專(zhuān)利名稱(chēng)：具有相對(duì)于亮度級(jí)的運(yùn)動(dòng)值校正的全局運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)去交錯(cuò)，具體地說(shuō)，涉及為減少閃爍而和羽毛狀贗象根據(jù)全局運(yùn)動(dòng)指示來(lái)自適應(yīng)地調(diào)整局部運(yùn)動(dòng)閾值的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
交錯(cuò)的視頻信號(hào)包括兩個(gè)視頻場(chǎng)，一個(gè)用于圖像的奇數(shù)行，一個(gè)用于圖像的偶數(shù)行。這是由圖像獲取方法造成的，其中，攝像機(jī)在某個(gè)時(shí)刻輸出奇數(shù)行，而在稍后輸出偶數(shù)行。這產(chǎn)生了在圖像的奇數(shù)和偶數(shù)行之間的時(shí)間轉(zhuǎn)換，在基于幀的處理系統(tǒng)中需要解決這個(gè)問(wèn)題。去交錯(cuò)方法通常試圖通過(guò)從兩個(gè)場(chǎng)中組合出一個(gè)清潔幀(cleanframe)來(lái)解決這一問(wèn)題。
由于兩個(gè)場(chǎng)之間的時(shí)間轉(zhuǎn)換引入了羽毛狀和閃爍贗象，因此，為減少該贗象，已提出了運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)去交錯(cuò)(MADI)技術(shù)。一些MADI技術(shù)利用能手動(dòng)調(diào)整的局部運(yùn)動(dòng)閾值來(lái)改善特定問(wèn)題視頻序列上的去交錯(cuò)掃描器的性能，但是，這是以犧牲其他視頻序列的性能(又引入了去交錯(cuò)贗象)為代價(jià)的。
因此，不是手動(dòng)調(diào)整MADI閾值以便讓某個(gè)特定的視頻序列“通過(guò)”，而是希望開(kāi)發(fā)一種能自動(dòng)和自適應(yīng)地調(diào)整局部MADI閾值的新的自適應(yīng)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開(kāi)的是用于減少閃爍和羽毛狀贗象的全局自適應(yīng)去交錯(cuò)系統(tǒng)和方法。根據(jù)存在于視頻序列中的全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量來(lái)自適應(yīng)地調(diào)整MADI局部運(yùn)動(dòng)量化閾值，從而在對(duì)場(chǎng)去交錯(cuò)時(shí)，使閃爍贗象(通常出現(xiàn)在低速運(yùn)動(dòng)圖像中)和羽毛狀贗象(通常出現(xiàn)在高速運(yùn)動(dòng)圖像中)減到最少。為給場(chǎng)分類(lèi)，定義一組全局運(yùn)動(dòng)“情形”，并且多個(gè)全局運(yùn)動(dòng)指示用于在逐場(chǎng)基礎(chǔ)上檢測(cè)不同的全局運(yùn)動(dòng)情形。校正所述全局運(yùn)動(dòng)指示以減少對(duì)亮度的依賴(lài)，從而提高可靠性和魯棒性。取決于場(chǎng)的全局運(yùn)動(dòng)情形，自適應(yīng)地對(duì)局部運(yùn)動(dòng)閾值進(jìn)行調(diào)整。也可以任選地將量化閾值的自適應(yīng)調(diào)整用于時(shí)域噪聲的減少以及串色抑制子系統(tǒng)。


通過(guò)舉例而非限制的方式說(shuō)明了本發(fā)明，附圖中相同的參考數(shù)字表示相同的元件，且其中圖1a、b示出來(lái)自樣本視頻序列(運(yùn)動(dòng)鐘擺)的示例圖像及其相關(guān)的全局運(yùn)動(dòng)R和S信號(hào)。
圖2a是一張3-D圖，示出從樣本視頻序列中獲得的、作為亮度級(jí)函數(shù)的R全局運(yùn)動(dòng)信號(hào)。
圖2b是一張2-D圖，示出作為亮度級(jí)函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化R全局運(yùn)動(dòng)信號(hào)。
圖3a是一張3-D圖，示出從樣本視頻序列中獲得的、作為亮度級(jí)函數(shù)的S全局運(yùn)動(dòng)信號(hào)。
圖3b是一張2-D圖，示出作為亮度級(jí)函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化S全局運(yùn)動(dòng)信號(hào)。
圖4a示出由于亮度級(jí)稍微減少而引起羽毛狀贗象開(kāi)始出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)鐘擺。
圖4b示出亮度級(jí)設(shè)置為100％的相同運(yùn)動(dòng)鐘擺。在這種情況下，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，且示出的圖像不具有羽毛狀贗象。
圖4c示出相同的運(yùn)動(dòng)鐘擺，將其亮度級(jí)減少至一點(diǎn)，在該點(diǎn)運(yùn)動(dòng)鐘擺顯示出很高程度的羽毛狀贗象。
圖5a、b示出R和S全局運(yùn)動(dòng)信號(hào)校正函數(shù)的例子。
圖6a是一張圖，示出從樣本視頻序列產(chǎn)生的、作為亮度級(jí)和運(yùn)動(dòng)速度的函數(shù)的R全局運(yùn)動(dòng)信號(hào)(未校正)。S信號(hào)的行為與之類(lèi)似。
圖6b是一張圖，示出為觀察到的對(duì)亮度值的依賴(lài)而進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男Ｕ蟮腞corr全局運(yùn)動(dòng)信號(hào)。以類(lèi)似的方式對(duì)Scorr進(jìn)行校正。
