專利名稱：具有高效率運(yùn)算的區(qū)塊比較方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種區(qū)塊比較方法，尤指一種適用于數(shù)字影像穩(wěn)定系統(tǒng)的區(qū)塊比較方法。
背景技術(shù)：
移動(dòng)估算(motion estimation)是數(shù)字動(dòng)態(tài)視頻影像處理(例如由數(shù)字?jǐn)z影機(jī)所拍攝的影像)中常使用的技術(shù)，例如用在數(shù)字影像壓縮以及數(shù)字影像穩(wěn)定系統(tǒng)中的手振補(bǔ)償。所謂的移動(dòng)估算是用以計(jì)算被連續(xù)拍攝所獲得的多幀(frame)之間的移動(dòng)向量以消除視頻幀在時(shí)間上冗余的部份。例如，目前最常用的動(dòng)態(tài)影像壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG(Motion Picture Experts Group)即是使用移動(dòng)向量進(jìn)行影像壓縮編碼的處理。
為了獲得幀之間的移動(dòng)向量，需要進(jìn)行幀之間的區(qū)塊比較(block matching)程序。區(qū)塊比較是從前一個(gè)幀的某一限定的搜尋視窗(Search Window)內(nèi)，找到一最佳區(qū)塊來(lái)對(duì)應(yīng)現(xiàn)在欲編碼幀里某一特定區(qū)塊的方法，進(jìn)而得致該特定區(qū)塊的移動(dòng)向量。以下進(jìn)一步說(shuō)明區(qū)塊比較的細(xì)節(jié)。
請(qǐng)參閱圖1，其是應(yīng)用區(qū)塊比較技術(shù)的參考幀與現(xiàn)在幀的關(guān)系示意圖。由圖可知，在時(shí)域中，物體的移動(dòng)是被分割成多個(gè)幀，包含了參考幀(ReferenceFrame)11、12及現(xiàn)在幀(Current Frame)13，其中參考幀11是為參考幀12的前一個(gè)幀，而參考幀12則為現(xiàn)在幀13的前一個(gè)幀。區(qū)塊比較方式是于預(yù)定的搜尋視窗121、131內(nèi)進(jìn)行區(qū)塊的比較，因此搜尋視窗121、131的范圍必須大于區(qū)塊的范圍。為了進(jìn)行區(qū)塊比較，將每一幀分割成多個(gè)m×n(通常為16×16)的區(qū)塊來(lái)處理，這些區(qū)塊稱為大區(qū)塊(Macro Block)。在現(xiàn)在幀13中，所要儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)主要是該幀13與參考幀12的不同處。在同一幀中的任何一部份，往往可以在前一幀中的某一個(gè)位置找到，只要記錄那一個(gè)部份是從前一幀的那一部份移動(dòng)過(guò)來(lái)的，就可以使需要儲(chǔ)存的畫(huà)面信息減少許多，這種技術(shù)即稱為移動(dòng)估算(MotionEstimation)。因?yàn)樵诂F(xiàn)在幀13中同樣是以大區(qū)塊為單位，每一大區(qū)塊照理可以在參考幀12中找到。在參考幀12中的某一范圍內(nèi)尋找和現(xiàn)在幀13中的該大區(qū)塊最接近的，也就是誤差最小的大區(qū)塊，即稱為區(qū)塊比較。如果區(qū)塊比較時(shí)找到最接近的，就只要記錄該大區(qū)塊在兩個(gè)幀12、13中的位移，亦即移動(dòng)向量(MotionVector，MV)，以及誤差的部份。
以目前的技術(shù)而言，用以執(zhí)行區(qū)塊比較的方法有許多種，例如全域搜尋(Fullsearch)、二步驟搜尋(Two-Steps Search)、三步驟搜尋(Three-step search)、四步驟搜尋(Four-step search)、鉆石搜尋(Diamond search)、及N步驟搜尋(N-step search)等。此外，要判斷現(xiàn)在幀13中的大區(qū)塊與參考幀12中的大區(qū)塊是否為最近似的函式有許多種，例如誤差平方的平均值(Mean of Absolute Error，MAE)以及絕對(duì)差的和(Sum of Absolute Difference，SAD)等等，而MAE及SAD等方法所計(jì)算出的數(shù)值統(tǒng)稱為估算函數(shù)(cost function)。其中，SAD是最常被使用的函式，亦即，產(chǎn)生最小SAD值的區(qū)塊比較即為最近似的區(qū)塊。在MPEG-1、MPEG-2、及MPEG-4中都使用SAD運(yùn)算，因此本發(fā)明也以SAD運(yùn)算為例。以下舉N步驟搜尋為例，說(shuō)明其比較的方法。
