[发明专利]视频图象处理

说明书

本发明涉及图象处理，特别涉及表示不同图象区域视在运动的方向和幅度的运动矢量分配，以帮助产生想望的输出图象。

我们的英国专利GB-B₂188510描述了一种处理视频图象的方法，以便提供一种能用于整个区域的运动矢量表，而且运动矢量中的一个被认为适用于图象的每个区域。也可采用其它方法产生这种运动矢量表。为了使用这种矢量，则必须选择出这些矢量中的哪一个可以施加于图象的给定区域。每一区域可以如一个象素那么小，或者可以包含多个象素或一组图象。

例如，可以使用运动矢量产生在时间上对应于两个输入场中间的瞬时的输出场。例如为了产生慢动作效果，从电影胶片转换到视频影象或是在制式转换时，这可能是需要的。

可以认为，一个典型的图象的最简单形式是具有一个运动的前景区域和一个背景区域，正如附图1所图示的。图（a）表示在背景前方的前景物体的一场图象，例如一个球。图（b）表示该图象的下一场。球从位置A移到了位置B。从图象（b）可见，在（a）中可看到的部分背景现在被遮住了，而在（a）中看不见的部分背景现在显露出来了。

一般情况，图象中的背景也可以“运动”，例如，摄象机正在摇镜头时。因此，运动矢量分别与前景及背景二者有关。在每种情况下，通过比较两个连续场并考虑在图象的不同区域上产生的运动，从可能的运动矢量表中（例如在我们前面提及的专利中所产生的）选取合适的运动矢量。

这种操作将在图象区域的大部分提供精确的信息。在两个图象之间可以比较没有被球的图象位置A或B遮住的背景部分，也可以比较被球的图象位置A和B二者遮住的重迭部分，以提供一个合适的矢量。不过，在被遮住的背景区域和被显露的背景区域中，一场包含球的图象，而另一场包含背景图象，这些没有什么有意义的联系。

现已提出了很多运动预测算法，它们大部分不能检测在这种区域中的运动，而对于那些可以检测运动存在的算法，我们不相信会有一种算法能够确定当运动在视野上消失或重新出现时区域运动的方向和幅值。

在待批准的权利要求中限定了本发明，现在来进行说明。

在本发明的优选实施例中，对于可能的运动矢量表中的每个矢量，对每连续的四场中的每一场，确定视频图象的每一区域的一个图象值。比较四个场中的值，当这些值与给定的矢量基本相同时，就认为该矢量适合于那个区域。也可以通过比较场间差并确定对于中心对和一个外对场间差高的区域和对于四场组中的其它外对的场间差低的区域，来分配适合于被遮住的或显露的背景区域的矢量。

输出场可用内插法产生。为产生相应于被遮住的背景区域，仅使用来自较早的场的信息，而为产生相应于被显露的背景区域，则仅使用来自较迟的场的信息。

本发明的优选实施例可参阅附图，用举例的方法更详细地描述，其中

图1（上面参考过）表示一个视频图象序列的两个连续场，其中前景物体产生了运动;

图2是用来说明对于一给定的运动矢量在四个连续场中对应点的图;

图3是说明在四个连续场之间前景和背景运动的图;

图4是用来获得沿一条试探运动轨迹的四个亮度值的装置框图;

图5是用来计算分配误差的装置框图;

图6说明了一种用来比较分类码和误差的电路。

如果确信整个图象按照同一条试探运动矢量显示，该矢量是可能的运动矢量表中的一个矢量，那么，通过追溯用那个矢量值显示的前面场中的一点就可以估算任何象素的值。此外，若取任一给定场作基准，则对于基准场中的每一象素就可以追溯与期待，并产生出一个在前、后场的产生时刻的象素值。这可以通过观察那些在前面的和后面的场中的象素，即那些被适合于那个运动矢量的值从基准场中的象素中被置换的点来达到。这一操作如图2所示，其中分别说明了在时刻t-1，t，t+1和t+2的四场视频信号。竖轴方向上用一维表示了横切图象的一个立体截面。由于运动，不同场上对应的点被立体地移动了。

这样，对于基准场中的每一象素，对任一给定的运动矢量，可以建立在相继场中那个象素所希望具有的值。如果该运动矢量对于该象素确实是正确的，则那些值可能是或多或少相同的值。如果对所有可能的运动矢量重复这一操作，那么在所得数值中产生最小偏差的那个矢量对该象素而言可能是合适的矢量。这些值可以被处理，从而给出每一象素及每个矢量的分配误差量度，正如下面所述。