圖7是一張關(guān)于Scorr全局運(yùn)動(dòng)信號(hào)的圖，該信號(hào)用于樣本視頻序列和三個(gè)指示三種全局運(yùn)動(dòng)情形的區(qū)域。也為Rcorr定義這三個(gè)相同的區(qū)域。通過(guò)定義全局運(yùn)動(dòng)閾值Tlow和Thigh來(lái)確定該區(qū)域。
圖8是一張表，總結(jié)了各種考慮的全局運(yùn)動(dòng)情形和它們的組合。
圖9示出Scorr和dScorr信號(hào)的兩張圖并指示dScorr過(guò)零點(diǎn)次數(shù)的計(jì)數(shù)。用該dScorr差分信號(hào)來(lái)確定圖像中垂直運(yùn)動(dòng)模式的出現(xiàn)。
圖10是一張流程圖(高級(jí))，它示出全局自適應(yīng)去交錯(cuò)的方法。
圖11a示出一個(gè)在當(dāng)前輸入場(chǎng)為奇奇偶性時(shí)的抽頭結(jié)構(gòu)?？紤]了來(lái)自三個(gè)連續(xù)的輸入視頻場(chǎng)的抽頭。
圖11b示出在當(dāng)前輸入場(chǎng)為偶奇偶性時(shí)的等效抽頭結(jié)構(gòu)。在所述場(chǎng)的行中的幾個(gè)像素的范圍內(nèi)，對(duì)每個(gè)抽頭進(jìn)行水平方向的濾波。
圖12示出一張流程圖，該流程圖示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的全局自適應(yīng)去交錯(cuò)的方法。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，在附圖中示出實(shí)施例的實(shí)例。盡管將結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解，不是要將本發(fā)明局限于所說(shuō)明的實(shí)施例。相反，而是要涵蓋可能包括在由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的備選、修改和等效物。
運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)去交錯(cuò)和局部運(yùn)動(dòng)量化閾值交錯(cuò)的視頻信號(hào)包括奇數(shù)場(chǎng)(行1，3，5，……)和偶數(shù)場(chǎng)(行2，4，6，……)。去交錯(cuò)視頻處理系統(tǒng)根據(jù)交錯(cuò)的視頻輸入信號(hào)產(chǎn)生逐行視頻輸出信號(hào)，用于在逐行顯示裝置上觀看。為獲得高質(zhì)量的去交錯(cuò)圖像幀，不是執(zhí)行簡(jiǎn)單的場(chǎng)合并(即靜態(tài)網(wǎng)格)來(lái)對(duì)輸入視頻進(jìn)行去交錯(cuò)處理，而是執(zhí)行垂直插值和時(shí)間插值的組合，該高質(zhì)量的去交錯(cuò)圖像幀在靜止區(qū)域具有最少的閃爍贗象，并在運(yùn)動(dòng)區(qū)域具有最少的羽毛狀贗象。為更好地實(shí)現(xiàn)這一目的，可以估計(jì)輸入序列中的局部運(yùn)動(dòng)(例如在逐像素基礎(chǔ)上)，以便根據(jù)在每個(gè)像素附近出現(xiàn)的局部運(yùn)動(dòng)及其等級(jí)分別處理圖像的靜態(tài)和運(yùn)動(dòng)部分。這稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)去交錯(cuò)(MADI)，且這樣的MADI系統(tǒng)的兩個(gè)主要任務(wù)是1.運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，包括檢測(cè)每個(gè)像素和/或其鄰場(chǎng)的局部運(yùn)動(dòng)的等級(jí)；和2.去交錯(cuò)，從而產(chǎn)生逐行幀。
為了檢測(cè)輸入視頻序列中局部運(yùn)動(dòng)的存在，MADI系統(tǒng)使用相同極性的兩個(gè)場(chǎng)(例如偶和偶，或奇和奇)，以便計(jì)算在兩個(gè)場(chǎng)中具有相同坐標(biāo)的每?jī)蓚€(gè)像素之間的差值(例如，時(shí)間差異)。此外，可以計(jì)算垂直方向上兩個(gè)相鄰場(chǎng)的像素值之差，以便識(shí)別垂直運(yùn)動(dòng)的存在。然后，MADI系統(tǒng)基于獲得的時(shí)間差異、垂直差異和可選地出現(xiàn)在視頻信號(hào)中的全局噪聲來(lái)估計(jì)算每個(gè)像素的局部運(yùn)動(dòng)值。一旦完成估算，便將局部運(yùn)動(dòng)值量化為由一組MADI局部運(yùn)動(dòng)量化閾值指示的一些等級(jí)，這些閾值定義了一組局部運(yùn)動(dòng)范圍。隨后，根據(jù)所量化的局部運(yùn)動(dòng)值，通過(guò)一組可用的方法對(duì)像素進(jìn)行去交錯(cuò)處理。