請(qǐng)參閱圖2，其是現(xiàn)有的N步驟搜尋區(qū)塊比較方法。圖2是以32×32的搜尋視窗121為例，其步驟如下1.首先以位于該搜尋視窗121中心的一取樣點(diǎn)a為基準(zhǔn)，每間隔5個(gè)像素(pixel)散布一取樣點(diǎn)(Sample Point)以形成一中心點(diǎn)為該取樣點(diǎn)a的一第一搜尋區(qū)域21，而該第一搜尋區(qū)域21包含了9個(gè)取樣點(diǎn)。接著對(duì)該第一搜尋區(qū)域21的9個(gè)取樣點(diǎn)逐一進(jìn)行m×n(通常為16×16)個(gè)點(diǎn)的SAD運(yùn)算，進(jìn)而得到一具有最小SAD值的取樣點(diǎn)b。
2.以該取樣點(diǎn)b為基準(zhǔn)，每間隔4個(gè)像素散布一取樣點(diǎn)以形成一中心點(diǎn)為該取樣點(diǎn)b的一第二搜尋區(qū)域22，該第二搜尋區(qū)域22同樣包含了9個(gè)取樣點(diǎn)。接著對(duì)該第二搜尋區(qū)域22的9個(gè)取樣點(diǎn)逐一進(jìn)行m×n個(gè)點(diǎn)的SAD運(yùn)算，進(jìn)而得到一具有最小SAD值的取樣點(diǎn)c。
3.以該取樣點(diǎn)c為基準(zhǔn)，每間隔3個(gè)像素散布一取樣點(diǎn)以形成一中心點(diǎn)為該取樣點(diǎn)c的一第三搜尋區(qū)域23，該第三搜尋區(qū)域23同樣包含了9個(gè)取樣點(diǎn)。接著對(duì)該第三搜尋區(qū)域23的9個(gè)取樣點(diǎn)逐一進(jìn)行m×n個(gè)點(diǎn)的SAD運(yùn)算，進(jìn)而得到一具有最小SAD值的取樣點(diǎn)d。
4.以該取樣點(diǎn)d為基準(zhǔn)，每間隔2個(gè)像素散布一取樣點(diǎn)以形成一中心點(diǎn)為該取樣點(diǎn)d的一第四搜尋區(qū)域24，該第四搜尋區(qū)域24同樣包含了9個(gè)取樣點(diǎn)。接著對(duì)該第四搜尋區(qū)域24的9個(gè)取樣點(diǎn)逐一進(jìn)行m×n個(gè)點(diǎn)的SAD運(yùn)算，進(jìn)而得到一具有最小SAD值的取樣點(diǎn)e。
5.以該取樣點(diǎn)e為基準(zhǔn)，每間隔1個(gè)像素即散布一取樣點(diǎn)以形成一中心點(diǎn)為該取樣點(diǎn)e的一第五搜尋區(qū)域25，該第五搜尋區(qū)域25同樣包含了9個(gè)取樣點(diǎn)。接著對(duì)該第五搜尋區(qū)域25的9個(gè)取樣點(diǎn)逐一進(jìn)行m×n個(gè)點(diǎn)的SAD運(yùn)算，進(jìn)而得到一具有最小SAD值的取樣點(diǎn)f，因而得到該搜尋視窗131的對(duì)應(yīng)大區(qū)塊的移動(dòng)向量。
這些現(xiàn)有的區(qū)塊比較方法各有其特色，例如，以實(shí)施的硬件復(fù)雜度而言，N-Steps方法優(yōu)于2-Steps方法；而以影像品質(zhì)而言，則是Full Search最好，Two-Steps及Diamond Search次之，N-steps Search相較之下則比較不佳；如以速度來(lái)看，則Diamond search最佳，N-steps Search次之，Two-Steps相較之下最慢。換句話說(shuō)，現(xiàn)有存在許多種區(qū)塊比較方法，使用者可以依據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同而選用不同的方法。例如，如果為了，例如MPEG標(biāo)準(zhǔn)的影像壓縮及解壓縮之用，則必須選擇可產(chǎn)生較佳影像品質(zhì)的方法。然而，如果是希望節(jié)省系統(tǒng)資源，則應(yīng)考慮使用速度較快或硬件復(fù)雜度較低的方法。
