专利名称：三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法
技术领域：
本发明涉及一种移动侦测(motion detection)的方法，特别是涉及一种应用于NTSC三维梳型滤波视讯解码器(3D comb filter video decoder)的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法(METHOD OF MOTIONDETECTION FOR 3D COMB FILTER VIDEO DECODER)。
背景技术：
在现代生活中，人们已经不需要出门即可看见许多事物，譬如电视机，人们可以藉由电视台将风景、新闻事件、戏剧表演等画面传送至家中的电视机；或是社区监视系统，人们可收看家中监视器画面即可通过摄影机而知道外面状况。上述的各种视讯系统各有不同功能与目的，但均须将视讯讯号(video signal)自发送方传送给接收方。
色彩是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色所组成，因此直观上发送方欲传送视讯画面，就把R、G、B色彩资料转换为电气讯号传送出去即可。然而传输频宽有限，为节省传输频宽就必须利用特殊方式将R、G、B色彩资料转换成亮度(luma)和彩度(chroma)的资料。例如Y(亮度)、U(彩度)、V(彩度)资料即是将R、G、B资料转换成亮度和彩度资料的其中一例。R、G、B资料与Y、U、V资料的关系为Y＝0.299R+0.587G+0.114B；U＝0.493(B-Y)；V＝0.877(R-Y)。Y式中R、G、B的加权值代表人类视觉对三原色的感受程度。U和V分别代表去除了亮度后的蓝色和红色。对于白色光(即R＝G＝B)，U和V的值皆为0(表示无色差)。
在讯号传输的过程中，必须先将彩度资料调制于副载波讯号(subcarrier)上再和亮度资料混合。如(美国)国家电视标准委员会(National Television Standards Committee，NTSC)所制定的NTSC标准，即是将Y、U、V资料调制成Y+U*sin(ωt)+V*cos(ωt)的复合彩色电视讯号(composite signal)后进行传送。其中ω＝2π*Fsc，Fsc为副载波讯号频率(subcarrier frequency)。另外也有欧洲国家电视标准-PAL(Phasealternating Line)，此标准以逐行倒相调制Y、U、V资料。PAL调制画框(frame)中各水平线(line)的Y、U、V资料时，交互选择使用Y+U*sin(ωt)+V*cos(ωt)或Y+U*sin(ωt)-V*cos(ωt)的调制方式。也就是说，若其中一水平线以Y+U*sin(ωt)+V*cos(ωt)调制Y、U、V资料，则其下一条水平线改以Y+U*sin(ωt)-V*cos(ωt)调制之。
接收方接收到复合彩色电视讯号后，须先取样(sample)其中资料。一般梳型滤波器(comb filter)会以四倍Fsc的频率去取样复合彩色电视讯号，如此NTSC每条水平线可得910个取样点(sample point)；而PAL每条水平线则有1135个取样点。NTSC一个画框(frame)有525条水平线，故有910*525＝477750个取样点；而PAL较特殊，一个画框有625条水平线，但共有1135*625+4＝709379个取样点。因为整个画框的取样点数并不是水平线的整数倍，所以在不同的取样位置会出现不同程度的相位差值(phaseerror)。
一般而言，视讯解码器(TV decoder)的技术中最困难的部分就是亮度与彩度分离。亮度/彩度分离的效果好坏，影响视讯解码器的译码品质。所以目前对于高品质影像需求的应用中，大多采用三维梳型滤波器(3D combfilter)技术来达成亮度/彩度分离。
当要对复合彩色电视讯号作三维梳型滤波时，首先须将复合彩色电视讯号以相位角度每隔90度取样一次。以NTSC而言，取样相位(sample phase)在0、0.5π、π及1.5π时分别可以得到Y+V、Y+U、Y-V即Y-U。请参阅图1所示，是说明NTSC系统中画框的取样结果(部分)示意图。图中纵轴表示水平线line于画框中的位置x，横轴则表示画素于水平线中的位置y。二个取样数据若分别属于相邻画框中但为相同的对应位置时，因为相差477750个取样点(4的倍数余2)，因此二者相位会刚好差180度。前述相邻画框的取样关系亦可以图1进行说明，但须将图中纵轴坐标改视为画框frame的序号m即可(此时纵轴即为时间轴)。
