專(zhuān)利名稱(chēng)：用于處理視頻圖像的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于處理視頻圖像、特別用于假輪廓效應(yīng)(falsecontour effect)補(bǔ)償?shù)姆椒ê驮O(shè)備。更普遍地，本發(fā)明尤其涉及一類(lèi)用于改進(jìn)顯示在諸如等離子體顯示板(PDP)之類(lèi)的矩陣顯示器上或在具有數(shù)字微鏡陣列(DMD)的顯示裝置上的圖像的圖像質(zhì)量的視頻處理。
背景技術(shù)：
盡管已經(jīng)知道等離子體顯示板多年，等離子體顯示正在引起來(lái)自電視制造商越來(lái)越大的興趣。實(shí)際上，這種技術(shù)使得獲得大尺寸且具有有限深度的、沒(méi)有視角限制的平面彩色板成為可能。此顯示器的尺寸可以比傳統(tǒng)的CRT顯像管所允許的尺寸大得多。
參照最近一代的歐洲電視機(jī)，做了很多工作來(lái)改進(jìn)它的圖像質(zhì)量。因此，有強(qiáng)烈的需求，以如等離子體顯示技術(shù)等新技術(shù)制造的電視機(jī)必須提供與舊標(biāo)準(zhǔn)電視技術(shù)相同或更好的圖像。一方面，等離子體顯示技術(shù)給出了幾乎無(wú)限屏幕尺寸以及有吸引力的厚度的可能性，但另一方面，它產(chǎn)生能夠降低圖像質(zhì)量的新種類(lèi)的假影(artifact)。這些假影中的大部分與已知的在傳統(tǒng)的CRT彩色顯像管上發(fā)生的假影不同。由于假影的這種不同已經(jīng)使它們更易被觀眾看見(jiàn)，因?yàn)橛^眾已經(jīng)習(xí)慣于看見(jiàn)眾所周知的舊的電視假影。
在等離子體顯示技術(shù)領(lǐng)域中，被稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)假輪廓效應(yīng)”的特殊的新假影是大家都知道的，由于它對(duì)應(yīng)于當(dāng)在矩陣屏幕上的觀察點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，具有在圖像中出現(xiàn)彩色邊緣的形式的灰度級(jí)和顏色的擾動(dòng)。當(dāng)像顯示人的皮膚時(shí)(如，臉或胳膊的顯示等)等圖像具有光滑的灰度時(shí)，加強(qiáng)了這種假影。此外，在觀察者搖動(dòng)他們的頭時(shí)，在靜態(tài)圖像上發(fā)生相同的問(wèn)題，以及導(dǎo)出這種缺陷依賴(lài)于人的視覺(jué)而且發(fā)生在眼睛的視網(wǎng)膜上的結(jié)論。
已經(jīng)討論了兩種途徑來(lái)補(bǔ)償假輪廓效應(yīng)。由于假輪廓效應(yīng)直接與所使用的等離子體技術(shù)的子場(chǎng)結(jié)構(gòu)相關(guān)，一個(gè)途徑是對(duì)等離子體顯示板的子場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行最優(yōu)化。將在以下對(duì)子場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更詳細(xì)的描述，但此刻應(yīng)當(dāng)注意它為一種在8個(gè)或更多點(diǎn)亮子周期中8位灰度級(jí)的分解。這種圖像編碼的最優(yōu)化確實(shí)將對(duì)于假輪廓效應(yīng)具有積極的效果。然而，這樣的解決方案只能輕微減少假輪廓效應(yīng)幅度，但在任何情況下，這種效應(yīng)仍將發(fā)生而且是可以感覺(jué)到的。此外，子場(chǎng)結(jié)構(gòu)不是簡(jiǎn)單的方案選擇。允許越多的子場(chǎng)，等離子顯示板將越復(fù)雜。所以，子場(chǎng)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化只能在有限的范圍內(nèi)，而且不能單獨(dú)消除這種效應(yīng)。
用于上述問(wèn)題的解決方案的第二個(gè)途徑是“脈沖均衡技術(shù)”。此技術(shù)是比較復(fù)雜的技術(shù)。它利用在預(yù)見(jiàn)灰度級(jí)的擾動(dòng)時(shí)，從電視信號(hào)中附加或分離的均衡脈沖。此外，由于假輪廓效應(yīng)是運(yùn)動(dòng)相關(guān)的事實(shí)，我們需要用于每個(gè)可能速度的不同脈沖。這將導(dǎo)致需要存儲(chǔ)大量用于每個(gè)速度的大查找表(LUT)的大存儲(chǔ)器，而且需要運(yùn)動(dòng)估計(jì)器。此外，由于假輪廓效應(yīng)依賴(lài)于子場(chǎng)結(jié)構(gòu)，必須為每個(gè)新的子場(chǎng)結(jié)構(gòu)重新計(jì)算脈沖。但是，此技術(shù)的劣勢(shì)源于為了補(bǔ)償出現(xiàn)在視網(wǎng)膜上的缺陷均衡脈沖給圖像上增加了缺陷的事實(shí)。此外，當(dāng)在圖像中的運(yùn)動(dòng)增加時(shí)，需要給圖像加上更多的脈沖，而在非?？斓倪\(yùn)動(dòng)的情況下導(dǎo)致與圖像內(nèi)容的沖突。
本發(fā)明處理被稱(chēng)為“出現(xiàn)區(qū)域”的特殊的新問(wèn)題，因?yàn)樗鼘?duì)應(yīng)于通過(guò)用于補(bǔ)償動(dòng)態(tài)假輪廓效應(yīng)從一個(gè)象素到另一象素移位的時(shí)間周期來(lái)用于控制顯示的象素的遺漏信息。
