專利名稱：視頻圖象處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻圖象處理，更具體地說(shuō)，涉及產(chǎn)生用來(lái)向一個(gè)圖象的不同區(qū)域指示輪廓運(yùn)動(dòng)的方向和幅度和運(yùn)動(dòng)矢量。這種矢量然后可用于幫助產(chǎn)生所需的輸出圖形。
在我們的英國(guó)專利GB-B-2188510中，介紹過(guò)一種視頻圖象處理方法。該方法產(chǎn)生一列可用于視頻圖象的一個(gè)測(cè)量塊的運(yùn)動(dòng)矢量。這些運(yùn)動(dòng)矢量中合適的一個(gè)矢量可指定給該圖象的每個(gè)區(qū)域。每個(gè)區(qū)域可以小到如同一個(gè)圖形元(象素)，或它可以包括多個(gè)圖形元或一組圖形塊。
當(dāng)要求產(chǎn)生相應(yīng)于各時(shí)刻的中間的兩個(gè)輸入場(chǎng)的輸入視頻場(chǎng)時(shí)，這種運(yùn)動(dòng)矢量是特別有用的。這種輸出場(chǎng)在視頻圖象處理系統(tǒng)中是必需的。這些處理系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)的變換或以產(chǎn)生慢運(yùn)動(dòng)效應(yīng)的方法，將視頻圖象轉(zhuǎn)送到膠帶或從膠帶獲得視頻圖象。
在我們的國(guó)際專利申請(qǐng)No.PCT/GB92/00952中，描述了產(chǎn)生既可用于指定給一個(gè)特定的輸入場(chǎng)的、或在一個(gè)特定的場(chǎng)間間隔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)矢量的方法。
在傳統(tǒng)的PAL電視信號(hào)中，順次場(chǎng)是交錯(cuò)的。這就是說(shuō)，每場(chǎng)包含要顯示在視頻顯示器的交替行上的數(shù)據(jù)。這被人們稱之為2∶1交錯(cuò)。業(yè)已發(fā)現(xiàn)當(dāng)矢量在一對(duì)順次的交替視頻場(chǎng)之間求取時(shí)，在由此求取的矢量中會(huì)形成誤差，其原因是數(shù)據(jù)是基于交替的圖象形行的。
由于這個(gè)原因，最好用諸如在視頻圖象的順次幀之間的相位相關(guān)的方法求取矢量，例如，通過(guò)在一個(gè)2∶1交錯(cuò)信號(hào)的交替場(chǎng)之間相關(guān)，使得在正被相關(guān)的數(shù)據(jù)行之間的差別消失。然而如果采用這一種方法，可測(cè)的最大的運(yùn)動(dòng)速度為采用交錯(cuò)相關(guān)可測(cè)的速度的一半。
因此，本發(fā)明的最佳實(shí)施例導(dǎo)求對(duì)上述問(wèn)題的解答即，在求取的運(yùn)動(dòng)矢量無(wú)明顯的誤差下實(shí)現(xiàn)場(chǎng)間相關(guān)。
現(xiàn)要說(shuō)明的一點(diǎn)是，在權(quán)利要求書(shū)中已對(duì)本發(fā)明作了定義。
現(xiàn)在結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)介紹本發(fā)明的最佳實(shí)施例。


圖1a和b示出了本發(fā)明的一對(duì)交錯(cuò)視頻場(chǎng)和施加了垂直移位后的結(jié)果;
圖2示出了實(shí)施本發(fā)明的第一系統(tǒng);
圖3示出了實(shí)施本發(fā)明的第二系統(tǒng);而圖4則示出了圖3的系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例。
圖1a示出了一對(duì)在其各自時(shí)間間隔時(shí)的順次的交錯(cuò)視頻場(chǎng)。第一視頻場(chǎng)各行用X表示，而第二視頻場(chǎng)各行則用圍圈的X表示?？梢郧宄乜吹浇诲e(cuò)視頻場(chǎng)被垂直位移了一行。
在圖1b中，可以看到采用本發(fā)明的實(shí)施例位移后的同一對(duì)視頻場(chǎng)。圖1a的每一場(chǎng)已被移位了半個(gè)圖形行，即第一場(chǎng)已下移半行，第二場(chǎng)已被上移半行。結(jié)果，兩個(gè)場(chǎng)的圖形行在圖1b中是垂直對(duì)準(zhǔn)的。圖1a中的箭頭表示位移方向和幅度。
上述兩個(gè)垂直對(duì)準(zhǔn)的場(chǎng)于是可以按照在我們的英國(guó)專利GB-B-2188510中所述的方法進(jìn)行相關(guān)，以求出一組用于指定給圖形區(qū)域的運(yùn)動(dòng)矢量。其它求取矢量的方法，諸如圖塊匹配(blockmatching)，也是可以采用的。
這種垂直再對(duì)準(zhǔn)和隨之的場(chǎng)相關(guān)的效果是為了使最大速度的范圍加倍，而最大速度的范圍則可以在一系列視頻圖形中檢測(cè)到。同時(shí)也減少了在求得的相位相關(guān)面(correlationsarface)上的噪聲。這種在噪聲方面的減少原因是由于達(dá)到較高的取樣速率而使相關(guān)面中的非相關(guān)成份減少。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到比起以幀取樣速率產(chǎn)生的相關(guān)，在順次場(chǎng)間求得的矢量更能夠跟隨在視頻系列中的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)和快加速。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在原來(lái)視頻信號(hào)中不存在的某些小的垂直運(yùn)動(dòng)可以被系統(tǒng)檢測(cè)到。這可能是由于在原來(lái)的源材料中的混淆分量引起的。用一個(gè)附加濾波器可以除去該效應(yīng)。