另外一種在多媒體動(dòng)態(tài)信號(hào)，例如由數(shù)字?jǐn)z影機(jī)所拍攝的畫(huà)面，的處理中常被使用的一個(gè)功能是數(shù)字影像穩(wěn)定(Digital image stabilization，DIS)處理。在DIS中所要進(jìn)行處理的是手振補(bǔ)償。由于使用者手持?jǐn)z影機(jī)拍攝時(shí)，常因手部的振動(dòng)而影響影像的真實(shí)記錄，因此在許多的數(shù)字?jǐn)z影機(jī)中已提供手振補(bǔ)償?shù)墓δ芤匝a(bǔ)償因手部振動(dòng)對(duì)影像數(shù)據(jù)所造成的影響。
在數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)中，典型的DIS處理包含四個(gè)部份(1).區(qū)域移動(dòng)向量處理單元(Local Motion Vector(LMV)Unit)在移動(dòng)向量估算中，每一個(gè)幀被分割為數(shù)個(gè)小方塊，而此單元主要是用以執(zhí)行每個(gè)幀內(nèi)的小方塊影像的移動(dòng)估算。幀內(nèi)的每個(gè)小方塊的移動(dòng)向量被稱為區(qū)域移動(dòng)向量(local motion vector)。
(2).幀移動(dòng)向量估算處理單元(Frame Motion Vector(LMV)unit)依據(jù)前述的LMV單元所計(jì)算出的區(qū)域域移動(dòng)向量，此單元可以計(jì)算出每一個(gè)幀的移動(dòng)向量。
(3).移動(dòng)平滑化單元(Motion Smooth(MS)unit)依據(jù)前述LMV單元所計(jì)算出的一連串幀移動(dòng)向量，此MS單元計(jì)算出一個(gè)平順的目標(biāo)移動(dòng)向量(smoothing target motion vector，SFMV)。這表示具有FMV的影像是不穩(wěn)定的影像，而具有SFMV的影像才是穩(wěn)定的影像。
(4).移動(dòng)補(bǔ)償單元(Motion Compensation(MC)unit)基于該目標(biāo)移動(dòng)向量SFMV，此單元對(duì)每一幀進(jìn)行補(bǔ)償。
雖然現(xiàn)有已經(jīng)有許多區(qū)塊比較方法，但是大多針對(duì)影像壓縮目的而設(shè)計(jì)，卻沒(méi)有一種針對(duì)DIS手振補(bǔ)償?shù)奶匦运O(shè)計(jì)的區(qū)塊比較方法。大體而言，影像壓縮與DIS所需的區(qū)塊比較方法具有以下的差異(1)DIS需要正確的移動(dòng)向量。
(2)因?yàn)镈IS的目的是在于「移動(dòng)」的測(cè)量而不是影像，因此DIS不需要每一個(gè)區(qū)塊的移動(dòng)向量，它可以僅估計(jì)一幀中的少許區(qū)塊的移動(dòng)向量。但是在以影像壓縮為目的應(yīng)用中，由于必須將被壓縮的影像整個(gè)重新建立起來(lái)，因此影像壓縮，如MPEG，所使用的移動(dòng)向量估算必須取得幀內(nèi)每一個(gè)方塊的移動(dòng)向量。
本發(fā)明即是基于以上的差異，提供一種針對(duì)以上二點(diǎn)DIS特性所設(shè)計(jì)的區(qū)塊比較方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目在于提供一種區(qū)塊比較方法，尤其適用于數(shù)字影像穩(wěn)定系統(tǒng)的區(qū)塊比較方法。
本發(fā)明的主要目的是提供一種基于數(shù)字影像穩(wěn)定系統(tǒng)所需的特性的區(qū)塊比較方法，可達(dá)成在速度及影像品質(zhì)二者之間的平衡。尤其是，根據(jù)本發(fā)明的區(qū)塊比較方法所產(chǎn)生的移動(dòng)向量，極適合使用在橫向移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)影片處理上，例如攝影機(jī)攝影時(shí)的手振補(bǔ)償之用。
