[發明專利]用于穩健視頻時間配準的系統和方法

有效

• 申請號: 200880020175.1
• 申請日: 2008-04-16
• 公開（公告）號: CN101682797A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: K·費爾古森
• 申請（專利權）人: 特克特朗尼克公司
• 主分類號: H04N17/00
• 分類號: H04N17/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王 岳;王忠忠

相關申請的交叉引用

本申請要求于2007年4月16日提交的題為Systems?and?Methods for?Robust?Video?Temporal?Registration的美國臨時申請No.60/912,167的優 先權，該申請通過引用結合到本文中。

技術領域

本發明的實施例涉及視頻測試和測量設備，且更具體地涉及用于 視頻的圖像質量測量。

背景技術

由諸如俄勒岡州比弗頓的Tektronix公司提供的圖像質量分析器 (PQA?200和PQA?300)之類的產品執行的全參考視頻質量測量和分析使 用時間配準。利用時間配準，播放測試視頻序列中的每個幀與播放參考視 頻序列的相應幀同時進行。由于視頻格式和裝置的激增及在幀速率和時間 失真或損傷方面的相關激增，用于圖像質量測量和分析準備步驟的該前提 已變得更加難以手動執行，且現有技術的自動化方法并不總是起作用。

在涉及用于空間失真測量的自動方法的現有技術中，所述方法忍 受著以下缺點中的一個或多個： 1)在除1.0之外的幀速率比率上不穩健； 2)給定諸如丟失幀和幀凍結之類的時間失真(該丟失幀和幀凍結兩 者均具有信道延遲方面的相關的突然且局部靜態的變化)，未給出1對1 的測試和參考；或者 3)不能跨越參考和測試之間(即例如HD相對SD(HD?vs?SD))的 幀分辨率差及其它空間配準問題來工作。

如通過引用結合到本文的Jiuhuai?Lu的題為“Fast?Video?Temporal Misalignment?Estimation”的美國專利No.6,751,360中所給出的那樣，現有 技術的示例表現不好，即使除了一個是另一個的幀重復版本之外視頻是相 同的。使用幀差的相關性作為幀提取(distillation)的主要或唯一手段的方 法遭受“斬波器(chopper)”效應(其中幀差對于重復則為0，但對于非 重復則不為0)，結果得到對應于圖3的相關性。在圖3中，幀重復引起 每隔一個幀的零差(zero?difference)(對應于暗水平線)和針對甚至最佳 匹配的弱相關性。

期望具有自動化方法以線性地且逐個幀地測量時間映射以及測 試視頻序列與參考視頻序列之間的相應的時間損傷(諸如凍結幀和空白 幀)。特別地，期望具有一種在存在數字壓縮偽影(compression?artifact)、 隨機噪聲、量化誤差及其它非線性和線性失真和干擾的情況下穩健的測量 方法。期望此方法具有適應性以便在沒有視頻內容的先驗知識的情況下工 作，所述先驗知識諸如目前用于PQA300的增加到視頻信號上的Tektronix 專有條紋、所選的縱橫比、DUT像素時鐘、幀速率、或通常可能的視頻參 數的其它指示(包括相對空間映射、水平或垂直縮放、偏移(位移)或裁 切)。

最后，期望所述方法既具有良好的精確度又具有良好的計算效 率。計算效率指的是對于給定精確度而言相對低的處理水平。

發明內容

因此，本發明的實施例提供用于在沒有各信號參數的先驗知識的 情況下在測試和參考視頻信號之間的穩健視頻時間配準的系統和方法。所 述測試和參考視頻信號兩者被提取(distill)成各自的幀提取測量和子圖像。 使用局部皮爾森互相關系數(local?Pearson’s?cross-correlation?coefficient) (LPCCC)圖像來線性地校準(align)幀提取測量以獲得最佳校準線 (alignment?line)，該最佳校準線的每個像素表示測試和參考視頻信號的 幀之間的LPCCC互相關系數。對于低于閾值的最佳校準線的每個像素， 在LPCCC圖像中執行對更高互相關系數的垂直搜索以作為最佳互相關系 數，從而實現測試視頻信號的幀到參考視頻信號的幀的時間映射。如果任 何幀對的最佳互相關系數小于閾值，則通過空間地校準子圖像來進行進一 步的搜索以獲得新的最佳互相關系數。最后，如果由于新的最佳互相關系 數小于閾值而期望進一步的搜索，則空間地校準來自LPCCC圖像的概要 (summary)行和列一維圖像，以找到最高的相關系數。然后使用最高相 關系數來在時間上(temporally)映射測試和參考視頻信號以產生測試和參 考視頻幀對的陣列。

當結合所附權利要求和附圖閱讀時，由以下詳細說明可清楚本發 明的目的、優點及其它新穎特征。

附圖說明