全局自適應(yīng)去交錯(cuò)系統(tǒng)盡管上述MADI系統(tǒng)確實(shí)減少了去交錯(cuò)贗象，但是閃爍和羽毛狀贗象仍然出現(xiàn)在最終的去交錯(cuò)序列中。此處公開(kāi)的是根據(jù)出現(xiàn)在視頻序列中的全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量通過(guò)自適應(yīng)調(diào)整MADI局部運(yùn)動(dòng)量化閾值來(lái)減少閃爍和羽毛狀贗象的全局自適應(yīng)去交錯(cuò)系統(tǒng)和方法。為對(duì)序列進(jìn)行分類(lèi)，定義一組全局運(yùn)動(dòng)“情形”，并使用多個(gè)全局運(yùn)動(dòng)指示在逐場(chǎng)基礎(chǔ)上檢測(cè)不同的全局運(yùn)動(dòng)情形。取決于場(chǎng)的全局運(yùn)動(dòng)情形，對(duì)局部運(yùn)動(dòng)閾值進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而在對(duì)場(chǎng)去交錯(cuò)時(shí)，使閃爍贗象(一般出現(xiàn)在低速運(yùn)動(dòng)圖像中)以及羽毛狀贗象(一般出現(xiàn)在高速運(yùn)動(dòng)圖像中)降到最小。
全局運(yùn)動(dòng)指示R和S信號(hào)下文中稱(chēng)為S和R的兩種信號(hào)用作出現(xiàn)在輸入圖像中的全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量的最初指示。可以由去交錯(cuò)系統(tǒng)的電影模式檢測(cè)模塊產(chǎn)生這些信號(hào)或者分別計(jì)算這些信號(hào)。S和R信號(hào)如下定義為輸入場(chǎng)的函數(shù)c＝curr_field-在交錯(cuò)視頻信號(hào)中的當(dāng)前場(chǎng)的亮度值(可以是偶數(shù)或者奇數(shù))p＝prev_field-在交錯(cuò)視頻信號(hào)中的之前場(chǎng)(時(shí)間上)的亮度(當(dāng)c是偶數(shù)時(shí)p是奇數(shù)，反之亦然)p-1＝先于P的場(chǎng)-先于P(時(shí)間上)的場(chǎng)的亮度值R＝c-p-1←R＝sum(c-p-1)-在像素和像素之間相減，并將結(jié)果轉(zhuǎn)換成標(biāo)量R＝sum(c-p-1)S＝c-p←S＝sum(c-p)-在像素和像素之間相減，并將結(jié)果轉(zhuǎn)換成標(biāo)量S＝sum(c-p)注意，當(dāng)交錯(cuò)視頻信號(hào)包括很少的全局運(yùn)動(dòng)時(shí)，c和p的值很接近且它們的差值很小。而且，當(dāng)對(duì)象從奇數(shù)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)到偶數(shù)場(chǎng)(或相反)時(shí)，空間的轉(zhuǎn)換引起了相減結(jié)果的相應(yīng)增加。來(lái)自于采樣視頻序列的示例圖像如圖1a所示，用于該序列的R和S信號(hào)如圖1b中所示。
校正R和S信號(hào)由于R和S全局運(yùn)動(dòng)指示是通過(guò)在不同視頻場(chǎng)之間執(zhí)行亮度相減而得到的，因此信號(hào)依賴(lài)于亮度級(jí)。例如，如果以?xún)煞N不同的亮度級(jí)(即不同的明亮級(jí))播放包括以固定速度運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的具體視頻序列，則獲得的兩組對(duì)應(yīng)于每個(gè)亮度級(jí)的R和S的值將會(huì)不同。
圖2a、b以及3a、b是3D和2D圖，它們示出R和S值的實(shí)際樣本，并說(shuō)明這些全局運(yùn)動(dòng)值是如何隨包含在圖像中的最大亮度值而進(jìn)行成指數(shù)變化的。圖2a示出作為亮度級(jí)和采樣視頻序列(“R采樣”)的函數(shù)的R信號(hào)，而圖2b示出作為亮度級(jí)函數(shù)的R信號(hào)。附圖3a示出作為亮度級(jí)和樣本視頻序列(“S樣本”)的函數(shù)的S信號(hào)，圖3b示出作為亮度級(jí)函數(shù)的S信號(hào)。這些圖是用相同的采樣視頻序列產(chǎn)生的。
當(dāng)輸入視頻場(chǎng)中的最大亮度級(jí)發(fā)生變化時(shí)，R和S信號(hào)的幅值改變(縮放)f(Ymax)倍。因此，從這一刻起，將R和S信號(hào)稱(chēng)為未校正的Suncorr和Runcorr信號(hào)。
Suncorr＝S·f(Ymax)Runcorr＝R·f(Ymax)其中的Ymax表示在視頻場(chǎng)中的最大亮度值。該函數(shù)f是如圖2b和3b中所示出的指數(shù)函數(shù)。
亮度依賴(lài)問(wèn)題影響去交錯(cuò)掃描器的性能，如圖4a、b、c的實(shí)例所示，所有去交錯(cuò)掃描器均具有相同的固定局部運(yùn)動(dòng)閾值量化器設(shè)定值。以這樣的方式對(duì)局部運(yùn)動(dòng)閾值調(diào)整當(dāng)亮度級(jí)設(shè)置為100％的默認(rèn)值時(shí)，運(yùn)動(dòng)對(duì)象開(kāi)始顯示羽毛狀贗象。圖4a示出一個(gè)運(yùn)動(dòng)鐘擺，將其亮度級(jí)設(shè)置為100％的默認(rèn)值。在這種情況下，運(yùn)動(dòng)鐘擺開(kāi)始顯示羽毛狀贗象。圖4b示出以相同速度運(yùn)動(dòng)但亮度級(jí)設(shè)置為120％的相同運(yùn)動(dòng)鐘擺。在這種情況下，不出現(xiàn)羽毛狀贗象，因?yàn)檩^高的局部運(yùn)動(dòng)值超過(guò)了固定的局部閾值，使MADI系統(tǒng)產(chǎn)生了經(jīng)過(guò)垂直濾波的去交錯(cuò)圖像。
相反，圖4c示出以相同速度運(yùn)動(dòng)但亮度級(jí)設(shè)置為80％的相同運(yùn)動(dòng)鐘擺。在這種情況下，在圖像上清楚地出現(xiàn)了羽毛狀贗象，因?yàn)檩^低的局部運(yùn)動(dòng)值低于固定的運(yùn)動(dòng)閾值，使MADI系統(tǒng)產(chǎn)生了文件配對(duì)(filed-paired)(靜態(tài)網(wǎng)格)的去交錯(cuò)圖像。
