专利名称：视频图象处理的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频图象处理，更具体地说，涉及产生用来向一个图象的不同区域指示轮廓运动的方向和幅度和运动矢量。这种矢量然后可用于帮助产生所需的输出图形。
在我们的英国专利GB-B-2188510中，介绍过一种视频图象处理方法。该方法产生一列可用于视频图象的一个测量块的运动矢量。这些运动矢量中合适的一个矢量可指定给该图象的每个区域。每个区域可以小到如同一个图形元(象素)，或它可以包括多个图形元或一组图形块。
当要求产生相应于各时刻的中间的两个输入场的输入视频场时，这种运动矢量是特别有用的。这种输出场在视频图象处理系统中是必需的。这些处理系统以标准的变换或以产生慢运动效应的方法，将视频图象转送到胶带或从胶带获得视频图象。
在我们的国际专利申请No.PCT/GB92/00952中，描述了产生既可用于指定给一个特定的输入场的、或在一个特定的场间间隔内的运动矢量的方法。
在传统的PAL电视信号中，顺次场是交错的。这就是说，每场包含要显示在视频显示器的交替行上的数据。这被人们称之为2∶1交错。业已发现当矢量在一对顺次的交替视频场之间求取时，在由此求取的矢量中会形成误差，其原因是数据是基于交替的图象形行的。
由于这个原因，最好用诸如在视频图象的顺次帧之间的相位相关的方法求取矢量，例如，通过在一个2∶1交错信号的交替场之间相关，使得在正被相关的数据行之间的差别消失。然而如果采用这一种方法，可测的最大的运动速度为采用交错相关可测的速度的一半。
因此，本发明的最佳实施例导求对上述问题的解答即，在求取的运动矢量无明显的误差下实现场间相关。
现要说明的一点是，在权利要求书中已对本发明作了定义。
现在结合附图来详细介绍本发明的最佳实施例。
图1a和b示出了本发明的一对交错视频场和施加了垂直移位后的结果;
图2示出了实施本发明的第一系统;
图3示出了实施本发明的第二系统;而图4则示出了图3的系统的另一个实施例。
图1a示出了一对在其各自时间间隔时的顺次的交错视频场。第一视频场各行用X表示，而第二视频场各行则用围圈的X表示。可以清楚地看到交错视频场被垂直位移了一行。
在图1b中，可以看到采用本发明的实施例位移后的同一对视频场。图1a的每一场已被移位了半个图形行，即第一场已下移半行，第二场已被上移半行。结果，两个场的图形行在图1b中是垂直对准的。图1a中的箭头表示位移方向和幅度。
上述两个垂直对准的场于是可以按照在我们的英国专利GB-B-2188510中所述的方法进行相关，以求出一组用于指定给图形区域的运动矢量。其它求取矢量的方法，诸如图块匹配(blockmatching)，也是可以采用的。
这种垂直再对准和随之的场相关的效果是为了使最大速度的范围加倍，而最大速度的范围则可以在一系列视频图形中检测到。同时也减少了在求得的相位相关面(correlationsarface)上的噪声。这种在噪声方面的减少原因是由于达到较高的取样速率而使相关面中的非相关成份减少。应该认识到比起以帧取样速率产生的相关，在顺次场间求得的矢量更能够跟随在视频系列中的复杂运动和快加速。
我们已经发现在原来视频信号中不存在的某些小的垂直运动可以被系统检测到。这可能是由于在原来的源材料中的混淆分量引起的。用一个附加滤波器可以除去该效应。
为了进一步改善相关噪声，可以将一个暂时滤波器(temporalfilter)用于本发明。在我们的国际专利申请No.PCT/GB92/00952中描述了二种可能的类型。使用这种暂时滤波器的优点是为了改善相关面的信号/噪声比，在指定前再定时相关面，及减少由于顺次的相关面是由在视频信号中的交替的交错行中求取而引起的交替的垂直误差。
图2示出了包括一个暂时滤波器的电路的第一实施例。该电路按照我们的国际专利No.PCT/GB92/00952中的所谓三场法工作。它产生适合于指定给三顺次的输入场的，在图2中A点出现的中心场的一列输出矢量。
输入视频场通过顺次场延迟线2，使提供三个顺次视频场作相位相关。在实际工作时，这使第一对视频场被加到一个场移行器(shifter)4的向下和向上输入端。移行器将场如图1所示那样移行，并产生组成相位相关器6的输入的输出场。同时，在A点出现的该对的场也通到第二场移行器8的向下输入端，移行器8的向上输入端接收已比A点的场有进一步延迟的场。此第二场移行器以与图1相反方向对场进行延迟。由此产生移位半行的场，该移位后的场又被输入相位相关器10。于是，输入到相关器8的场的行位置是与输入到相关器10的那些场的行位置相交错的。这样，相关面是在视频系列的第一和第二，和第二和第三场之间求取的。
应该认识到由场移行器4输出的场是位于一由场移行器8输出的场相交错的垂直位置上。于是，输入到图2系统的场要经历场移行器4的向下和向上移行，和经历场移行器8的向下和向上移行。正是这种交替的场的向下和向上移行减少了在输出图形中的交替垂直误差。
由相位相关器6和10所产生的相位相关面在乘法器12中被乘以0.5，乘法器的输出在加法器14中相加，然后将加法器输出加到峰值运动矢量检测器16中。由此产生一列矢量，这些矢量然后被指定给视频图象的象素区域。
