[发明专利]视频图象运动测量

说明书

本发明涉及视频图象运动的测量，特别是关于在视频图象相邻场之间存在摄象机（快速）变焦距、旋转、或某些其他非线性变换时这种运动的测量。

在我们的英国专利GB-B-2188510号中描述了一种TV（电视）画面运动的测量方法，其中对一幅画面的多个测量块的每一个都提取一组运动矢量，并从它们当中得到可以应用于测量块整个区域的运动矢量清单（list），这一过程在整个画面区域上重复地进行。这些矢量是用相位相关技术得到的。然后对图象的每个区域的每个区域单元（elementary    area）指定一个矢量。也可以用其他方法产生这个矢量清单，例如用在欧洲专利申请EP-A-0395264号中描述的块匹配技术。图象区域中被指定一个矢量的每个区域单元可以小到一个画面元素（象素）或者对画面的一块它可由多个画面元素组成。这样得到的运动矢量可以用于例如产生介于两次输入场之间的若干时刻的输出场。当产生慢动作效果时、当视频图象与（电影）胶片相应互转换时、或在变换标准时，都需要这种中间场。

已经发现，用于提取运动矢量的那些方法对于稳定的摄象机位置是很令人满意的，但当涉及摄象机的（快速）变焦距或摄象机相对于它的取景孔（viewing    access）旋转时则会引起一些问题。当这种变焦距或旋转与摄象机摇镜头（camera    pan）相结合时这些问题就特别严重，而且在这些情况下提取运动矢量的方法有时会完全失灵。

本发明的最佳实施例试图提供一种机器方法，用于从场景中的总体运动中提取出由于摄象机变焦距或旋转所引起的运动分量。由于摄象机旋转或变焦距所引起的这类运动，对于每个画面区域的分量将与该区域到图象中一个特定点的距离成比例。

现在将通过举例并参考附图来详细描述本发明的最佳实施例。这些附图是：

图1示意性给出由传统TV图象运动测量系统提取的运动矢量类型;

图2示意性给出摄象机摇镜头的效果;

图3给出在图2所示画面区域的顶部行上摄象机变焦距的效果;以及

图4和图5给出使用本发明的一个实施例得到的变焦距和摇镜头表面。

在图1中示意性示出了电视信号的两个相邻帧F0和F1。它们由时间T分开。一个目标2在F0和F1中都出现了，该目标从F0中的第一位置运动到F1中的第二位置。使用GB2188510中描述的那类TV画面运动测量系统去分析F0和F1之间的差别，并由此产生矢量V，它描述目标2在相邻帧或场之间的运动。

在图2中所示帧F1被分成多个区域，对于这些区域由该运动测量系统得到一组尝试运动矢量。通常使用108个区域，对每个区域得到一组尝试矢量。最好是这些区域重叠，从而能更容易地跟踪穿过边界的运动。在F0和F1之间发生了一次摇镜头，这样，运动测量在这组尝试矢量中产生一个平移矢量，它用于图象中的每个区域以确定摄象机摇镜头。除此之外，包括图1所示类型的运动的那些区域将把确定这类运动的矢量包括在它们的尝试矢量清单中，从而由赋予各区域单元的运动矢量适当地确定重叠于背景摇镜头动作之上的任何前景目标的运动。对于场景中的任何运动而言，摇镜头矢量是背景矢量。

已经发现，对于简单的摄象机扫描运动能容易地取得摇镜头矢量，因为这种情况通常发生在TV图象所分成的60%以上的块中。然而，当同时涉及变焦距时，小量的变焦距将导致提取摇镜头矢量的失败。

为了改正系统使之考虑摄象机的任何变焦距或旋转，在本发明的一个实施例中已设计了一个涉及更多内容的处理过程，以便从应用于画面一个区域的矢量中得到变焦距分量以及任何摇镜头分量。

从F1中的图象和F0中的图象的对比中得到赋予一个序列的帧F1中不同块的两个矢量。它们代表了场景中的总体运动，由两个分量组成。由于摇镜头产生的一个分量将在整个画面上为一常数值，而且可以为零。另一个分量将是非线性的，可以是由于变焦距或旋转产生的。这是一个指向或离开画面中一点（通常为中心点）的运动或者该点旋转的运动，其值与离开那点的距离成比例。绕着一个非中心点的旋转能定义为一个摇镜头加上一个绕中心点的旋转。

在图3中显示了图2所示画面区域顶部行上的变焦距效应。在P1得到一个背景矢量V1。它由摇镜头矢量PV1及变焦聚矢量ZV1组成。在P2得到第2个背景矢量V2。它由摇镜头矢量PV2（等于PV1）及变焦距矢量V2组成。

点P1和P2相对于画面中心。这导致一对联立方程如下：

V1＝摇镜头矢量+变焦距常数＊P1

V2＝摇镜头矢量+变焦距常数＊P2

这样，