專利名稱：自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)，特別涉及自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)。
在-MPEG系統(tǒng)中所使用的運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)根據(jù)由運(yùn)動(dòng)圖象專家組(MPEG)所建立的標(biāo)準(zhǔn)而被開(kāi)發(fā)。MPEG系統(tǒng)提供使傳輸數(shù)據(jù)量最少的高清晰度電視廣播的編碼和解碼方法。運(yùn)動(dòng)矢量指明了在電視廣播中組成單幀畫面的一圖象塊變化的方向和幅度。通過(guò)以運(yùn)動(dòng)矢量形式來(lái)替代個(gè)別象素來(lái)規(guī)定該幀的所有圖象塊，該MPEG系統(tǒng)可以減少所需廣播的數(shù)據(jù)量。由于該運(yùn)動(dòng)矢量被用來(lái)確定不同幀之間的差異，所以作為幀間預(yù)測(cè)編碼系統(tǒng)的這種系統(tǒng)是已知的。
如圖8所示，一預(yù)測(cè)編碼裝置在輸入端100接收一電視圖象的當(dāng)前幀。該當(dāng)前幀被送到運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)電路101和減法器102。該運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)電路101從當(dāng)前幀中提取運(yùn)動(dòng)矢量并將其提供給運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償電路103。然后，該運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償電路對(duì)在幀存貯器104中所存貯的前面幀執(zhí)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償而得到一被補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)參考幀。然后，該減法器從該參考幀中減去當(dāng)前幀而得到差額數(shù)據(jù)。該差額數(shù)據(jù)由離散余弦變換(DCT)電路106壓縮，由量化器107將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，從輸出端108提供給廣播用。
通過(guò)與上述步驟相反的操作該預(yù)測(cè)編碼裝置將當(dāng)前幀轉(zhuǎn)換成在幀存貯器中所存貯的前面的幀并在幀存貯器104中存貯該結(jié)果。因此，通過(guò)反相量化器109和反相DCT電路110對(duì)被量化的差額數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼。加法器105將被譯碼的差額數(shù)據(jù)加到由運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償電路所產(chǎn)生的參考幀，因此，重新產(chǎn)生當(dāng)前幀。然后將該當(dāng)前幀存貯在幀存貯器中并且當(dāng)在輸入端100接收了隨后而來(lái)的后面幀時(shí)則該當(dāng)前幀又變?yōu)榍懊娴膸Ｔ谶@種方法中，每個(gè)構(gòu)成電視廣播的幀被預(yù)測(cè)地編碼并且通過(guò)輸出端108轉(zhuǎn)發(fā)用于廣播。
但是，存在有這樣一個(gè)問(wèn)題，即該運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)電路101可能產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤的運(yùn)動(dòng)矢量。通常，該運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)電路采用一固定塊匹配方法來(lái)產(chǎn)生一運(yùn)動(dòng)矢量。在一預(yù)定矢量搜索范圍內(nèi)移動(dòng)一校驗(yàn)塊并檢測(cè)與當(dāng)前幀的參考?jí)K最匹配的一塊。通過(guò)將參考幀與該匹配的塊相比較計(jì)算該運(yùn)動(dòng)矢量，隨后將該運(yùn)動(dòng)矢量傳送到運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償電路103。當(dāng)該校驗(yàn)塊可能與錯(cuò)誤參考?jí)K相匹配時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一錯(cuò)誤的運(yùn)動(dòng)矢量。