本發(fā)明的主要目的是提供一種區(qū)塊比較方法，是將搜尋視窗分割成三個(gè)區(qū)域，并從中間區(qū)域開(kāi)始進(jìn)行搜尋，能有效縮短運(yùn)算時(shí)間。
本發(fā)明提出一種區(qū)塊比較方法，用以得致一現(xiàn)在幀所包含的一大區(qū)塊與一參考幀之間的一移動(dòng)向量，其特征在于該參考幀包括一搜尋視窗，且該搜尋視窗被分為一第一區(qū)域、一第二區(qū)域以及一第三區(qū)域，其中該第一區(qū)域位于該第二區(qū)域與該第三區(qū)域之間，以及為該移動(dòng)向量所進(jìn)行的一搜尋是從該第一區(qū)域開(kāi)始進(jìn)行。
較佳者，該參考幀與該現(xiàn)在幀分別包含多個(gè)大區(qū)塊。該現(xiàn)在幀于時(shí)域上是為該參考幀的下一個(gè)幀該搜尋視窗的范圍大于該大區(qū)塊的范圍。該第一區(qū)域的范圍大于該第二區(qū)域或該第三區(qū)域的范圍。
較佳者，依據(jù)本發(fā)明的區(qū)塊比較方法，其中為該移動(dòng)向量所進(jìn)行的該搜尋包括步驟(a)于該第一區(qū)域中尋找具有一最小估算函數(shù)的一取樣點(diǎn)a；(b)根據(jù)多個(gè)判斷基準(zhǔn)來(lái)判斷該取樣點(diǎn)a是否為該搜尋視窗中具有該最小估算函數(shù)的取樣點(diǎn)；(c)當(dāng)滿足該判斷基準(zhǔn)時(shí)，對(duì)以該取樣點(diǎn)a為中心所形成的o×p方塊中的每一取樣點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算，以得致該o×p方塊中的具有一最小估算函數(shù)的一取樣點(diǎn)a1，進(jìn)而得致該現(xiàn)在幀的該大區(qū)塊的該移動(dòng)向量；(d)當(dāng)不滿足該判斷基準(zhǔn)時(shí)，于該第二區(qū)域中尋找具有一最小估算函數(shù)的一取樣點(diǎn)b，并于該第三區(qū)域中尋找具有一最小估算函數(shù)的一取樣點(diǎn)c；(e)選取該取樣點(diǎn)a、該取樣點(diǎn)b、及該取樣點(diǎn)c中具有最小估算函數(shù)者，以得致一最終取樣點(diǎn)；以及(f)對(duì)以該最終取樣點(diǎn)為中心所形成的o×p方塊中的每一取樣點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算，以得致該o×p方塊中的具有一最小估算函數(shù)的一取樣點(diǎn)f，進(jìn)而得致該現(xiàn)在幀的該大區(qū)塊的該移動(dòng)向量。
較佳者，步驟(a)是于該第一區(qū)域中每隔a個(gè)像素散布一取樣點(diǎn)，并對(duì)每一該取樣點(diǎn)進(jìn)行一m×n范圍的絕對(duì)差的和運(yùn)算，以得致具有該最小估算函數(shù)的該取樣點(diǎn)a。
舉例而言，a＝4，m＝n＝16，o＝p＝7。
舉例而言，該判斷基準(zhǔn)包含該取樣點(diǎn)a的該最小估算函數(shù)值是否小于一第一門檻值；以及該取樣點(diǎn)a的該最小估算函數(shù)值所對(duì)應(yīng)到前一個(gè)幀所產(chǎn)生的移動(dòng)向量的y方向分量值是否小于一第二門檻值。
較佳者，該判斷基準(zhǔn)還包含該現(xiàn)在幀的該大區(qū)塊的一鄰近大區(qū)塊相對(duì)前一個(gè)幀的移動(dòng)向量是否極接近于零。
較佳者，步驟(d)是于該第二區(qū)域中每隔a個(gè)像素散布一取樣點(diǎn)，并對(duì)每一該取樣點(diǎn)進(jìn)行該m×n范圍的絕對(duì)差的和運(yùn)算，以得致具有該最小估算函數(shù)的該取樣點(diǎn)b，而步驟(d)是于該第三區(qū)域中每隔a個(gè)像素散布一取樣點(diǎn)，并對(duì)每一該取樣點(diǎn)進(jìn)行該m×n范圍的絕對(duì)差的和運(yùn)算，以得致具有該最小估算函數(shù)的該取樣點(diǎn)c。
