＯＲ値は「ＸＯＲ＝１」、ｎビットの画素データが等しいとき、ｎビットのＸＯＲ値は「ＸＯＲ＝０」となる。
【０１１９】
このようにして、低ビット画像や低ビットパターン画像の画像データがｎビットであるときも、ＸＯＲ値を得ることができる。
【０１２０】
［１−８．動きベクトル選択部の動作］
動きベクトル選択部４１は、高域／低域判定部１５の判定結果に基づき、低ビットパターン画像マッチング部３１で算出された動きベクトルと低ビット画像マッチング部３２で算出された動きベクトルから対象ブロックの動きベクトルを決定する。具体的には、基準画像のブロックが低域画像と判定された場合、動きベクトル選択部４１は、低ビットパターン画像マッチング部３１で算出された動きベクトルを選択して出力する。また、基準画像のブロックが高域画像と判定された場合、動きベクトル選択部４１は、低ビット画像マッチング部３２で生成された動きベクトルを選択して出力する。
【０１２１】
以上のような第１の実施の形態によれば、情報処理装置では、図２０の（Ａ）に示すように基準画像と参照画像がブロック単位で分割される。また、情報処理装置では、図２０の（Ｂ）に示すように、低域画像と判別されたブロックに対して、このブロック内の画像に応じたパターン画像を用いたブロックマッチング処理によって算出した動きベクトルが選択される。ここで、低域画像のブロックでは、ブロックの画像に基づいた空間解像度の高いパターン画像を用いることで、低ビット画像を用いる場合に比べて評価値が動きに応じた値を示すようになる。すなわち、低域画像の動きベクトルを精度よく算出できるようになることから、高域成分が少ない画像が含まれていても簡単な構成で精度よく動きベクトルを検出できる。
【０１２２】
［１−９．第１の実施の形態の他の構成と動作］
上述の第１の実施の形態の構成では、高域／低域判定部１５の判定結果に基づき、動きベクトル選択部４１によって、低ビットパターン画像マッチング部３１または低ビット画像マッチング部３２で算出された動きベクトルの何れかを選択している。しかし、出力する動きベクトルは、低ビットパターン画像マッチング部３１で算出された動きベクトルと低ビット画像マッチング部３２で算出された動きベクトルの何れかに限られない。例えば高域／低域判定部１５の判定結果に基づき、低ビットパターン画像マッチング部３１で算出された動きベクトルと低ビット画像マッチング部３２で算出された動きベクトルの重み付けを行い、重み付け後の動きベクトルを加算して出力してもよい。
【０１２３】
図２１は、情報処理装置の第１の実施の形態の他の構成を例示している。なお、図２１において、図３と対応する部分については同一符号を付している。また、第１の実施の形態の他の構成では、図３に示す動きベクトル選択部４１に替えて、重み付け加算部４２を用いている。
【０１２４】
情報処理装置１０-1bの重み付け加算部４２は、低域画像と判定された場合、低ビットパターン画像マッチング部３１で算出された動きベクトルの重み付けを高くして低ビット画像マッチング部３２で算出された動きベクトルの重み付けを低くする。また、重み付け加算部４２は、高域画像と判定された場合、低ビットパターン画像マッチング部３１で算出された動きベクトルの重み付けを低くして低ビット画像マッチング部３２で算出された動きベクトルの重み付けを高くする。このようにして重み付けがなされた動きベクトルを加算して出力するようにしてもよい。なお、動きベクトル選択部４１を用いた場合は、低域画像と判定された場合に低ビット画像マッチング部３２で算出された動きベクトルの重み付けを「０」とした処理に相当する。また、高域画像と判定された場合に低ビットパターン画像マッチング部３１で算出された動きベクトルの重み付けを「０」とした処理に相当する。
【０１２５】
＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、基準画像が高域成分の多い画像であるか否かに係らず、低ビットパターン画像と低ビット画像を生成して、低ビットパターン画像マッチング処理と低ビット画像マッチング処理を行う場合を示している。しかし、ブロックの画像が高域画像である場合には低ビット画像のブロックマッチング処理を行い、ブロックの画像が低域画像である場合には低ビットパターン画像のブロックマッチング処理を行えば、第１の実施の形態と同様に精度よく動きベクトルを算出できる。そこで、第２の実施の形態として、ブロックの画像が高域画像である場合には低ビット画像のブロックマッチング処理を行い、ブロックの画像が低域画像である場合には低ビットパターン画像のブロックマッチング処理を行う場合について説明する。
【０１２６】
［２−１．第２の実施の形態の構成と動作］
図２２は、情報処理装置の第２の実施の形態の構成を例示した図である。なお、図２２において、図３と対応する部分については同一符号を付している。
【０１２７】
情報処理装置１０-2aは、低ビットパターン基準画像生成部１１-c、低ビット基準画像生成部１２-c、低ビットパターン参照画像生成部１１-r、低ビット参照画像生成部１２-r、高域／低域判定部１５、画像選択部２１-c，２１-r、低ビットパターン画像マッチング部３１、低ビット画像マッチング部３２、動きベクトル選択部４１を有している。
【０１２８】
低ビットパターン基準画像生成部１１-cは、基準画像の画像データを所定画像サイズのブロック単位に分割して、ブロック毎にブロック内の画像データに基づいて低ビットパターン基準画像の画像データを生成する。低ビットパターン基準画像生成部１１-cは、生成したパターン基準画像の画像データを画像選択部２１-cに出力する。
【０１２９】
低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像の画像データを所定画像サイズのブロック単位に分割して、各ブロックの基準画像の画像データに対してビット数削減処理を行い、低ビット基準画像の画像データを生成する。低ビット基準画像生成部１２-cは、生成した低ビット基準画像の画像データを画像選択部２１-cに出力する。
【０１３０】
低ビットパターン参照画像生成部１１-rは、参照画像の画像データを所定画像サイズのブロック単位に分割して、ブロック毎にブロック内の画像データに基づいて低ビットパターン参照画像の画像データを生成する。低ビットパターン参照画像生成部１１-rは、生成したパターン参照画像の画像データを画像選択部２１-rに出力する。
【０１３１】
低ビット参照画像生成部１２-rは、参照画像の画像データを所定画像サイズのブロック単位に分割して、各ブロックの基準画像の画像データに対してビット数削減処理を行い、低ビット参照画像の画像データを生成する。低ビット参照画像生成部１２-rは、生成した低ビット参照画像の画像データを画像選択部２１-rに出力する。
【０１３２】
高域／低域判定部１５-cは、基準画像のブロック毎に高域画像であるか低域画像であるかを判定する。高域／低域判定部１５-cは、判定結果を示す判定信号を画像選択部２１-cと動きベクトル選択部４１に出力する。
【０１３３】
高域／低域判定部１５-rは、参照画像のブロック毎に高域画像であるか低域画像であるかを判定する。高域／低域判定部１５-rは、判定結果を示す判定信号を画像選択部２１-rに出力する。
【０１３４】
画像選択部２１-cは、基準画像のブロックが低域画像と判定された場合、低ビットパターン基準画像生成部１１-cで生成された当該ブロックの画像に基づく低ビットパターン基準画像の画像データを選択する。画像選択部２１-cは、選択した画像データを低ビットパターン画像マッチング部３１と低ビット画像マッチング部３２に出力する。また、画像選択部２１-cは、基準画像のブロックが高域画像と判定された場合、低ビット基準画像生成部１２-cで生成された当該ブロックの低ビット基準画像の画像データを選択する。画像選択部２１-cは、選択した画像データを低ビットパターン画像マッチング部３１と低ビット画像マッチング部３２に出力する。
【０１３５】