在第一種途徑中，公開(kāi)了利用為象素確定運(yùn)動(dòng)矢量的運(yùn)動(dòng)估計(jì)器來(lái)補(bǔ)償假輪廓效應(yīng)的方法。得到的運(yùn)動(dòng)矢量用于重新編碼此塊的象素，在重新編碼步驟中包括移位象素的時(shí)間周期的步驟。時(shí)間周期確定了激活象素來(lái)發(fā)光的期間的時(shí)間。此時(shí)間周期此后也稱(chēng)為“子場(chǎng)”。用于激活象素而如此計(jì)算的數(shù)據(jù)用于代替顯示原始象素?cái)?shù)據(jù)來(lái)顯示圖像。
有塊和背景沿不同方向移動(dòng)的情況，從而用于沿兩個(gè)不同方向移動(dòng)的前景物體和移動(dòng)的背景物體的象素的子場(chǎng)編碼字條目的移位產(chǎn)生對(duì)出現(xiàn)區(qū)域的象素的光脈沖的缺失。
作為結(jié)論，正如在文件EP 0 978 817 A1中所公開(kāi)的那樣，子場(chǎng)的移位在特定情況中產(chǎn)生在視頻圖像中的錯(cuò)誤。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是公開(kāi)一種用于處理視頻圖像的方法和設(shè)備，在不影響圖像內(nèi)容的前提下改進(jìn)圖像質(zhì)量而且易于實(shí)現(xiàn)。此目的通過(guò)在權(quán)利要求1和7中要求的方法來(lái)獲得。
按照在權(quán)利要求1中要求的解決方案，通過(guò)檢查在視頻圖像中是否有當(dāng)前隱藏但在下一視頻圖像中出現(xiàn)的區(qū)域來(lái)獲得圖像質(zhì)量的改進(jìn)。如果檢測(cè)到這樣的區(qū)域，則通過(guò)利用來(lái)自下一視頻圖像中出現(xiàn)區(qū)域的象素的子場(chǎng)編碼字條目(entry)來(lái)更新來(lái)自當(dāng)前圖像中出現(xiàn)區(qū)域的象素的子場(chǎng)編碼字。從而，為了校正前一視頻圖像中的象素，本發(fā)明使用來(lái)自下一視頻圖像的信息。用這種方法可以改進(jìn)在交叉物體的邊界處的假輪廓補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量。此外，算法避免“黑洞”或在這些位置處的雙邊緣。此外，它通過(guò)與這些邊緣的假輪廓補(bǔ)償相結(jié)合的強(qiáng)變換的考慮，全局改進(jìn)了圖像的質(zhì)量增強(qiáng)了圖像的清晰度。
方便地，在各自的附屬權(quán)利要求中公開(kāi)了發(fā)明的方法的另外的實(shí)施例。
對(duì)于通過(guò)沿運(yùn)動(dòng)矢量的方向移位子場(chǎng)編碼字條目所進(jìn)行的圖像改進(jìn)的情況，有利的是通過(guò)從下一視頻圖像的出現(xiàn)區(qū)域中取得對(duì)應(yīng)象素的子場(chǎng)編碼字條目來(lái)更新來(lái)自當(dāng)前圖像的出現(xiàn)區(qū)域的象素的編碼字。這對(duì)應(yīng)于在出現(xiàn)區(qū)域的“洞填充”。
對(duì)于通過(guò)從沿運(yùn)動(dòng)矢量方向的象素向當(dāng)前象素拖動(dòng)子場(chǎng)編碼字條目所進(jìn)行的圖像改進(jìn)的情況，有利的是沿運(yùn)動(dòng)矢量方向?qū)⑾乱灰曨l圖像中對(duì)應(yīng)象素的子場(chǎng)編碼字條目拖動(dòng)到當(dāng)前視頻圖像中的當(dāng)前象素。這補(bǔ)償了在物體交叉的邊界處的重疊邊緣的假影。
為檢測(cè)圖像中的出現(xiàn)區(qū)域，有利的是分析對(duì)于位于鏡上的象素是否指定了與當(dāng)前象素的運(yùn)動(dòng)矢量不具有相似性的當(dāng)前象素運(yùn)動(dòng)矢量的變換運(yùn)動(dòng)矢量箭頭。這很容易實(shí)現(xiàn)，并給出象素是否屬于出現(xiàn)區(qū)域的可靠信息。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，有利的是設(shè)備包括出現(xiàn)區(qū)域檢測(cè)器，在出現(xiàn)區(qū)域檢測(cè)器中檢測(cè)在當(dāng)前圖像中是否存在當(dāng)前隱藏但在下一視頻圖像中出現(xiàn)的區(qū)域，以及設(shè)備包括進(jìn)一步處理單元，其中如權(quán)利要求7中所要求的那樣利用來(lái)自下一視頻圖像中的出現(xiàn)區(qū)域的象素的子場(chǎng)編碼字條目補(bǔ)償來(lái)自當(dāng)前圖像中的出現(xiàn)區(qū)域的象素的子場(chǎng)編碼字。


在附圖中描述了本發(fā)明的典型實(shí)施例，以及在以下的描述中更詳細(xì)地解釋了本發(fā)明的典型實(shí)施例。
圖1示出用于解釋PDP子場(chǎng)結(jié)構(gòu)的例圖；圖2示出PDP子場(chǎng)結(jié)構(gòu)的第二示例；圖3示出PDP子場(chǎng)結(jié)構(gòu)的第三示例；圖4示出在其中模擬了假輪廓效應(yīng)的視頻圖像；圖5示出用于解釋假輪廓效應(yīng)的例圖；圖6描述了當(dāng)以圖3所示的方式進(jìn)行兩個(gè)幀的顯示時(shí)，黑邊的出現(xiàn)；圖7示出用于補(bǔ)償假輪廓效應(yīng)的子場(chǎng)位移的概念；圖8示出用于在兩個(gè)反向運(yùn)動(dòng)物體的邊界處產(chǎn)生能量缺失的子場(chǎng)的子場(chǎng)移位操作的例圖；圖9示出具有代替如前面圖8所示的移位的運(yùn)動(dòng)信息拖動(dòng)的子場(chǎng)拖動(dòng)操作的例圖；圖10示出根據(jù)本發(fā)明的假輪廓補(bǔ)償?shù)睦龍D；圖11示出利用兩個(gè)連續(xù)幀的運(yùn)動(dòng)矢量的出現(xiàn)區(qū)域檢測(cè)的例圖；圖12以方框圖形式示出發(fā)明設(shè)備的第一實(shí)施例，以及圖13示出發(fā)明設(shè)備的第二實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