本發(fā)明同時(shí)提供一種數(shù)字影像穩(wěn)定系統(tǒng)，于其中執(zhí)行一區(qū)塊比較方法，用以得致一現(xiàn)在幀所包含的一大區(qū)塊與一參考幀之間的一移動(dòng)向量，其特征在于該參考幀包括一搜尋視窗，且該搜尋視窗被分為一第一區(qū)域，一第二區(qū)域以及一第三區(qū)域，其中該第一區(qū)域位于該第二區(qū)域與該第三區(qū)域之間，以及為該移動(dòng)向量所進(jìn)行的一搜尋是從該第一區(qū)域開(kāi)始進(jìn)行。


圖1是應(yīng)用區(qū)塊比較技術(shù)的參考幀與現(xiàn)在幀的關(guān)系示意圖。
圖2是現(xiàn)有的N步驟區(qū)塊比較方法。
圖3(a)-(g)是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的區(qū)塊比較方法的步驟。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的方法主要是將參考幀的搜尋視窗分為三個(gè)區(qū)域，先針對(duì)中間區(qū)域進(jìn)行區(qū)塊比較，如果在中間區(qū)域的區(qū)塊比較結(jié)果已經(jīng)找到與現(xiàn)在幀的大區(qū)塊最相近的區(qū)塊(依據(jù)本發(fā)明所設(shè)定的判斷基準(zhǔn))，則結(jié)束區(qū)塊比較；如果沒(méi)有，才進(jìn)行其他二個(gè)區(qū)域的區(qū)塊比較。
本發(fā)明適用數(shù)字影像穩(wěn)定系統(tǒng)的手振補(bǔ)償?shù)睦碛稍谟?，一般使用者在進(jìn)行攝影操作時(shí)，通常是水平方向移動(dòng)，因此可以合理的推測(cè)，在幀中央的影像變化通常比較大，因此先針對(duì)搜尋視窗的中間區(qū)域進(jìn)行近似全區(qū)域的區(qū)塊比較，將有機(jī)會(huì)可以精確但但快速地找到匹配的區(qū)塊。如果在搜尋視窗的中間區(qū)域就找到最匹配的區(qū)塊來(lái)計(jì)算移動(dòng)向量的話，則可省略在其他二個(gè)區(qū)域的搜尋。
請(qǐng)參閱圖3，其是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的區(qū)塊比較方法的步驟，并同時(shí)參閱圖1。以下將詳述本發(fā)明的區(qū)塊比較方法的步驟首先，將該參考幀12的該搜尋視窗121分割成三個(gè)區(qū)域，包含一位于該搜尋視窗中間的一第一區(qū)域31，一位于該搜尋視窗上方的一第二區(qū)域32，及一位于該搜尋視窗下方的一第三區(qū)域33，如圖3(a)所示。接著，于該第一區(qū)域31中每隔4個(gè)像素散布一取樣點(diǎn)，如圖3(b)所示，并以現(xiàn)在幀的一16×16大區(qū)塊對(duì)每一該取樣點(diǎn)進(jìn)行sAD運(yùn)算，以得致具有一最小估算函數(shù)(MinimumCost Function)的取樣點(diǎn)a，如圖3(c)所示。
此時(shí)，要判斷在該第一區(qū)域31中所找到的該取樣點(diǎn)a是否是為該搜尋視窗121(包含該第一區(qū)域31、該第二區(qū)域32、及該第三區(qū)域33)中具有最小估算函數(shù)的取樣點(diǎn)，因此本發(fā)明提出了三個(gè)判斷基準(zhǔn)1.該取樣點(diǎn)a的該最小估算函數(shù)值是否小于一第一門檻值。
2.該取樣點(diǎn)a的該最小估算函數(shù)值所對(duì)應(yīng)到前一個(gè)幀所產(chǎn)生的移動(dòng)向量的y方向分量值是否小于一第二門檻值。
3.該現(xiàn)在幀13的該大區(qū)塊的一鄰近大區(qū)塊相對(duì)前一個(gè)幀的移動(dòng)向量是否極接近于零。
