JPH0410874A - 動きベクトル検出装置 - Google Patents
動きベクトル検出装置Info
- Publication number
- JPH0410874A JPH0410874A JP2113955A JP11395590A JPH0410874A JP H0410874 A JPH0410874 A JP H0410874A JP 2113955 A JP2113955 A JP 2113955A JP 11395590 A JP11395590 A JP 11395590A JP H0410874 A JPH0410874 A JP H0410874A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- subtracter
- classification
- averaging
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Color Television Systems (AREA)
- Processing Of Color Television Signals (AREA)
- Studio Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は動きベクトル検出装置に関し、より具体的には
、TVカメラ、電子カメラ、ビデオ・カメラ及び工業用
画像計測機器などの撮像光学装置、特に防振や追尾など
の機能を有する撮像光学装置における動きベクトル検出
装置に関する。
、TVカメラ、電子カメラ、ビデオ・カメラ及び工業用
画像計測機器などの撮像光学装置、特に防振や追尾など
の機能を有する撮像光学装置における動きベクトル検出
装置に関する。
[従来の技術]
画像信号処理による動きベクトル検出法としては、米国
特許第3890462号明細書、昭和60年特許出願公
告第46878号やJ、O,LLmb and J、A
、MurphyMeasuring the 5pee
d of Moving 0bjects from
TeLevision Signals”、IEEE
Trans、 Com、、Com−23,4pp474
−478(April 1975)等に記載される時空
間勾配法がある。この時空間勾配法では、X方向の画像
変位量をα、X方向の画像変位量をβとすると、α=Σ
@ d−sign<gy’)/Σwigx’β=ΣBd
−sign(gy’)/Σs l gy’ 1で与えら
れる。但し、dは時間的に連続する画像間の同じ位置に
おける濃度(レベル)差、即ち時間勾配を示し、g−’
9gy°はそれぞれ画像をgで表わしたときのX方向、
X方向の空間勾配を示す。
特許第3890462号明細書、昭和60年特許出願公
告第46878号やJ、O,LLmb and J、A
、MurphyMeasuring the 5pee
d of Moving 0bjects from
TeLevision Signals”、IEEE
Trans、 Com、、Com−23,4pp474
−478(April 1975)等に記載される時空
間勾配法がある。この時空間勾配法では、X方向の画像
変位量をα、X方向の画像変位量をβとすると、α=Σ
@ d−sign<gy’)/Σwigx’β=ΣBd
−sign(gy’)/Σs l gy’ 1で与えら
れる。但し、dは時間的に連続する画像間の同じ位置に
おける濃度(レベル)差、即ち時間勾配を示し、g−’
9gy°はそれぞれ画像をgで表わしたときのX方向、
X方向の空間勾配を示す。
また、Σ、は、複数個の画素からなる単位演算領域であ
るブロック毎の総和演算を意味し、sign0はg8°
* gy’の符号を出力する関数である。
るブロック毎の総和演算を意味し、sign0はg8°
* gy’の符号を出力する関数である。
[発明が解決しようとする課題]
しかし、上記従来例では、X方向の空間勾配と濃度差か
らX方向の動き量を求め、X方向の空間勾配と濃度差か
らX方向の動き量を求めており、x、 y相互の方向
の空間勾配の影響を考慮していないので、画像の二次元
的な動きに対応できないという欠点がある。
らX方向の動き量を求め、X方向の空間勾配と濃度差か
らX方向の動き量を求めており、x、 y相互の方向
の空間勾配の影響を考慮していないので、画像の二次元
的な動きに対応できないという欠点がある。
第2図を参照して、より具体的に説明する。第2図は、
斜め(右下)方向の勾配を持つ画像を16個のブロック
に分割し、第2図上部に示した右上方向の動きを与えた
場合の、従来例による検出結果をブロック毎の動きベク
トルで表示したものである。第2図の円弧は等濃度線で
ある。
斜め(右下)方向の勾配を持つ画像を16個のブロック
に分割し、第2図上部に示した右上方向の動きを与えた
場合の、従来例による検出結果をブロック毎の動きベク
トルで表示したものである。第2図の円弧は等濃度線で