為了進(jìn)一步改善相關(guān)噪聲，可以將一個(gè)暫時(shí)濾波器(temporalfilter)用于本發(fā)明。在我們的國(guó)際專利申請(qǐng)No.PCT/GB92/00952中描述了二種可能的類型。使用這種暫時(shí)濾波器的優(yōu)點(diǎn)是為了改善相關(guān)面的信號(hào)/噪聲比，在指定前再定時(shí)相關(guān)面，及減少由于順次的相關(guān)面是由在視頻信號(hào)中的交替的交錯(cuò)行中求取而引起的交替的垂直誤差。
圖2示出了包括一個(gè)暫時(shí)濾波器的電路的第一實(shí)施例。該電路按照我們的國(guó)際專利No.PCT/GB92/00952中的所謂三場(chǎng)法工作。它產(chǎn)生適合于指定給三順次的輸入場(chǎng)的，在圖2中A點(diǎn)出現(xiàn)的中心場(chǎng)的一列輸出矢量。
輸入視頻場(chǎng)通過(guò)順次場(chǎng)延遲線2，使提供三個(gè)順次視頻場(chǎng)作相位相關(guān)。在實(shí)際工作時(shí)，這使第一對(duì)視頻場(chǎng)被加到一個(gè)場(chǎng)移行器(shifter)4的向下和向上輸入端。移行器將場(chǎng)如圖1所示那樣移行，并產(chǎn)生組成相位相關(guān)器6的輸入的輸出場(chǎng)。同時(shí)，在A點(diǎn)出現(xiàn)的該對(duì)的場(chǎng)也通到第二場(chǎng)移行器8的向下輸入端，移行器8的向上輸入端接收已比A點(diǎn)的場(chǎng)有進(jìn)一步延遲的場(chǎng)。此第二場(chǎng)移行器以與圖1相反方向?qū)?chǎng)進(jìn)行延遲。由此產(chǎn)生移位半行的場(chǎng)，該移位后的場(chǎng)又被輸入相位相關(guān)器10。于是，輸入到相關(guān)器8的場(chǎng)的行位置是與輸入到相關(guān)器10的那些場(chǎng)的行位置相交錯(cuò)的。這樣，相關(guān)面是在視頻系列的第一和第二，和第二和第三場(chǎng)之間求取的。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到由場(chǎng)移行器4輸出的場(chǎng)是位于一由場(chǎng)移行器8輸出的場(chǎng)相交錯(cuò)的垂直位置上。于是，輸入到圖2系統(tǒng)的場(chǎng)要經(jīng)歷場(chǎng)移行器4的向下和向上移行，和經(jīng)歷場(chǎng)移行器8的向下和向上移行。正是這種交替的場(chǎng)的向下和向上移行減少了在輸出圖形中的交替垂直誤差。
由相位相關(guān)器6和10所產(chǎn)生的相位相關(guān)面在乘法器12中被乘以0.5，乘法器的輸出在加法器14中相加，然后將加法器輸出加到峰值運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)器16中。由此產(chǎn)生一列矢量，這些矢量然后被指定給視頻圖象的象素區(qū)域。
圖3示出了采用本發(fā)明的第二系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，圖2系統(tǒng)的又加上一級(jí)。這就實(shí)現(xiàn)了在我們的專利No.PCT/GB92/00952中所稱的兩場(chǎng)算法，并產(chǎn)生了一組可應(yīng)用于圖中所示的場(chǎng)間間隔A。本系統(tǒng)的工作原理與圖2的系統(tǒng)相似，只是多加了延遲裝置2，而這能實(shí)現(xiàn)另一對(duì)場(chǎng)的場(chǎng)移行和相位相關(guān)。因此，一個(gè)附加的場(chǎng)移行器18，相位相關(guān)器20和乘法器也相應(yīng)加上了。乘法器的系數(shù)也作了改變。中間一個(gè)乘法器12的系數(shù)為0.5而其它兩個(gè)乘法器的系數(shù)為0.25。它們的輸出部在加法器中相加產(chǎn)生一相關(guān)面，該相關(guān)面被輸入到峰值矢量檢波器16，由該檢波器產(chǎn)生一組備作對(duì)視頻信號(hào)指定的矢量。
圖3所示的系統(tǒng)的另一實(shí)施例示于圖4中。其中，一個(gè)+/-圖形移行電路22對(duì)交替輸入的視頻場(chǎng)向上或向下移位半個(gè)圖形行。被移位的場(chǎng)然后送至產(chǎn)生在一對(duì)視頻場(chǎng)之間的相位相關(guān)面的相位相關(guān)器。由場(chǎng)延遲線26產(chǎn)生由相關(guān)器24輸出的相位相關(guān)面的兩個(gè)延遲型。兩個(gè)場(chǎng)延遲和相位校正器和輸出在三個(gè)乘法器28中被乘以系數(shù)。其中間乘法器的系數(shù)為0.5，而另外兩個(gè)為0.25。乘法器的輸出在送到峰值矢量檢波器前先在加法器14被相加。