画像選択部２１-rは、参照画像のブロックが低域画像であると判定された場合、低ビットパターン参照画像生成部１１-rで生成された当該ブロックの画像に基づく低ビットパターン参照画像の画像データを選択する。画像選択部２１-rは、選択した画像データを低ビットパターン画像マッチング部３１と低ビット画像マッチング部３２に出力する。また、画像選択部２１-rは、参照画像のブロックが高域画像であると判定された場合、低ビット参照画像生成部１２-rで生成された当該ブロックの低ビット参照画像の画像データを選択する。画像選択部２１-rは、選択した画像データを低ビットパターン画像マッチング部３１と低ビット画像マッチング部３２に出力する。
【０１３６】
低ビットパターン画像マッチング部３１は、画像選択部２１-c，２１-rで選択された画像データを用いて、ブロックマッチング処理を行い動きベクトルを算出する。
【０１３７】
低ビット画像マッチング部３２は、画像選択部２１-c，２１-rで選択された画像データを用いて、ブロックマッチング処理を行い動きベクトルを算出する。
【０１３８】
動きベクトル選択部４１は、高域／低域判定部１５-cからの判定信号によって、対象ブロックの基準画像が低域画像と判定された場合には、低ビットパターン画像マッチング部３１で算出された動きベクトルを選択して出力する。また、動きベクトル選択部４１は、高域／低域判定部１５からの判定信号によって、対象ブロックの基準画像が高域画像と判定された場合には、低ビット画像マッチング部３２で算出された動きベクトルを選択して出力する。
【０１３９】
このような第２の実施の形態では、高域／低域判定部からの判定信号によって、ブロックの画像が低域画像と判定された場合には低ビットパターン画像が選択されて、高域画像と判定された場合には低ビット画像が選択される。また、ブロックの画像が低域画像と判定された場合には低ビットパターン画像のマッチング処理によって算出された動きベクトルが選択されて出力される。さらに、ブロックの画像が高域画像と判定された場合には低ビット画像のマッチング処理によって算出された動きベクトルが選択されて出力される。したがって、第１の実施の形態のように、基準画像と参照画像のそれぞれについて低ビット画像と低ビットパターン画像を保持しておき、低ビット画像を用いたブロックマッチング処理と低ビットパターン画像を用いたマッチング処理をブロック毎に行う必要がない。このため、第１の実施の形態に比べて情報処理装置の構成および処理を簡易とすることができる。
【０１４０】
［２−２．第２の実施の形態の他の構成］
ところで、上述の第２の実施の形態では、情報処理装置に基準画像と参照画像が並列して入力される場合を例示したが、基準画像と参照画像が交互に入力されても、同様な処理を行うことができる。
【０１４１】
図２３は、第２の実施の形態の他の構成として、基準画像の後に参照画像が入力される場合の情報処理装置の構成を例示している。なお、図２３において、図３，２２と対応する部分については同一符号を付している。
【０１４２】
情報処理装置１０-2bは、低ビットパターン画像生成部１１、低ビット画像生成部１２、高域／低域判定部１５、画像選択部２１、遅延バッファ部２２、低ビットパターン画像マッチング部３１、低ビット画像マッチング部３２、動きベクトル選択部４１を有している。
【０１４３】
低ビットパターン画像生成部１１は、低ビットパターン基準画像生成部１１-cや低ビットパターン参照画像生成部１１-rと同様に、基準画像（参照画像）の画像データを所定画像サイズのブロック単位に分割する。また、低ビットパターン画像生成部１１は、ブロック毎にブロック内の画像データに基づいて低ビットパターン画像の画像データを生成する。低ビットパターン画像生成部１１は、生成したパターン画像の画像データを画像選択部２１に出力する。
【０１４４】
低ビット画像生成部１２は、低ビット基準画像生成部１２-cや低ビット参照画像生成部１２-rと同様に基準画像（参照画像）の画像データに対してビット数削減処理を行い、低ビット画像の画像データを生成する。低ビット画像生成部１２は、生成した低ビット画像の画像データを画像選択部２１に出力する。
【０１４５】
高域／低域判定部１５は、基準画像（参照画像）のブロックが低域画像であるか高域画像であるか判定する。高域／低域判定部１５は、判定結果を示す判定信号を画像選択部２１と動きベクトル選択部４１に出力する。
【０１４６】
画像選択部２１は、基準画像（参照画像）のブロックが低域画像であると判定された場合、低ビットパターン画像生成部１１で生成された低ビットパターン画像の画像データを選択する。画像選択部２１は、選択した画像を遅延バッファ部２２と低ビットパターン画像マッチング部３１と低ビット画像マッチング部３２に出力する。また、画像選択部２１は、基準画像（参照画像）のブロックが高域画像であると判定された場合、低ビット画像生成部１２で生成された低ビット画像の画像データを選択する。画像選択部２１は、選択した画像データを遅延バッファ部２２と低ビットパターン画像マッチング部３１と低ビット画像マッチング部３２に出力する。
【０１４７】
遅延バッファ部２２は、基準画像から生成した低ビットパターン基準画像を１フレーム遅延して、基準画像から生成した低ビットパターン基準画像と参照画像から生成した低ビットパターン参照画像の画像データを用いたブロックマッチング処理を行えるようにする。また、遅延バッファ部２２は、基準画像から生成した低ビット基準画像を１フレーム遅延して、基準画像から生成した低ビット基準画像と参照画像から生成した低ビット参照画像の画像データを用いてブロックマッチング処理を行うことができるようにする。
【０１４８】
低ビットパターン画像マッチング部３１と低ビット画像マッチング部３２は、遅延バッファ部２２から供給された画像データと画像選択部２１で選択された画像データを用いて、マッチング処理を行い動きベクトルを算出する。基準画像（参照画像）のブロックが低域画像であると判定された場合、低ビットパターン画像マッチング部３１は、低ビットパターン基準画像と低ビットパターン参照画像の画像データを用いてブロックマッチング処理を行い低域画像の動きベクトルを算出する。また、基準画像（参照画像）のブロックが高域画像であると判定された場合、低ビット画像マッチング部３２は、低ビット基準画像と低ビット参照画像の画像データを用いてブロックマッチング処理を行い高域画像の動きベクトルを算出する。
【０１４９】
動きベクトル選択部４１は、高域／低域判定部１５からの判定信号によって、対象ブロックの基準画像が低域画像と判定された場合には、低ビットパターン画像マッチング部３１で算出された動きベクトルを選択して出力する。また、動きベクトル選択部４１は、高域／低域判定部１５からの判定信号によって、対象ブロックの基準画像が高域画像と判定された場合には、低ビット画像マッチング部３２で算出された動きベクトルを選択して出力する。
【０１５０】
このような構成とすることで、基準画像と参照画像のそれぞれに対して低ビットパターン画像生成部と低ビット画像生成部を設ける必要がないので、情報処理装置の構成が簡単となる。
【０１５１】
［２−３．第２の実施の形態の他の構成］
図２４は、第２の実施の形態の他の構成として、参照画像の後に基準画像が入力される場合の情報処理装置の構成を例示している。なお、図２４において、図３，２２と対応する部分については同一符号を付している。
【０１５２】
情報処理装置１０-2cは、低ビットパターン画像生成部１１、低ビット画像生成部１２、高域／低域判定部１５、画像選択部２１、遅延バッファ部２３、低ビットパターン画像マッチング部３１、低ビット画像マッチング部３２、動きベクトル選択部４１を有している。
【０１５３】
低ビットパターン画像生成部１１は、低ビットパターン基準画像生成部１１-cや低ビットパターン参照画像生成部１１-rと同様に、参照画像（基準画像）の画像データを所定画像サイズのブロック単位に分割する。また、低ビットパターン画像生成部１１は、ブロック毎にブロック内の画像データに基づいて低ビットパターン画像の画像データを生成する。低ビットパターン画像生成部１１は、生成したパターン画像の画像データを画像選択部２１に出力する。
