专利名称：数字图像处理系统中运动矢量的调节的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种设计用于对所接收到的信号使用运动补偿技术的图像处理设备，其包括用于使输入信号适于产生图像的适配器，用于补偿运动图像的运动补偿器，运用输入信号估算运动矢量的运动估算器，所述运动矢量被运动补偿器使用。
背景技术：
为了增加等离子显示板(PDP’s)中灰度级量，可以使用所谓的“子域(subfield)驱动方法”。图像帧由许多所谓子域的连续周期示出。在子域之中，所发射的光量依赖于子域的加权。每个子域具有不同的加权。图像中像素的所需强度级通过控制特定的子域予以实现。由于人眼的集成特性，人眼看到的是场(也就是，图像)中生效子域正常运作的强度级和。这样，使用例如8个子域的子域驱动方法能显示28半色调级的最大化。运用子域方法的PDPs的一个熟知问题是运动失真，如假轮廓和污点的存在。为了减少运动失真，PDP系统可以使用，如申请号为EP01202410.国内Philips参考号PHNL010407，在本申请的申请日之前未公开的Philips待批申请中所描述的运动补偿。
除运动补偿外，在PDPs中，运动估算可用于例如，将接收到的50Hz图像被转换成100Hz图像的情况。因此，在任何两个已接收到的相邻图像之间需要计算一个附加的图像。为此，图像被分成预定数量的像素区域(block)，例如8×8像素。对于每个区域，运动估算器确定移动的速率和方向，借此，所述区域移到显示图像的显示屏上，进而产生运动矢量。于是，运用根据在两个接收到的图像之间确定和显示的每个区域的运动矢量计算所述附加图像。
可是，当“子域驱动方法”与PDPs的运动估算相结合时，需要计算所有子域/每帧的运动估算矢量。如果一帧包括，例如8个子域而不是一个子域，需要计算多于7个的每帧的运动矢量。
假定人眼随屏幕上的目标移动，运动补偿可以产生一帧的一个或多个子域，其被显示在由每个子域估算的运动矢量所确定的不同像素上。因此，人眼能接收相同帧的所有图像并适当地集合所有子域以看到相关帧的适当灰度级。
因此，在显示图像之前，使用运动矢量在空间和时间上移动子域(的亮度)，以使得人眼在屏幕的适当像素处感受适当的亮度。这样，显著减少了运动失真。
可是，运动矢量估算避免不了误差。例如，8×8像素区域可以为单色移动的大目标的一部分。随后，有几个“相等”的区域与该区域相邻，并且因为很难区分出该区域在看起来相同并具有相同运动矢量的相邻区域之间的区域，所以运动估算器很难估算所涉及的区域运动。因此，运动估算器可估算一个区域以具有一确定的速率，但该速率实际上很低。在这种情况中施加运动补偿可能导致图象质量的下降。反过来也可能是成立的，也就是，所估算的速率比实际速率低很多。因此，运动补偿也导致图象质量的下降，不过，比第一种情况少。运动估算中的误差可能导致图象质量的(不期望的)下降。
另外，在人眼没有正确追踪移动目标的情况中，计算的运动矢量不同于人眼的运动。这也导致更低的感觉质量。
本发明的一个目的是提供一种用于借助运动补偿驱动显示屏的装置和方法，由此使得运动失真在估算的运动矢量不正确或人眼没有追踪显示屏上目标的运动时被减少。
发明内容
为了获得上述目标，如开始时所限定的本发明，其特征在于图象处理设备进一步包括用于在将运动矢量送入运动补偿器之前调节运动矢量的调节器，所述调节器被设置得使运动矢量和缩减系数相乘，所述缩减系数为小于1的正值。
在这样的设备中，由于不正确的运动估算而使得图象质量过度降低的几率被显著降低，但仍具有现有技术中已知的运动补偿的大部分优势。
注意到，US-A-5175618披露了一种用于移动图象信号的压缩方法，其中运动矢量在其使用之前被估算和降低。这种降低涉及一帧运动矢量与场运动矢量之间的转换。
进一步，本发明涉及一种包括上述限定的图象处理设备的显示装置，以及用于接收来自运动补偿器的输出信号的显示器。本发明也涉及一种用于驱动图象处理设备的方法，其包括步骤-接收输入信号；-使输入信号适于产生连续图象；-使用运动补偿调整所述连续图象；-从输入信号中估算运动矢量；-在运动补偿中使用所述运动矢量，其特征在于，在运动补偿中使用运动矢量之前通过使运动矢量乘以缩减系数的方式调整所述运动矢量，所述缩减系数为小于1的正值。
本发明也涉及一种可被数字图象处理设备加载的计算机程序产品，所述计算机程序产品提供具有以下功能的设备-接收输入信号；-使输入信号适于产生连续图象；-使用运动补偿调整所述连续图象；-从输入信号中估算运动矢量；-在运动补偿中使用所述调整的运动矢量，其特征在于，在运动补偿中使用运动矢量之前通过运动矢量乘以缩减系数的方式调整所述运动矢量，所述缩减系数为小于1的正值。
最后，本发明涉及一种配有这样计算机程序产品的数据加载器。
附图简要说明下面，将参照一些
本发明，所附的附图仅为了说明的目的而不根据附图中所限定的来限定保护范围。