通過(guò)參照?qǐng)D9、10和11A至11C所說(shuō)明的一個(gè)例子可更好地了解這個(gè)問(wèn)題。在圖9中，在該參考幀150中安置了M×N象素的參考?jí)K152。一搜索幀151(即，后面幀)被接收并且該運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)電路開(kāi)始執(zhí)行塊匹配方法。邊界153在一矢量搜索范圍內(nèi)被“移動(dòng)”，在該邊界中在每個(gè)位置上該象素組成校驗(yàn)塊。因此，在該矢量搜索范圍154內(nèi)M×N象素的校驗(yàn)塊153被“移動(dòng)”，直到在校驗(yàn)塊153和參考?jí)K152之間檢測(cè)到一令人滿意的匹配為止。該運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)電路隨后根據(jù)所匹配的校驗(yàn)塊和參考?jí)K之間的差異而執(zhí)行一算術(shù)運(yùn)算以獲得一運(yùn)動(dòng)矢量。該運(yùn)動(dòng)矢量具有一在參考?jí)K和校驗(yàn)塊中相同位置上的兩個(gè)象素值之間最小差的數(shù)學(xué)絕對(duì)值之和的量值(后面稱之為剩余差)。在另一種可供選擇的方案中，該剩余差可用該象素值之差的一平方和計(jì)算。還由運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)電路產(chǎn)生一該運(yùn)動(dòng)矢量的單位方向，從而與該剩余差值對(duì)應(yīng)。
參考圖10和11A至11C將詳細(xì)說(shuō)明該塊匹配方法。為了減輕該算術(shù)處理器中的負(fù)擔(dān)，該運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)器執(zhí)行該參考?jí)K和校驗(yàn)塊的二次采樣。例如，圖10中描述了對(duì)一4×4塊(即，16個(gè)象素塊)的四個(gè)劃陰影線象素的采樣，因而圖10執(zhí)行了按4∶1比率的固定采樣。圖11A的參考?jí)K和圖11B的校驗(yàn)塊以與圖10所示的相同方式采樣。隨后，在該矢量搜索范圍(圖9)內(nèi)該校驗(yàn)塊被移動(dòng)直至該校驗(yàn)塊的四個(gè)被采樣的象素與在該參考幀中的四個(gè)象素匹配為止。只有當(dāng)該參考?jí)K明顯地相似于如圖11A和11B中所示的組成該校驗(yàn)塊的搜索區(qū)域時(shí)該塊匹配方法才能很好地進(jìn)行。
但是，當(dāng)該組成校驗(yàn)塊的搜索塊具有一例如如圖11C所示的非常不同的圖形時(shí)，該運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)器可能錯(cuò)誤地將搜索區(qū)域的不正確塊與該參考?jí)K相匹配。因?yàn)樵趫D11C的例子中所有的象素均具有“1”值，所以該校驗(yàn)塊將在該搜索區(qū)域中的若干不同位置上與參考?jí)K相匹配。因而，該運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)電路101可能產(chǎn)生一錯(cuò)誤的運(yùn)動(dòng)矢量，結(jié)果產(chǎn)生一失真的電視廣播。
本發(fā)明的一個(gè)目的是消除校驗(yàn)塊和參考?jí)K之間的失配。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提高電視廣播的信噪比。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于自適應(yīng)地檢測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的裝置和方法。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明的第一實(shí)施例提供了一種用來(lái)自適應(yīng)地選擇用于在一視頻廣播的第一幀和第二幀之間檢測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的象素的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置和方法。該第一幀包括一象素的參考?jí)K和第二幀包括一象素的校驗(yàn)塊。一分析電路自適應(yīng)地確定在來(lái)自該參考?jí)K的一變量特征的參考?jí)K中的象素值的第一子集的位置。一選擇電路在由該分析電路所確定的位置上對(duì)在參考?jí)K中的象素值的第一子集和在校驗(yàn)塊中的象素值的第二子集進(jìn)行采樣。
在第二實(shí)施例中，一分配電路將該參考和校驗(yàn)塊分配到子參考?jí)K和子校驗(yàn)塊的各子集中。一分析電路自適應(yīng)地確定用于每個(gè)子參考?jí)K的象素值的第一子集的位置的集，而每個(gè)位置集根據(jù)每個(gè)子參考?jí)K中的一變量特征加以確定。一選擇電路在為該各個(gè)子參考?jí)K所確定的位置集上對(duì)各自子參考?jí)K和子校驗(yàn)塊中的一個(gè)子校驗(yàn)塊進(jìn)行采樣。