為了消除或至少減少對(duì)亮度級(jí)的依賴(lài)，定義反函數(shù)g(Ymax)=1f(Ymax)]]>用于與Runcorr和Suncorr值進(jìn)行如下相乘
Scorr=1g(Ymax)·Suncorr]]>Rcorr=1g(Ymax)·Runcorr]]>其中，Scorr和Rcorr校正值表示可接受的希望的R和S指示的近似值。
舉例來(lái)說(shuō)，可以將反函數(shù)g(Ymax)定義為一個(gè)256個(gè)條目(用于8-位系統(tǒng))的8.8定點(diǎn)格式的查找表(例如，以固件或硬件實(shí)現(xiàn))。圖5a、b示出校正函數(shù)的例子。
在這些校正函數(shù)LUT中，根據(jù)在場(chǎng)中檢測(cè)到的最大亮度級(jí)(索引)選擇一個(gè)條目。隨后將該條目乘以Runcorr和Suncorr值。在示出的校正函數(shù)中，去除了與低于128(50％)的亮度值對(duì)應(yīng)的條目，以避免由除以零引起的過(guò)校正。對(duì)于等于或大于235的亮度值(ITU？？？-601標(biāo)準(zhǔn))，將所述校正值削減為1。
為了校正給定場(chǎng)的Suncorr和Runcorr數(shù)值對(duì)，確定了該場(chǎng)的最大亮度級(jí)。可以直接計(jì)算該最大亮度值，或者可以簡(jiǎn)單地從去交錯(cuò)系統(tǒng)得到此值。例如，MADI芯片可以具有能夠使當(dāng)前場(chǎng)中檢測(cè)到的最大亮度值可用的寄存器。隨后，將該值用作校正查找表的索引，以便恰當(dāng)?shù)剡x擇校正因子，將該因子與Suncorr和Runcorr值相乘，以獲得將用作校正的全局運(yùn)動(dòng)指示的Scorr和Rcorr值。
圖6a、b是3-D圖，它們示出校正之前和校正之后的實(shí)例R信號(hào)。圖6a是示出根據(jù)視頻序列產(chǎn)生的、作為亮度值和運(yùn)動(dòng)速度的函數(shù)的未校正R信號(hào)。注意，減少亮度值會(huì)減少Runcorr信號(hào)，然而，因?yàn)镽uncorr信號(hào)是運(yùn)動(dòng)指示，因而希望它獨(dú)立于亮度值。因此，如圖6b所示，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行了校正(對(duì)于大約50-100％的亮度級(jí)范圍)，以補(bǔ)償觀察到的對(duì)亮度值的依賴(lài)。
這就避免了全局運(yùn)動(dòng)幅值的減少，因此產(chǎn)生了可靠(近于恒定)的Scorr和Rcorr數(shù)值對(duì)(對(duì)于50-100％的亮度級(jí)范圍)。從而，通過(guò)保持去交錯(cuò)掃描器在暗場(chǎng)景中的優(yōu)良性能，提高了去交錯(cuò)掃描器的魯棒性。
運(yùn)動(dòng)情形定義了一組運(yùn)動(dòng)情形，以便根據(jù)全局運(yùn)動(dòng)的等級(jí)和垂直運(yùn)動(dòng)模式的出現(xiàn)來(lái)對(duì)場(chǎng)進(jìn)行分類(lèi)。使用以下情形低速運(yùn)動(dòng)情形指示靜止圖像或者速度很低的全局運(yùn)動(dòng)圖像。
中速運(yùn)動(dòng)情形指示中速的全局運(yùn)動(dòng)圖像。
高速運(yùn)動(dòng)情形指示高速的全局運(yùn)動(dòng)圖像。
垂直運(yùn)動(dòng)情形指示具有垂直全局運(yùn)動(dòng)模式的圖像。
給定序列中的一個(gè)圖像，基于Scorr和Rcorr信號(hào)確定一種情形。該情形指示根據(jù)圖像中全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量和/或垂直運(yùn)動(dòng)的出現(xiàn)對(duì)局部運(yùn)動(dòng)閾值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。舉例來(lái)說(shuō)，我們發(fā)現(xiàn)以下的定義工作得較好低于閾值Tlow＝3(32位字的高16位)的Scorr和Rcorr值指示低速全局運(yùn)動(dòng)情形，在Tlow＝3和Thigh＝4800之間的Scorr和Rcorr值指示中速全局運(yùn)動(dòng)情形，而高于Thigh＝4800的Scorr和Rcorr值指示高速全局運(yùn)動(dòng)情形。圖7示出關(guān)于采樣視頻序列以及指示全局運(yùn)動(dòng)情形的三個(gè)任意區(qū)域的Scorr信號(hào)的圖。圖8的表總結(jié)了各種考慮的全局運(yùn)動(dòng)情形及其組合。當(dāng)前，僅考慮了非陰影行。
調(diào)整運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)去交錯(cuò)掃描器的量化器閾值一般而言，通過(guò)計(jì)算像素的亮度和/或色度的函數(shù)來(lái)確定給定場(chǎng)中的具體像素的局部運(yùn)動(dòng)值，所述像素涉及包含在當(dāng)前、之前和之前-1場(chǎng)中的特定像素(及其相鄰像素)。
由于成本和計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)的原因，對(duì)得到的經(jīng)過(guò)分析的像素的局部運(yùn)動(dòng)值進(jìn)行量化，從而降低其分辨率。
如果量化器中的閾值是可調(diào)的，則可相應(yīng)地調(diào)整局部運(yùn)動(dòng)編碼的分布。