等離子體顯示板利用只能為開(kāi)或關(guān)的放電單元的矩陣陣列。與在其中通過(guò)光發(fā)射的模擬控制來(lái)表示灰度級(jí)的CRT和LCD不同，在PDP中，通過(guò)調(diào)制每幀光脈沖的數(shù)目來(lái)控制灰度級(jí)。這種時(shí)間調(diào)制通過(guò)對(duì)應(yīng)于眼睛時(shí)間響應(yīng)的時(shí)間段由眼睛進(jìn)行積分(integrate)。當(dāng)在PDP屏幕上的觀察點(diǎn)(眼睛聚焦區(qū)域)運(yùn)動(dòng)時(shí)，眼睛將跟隨這種運(yùn)動(dòng)。因此，將不再積分來(lái)自幀周期的相同單元的光(靜態(tài)積分)，而是積分來(lái)自位于運(yùn)動(dòng)軌跡上的不同單元的信息。這樣，將混合在引起信號(hào)信息的錯(cuò)誤印象的運(yùn)動(dòng)期間的所有光脈沖?，F(xiàn)在更詳細(xì)地解釋這種效應(yīng)。
在數(shù)字視頻處理領(lǐng)域，由以下8位的組合來(lái)代表所有8-位(256)RGB級(jí)20＝1，21＝2，22＝4，23＝8，24＝16，25＝32，26＝64，27＝128。
為了使這樣的編碼能用于PDP技術(shù)，幀周期可以分為每個(gè)都對(duì)應(yīng)于一位的8個(gè)點(diǎn)亮周期(稱(chēng)為子場(chǎng))。用于位“2”的光脈沖的數(shù)目?jī)杀杜c用于位“1”的…，用這8個(gè)子周期，可以通過(guò)組合構(gòu)筑256個(gè)灰度級(jí)。在圖1中示出具有8個(gè)子場(chǎng)的可能子場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
為了清楚增加了子場(chǎng)周期是幀周期的子周期并由稱(chēng)為尋址周期、保持周期和刪除周期的三個(gè)階段組成。在尋址周期期間，用預(yù)定的電壓寫(xiě)入(預(yù)充電)對(duì)應(yīng)子場(chǎng)編碼字需要激活的單元。先決條件是在單元中存儲(chǔ)的電荷保持特定時(shí)間段的穩(wěn)定。在已經(jīng)寫(xiě)入所有單元之后，單元進(jìn)入額外電荷以小脈沖輸入單元的保持階段。這引起先前在尋址周期寫(xiě)入的那些單元發(fā)光。在發(fā)光期間產(chǎn)生UV輻射，并因此激活熒光材料而輸出光。接著是所有單元的刪除階段以將單元轉(zhuǎn)變回中性狀態(tài)。
沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，觀察者的眼睛將在大約一個(gè)幀周期期間積分這些小光脈沖，并感覺(jué)到正確的灰度級(jí)/彩色級(jí)的印象。
在等離子體視頻編碼領(lǐng)域，使用多于8個(gè)子場(chǎng)來(lái)表示256個(gè)原始視頻電平是非常普遍的。這么做的目標(biāo)在于減少直接聯(lián)系到產(chǎn)生假輪廓的最大電平的MSB的電平。圖2中示出基于10個(gè)子場(chǎng)的這種子場(chǎng)結(jié)構(gòu)的第一示例。圖3中示出基于12個(gè)子場(chǎng)的這種子場(chǎng)結(jié)構(gòu)的第二示例。在所示示例中有七個(gè)具有32個(gè)相對(duì)時(shí)間單位持續(xù)時(shí)間的時(shí)間周期(子場(chǎng)，為了簡(jiǎn)單只示出保持階段)，一個(gè)具有16個(gè)單位持續(xù)時(shí)間的時(shí)間周期，一個(gè)具有8個(gè)單位持續(xù)時(shí)間的時(shí)間周期，一個(gè)具有4個(gè)單位持續(xù)時(shí)間的時(shí)間周期，一個(gè)具有2個(gè)單位持續(xù)時(shí)間的時(shí)間周期，以及一個(gè)具有1個(gè)單位持續(xù)時(shí)間的時(shí)間周期。相對(duì)時(shí)間單位的和是255。當(dāng)然，圖2和圖3中所示的子場(chǎng)結(jié)構(gòu)只是示例，而且子場(chǎng)結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行用于其他實(shí)施例的修改。
按照這種子場(chǎng)結(jié)構(gòu)在PDP中的光產(chǎn)生在運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變的情況下，仍然表現(xiàn)出對(duì)應(yīng)于灰度級(jí)和彩色的擾動(dòng)的圖像質(zhì)量退化。正如已經(jīng)解釋的，定義這些擾動(dòng)為所謂的動(dòng)態(tài)假輪廓效應(yīng)，因?yàn)楫?dāng)在PDP屏幕上的觀察點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，它對(duì)應(yīng)于在圖像中彩色邊緣出現(xiàn)的這一事實(shí)。觀察者對(duì)在像皮膚一樣的均勻區(qū)域上出現(xiàn)的強(qiáng)烈輪廓有印象。