PAL的情形较NTSC特殊，一个画框有709379个取样点(4的倍数余3)，所以虽在同一个对应位置，前一个画框取样到的资料若是Y+U，则下一张画框可能取样结果为Y+V，再下一张是Y-U。请参阅图2A所示，是说明PAL系统中画框以取样相位0、0.5π、π及1.5π的取样结果(部分)示意图。图中纵轴表示水平线line于画框中的位置x，横轴则表示画素于水平线中的位置y(其中纵轴亦可视为前后相邻的画框frame)。如此安排不方便实施梳型滤波，所以一般都是将取样相位位移(shift)45度，即取样相位在0.25π、0.75π、1.25π及1.75π时分别取样之。请参阅图2B所示，是说明PAL系统中画框以取样相位0.25π、0.75π、1.25π及1.75π的取样结果(部分)示意图。图中纵轴表示水平线line于画框中的位置x，横轴则表示画素于水平线中的位置y(其中纵轴亦可视为前后相邻的画框frame)，其中A＝0.707(U+V)，B＝0.707(U-V)。
在处理PAL的讯号时，因为PAL的画框有1135*625+4个点，既不是1135的整数倍，也不是625的整数倍。所以用每行1135点去取样时会有所误差，这些误差累积625行水平线后会达到4个画素。通常这4个画素的误差是由625条水平线平均分摊，因此每条水平线会位移4/625个画素。因此，通常每个取样点的相位不会刚好是0.25π、0.75π、1.25π及1.75π，而会有些许的相位角差。PAL系统的调制方式为Y+U*sin(ωt)+V*cos(ωt)或Y+U*sin(ωt)-V*cos(ωt)，考虑ωt为(0.25π+δ)、(0.75π+δ)、(1.25π+δ)及(1.75π+δ)情形(δ为相位角差)sin(0.25π+δ)＝sin(0.25π)cos(δ)+cos(0.25π)sin(δ)＝0.707(cosδ+sinδ)＝0.707(1+e0)；cos(0.25π+δ)＝cos(0.25π)cos(δ)-sin(0.25π)sin(δ)＝0.707(cosδ-sinδ)＝0.707(1-e0)；所以Y+U*sin(ωt)+V*cos(ωt)＝Y+0.707(U+V+e0(U-V))＝Y+A+eB。其余角度可依此类推，最后可以得到实际取样值如图2C所示，其中相位差值eA＝e0A，相位差值eB＝e0B。请参阅图2C所示，是说明PAL系统中画框以取样相位0.25π+δ、0.75π+δ、1.25π+δ及1.75π+δ的实际取样结果(部分)示意图。图2C中纵轴表示水平线于画框中的位置x，横轴则表示画素于水平线line中的位置y(其中纵轴亦可表示为前后相邻的画框frame关系)。
请参阅图3A所示，是现有习知的三维梳型滤波器的方块图。一般现有的三维梳型滤波器包含多画框亮度/彩度分离器(inter-frame Y/Cseparator)310、二维亮度/彩度分离器(intra-field Y/C separator，即一般俗称的二维梳型滤波器)320、移动侦测器(motion detector)330、记忆体340以及混和器(mixer)350。复合彩色电视讯号(composite videosignal)301是经过取样后的讯号，Fm+1代表此复合彩色电视讯号301为第m+1个画框的复合彩色电视讯号。记忆体340暂存复合彩色电视讯号301并提供复合彩色电视讯号302与复合彩色电视讯号305(Fm代表第m个画框的复合彩色电视讯号)。二维亮度/彩度分离器320接收复合彩色电视讯号305，并利用画框Fm中各画素间的空间关联性来进行亮度/彩度分离并输出分离视讯讯号(separated video signal)321。
一般动态视讯讯号(motion video signal)即采用二维亮度/彩度分离器320完成亮度与彩度分离工作，但是二维亮度/彩度分离器320处理静态视讯讯号(still video signal)时有边缘模糊等缺点。为了增进画质，所以一般都会将静态视讯讯号交给多画框亮度/彩度分离器310处理。现有习知的多画框亮度/彩度分离器310同时接收画框Fm+1与画框Fm的复合彩色电视讯号，并利用相邻的画框Fm+1与画框Fm中各相对应的画素间的时间关联性来进行亮度/彩度分离并输出分离视讯讯号311。判定复合彩色电视讯号301是动态(motion)或静态(still)的工作则由移动检测器(motiondetector)330负责。现有习知的移动检测器330接收复合彩色电视讯号301与亮度资料321a(由分离视讯讯号321提供)，利用亮度资料321a与复合彩色电视讯号301计算二画框间的亮度差与彩度差，利用此亮度差与彩度差来判定画素的动/静状态并输出选择讯号331。混和器350即依选择讯号331选择分离视讯讯号321、分离视讯讯号311或依预定比例将二者混和，并输出分离视讯讯号351。