通過(guò)下面參照附圖所作的詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)對(duì)本發(fā)明以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有更為全面的理解，在附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢驗(yàn)裝置的一方框圖；圖2為根據(jù)該第一實(shí)施例改進(jìn)的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置的一方框圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的4×4參考?jí)K的象素的一種表示；圖4A是根據(jù)第二實(shí)施例的一參考?jí)K中的象素的一種表示，圖4B和4C是根據(jù)第二實(shí)施例的校驗(yàn)塊中的象素的表示；圖5中的圖描述了用于自適應(yīng)和固定二次采樣的各種采樣的信噪比；圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置的方框圖7A和7B是根據(jù)第二實(shí)施例16×16參考?jí)K中象素的表示；圖8是一MPEG系統(tǒng)的框圖；圖9是用來(lái)說(shuō)明該塊匹配方法的示意圖；圖10是4×4參考?jí)K中象素的表示；和圖11A是參考?jí)K中象素的表示和圖11B及11C是校驗(yàn)塊中象素的表示。
現(xiàn)在參照


本發(fā)明，附圖中相同的參考標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的附圖中的部分。
第一實(shí)施例參照?qǐng)D1和圖2的運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)電路來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例。在圖1中，該運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)電路分別從輸入端1和2接收參考?jí)K和校驗(yàn)塊數(shù)據(jù)。這兩個(gè)塊由寄存器4和5所存貯。一參考?jí)K分析電路3控制選擇電路6和7自適應(yīng)地選擇每個(gè)塊的象素。被選擇的象素送到一差分絕對(duì)值之和操作電路8去計(jì)算剩余差。由于正確的校驗(yàn)塊在兩個(gè)連續(xù)幀之間應(yīng)該具有一最小差，所以一最小差值電路9選擇最小剩余差并輸出該校正的剩余差。
現(xiàn)在將更為詳細(xì)地說(shuō)明該運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)電路的自適應(yīng)選擇操作。該參考?jí)K數(shù)據(jù)被提供給輸入端1進(jìn)而送到參考?jí)K分析電路和(M×N)寄存器4。該校驗(yàn)塊類似地被提供給輸入端2并進(jìn)而送到(M×N)寄存器5。該(M×N)寄存器4和5分別存貯該參考?jí)K和校驗(yàn)塊數(shù)據(jù)。該參考?jí)K分析電路通過(guò)輸出一指明該被選擇象素的位置的選擇信號(hào)10而使該選擇電路6和7自適應(yīng)地選擇來(lái)自每個(gè)(M×N)寄存器的象素。參考?jí)K分析電路通過(guò)計(jì)算一表明該參考?jí)K的特定特征的值確定所選擇的象素。也就是，根據(jù)該參考?jí)K的特定特征來(lái)自適應(yīng)地選擇象素。例如，在參考?jí)K數(shù)據(jù)中用來(lái)自適應(yīng)地選擇象素的特征可以是該象素的最大和最小值。參考?jí)K分析電路確定該具有最大和最小值的象素的位置并產(chǎn)生表明該位置的選擇信號(hào)。更可取的是，在該校驗(yàn)塊與參考?jí)K匹配中，二個(gè)最大和二個(gè)最小值被用于確保較高的精度。
在該參考?jí)K中該特征還可以是來(lái)自中間值的最大和最小偏差。也就是，參考?jí)K分析電路對(duì)于在該參考?jí)K中的所有象素值計(jì)算中間(即平均)值并且從該中間值中選擇具有最大和最小偏差的象素值。
上述特征還可被組合以得到第一最大/最小值組和第二中間偏差值組。因此，該參考?jí)K分析電路確定最大和最小象素值，并且還確定中間偏差象素值。
對(duì)于上述特征的另一方面，該參考?jí)K分析電路還可根據(jù)相鄰兩個(gè)象素之間的差選擇象素，在相鄰象素之間最大和最小差確定了將選擇哪些象素。
因此，該參考?jí)K分析電路根據(jù)在所討論的特征分類之一之下所選擇的象素產(chǎn)生選擇信號(hào)10。該選擇信號(hào)被提供給選擇電路6和7并且該選擇電路選擇來(lái)自(M×N)寄存器4和5的象素。在這種方法中，該參考?jí)K和校驗(yàn)塊被自適應(yīng)地二次取樣并且避免了一錯(cuò)誤的失配。