如果上述的判斷基準(zhǔn)1與判斷基準(zhǔn)2都成立的話，則表示系統(tǒng)可以確定該第一區(qū)域31的該取樣點(diǎn)a是為最佳取樣點(diǎn)。當(dāng)然，如果判斷基準(zhǔn)1、判斷基準(zhǔn)2及判斷基準(zhǔn)3皆成立的話，也可以確定該第一區(qū)域31的該取樣點(diǎn)a是最佳取樣點(diǎn)。要特別說(shuō)明的是，上述三個(gè)判斷基準(zhǔn)僅為例示之用，熟悉本技術(shù)的人士可以有其他的判斷基準(zhǔn)來(lái)判斷該第一區(qū)域31的該取樣點(diǎn)a是否確實(shí)為該三個(gè)區(qū)域31、32、33中的最佳取樣點(diǎn)。
當(dāng)確定該第一區(qū)域31的該取樣點(diǎn)a為最佳取樣點(diǎn)后，即進(jìn)行后續(xù)的區(qū)塊比較。亦即，對(duì)以該取樣點(diǎn)a為中心所形成的7×7方塊中的每一取樣點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算，在對(duì)該7×7方塊中的每一取樣點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算之后，會(huì)得到具有一最小估算函數(shù)的一取樣點(diǎn)a1，如圖3(c)所示，該取樣點(diǎn)a1即可用以產(chǎn)生該現(xiàn)在幀13的對(duì)應(yīng)大區(qū)塊的移動(dòng)向量，因此可結(jié)束區(qū)塊比較，不必再針對(duì)該第二區(qū)域32及該第三區(qū)域33進(jìn)行區(qū)塊比較。
如果該第一區(qū)域31的該取樣點(diǎn)a不滿足判斷基準(zhǔn)1及2(或者判斷基準(zhǔn)1、2、及3)，表示系統(tǒng)無(wú)法確定該取樣點(diǎn)a是不是該搜尋視窗121的最佳取樣點(diǎn)，此時(shí)必須對(duì)該第二區(qū)域32及該第三區(qū)域33進(jìn)行區(qū)塊比較。對(duì)該二個(gè)區(qū)域32所進(jìn)行的區(qū)塊比較同樣是于該第二區(qū)域32中每隔4個(gè)像素散布一取樣點(diǎn)，如圖3(d)所示，并對(duì)每一該取樣點(diǎn)進(jìn)行一16×16范圍的SAD運(yùn)算，以得致具有一最小估算函數(shù)的取樣點(diǎn)b，如圖3(e)所示。對(duì)該第三區(qū)域33所進(jìn)行的區(qū)塊比較亦以上述方式進(jìn)行，以得致具有一最小估算函數(shù)的取樣點(diǎn)c，如圖3(f)、(g)所示。
接著，選取該取樣點(diǎn)a、該取樣點(diǎn)b、及該取樣點(diǎn)c中具有最小估算函數(shù)者，以得致一最終取樣點(diǎn)，本發(fā)明假設(shè)該最終取樣點(diǎn)為該取樣點(diǎn)c(當(dāng)然該最終取樣點(diǎn)也可能依然是該取樣點(diǎn)a)。最后，對(duì)以該取樣點(diǎn)c為中心所形成的7×7方塊中的每一取樣點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算，在對(duì)該7×7方塊中的每一取樣點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算之后，會(huì)得到具有一最小估算函數(shù)的一取樣點(diǎn)c1，如圖3(g)所示，該取樣點(diǎn)c1即可用以產(chǎn)生該現(xiàn)在幀13的對(duì)應(yīng)大區(qū)塊的移動(dòng)向量，此時(shí)即可結(jié)束區(qū)塊比較。
由上可知，本發(fā)明的特征在于將該搜尋視窗121分成三個(gè)區(qū)域31、32、33，在以影像主要以橫向移動(dòng)為主的應(yīng)用中，先搜尋位于中間的該第一區(qū)域31，然后再設(shè)計(jì)幾個(gè)判斷基準(zhǔn)來(lái)判斷從該第一區(qū)域31所獲得的取樣點(diǎn)究竟是不是代表整個(gè)搜尋視窗121的最佳取樣點(diǎn)。如果是，就不必再對(duì)其他兩個(gè)區(qū)域32、33進(jìn)行搜尋；如果不是，才對(duì)其他兩個(gè)區(qū)域32、33進(jìn)行搜尋，以取得整個(gè)搜尋視窗121的最佳取樣點(diǎn)。