移动检测器330是三维梳型滤波器最重要的部分。错误地将动态判断为静态，会合成明显的错误画面；但若过于保守地将大部分情形判断为动态，则3D的效果又会大打折扣。习知的移动侦测的方法，是分别求出前一个画框与目前这个画框的亮度/彩度值，比较其差异。请参阅图3B所示，是现有习知的三维梳型滤波器的移动检测器方块图。。对于NTSC而言，复合彩色电视讯号301经过低通滤波器(low pass filter，LPF)360后可得到近似亮度资料332的值，再经过画框缓冲器391延迟(delay)一个画框时间而获得前一个画框的亮度资料333。将现在画框的亮度资料332与前一个画框的亮度资料333相比，获得亮度差值(luma difference)334。另外复合彩色电视讯号301经过带通滤波器(band pass filter，BPF)370后再减掉亮度资料321a(由二维亮度/彩度分离器320算出来的分离视讯讯号321中所提供)，可得到彩度资料336，再经过画框缓冲器392、393延迟两个讯框而获得前二个画框的彩度资料338。将现在画框的彩度资料336与前二个画框的彩度资料338相减，获得彩度差值(chroma difference)339。检测电路380有了亮度差值334与彩度差值339之后，取其大者为移动特征值(motionfactor)。
对于PAL而言，现有习知的移动侦测的方法与NTSC相似。其不同点在于画框缓冲器392、393将彩度资料336延迟四个讯框时间，其余皆相同，故在此不再赘述。
一般在判定复合彩色电视讯号301的动/静状态时，常将移动特征值与预设的临界(threshold)值做一比较，若移动特征值明显大于临界值，则判断为动态，此时检测电路380输出选择讯号331以使用二维亮度/彩度分离器320。如果移动特征值明显小于临界值，则可认定当时为静态，此时检测电路380输出选择讯号331以使用多画框亮度/彩度分离器310以增进画质。若移动特征值位于临界值附近，贸然判定为动态或是静态都是不太妥当的行为，一般都是将二维亮度/彩度分离器320及多画框亮度/彩度分离器310各自算出的亮度/彩度资料以适当比例混和，来处理这种灰色地带的情形。因此，移动特征值计算的方式愈不收敛，则灰色地带的范围必然愈大，从三维梳型滤波器所得到的好处就愈少。
现有习知的移动侦测的方法，是先以二维亮度/彩度分离的方法计算出亮度/彩度资料，再与先前画框的亮度/彩度资料比较，然后依照比较结果决定最后要输出的亮度/彩度资料。这里就产生了一个“鸡生蛋、蛋生鸡”的问题。如果一开始就可以二维亮度/彩度分离的方法正确地分离出亮度/彩度资料，就不需要三维梳型滤波器了，当然也就不必去计算移动特征值了。可是，如果一开始计算出来的亮度/彩度资料是有误差的，那么用有误差的亮度/彩度资料去计算出来的移动特征值当然也会有误差。然后用有误差的移动特征值去决定最终的亮度/彩度资料，其正确性自然要打折扣。
由此可见，上述现有的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法仍存在有诸多的缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决现有的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法的缺陷，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，能够改进一般现有的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法存在的缺陷，而提供一种新的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，所要解决的技术问题是使其采用原始的(未经亮度/彩度分离的)复合彩色电视讯号(composite video signal)作为移动侦测的依据，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，该方法包括下列步骤取样一复合彩色电视讯号，以获得并暂存多数个取样资料FmPx，y，其中FmPx，y代表该复合彩色电视讯号中第m个画框的第x行的第y个画素的取样资料，而m，x，y为大于等于0的正整数；以及利用Fm+1Px，y、FmPx，y、Fm-1Px，y以及Fm-2Px，y来判定该复合彩色电视讯号的动/静状态。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其中所述的判定该复合彩色电视讯号的动/静状态的步骤，是包括下列的步骤利用Fm+1Px，y、FmPx，y、Fm-1Px，y以及Fm-2Px，y来计算并获得多数个最大差值MDx，y，其中MDx，y代表第x行的第y个画素的最大差值；任选4个相邻画素的最大差值并计算其平均值，并获得一移动特征值MFx，y，其中MFx，y代表第x行的第y个画素的移动特征值；以及检测MFx，y，以判定该复合彩色电视讯号中第x行的第y个画素的动/静状态。
前述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其中当判断该复合彩色电视讯号为一NTSC系统的讯号时，则取样该复合彩色电视讯号的步骤是以该复合彩色电视讯号中的一副载波讯号的4倍频率来取样，且是在该副载波讯号相位为0、0.5π、π及1.5π时做取样。
前述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其中计算MDx，y是依据算式MDx，y＝Max{|FmPx，y-Fm-2Px，y|，|Fm+1Px，y-Fm-1Px，y|}。