在圖4中示出由于假輪廓效應(yīng)的假影。例如，在所顯示的女人的手臂上顯示了兩條由這種假輪廓效應(yīng)引起的暗線。同樣在女人的臉上的右側(cè)出現(xiàn)了這樣的暗線。
當(dāng)圖像具有平滑的灰度時(shí)，以及當(dāng)光發(fā)射周期超過(guò)幾毫秒時(shí)，這種退化被加強(qiáng)。所以，在暗場(chǎng)景中，這種效應(yīng)不如在具有平均灰度級(jí)(如，亮度值從32到223)的場(chǎng)景中擾動(dòng)強(qiáng)烈。
另外，當(dāng)觀察者搖動(dòng)他們的頭時(shí)，在靜態(tài)圖像中發(fā)生相同的問(wèn)題，這導(dǎo)出這種缺陷依賴(lài)于人的視覺(jué)的結(jié)論。
為了更好地理解運(yùn)動(dòng)圖像的視覺(jué)的基本機(jī)制，將考慮簡(jiǎn)單的情況。對(duì)于以每視頻幀5個(gè)象素的速度移動(dòng)的在亮度級(jí)128和127之間的變換進(jìn)行討論，而且眼睛跟隨這種運(yùn)動(dòng)。
圖5示出顯示幀N和幀N+1的這種情形。同樣，對(duì)于幀N在右側(cè)示出十二個(gè)子場(chǎng)權(quán)重。圖5只示出顯示器的一條象素線的一部分。在圖5中，在左側(cè)對(duì)應(yīng)于亮度區(qū)域級(jí)128示出暗陰影區(qū)域，而在右側(cè)對(duì)應(yīng)于亮度區(qū)域級(jí)127示出淺陰影區(qū)域。
這里注意亮度指示僅被示例性的提及。更普遍的說(shuō)法是說(shuō)特別意味著RGB彩色分量的信號(hào)電平的“信號(hào)級(jí)”。如前所述，在彩色PDP中有用于每個(gè)象素的三個(gè)單元。為了產(chǎn)生象素的正確顏色，需要對(duì)應(yīng)于象素的三個(gè)單元的三個(gè)子場(chǎng)編碼字。
在圖5中，為了構(gòu)筑亮度級(jí)128和127，使用圖3的子場(chǎng)結(jié)構(gòu)。在圖5中來(lái)自眼睛的三條平行線指示眼睛跟隨運(yùn)動(dòng)的方向。兩條邊線示出可以察覺(jué)到缺陷信號(hào)的區(qū)域邊界。如在圖5底部的眼睛刺激積分曲線中所示的那樣，在它們之間眼睛將察覺(jué)亮度的缺失。這引起在圖6的右圖中描述的在對(duì)應(yīng)區(qū)域中暗帶的出現(xiàn)。
亮度缺失的效應(yīng)將在所示區(qū)域中被察覺(jué)是由于當(dāng)眼睛接收光的點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)中時(shí)，眼睛將不再積分一個(gè)象素的所有點(diǎn)亮周期。當(dāng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有一些光脈沖被積分。因此，存在相應(yīng)亮度的確實(shí)，而且出現(xiàn)暗帶。在圖6的左側(cè)，示出表示在象素上亮度級(jí)的分布的眼睛刺激積分曲線?？梢钥吹?，在級(jí)128和127之間存在亮度的缺失，亮度級(jí)降到級(jí)96。圖6示出在觀察圖5所示的運(yùn)動(dòng)圖像期間眼細(xì)胞的反應(yīng)。具有離水平變換良好距離的眼細(xì)胞將積分來(lái)自對(duì)應(yīng)象素的足夠的光。只有變換附近的眼細(xì)胞將不能積分來(lái)自相同象素的大量光。在灰度級(jí)圖像的情況下，這種效應(yīng)對(duì)應(yīng)于假白邊或黑邊的出現(xiàn)。在彩色圖像的情況下，由于這種效應(yīng)將單獨(dú)地在不同顏色分量上發(fā)生，將引起在如皮膚一樣的均勻區(qū)域中彩色邊緣的出現(xiàn)。
現(xiàn)在，在本申請(qǐng)人的另一歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)，參見(jiàn)EP-A-0 980 059中公開(kāi)的發(fā)明的主要思想是預(yù)期圖像中的運(yùn)動(dòng)，來(lái)在眼睛積分的軌跡上放置運(yùn)動(dòng)區(qū)域的單元的不同的光脈沖。據(jù)此，依賴(lài)于眼睛的運(yùn)動(dòng)，在圖像中象素的一些子場(chǎng)的光脈沖被移位到在當(dāng)前圖像幀中的另一象素或多個(gè)象素以確保眼睛在它的運(yùn)動(dòng)期間的正確時(shí)間將接收到正確信息。在圖7中描述了這個(gè)原理。那里示出所有示出象素的第六和第七子場(chǎng)的光脈沖向右移位一個(gè)象素，第八子場(chǎng)的光脈沖向右移動(dòng)兩個(gè)象素，以及第九子場(chǎng)的光脈沖向右移動(dòng)三個(gè)象素。所有的象素具有相同的運(yùn)動(dòng)矢量，從而它們?nèi)窟M(jìn)行移位。子場(chǎng)移位操作可以簡(jiǎn)單地通過(guò)移位子場(chǎng)編碼字位來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣的效果是，跟隨在圖像中的運(yùn)動(dòng)的眼睛將積分第六到第九子場(chǎng)的所有光周期，這樣引起如在圖7底部的眼睛刺激曲線中所示的相應(yīng)的128亮度值。結(jié)果是將察覺(jué)不到暗區(qū)域。
注意在刺激積分曲線在變換的邊界區(qū)域是光滑的這方面的描述是理想化的。另一點(diǎn)要注意的是以傳統(tǒng)方式定義運(yùn)動(dòng)矢量，即，它指示了當(dāng)前幀的象素在接下來(lái)的視頻圖像中將去哪里。