【０１５４】
低ビット画像生成部１２は、低ビット基準画像生成部１２-cや低ビット参照画像生成部１２-rと同様に参照画像（基準画像）の画像データに対してビット数削減処理を行い、低ビット画像の画像データを生成する。低ビット画像生成部１２は、生成した低ビット画像の画像データを画像選択部２１に出力する。
【０１５５】
高域／低域判定部１５は、参照画像（基準画像）のブロックが低域画像であるか高域画像であるか判定する。高域／低域判定部１５は、判定結果を示す判定信号を画像選択部２１と遅延バッファ部２４に出力する。
【０１５６】
画像選択部２１は、参照画像（基準画像）のブロックが低域画像である場合、低ビットパターン画像生成部１１で生成された低ビットパターン画像の画像データを選択する。画像選択部２１は、選択した画像データを遅延バッファ部２３と低ビットパターン画像マッチング部３１と低ビット画像マッチング部３２に出力する。また、画像選択部２１は、参照画像（基準画像）のブロックが高域画像である場合、低ビット画像生成部１２で生成された低ビット画像の画像データを選択する。画像選択部２１は、選択した画像データを遅延バッファ部２３と低ビットパターン画像マッチング部３１と低ビット画像マッチング部３２に出力する。
【０１５７】
遅延バッファ部２３は、参照画像から生成した低ビットパターン参照画像を１フレーム遅延して、基準画像から生成した低ビットパターン基準画像と参照画像から生成した低ビットパターン参照画像の画像データを用いたブロックマッチング処理を行えるようにする。また、遅延バッファ部２３は、参照画像から生成した低ビット参照画像を１フレーム遅延して、基準画像から生成した低ビット基準画像と参照画像から生成した低ビット参照画像の画像データを用いてブロックマッチング処理を行うことができるようにする。
【０１５８】
遅延バッファ２４は、高域／低域判定部１５からの判定信号をブロックマッチング処理で算出された動きベクトルと同期するように遅延させて動きベクトル選択部４１に出力する。
【０１５９】
低ビットパターン画像マッチング部３１と低ビット画像マッチング部３２は、遅延バッファ部２３から供給された画像データと画像選択部２１で選択された画像データを用いて、ブロックマッチング処理を行い動きベクトルを算出する。参照画像（基準画像）のブロックが低域画像であると判定された場合、低ビットパターン画像マッチング部３１は、低ビットパターン基準画像と低ビットパターン参照画像の画像データを用いてブロックマッチング処理を行い低域画像の動きベクトルを算出する。また、参照画像（基準画像）のブロックが高域画像であると判定された場合、低ビット画像マッチング部３２は、低ビット基準画像と低ビット参照画像の画像データを用いてブロックマッチング処理を行い高域画像の動きベクトルを算出する。
【０１６０】
動きベクトル選択部４１は、遅延バッファ部２４によって遅延された判定信号によって、対象ブロックの基準画像が低域画像と判定された場合には、低ビットパターン画像マッチング部３１で算出された動きベクトルを選択して出力する。また、動きベクトル選択部４１は、判定信号によって、対象ブロックの基準画像が高域画像と判定された場合には、低ビット画像マッチング部３２で算出された動きベクトルを選択して出力する。
【０１６１】
このような構成とすることで、基準画像と参照画像のそれぞれに対して低ビットパターン画像生成部と低ビット画像生成部を設ける必要がないので、情報処理装置の構成が簡単となる。
【０１６２】
＜３．第３の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、１ブロックの画像の例えば画素平均値に応じて低ビットパターン画像のパターンが決定される。このため、第１の実施の形態において低ビットパターン画像を用いて算出される動きベクトルは、ブロック内の画像の違いが考慮されていない。
【０１６３】
図２５は、ブロック内の輝度分布が異なる場合を例示している。例えば図２５の（Ａ）に示すように左上が明るい場合と図２５の（Ｂ）に示すように左下が明るい場合、輝度平均値が等しいと、輝度分布が異なっていても同じパターン画像となってしまう。
【０１６４】
しかし、図２５の（Ｃ）（Ｄ）に示すように、ブロック内の画像を更に分割して、分割ブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を選択すれば、図２５の（Ａ）に示す画像と図２５の（Ｂ）に示す画像の識別が可能となる。そこで、第３の実施の形態では、ブロック内の画像の違い例えば輝度分布の違いを考慮したパターン画像を生成することにより、精度の高い動きベクトルの算出を可能とする場合について説明する。
【０１６５】
［３−１．第３の実施の形態の構成］
図２６は、情報処理装置の第３の実施の形態の構成を例示している。情報処理装置１０-3aは、低ビット基準画像生成部１２-c、低ビット参照画像生成部１２-r、低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-c、低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-r、高域／低域判定部１５、低ビットパターン画像マッチング部３１、低ビット画像マッチング部３２、動きベクトル選択部４１を有している。
【０１６６】
低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像の画像データに対してビット数削減処理を行い、低ビット基準画像の画像データを生成する。例えば、低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像の８ビットの画像データに対してビット数削減処理を行い、１ビットである低ビット基準画像の画像データを生成する。低ビット基準画像生成部１２-cは、生成した低ビット基準画像の画像データを低ビット画像マッチング部３２に出力する。
【０１６７】
低ビット参照画像生成部１２-rは、参照画像の画像データに対してビット数削減処理を行い、低ビット参照画像の画像データを生成する。例えば、低ビット参照画像生成部１２-rは、参照画像の８ビットの画像データに対してビット数削減処理を行い、１ビットである低ビット参照画像の画像データを生成する。低ビット参照画像生成部１２-rは、生成した低ビット参照画像の画像データを低ビット画像マッチング部３２に出力する。
【０１６８】
低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-cは、基準画像の画像データを所定画像サイズのブロック単位に分割する。さらに、所定画像サイズのブロックを、ブロックサイズの設定指示に応じて分割する。低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-cは、所定画像サイズのブロックを分割した分割ブロック毎に分割ブロック内の画像データに基づいて低ビット設定サイズパターン基準画像の画像データを生成する。ブロックサイズの設定指示は、ユーザが行ってもよく情報処理装置を用いる機器が設定指示を行うようにしてもよい。
【０１６９】
低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-rは、参照画像の画像データを所定画像サイズのブロック単位に分割する。さらに、所定画像サイズのブロックを、指示されたブロックサイズに分割する。低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-rは、所定画像サイズのブロックを分割した分割ブロック毎に分割ブロック内の画像データに基づいて低ビット設定サイズパターン参照画像の画像データを生成する。