該被選擇的象素值作為參考?jí)K數(shù)據(jù)13和校驗(yàn)塊數(shù)據(jù)14而被提供給差分絕對(duì)值之和操作電路8。該差分絕對(duì)值之和操作電路8計(jì)算該所選擇的參考?jí)K選擇象素和所選擇的校驗(yàn)塊選擇象素之間的絕對(duì)剩余差。例如，在該校驗(yàn)塊中的最大象素值和參考?jí)K之間的絕對(duì)差加上在該校驗(yàn)塊中的最小象素值和參考?jí)K之間的絕對(duì)差。另外，該差分絕對(duì)值之和操作電路8還可計(jì)算該象素值之間差的平方和。
由于二次采樣，所選擇的參考?jí)K或校驗(yàn)塊的尺寸必須要比在輸入端1和2所接收的(M×N)塊要小。這樣，在差分絕對(duì)值之和操作電路中的運(yùn)算負(fù)擔(dān)減小而操作速度提高。
如像所討論的那樣，該正確校驗(yàn)塊將具有最小剩余差。因此，該最小值電路9選擇最小剩余差以確保正確運(yùn)動(dòng)矢量被檢測(cè)。
圖2是第一實(shí)施例改進(jìn)的方框圖。除了圖2的改進(jìn)包括分別連接到輸入1和2的特征提取電路16和17之外，該圖的其余部分是相同的。該特征提取電路的作用是在輸入端從參考和校驗(yàn)塊提取特征值(除了相對(duì)于圖1所描述的特征)，因此降低了輸入到該運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)電路的塊的尺寸。由于該輸入塊的尺寸減小，所以整個(gè)處理變得容易并且系統(tǒng)效率得以提高。
作為一通過(guò)特征提取電路提取具有所希望特征的象素的例子，可以采用一低通濾波器。另一方面，該特征提取電路可將該參考和校驗(yàn)塊分成較小的塊并在每個(gè)較小塊中加上該象素值。通過(guò)該特征提取電路還可使用在橫向和垂直方向累加該象素值的一種集合估算(integration projection)(例如-Hadamard變換)。
參考圖1以所述的相同方式處理該參考?jí)K和校驗(yàn)塊。因此，相應(yīng)電路的操作的詳細(xì)討論將不再重復(fù)，可參考前面所作的說(shuō)明。
第二實(shí)施例現(xiàn)在參照?qǐng)D3、4A至4C、6、7A和7B來(lái)說(shuō)明第二實(shí)施例。圖3是4×4塊象素的表示。根據(jù)第二實(shí)施例，通過(guò)將塊分成子塊30和31(這里，是二個(gè)4×2子塊)并對(duì)每個(gè)子塊確定最大和最小象素值來(lái)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)采樣。
例如，圖4A示出了將參考?jí)K40分成二個(gè)4×2子塊41和42。在每個(gè)子塊中所提取的最大象素值(a和b)由陰影小圓圈表示，同時(shí)在每個(gè)子塊中所提取的最小象素值由點(diǎn)圓圈表示(c和d)。類似地，圖4B的校驗(yàn)塊43被分成二個(gè)子塊44和45并由圓圈(a′、b′、c′和d′)來(lái)表示所提取的最大和最小值。所提取的值被送到一差分絕對(duì)值之和操作電路61(圖6)并在那里計(jì)算該剩余差。在作為相應(yīng)的最大和最小值之間差的絕對(duì)值而計(jì)算該剩余差的場(chǎng)合下，下面的數(shù)學(xué)表達(dá)式用來(lái)產(chǎn)生該剩余差值。
剩余差＝|a-a′|+|b-b′|+|c-c′|+|d-d′| (1)在上述例子中，該校驗(yàn)塊43與該參考?jí)K40相同。因此，該剩余差等于0并且該塊被認(rèn)為被完全地匹配。
但是在與圖4A的參考?jí)K明顯不同的圖4C的校驗(yàn)塊的情況中，該剩余差為12；并且可看出該固定采樣塊匹配方法產(chǎn)生錯(cuò)誤的匹配。另一方面，在本發(fā)明中，使用了上述的自適應(yīng)采樣并且將該校驗(yàn)塊與參考?jí)K正確地相匹配而忽略了象素值中的明顯差別。分別自參考和校驗(yàn)塊40和46所提取的特征是相應(yīng)于該參考子塊(a、a′、b、b′、c、c′、d和d′)的最大和最小值的象素。當(dāng)該校驗(yàn)塊是在該矢量范圍(圖9)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，在相應(yīng)于參考子塊中的最大和最小象素值位置上的該校驗(yàn)塊中的象素從該校驗(yàn)子塊中被選擇。由最小值電路62(圖6)所確定的具有一最小剩余差的校驗(yàn)塊被確認(rèn)為正確的校驗(yàn)塊。因此，在本發(fā)明中當(dāng)該校驗(yàn)塊圖形與參考?jí)K圖形明顯有差異時(shí)不會(huì)產(chǎn)生誤差。更確切地說(shuō)，本發(fā)明得到了正確的匹配。