在一物體隱藏另一物體，而且兩物體分別相互運(yùn)動(dòng)的情況下，用這種補(bǔ)償方法出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題。在這樣的情況下，在兩運(yùn)動(dòng)物體之間將出現(xiàn)新區(qū)域。在物體交叉的情況下，出現(xiàn)這種現(xiàn)象。如果物體沿相反方向運(yùn)動(dòng)，則增強(qiáng)這個(gè)問(wèn)題。顯然，在這兩個(gè)物體之間的邊界必須進(jìn)行補(bǔ)償以提供良好的清晰度。如上所述，假輪廓效應(yīng)將強(qiáng)烈降低清晰度。然而，如果我們必須補(bǔ)償在當(dāng)前隱藏的另一物體的前部的區(qū)域，將出現(xiàn)具有依賴(lài)于兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)矢量的外延的模糊區(qū)域。
在圖8中對(duì)此進(jìn)行了描述。圖8示出沿水平向左側(cè)以運(yùn)動(dòng)矢量 運(yùn)動(dòng)、作為矩形區(qū)域以淺灰色示出的運(yùn)動(dòng)物體的示例。運(yùn)動(dòng)物體在向右側(cè)以運(yùn)動(dòng)矢量 運(yùn)動(dòng)、以暗灰色示出的背景上運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)矢量代表前景物體的方向和距離，以及背景物體在一幀期間運(yùn)動(dòng)。
如果使用上面解釋的子場(chǎng)移位的補(bǔ)償方法，那么我們得到向左側(cè)的運(yùn)動(dòng)物體的光脈沖的移位和向右側(cè)的用于背景象素的光脈沖的移位。在示出幾個(gè)子場(chǎng)周期的圖8的中部描述了這種現(xiàn)象。這引起在圖像中察覺(jué)得到光/能量缺失的區(qū)域的出現(xiàn)。這是因?yàn)檠劬υ谶@個(gè)區(qū)域中不能積分足夠的光脈沖。出現(xiàn)區(qū)域在用于前景物體和背景物體的象素的移位光脈沖之間。由于隨著子場(chǎng)數(shù)的增加移位也增加的事實(shí)，此區(qū)域從子場(chǎng)到子場(chǎng)越來(lái)越寬。
在圖8的底部，描述了觀看者的眼睛將觀察到什么。在運(yùn)動(dòng)的前景物體的左邊界將出現(xiàn)清晰的變換。在運(yùn)動(dòng)物體的右邊界將出現(xiàn)模糊的變換。這有時(shí)被稱(chēng)為“黑洞”的出現(xiàn)。
圖9示出前景物體向左側(cè)運(yùn)動(dòng)而背景物體向右側(cè)運(yùn)動(dòng)的相同情形。前景和背景物體的運(yùn)動(dòng)以箭頭指示。在這種情況下，有差別地計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量，而且以不同的方式利用它們。在本申請(qǐng)人的另一歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)申請(qǐng)?zhí)?0250230.0中公開(kāi)了這類(lèi)運(yùn)動(dòng)矢量計(jì)算和處理。因此，為了本實(shí)施例的公開(kāi)，表達(dá)性地參考這一申請(qǐng)。
按照在另一申請(qǐng)中的解決方案，通過(guò)利用在運(yùn)動(dòng)估計(jì)器中為視頻圖象中的象素計(jì)算的運(yùn)動(dòng)矢量，按照獲得的運(yùn)動(dòng)矢量為當(dāng)前象素確定當(dāng)前象素來(lái)自先前的視頻圖象中的哪個(gè)位置的方式進(jìn)行假輪廓效應(yīng)的補(bǔ)償。所以，對(duì)于當(dāng)前幀中的每個(gè)象素或象素塊，唯一的運(yùn)動(dòng)矢量定義了此象素在前一視頻圖像中的源。此外，以不同的方式使用此矢量。換句話說(shuō)，對(duì)于來(lái)自當(dāng)前幀的每個(gè)象素，矢量描述了此象素來(lái)自前一幀中的什么地方。確信的是在運(yùn)動(dòng)估計(jì)器自身中，即使對(duì)于一個(gè)象素有幾種可能性，也只有一個(gè)矢量被指定給象素。例如在前一視頻圖像的幾個(gè)象素向當(dāng)前圖像中的相同位置運(yùn)動(dòng)的情況下，可能的矢量可以被結(jié)合成一個(gè)最終運(yùn)動(dòng)矢量。子場(chǎng)不像前一實(shí)施例那樣從當(dāng)前象素移位，而是它們被沿著運(yùn)動(dòng)矢量的方向從鄰近的象素拖動(dòng)到當(dāng)前象素。這種拖動(dòng)在物體交叉的情況下產(chǎn)生不同的假影，以及在圖9中進(jìn)行了描述。由于用于補(bǔ)償假輪廓效應(yīng)的信息是從位于運(yùn)動(dòng)象素后面的象素獲得，這將導(dǎo)致如圖9底部所示的變換邊界的重復(fù)。拖動(dòng)到運(yùn)動(dòng)背景的象素的信息來(lái)自淺灰色的前景物體。同樣地，拖動(dòng)到運(yùn)動(dòng)的前景物體的象素的信息來(lái)自暗灰色的背景物體。
同樣在這種情況下，我們看到來(lái)自在物體交叉的情況下子場(chǎng)拖動(dòng)的新的假影。事實(shí)上，缺陷再次出現(xiàn)在出現(xiàn)區(qū)域中，因?yàn)樗鼘?duì)應(yīng)于當(dāng)前隱藏在圖像中的新區(qū)域。部分背景被隱藏在是運(yùn)動(dòng)物體的淺灰色方塊的后面。
