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，涉及產(chǎn)生用來向一個圖象的不同區(qū)域指示輪廓運動的方向和幅度和運動矢量。這種矢量然后可用于幫助產(chǎn)生所需的輸出圖形。
在我們的英國專利GB-B-2188510中，介紹過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測量塊的運動矢量。這些運動矢量中合適的一個矢量可指定給該圖象的每個區(qū)域。每個區(qū)域可以小到如同一個圖形元(象素)，或它可以包括多個圖形元或一組圖形塊。
當要求產(chǎn)生相應(yīng)于各時刻的中間的兩個輸入場的輸入視頻場時，這種運動矢量是特別有用的。這種輸出場在視頻圖象處理系統(tǒng)中是必需的。這些處理系統(tǒng)以標準的變換或以產(chǎn)生慢運動效應(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。
在我們的國際專利申請No.PCT/GB92/00952中，描述了產(chǎn)生既可用于指定給一個特定的輸入場的、或在一個特定的場間間隔內(nèi)的運動矢量的方法。
在傳統(tǒng)的PAL電視信號中，順次場是交錯的。這就是說，每場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。業(yè)已發(fā)現(xiàn)當矢量在一對順次的交替視頻場之間求取時，在由此求取的矢量中會形成誤差，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，通過在一個2∶1交錯信號的交替場之間相關(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，可測的最大的運動速度為采用交錯相關(guān)可測的速度的一半。
因此，本發(fā)明的最佳實施例導(dǎo)求對上述問題的解答即，在求取的運動矢量無明顯的誤差下實現(xiàn)場間相關(guān)。
現(xiàn)要說明的一點是，在權(quán)利要求書中已對本發(fā)明作了定義。
現(xiàn)在結(jié)合附圖來詳細介紹本發(fā)明的最佳實施例。


圖1a和b示出了本發(fā)明的一對交錯視頻場和施加了垂直移位后的結(jié)果;
圖2示出了實施本發(fā)明的第一系統(tǒng);
圖3示出了實施本發(fā)明的第二系統(tǒng);而圖4則示出了圖3的系統(tǒng)的另一個實施例。
圖1a示出了一對在其各自時間間隔時的順次的交錯視頻場。第一視頻場各行用X表示，而第二視頻場各行則用圍圈的X表示。可以清楚地看到交錯視頻場被垂直位移了一行。
在圖1b中，可以看到采用本發(fā)明的實施例位移后的同一對視頻場。圖1a的每一場已被移位了半個圖形行，即第一場已下移半行，第二場已被上移半行。結(jié)果，兩個場的圖形行在圖1b中是垂直對準的。圖1a中的箭頭表示位移方向和幅度。
上述兩個垂直對準的場于是可以按照在我們的英國專利GB-B-2188510中所述的方法進行相關(guān)，以求出一組用于指定給圖形區(qū)域的運動矢量。其它求取矢量的方法，諸如圖塊匹配(blockmatching)，也是可以采用的。
這種垂直再對準和隨之的場相關(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到。同時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)該認識到比起以幀取樣速率產(chǎn)生的相關(guān)，在順次場間求得的矢量更能夠跟隨在視頻系列中的復(fù)雜運動和快加速。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在原來視頻信號中不存在的某些小的垂直運動可以被系統(tǒng)檢測到。這可能是由于在原來的源材料中的混淆分量引起的。用一個附加濾波器可以除去該效應(yīng)。
為了進一步改善相關(guān)噪聲，可以將一個暫時濾波器(temporalfilter)用于本發(fā)明。在我們的國際專利申請No.PCT/GB92/00952中描述了二種可能的類型。使用這種暫時濾波器的優(yōu)點是為了改善相關(guān)面的信號/噪聲比，在指定前再定時相關(guān)面，及減少由于順次的相關(guān)面是由在視頻信號中的交替的交錯行中求取而引起的交替的垂直誤差。
圖2示出了包括一個暫時濾波器的電路的第一實施例。該電路按照我們的國際專利No.PCT/GB92/00952中的所謂三場法工作。它產(chǎn)生適合于指定給三順次的輸入場的，在圖2中A點出現(xiàn)的中心場的一列輸出矢量。
輸入視頻場通過順次場延遲線2，使提供三個順次視頻場作相位相關(guān)。在實際工作時，這使第一對視頻場被加到一個場移行器(shifter)4的向下和向上輸入端。移行器將場如圖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。同時，在A點出現(xiàn)的該對的場也通到第二場移行器8的向下輸入端，移行器8的向上輸入端接收已比A點的場有進一步延遲的場。此第二場移行器以與圖1相反方向?qū)鲞M行延遲。由此產(chǎn)生移位半行的場，該移位后的場又被輸入相位相關(guān)器10。于是，輸入到相關(guān)器8的場的行位置是與輸入到相關(guān)器10的那些場的行位置相交錯的。這樣，相關(guān)面是在視頻系列的第一和第二，和第二和第三場之間求取的。
應(yīng)該認識到由場移行器4輸出的場是位于一由場移行器8輸出的場相交錯的垂直位置上。于是，輸入到圖2系統(tǒng)的場要經(jīng)歷場移行器4的向下和向上移行，和經(jīng)歷場移行器8的向下和向上移行。正是這種交替的場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動矢量檢測器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。這就實現(xiàn)了在我們的專利No.PCT/GB92/00952中所稱的兩場算法，并產(chǎn)生了一組可應(yīng)用于圖中所示的場間間隔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，而這能實現(xiàn)另一對場的場移行和相位相關(guān)。因此，一個附加的場移行器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。中間一個乘法器12的系數(shù)為0.5而其它兩個乘法器的系數(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)生一組備作對視頻信號指定的矢量。