【０１７０】
高域／低域判定部１５は、動きベクトルを算出する対象ブロックの基準画像が高域画像であるか低域画像であるか判定する。高域／低域判定部１５は、判定結果を示す判定信号を動きベクトル選択部４１に出力する。
【０１７１】
低ビットパターン画像マッチング部３１は、低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-cで生成された低ビット設定サイズパターン基準画像の画像データと、低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-rで生成された低ビット設定サイズパターン参照画像の画像データを用いて、パターン画像サイズのブロック単位でブロックマッチング処理を行い、動きベクトルを算出する。例えば、対象ブロックに対応した１ビットパターン基準画像と１ビットパターン参照画像との誤差を示す評価値を算出して、算出した評価値に基づき対象ブロックの動きベクトルを算出する。低ビットパターン画像マッチング部３１は、算出した動きベクトルを動きベクトル選択部４１に出力する。
【０１７２】
低ビット画像マッチング部３２は、低ビット基準画像生成部１２-cで生成された低ビット基準画像の画像データと、低ビット参照画像生成部１２-rで生成された低ビット参照画像の画像データを用いて、ブロックマッチング処理を行い動きベクトルを算出する。例えば、対象ブロックの低ビット基準画像と低ビット参照画像との誤差を示す評価値を算出して、算出した評価値に基づき対象ブロックの動きベクトルを算出する。低ビット画像マッチング部３２は、算出した動きベクトルを動きベクトル選択部４１に出力する。
【０１７３】
動きベクトル選択部４１は、高域／低域判定部１５からの判定信号によって、対象ブロックの基準画像が低域画像と判定された場合には、低ビットパターン画像マッチング部３１で算出された動きベクトルを選択して出力する。また、動きベクトル選択部４１は、高域／低域判定部１５からの判定信号によって、対象ブロックの基準画像が高域画像と判定された場合には、低ビット画像マッチング部３２で算出された動きベクトルを選択して出力する。
【０１７４】
［３−２．第３の実施の形態の動作］
図２７は、低ビット設定サイズパターン画像の生成動作を説明するための図である。例えば図２７の（Ａ）に示すようにブロックサイズが１６×１６画素である場合、画像選択値例えば８ビットの画素平均値を２５６画素で表現できる。また、１６×１６画素のブロックサイズを図２７の（Ｂ）に示すように４分割すると、１／４分割ブロックの画素平均値のＬＳＢ側から６ビットの情報を６４画素で表現できる。また、１６×１６画素のブロックサイズを図２７の（Ｃ）に示すように８分割すると、１／８分割ブロックの画素平均値のＬＳＢ側から５ビットの情報を３２画素で表現できる。同様に、１６×１６画素のブロックサイズを図２７の（Ｄ）に示すように３２分割すると、１／３２分割ブロックの画素平均値のＬＳＢ側から３ビットの情報を８画素で表現できる。
【０１７５】
このように、ブロックを分割して、分割ブロック（分割後のブロック）内の画素平均値のＬＳＢ側からブロックサイズに応じた情報を分割ブロックの画素で表現すれば、分割ブロックのパターン画像は、低域画像における高域成分を示すことになる。したがって、１６×１６画像のブロックサイズにおける画素値分布を、分割ブロックのパターン画像で示すことができる。
【０１７６】
ここで、分割ブロックの画素平均値のＬＳＢ側から分割ブロックサイズに応じた所定ビットの情報をパターン画像として表現する場合、低域画像では周辺ブロックとの差分が大きくないので、隣り合った値の差分を例えば排他論理和演算で算出できるようにする。図２８は、１／３２分割ブロックの画素平均値のＬＳＢ側から３ビットの情報を８画素で表現する場合のパターン画像を例示している。図２８の（Ａ）は、１／３２分割ブロックの画素平均値のＬＳＢ側から３ビットの情報とパターン画像の関係を例示している。パターン画像では、３ビットの情報の差分が所定範囲内である場合に、排他論理和が差分を示すようにパターン画像が設定されている。すなわち、パターン画像は、パターン画像間における画素値の相違する画素数が画像選択値の差を示すように設定されている。例えば、図２８の（Ａ）では、３ビットの情報の差分が±８の範囲である場合、排他論理和が差分を示すようにパターン画像が設定されている。ここで、１／３２分割ブロックの画素平均値のＬＳＢ側から３ビットの情報が値「２０」である場合、低ビットパターン画像は「００００１１１１」であり、値「１７」である場合、低ビットパターン画像は「０００００００１」である。したがって、低ビットパターン画像の排他論理和を算出すると、図２８の（Ｂ）に示すように、排他論理和で画素平均値の差分値を示すことができる。
【０１７７】
図２９は、低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-cの構成を例示している。なお、低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-rも同様に構成される。
【０１７８】
低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-cは、画像分割部１３１、画像選択値算出部１３２、パターン画像決定部１３３、データベース１３４を有している。
【０１７９】
画像分割部１３１は、基準画像を所定画像サイズのブロック単位に分割する。さらに、画像分割部１３１は、所定画像サイズのブロックを設定指示に応じたブロックサイズに分割して、分割ブロック単位の画像データを画像選択値算出部１３２に出力する。
【０１８０】
画像選択値算出部１３２は、分割ブロック単位の画像データからブロック毎にブロックの画像に基づいた画像選択値を算出する。例えば画像選択値算出部１３２は、分割ブロック内の画素平均値から分割ブロックのサイズに応じてＬＳＢ側から所定ビット数を選択して、この選択されたビットで示される値を画像選択値とする。また、画像選択値算出部１３２は、分割ブロック内の画素中央値等から画像選択値を算出してもよい。画像選択値算出部１３２は、算出した画像選択値をパターン画像決定部１３３に出力する。
【０１８１】
パターン画像決定部１３３は、画像選択値算出部１３２で算出された画像選択値に応じたパターン基準画像を決定する。例えばパターン画像決定部１３３は、画像選択値毎の１ビットパターン画像を記憶したデータベース１３４と接続されている。パターン画像決定部１３３は、画像選択値算出部１３２で算出された画像選択値に応じたパターン画像をデータベース１３４から読み出すことで、分割ブロックに対応するパターン基準画像を決定する。
【０１８２】
このようにして決定されたパターン基準画像を用いるブロックマッチング処理は、パターン画像が分割ブロック単位生成されていることから分割ブロックに対応するパターン画像単位の探索を行い評価値を算出する。すなわち、低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-cや低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-rは、設定された分割ブロックサイズの画像に応じたパターン画像を生成している。したがって、低ビットパターン画像マッチング部３１は、例えば図３０の（Ａ）に示すように、１６×１６画素のブロックを８×４画素のサイズで分割して分割ブロック毎のパターン画像を生成する場合、図３０の（Ｂ）に示すようにパターン画像単位（分割ブロック単位）で探索を行う。また、図３０の（Ｃ）に示すように画素単位で探索を行わないようにする。なお、評価値の算出は分割前の所定画像サイズのブロック単位で行う。
【０１８３】
このようにして算出された評価値に基づき動きベクトルを算出すると、所定画像サイズのブロック内の画素値分布を考慮して動きベクトルが算出される。したがって、所定画像サイズのブロックの画像に基づいて生成されたパターン画像を用いて動きベクトルを算出する場合に比べて、精度よく動きベクトルを算出てきるようになる。