為了改進(jìn)根據(jù)子場(chǎng)移位和根據(jù)子場(chǎng)拖動(dòng)的兩種補(bǔ)償方法，發(fā)明了本質(zhì)上在于由具有來(lái)自下一幀信息的“洞填充”跟隨的“出現(xiàn)區(qū)域”檢測(cè)的新三維處理。首先，詳細(xì)解釋用于子場(chǎng)移位的改進(jìn)補(bǔ)償方法。在圖10中進(jìn)行了描述。此圖示出幀N和下一幀N+1。將在下一幀N+1中出現(xiàn)的幀N的隱藏區(qū)域在幀N中以虛線定界。此區(qū)域是出現(xiàn)區(qū)域。從幀N+1顯然的，出現(xiàn)區(qū)域完全由來(lái)自背景物體的象素組成。在圖10中指示出，從幀N到幀N+1，出現(xiàn)區(qū)域同樣向右運(yùn)動(dòng)。對(duì)于在幀N+1中定位出現(xiàn)區(qū)域應(yīng)該考慮這種運(yùn)動(dòng)。為了在幀N中精確的“洞填充”，需要利用在幀N+1中的運(yùn)動(dòng)后的出現(xiàn)區(qū)域的信息。這樣，為了洞填充需要利用的來(lái)自幀N的運(yùn)動(dòng)矢量信息來(lái)定位在幀N+1中的象素。根據(jù)圖10，明顯的是對(duì)于低子場(chǎng)數(shù)，只需要從幀N+1得到一些象素的子場(chǎng)條目，而對(duì)于高子場(chǎng)，需要復(fù)制巨大數(shù)目的象素的子場(chǎng)條目。需要補(bǔ)償哪個(gè)子場(chǎng)哪個(gè)象素的信息可以從子場(chǎng)移位計(jì)算得到。對(duì)于子場(chǎng)移位計(jì)算的細(xì)節(jié)的公開(kāi)，再次參見(jiàn)文件EP 0 978 817 A1。同樣的從計(jì)算的子場(chǎng)移位獲得為了洞填充需要從在幀N+1的運(yùn)動(dòng)后的出現(xiàn)區(qū)域中的哪些象素得到子場(chǎng)條目的信息。在圖10中以垂直線MB表示了前景物體和背景物體之間的運(yùn)動(dòng)后的邊界。用于每個(gè)子場(chǎng)的子場(chǎng)移位確定為了洞填充需要在這條垂直線MB左側(cè)和右側(cè)獲得哪些象素。用這樣的改進(jìn)補(bǔ)償方法，同樣將完全考慮運(yùn)動(dòng)物體的正確邊界，而且這產(chǎn)生了全局圖像清晰度的改進(jìn)。
關(guān)于根據(jù)子場(chǎng)拖動(dòng)的第二種補(bǔ)償方法，如下的修改是用于補(bǔ)償圖9所示的假影的解決方案。拖動(dòng)的信息不能從當(dāng)前幀獲得，而需要從下一幀獲得。在這種情況下，正如可以在圖10中看到的那樣，在當(dāng)前象素后面的正確信息將是可用的。對(duì)于在幀F(xiàn)N中邊界的背景物體的當(dāng)前象素，在幀F(xiàn)N+1中的對(duì)應(yīng)象素位于背景物體區(qū)域中間，而且這樣確保正確信息將被拖動(dòng)到在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體邊界的象素。
為了改進(jìn)補(bǔ)償方法，需要如“出現(xiàn)區(qū)域”檢測(cè)器之類(lèi)的設(shè)備。檢測(cè)出現(xiàn)區(qū)域有多種可能性。在下面，提供了一種執(zhí)行出現(xiàn)區(qū)域的檢測(cè)的簡(jiǎn)單方法。假設(shè)，我們?cè)O(shè)置對(duì)應(yīng)于圖10的淺灰色長(zhǎng)方形的運(yùn)動(dòng)的第一運(yùn)動(dòng)矢量 和對(duì)應(yīng)于背景的運(yùn)動(dòng)的第二運(yùn)動(dòng)矢量 為了檢測(cè)出現(xiàn)區(qū)域，將檢查位于給定運(yùn)動(dòng)矢量后面的運(yùn)動(dòng)矢量是否還指示相似的運(yùn)動(dòng)。為了進(jìn)行檢查，如圖11所示，將分析由第一和第二矢量的對(duì)立面確定的軌跡。在圖11上，由第一矢量 確定的對(duì)立面的軌跡仍然在方塊中，而且位于那些位置的矢量是相似的因此，對(duì)應(yīng)的區(qū)域不是臨界區(qū)域。在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的邊界處的位置(x0，y0)的情況下，位于由 定義的軌跡上的矢量在長(zhǎng)方形的外部，而且它們具有相反的方向。例如對(duì)矢量 相同情況也是成立的。所有具有在其后面的矢量具有相反方向的矢量位置屬于出現(xiàn)區(qū)域。用這種簡(jiǎn)單的策略，將容易地發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)區(qū)域的點(diǎn)。公開(kāi)的出現(xiàn)區(qū)域檢測(cè)器可以用于一種利用子場(chǎng)移位、一種利用子場(chǎng)拖動(dòng)的兩種改進(jìn)補(bǔ)償方法。