附图1示出了根据本发明的图象处理设备的方框图；附图2为以人眼追踪速率为参数的估算的运动矢量速率的函数“主观均方误差”(SMSE)的图。
优选实施例的说明在附图1中，示出了数字图象处理设备的实例，其中将输入信号(例如RGB信号)输入到适配器2，并且同样的输入信号被输入到运动估算器5。所述适配器2产生的图象被输入到运动补偿器3。运动补偿器3与PDP显示器4相连。所述运动估算器5产生运动矢量，所述运动矢量被输入到调节运动矢量的调节器6中。所述运动估算器5根据目前已有算法水准为象素预定区域估算运动矢量。
首先根据附图2说明本发明，所述附图2示出了“主观均方误差”(SMSE)值，其作为运动估算器5所估算的运动矢量速率vemv(象素/场)的函数，并借助将作为参数的人眼追踪速率vtrack，由运动调节器6使用该函数以执行运动补偿。所述人眼的追踪速率vtrack根据人眼在PDP显示器4上的降聚焦速率而确定，而人眼设法追踪PDP显示器4上移动的目标。本领域技术人员懂得使用SMSE值。例如，可将IEEE Trans.OnSystems，Man and Cybernetics，Vol.16，No.3，blz.486，1986的H.Marmolin的《主观MSE测量》，和ProRISC/IEEE Workshop on Circuits的学报，Systems and Signal Processing，blz.19，1996年的H.Blume，H.Schroderde《Image format conversion-algorithms，architectures applications》作为参考。
在附图2，vtrack假定等于每帧2象素。很容易看出，当估算的运动矢量速率vemv等于每场2象素时，SMSE具有最小值。这很容易理解当估算的运动矢量速率vemv等于追踪速率vtrack时，人眼所追踪象素区域的实际速率也具有上述速率(当人眼正确追踪时)并尽可能准确地形成运动补偿。
可是，当运动估算器5已经产生更大或更小的估算运动矢量速率vemv时，因为估算的运动矢量速率vemv不正确以及基于错误的运动矢量速率而由调节器6所产生的运动补偿，使得SMSE值增加。追踪速率vtrack和估算的运动矢量速率vemv之间的差距越大，SMSE就越大。附图1示出了由于场中子域的使用而引起SMSE的步进式阶跃(step wise jump)。
下面进一步观察图2。
当vtrack＝2象素/场和vemv＝2象素/场时，SMSE＝4.0。可是，当vemv增加到大约2.75象素/场时，SMSE基本不增加并维持在4.0。因此，当估算的运动矢量速率vemv与0.7-0.8的系数R相乘产生降低的估算运动矢量R.vemv，估算的运动矢量速率vemv为2.75象素/场而实际运动矢量速率为2.0象素/场(假定与vtrack相等)时，并且这种降低的估算运动矢量R.vemv将用于运动补偿器3以执行运动补偿时，SMSE将不改变。
而且，以正确的估算运动矢量速率vemv＝2.0象素/场开始并随后与R＝0.7-0.8相乘，使得SMSE增加。可是，这种增加不超过10％并仍然非常适用。因此，根据本发明的主要思想，估算的运动矢量速率vemv由于系数R而降低，其中0＜R＜1。这可通过附图1中调节器6予以实现。当估算的运动矢量速率vemv过高时，产生同样或更好的感觉质量，并且当估算的运动矢量速率vemv适当时，产生适合的感觉质量。
注意到，对于大于2象素/场的其他vtrack值(和因而，对于人眼所追踪的其他区域运动矢量速率)，将产生类似附图2的图形。可是，从这些图形中得出的最佳R值可以不同于0.7-0.8。然而，对于大多数实际情况，已经表明R＝0.7-0.8为优选值。因此，调节器6可按照软件或硬件乘法器，通过运动估算器5所得出的运动矢量和R相乘来实现。
可是，在更精细的实施例中，能考虑依赖于估算质量系数F(q)的质量系数F(q)，所述估算质量系数F(q)依赖于每个运动矢量的估算质量级q。因此，对于每个运动矢量，运动估算器估算一个质量级。这通过使用任何(已知)估算运动矢量的质量级的技术予以实现。当使用区域匹配技术时，可通过检测当前图象(current image)中象素当前区域和当前图象之前的最后图象中的象素区域之间的差别予以实现，其中所述最后图象中的象素区域和当前象素区域看起来非常相似。具有最佳匹配的象素区域最可能涉及同样的区域。可以使用，例如作为所述匹配的误差值的“绝对差分和”(称作“SAD”)。SAD是熟知的并能被快速计算出。SAD值越小，运动估算越可靠。运动估算的质量级q可以从这种SAD中得出。然而，可选地，可根据图象中的目标或整个图象计算出质量级q。而且，质量级q依赖于每个子域所使用子域的数量或子域的值。例如，确定的子域值比依赖于位变化数量的子域值产生更低质量级q，当数值仅微小变化时，实现所述位变化。在优选实施例中，质量级q被输送到调节器6。在调节器6中，通过将其与缩减系数R和系数F(q)相乘的方式调节运动矢量。所述质量系数F(q)为随运动矢量质量级增加的函数。所述函数限制在0和1之间。所以，如果估算的运动矢量的质量差，所述系数F(q)就低，而如果估算的运动矢量的质量合适，质量系数F(q)几乎等于1。调查表明，当q非常低时，R.F(q)＝0.3可以为R.F(q)的一个优选下限。
