專(zhuān)利名稱(chēng)：一種對(duì)電視信號(hào)的運(yùn)動(dòng)做分級(jí)預(yù)測(cè)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)一個(gè)電視信號(hào)的運(yùn)動(dòng)做出分級(jí)預(yù)測(cè)的方法。
在電視信號(hào)中，這樣的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)(所謂“motion estimation”)特別適用于數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化，節(jié)省傳輸帶寬、傳輸時(shí)間或記錄器的儲(chǔ)存容量等方面。因此，依照運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)的結(jié)果，連續(xù)的幀面不象在常規(guī)電視信號(hào)的情況下那樣完整地發(fā)送，而是發(fā)送代表著連續(xù)幀面之間任一種改變的不同因數(shù)。運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)的進(jìn)一步使用在變換某些信號(hào)處理電路，例如梳狀濾波器，在電視信號(hào)中它們的工作方式依賴(lài)于運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)在視頻攝像機(jī)上也是需要的，因?yàn)橛捎跀z像機(jī)無(wú)意中的抖動(dòng)而產(chǎn)生的沖擊變化要用機(jī)械的或電子學(xué)的辦法來(lái)平衡掉。
視頻圖象之間的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)愈有效，則搜索范圍愈大。為了克服與此有關(guān)的硬件所帶來(lái)的沉重配置，人們采取了分級(jí)結(jié)構(gòu)。因此，一開(kāi)始和在比較粗糙的方式下，在整個(gè)搜索范圍內(nèi)尋找出一個(gè)最好的運(yùn)動(dòng)因數(shù)，進(jìn)而在找到了的位置的鄰域進(jìn)行更精細(xì)的析象以改善這一因數(shù)。
在根據(jù)“象塊匹配算法”預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)的已知方式下，要處理的視頻圖象被分成固定大小的象塊。相對(duì)于第二視頻圖象的運(yùn)動(dòng)是對(duì)各個(gè)象塊來(lái)決定的，因?yàn)橄髩K的誤差值(失真)是在一個(gè)搜索范圍內(nèi)對(duì)各個(gè)可能的位移來(lái)計(jì)算，據(jù)此最小的一個(gè)值就被決定。因此，硬件中的裝置是以市場(chǎng)上可買(mǎi)到的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)芯片，例如SGS—Thomson公司生產(chǎn)的STI3320，為基礎(chǔ)的。這一微型組件在一水平和垂直方向?yàn)椤?/＋7的搜索范圍內(nèi)計(jì)算具有最小的失真的位移。搜索范圍能用級(jí)聯(lián)許多芯片的辦法加以擴(kuò)大。在一個(gè)方面，對(duì)于高清晰度電視(HDTV)，對(duì)于按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)的視頻圖象(在這里，計(jì)算的是在時(shí)間上分開(kāi)較遠(yuǎn)的圖象之間的運(yùn)動(dòng))，人們?cè)敢馐褂靡粋€(gè)盡可能大的搜索范圍來(lái)預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)，從而決定的位移具有1/2象素的分辨率。用“全搜索象塊匹配”法(其中各個(gè)可能的位移意味著一個(gè)平行的算術(shù)單位)，甚至在使用集成的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)芯片時(shí)，也需要數(shù)以幾百種的微型組件。
在硬件上的花費(fèi)可以通過(guò)用分級(jí)方式預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)的方法來(lái)降低。因此，在第一步，使用一個(gè)降低了的分辨率來(lái)探查整個(gè)搜索范圍。然后，在新的一步，環(huán)繞著具有最低失真的位置，使用較高的分辨率來(lái)確定最小的失真效應(yīng)。這一過(guò)程能夠按照所希望的那樣多遍地使用更精細(xì)的分辨率重復(fù)地進(jìn)行。
本發(fā)明的目的是為了減少做這樣的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)所需的電路(所謂的硬件)數(shù)量。本發(fā)明的有益發(fā)展在附加的要求權(quán)利中詳細(xì)說(shuō)明。
因此，通過(guò)本發(fā)明，在較低的、更精細(xì)地析象的分級(jí)等級(jí)上產(chǎn)生出相互無(wú)重疊的區(qū)間，并且，這些范圍的臨界點(diǎn)就當(dāng)作在分級(jí)中對(duì)位于更高等級(jí)上做分析的點(diǎn)使用。更可取的是，位于行之間而又不代表行光柵中實(shí)象素的點(diǎn)放在相互無(wú)重疊的區(qū)間內(nèi)來(lái)探查。
下面，結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明解釋本發(fā)明。其中，