因此，調(diào)整量化器的閾值實(shí)際上重分布(redistribute)量化器的靈敏度。如果將量化器的閾值設(shè)置為相對(duì)較低的值，則運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)去交錯(cuò)掃描器將認(rèn)為大部分像素具有高速的局部運(yùn)動(dòng)。因此，低速運(yùn)動(dòng)的對(duì)象將會(huì)呈現(xiàn)出閃爍贗象。另一方面，如果將量化器的閾值設(shè)置為相對(duì)較高的值，則運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)去交錯(cuò)掃描器將認(rèn)為大部分像素具有低速的局部運(yùn)動(dòng)。因此，高速運(yùn)動(dòng)對(duì)象將呈現(xiàn)出羽毛狀贗象。
如上所述，本發(fā)明根據(jù)全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量調(diào)整局部運(yùn)動(dòng)量化閾值。例如，最初可以用8位數(shù)字表示局部運(yùn)動(dòng)值，隨后可以用2位量化器將它們量化為四個(gè)等級(jí)，這四個(gè)等級(jí)由三個(gè)局部運(yùn)動(dòng)量化閾值MADI_QUANT_THRESH0、MADI_QUANT_THRESH1、MADI_QUANT_THRESH2指示，如下所示局部運(yùn)動(dòng)等級(jí)0局部運(yùn)動(dòng)＜MADI_QUANT_THRESH0局部運(yùn)動(dòng)等級(jí)1MADI_QUANT_THRESH0≤局部運(yùn)動(dòng)＜MADI_QUANT_THRESH1
局部運(yùn)動(dòng)等級(jí)2MADI_QUANT_THRESH1≤局部運(yùn)動(dòng)＜MADI_QUANT_THRESH2局部運(yùn)動(dòng)等級(jí)3MADI_QUANT_THRESH3≤局部運(yùn)動(dòng)因此，在該實(shí)例中，所得的用于像素的經(jīng)過(guò)量化的局部運(yùn)動(dòng)值指示將采用四種可用去交錯(cuò)方法中的哪一種來(lái)對(duì)像素進(jìn)行去交錯(cuò)處理。
當(dāng)使用“場(chǎng)配對(duì)”技術(shù)對(duì)像素和運(yùn)動(dòng)對(duì)象的行錯(cuò)誤地進(jìn)行去交錯(cuò)處理時(shí)，產(chǎn)生了羽毛狀贗象。其后果是未將可見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)對(duì)象像素對(duì)準(zhǔn)為水平的行。可以通過(guò)降低局部運(yùn)動(dòng)閾值來(lái)對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)。當(dāng)通過(guò)使用“空間處理”(垂直濾波)技術(shù)對(duì)像素和靜止對(duì)象的行錯(cuò)誤地進(jìn)行去交錯(cuò)處理時(shí)，產(chǎn)生了閃爍贗象。其后果是靜止對(duì)象像素上的閃爍贗象?？梢酝ㄟ^(guò)提高局部運(yùn)動(dòng)閾值來(lái)對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)。
閾值開(kāi)始于一組“默認(rèn)”值。舉例來(lái)說(shuō)，合適的默認(rèn)值MADI_QUANT_THRESH0＝6、MADI_QUANT_THRESH1＝8和MADI_QUANT_THRESH2＝15可以起很好的作用。為了對(duì)輸入場(chǎng)進(jìn)行去交錯(cuò)處理，如上所述，首先為該場(chǎng)識(shí)別一種全局運(yùn)動(dòng)情形。如果該場(chǎng)呈現(xiàn)中速運(yùn)動(dòng)情形，則保留(或回復(fù))默認(rèn)的閾值，并由量化器使用該閾值來(lái)確定該場(chǎng)中的像素的局部運(yùn)動(dòng)值，且相應(yīng)地選擇一種去交錯(cuò)方法。然而，如果該場(chǎng)包括低速運(yùn)動(dòng)情形，則閃爍贗象發(fā)生的概率就會(huì)增加。為防止這些贗象的出現(xiàn)，通過(guò)提高局部運(yùn)動(dòng)閾值，相應(yīng)地重分布量化器中的局部運(yùn)動(dòng)區(qū)域。舉例來(lái)說(shuō)，我們發(fā)現(xiàn)接近于MADI_QUANT_THRESH0＝13、MADI_QUANT_THRESH1＝14和MADI_QUANT_THRESH2＝15的調(diào)整工作得較好。
另一方面，如果該場(chǎng)包括高速運(yùn)動(dòng)情形，則相應(yīng)降低所述閾值。舉例來(lái)說(shuō)，我們發(fā)現(xiàn)接近于MADI_QUANT_THRESH0＝4、MADI_QUANT_THRESH1＝5和MADI_QUANT_THRESH2＝15的調(diào)整工作得較好。結(jié)果，全局運(yùn)動(dòng)的出現(xiàn)對(duì)去交錯(cuò)掃描器使用的局部運(yùn)動(dòng)區(qū)產(chǎn)生了適當(dāng)?shù)挠绊?，以減少諸如閃爍和羽毛狀的贗象。
