[發明專利]降低電影信號運動不連續之運動向量估測裝置

有效

• 申請號: 200910117847.7
• 申請日: 2009-03-06
• 公開（公告）號: CN101510949A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 彭源智;陳衍霖
• 申請（專利權）人: 凌陽科技股份有限公司
• 主分類號: H04N5/14
• 分類號: H04N5/14;H04N7/01
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 蔣賢起;逯長明

技術領域

本發明涉及影像處理技術領域，特別是一種用于降低電影信號運動不連續之運動向量估測裝置。

背景技術

在拍攝電影時，電影信號是以逐行掃描方式拍攝。而電影信號要于電視系統(例如NTSC(National?Television?Standards?Committee，美國國家電視標準委員會)或PAL(Phase?Alternating?Line，逐行倒相)電視系統)傳輸時，則將一個逐行掃描的幀(frame)分成多個場(field)，當要顯示于電視時，去交錯掃描裝置可將原屬同一個幀的多個場重新組合，還原原來的逐行掃描畫面。

然而，相較于電視節目的拍攝場(field)頻率(60Hz)，電影拍攝時的幀(frame)頻率通常較低(24Hz)，以致于電影信號的運動不連續(film?judder)的情形較為嚴重。降低因幀頻率較低產生的運動不連續，可利用運動估測(motionestimation)找出物體移動的速度，再利用運動補償(motion?compensation)將原有幀中其它的時間點，利用運動向量(motion?vector)及前后時間的幀數據內插產生，以提高最后的幀頻率。

應用在這種幀頻率轉換(frame?rate?convert)的運動估測技術，需要找出物體真正的運動向量，而非僅只找出影像相似的部份。真正的運動向量通常會具有較高的空間和時間的關連性，美國專利第5,221,926號公告揭露一種利用附近已找到的運動向量，加上不同的更新運動向量(update?vector)，產生數個候選向量(candidate?vector)，對選出之候選向量進行區塊匹配計算(blockmatching)，得到每個候選向量的匹配代價(matching?cost)，匹配代價最小的向量即為該區塊的最佳向量。雖然每一個區塊只有有限的候選向量個數及有限大小更新運動向量，但利用遞歸方式，可以收斂到最佳的運動向量。

IEEE?transactions?on?circuits?and?systems?for?video?technology.VOL.3，NO.5，October?1993，“True-Motion?estimation?with?3-D?recursive?search?blockmatching”論文進一步提出從空間及時間上選出候選向量，如此可同時在空間上及時間上進行遞歸處理，加速收斂到真正運動向量的時間。同時，每一次只對數個候選向量進行區塊匹配計算，可以大幅度降低在運動估測時所需的運算量。

如前所述，利用空間和時間的遞歸式區塊匹配可以大幅降低運動估測的運算量，并且保持運動向量在空間上和時間上的關連性，而收斂到正確的運動向量的速度，會決定遞歸式運動估測的質量。影響運動向量收斂速度有三個主要的因素：一為是否可以將正確的運動向量放進候選向量中，二為更新運動向量大小的決定，三為決定每一個候選向量的處罰代價(penalty)。處罰代價指對于不同來源的候選向量的偏好，藉由這樣的偏好，使遞歸運算可以更快速的收斂到正確的運動向量。在現有技術中應用于電視的運算處理的技術方案中，由于受限于電視掃描方式為由左至右、由上而下，這使得候選向量的來源只能由左方或上方已做完區塊匹配的部份而來，或是前一個時間的運動向量而來。當目前不管從空間上或時間上選到的運動向量，都不是正確的運動向量的情況下，通常影像像素是位于不同速度物體的交界，需要靠更新目前現有運動向量來趨向正確的運動向量。那么，更新運動向量的大小就會決定改變到正確向量的速度，更新運動向量越大，趨向正確向量的速度就會越快。然而，較大的更新運動向量所產生的缺點是分辨率較差，當物體間運動向量改變較小的時候，較大的更新運動向量可能造成收斂精確度較差或是向量振蕩的問題。

由于此運動估測技術主要用于解決電影幀頻率較低產生的運動不連續的技術問題。如前所述，電影信號拍攝為逐行掃描的形式，當需要轉換為隔行掃描的形式傳輸時，會將一個完整(同時間拍攝)逐行掃描的畫面分成數個奇場(odd?field)及偶場(even?field)后傳送，例如一個畫面分一個奇場及一個偶場的方式，稱為2:2下拉(pull?down)。圖1是一現有的2:2pull?down之示意圖。參照圖1，原始電影信號為F0，F2，F4....，傳輸時會轉換為E0，O0，E2，O2，E4，O4.....，經過運動估測及運動動補償后，會輸出F0，F1，F2，F3，F4....，其中，F0為結合E0及O0而產生，F1為E0、O0、E2、O2經過運動估測及補償后的結果，依此類推。