在圖5中的曲線圖描述了根據(jù)第二實(shí)施例的本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。Y軸(縱坐標(biāo))以分貝(dB)表示了一運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)電路的噪聲-信號(hào)比(YNSR)和X軸(橫坐標(biāo))表示了每個(gè)參考?jí)K的采樣數(shù)。包括空心方塊的曲線描述了該固定采樣塊匹配方法而包括實(shí)心方塊的曲線描述了根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)采樣方法。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果是在具有一16×16象素的參考?jí)K尺寸的6MBps(每秒兆比特)的MPEG編碼速率的條件下得出的。使用下述表示式來(lái)計(jì)算信號(hào)-噪聲比。 從該曲線圖可看出，對(duì)于與固定采樣方法相比有相同采樣數(shù)，本發(fā)明的自適應(yīng)采樣方法具有較低的噪聲-信號(hào)比。還應(yīng)注意的是因?yàn)樾旁氡雀咚栽诒景l(fā)明中采樣數(shù)可提高到32象素，因而允許該MPEG系統(tǒng)增加電視象素密度。因此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)明顯超過(guò)了固定采樣方法。
圖6是體現(xiàn)上述第二實(shí)施例的一電路的方框圖。該參考?jí)K被提供到輸入端50而校驗(yàn)塊被提供給輸入端54。該參考?jí)K被分為二個(gè)小塊(即，子塊)并存貯在小塊寄存器51和52之中。類似地，該校驗(yàn)塊分為二個(gè)小塊并被存貯在小塊寄存器55和56之中。例如，參照?qǐng)D4A至4C，該參考小塊41存貯在小塊寄存器51中和該參考小塊42存貯在小塊寄存器52中；該校驗(yàn)小塊44或47存貯在小塊寄存器55中和校驗(yàn)小塊45或48存貯在小塊寄存器56中。
該參考?jí)K還被傳送到一對(duì)于每個(gè)小塊選擇最大和最小象素值的最大值/最小值檢測(cè)電路53。該最大值/最小值檢測(cè)電路確定在每個(gè)參考小塊中該最大和最小象素值的位置并針對(duì)每個(gè)小塊而輸出兩個(gè)選擇信號(hào)。按照選擇信號(hào)64的確定，參考?jí)K的第一小塊40由選擇電路57采樣，根據(jù)選擇信號(hào)64該校驗(yàn)塊的第一小塊44或47由選擇電路59采樣。類似地，根據(jù)選擇信號(hào)65，對(duì)于參考和校驗(yàn)塊的第二小塊52和56分別由選擇電路58和60來(lái)采樣。
隨后，為了運(yùn)算處理將該被采樣的象素值傳送到差分絕對(duì)值之和操作電路61。具體說(shuō)，對(duì)于參考?jí)K的每個(gè)小塊該最大象素值輸出到線66和68，同時(shí)最小象素值在線67和69上輸出。類似地，對(duì)于該校驗(yàn)塊的每個(gè)小塊該最大值在線70和72上輸出，同時(shí)最小值在線71和73上輸出。該差分絕對(duì)值之和操作電路61求出剩余差并且該最小值電路62選擇最小剩余差如前面所述那樣作為校驗(yàn)塊在該矢量范圍內(nèi)被移動(dòng)。
以與第一實(shí)施例相似的方式來(lái)計(jì)算該剩余差，其中兩最大值之間差的絕對(duì)值與兩最小值之間差的絕對(duì)值相加。所識(shí)別的最大和最小值是在線66至73上輸出的值(圖6)，該剩余差＝|數(shù)據(jù)66-數(shù)據(jù)68|+|數(shù)據(jù)67-數(shù)據(jù)69|+|數(shù)據(jù)70-數(shù)據(jù)72|+|數(shù)據(jù)71-數(shù)據(jù)73|。
當(dāng)?shù)诙?shí)施例的發(fā)明以與相似于第一實(shí)施例的方式執(zhí)行自適應(yīng)采樣時(shí)，第二實(shí)施例提供了對(duì)于每個(gè)塊中的多個(gè)子塊規(guī)定具有最大和最小值的象素位置的優(yōu)點(diǎn)，因而給出了較高等級(jí)的精度。
根據(jù)第二實(shí)施例該發(fā)明還對(duì)參考?jí)K為16×16象素塊的情況提供了同樣有利的結(jié)果。如圖7A和7B所示，該參考?jí)K被分成8個(gè)4×8小塊。根據(jù)本發(fā)明，確定這8個(gè)小塊的每一個(gè)的最大和最小值。
在每個(gè)子塊中存在有大量象素的情況下，在每個(gè)子塊中可存在多于一個(gè)最大或最小值。最好是，通過(guò)選擇具有所有象素對(duì)的最大距離間隔的最大和最小值象素對(duì)來(lái)選擇每個(gè)最大和最小值中的每一個(gè)。另一方面，通過(guò)選擇在一預(yù)置距離間隔上的最大和最小值象素對(duì)來(lái)進(jìn)行選擇。進(jìn)一步的其他方案是，在提供更有利的參考圖形的其他象素對(duì)上來(lái)選擇一對(duì)最大和最小值象素的象素位置。
當(dāng)該參考?jí)K包括大量象素值時(shí)，它還有利于“標(biāo)記”每個(gè)最大和最小象素值。圖7B示出了圖7A的最大和最小值的標(biāo)記被設(shè)置為“1”而其它的象素值的標(biāo)記被設(shè)置為“0”的情況。標(biāo)記“1”表明該象素的位置被選擇。因此，為了選擇多個(gè)最大或最小象素值中的一個(gè)，該選擇電路迅速地確定兩個(gè)象素之間的距離。