垂直運(yùn)動(dòng)模式檢測(cè)在中速運(yùn)動(dòng)情形中，垂直運(yùn)動(dòng)可能引起贗象。采用多種方法檢測(cè)垂直全局運(yùn)動(dòng)。一種方法是利用Scorr信號(hào)，如圖9所示。定義用于計(jì)算Scorr的當(dāng)前值和其之前值的邊際差異(incremental difference)d Scorr的緩沖區(qū)，即d Scorr＝(當(dāng)前Scorr)-(之前Scorr)。通過(guò)對(duì)過(guò)零點(diǎn)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，動(dòng)態(tài)地(on the fly)分析d Scorr的輸入樣本，如圖9所示。如果特定時(shí)間段內(nèi)的過(guò)零點(diǎn)計(jì)數(shù)超過(guò)了特定閾值(例如10)，便表明檢測(cè)到周期性模式(這通常由垂直運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn))。用這種檢測(cè)方法對(duì)Scorr的幅值進(jìn)行分析，以便檢測(cè)特定情形(如垂直模式和中速全局運(yùn)動(dòng)情形)，因此，對(duì)局部運(yùn)動(dòng)量化器進(jìn)行調(diào)整，以便對(duì)顯示的圖像進(jìn)行改進(jìn)。
另一種垂直運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方法利用垂直運(yùn)動(dòng)檢測(cè)元件通過(guò)由四個(gè)階段構(gòu)成的過(guò)程檢測(cè)垂直全局運(yùn)動(dòng)。首先，檢測(cè)各像素的垂直運(yùn)動(dòng)。用這些運(yùn)動(dòng)值來(lái)確定分割輸入場(chǎng)的塊(tile)的垂直運(yùn)動(dòng)。最后，用場(chǎng)中各塊的運(yùn)動(dòng)值來(lái)確定整個(gè)場(chǎng)是否處于垂直運(yùn)動(dòng)。圖11a示出在當(dāng)前輸入場(chǎng)是奇奇偶性時(shí)的抽頭結(jié)構(gòu)?？紤]了來(lái)自三個(gè)連續(xù)輸入視頻場(chǎng)的抽頭。抽頭A和C來(lái)自當(dāng)前的輸入場(chǎng)，B、D、E來(lái)自與當(dāng)前場(chǎng)具有相反奇偶性的之前場(chǎng)，而C’來(lái)自與當(dāng)前場(chǎng)具有相同奇偶性的之前場(chǎng)。圖11b示出在當(dāng)前場(chǎng)為偶奇偶性時(shí)等同的抽頭結(jié)構(gòu)。在所述場(chǎng)的行的幾個(gè)像素范圍內(nèi)，對(duì)每個(gè)抽頭本身進(jìn)行水平濾波。
通過(guò)將當(dāng)前場(chǎng)中最上部和最底部像素與具有相反奇偶性的之前場(chǎng)中的像素進(jìn)行比較，來(lái)計(jì)算像素垂直運(yùn)動(dòng)。例如，對(duì)于奇當(dāng)前場(chǎng)，如果抽頭C顯示了與抽頭E和/或抽頭B的高相關(guān)性，則稱(chēng)該像素向下運(yùn)動(dòng)。為防止運(yùn)動(dòng)混疊，基于相同奇偶性的、與當(dāng)前場(chǎng)的抽頭無(wú)關(guān)的之前場(chǎng)中的相應(yīng)位置的像素(例如，C和C’應(yīng)該是無(wú)關(guān)的)，對(duì)向下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè)?？梢酝ㄟ^(guò)簡(jiǎn)單的絕對(duì)差或通過(guò)更精細(xì)的相關(guān)函數(shù)來(lái)衡量相關(guān)性。然后，垂直運(yùn)動(dòng)的像素基于其運(yùn)動(dòng)方向增加或減少塊計(jì)數(shù)器的值。
將當(dāng)前場(chǎng)中的抽頭在空間上分割為矩形塊。將每個(gè)塊與一個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行關(guān)聯(lián)，計(jì)數(shù)器根據(jù)上面計(jì)算的像素運(yùn)動(dòng)增加或減少。塊計(jì)數(shù)器提供了對(duì)塊內(nèi)像素的整體運(yùn)動(dòng)的衡量如果塊計(jì)數(shù)器為正，則平均而言，像素向上運(yùn)動(dòng)，如果為負(fù)，則向下運(yùn)動(dòng)。將計(jì)數(shù)器值與閾值進(jìn)行比較，以提供抗擾性；如果超過(guò)閾值，則認(rèn)為該塊垂直運(yùn)動(dòng)?；谶\(yùn)動(dòng)方向，增加或減少場(chǎng)垂直運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)器的值。
接下來(lái)，場(chǎng)運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)器與另一個(gè)閾值進(jìn)行比較以確定整個(gè)場(chǎng)是否為垂直運(yùn)動(dòng)。基于輸入場(chǎng)的特性、例如奇偶性來(lái)調(diào)整該閾值。這產(chǎn)生了指示場(chǎng)是否為垂直運(yùn)動(dòng)的兩位的輸出信號(hào)，如果為垂直運(yùn)動(dòng)，則進(jìn)一步指示運(yùn)動(dòng)方向是向上還是向下。
最后，保留幾個(gè)場(chǎng)的垂直運(yùn)動(dòng)的歷史記錄。如果該垂直運(yùn)動(dòng)是一致的，并且在幾個(gè)場(chǎng)上都沿相同的方向，則可認(rèn)為垂直運(yùn)動(dòng)確實(shí)存在。在這種情況下，最后的一位輸出信號(hào)指示輸入序列包含垂直運(yùn)動(dòng)。該輸出信號(hào)使用滯后來(lái)防止噪聲引起檢測(cè)的垂直運(yùn)動(dòng)中的快速連續(xù)變化。