ある。
ブロック#6.#11.#16では、ブロック内に斜め
方向の空間勾配成分が強い。ところが、時空間勾配法で
は、「ブロック内には斜め方向の大きな空間勾配が無い
」ことを大前提としており、これに反するので、x、7
両方向ともに正しい推定が得られていない。
方向の空間勾配成分が強い。ところが、時空間勾配法で
は、「ブロック内には斜め方向の大きな空間勾配が無い
」ことを大前提としており、これに反するので、x、7
両方向ともに正しい推定が得られていない。
また、ブロック#2.#3.#4では、X方向の動きは
正しく推定しているものの、X方向の動きは正しく推定
していない。ブロック#5.#9゜#13では、ブロッ
ク#2.#3.#4と逆に、X方向の動きは正しく推定
しているものの、X方向の動きは正しく推定していない
。これは、時空間勾配法では、「空間勾配が無い方向の
動きは推定できない」からである。また、ブロック#7
゜#8.#10.#14では、時空間勾配法の同様の原
理により、空間勾配の小さい方向で大きなエラーが発生
している。
正しく推定しているものの、X方向の動きは正しく推定
していない。ブロック#5.#9゜#13では、ブロッ
ク#2.#3.#4と逆に、X方向の動きは正しく推定
しているものの、X方向の動きは正しく推定していない
。これは、時空間勾配法では、「空間勾配が無い方向の
動きは推定できない」からである。また、ブロック#7
゜#8.#10.#14では、時空間勾配法の同様の原
理により、空間勾配の小さい方向で大きなエラーが発生
している。
そこで本発明は、これらの問題点を解決し、実時間処理
に対応できる高速で高精度な動きベクトル検出装置を提
示することを目的としている。
に対応できる高速で高精度な動きベクトル検出装置を提
示することを目的としている。
[課題を解決するための手段]
本発明に係る動きベクトル検出装置は、画面間の濃度差
及び画面内の空間勾配から画像の動き量を求める動きベ
クトル検出装置であって、斜め方向空間勾配成分の影響
を近似した推定式に従いブロック毎の動きベクトルを演
算する第1の演算手段と、入力画像信号の斜め方向空間
勾配成分量を表わす信号を求める第2の演算手段と、第
2の演算手段の演算結果に応じたパターンに各ブロック
を分類する分類手段と、当該分類手段の分類に応じた重
みもとで当該第1の演算手段による各ブロックの動きベ
クトルを平均化する平均化手段とからなることを特徴と
する。
及び画面内の空間勾配から画像の動き量を求める動きベ
クトル検出装置であって、斜め方向空間勾配成分の影響
を近似した推定式に従いブロック毎の動きベクトルを演
算する第1の演算手段と、入力画像信号の斜め方向空間
勾配成分量を表わす信号を求める第2の演算手段と、第
2の演算手段の演算結果に応じたパターンに各ブロック
を分類する分類手段と、当該分類手段の分類に応じた重
みもとで当該第1の演算手段による各ブロックの動きベ
クトルを平均化する平均化手段とからなることを特徴と
する。
[作用コ
上記第1の演算手段により、基本的には近似推定式によ
り動きベクトルを求めているので、高速である。また、
上記第2の演算手段及び分類手段により斜め方向空間勾
配成分量を考慮して各ブロックを分類し、平均化手段か
その分類に応じた重みで平均化を行なうので、近似推定
式に起因する誤差を有する推定結果の評価を低くでき、
従って、全体として、高い信頼性で動きベクトルを求め
ることができる。
り動きベクトルを求めているので、高速である。また、
上記第2の演算手段及び分類手段により斜め方向空間勾
配成分量を考慮して各ブロックを分類し、平均化手段か
その分類に応じた重みで平均化を行なうので、近似推定
式に起因する誤差を有する推定結果の評価を低くでき、
従って、全体として、高い信頼性で動きベクトルを求め
ることができる。
[実施例コ
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は、テレビジョン・カメラやビデオ・カメラなど
の画面揺れ防止装置に適用した本発明の一実施例の構成
ブロック図を示す。10は画像信号の入力端子、12は
1フイールド(又はフレーム)期間、入力信号を記憶(
即ち、時間遅延)するレジスタ、14は入力端子10の
画像信号からレジスタ12の出力を減算する減算器、1
6は画像濃度分布のX方向空間勾配を演算するのに必要
な数画素分の走査時間だけ、入力信号を記憶(即ち、時
間遅延)するレジスタ、18は入力端子10の画像信号
からレジスタ16の出力を減算する減算器、20はX方
向の空間勾配を求めるために、所定走査期間だけ入力端
子10の画像信号を記憶(即ち、時間遅延)するレジス
タ、22は入力端子10の画像信号からレジスタ20の
出力を減算する減算器である。減算器14の出力は濃度
勾配dであり、減算器18の出力はX方向の空間勾配g
、°、減算器22の出力はX方向の空間勾配gy’であ
る。