【０１８４】
動きベクトル選択部４１は、設定サイズ高域／低域判定部１６からの判定信号によって、分割ブロックの基準画像が低域画像と判定された場合には、低ビット設定サイズパターン画像マッチング部３３で算出された動きベクトルを選択して出力する。また、動きベクトル選択部４１は、設定サイズ高域／低域判定部１６からの判定信号によって、分割ブロックの基準画像が高域画像と判定された場合には、低ビット設定サイズ画像マッチング部３４で算出された動きベクトルを選択して出力する。
【０１８５】
以上のような第３の実施の形態によれば、所定画像サイズのブロックが分割されて分割ブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像が用いられる。このため、所定画像サイズのブロック内の画像の違い例えば画素値分布の違いを考慮した動きベクトルの算出を行うことが可能となる。したがって、所定画像サイズのブロックの画像に基づいてパターン画像を生成する場合に比べて、動きベクトルを精度よく算出できる。
【０１８６】
［３−３．第３の実施の形態の他の構成と動作］
ところで、上述の第３の実施の形態では、分割ブロックのパターン画像を生成していることから、分割ブロック毎に動きベクトルを算出するようにしてもよい。次に、第３の実施の形態の他の構成と動作として、分割ブロック毎に動きベクトルを算出する場合について説明する。
【０１８７】
図３１は、情報処理装置の第３の実施の形態の他の構成を例示した図である。なお、図３１において、図２６と対応する部分については同一符号を付している。
【０１８８】
情報処理装置１０-3bは、低ビット基準画像生成部１２-c、低ビット参照画像生成部１２-r、低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-c、低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-r、設定サイズ高域／低域判定部１６、低ビット設定サイズパターン画像マッチング部３３、低ビット設定サイズ画像マッチング部３４、動きベクトル選択部４１を有している。
【０１８９】
低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像の画像データに対してビット数削減処理を行い、低ビット基準画像の画像データを生成する。低ビット基準画像生成部１２-cは、生成した低ビット基準画像の画像データを低ビット設定サイズ画像マッチング部３４に出力する。
【０１９０】
低ビット参照画像生成部１２-rは、参照画像の画像データに対してビット数削減処理を行い、低ビット参照画像の画像データを生成する。低ビット参照画像生成部１２-rは、生成した低ビット参照画像の画像データを低ビット設定サイズ画像マッチング部３４に出力する。
【０１９１】
低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-cは、基準画像の画像データを所定画像サイズのブロック単位に分割して、さらにブロックを設定指示されたブロックサイズに分割する。この分割ブロック毎にブロック内の画像データに基づいて低ビットパターン基準画像の画像データを生成する。低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-cは、生成したパターン基準画像の画像データを低ビット設定サイズパターン画像マッチング部３３に出力する。
【０１９２】
低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-rは、参照画像の画像データを所定画像サイズのブロック単位に分割して、さらにブロックを設定指示されたブロックサイズに分割する。この分割ブロック毎にブロック内の画像データに基づいて低ビットパターン参照画像の画像データを生成する。低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-rは、生成したパターン参照画像の画像データを低ビット設定サイズパターン画像マッチング部３３に出力する。
【０１９３】
設定サイズ高域／低域判定部１６は、分割ブロック単位で基準画像が高域画像であるか低域画像であるか判定する。設定サイズ高域／低域判定部１６は、判定結果を示す判定信号を動きベクトル選択部４１に出力する。
【０１９４】
低ビット設定サイズパターン画像マッチング部３３は、低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-cで生成された低ビット設定サイズパターン基準画像の画像データと、低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-rで生成された低ビット設定サイズパターン参照画像の画像データを用いて、分割ブロックについてブロックマッチング処理を行い、動きベクトルを基準画像の分割ブロック毎に算出する。低ビット設定サイズパターン画像マッチング部３３は、算出した動きベクトルを動きベクトル選択部４１に出力する。
【０１９５】
低ビット設定サイズ画像マッチング部３４は、低ビット基準画像生成部１２-cで生成された低ビット基準画像の画像データと、低ビット参照画像生成部１２-rで生成された低ビット参照画像の画像データを用いて、分割ブロックについてブロックマッチング処理を行い、動きベクトルを基準画像の分割ブロック毎に算出する。低ビット設定サイズ画像マッチング部３４は、算出した動きベクトルを動きベクトル選択部４１に出力する。
【０１９６】
動きベクトル選択部４１は、基準画像における分割ブロックが低域画像と判定された場合には、低ビット設定サイズパターン画像マッチング部３３で算出された動きベクトルを選択して出力する。また、動きベクトル選択部４１は、設定サイズ高域／低域判定部１６からの判定信号によって、基準画像における分割ブロックが高域画像と判定された場合には、低ビット設定サイズ画像マッチング部３４で算出された動きベクトルを選択して出力する。
【０１９７】
このように、設定されたサイズの分割ブロック単位で動きベクトルの検出を行えば、所定画像サイズのブロック単位で動きベクトルを検出する場合に比べて、より詳細に動きベクトルを検出できる。
【０１９８】
また、第３の実施の形態において、設定サイズ高域／低域判定部１６や低ビット設定サイズパターン画像マッチング部３３や低ビット設定サイズ画像マッチング部３４は、分割前のブロック毎または分割ブロック毎に判定やマッチング処理を行う場合に限られない。例えば１／８分割の分割ブロック単位である場合、１／４分割のブロックサイズで判定やマッチング処理を行うようにしてもよい。
【０１９９】
また、ブロックサイズの設定指示は、上述のように情報処理装置を用いる機器が設定指示を行うようにすれば、機器に適したブロックサイズで動きベクトルを算出できる。例えば画像符号化装置に用いる場合、ブロックサイズを符号化処理単位のブロックサイズとすることで、符号化処理に適した動きベクトルの算出を行うことができる。また、撮像画像から例えばグローバル動きベクトルを求める場合、ブロックサイズを小さくすれば撮像画像に対して詳細に動きベクトルを算出することが可能となり、精度よくグローバル動きベクトルを算出できるようになる。
【０２００】
＜４．第４の実施の形態＞
