专利名称：检测静态区域的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频图像中的静态区域检测。
在诸如MPEG2之类的压缩视频方案中，静态区域检测很重要。原因是如果相对于前一帧保持无变化的一个像帧中的一个像素块能够被识别，则实质上可以减少需要被发送给接收机的信息。实际上，因为有关无变化像素块的信息传输实际上要比在一个或多个连续帧中一再地发射这些像素的完整信息内容需要的带宽较小。
检测静态区域的另一原因是在没有运动的情况下允许使用替换的解交织或字段速率上变换。解交织是通过合并两个字段来实现，而字段速率上变换则是通过重复一个给定帧来实现。
检测静态区域的一种简单方法是彼此减去后续图像。被称为帧差FD的一种差值是运动的指示符。理想上，如果一个区域是静态或固定的，则FD应该为零。可是，实际上，静态区域将总是包含一类噪声。为了补偿此类噪声，低于某一预定门限值的任何FD可以被解释为指示一个静态区域。该预定门限值可根据图像中预期或估计的噪声电平调整。从EP-A-951181中可了解这类检测静态区域的方法示例。
可是，实际上图像完全稳定的情形在视频中很罕见，因为在图像中经常将会有运动或者将连续是整个的图像位移或运动。因此，在那些情形中，FD将不产出有益结果。
为了考虑上面的后一种情形而使用运动补偿系统。在运动补偿系统中，即考虑到图象区域的系统中，而这些区域中如此无变化，但相对于该图象从一帧到下一帧有相当的运动，例如在一个无变化背景上的随动摄象，此时静态区域的检测仍然相当有挑战性。在这些系统中，由运动估计器估计一个运动向量，该运动向量指示与整个图象相关的相对运动或者无变化字块的位移。这个运动向量被用来基于当前帧中各个字块的位置来预测它们在后续帧中的位置。
在此种运动补偿视频处理系统中，一种检测静态区域的方法是观察运动活动。运动活动是每个视频区域内所有运动向量之和。理想上，如果没有运动出现，则此和应为零。
可是，实际的运动估计器不总是在稳定的视频序列上产生零运动向量。
对此，存在好几个原因。一图像中的噪声可以被解释为运动。二在然后的运动估计之前时变图象处理可导致波动的强度值。三即使图像本身稳定，但是图象中与固有闪烁结合的清晰度(detail)也会导致非零运动向量。四因为运动估计器需要瞬时间上、空间上或两者都收敛，所以其精度受限。特别在周期性的结构中，会发现运动向量匹配选择标准，但是实际上无助于图像内插。五如果视频输入进行交织，则与场之间的行位置变化可以被解释为垂直位移，从而引起一个假运动向量。六复合信号中的副载波频率在图象中产生一个周期性的运动模型，它也可被解释为运动。因此，在这种情况下，总和与给定的门限值也进行比较，门限值是可调的。如果总和下降低于一个给定门限值，则该区域被识别为静态。
正如所提及的，运动补偿系统中的运动向量指示两个连续像帧之间估计的块位移。这些向量被用来计算一个位移帧。在这些系统中，位移的帧差DFD，那就是实际帧和使用运动向量从前一帧中计算出的位移帧之间的差值，可用于指示静态区域。因此，除了在计算该差值之前对图象进行运动补偿之外，DFD类似于如上所述的FD。
可是，如果图像实际上是静态的，则由于上面的原因，被用来估计实际不存在的位移的运动估计器将进行较不精确的静态区域检测。
本发明的一个目的是提供改良的静态区域检测。
为这目的，本发明提供一种用于检测静态区域的方法与设备以及一种视频处理设备。
在从属权利要求中定义优越的实施例。
根据本发明的第一方面，对帧差信息和位移帧差信息进行计算，并且结合使用帧差信息和位移帧差信息来检测静态区域。
这个方案被有利应用在视频处理设备中，特别是被应用在包括用于执行运动补偿的电路在内的设备中，因为这些电路通常已经包括用于计算位移帧差的装置。
在本发明优选实施例中，如果帧差低于一个给定门限值或者如果位移帧差低于一个给定帧差百分比时，该区域被检测为静态。
按照这种方式，即使当运动估计器产生误差时也能可靠地检测到静态区域。此外，这使其能够为那个区域切断运动向量或者修改信号处理。
在一个特别优选的实施例中，该区域是一个完整的图像。
基于如下可仿效的实施例和附图将更详细理解本发明。附图中，
图1示出了根据本发明实施例用于执行改良静止检测的设备框图；图2示出了根据本发明实施例的视频处理设备。
图1中，表示视频图像的一个新的输入信号1在图的左手侧引入。输入1被馈送到运动估计器2和减法器5。另外，表示前一图像的延迟的信号3被馈送给减法器5和运动估计器2。在减法器5中，基于后续图像中相应字块之间的累积差值或匹配误差来估计帧差DF。减法器输出一个表示位移帧差的DF信号6。
如上所述，输入信号1和延迟的信号3也被馈送给运动估计器2。在运动估计器2中，确定块之间的匹配误差，该匹配误差基于估计的最佳运动向量而被假定从一个图像对应到另一图像。运动估计器输出表示位移帧差的DFD信号4。