の画面揺れ防止装置に適用した本発明の一実施例の構成
ブロック図を示す。10は画像信号の入力端子、12は
1フイールド(又はフレーム)期間、入力信号を記憶(
即ち、時間遅延)するレジスタ、14は入力端子10の
画像信号からレジスタ12の出力を減算する減算器、1
6は画像濃度分布のX方向空間勾配を演算するのに必要
な数画素分の走査時間だけ、入力信号を記憶(即ち、時
間遅延)するレジスタ、18は入力端子10の画像信号
からレジスタ16の出力を減算する減算器、20はX方
向の空間勾配を求めるために、所定走査期間だけ入力端
子10の画像信号を記憶(即ち、時間遅延)するレジス
タ、22は入力端子10の画像信号からレジスタ20の
出力を減算する減算器である。減算器14の出力は濃度
勾配dであり、減算器18の出力はX方向の空間勾配g
、°、減算器22の出力はX方向の空間勾配gy’であ
る。
24.26はそれぞれ減算器1s; 22の出力の符
号(正、負又はゼロ)を示す信号を出力する符号出力回
路、28.30はそれぞれ、符号出力回路24.26の
出力に減算器14の出力(濃度勾配d)を乗算する乗算
器、32.34はそれぞれ、減算器18.22の出力の
絶対値を出力する絶対値回路、36は減算器18の出力
gx′に減算器22の出力gy°を乗算する乗算器、3
8,4042.44.46,48.50は指定ブロック
内で、それぞれ乗算器28、絶対値回路32、乗算器3
0、絶対値回路34、乗算器36、減算器18及び減算
器22の出力データを累積加算する総和回路、52は総
和回路38の出力を総和回路40の出力で除算する除算
器、54は総和回路42の出力を総和回路44の出力で
除算する除算器、56は総和回路48の出力を総和回路
50の出力で除算する除算器である。除算器52の出力
はX方向の動き量を示し、除算器54の出力はX方向の
動き量を示す。58は除算器56の出力の絶対値を出力
する絶対値回路である。
号(正、負又はゼロ)を示す信号を出力する符号出力回
路、28.30はそれぞれ、符号出力回路24.26の
出力に減算器14の出力(濃度勾配d)を乗算する乗算
器、32.34はそれぞれ、減算器18.22の出力の
絶対値を出力する絶対値回路、36は減算器18の出力
gx′に減算器22の出力gy°を乗算する乗算器、3
8,4042.44.46,48.50は指定ブロック
内で、それぞれ乗算器28、絶対値回路32、乗算器3
0、絶対値回路34、乗算器36、減算器18及び減算
器22の出力データを累積加算する総和回路、52は総
和回路38の出力を総和回路40の出力で除算する除算
器、54は総和回路42の出力を総和回路44の出力で
除算する除算器、56は総和回路48の出力を総和回路
50の出力で除算する除算器である。除算器52の出力
はX方向の動き量を示し、除算器54の出力はX方向の
動き量を示す。58は除算器56の出力の絶対値を出力
する絶対値回路である。
60は除算器52.54から出力される動き量、並びに
、総和回路46及び絶対値回路58から出力される空間
勾配情報を記憶するメモリ、62は、詳細は後述するが
、メモリ60に記憶される当該空間勾配情報に従い、所
定の複数の空間勾配パターンに各ブロックを分類するパ
ターン分類回路、64は分類回路62により分類された
ブロックに最適な重みを付けて平均化する平均化回路、
66は検出結果の動きベクトルを出力する出力端子であ
る。
、総和回路46及び絶対値回路58から出力される空間
勾配情報を記憶するメモリ、62は、詳細は後述するが
、メモリ60に記憶される当該空間勾配情報に従い、所
定の複数の空間勾配パターンに各ブロックを分類するパ
ターン分類回路、64は分類回路62により分類された
ブロックに最適な重みを付けて平均化する平均化回路、
66は検出結果の動きベクトルを出力する出力端子であ
る。
次に、第1図の動作を説明する。レジスタ12及び減算
器14は、入力端子10に入力した画像信号gから、時
間的に連続する2つのフィールド(又はフレーム)画面
間での濃度差、即ち時間勾配dを算出し、レジスタ16
及び減算器18は、前フィールド(又はフレーム)画面
内のX方向の空間勾配g8°を算出し、レジスタ20及
び減算器22は、前フィールド(又はフレーム)画面内
のX方向の空間勾配gy’を算出する。
器14は、入力端子10に入力した画像信号gから、時
間的に連続する2つのフィールド(又はフレーム)画面
間での濃度差、即ち時間勾配dを算出し、レジスタ16
及び減算器18は、前フィールド(又はフレーム)画面
内のX方向の空間勾配g8°を算出し、レジスタ20及
び減算器22は、前フィールド(又はフレーム)画面内
のX方向の空間勾配gy’を算出する。
符号出力回路24は減算器18の出力g、′が正のとき
には、+1、セロのときには01負のときには−1を出
力し、絶対値回路30は空間勾配g0゛の絶対値を出力
し、乗算器28は減算器14の出力dに符号出力回路2