上述の第３の実施の形態は、第１の実施の形態の低ビットパターン基準画像生成部１１-cに替えて、低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-cが用いられている。同様に、低ビットパターン参照画像生成部１１-rに替えて低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-rが用いられている。この低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-cや低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-rは、第２の実施の形態の情報処理装置に設けることもできる。次に、第４の実施の形態として、低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-cと低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-rを第２の実施の形態の情報処理装置に設けた場合について説明する。
【０２０１】
［４−１．第４の実施の形態の構成と動作］
図３２は、情報処理装置の第４の実施の形態の構成を例示した図である。なお、図３２において、図３と対応する部分については同一符号を付している。
【０２０２】
情報処理装置１０-4は、低ビット基準画像生成部１２-c、低ビット参照画像生成部１２-r、低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-c、低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-r、設定サイズ高域／低域判定部１６-c，１６-r、画像選択部２１-c，２１-r、画像マッチング部３５を有している。
【０２０３】
低ビット基準画像生成部１２-cは、基準画像の画像データに対してビット数削減処理を行い、低ビット基準画像の画像データを生成する。低ビット基準画像生成部１２-cは、生成した低ビット基準画像の画像データを画像選択部２１-cに出力する。
【０２０４】
低ビット参照画像生成部１２-rは、参照画像の画像データに対してビット数削減処理を行い、低ビット参照画像の画像データを生成する。低ビット参照画像生成部１２-rは、生成した低ビット参照画像の画像データを画像選択部２１-rに出力する。
【０２０５】
低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-cは、基準画像の画像データを設定されたサイズのブロック単位に分割して、ブロック毎にブロック内の画像データに基づいて低ビットパターン基準画像の画像データを生成する。低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-cは、生成したパターン基準画像の画像データを画像選択部２１-cに出力する。
【０２０６】
低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-rは、参照画像の画像データを設定されたサイズのブロック単位に分割して、ブロック毎にブロック内の画像データに基づいて低ビットパターン参照画像の画像データを生成する。低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-rは、生成したパターン参照画像の画像データを画像選択部２１-rに出力する。
【０２０７】
設定サイズ高域／低域判定部１６-cは、基準画像の設定されたサイズのブロック毎に低域画像であるか高域画像であるか判定する。設定サイズ高域／低域判定部１６-cは、判定結果を示す判定信号を画像選択部２１-cに出力する。
【０２０８】
設定サイズ高域／低域判定部１６-rは、参照画像の設定されたサイズのブロック毎に低域画像であるか高域画像であるか判定する。設定サイズ高域／低域判定部１６-rは、判定結果を示す判定信号を画像選択部２１-rに出力する。
【０２０９】
画像選択部２１-cは、基準画像のブロックが低域画像である場合、低ビット設定サイズパターン基準画像生成部１３-cで生成された低ビットパターン基準画像の画像データを選択して画像マッチング部３５に出力する。また、画像選択部２１-cは、基準画像のブロックが高域画像である場合、低ビット基準画像生成部１２-cで生成された低ビット基準画像の画像データを選択して画像マッチング部３５に出力する。
【０２１０】
画像選択部２１-rは、参照画像のブロックが低域画像である場合、低ビット設定サイズパターン参照画像生成部１３-rで生成された低ビットパターン参照画像の画像データを選択して、画像マッチング部３５に出力する。また、画像選択部２１-rは、参照画像のブロックが高域画像である場合、低ビット参照画像生成部１２-rで生成された低ビット参照画像の画像データを選択して画像マッチング部３５に出力する。
【０２１１】
画像マッチング部３５は、画像選択部２１-c，２１-rで選択された画像データを用いて、マッチング処理を行い動きベクトルを算出する。
【０２１２】
このような第４の実施の形態によれば、所定画像サイズのブロックの画像に基づいてパターン画像を生成する場合に比べて、動きベクトルを精度よく算出できる。また、情報処理装置の構成が簡単となる。
【０２１３】
＜５．第５の実施の形態＞
上述の第１乃至第４の実施の形態では、基準画像に基づいた置換基準画像として低ビットパターン基準画像、参照画像に基づいた置換参照画像として低ビットパターン参照画像を生成する場合について説明した。しかし、置換基準画像や置換参照画像は、低域画像の動きベクトルを容易に精度よく算出できる画像であれば、低ビットパターン画像に限らず他の画像を用いてもよい。次に、第５の実施の形態として、基準画像に基づいた置換基準画像として縮小基準画像、参照画像に基づいた置換参照画像として縮小参照画像を用いる場合について説明する。
【０２１４】
［５−１．第５の実施の形態の構成］
図３３は、情報処理装置の第５の実施の形態の構成を例示した図である。なお、図３３において、図３と対応する部分については同一符号を付している。
【０２１５】
情報処理装置１０-5は、低ビット基準画像生成部１２-c、低ビット参照画像生成部１２-r、縮小基準画像生成部１４-c、縮小参照画像生成部１４-r、高域／低域判定部１５、低ビット画像マッチング部３２、縮小画像マッチング部３６、動きベクトル選択部４１を有している。
【０２１６】
縮小基準画像生成部１４-cは、基準画像の画像データに対して画素数削減処理を行い、縮小基準画像を生成する。縮小基準画像生成部１４-cは、生成した縮小基準画像の画像データを縮小画像マッチング部３６に出力する。例えば、縮小基準画像生成部１４-cは、参照画像の８ビットの画像データに対して画素数削減処理を行い、水平方向や垂直方向の画素数が削減された縮小基準画像の画像データを縮小画像マッチング部３６に出力する。
【０２１７】
縮小参照画像生成部１４-rは、参照画像の画像データに対して画素数削減処理を行い、縮小基準画像と等しい画素数の縮小参照画像を生成する。また、縮小参照画像生成部１４-rは、生成した縮小参照画像の画像データを縮小画像マッチング部３６に出力する。
【０２１８】
縮小画像マッチング部３６は、縮小基準画像生成部１４-cから出力された縮小基準画像の画像データと、縮小参照画像生成部１４-rから出力された縮小参照画像の画像データを用いて動きベクトルの算出を行う。縮小画像マッチング部３６は、ブロックマッチング処理によって算出した評価値が最小となるブロックを検出して、２つのブロックの位置から動きベクトルを算出する。さらに、縮小画像マッチング部３６は、検出した動きベクトルを動きベクトル選択部４１に出力する。
【０２１９】
動きベクトル選択部４１は、高域／低域判定部１５からの判定信号によって、対象ブロックの基準画像が低域画像と判定された場合には、縮小画像マッチング部３６で算出された動きベクトルを選択して出力する。また、動きベクトル選択部４１は、高域／低域判定部１５からの判定信号によって、対象ブロックの基準画像が高域画像と判定された場合には、低ビット画像マッチング部３２で算出された動きベクトルを選択して出力する。
【０２２０】
［５−２．第５の実施の形態の動作］
次に、縮小画像の生成について説明する。縮小画像生成部は、隣接する複数画素から複数画素を代表する１つの画素を生成することで、あるいは画素の間引きを行うことで、画素数削減処理を行い、縮小画像を生成する。