圖3所示的系統(tǒng)的另一實施例示于圖4中。其中，一個+/-圖形移行電路22對交替輸入的視頻場向上或向下移位半個圖形行。被移位的場然后送至產(chǎn)生在一對視頻場之間的相位相關(guān)面的相位相關(guān)器。由場延遲線26產(chǎn)生由相關(guān)器24輸出的相位相關(guān)面的兩個延遲型。兩個場延遲和相位校正器和輸出在三個乘法器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。
該電路可以通過將右邊乘法器的系數(shù)設(shè)定為零而其它兩個為0.5簡單模擬圖2的電路。這將可產(chǎn)生一組用于三場算法的矢量。
具有暫時濾波器的本發(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，給由每個用于相位相關(guān)的移位的場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?shù)能浖韺崿F(xiàn)上述系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種視頻信息運動補償?shù)姆椒?，包括如下步驟接收一個視頻信號的順次交錯的視頻場；垂直移位交替視頻場，從而基本上將交錯的場對的圖形行對準，及對每對場進行比較以產(chǎn)生一組運動用于補償視頻信號的運動的矢量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的視頻信號運動補償?shù)姆椒?，其中場?∶1交錯的，并交替地被向上和向下移位半個圖形行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的運動視頻信號補償?shù)姆椒?，其中比較場產(chǎn)生一組運動矢量的步驟包括暫時濾除在兩個或兩個以上場間隔內(nèi)求得的運動矢量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的視頻運動信號補償?shù)姆椒ǎ渲幸唤M運動矢量是相應(yīng)于一個特定輸入場求得的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的視頻運動信號補償?shù)姆椒?，包括如下步驟分別由第一和第二，和第二和第三求取第一和第二組運動矢量，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的視頻運動信號補償?shù)姆椒?，其中一組運動矢量是相應(yīng)于一特定場間間隔求取的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的視頻運動信號補償?shù)姆椒?，包括從第一和第二，第二和第三，及第三和第四輸入場中分別求取第一、第二、和第三組運動矢量，并從所述第一、第二和第三組中求取第四組運動矢量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的視頻運動信號補償?shù)姆椒?，包括如下步驟在每個場周期交替地向下和向上垂直移位在一個輸入視頻場中的一場，并從如此移位的場中從相應(yīng)的移位的場位置的相鄰場中產(chǎn)生一組運動矢量。
9.一個用于視頻運動信號補償?shù)南到y(tǒng)，包括用于接收一個視頻信號的順次的交錯視頻場的裝置;用于垂直位移交替的視頻場由此基本對準交錯場對的圖形行的裝置;及用于比較每對場以產(chǎn)生一組用于運動視頻信號的運動矢量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的視頻運動信號補償?shù)南到y(tǒng)，其中場是2∶1交錯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的視頻運動信號補償?shù)南到y(tǒng)，包括用于暫時濾除在兩個或兩個以上的場間隔內(nèi)求取的運動矢量的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的視頻運動信號補償?shù)南到y(tǒng)，其中的暫時濾波裝置求取一組相應(yīng)于一個特定輸入場的運動矢量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的視頻運動信號補償?shù)南到y(tǒng)其中的暫時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中求取第一和第二組運動矢量的裝置;以及用于從所述第一和第二組中求取第三組運動矢量的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的視頻運動信號補償?shù)南到y(tǒng)，其中暫時濾波裝置求取一組相應(yīng)于一特定場間周期的運動矢量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的視頻運動信號補償?shù)南到y(tǒng)，其中暫時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中分別求取第一，第二，及第三組運動矢量的裝置，以及用于從所述第一、第二，及第三組中求取第四組運動矢量的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的視頻運動信號補償?shù)南到y(tǒng)，其中的垂直移位裝置隨著每個場周期交替地向上和向下移位一個輸入視頻場，并從由此移位的場和在一個相應(yīng)的移位場的位置中的相鄰場產(chǎn)生一組運動矢量。
17.從一個視頻信號中產(chǎn)生一組運動矢量的方法，包括接收一個視頻信號的順次的交錯視頻場的步驟;垂直地移位交替視頻場由此基本對準交錯場對的圖形行;以及比較每對場以產(chǎn)生一組運動矢量。
18.一種用于由一個視頻信號產(chǎn)生一組運動矢量的設(shè)備，包括用于接收一個視頻信號的順次的交錯視頻場的裝置;用于垂直地移位交替的視頻場由此基本對準交錯場對的圖形行的裝置;以及用于比較每對場以產(chǎn)生一組運動矢量的裝置。
全文摘要
用于從視頻信號產(chǎn)生運動矢量的方法，該方法可用于運動補償，適用于交錯的視頻信號。通過向上移動一個場的行半個圖形行和向下移動下一場的行半個圖形行將交替的視頻場垂直移位以對準交錯場的圖形行，對由此得到的場被比較以產(chǎn)生一組用于視頻信號運動補償?shù)倪\動矢量。
文檔編號H04N5/14GK1072555SQ9211027
公開日1993年5月26日 申請日期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 申請人:英國廣播公司