4の出力を乗算する。同様に、符号出力回路26は減算
器22の出力g。
には、+1、セロのときには01負のときには−1を出
力し、絶対値回路30は空間勾配g0゛の絶対値を出力
し、乗算器28は減算器14の出力dに符号出力回路2
4の出力を乗算する。同様に、符号出力回路26は減算
器22の出力g。
の符号を示す信号を出力し、絶対値回路34は空間勾配
gy’の絶対値を出力し、乗算器30は減算器14の出
力dに符号出力回路26の出力を乗算する。そして、総
和回路38,40,42.44はそれぞれ、所定数の画
素からなるブロック内で、乗算器28の出力、絶対値回
路32の出力、乗算器30の出力、及び絶対値回路34
の出力の総和を求める。即ち、総和回路38はΣ、 d
−sign(go’)を、総和回路40はΣ、1訃°1
を、総和回路42はΣ、 d−sign(gy’)を、
総和回路44はΣa l gyを計算する。除算器52
は総和回路38の出力を総和回Il!f!I40の出力
で除算し、除算器54は総和回路42の出力を総和回路
44の出力で除算する。除算器52.54の出力はそれ
ぞれ、上式のα、βに相当する。除算器52.54の出
力はメモリ60に一時格納される。
gy’の絶対値を出力し、乗算器30は減算器14の出
力dに符号出力回路26の出力を乗算する。そして、総
和回路38,40,42.44はそれぞれ、所定数の画
素からなるブロック内で、乗算器28の出力、絶対値回
路32の出力、乗算器30の出力、及び絶対値回路34
の出力の総和を求める。即ち、総和回路38はΣ、 d
−sign(go’)を、総和回路40はΣ、1訃°1
を、総和回路42はΣ、 d−sign(gy’)を、
総和回路44はΣa l gyを計算する。除算器52
は総和回路38の出力を総和回Il!f!I40の出力
で除算し、除算器54は総和回路42の出力を総和回路
44の出力で除算する。除算器52.54の出力はそれ
ぞれ、上式のα、βに相当する。除算器52.54の出
力はメモリ60に一時格納される。
また、乗算器36は減算器18の出力g8°に減算器2
2の出力gy’を乗算し、総和回路46は所定ブロック
内で、乗算器36の出力の総和を計算する。総和回路4
8.50はそれぞれ、所定ブロック内で減算器18.2
2の出力g、’、 g、’の総和を計算し、除算器56
は総和回路48の出力を総和回路50の出力で除算し、
絶対値回路58は除算器56の出力の絶対値を出力する
。即ち、絶対値回路58は、1ΣBg−’/Σigy’
lを出力する。
2の出力gy’を乗算し、総和回路46は所定ブロック
内で、乗算器36の出力の総和を計算する。総和回路4
8.50はそれぞれ、所定ブロック内で減算器18.2
2の出力g、’、 g、’の総和を計算し、除算器56
は総和回路48の出力を総和回路50の出力で除算し、
絶対値回路58は除算器56の出力の絶対値を出力する
。即ち、絶対値回路58は、1ΣBg−’/Σigy’
lを出力する。
総和回路46の出力Σl1g。°・gy’と、絶対値回
路58の出力はメモリ60に供給される。
路58の出力はメモリ60に供給される。
パターン分類回路62はメモリ60に記憶される1Σa
g、’/Σagy’lとΣ9g8゛・gy′の情報から
、各ブロックを複数の単純なパターンに分類する。
g、’/Σagy’lとΣ9g8゛・gy′の情報から
、各ブロックを複数の単純なパターンに分類する。
その分類動作のフローチャートを第3図に図示した。即
ち、ΣBgx°・g、“か所定の閾値Thより大きい場
合には(Sl)、それは斜め方向の空間勾配成分が大き
いと判断して、このブロックの出力結果を除外する(S
2)。単純に除外せずに、Σ6g、°・gy′に応じた
重ろを付けるようにしてもよい。次に、1Σsg−’/
Σmgy’lから、IΣおg8°1がIΣagy’lよ
り充分に大きい場合(S3)、X方向の推定結果αをよ
り重く、X方向の推定結果βをより軽く評価しくS4)
、1Σmgy°1が1Σmgy’lと同程度の場合には
x、y両方の推定結果α、βを共に信頼性か高いとして
重く評価しくS5)、lΣBg−’ lが1ΣBgyよ
り充分に小さい場合には、X方向の推定結果βをより重
く、X方向の推定結果αをより軽く評価する(S6)。
ち、ΣBgx°・g、“か所定の閾値Thより大きい場
合には(Sl)、それは斜め方向の空間勾配成分が大き
いと判断して、このブロックの出力結果を除外する(S
2)。単純に除外せずに、Σ6g、°・gy′に応じた
重ろを付けるようにしてもよい。次に、1Σsg−’/
Σmgy’lから、IΣおg8°1がIΣagy’lよ
り充分に大きい場合(S3)、X方向の推定結果αをよ
り重く、X方向の推定結果βをより軽く評価しくS4)
、1Σmgy°1が1Σmgy’lと同程度の場合には
x、y両方の推定結果α、βを共に信頼性か高いとして
重く評価しくS5)、lΣBg−’ lが1ΣBgyよ
り充分に小さい場合には、X方向の推定結果βをより重
