[發明專利]計算用于圖像處理的變換參數

無效

• 申請號: 200680019319.2
• 申請日: 2006-05-19
• 公開（公告）號: CN101189878A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: W·P·李
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李亞非;譚祐祥

本發明總體上涉及一種用于獲取變換參數的方法。

本發明還涉及一種用于獲取變換參數的計算機程序和計算機程序產品。此外，本發明涉及用于獲取變換參數的設備，以及用于獲取運動矢量變換參數的方法在視頻壓縮系統中的使用。

運動估計在許多圖像處理領域中是重要的。例如，在視頻壓縮過程中，有必要預測連續視頻幀中的像素值。這種預測允許在接收器中計算像素值而不必通過傳輸信道傳輸這些像素值。預測的目的在于最小化與實際像素值的總差值，以便允許接收器計算出最佳的可能圖像。最小化被預測像素值的總差值后，需要對數量顯著減少的數據進行編碼和傳輸，以重構原始幀。

圖像數據包括通過矢量場進行的預測值和誤差或殘差。殘差的量取決于矢量場的精度。矢量場是對像素值運動模型的一種描述。

在de?Haan，Biezen的文獻“Sub-pixel?motion?estimation?with3-D?recursive?search?block-matching(用三維遞歸搜索塊匹配進行子像素運動估計)”(Signal?Processing：Image?Communications6，1994，pp.229-239)中記載了如何獲取矢量場。

但是，從矢量場獲取變換參數的計算量是很大的。

因此，本發明的一個目的是提供以降低的計算量獲取變換參數的方法。本發明的另一個目的是提供一種用于運動預測的優化運動模型。本發明的再一個目的是提供一種改進的圖像壓縮方法。

本發明的這些和其他目的是通過用于從矢量場獲取變換參數的方法來實現的，所述方法將該矢量場投影到至少一個軸上，并根據該矢量場的投影導出變換參數。

例如，描述圖像(尤其是視頻圖像)中被估計的運動矢量的矢量場可以通過使用普通的運動預測方法得到。例如平移、尺度和旋轉的變換參數可以通過將矢量場投影到至少一個軸上來獲取。該矢量場可以由矢量組成。這些矢量可以由至少兩個分量(例如一個x分量和一個y分量)組成。x分量可以與y分量垂直。該矢量場可以在具有相應軸的坐標系統內加以描述。一個軸可以是x軸，另一個軸可以是y軸。也可以使用其他坐標系統。所述變換參數可以描述運動模型參數。這些變換參數可以用來生成矢量場。當矢量場投影到至少一個軸上時，可以輕易地獲取這些變換參數，優選地，矢量場投影到兩個軸上。特別情況下，當把矢量場中的矢量投影到坐標系統的每個軸上并且使用所有的導出函數時，可以輕易地得到這些變換參數。

所述矢量可以由至少兩個分量組成，每個軸對應一個分量。每個分量可以與坐標系統的一個軸平行。然后，到這些軸的投影允許得到矢量場內矢量的各分量。

通過將矢量場投影到至少一個軸上，可以分開這些變換參數。例如，使用投影可以分開尺度參數、平移參數和旋轉參數。在這些投影中，可以得到乘數值和平均值，其可以用來相應地計算增益(例如尺度參數或旋轉參數)和/或偏移量(例如平移參數)。

例如，在一些應用中，更容易處理運動模型參數(例如在必須穩定自制的視頻序列的情況下)。這可能需要關于平移和旋轉參數的知識。計算完這些參數后，可以對整幅圖像進行平移和旋轉。這可以比單獨處理這些矢量得到更好的結果。

此外，這樣的運動矢量場可能并不總是精確的，因此依照實施例尋找運動模型參數可以平均掉例如偏差和/或異常值之類的誤差。當運動矢量場精確時，序列中的目標可能具有與相機不同的運動，這會導致復雜的運動矢量場。如果目標的運動足夠小，那么由于上述同樣的原因，可以平均掉這些目標的運動。總的來說，依照實施例的運動模型參數可以表示全局運動。

根據所述投影，可以得到全部的變換參數。例如，依照實施例，利用矢量在所有軸上的所有投影可以計算位移方程。該變換方程的矩陣具有未知的元素，但是可以通過三角公式來獲取這些元素。例如，矢量場投影的乘數和平均值可以根據曲線擬合方法來得到。例如，通過計算基于到某直線距離的最小二乘誤差直線擬合、或者多項式擬合方法或者指數擬合方法。這可以允許計算增益和偏移量，即尺度/旋轉和平移。這種實施例是對復雜度進行優化(即簡單實現和快速執行)的例子。該實施例的輸出可以是偏移量和增益。

依照其他的實施例，可以通過使用投影的原函數來獲取這些值。依照實施例，這些原函數可以通過歐拉法得到。

借助原函數可以計算投影的面積，其與所述乘數有關。如果不考慮平均值或平移參數，那么投影的總面積與原函數的極值有關。原函數的極值可能位于其導數函數為零的點上。一旦找到了原函數的極值，就可以計算該乘數值。