前述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其中所述的其中当判断该复合彩色电视讯号为一PAL系统的讯号时，取样该复合彩色电视讯号的步骤是以该复合彩色电视讯号中的一副载波讯号的4倍频率来取样，且是在该副载波讯号相位为0.25π、0.75π、1.25π及1.75π时做取样。
前述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其中所述的计算并获得MDx，y的步骤，包括下列步骤计算并获得多数个亮度差值LDx，y，其中LDx，y代表第x行的第y个画素的亮度差值，其计算是依照算式LDx，y＝|FmPx，y+Fm-2Px，y-Fm+1Px，y-Fm-1Px，y|；计算并获得多数个暂时差值IMDx，y，其中IMDx，y代表第x行的第y个画素的暂时差值，其计算是依照算式IMDi，2j-1＝Max{|Fm+1Pi，2j-1-Fm-2Pi，2j-1|，|FmPi，2j-1-Fm-1Pi，2j-1|}；IMDi，2j＝Max{|Fm+1Pi，2j-FmPi，2j|，|Fm-1Pi，2j-Fm-2Pi，2j|}；以及计算并获得MDx，y，其计算是依照算式MDx，y＝a*IMDx，y+(1-a)*LDx，y；其中，a为大于0且小于1的实数，i、j为正整数。
前述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其中所述的获得MFx，y的步骤，包括下列步骤任选包含MDx，y的4个相邻画素的最大差值并计算其平均值，获得多数个平均最大差值AMDx，h，其中AMDx，h代表第x行的第h个画素的平均最大差值，h为正整数，其计算是依据以下算式AMDx，h＝(MDx，h+MDx，h+1+MDx，h+2+MDx，h+3)/4；以及自该些平均最大差值中取其最小值，并获得一移动特征值MFx，y，其中MFx，y代表第x行的第y个画素的移动特征值。
前述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其中所述的自该些平均最大差值中取其最小值并获得MFx，y的步骤，是依据以下的算式MFx，y＝Min(AMDx，y，AMDx，y-1，AMDx，y-2，AMDx，y-3)。
前述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其中所述的自该些平均最大差值中取其最小值并获得MFx，y的步骤，是依据的算式MFx，y＝Min(AMDx，y，AMDx，y-3)。
前述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其中所述的检测MFx，y以判定该复合彩色电视讯号中第x行的第y个画素的动/静状态的步骤，包括下列步骤提供一临界值；以及比较MFx，y及该临界值，当MFx，y大于该临界值时即判定该复合彩色电视讯号中第x行的第y个画素为动态，反之则为静态。
前述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其中所述的该些移动特征值MFx，y是第m个画框的移动特征值。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明的主要技术内容如下本发明提出一种三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法。此方法首先取样复合彩色电视讯号，以获得并暂存多个取样资料FmPx，y，其中FmPx，y代表复合彩色电视讯号中第m个画框的第x行的第y个画素的取样资料，而m，x，y为大于等于0的正整数。然后利用Fm+1Px，y、FmPx，y、Fm-1Px，y以及Fm-2Px，y来判定复合彩色电视讯号的动/静状态。
依照本发明的较佳实施例所述三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，上述的判定该复合彩色电视讯号的动/静状态的步骤，包括下述各步骤。首先利用Fm+1Px，y、FmPx，y、Fm-1Px，y以及Fm-2Px，y来计算并获得多个最大差值MDx，y，其中MDx，y代表第x行的第y个画素的最大差值。然后任选4个相邻画素的最大差值并计算其平均值，以获得多个移动特征值MFx，y，其中MFx，y代表第x行的第y个画素的移动特征值。最后检测MFx，y，以判定复合彩色电视讯号中第x行的第y个画素的动/静状态。
依照本发明的较佳实施例所述三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其中当判断复合彩色电视讯号为NTSC系统的讯号时，则取样复合彩色电视讯号的步骤是以复合彩色电视讯号中的副载波讯号的4倍频率来取样，且是在副载波讯号相位为0、0.5π、π及1.5π时做取样。此时计算MDx，y是依据算式MDx，y＝Max{|FmPx，y-Fm-2Px，y|，|Fm+1Px，y-Fm-1Px，y|}。