隨后，圖7A的子塊以類似于對(duì)于4×4參考?jí)K所述的方式來(lái)進(jìn)行處理。因此，從所采樣的象素值來(lái)計(jì)算該剩余差并且當(dāng)該校驗(yàn)塊在該矢量范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)選擇該最小剩余差是正確的。因此，本發(fā)明可以適用于通過(guò)將參考?jí)K分成子塊的任何尺寸的參考?jí)K并且從該子塊計(jì)算該最小剩余差。因而，本發(fā)明具有處理比迄今為止可被處理的更高密度的電視廣播的附加優(yōu)點(diǎn)。
因此，本發(fā)明提供了在運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)操作中所使用的象素的自適應(yīng)采樣。應(yīng)特別一提的是如圖5所提示的那樣，與固定采樣方法相比本發(fā)明的信噪比明顯地要高。因而，本發(fā)明明顯地改善了校驗(yàn)塊與參考?jí)K的匹配并避免了錯(cuò)誤的匹配。
在參照一MPEG系統(tǒng)描述了上述發(fā)明的同時(shí)，本發(fā)明還可應(yīng)用于利用運(yùn)動(dòng)矢量的其它場(chǎng)合。因而，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明還可有除這里所明確地描述之外的其它實(shí)現(xiàn)方式。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，用來(lái)自適應(yīng)地選擇使用于在第一視頻幀和第二視頻幀之間檢測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的象素，所述第一視頻幀包括一象素的參考?jí)K和所述第二視頻幀包括一象素的校驗(yàn)塊，該裝置包括分析裝置，用來(lái)從所述參考?jí)K的一變量特征中自適應(yīng)地確定在所述參考?jí)K中象素的第一子集的位置；和選擇裝置，用來(lái)在由所述分析裝置所確定的所述位置上，對(duì)在所述參考?jí)K中的象素的第一子集和對(duì)在所述校驗(yàn)塊中的象素的第二子集進(jìn)行采樣。
2.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，進(jìn)一步包括有處理裝置，用來(lái)根據(jù)第一和第二象素子集計(jì)算所述參考?jí)K和所述校驗(yàn)塊之間的一運(yùn)動(dòng)矢量的絕對(duì)值。
3.如權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，進(jìn)一步包括有最小值選擇裝置，用來(lái)為了在所述參考?jí)K和所述校驗(yàn)塊之間確定一匹配而選擇所述運(yùn)動(dòng)矢量的一最小絕對(duì)值。
4.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，其中該變量特征是在該參考?jí)K中的象素的最大和最小值。
5.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，其中該變量特征是在所述參考?jí)K的所述象素值和在所述參考?jí)K的所述象素的平均值之間的最大和最小差。
6.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，其中該變量特征是在該參考?jí)K中的象素的最大和最小值，和在所述參考?jí)K中的所述象素的值和在所述參考?jí)K中的所述象素的平均值之間的最大和最小差。
7.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，其中該變量特征是在所述參考?jí)K中相鄰象素的值之間的最大和最小差。
8.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，進(jìn)一步包括用來(lái)存貯讀出到所述選擇裝置的所述參考和校驗(yàn)塊的寄存裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，進(jìn)一步包括特征提取裝置，用來(lái)從具有一提取特征的所述參考和校驗(yàn)塊中提取象素值并將其傳送到所述分析和選擇裝置，在那里剩余象素被丟棄而所述參考和校驗(yàn)塊被壓縮。
10.如權(quán)利要求9所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，其中所述特征提取裝置是一用來(lái)根據(jù)象素的亮度濾波它們的低通濾波器。
11.如權(quán)利要求9所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，其中所述特征提取裝置將所述參考和校驗(yàn)塊分成較小塊并加上在每個(gè)所述較小塊內(nèi)的象素值。