因此，每4個(gè)像素散布一個(gè)取樣點(diǎn)來(lái)進(jìn)行SAD運(yùn)算，三個(gè)判斷基準(zhǔn)及7×7的搜尋范圍，都僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，熟悉本技術(shù)的人士可以使用其他方法來(lái)取代每4個(gè)像素散布一個(gè)取樣點(diǎn)的搜尋，例如以現(xiàn)有的鉆石搜尋法(Diamond search)，亦可使用其他運(yùn)算方法來(lái)計(jì)算估算函數(shù)值，例如MAE。此外，三個(gè)判斷基準(zhǔn)也可以有其他的實(shí)施方式。而7×7的范圍是依據(jù)每4個(gè)像素散布一取樣點(diǎn)而來(lái)，也是可變的，例如也可以每5個(gè)像素散布一取樣點(diǎn)。不過(guò)每4個(gè)像素散布一取樣點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)在于，電腦總線的位寬度都是2的乘冪，所以用22(＝4)、23等是比較有利于縮短運(yùn)算的時(shí)間。然而，上述數(shù)值皆不能成為限制本發(fā)明的要件。
綜上所述，本發(fā)明的區(qū)塊比較方法針對(duì)數(shù)字影像穩(wěn)定系統(tǒng)的手振補(bǔ)償所需的移動(dòng)向量的特質(zhì)，利用數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的攝影操作方式所產(chǎn)生的幀變化的現(xiàn)象，將搜尋視窗分割成三個(gè)區(qū)域，從中間區(qū)域開(kāi)始進(jìn)行較全面性的搜尋，不但能得出符合手振補(bǔ)償要求的精確的移動(dòng)向量，且因?yàn)闃O有可能僅在中間區(qū)域的搜尋中就找到想要的區(qū)塊，因此也有效縮短了運(yùn)算時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種區(qū)塊比較方法，用以得致一現(xiàn)在幀所包含的一大區(qū)塊與一參考幀之間的一移動(dòng)向量，其特征在于該參考幀包括一搜尋視窗，且該搜尋視窗被分為一第一區(qū)域，一第二區(qū)域以及一第三區(qū)域，其中該第一區(qū)域位于該第二區(qū)域與該第三區(qū)域之間；以及為該移動(dòng)向量所進(jìn)行的一搜尋是從該第一區(qū)域開(kāi)始進(jìn)行。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該參考幀與該現(xiàn)在幀分別包含多個(gè)大區(qū)塊。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該現(xiàn)在幀于時(shí)域上是為該參考幀的下一個(gè)幀。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該搜尋視窗的范圍大于該大區(qū)塊的范圍。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該第一區(qū)域的范圍大于該第二區(qū)域或該第三區(qū)域的范圍。
6.如權(quán)利要求1的區(qū)塊比較方法，其特征在于為該移動(dòng)向量所進(jìn)行的該搜尋包括以下步驟(a)于該第一區(qū)域中尋找具有一最小估算函數(shù)的一取樣點(diǎn)a。(b)根據(jù)多個(gè)判斷基準(zhǔn)來(lái)判斷該取樣點(diǎn)a是否為該搜尋視窗中具有該最小估算函數(shù)的取樣點(diǎn)；(c)當(dāng)滿足該判斷基準(zhǔn)時(shí)，對(duì)以該取樣點(diǎn)a為中心所形成的o×p方塊中的每一取樣點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算，以得致該o×p方塊中的具有一最小估算函數(shù)的一取樣點(diǎn)a1，進(jìn)而得致該現(xiàn)在幀的該大區(qū)塊的該移動(dòng)向量；(d)當(dāng)不滿足該判斷基準(zhǔn)時(shí)，于該第二區(qū)域中尋找具有一最小估算函數(shù)的一取樣點(diǎn)b，并于該第三區(qū)域中尋找具有一最小估算函數(shù)的一取樣點(diǎn)c；(e)選取該取樣點(diǎn)a、該取樣點(diǎn)b及該取樣點(diǎn)c中具有最小估算函數(shù)者，以得致一最終取樣點(diǎn)；以及(f)對(duì)以該最終取樣點(diǎn)為中心所形成的o×p方塊中的每一取樣點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算，以得致該o×p方塊中的具有一最小估算函數(shù)的一取樣點(diǎn)f，進(jìn)而得致該現(xiàn)在幀的該大區(qū)塊的該移動(dòng)向量。