图3示出了采用本发明的第二系统，在该系统中，图2系统的又加上一级。这就实现了在我们的专利No.PCT/GB92/00952中所称的两场算法，并产生了一组可应用于图中所示的场间间隔A。本系统的工作原理与图2的系统相似，只是多加了延迟装置2，而这能实现另一对场的场移行和相位相关。因此，一个附加的场移行器18，相位相关器20和乘法器也相应加上了。乘法器的系数也作了改变。中间一个乘法器12的系数为0.5而其它两个乘法器的系数为0.25。它们的输出部在加法器中相加产生一相关面，该相关面被输入到峰值矢量检波器16，由该检波器产生一组备作对视频信号指定的矢量。
图3所示的系统的另一实施例示于图4中。其中，一个+/-图形移行电路22对交替输入的视频场向上或向下移位半个图形行。被移位的场然后送至产生在一对视频场之间的相位相关面的相位相关器。由场延迟线26产生由相关器24输出的相位相关面的两个延迟型。两个场延迟和相位校正器和输出在三个乘法器28中被乘以系数。其中间乘法器的系数为0.5，而另外两个为0.25。乘法器的输出在送到峰值矢量检波器前先在加法器14被相加。
该电路可以通过将右边乘法器的系数设定为零而其它两个为0.5简单模拟图2的电路。这将可产生一组用于三场算法的矢量。
具有暂时滤波器的本发明是这样的奇数系数应该与偶数系数总值相等。于是，在图3和图4所示的系统中，奇系数(外侧)之和等于中心的偶系数。因而，给由每个用于相位相关的移位的场位置求得的矢量以同样的加权。
上面根据硬件电路描述了本发明系统实施例，然而，熟悉本领域的人显然可用通用的硬件电路配以适当的软件来实现上述系统。
权利要求
1.一种视频信息运动补偿的方法，包括如下步骤接收一个视频信号的顺次交错的视频场；垂直移位交替视频场，从而基本上将交错的场对的图形行对准，及对每对场进行比较以产生一组运动用于补偿视频信号的运动的矢量。
2.根据权利要求1的视频信号运动补偿的方法，其中场是2∶1交错的，并交替地被向上和向下移位半个图形行。
3.根据权利要求1或2的运动视频信号补偿的方法，其中比较场产生一组运动矢量的步骤包括暂时滤除在两个或两个以上场间隔内求得的运动矢量。
4.根据权利要求3的视频运动信号补偿的方法，其中一组运动矢量是相应于一个特定输入场求得的。
5.根据权利要求4的视频运动信号补偿的方法，包括如下步骤分别由第一和第二，和第二和第三求取第一和第二组运动矢量，和由所述第一和第二组中求取第三组矢量。
6.根据权利要求3的视频运动信号补偿的方法，其中一组运动矢量是相应于一特定场间间隔求取的。
7.根据权利要求6的视频运动信号补偿的方法，包括从第一和第二，第二和第三，及第三和第四输入场中分别求取第一、第二、和第三组运动矢量，并从所述第一、第二和第三组中求取第四组运动矢量。
8.根据权利要求1的视频运动信号补偿的方法，包括如下步骤在每个场周期交替地向下和向上垂直移位在一个输入视频场中的一场，并从如此移位的场中从相应的移位的场位置的相邻场中产生一组运动矢量。
9.一个用于视频运动信号补偿的系统，包括用于接收一个视频信号的顺次的交错视频场的装置;用于垂直位移交替的视频场由此基本对准交错场对的图形行的装置;及用于比较每对场以产生一组用于运动视频信号的运动矢量。
10.根据权利要求9的视频运动信号补偿的系统，其中场是2∶1交错的并交替地向上和向下移位半图形行。
11.根据权利要求9或10的视频运动信号补偿的系统，包括用于暂时滤除在两个或两个以上的场间隔内求取的运动矢量的装置。
12.根据权利要求11的视频运动信号补偿的系统，其中的暂时滤波装置求取一组相应于一个特定输入场的运动矢量。
13.根据权利要求12的视频运动信号补偿的系统其中的暂时滤波装置包括用于分别从第一和第二，及第二和第三输入场中求取第一和第二组运动矢量的装置;以及用于从所述第一和第二组中求取第三组运动矢量的装置。
14.根据权利要求11的视频运动信号补偿的系统，其中暂时滤波装置求取一组相应于一特定场间周期的运动矢量。
15.根据权利要求14的视频运动信号补偿的系统，其中暂时滤波装置包括用于从第一和第二，第二和第三，及第三和第四输入场中分别求取第一，第二，及第三组运动矢量的装置，以及用于从所述第一、第二，及第三组中求取第四组运动矢量的装置。
16.根据权利要求9的视频运动信号补偿的系统，其中的垂直移位装置随着每个场周期交替地向上和向下移位一个输入视频场，并从由此移位的场和在一个相应的移位场的位置中的相邻场产生一组运动矢量。
17.从一个视频信号中产生一组运动矢量的方法，包括接收一个视频信号的顺次的交错视频场的步骤;垂直地移位交替视频场由此基本对准交错场对的图形行;以及比较每对场以产生一组运动矢量。
18.一种用于由一个视频信号产生一组运动矢量的设备，包括用于接收一个视频信号的顺次的交错视频场的装置;用于垂直地移位交替的视频场由此基本对准交错场对的图形行的装置;以及用于比较每对场以产生一组运动矢量的装置。
全文摘要
用于从视频信号产生运动矢量的方法，该方法可用于运动补偿，适用于交错的视频信号。通过向上移动一个场的行半个图形行和向下移动下一场的行半个图形行将交替的视频场垂直移位以对准交错场的图形行，对由此得到的场被比较以产生一组用于视频信号运动补偿的运动矢量。
文档编号H04N5/14GK1072555SQ9211027
公开日1993年5月26日 申请日期1992年9月3日 优先权日1991年9月3日
发明者迈克尔·伯尔, 菲利普·格雷厄姆·莱顿, 罗德里克·汤姆森 申请人:英国广播公司