12.如權(quán)利要求9所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，其中所述特征提取裝置分別在所述參考和校驗(yàn)塊的橫向和垂直方向上執(zhí)行一集合估算。
13.一自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，用來(lái)檢測(cè)在第一視頻幀和第二視頻幀之間的運(yùn)動(dòng)矢量，所述第一幀包括一象素的參考?jí)K和所述第二幀包括一象素的校驗(yàn)塊，該裝置包括分離裝置，用來(lái)將所述參考和校驗(yàn)塊分成子參考?jí)K集和子校驗(yàn)塊集；分析裝置，用來(lái)自適應(yīng)地確定對(duì)于在每個(gè)子參考?jí)K中作為變量特征的函數(shù)的每個(gè)子參考?jí)K的一組第一象素子集的位置；和選擇裝置，用來(lái)在對(duì)所述各個(gè)子參考?jí)K所確定的所述位置集上的各個(gè)子參考?jí)K中的象素和所述子校驗(yàn)塊中的一個(gè)塊中的象素進(jìn)行采樣。
14.如權(quán)利要求13所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，其中所述分離裝置包括用來(lái)存貯象素的所述子參考?jí)K和子校驗(yàn)塊的小塊寄存器。
15.如權(quán)利要求14所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，其中所述分析裝置包括確定在每個(gè)所述子參考?jí)K中的最大和最小象素值并響應(yīng)于它而產(chǎn)生選擇信號(hào)以指明對(duì)于每個(gè)子參考?jí)K的所述位置集的最大/最小值檢測(cè)裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，其中所述選擇裝置根據(jù)所述選擇信號(hào)對(duì)在每個(gè)所述子參考?jí)K和子校驗(yàn)塊之中的象素進(jìn)行采樣。
17.如權(quán)利要求16所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，進(jìn)一步包括根據(jù)由所述選擇裝置所選擇的象素值計(jì)算在所述參考?jí)K和所述校驗(yàn)塊之間的一運(yùn)動(dòng)矢量的一絕對(duì)值的處理裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)裝置，進(jìn)一步包括有用來(lái)為了在所述參考?jí)K和所述校驗(yàn)塊之間確定一匹配而選擇所述運(yùn)動(dòng)矢量的一最小絕對(duì)值的最小值選擇裝置。
19.一種自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，用來(lái)自適應(yīng)地選擇使用于第一視頻幀和第二視頻幀之間檢測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的象素，所述第一幀包括一象素的參考?jí)K和所述第二幀包括一象素的校驗(yàn)塊，該方法包括有步驟自適應(yīng)地根據(jù)所述參考?jí)K的一變量特征確定所述參考?jí)K中象素的第一子集的位置；和在所述確定的位置上對(duì)在所述參考?jí)K中的象素的第一子集和在所述校驗(yàn)塊的象素的第二子集進(jìn)行采樣。
20.如權(quán)利要求19所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，進(jìn)一步包括有根據(jù)第一和第二象素子集計(jì)算所述參考?jí)K和所述校驗(yàn)塊之間的一運(yùn)動(dòng)矢量的絕對(duì)值的步驟。
21.如權(quán)利要求20所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，進(jìn)一步包括有為了確定所述參考?jí)K和所述校驗(yàn)塊之間的匹配而選擇一所述運(yùn)動(dòng)矢量的最小絕對(duì)值的步驟。
22.如權(quán)利要求19所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，其中所述變量特征是在該參考?jí)K中的象素的最大和最小值。
23.如權(quán)利要求19所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，其中所述變量特征是在所述參考?jí)K中所述象素的值和在所述參考?jí)K中所述象素的一平均值之間的最大和最小差。
24.如權(quán)利要求19所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，其中所述變量特征是在該參考?jí)K中的象素的最大和最小值，和在所述參考?jí)K中所述象素的值和在所述參考?jí)K中所述象素的一平均值之間的最大和最小差。