依照本发明的较佳实施例所述三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其中当判断复合彩色电视讯号为PAL系统的讯号时，取样复合彩色电视讯号的步骤是以复合彩色电视讯号中的副载波讯号的4倍频率来取样，且是在副载波讯号相位为0.25π、0.75π、1.25π及1.75π时做取样。此时计算并获得MDx，y的步骤，包括下列各步骤。首先计算并获得多数个亮度差值LDx，y，其中LDx，y代表第x行的第y个画素的亮度差值，其计算是依照算式LDx，y＝|FmPx，y+Fm-2Px，y-Fm+1Px，y-Fm-1Px，y|。接着计算并获得多个暂时差值IMDx，y，其中IMDx，y代表第x行的第y个画素的暂时差值，其计算是依照算式IMDi，2j-1＝Max{|Fm+1Pi，2j-1-Fm-2Pi，2j-1|，|FmPi，2j-1-Fm-1Pi，2j-1|}；IMDi，2j＝Max{|Fm+1Pi，2j-FmPi，2j|，|Fm-1Pi，2j-Fm-2Pi，2j|}。然后计算并获得MDx，y，其计算是依照算式MDx，y＝a*IMDx，y+(1-a)*LDx，y，其中，a为大于0且小于1的实数，i、j为正整数。
依照本发明的较佳实施例所述三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，上述的获得MFx，y的步骤，包括下列各步骤。首先任选包含MDx，y的4个相邻画素的最大差值并计算其平均值，获得多数个平均最大差值AMDx，h，其中AMDx，h代表第x行的第h个画素的平均最大差值，h为正整数。其计算是依据算式AMDx，h＝(MDx，h+MDx，h+1+MDx，h+2+MDx，h+3)/4。然后自该些平均最大差值中取其最小值，并获得一移动特征值MFx，y，其中MFx，y代表第x行的第y个画素的移动特征值。以算式表示例如MFx，y＝Min(AMDx，y，AMDx，y-3，AMDx，y-6，AMDx，y+3)，或者例如MFx，y＝Min(AMDx，y，AMDx，y-3)等，皆符合本发明的精神。
依照本发明的较佳实施例所述三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，上述的检测MFx，y以判定复合彩色电视讯号中第x行的第y个画素的动/静状态的步骤，包括下列各步骤。首先提供一临界值。然后比较MFx，y及临界值，当MFx，y大于临界值时即判定复合彩色电视讯号中第x行的第y个画素为动态，反之则为静态。其中移动特征值MFx，y例如为第m个画框的移动特征值。
借由上述技术方案，本发明因为直接依据未做亮度/彩度分离的复合彩色电视讯号做移动侦测，因此可以非常精准地判断移动程度，而可使三维梳型滤波视讯解码器的优势发挥到极致。
综上所述，本发明特殊结构的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其采用原始的(未经亮度/彩度分离的)复合彩色电视讯号(compositevideo signal)作为移动侦测的依据，从而更加适于实用。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类方法中未见有类似的设计公开发表或使用而确属创新，其不论在方法上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1是说明NTSC系统中画框的取样结果(部分)示意图。
图2A是说明PAL系统中画框以取样相位0、0.5π、π及1.5π的取样结果(部分)示意图。
图2B是说明PAL系统中画框以取样相位0.25π、0.75π、1.25π及1.75π的取样结果(部分)示意图。
图2C是说明PAL系统中画框以取样相位0.25π+δ、0.75π+δ、1.25π+δ及1.75π+δ的实际取样结果(部分)示意图。
图3A是现有习知的三维梳型滤波器的方块图。
图3B是现有习知的三维梳型滤波器的移动检测器的方块图。
图4是依照本发明一较佳实施例绘示的一种三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测方法的流程图。
图5是依照本发明一较佳实施例所绘示的一种三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测方法的应用系统方块图。