圖12示出按照本發(fā)明的設(shè)備的第一實(shí)施例。在此第一實(shí)施例中有至幀存儲(chǔ)器2的輸入1、運(yùn)動(dòng)估計(jì)器3和補(bǔ)償單元4。幀存儲(chǔ)器2與運(yùn)動(dòng)估計(jì)器3和補(bǔ)償單元4相連。運(yùn)動(dòng)估計(jì)器3有連接到補(bǔ)償單元4的第一和第二輸出。在輸入1，接收幀F(xiàn)N的RGB數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)給幀存儲(chǔ)器2、運(yùn)動(dòng)估計(jì)器3和補(bǔ)償單元4。除了幀F(xiàn)N，前一幀F(xiàn)N-1也從幀存儲(chǔ)器2傳送給運(yùn)動(dòng)估計(jì)器3。請(qǐng)注意，此后前一幀F(xiàn)N-1將被作為當(dāng)前幀。利用這兩幀，運(yùn)動(dòng)估計(jì)器3計(jì)算用于幀F(xiàn)N的運(yùn)動(dòng)矢量 向補(bǔ)償單元4轉(zhuǎn)發(fā)運(yùn)動(dòng)矢量 為了這個(gè)目的，用于前一幀F(xiàn)N-1的運(yùn)動(dòng)矢量 存儲(chǔ)在運(yùn)動(dòng)估計(jì)器3中。同樣運(yùn)動(dòng)估計(jì)器3在本實(shí)施例中輸出為每個(gè)象素指示它是否屬于幀F(xiàn)N-1中的出現(xiàn)區(qū)域的信息APN-1。如以上所解釋的那樣，出現(xiàn)區(qū)域的象素需要用改進(jìn)補(bǔ)償方法進(jìn)行補(bǔ)償。為了這個(gè)目的，將幀F(xiàn)N-1也輸入給補(bǔ)償單元4。在補(bǔ)償單元4中，進(jìn)行對(duì)幀F(xiàn)N-1的補(bǔ)償。補(bǔ)償后的幀F(xiàn)N-1出現(xiàn)在此塊的輸出5處。如圖12所示的補(bǔ)償系統(tǒng)引入一幀的處理延遲。
可替換的概念是組合標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)器和獨(dú)特的出現(xiàn)區(qū)域檢測(cè)器。例如，可以使用上面所公開(kāi)的出現(xiàn)區(qū)域檢測(cè)器。在圖13中示出了這種可以替換的概念。在圖13中部分地使用與圖12中相同的參考數(shù)字。這些參考數(shù)字代表與圖12中相同的部分。
圖13的實(shí)施例與圖12的實(shí)施例的不同在于包括分立的矢量存儲(chǔ)器6和分立的出現(xiàn)區(qū)域檢測(cè)器7。運(yùn)動(dòng)估計(jì)器3得到了簡(jiǎn)化，而且是為幀F(xiàn)N的象素提供運(yùn)動(dòng)矢量的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)估計(jì)器。矢量存儲(chǔ)器6的功能是存儲(chǔ)在一個(gè)幀周期內(nèi)來(lái)自運(yùn)動(dòng)估計(jì)器3的運(yùn)動(dòng)矢量數(shù)據(jù)，從而出現(xiàn)區(qū)域檢測(cè)器7得到前一幀F(xiàn)N-1的運(yùn)動(dòng)矢量 出現(xiàn)區(qū)域檢測(cè)器7為幀F(xiàn)N-1的每個(gè)象素確定它是否屬于出現(xiàn)區(qū)域，并給出出現(xiàn)區(qū)域信號(hào)APN-1給補(bǔ)償單元4。上面已經(jīng)解釋了確定象素是否屬于出現(xiàn)區(qū)域的方法。
在補(bǔ)償單元4的輸出，出現(xiàn)用于三個(gè)顏色分量RGB的補(bǔ)償過(guò)的子場(chǎng)編碼字。以已知的方式使用這些子場(chǎng)編碼字來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示器。
按照本發(fā)明的方法和設(shè)備不只應(yīng)用于假輪廓效應(yīng)補(bǔ)償。如，在使用在其中假輪廓效應(yīng)不再是問(wèn)題的新的等離子體顯示技術(shù)的情況下，公開(kāi)的方法和設(shè)備可以用于圖像質(zhì)量的改進(jìn)，特別是清晰度的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于如假輪廓效應(yīng)補(bǔ)償?shù)鹊奶幚硪曨l圖像的方法，視頻圖像由象素組成，象素由至少一個(gè)數(shù)字編碼字進(jìn)行數(shù)字編碼，其中對(duì)于數(shù)字編碼字的每位指定了特定的持續(xù)時(shí)間，此后稱(chēng)為子場(chǎng)，在其間整個(gè)象素或象素的分量被激活，其中為象素計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量，而且為了圖像質(zhì)量的改進(jìn)，運(yùn)動(dòng)矢量被用于更新象素的至少一個(gè)子場(chǎng)編碼字，其特征在于在當(dāng)前圖像中檢查是否有當(dāng)前隱藏但在下一視頻圖像中出現(xiàn)的區(qū)域，然后通過(guò)利用來(lái)自下一視頻圖像中出現(xiàn)區(qū)域的象素的子場(chǎng)編碼字條目更新來(lái)自當(dāng)前圖像中出現(xiàn)區(qū)域的象素的子場(chǎng)編碼字。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)依賴(lài)于運(yùn)動(dòng)矢量為子場(chǎng)編碼字條目計(jì)算移位坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行根據(jù)運(yùn)動(dòng)矢量的子場(chǎng)編碼字的更新，其中運(yùn)動(dòng)矢量被定義為指向在當(dāng)前視頻圖像中的象素移動(dòng)到下一視頻圖像中的位置，而且移位坐標(biāo)被用于將當(dāng)前象素的子場(chǎng)編碼字條目移位到沿運(yùn)動(dòng)矢量方向的象素。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于通過(guò)取得來(lái)自下一視頻圖像中出現(xiàn)區(qū)域的相應(yīng)象素的子場(chǎng)編碼字條目來(lái)更新來(lái)自當(dāng)前圖像中出現(xiàn)區(qū)域的象素的子場(chǎng)編碼字。