該電路可以通過(guò)將右邊乘法器的系數(shù)設(shè)定為零而其它兩個(gè)為0.5簡(jiǎn)單模擬圖2的電路。這將可產(chǎn)生一組用于三場(chǎng)算法的矢量。
具有暫時(shí)濾波器的本發(fā)明是這樣的奇數(shù)系數(shù)應(yīng)該與偶數(shù)系數(shù)總值相等。于是，在圖3和圖4所示的系統(tǒng)中，奇系數(shù)(外側(cè))之和等于中心的偶系數(shù)。因而，給由每個(gè)用于相位相關(guān)的移位的場(chǎng)位置求得的矢量以同樣的加權(quán)。
上面根據(jù)硬件電路描述了本發(fā)明系統(tǒng)實(shí)施例，然而，熟悉本領(lǐng)域的人顯然可用通用的硬件電路配以適當(dāng)?shù)能浖?lái)實(shí)現(xiàn)上述系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種視頻信息運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎㄈ缦虏襟E接收一個(gè)視頻信號(hào)的順次交錯(cuò)的視頻場(chǎng)；垂直移位交替視頻場(chǎng)，從而基本上將交錯(cuò)的場(chǎng)對(duì)的圖形行對(duì)準(zhǔn)，及對(duì)每對(duì)場(chǎng)進(jìn)行比較以產(chǎn)生一組運(yùn)動(dòng)用于補(bǔ)償視頻信號(hào)的運(yùn)動(dòng)的矢量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的視頻信號(hào)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆椒?，其中?chǎng)是2∶1交錯(cuò)的，并交替地被向上和向下移位半個(gè)圖形行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的運(yùn)動(dòng)視頻信號(hào)補(bǔ)償?shù)姆椒?，其中比較場(chǎng)產(chǎn)生一組運(yùn)動(dòng)矢量的步驟包括暫時(shí)濾除在兩個(gè)或兩個(gè)以上場(chǎng)間隔內(nèi)求得的運(yùn)動(dòng)矢量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的視頻運(yùn)動(dòng)信號(hào)補(bǔ)償?shù)姆椒?，其中一組運(yùn)動(dòng)矢量是相應(yīng)于一個(gè)特定輸入場(chǎng)求得的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的視頻運(yùn)動(dòng)信號(hào)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎㄈ缦虏襟E分別由第一和第二，和第二和第三求取第一和第二組運(yùn)動(dòng)矢量，和由所述第一和第二組中求取第三組矢量。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的視頻運(yùn)動(dòng)信號(hào)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ渲幸唤M運(yùn)動(dòng)矢量是相應(yīng)于一特定場(chǎng)間間隔求取的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的視頻運(yùn)動(dòng)信號(hào)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ◤牡谝缓偷诙?，第二和第三，及第三和第四輸入?chǎng)中分別求取第一、第二、和第三組運(yùn)動(dòng)矢量，并從所述第一、第二和第三組中求取第四組運(yùn)動(dòng)矢量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的視頻運(yùn)動(dòng)信號(hào)補(bǔ)償?shù)姆椒?，包括如下步驟在每個(gè)場(chǎng)周期交替地向下和向上垂直移位在一個(gè)輸入視頻場(chǎng)中的一場(chǎng)，并從如此移位的場(chǎng)中從相應(yīng)的移位的場(chǎng)位置的相鄰場(chǎng)中產(chǎn)生一組運(yùn)動(dòng)矢量。
9.一個(gè)用于視頻運(yùn)動(dòng)信號(hào)補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)，包括用于接收一個(gè)視頻信號(hào)的順次的交錯(cuò)視頻場(chǎng)的裝置;用于垂直位移交替的視頻場(chǎng)由此基本對(duì)準(zhǔn)交錯(cuò)場(chǎng)對(duì)的圖形行的裝置;及用于比較每對(duì)場(chǎng)以產(chǎn)生一組用于運(yùn)動(dòng)視頻信號(hào)的運(yùn)動(dòng)矢量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的視頻運(yùn)動(dòng)信號(hào)補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)，其中場(chǎng)是2∶1交錯(cuò)的并交替地向上和向下移位半圖形行。