FD信号6被馈送给第一判定单元7。第一判定单元把FD信号与门限值Thr进行比较，并输出第一判定信号10。如果帧差小于门限值，即如果B＜Thr，则第一判定信号10表示逻辑真。如果帧差大于等于门限值，即如果B＞＝Thr，则第一判定信号10表示逻辑假。
在优选实施例中，门限值Thr是可编程的，从而允许门限值Thr被调整到图像中的噪声或清晰度的级别。
FD信号6和DFD信号4被馈送给第二判定单元8分别的输入A和B。第二判定单元8比较FD信号和DFD信号，并取决于B是否小于A的分数α来输出一个判定信号9。如果B＜αA则输出判定信号9表示逻辑真，而如果B≥αA则表示逻辑假。分数α最好是可编程的以便考虑变化的图像特性。
第一和第二判定信号9和10被馈送给第三判定单元11分别的输入C和D。第三判定单元输出第三判定信号12。在优选实施例中，第三判定单元11构成一个逻辑“或”门。因此，如果第一判定信号10或第二判定信号9表示逻辑真时，则第三判定单元11的输出表示逻辑真。
例如通过设置表示逻辑真的一个静止标记，则这第三判定信号12可直接被使用作为静态区域的指示符。
由于输入信号1是一个图像序列，所以判定信号12将是指示该图像静态或运动的一个真假静止标记序列。
在优选实施例中，通过判定滤波器13去掉偶然的差错来过滤第三判定信号12以便改善判定的稳定性。特别地使用N点中值滤波器(在此N是3或更多)，但是替换的别的滤波器当然也可被用于这个在后滤波。判定滤波器13例如以静止标记的形式产生一个判定信号14。
图2示出了视频处理设备20，它包括耦合到用于检测视频图像中静态区域的设备202上的一个输入单元201，设备202被耦合到输出单元203。输入单元201被安排来接收包括视频图像的一个输入信号。该视频图像被提供给设备202。设备202类似于或者等同于如图1所示的设备。设备202处理视频图像，该处理包括静态区域的检测。在设备202中适当地处理静态区域。设备202中的处理结果被提供给输出单元203，它以适当的形式输出处理过的视频图像。输出单元203可以是一个发射单元也可是诸如显示屏之类的一个再现单元。
视频处理设备20可以是一个电视设备。
虽然本说明书指出图像中的静止检测，但是对于技术人员很明显，各个实施例可以在权利要求范围内被实现。特别地，本发明不仅可以被应用在一个完整的图像上而且也可只应用在图像的一部分上，这是很明显的。
应当指出，上述实施例说明了而不是限制了本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多替换实施例而不偏离附加权利要求的范围。在权利要求中，放置在括弧之间的任何参考符号不应该解释为限制权利要求的范围。单词′包括′不排除在一个权利要求中未列出的其它元件或步骤的存在。通过包括好几个不同元件的硬件并且通过一个适当编程的计算机可以实现本发明。在列举好几个装置的设备权利要求中，好几个这些装置可以被同一项硬件具体表达。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的这个仅有事实并不是表示这些测量的结合不能有助使用。
权利要求
1.一种用于检测视频图像中的静态区域的方法，其中帧差信息(6)和位移帧差信息(4)被计算，并且联合使用帧差信息(6)和位移帧差信息(4)来检测静态区域。
2.根据权利要求1的方法，其中如果帧差(6)低于一个给定门限值(Thr)或者如果位移帧差(6)低于帧差(4)的一个给定百分比(α)，则该区域被检测为静态。
3.根据权利要求1的方法，其中该区域是一个完整的图像。
4.根据权利要求2的方法，其中百分比(α)是可编程的。
5.根据权利要求4的方法，其中所述可编程的百分比(α)对变化的图像特性来说是可调的。
6.根据权利要求2的方法，其中门限值(Thr)是可编程的。
7.根据权利要求6的方法，其中所述可编程的门限值(Thr)相对于变化的图像特性是可调的。
8.根据权利要求1的方法，其中基于检测来产生输出信号。
9.根据权利要求8的方法，其中输出信号被滤波。
10.根据权利要求9的方法，其中使用中值滤波器对输出信号滤波。
11.一种用于检测视频图像中静态区域的设备，所述设备包括用于计算帧差信息和位移帧差信息的装置，和联合使用帧差信息和位移帧差信息来用于检测静态区域的装置。
12.一种视频处理设备，包括一个输入单元，用于获取视频图像；一个如权利要求11所述的用于检测视频图像中的静态区域设备，所述设备还被安排相对于检测的静态区域来处理视频图像；和一个输出单元，用于输出处理过的视频图像。
全文摘要
本发明提供对视频图像中的静态区域的检测，其中帧差信息(6)和位移帧差信息(4)被计算，并且组合使用帧差信息(6)和位移帧差信息(4)来检测静态区域。
文档编号H03M7/36GK1565131SQ02819492
公开日2005年1月12日 申请日期2002年9月9日 优先权日2001年10月3日
发明者O·A·奥乔, H·肖马科, P·G·梅维森 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司