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)依賴(lài)于運(yùn)動(dòng)矢量為子場(chǎng)編碼字條目計(jì)算拖動(dòng)坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行根據(jù)它們的運(yùn)動(dòng)矢量的對(duì)于當(dāng)前視頻圖像的象素的子場(chǎng)編碼字的更新，其中運(yùn)動(dòng)矢量被定義為指向在當(dāng)前視頻圖像中的象素移動(dòng)到下一視頻圖像中的位置，而且拖動(dòng)坐標(biāo)被用于將當(dāng)前視頻圖像中象素的子場(chǎng)編碼字條目沿運(yùn)動(dòng)矢量方向拖動(dòng)給當(dāng)前象素。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于通過(guò)將下一視頻圖像中相應(yīng)象素的子場(chǎng)編碼字條目沿運(yùn)動(dòng)矢量方向拖動(dòng)給當(dāng)前象素補(bǔ)償來(lái)自當(dāng)前圖像中出現(xiàn)區(qū)域的象素的子場(chǎng)編碼字。
6.按照權(quán)利要求1到5之一所述的方法，其特征在于為了檢查當(dāng)前象素是否屬于當(dāng)前隱藏但在下一視頻圖像中出現(xiàn)的區(qū)域，分析是否為位于鏡上的象素指定與當(dāng)前象素的運(yùn)動(dòng)矢量不具有相似性的當(dāng)前象素運(yùn)動(dòng)矢量的變換運(yùn)動(dòng)矢量箭頭。
7.一種用于如假輪廓效應(yīng)補(bǔ)償?shù)鹊奶幚硪曨l圖像的設(shè)備，視頻圖像由象素組成，象素由至少一個(gè)數(shù)字編碼字進(jìn)行數(shù)字編碼，其中對(duì)于數(shù)字編碼字的每位指定了特定的持續(xù)時(shí)間，此后稱(chēng)為子場(chǎng)，在其間整個(gè)象素或象素的分量被激活，所述設(shè)備包括運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元(3)，在其中為象素計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量，所述設(shè)備還包括處理單元(4)，在其中為了圖像質(zhì)量改進(jìn)使用運(yùn)動(dòng)矢量來(lái)更新象素的至少一個(gè)子場(chǎng)編碼字，其特征在于所述設(shè)備還包括出現(xiàn)區(qū)域檢測(cè)器(7)，在其中檢查在當(dāng)前圖象中是否有當(dāng)前隱藏但在下一視頻圖像中出現(xiàn)的區(qū)域，以及所述設(shè)備包括進(jìn)一步處理單元，在其中通過(guò)利用來(lái)自下一視頻圖像中出現(xiàn)區(qū)域的象素的子場(chǎng)編碼字條目補(bǔ)償來(lái)自當(dāng)前圖像中出現(xiàn)區(qū)域的象素的子場(chǎng)編碼字。
8.按照權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于出現(xiàn)區(qū)域檢測(cè)器(7)集成在運(yùn)動(dòng)估計(jì)器(3)中。
9.按照權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于出現(xiàn)區(qū)域檢測(cè)器(7)是接收作為輸入的當(dāng)前視頻圖像的運(yùn)動(dòng)矢量的分立單元。
10.按照權(quán)利要求7到9之一所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括諸如等離子體顯示器、LCOS顯示器或DMD顯示器之類(lèi)的矩陣顯示器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于處理視頻圖像的數(shù)據(jù)的方法來(lái)在如等離子體顯示板等顯示裝置上顯示此圖像。根據(jù)沿著當(dāng)前象素的運(yùn)動(dòng)矢量方向移位子場(chǎng)編碼字條目進(jìn)行假輪廓補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)有假輪廓效應(yīng)補(bǔ)償方法在物體交叉的情況下在圖像中產(chǎn)生假影。在出現(xiàn)區(qū)域存在光產(chǎn)生的缺失。本發(fā)明通過(guò)檢查在圖像中是否存在當(dāng)前隱藏但在下一幀中將出現(xiàn)的區(qū)域，并提供用于“洞填充”的修正補(bǔ)償方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。本發(fā)明同樣給出了用于根據(jù)沿運(yùn)動(dòng)矢量方向向當(dāng)前象素進(jìn)行子場(chǎng)編碼字條目的拖動(dòng)的改進(jìn)補(bǔ)償方法的解決方案。
文檔編號(hào)G09G3/28GK1475006SQ01818681
公開(kāi)日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2001年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月18日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·魏特布魯赫, 塞巴斯蒂安 魏特布魯赫, 科雷亞, 卡洛斯·科雷亞, 茨溫格, 賴(lài)納·茨溫格 申請(qǐng)人:湯姆森許可貿(mào)易公司