对于本领域技术人员来讲很清楚，除了将每个运动矢量和R.F(q)相乘外，其中q依赖于所涉及的运动矢量，每个运动矢量可以与计及R和q的函数相乘。应当理解，附图1的装置仅仅是实现本发明的一个实例。所述运动估算器5和调节器6，例如能按所述分开完成，可是，也可以用单一部件将它们组合实现两个功能中，即在硬件或软件中实现的功能，或部分在在硬件或软件中实现的功能。
而且，数字图象处理设备1中所示的所有框，可以按照具有存储实现所需功能的特有指令和数据的存储器的计算机予以实现。本领域技术人员知道，这样的存储器可以包括以下部件中的一个或多个RAM、ROM、EEPROM、硬盘等。
因此，在权利要求中，如附图1中所示的部件用作参考，其意指仅为所需功能的参考而不是可能实施例的限定参考。
注意到，本发明在各种数字图象系统中都具有优势，其中子域驱动方法与运动补偿技术相结合，所以，本发明不限于PDPs领域。
进一步注意到，本发明能用于其中运动补偿根据其他原因予以实现的其他各种系统。例如，本发明可以用于扫描速率转换，其中必须计算输入图象之间的插入图象以便增加帧频。
权利要求
1.一种对所接收到的信号使用运动补偿技术的图像处理设备，其包括用于使输入信号适于产生图像的适配器，用于补偿图像的运动补偿器，运用输入信号估算运动矢量的运动估算器，所述运动矢量被运动补偿器使用，其特征在于，所述图象处理设备进一步包括用于在将运动矢量输送到运动补偿器之前调节运动矢量的调节器，所述调节器被设置得使运动矢量和缩减系数相乘，所述缩减系数为小于1的正值。
2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中所述缩减系数具有在0.7和0.8之间的固定值。
3.根据权利要求1或2所述的图像处理设备，其特征在于所述运动估算器被设计用于确定质量级q，对于累进的(progressive)质量函数F(q)输入质量级q，所述质量函数被限定在0和1之间，所述调节器被设计用来在将运动矢量输送到运动补偿器之前使得所述运动矢量也和所述质量函数F(q)相乘。
4.根据权利要求3所述的图像处理设备，其中所述运动估算器分别对于所有运动矢量，所述图像中的每个目标或所述图像整体确定所述质量级q。
5.根据权利要求3或4所述的图像处理设备，其中与所述质量函数F(q)相乘的所述缩减系数具有0.3的下限。
6.一种显示装置，其包含根据前述任一权利要求所述的图像处理设备和用于接收运动补偿器的输出信号的显示器。
7.一种用于驱动图像处理设备的方法，包括步骤-接收输入信号；-使输入信号适于产生连续图象；-使用运动补偿调整所述连续图象；-从输入信号中估算运动矢量；-在运动补偿中使用所述运动矢量，其特征在于，在运动补偿中使用运动矢量之前通过运动矢量乘以缩减系数的方式调整所述运动矢量，所述缩减系数为小于1的正值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述缩减系数具有在0.7和0.8之间的固定值。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于-在所述估算运动矢量的步骤中确定质量级q；-将所述质量级q输入累进质量函数F(q)，其限定在0和1之间；-在所述运动补偿中使用所述运动矢量之前，使得所述运动矢量也和质量函数F(q)相乘。
10.一种可被数字图象处理设备加载的计算机程序产品，所述计算机程序产品提供具有以下功能的设备-接收输入信号；-使所述输入信号适于产生连续图象；-使用运动补偿调整所述连续图象；-从所述输入信号中估算运动矢量；-在运动补偿中使用所述调整的运动矢量，其特征在于，在运动补偿中使用运动矢量之前通过运动矢量乘以缩减系数的方式调整所述运动矢量，所述缩减系数为小于1的正值。
11.一种根据权利要求10所述的计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品进一步使得所述设备具有以下功能-在所述估算运动矢量的步骤中确定质量级q；-将所述质量级q输入累进质量函数F(q)，其限定在0和1之间；-将在运动补偿中使用运动矢量之前，使得所述运动矢量也和质量函数F(q)相乘。
全文摘要
一种图像处理设备，例如，驱动等离子显示板1以使用子域驱动方法和运动补偿技术的设备，其中运动矢量被估算并通过小于1的正缩减系数R减少矢量的速率。
文档编号G06T7/20GK1606882SQ02825663
公开日2005年4月13日 申请日期2002年12月5日 优先权日2001年12月20日
发明者R·范迪克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司