圖12示出一張流程圖，該圖描述根據(jù)本發(fā)明的、用于全局自適應(yīng)去交錯(cuò)的方法。在步驟1202，如果改變了輸入端口或視頻，則在步驟1203取出標(biāo)準(zhǔn)(默認(rèn))的MADI局部運(yùn)動(dòng)閾值，在步驟1204將它們裝載到MADI局部運(yùn)動(dòng)量化器中，并在步驟1205設(shè)置對(duì)比工具參數(shù)，并進(jìn)入步驟1206。否則，直接進(jìn)入步驟1206。在步驟1206，如果GL_MADI_EN＝0(即，如果全局自適應(yīng)系統(tǒng)未啟動(dòng))，則不應(yīng)用自適應(yīng)算法。否則(如果全局自適應(yīng)系統(tǒng)啟動(dòng))，則在步驟1207得到對(duì)比度分布(contrast distribution)并確定校正因子。在步驟1208，讀取R和S信號(hào)并且在步驟1209校正R和S信號(hào)，在步驟1210確定全局運(yùn)動(dòng)情形并在步驟1211確定垂直運(yùn)動(dòng)的存在。在步驟1212，根據(jù)全局運(yùn)動(dòng)情形和垂直運(yùn)動(dòng)的出現(xiàn)來(lái)調(diào)整MADI局部運(yùn)動(dòng)閾值，并進(jìn)入步驟1213來(lái)結(jié)束整此過(guò)程。
時(shí)域噪聲減少可選地，去交錯(cuò)掃描器可包括時(shí)域噪聲減少(TNR)(temporal noisereduction)部件，為增強(qiáng)靈活性，該部件具有獨(dú)立的局部運(yùn)動(dòng)值量化器。在這樣的實(shí)施例中，可以從去交錯(cuò)掃描器的子系統(tǒng)獲得最初的噪聲測(cè)量值，其中，這種子系統(tǒng)可包括噪聲計(jì)和可選的數(shù)字濾波來(lái)產(chǎn)生可靠的噪聲測(cè)量值。然后，可將該噪聲測(cè)量值與全局運(yùn)動(dòng)指示Scorr和Rcorr進(jìn)行組合，根據(jù)測(cè)得的噪聲和全局運(yùn)動(dòng)自動(dòng)調(diào)整噪聲減少的數(shù)量和局部運(yùn)動(dòng)閾值。使用全局運(yùn)動(dòng)值的目的是在高速運(yùn)動(dòng)對(duì)象中噪聲減少的數(shù)量相對(duì)較大時(shí)，避免運(yùn)動(dòng)對(duì)象的“重影”贗象(模糊)。使用噪聲測(cè)量值的目的是根據(jù)圖像中存在的噪聲來(lái)調(diào)整噪聲減少的數(shù)量。
串色抑制可選地，去交錯(cuò)掃描器可包括串色抑制(CCS)部件，為增強(qiáng)靈活性，該部件具有獨(dú)立的局部運(yùn)動(dòng)值量化器。在這樣的實(shí)施例中，可基于全局運(yùn)動(dòng)指示Scorr和Rcorr調(diào)整量化器閾值，以減少包含運(yùn)動(dòng)的視頻序列中的顏色模糊和重影贗象。
圖10示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、用于全局自適應(yīng)去交錯(cuò)的方法的流程圖。在步驟202，如果改變了輸入端口或視頻，則在步驟203取出標(biāo)準(zhǔn)(默認(rèn))的MADI局部運(yùn)動(dòng)閾值，在步驟204將它們裝載到MADI局部運(yùn)動(dòng)量化器中，并在步驟205設(shè)置MinMax工具參數(shù)(該工具提供了當(dāng)前場(chǎng)中的最大亮度值)，并且進(jìn)入步驟206。否則，直接進(jìn)入步驟206。在步驟206，如果GL_MADI_EN＝0(即，如果全局自適應(yīng)系統(tǒng)未啟動(dòng))則轉(zhuǎn)至步驟207(即，不提供自適應(yīng)算法)。否則(即全局自適應(yīng)系統(tǒng)啟動(dòng))，在步驟207獲得用于當(dāng)前場(chǎng)的最大亮度值。在步驟208，如果最大亮度值小于50％(即不能應(yīng)用全局運(yùn)動(dòng)校正)，則在步驟209將標(biāo)準(zhǔn)的MADI局部運(yùn)動(dòng)閾值裝載到局部運(yùn)動(dòng)量化器中，并進(jìn)入步驟217，而這完成了該過(guò)程。否則(即可以應(yīng)用全局運(yùn)動(dòng)校正)，在步驟211讀取R和S信號(hào)，在步驟212校正R和S信號(hào)，在步驟213確定全局運(yùn)動(dòng)情形并在步驟214確定垂直運(yùn)動(dòng)的存在。在步驟215，根據(jù)全局運(yùn)動(dòng)情形和垂直運(yùn)動(dòng)的存在調(diào)整MADI局部運(yùn)動(dòng)閾值，并且轉(zhuǎn)至步驟217結(jié)束該過(guò)程。
前述的本發(fā)明實(shí)施例是作為解釋和說(shuō)明而提供的。不能將它們理解為將本發(fā)明限制成所描述的精確形式。根據(jù)以上教導(dǎo)，可以具有其它變體和實(shí)施例，例如用硬件或軟件實(shí)現(xiàn)所描述的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于減少羽毛狀和閃爍贗象的全局自適應(yīng)去交錯(cuò)方法，包括確定對(duì)比度分布；確定校正因子；讀取R和S信號(hào)；基于所述R和S信號(hào)確定全局運(yùn)動(dòng)區(qū)域；和確定垂直運(yùn)動(dòng)的存在。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量包括產(chǎn)生并讀取一個(gè)或多個(gè)提供的全局運(yùn)動(dòng)的指示信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量包括計(jì)算在當(dāng)前場(chǎng)和之前場(chǎng)之間的亮度差，以獲得一個(gè)或多個(gè)全局運(yùn)動(dòng)指示信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中確定全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量還包括獲得當(dāng)前場(chǎng)的最大亮度值，該值用于取得校正因子，所述校正因子與未校正的全局運(yùn)動(dòng)值相乘，以便執(zhí)行對(duì)這些全局運(yùn)動(dòng)值的校正。