圖1表示一公知的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)方式的例子。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)方式的原理。
圖3是在分級(jí)中較高等級(jí)的4象素分辨率的例子。
圖4是濾波值如何計(jì)算的一個(gè)例子。
圖1是表示具有一個(gè)重疊范圍U的兩個(gè)象塊1，2。當(dāng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)時(shí)，起初只是在第一次分級(jí)步驟上對(duì)黑體標(biāo)記十字形3做探查。舉例說(shuō)，假如點(diǎn)4a顯得是最佳的，那么，人們將只考慮環(huán)繞著它的4b、4c、4d、4e等點(diǎn)。這就導(dǎo)致人們必須對(duì)這些點(diǎn)的領(lǐng)域?qū)嵭杏?jì)算。如圖1所描述，這該是淡體標(biāo)記X形4所代表的象塊1、2之一中的各八個(gè)點(diǎn)。這意味著，在第二次分級(jí)步驟上，需要的電路數(shù)量必須分配給這八個(gè)點(diǎn)。于是圖1表示一個(gè)例子，它包括用一象素分辨率做第一次搜索和環(huán)繞著第一次找著的象素用1/2象素分辨率做隨后的搜索。顯然，1/2象素搜索范圍環(huán)繞一象素值重疊。各1/2象素值至少屬于兩個(gè)分級(jí)的搜索范圍，1/2象素對(duì)角線因此實(shí)際上屬于四個(gè)搜索范圍。
在圖2中，象塊1a和2a不再具有任何重疊區(qū)間。結(jié)果，各點(diǎn)毫不含糊地屬于在最高類(lèi)型的一個(gè)點(diǎn)。在第一分級(jí)中，圓圈代表的點(diǎn)5被探查，即與圖1對(duì)比，不是十字形代表的點(diǎn)3。此后，在第二分級(jí)步驟中，環(huán)繞著點(diǎn)5的四個(gè)點(diǎn)在各種情況下被探查。顯然現(xiàn)在必須探查的只是四個(gè)點(diǎn)，而不是如圖1中的八個(gè)點(diǎn)。所需的電路(或硬件)數(shù)量當(dāng)然近似地照這一因數(shù)減少了。點(diǎn)5不再是實(shí)際的象素，因?yàn)樗鼈兲幱趫D1中所示的行光柵之外。為探查這些點(diǎn)5所要求的電路數(shù)量，無(wú)論如何，是較低的。它僅僅包含一個(gè)濾波器，其中這些點(diǎn)的值是相加的，因此得到的和要除以4。換句話說(shuō)，求得了這四個(gè)點(diǎn)實(shí)際平均值。于是在第一分級(jí)步驟上，人們不再使用原來(lái)的象素值，而是寧愿取已濾波的象素值。在第二分級(jí)步驟上，人們現(xiàn)在在這些已濾波點(diǎn)的領(lǐng)域進(jìn)行搜索。
這一方法也擴(kuò)展用于多等級(jí)分級(jí)法。
圖3給出了按照常規(guī)方法，在較高等級(jí)的一個(gè)4象素分辨率和隨后一個(gè)象素分辨率的例子。在這里必須在較低的等級(jí)上分析24個(gè)位置。
對(duì)比之處，圖4再次表示使用在無(wú)重疊象塊的實(shí)施例。在較高的分級(jí)等級(jí)上，位于區(qū)間臨界部分內(nèi)的四象素值被計(jì)算。此后，人們對(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有最低失真的已濾波的四象素點(diǎn)領(lǐng)域做出搜索，從而只有16個(gè)位置現(xiàn)在有其實(shí)際重要性。
根據(jù)本發(fā)明提出的方法不限于對(duì)運(yùn)動(dòng)的預(yù)測(cè)，且能用在任何分級(jí)結(jié)構(gòu)有用的地方。在各種情況下，相互無(wú)重疊區(qū)間在較低的、更精細(xì)析象的分級(jí)等級(jí)上產(chǎn)生，且這些區(qū)間的臨界點(diǎn)被當(dāng)成在上面的等級(jí)上的點(diǎn)做分析來(lái)使用。
權(quán)利要求
1.對(duì)一個(gè)電視信號(hào)的運(yùn)動(dòng)做出分級(jí)預(yù)測(cè)的方法，信號(hào)中視頻圖象分成固定大小的象塊，而相對(duì)于第二視頻圖象的運(yùn)動(dòng)則對(duì)各個(gè)象塊來(lái)確定，其特征在于，相互無(wú)重疊區(qū)間產(chǎn)生于較低的、更為精細(xì)析象的分級(jí)等級(jí)上，并且，這些范圍的臨界點(diǎn)當(dāng)在分級(jí)中處于較高等級(jí)上分析的點(diǎn)來(lái)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，處于行之間而不代表行光柵中的實(shí)象素的點(diǎn)放在相互無(wú)重疊范圍內(nèi)來(lái)探查。
全文摘要
在一個(gè)電視信號(hào)中做出運(yùn)動(dòng)的分級(jí)預(yù)測(cè)的方法。相互無(wú)重疊區(qū)間在較低的、更精細(xì)地析象的分級(jí)等級(jí)上產(chǎn)生，而這些區(qū)間的臨界點(diǎn)就當(dāng)作在分級(jí)中處于較高等級(jí)上分析的點(diǎn)來(lái)使用。更可取的是，處于行之間而不代表行光柵中實(shí)象素的點(diǎn)放在相互無(wú)重疊區(qū)間內(nèi)來(lái)探查。
文檔編號(hào)H04N7/32GK1117694SQ9411293
公開(kāi)日1996年2月28日 申請(qǐng)日期1994年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月11日
發(fā)明者邁克爾·德雷克斯勒, 卡斯特恩·赫佩爾, 海因茨·沃納·基森 申請(qǐng)人:德國(guó)湯姆森-勃朗特有限公司