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的視頻運(yùn)動(dòng)信號(hào)補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)，包括用于暫時(shí)濾除在兩個(gè)或兩個(gè)以上的場(chǎng)間隔內(nèi)求取的運(yùn)動(dòng)矢量的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的視頻運(yùn)動(dòng)信號(hào)補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)，其中的暫時(shí)濾波裝置求取一組相應(yīng)于一個(gè)特定輸入場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)矢量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的視頻運(yùn)動(dòng)信號(hào)補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)其中的暫時(shí)濾波裝置包括用于分別從第一和第二，及第二和第三輸入場(chǎng)中求取第一和第二組運(yùn)動(dòng)矢量的裝置;以及用于從所述第一和第二組中求取第三組運(yùn)動(dòng)矢量的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的視頻運(yùn)動(dòng)信號(hào)補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)，其中暫時(shí)濾波裝置求取一組相應(yīng)于一特定場(chǎng)間周期的運(yùn)動(dòng)矢量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的視頻運(yùn)動(dòng)信號(hào)補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)，其中暫時(shí)濾波裝置包括用于從第一和第二，第二和第三，及第三和第四輸入場(chǎng)中分別求取第一，第二，及第三組運(yùn)動(dòng)矢量的裝置，以及用于從所述第一、第二，及第三組中求取第四組運(yùn)動(dòng)矢量的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的視頻運(yùn)動(dòng)信號(hào)補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)，其中的垂直移位裝置隨著每個(gè)場(chǎng)周期交替地向上和向下移位一個(gè)輸入視頻場(chǎng)，并從由此移位的場(chǎng)和在一個(gè)相應(yīng)的移位場(chǎng)的位置中的相鄰場(chǎng)產(chǎn)生一組運(yùn)動(dòng)矢量。
17.從一個(gè)視頻信號(hào)中產(chǎn)生一組運(yùn)動(dòng)矢量的方法，包括接收一個(gè)視頻信號(hào)的順次的交錯(cuò)視頻場(chǎng)的步驟;垂直地移位交替視頻場(chǎng)由此基本對(duì)準(zhǔn)交錯(cuò)場(chǎng)對(duì)的圖形行;以及比較每對(duì)場(chǎng)以產(chǎn)生一組運(yùn)動(dòng)矢量。
18.一種用于由一個(gè)視頻信號(hào)產(chǎn)生一組運(yùn)動(dòng)矢量的設(shè)備，包括用于接收一個(gè)視頻信號(hào)的順次的交錯(cuò)視頻場(chǎng)的裝置;用于垂直地移位交替的視頻場(chǎng)由此基本對(duì)準(zhǔn)交錯(cuò)場(chǎng)對(duì)的圖形行的裝置;以及用于比較每對(duì)場(chǎng)以產(chǎn)生一組運(yùn)動(dòng)矢量的裝置。
全文摘要
用于從視頻信號(hào)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)矢量的方法，該方法可用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，適用于交錯(cuò)的視頻信號(hào)。通過(guò)向上移動(dòng)一個(gè)場(chǎng)的行半個(gè)圖形行和向下移動(dòng)下一場(chǎng)的行半個(gè)圖形行將交替的視頻場(chǎng)垂直移位以對(duì)準(zhǔn)交錯(cuò)場(chǎng)的圖形行，對(duì)由此得到的場(chǎng)被比較以產(chǎn)生一組用于視頻信號(hào)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)動(dòng)矢量。
文檔編號(hào)H04N5/14GK1072555SQ9211027
公開(kāi)日1993年5月26日 申請(qǐng)日期1992年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月3日
發(fā)明者邁克爾·伯爾, 菲利普·格雷厄姆·萊頓, 羅德里克·湯姆森 申請(qǐng)人:英國(guó)廣播公司