25.如權(quán)利要求19所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，其中所述變量特征是在所述參考?jí)K中相鄰象素值之間的最大和最小差。
26.如權(quán)利要求19所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，進(jìn)一步包括存貯為了采樣而讀出的所述參考?jí)K和校驗(yàn)塊的步驟。
27.如權(quán)利要求19所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，進(jìn)一步包括從具有一提取特征的所述參考和校驗(yàn)塊中提取象素值并將其傳送到在其中剩余象素被丟棄而所述參考和校驗(yàn)塊被壓縮的分析和選擇裝置的步驟。
28.如權(quán)利要求27所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，其中所述提取步驟包括根據(jù)象素的亮度低通濾波它們的步驟。
29.如權(quán)利要求27所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，其中所述提取步驟將所述參考和校驗(yàn)塊分離成較小塊并且加上每個(gè)所述較小塊內(nèi)的象素值。
30.如權(quán)利要求27所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，其中所述被提取的象素值是通過(guò)分別對(duì)在所述參考和校驗(yàn)塊的橫向和垂直方向上的象素集合估算而得到的。
31.一種自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，用來(lái)檢測(cè)第一視頻幀和第二視頻幀之間的運(yùn)動(dòng)矢量，所述第一幀包括一象素的參考?jí)K和所述第二幀包括一象素的校驗(yàn)塊，該方法包括步驟將所述參考和校驗(yàn)塊分成子參考?jí)K集和子校驗(yàn)塊集；根據(jù)每個(gè)子參考?jí)K中一變量特征自適應(yīng)地確定每個(gè)子參考?jí)K的第一象素子集的位置集；和在對(duì)于所述各自子參考?jí)K所確定的所述位置集上對(duì)在各個(gè)子參考?jí)K中的象素和所述子校驗(yàn)塊的一個(gè)子塊中的象素進(jìn)行采樣。
32.如權(quán)利要求31所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，其中所述分離步驟包括存貯象素的所述子參考?jí)K和子校驗(yàn)塊的步驟。
33.如權(quán)利要求32所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，其中所述確定步驟包括有確定在每個(gè)所述子參考?jí)K中象素的最大和最小值和相應(yīng)于其而產(chǎn)生選擇信號(hào)以指明每個(gè)子參考?jí)K的所述位置集的步驟。
34.如權(quán)利要求33所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，其中在每個(gè)所述子參考?jí)K和子校驗(yàn)塊中的所述象素被作為所述選擇信號(hào)的函數(shù)而被采樣。
35.如權(quán)利要求34所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，進(jìn)一步包括根據(jù)被采樣象素值計(jì)算所述參考?jí)K和所述校驗(yàn)塊之間運(yùn)動(dòng)矢量的一絕對(duì)值的步驟。
36.如權(quán)利要求35所述的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法，進(jìn)一步包括為了確定所述參考?jí)K和所述校驗(yàn)塊之間的匹配而選擇一所述運(yùn)動(dòng)矢量的最小絕對(duì)值的步驟。
全文摘要
一種自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)器自適應(yīng)地選擇用在視頻廣播的第一幀和第二幀之間檢測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量的象素。該第一幀包括一象素的參考?jí)K和第二幀包括一象素的校驗(yàn)塊。一分析電路根據(jù)參考?jí)K的變量特征自適應(yīng)地確定在該參考?jí)K中第一象素值子集的位置。一選擇電路在由分析電路所確定的位置上對(duì)在參考?jí)K中的第一象素值的子集和在校驗(yàn)塊中的第二象素值的子集進(jìn)行采樣。
文檔編號(hào)H04N11/04GK1142730SQ9610739
公開(kāi)日1997年2月12日 申請(qǐng)日期1996年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月20日
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