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，確定全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量還包括使用所述最大亮度值來(lái)校正所述全局運(yùn)動(dòng)指示信號(hào)從而減少對(duì)亮度的依賴(lài)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定視頻序列中垂直運(yùn)動(dòng)模式的存在。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括根據(jù)所述全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量來(lái)調(diào)整一個(gè)或多個(gè)時(shí)域噪聲減少量化器閾值。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括根據(jù)所述全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量來(lái)調(diào)整一個(gè)或多個(gè)串色抑制局部運(yùn)動(dòng)量化器閾值。
9.一種用于減少羽毛狀和閃爍贗象的全局自適應(yīng)去交錯(cuò)系統(tǒng)，包括控制器，用于確定視頻序列中出現(xiàn)的全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量；根據(jù)所述全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量來(lái)調(diào)整一個(gè)或多個(gè)局部運(yùn)動(dòng)量化器閾值。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，確定全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量包括讀取一個(gè)或多個(gè)提供的全局運(yùn)動(dòng)指示信號(hào)。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，確定全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量包括計(jì)算當(dāng)前場(chǎng)和之前場(chǎng)之間的亮度差以獲得一個(gè)或多個(gè)全局運(yùn)動(dòng)指示信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中確定全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量還包括獲得當(dāng)前場(chǎng)的最大亮度值。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中確定全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量還包括使用最大亮度值來(lái)校正全局運(yùn)動(dòng)指示信號(hào)從而減少對(duì)亮度的依賴(lài)。
14.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，所述控制器還用于確定所述視頻序列中垂直運(yùn)動(dòng)模式的存在。
15.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，所述控制器還用于根據(jù)所述全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量來(lái)調(diào)整一個(gè)或多個(gè)時(shí)域噪聲減少量化器閾值。
16.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，所述控制器還用于根據(jù)所述全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量來(lái)調(diào)整一個(gè)或多個(gè)串色抑制局部運(yùn)動(dòng)量化器閾值。
全文摘要
提出幾種用于減少閃爍和羽毛狀贗象的全局自適應(yīng)去交錯(cuò)系統(tǒng)和方法。根據(jù)存在于視頻序列中的全局運(yùn)動(dòng)的數(shù)量自適應(yīng)地調(diào)整運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)去交錯(cuò)(MADI)局部運(yùn)動(dòng)量化閾值，從而在對(duì)場(chǎng)進(jìn)行去交錯(cuò)時(shí)，使閃爍和羽毛狀贗象降到最小。為給場(chǎng)進(jìn)行分類(lèi)，定義一組全局運(yùn)動(dòng)情形，且使用多個(gè)全局運(yùn)動(dòng)指示在逐場(chǎng)基礎(chǔ)上對(duì)不同的全局運(yùn)動(dòng)情形進(jìn)行檢測(cè)。
文檔編號(hào)H04N5/14GK1848910SQ20061007118
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月18日
發(fā)明者E·R·C·索托, P·斯沃察, A·馬克伊諾 申請(qǐng)人:創(chuàng)世紀(jì)微芯片公司