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于步驟(a)是于該第一區(qū)域中每隔a個(gè)像素散布一取樣點(diǎn)，并對(duì)每一該取樣點(diǎn)進(jìn)行一m×n范圍的絕對(duì)差的和運(yùn)算，以得致具有該最小估算函數(shù)的該取樣點(diǎn)a。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于a＝4，m＝n＝16。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于該判斷基準(zhǔn)包含該取樣點(diǎn)a的該最小估算函數(shù)值是否小于一第一門檻值；以及該取樣點(diǎn)a的該最小估算函數(shù)值所對(duì)應(yīng)到前一個(gè)幀所產(chǎn)生的移動(dòng)向量的y方向分量值是否小于一第二門檻值。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于該判斷基準(zhǔn)還包含該現(xiàn)在幀的該大區(qū)塊的一鄰近大區(qū)塊相對(duì)前一個(gè)幀的移動(dòng)向量是否極接近于零。
11.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于o＝p＝7。
12.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于步驟(d)是于該第二區(qū)域中每隔a個(gè)像素散布一取樣點(diǎn)，并對(duì)每一該取樣點(diǎn)進(jìn)行該m×n范圍的絕對(duì)差的和運(yùn)算，以得致具有該最小估算函數(shù)的該取樣點(diǎn)b，以及步驟(d)是于該第三區(qū)域中每隔a個(gè)像素散布一取樣點(diǎn)，并對(duì)每一該取樣點(diǎn)進(jìn)行該m×n范圍的絕對(duì)差的和運(yùn)算，以得致具有該最小估算函數(shù)的該取樣點(diǎn)c。
13.一種數(shù)字影像穩(wěn)定系統(tǒng)，于其中執(zhí)行一區(qū)塊比較方法，用以得致一現(xiàn)在幀所包含的一大區(qū)塊與一參考幀之間的一移動(dòng)向量，其特征在于該參考幀包括一搜尋視窗，且該搜尋視窗被分為一第一區(qū)域，一第二區(qū)域以及一第三區(qū)域，其中該第一區(qū)域位于該第二區(qū)域與該第二區(qū)域之間；以及為該移動(dòng)向量所進(jìn)行的一搜尋是從該第一區(qū)域開(kāi)始進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提出一種區(qū)塊比較方法，用以得致一現(xiàn)在幀所包含的一大區(qū)塊與一參考幀之間的一移動(dòng)向量，其特征在于該參考幀包括一搜尋視窗，且該搜尋視窗被分為一第一區(qū)域，一第二區(qū)域以及一第三區(qū)域，其中該第一區(qū)域位于該第二區(qū)域與該第三區(qū)域之間，以及為該移動(dòng)向量所進(jìn)行的一搜尋是從該第一區(qū)域開(kāi)始進(jìn)行。
文檔編號(hào)H04N7/26GK1753497SQ20041008263
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2004年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月22日
發(fā)明者呂艾杰, 王岳宜 申請(qǐng)人:致伸科技股份有限公司