【０２２１】
図３４は、縮小画像の生成動作を説明するための図である。図３４の（Ａ）は、画像を（１／２）倍とするときの縮小処理単位を示している。また、図３４の（Ｂ）は、画像を（１／４）倍、図３４の（Ｃ）は、画像を（１／８）倍とするときの縮小処理単位を示している。縮小画像生成部は、画像を（１／２）倍とするとき、隣接する２×２画素を縮小処理単位とする。また、縮小画像生成部は、画像を（１／４）倍とするとき隣接する４×４画素を縮小処理単位、画像を（１／８）倍とするとき隣接する８×８画素を縮小処理単位とする。さらに、縮小画像生成部は、縮小処理単位に含まれる複数の画素データから、縮小処理単位を１画素とした画素データを算出する。例えば、縮小画像生成部は、縮小処理単位に含まれる複数の画素データの平均値を算出して、縮小処理単位を１画素としたときの画素データとする。このように、縮小画像生成部は、縮小処理単位に含まれる複数の画素から１画素を生成する処理を行う。したがって、図３４の（Ａ）に示すように縮小処理単位を設定したとき、縮小画像生成部は、水平方向および垂直方向の画素数を（１／２）倍とした縮小画像を生成する。また、図３４の（Ｂ）に示すように縮小処理単位を設定したとき、縮小画像生成部は、水平方向および垂直方向の画素数を（１／４）倍とした縮小画像を生成する。さらに、図３４の（Ｃ）に示すように縮小処理単位を設定したとき、縮小画像生成部は、水平方向および垂直方向の画素数を（１／８）倍とした縮小画像を生成する。なお、縮小画像生成部の処理は、図３４に示す処理に限られない。縮小画像生成部は、例えば画素間引き等を行うことで縮小画像を生成するようにしてもよい。
【０２２２】
縮小画像マッチング部３６は、縮小基準画像と縮小参照画像に基づき動きベクトルを算出して動きベクトル選択部４１に出力する。ここで、縮小基準画像と縮小参照画像に基づき算出された動きベクトルは、画像が縮小されていることから画像の縮小割合に応じて小さくなる。そこで、縮小画像マッチング部３６は、縮小基準画像と縮小参照画像に基づき算出した動きベクトルを、縮小画像を縮小前の画像に戻す拡大率で拡大してから動きベクトル選択部４１に出力する。
【０２２３】
動きベクトル選択部４１は、対象ブロックの基準画像が低域画像と判定された場合には、縮小画像マッチング部３６で算出された動きベクトルを選択して出力する。また、動きベクトル選択部４１は、対象ブロックの基準画像が高域画像と判定された場合には、低ビット画像マッチング部３２で算出された動きベクトルを選択して出力する。
【０２２４】
このような第５の実施の形態によれば、置換画像としてデータ量の削減されている縮小画像が用いられているので、従来から用いられている例えば８ビット画像のブロックマッチング処理を行うマッチング部を流用して、少ない演算量で動きベクトルを算出できる。また、低ビット画像に比べて各画素のビット数が大きいので、低ビット画像を用いた場合に比べて低域画像でも精度よく動きベクトルを算出できる。したがって、高域成分が少ない画像が含まれていても簡単な構成で精度よく動きベクトルを検出することができるようになる。
【０２２５】
なお、情報処理装置は、縮小画像の画像データに対してフィルタ処理を行い、ビット数削減処理が行われた縮小画像の画像データを用いて動きベクトルの検出を行うようにしてもよい。
【０２２６】
＜６．その他の形態＞
ところで、上述の第１乃至第４の実施の形態では、ブロック内の画像が低域画像である場合、ブロック内の画像の輝度に応じたパターン画像を用いてマッチング処理を行っている。しかし、マッチング処理に用いる画像は、ブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像とブロックの低ビット画像を用いてもよい。例えば、図３５に示すように、ブロック内を高域情報領域と低域情報領域に区分して、低域情報領域は、ブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像とする。また、高域情報領域は、ブロックの低ビット縮小画像とする。さらに、ブロックマッチング処理では、ブロック単位で高域情報領域と低域情報領域のマッチング処理を個々に行い、高域情報領域における誤差と低域情報領域における誤差の加算結果を評価値として用いる。このようにすれば、低域画像だけでなく高域画像を考慮したブロックマッチング処理を行うことができるようになる。
【０２２７】
さらに、上述の実施の形態では、分割ブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を用いてマッチング処理を行っている。しかし、マッチング処理は、分割ブロック毎に高域画像であるか低域画像であるかを判別して、高域画像と判別された場合は分割ブロックの低ビット画像、低域画像と判別された場合はパターン画像を用いてもよい。例えば図３６の（Ａ）に示すように、ブロック内の左側の分割ブロックが高域画像、右側の分割ブロックが低域画像である場合、図３６の（Ｂ）に示すように、左側の分割ブロックに対しては低ビット画像（斜線で示す）を用いる。また、右側の分割ブロックに対してはパターン画像を用いる。このようにすれば、低ビット画像マッチング部と低ビットパターン画像マッチング部を個別に設ける必要がない。したがって、情報処理装置の構成を簡易とすることができる。
【０２２８】
また、種々の低域画像について最適なパターン画像の学習を行い、学習結果に基づいたパターン画像をデータベースに記憶すれば、精度よく動きベクトルを算出できるようになる。
【０２２９】
なお、明細書中において説明した一連の処理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させる。または、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。
【０２３０】
例えば、プログラムは記録媒体としてのハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory）に予め記録しておくことができる。あるいは、プログラムはフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory），ＭＯ（Magneto optical）ディスク，ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、磁気ディスク、半導体メモリカード等のリムーバブル記録媒体に、一時的または永続的に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウェアとして提供することができる。
【０２３１】
また、プログラムは、リムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトからＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット等のネットワークを介して、コンピュータに無線または有線で転送してもよい。コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることができる。
【０２３２】
また、本技術は、上述した技術の実施の形態に限定して解釈されるべきではない。この技術の実施の形態は、例示という形態で本技術を開示しており、本技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が実施の形態の修正や代用をなし得ることは自明である。すなわち、本技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【０２３３】
また、本技術の情報処理装置は以下のような構成も取ることができる。
（１）  基準画像から各画素のビット数を削減した低ビット基準画像の生成と、参照画像から各画素のビット数を削減した低ビット参照画像の生成を行う低ビット画像生成部と、