301、302、305、501、502、503、504、505复合彩色电视讯号310、510多画框亮度/彩度分离器(inter-frame Y/C separator)311、321、351、511、521、551分离视讯讯号(separated video signal)320、520二维亮度/彩度分离器(intra-field Y/C separator)321a分离视讯讯号321中的亮度资料330、530移动检测器(motion detector)331、531选择讯号332、333亮度资料334亮度差值336、338彩度资料339彩度差值340、540记忆体(内存)350、550混和器(mixer)360低通滤波器370高通滤波器380检测电路391、392、393画框缓冲器S401取样复合彩色电视讯号，获得取样资料FmPx，yS402决定NTSC系统或是PAL系统S403计算最大差值MDx，yS404计算亮度差值LDx，yS405计算暂时差值IMDx，yS406计算最大差值MDx，yS407计算左平均最大差值AMDLx，yS408计算右平均最大差值AMDRx，yS409计算移动特征值MFx，y
S410提供临界值S411比较MFx，y与临界值大小S412判定画素为动态S413判定画素为静态具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法其具体方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
图4是依照本发明一较佳实施例绘示的一种三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测方法的流程图。请同时参阅图1、图2C以及图4所示，本发明较佳实施例的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测方法，步骤S401是取样复合彩色电视讯号并获得取样资料FmPx，y，其中FmPx，y代表此复合彩色电视讯号中第m个画框的第x行的第y个画素的取样资料，而m，x，y为大于等于0的正整数。在本实施例中，若在NTSC系统下操作则步骤S401是以复合彩色电视讯号中的副载波讯号的4倍频率来取样，且是在副载波讯号相位为0、0.5π、π及1.5π时做取样。若在PAL系统下则本实施例在步骤S401亦以此复合彩色电视讯号中的副载波讯号的4倍频率来取样，但是在副载波讯号相位为0.25π、0.75π、1.25π及1.75π时做取样。
选择NTSC系统或PAL系统(步骤S402)，若为NTSC系统则进行步骤S403，否则进行步骤S404。
步骤S403中计算最大差值(max difference)MDx，y(MDx，y表示第x行的第y个画素的最大差值)，其计算是依据算式MDx，y＝Max{|FmPx，y-Fm-2Px，y|，|Fm+1Px，y-Fm-1Px，y|}。在本实施例中，MDx，y例如为第m个画框的最大差值。以图1所示的NTSC系统(纵轴代表画框frame，横轴代表画素pixel)为例，图中第y个画素于画框m和前二个画框m-2的值都是Y+U，而前一画框m-1与后一画框m+1都是Y-U。拿Y+U和Y+U相减取绝对值，再拿Y-U和Y-U相减取绝对值，这两个绝对值中取较大者即可得到MDx，y。
另以图2C所示的PAL系统(纵轴代表画框frame，横轴代表画素pixel)为例，有些画素需要去比第(m+1，m)和(m-1，m-2)个画框，有些画素则是要去比第(m，m-1)和(m+1，m-2)个画框。原则上就是要拿属性相同的画素去相比，其差值(difference)越小，表示愈是静止。此比较后的差值，即为暂时差值IMDx，y(步骤S405)。然而因为其中存在相位差值，所以即使是静态画面，IMDx，y也不会得到一个趋于0的结果(得到两倍相位差值)。因此遇到PAL讯号时，需做一些特别处理。在图2C中，将第m个和第m-2个画框的值相加，刚好可以消去彩度与相位差值而得到两倍的亮度；将第m+1个和第m-1个画框的值相加也是。将这两个亮度值相减取绝对值，得到亮度差值(luma difference)LDx，y(步骤S404)。因为亮度差值的算法是刚好有消去相位差值的，所以如果输入真的是静止的话，亮度差值应该是趋于0的。所以计算PAL的MDx，y时，必须将原本算出来的IMDx，y和LDx，y以适当比例混和以得到最后的MDx，y(步骤S406)。
然而，单单拿每个画素的最大差值MDx，y当作移动特征值是不妥当的，因为每一个取样点(sample point)所代表的属性是不一样的。假设第m+1个画框的每一个画素都是红色的，其余每个画框的每一个画素都是白色的。白色的亮度Y远比红色的亮度Y来的大，而红色的彩度V又远比白色的彩度V来的大，彩度U则是两者略有差异，但差别不是很大。所以当拿白色的Y+V跟红色的Y+V相比时，其差值是很小的；但拿白色的Y-V跟红色的Y-V去比，差值将特别的大。而分别去比Y+U与Y-U时，又会得到不同的差值。也就是说，即使同样是颜色A和颜色B去相比较，如果比的项目不同，会比出不同的差值。如果每个画素的移动特征值由每个画素自行决定，则移动特征值将会出现如正弦波的现象。因此必须以四个画素为一组来决定最终的移动特征值(NTSC与PAL皆然)。