く、X方向の推定結果αをより軽く評価する(S6)。
このように各プロ・レフを分類し、平均化回路64はそ
の一分類に従った重みを付けて各ブロックの推定結果を
平均化し、出力端子66から出力する。
の一分類に従った重みを付けて各ブロックの推定結果を
平均化し、出力端子66から出力する。
[発明の効果]
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、空間勾配の無い方向の動きに対する検出エラーを抑
制でき、また、ブロック内に大きな斜め方向の空間勾配
かあることによる検出誤差も抑制できる。従って、動き
ベクトルを高速且つ高精度に検出できる。
ば、空間勾配の無い方向の動きに対する検出エラーを抑
制でき、また、ブロック内に大きな斜め方向の空間勾配
かあることによる検出誤差も抑制できる。従って、動き
ベクトルを高速且つ高精度に検出できる。
第1図は本発明の一実施例の構成ブロック図、第2図は
従来例ではシミュレーション結果、第3図は本実施例に
よるパターン分類のフローチャートである。 10:入力端子 12,16.20・レジスタ14.1
8,22:減算器 24,26:符号出力回路 28,
30,36:乗算器 32,3458:絶対値回路 3
8,40,42,44,46.48,50:総和回路
52,54,56:除算器 60:メモリ 62:パタ
ーン分類回路64:平均化回路 66:出力端子 第2図 第1図 第3図
従来例ではシミュレーション結果、第3図は本実施例に
よるパターン分類のフローチャートである。 10:入力端子 12,16.20・レジスタ14.1
8,22:減算器 24,26:符号出力回路 28,
30,36:乗算器 32,3458:絶対値回路 3
8,40,42,44,46.48,50:総和回路
52,54,56:除算器 60:メモリ 62:パタ
ーン分類回路64:平均化回路 66:出力端子 第2図 第1図 第3図
Claims (1)
- 画面間の濃度差及び画面内の空間勾配から画像の動き量
を求める動きベクトル検出装置であって、斜め方向空間
勾配成分の影響を近似した推定式に従いブロック毎の動
きベクトルを演算する第1の演算手段と、入力画像信号
の斜め方向空間勾配成分量を表わす信号を求める第2の
演算手段と、第2の演算手段の演算結果に応じたパター
ンに各ブロックを分類する分類手段と、当該分類手段の
分類に応じた重みもとで当該第1の演算手段による各ブ
ロックの動きベクトルを平均化する平均化手段とからな
ることを特徴とする動きベクトル検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2113955A JPH0410874A (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 動きベクトル検出装置 |
| DE69121627T DE69121627T2 (de) | 1990-04-27 | 1991-04-26 | Vorrichtung zur Detektion von Bewegungsvektor |
| EP91303792A EP0454481B1 (en) | 1990-04-27 | 1991-04-26 | Movement vector detection device |
| US07/967,569 US5296925A (en) | 1990-04-27 | 1992-10-27 | Movement vector detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2113955A JPH0410874A (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 動きベクトル検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0410874A true JPH0410874A (ja) | 1992-01-16 |
Family
ID=14625397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2113955A Pending JPH0410874A (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 動きベクトル検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0410874A (ja) |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP2113955A patent/JPH0410874A/ja active Pending
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