前記基準画像に基づいた置換基準画像の生成と、前記参照画像に基づいた置換参照画像の生成を行う置換画像生成部と、
前記低ビット基準画像と低ビット参照画像を用いて前記基準画像における対象ブロックの第１の動きベクトルを算出する第１動きベクトル算出部と、
前記置換基準画像と前記置換参照画像を用いて前記対象ブロックの第２の動きベクトルを算出する第２動きベクトル算出部と、
前記対象ブロックが高域成分の多い画像であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づき前記第１の動きベクトルと前記第２の動きベクトルから前記対象ブロックの動きベクトルを決定する動きベクトル決定部と
を有する情報処理装置。
（２）  前記置換画像生成部は、画像選択値に応じた低ビットのパターン画像から前記対象ブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を選択して前記置換基準画像とし、参照画像のブロック毎にブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を選択して前記置換参照画像とする（１）に記載の情報処理装置。
（３）    前記画像選択値に応じたパターン画像は、パターン画像間における画素値の相違する画素数を前記画像選択値の差に対応させたパターン画像である（２）に記載の情報処理装置。
（４）  前記第２動きベクトル算出部は、前記置換基準画像と前記置換参照画像を用いたブロックマッチング処理で前記第２の動きベクトルの算出を行い、前記ブロックマッチング処理では、パターン画像単位で探索を行う（２）または（３）の何れかに記載の情報処理装置。
（５）  前記第２動きベクトル算出部は、前記パターン画像単位で探索を行うことにより得られた評価値を用いて補間演算を行い、前記パターン画像単位よりも高精度で動きベクトルの算出を行う（４）に記載の情報処理装置。
（６）  前記置換画像生成部は、前記対象ブロックを複数ブロックに分割して、分割ブロック毎にブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を選択して前記置換基準画像とし、参照画像のブロックを前記複数ブロックに分割して、分割ブロック毎の画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を選択して前記置換参照画像とする（２）乃至（５）の何れかに記載の情報処理装置。
（７）  前記選択されるパターン画像は、前記画像選択値の算出に用いた画像と等しいサイズである（２）乃至（６）の何れかに記載の情報処理装置。
（８）  前記対象ブロックが高域成分の多い画像であると判別された場合には低ビット基準画像、前記参照画像のブロックが高域成分の多い画像であると判別された場合には低ビット参照画像を第１動きベクトル算出部に供給し、前記対象ブロックが高域成分の多い画像であると判別されない場合には置換基準画像、前記参照画像のブロックが高域成分の多い画像であると判別されない場合には置換参照画像を第２動きベクトル算出部に供給する画像切替部を有する（１）乃至（７）の何れかに記載の情報処理装置。
（９）  前記置換画像生成部は、前記置換基準画像と前記置換参照画像を複数の置換画像で構成する（１）乃至（８）の何れかに記載の情報処理装置。
（１０）  前記置換画像生成部は、前記複数の置換画像として、ブロックの低ビット縮小画像とブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を用いる（９）に記載の情報処理装置。
（１１）  前記置換画像生成部は、前記ブロックを複数ブロックに分割して、分割ブロックが高域成分の多い画像であると判別された場合には分割ブロックの低ビット縮小画像を用い、分割ブロックが高域成分の多い画像であると判別されない場合には分割ブロックの画像に基づいた画像選択値に対応するパターン画像を用いる（１０）に記載の情報処理装置。
（１２）  前記動きベクトル決定部は、前記対象ブロックが高域成分の多い画像であると判別された場合に前記第２の動きベクトルよりも前記第１の動きベクトルの重み付けを高くして、高域成分の多い画像であると判別されない場合に前記第１の動きベクトルよりも前記第２の動きベクトルの重み付けを高くして、前記対象ブロックの動きベクトルを決定する（１）乃至（１１）の何れかに記載の情報処理装置。
（１３）  前記置換画像生成部は、前記基準画像を縮小した画像を前記置換基準画像とし、前記参照画像を縮小した画像を前記置換参照画像とする（１）に記載の情報処理装置。
【産業上の利用可能性】
【０２３４】
この技術の情報処理装置と情報処理方法とプログラムおよび記録媒体では、基準画像から各画素のビット数を削減した低ビット基準画像の生成と、参照画像から各画素のビット数を削減した低ビット参照画像の生成が行われる。また、基準画像に基づいた置換基準画像の生成と、参照画像に基づいた置換参照画像の生成が行われる。さらに、低ビット基準画像と低ビット参照画像を用いて基準画像における対象ブロックの第１の動きベクトルの算出が行われて、置換基準画像と置換参照画像を用いて対象ブロックの第２の動きベクトルの算出が行われる。また、対象ブロックが高域成分の多い画像であるか否かの判定と第１の動きベクトルと第２の動きベクトルに基づいて、対象ブロックの動きベクトルが決定される。このため、対象ブロックが高域成分の多い画像である場合には低ビット画像に基づいて算出された第１の動きベクトル、対象ブロックが高域成分の多い画像でない場合には置換画像に基づいて算出された第２の動きベクトルの重みを高くして、高域成分が少ない画像が含まれていても簡単な構成で精度よく動きベクトルを検出することができる。したがって、動きベクトルを利用して種々の処理を行う電子機器、例えば撮像装置や画像記録再生装置等に適している。
【符号の説明】
【０２３５】
１０-1a，１０-1b，１０-2a，１０-2b，１０-2c，１０-3a，１０-3b，１０-4，１０-5，９０・・・情報処理装置、１１・・・低ビットパターン画像生成部、１１-c・・・低ビットパターン基準画像生成部、１１-r・・・低ビットパターン参照画像生成部、１２・・・低ビット画像生成部、１２-c・・・低ビット基準画像生成部、１２-r・・・低ビット参照画像生成部、１３-c・・・低ビット設定サイズパターン基準画像生成部、１３-r・・・低ビット設定サイズパターン参照画像生成部、１４-c・・・縮小基準画像生成部、１４-r・・・縮小参照画像生成部、１５，１５-c，１５-r・・・高域／低域判定部、１６，１６-c，１６-r・・・設定サイズ高域／低域判定部、２１，２１-c，２１-r・・・画像選択部、２２，２３・・・遅延バッファ部、３１・・・低ビットパターン画像マッチング部、３２・・・低ビット画像マッチング部、３３・・・低ビット設定サイズパターン画像マッチング部、３４・・・低ビット設定サイズ画像マッチング部、３６・・・縮小画像マッチング部、３５・・・画像マッチング部、４１・・・動きベクトル選択部、４２・・・重み付け加算部、９１，１５２・・・平滑化部、９２，１５３・・・減算部、９３・・・量子化部、１１１，１３１・・・画像分割部、１１２，１３２・・・画像選択値算出部、１１３，１３３・・・パターン画像決定部、１１４，１３４・・・データベース、１２１・・・フィルタ処理部、１２２・・・画像比較部、１２３・・・閾値設定部、１２４・・・画像比較部、１５１・・・ノイズ除去部、１５４・・・判定部、３１１・・・基準ブロック指定部、３１２・・・参照ブロック指定部、３１３・・・評価値算出部、３１４・・・動きベクトル算出部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図２０】
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