因此，在求出各个画素的最大差值MDx，y之后，任取四个相邻画素的最大差值(其中包含目标画素的最大差值)并计算其平均值，在各平均值中选择最小值作为移动特征值。以算式表示AMDx，h＝(MDx，h+MDx，h+1+MDx，h+2+MDx，h+3)/4；MFx，y＝Min(AMDx，y，AMDx，y-1，AMDx，y-2，AMDx，y-3)。其中AMDx，h表示第x行的第h个画素的平均最大差值(averageof max difference)，MFx，y表示第x行的第y个画素的移动特征值。本实施例中仅以左平均最大差值AMDLx，y(即AMDx，y-3)与右平均最大差值AMDRx，y(即AMDx，y)为范例，分别计算AMDLx，y(步骤S407)与AMDRx，y(步骤S408)。再从AMDLx，y和AMDRx，y当中取较小者作为移动特征值(步骤S409)，以算式表示MFx，y＝Min(AMDLx，y，AMDRx，y)。之所以要取较小者的原因，是因为画素Px，y(表示第x行的第y个画素)可能是位于动态和静态物的边缘上，而画素Px，y的移动特征值又会受到左右共7个画素的影响。如果画素Px，y本身是静态的，当然不希望它被左右邻点干扰而误判为动态的。因此，在各平均最大差值中选择最小值作为移动特征值才是正确的。
在判定复合彩色电视讯号的动/静状态前，需先提供一临界值(threshold)(步骤S410)。将移动特征值与预设的临界值相比较(步骤S411)，若移动特征值明显大于临界值，则判断为动态(步骤S412)，如果移动特征值明显小于临界值，则可认定当时为静态(步骤S413)。
综合上述三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，在此依照本发明的较佳实施例以系统方块图更清楚说明本发明的应用例。图5是依照本发明的一较佳实施例所绘示一种三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测方法的应用系统方块图。请参阅图5，应用本发明的三维梳型滤波器范例包含多画框亮度/彩度分离器(inter-frame Y/C separator)510、二维亮度/彩度分离器(intra-field Y/C separator，即一般俗称的二维梳型滤波器)520、移动检测器(motion detector)530、记忆体540以及混和器(mixer)550，其中移动检测器530即具有本发明的功能。复合彩色电视讯号(compositevideo signal)501是经过取样后的复合彩色电视讯号，Fm+1代表此复合彩色电视讯号501为第m+1个画框的复合彩色电视讯号。记忆体540暂存复合彩色电视讯号501并提供复合彩色电视讯号502(第m个画框Fm)、复合彩色电视讯号503(第m-1个画框Fm-1)以及复合彩色电视讯号504(第m-2个画框Fm-2)。记忆体540另提供复合彩色电视讯号505(第m个画框Fm)。二维亮度/彩度分离器520接收复合彩色电视讯号505，并利用画框Fm中各画素间的空间关联性来进行亮度/彩度分离并输出分离视讯讯号(separatedvideo signal)521。
动态视讯讯号(motion video signal)采用二维亮度/彩度分离器520完成亮度与彩度的分离工作。为了增进画质，所以将静态视讯讯号(stillvideo signal)交给多画框亮度/彩度分离器510处理。多画框亮度/彩度分离器510同时接收复合彩色电视讯号中画框Fm+1、Fm、Fm-1以及Fm-2的取样资料，并利用相邻画框中各相对应的画素间的时间关联性来进行亮度/彩度分离并输出分离视讯讯号511。判定复合彩色电视讯号501是动态(motion)或静态(still)的工作则由移动检测器530负责。移动检测器530接收复合彩色电视讯号中画框Fm+1、Fm、Fm-1以及Fm-2的取样资料，据以判定画素的动/静状态并输出选择讯号531，其判定方法如上述，在此不再赘述。混和器550即依选择讯号531选择分离视讯讯号521、分离视讯讯号511或依预定比例将二者混和，并输出分离视讯讯号551。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其特征在于该方法包括下列步骤取样一复合彩色电视讯号，以获得并暂存多数个取样资料FmPx，y，其中FmPx，y代表该复合彩色电视讯号中第m个画框的第x行的第y个画素的取样资料，而m，x，y为大于等于0的正整数；以及利用Fm+1Px，y、FmPx，y、Fm-1Px，y以及Fm-2Px，y来判定该复合彩色电视讯号的动/静状态。
2.根据权利要求1所述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其特征在于其中所述的判定该复合彩色电视讯号的动/静状态的步骤，包括下列步骤利用Fm+1Px，y、FmPx，y、Fm-1Px，y以及Fm-2Px，y来计算并获得多数个最大差值MDx，y，其中MDx，y代表第x行的第y个画素的最大差值；任选4个相邻画素的最大差值并计算其平均值，并获得一移动特征值MFx，y，其中MFx，y代表第x行的第y个画素的移动特征值；以及检测MFx，y，以判定该复合彩色电视讯号中第x行的第y个画素的动/静状态。
3.根据权利要2所述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其特征在于其中当判断该复合彩色电视讯号为一NTSC系统的讯号时，则取样该复合彩色电视讯号的步骤是以该复合彩色电视讯号中的一副载波讯号的4倍频率来取样，且是在该副载波讯号相位为0、0.5π、π及1.5π时做取样。
4.根据权利要求3所述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其特征在于其中计算MDx，y是依据算式MDx，y＝Max{|FmPx，y-Fm-2Px，y|，|Fm+1Px，y-Fm-1Px，y|}。
5.根据权利要求2所述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其特征在于其中当判断该复合彩色电视讯号为一PAL系统的讯号时，取样该复合彩色电视讯号的步骤是以该复合彩色电视讯号中的一副载波讯号的4倍频率来取样，且是在该副载波讯号相位为0.25π、0.75π、1.25π及1.75π时做取样。
6.根据权利要求5所述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其特征在于其中所述的计算并获得MDx，y的步骤，包括下列步骤计算并获得多数个亮度差值LDx，y，其中LDx，y代表第x行的第y个画素的亮度差值，其计算是依照算式LDx，y＝|FmPx，y+Fm-2Px，y-Fm+1Px，y-Fm-1Px，y|；计算并获得多数个暂时差值IMDx，y，其中IMDx，y代表第x行的第y个画素的暂时差值，其计算是依照算式IMDi，2j-1＝Max{|Fm+1Pi，2j-1-Fm-2Pi，2j-1|，|FmPi，2j-1-Fm-1Pi，2j-1|}；IMDi，2j＝Max{|Fm+1Pi，2j-FmPi，2j|，|Fm-1Pi，2j-Fm-2Pi，2j|}；以及计算并获得MDx，y，其计算是依照算式MDx，y＝a*IMDx，y+(1-a)*LDx，y；其中，a为大于0且小于1的实数，i、j为正整数。
7.根据权利要求2所述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其特征在于其中所述的获得MFx，y的步骤，包括下列步骤任选包含MDx，y的4个相邻画素的最大差值并计算其平均值，获得多数个平均最大差值AMDx，h，其中AMDx，h代表第x行的第h个画素的平均最大差值，h为正整数，其计算是依据算式AMDx，h＝(MDx，h+MDx，h+1+MDx，h+2+MDx，h+3)/4；以及自该些平均最大差值中取其最小值，并获得一移动特征值MFx，y，其中MFx，y代表第x行的第y个画素的移动特征值。
8.根据权利要求7所述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其特征在于其中所述的自该些平均最大差值中取其最小值并获得MFx，y的步骤，是依据算式MFx，y＝Min(AMDx，y，AMDx，y-1，AMDx，y-2，AMDx，y-3)。
9.根据权利要求7所述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其特征在于其中所述的自该些平均最大差值中取其最小值并获得MFx，y的步骤，是依据算式MFx，y＝Min(AMDx，y，AMDx，y-3)。
10.根据权利要求2所述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其特征在于其中所述的检测MFx，y以判定该复合彩色电视讯号中第x行的第y个画素的动/静状态的步骤，包括下列步骤提供一临界值；以及比较MFx，y及该临界值，当MFx，y大于该临界值时即判定该复合彩色电视讯号中第x行的第y个画素为动态，反之则为静态。
11.根据权利要求10所述的三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法，其特征在于其中所述的该些移动特征值MFx，y是第m个画框的移动特征值。
全文摘要
本发明是关于一种三维梳型滤波视讯解码器中移动侦测的方法。该方法是首先取样复合彩色电视讯号，以获得并暂存多个取样资料FmPx，y，其中FmPx，y代表复合彩色电视讯号中第m个画框的第x行的第y个画素的取样资料，而m，x，y为大于等于0的正整数。然后利用Fm+1Px，y、FmPx，y、Fm－1Px，y以及Fm－2Px，y来判定复合彩色电视讯号的动/静状态。本发明因为直接依据未做亮度/彩度分离的复合彩色电视讯号做移动侦测，因此可以非常精准地判断移动程度，而可使三维梳型滤波视讯解码器的优势发挥到极致。
文档编号H04N9/78GK1635800SQ20031011608
公开日2005年7月6日 申请日期2003年12月30日 优先权日2003年12月30日
发明者单培明, 彭源智 申请人:凌阳科技股份有限公司