专利名称：运用色彩信息的移动估计方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种移动估计方法及系统，尤指一种运用色彩信息的移动估计方法及系统。
背景技术：
在国际视讯压缩标准(MPEGx，H.26x)中，使用区块匹配(block matching)的移动估算(motion estimation)的帧间(inter-frame)预测技术已广泛用来达成对移动影像数据的高效率编码，如图1所示的帧间编码(inter-framecoding)的过程，其中，MPEG系统是将帧切分为许多宏块(MacroBlock，MB)，假设先前帧11(Previous Frame)为I-Frame或P-Frame，目前帧12为P-Frame，编码的方式是对先前帧11的每一宏块101’求出其移动向量(MotionVector，MV)，据此对先前帧11进行移动估计(MotionEstimation)而获得预测帧13，再将预测帧13与目前帧12相比较而得到差异帧14，据此，在传输或贮存时，只需保有移动向量及差异帧14即可，而达成有效压缩的目的，而在解压缩时，将移动向量与差异帧14传送给MPEG译码器，即可依移动向量到先前帧11中读出相对应的宏块，再加上差异帧14的宏块，即可还原目前帧12的宏块。
参照图2所示，前述的移动估计(Motion Estimation)是根据目前帧12的每一宏块101，在先前帧11中的搜寻范围111内找到对应的宏块101’，而可得知此宏块101’的移动行为，进而决定其移动向量。其中用以比对宏块101及101’的相似程度的物理量即是每一宏块101与相对应搜寻范围111内的宏块101’的亮度(Luminance，即Y成分)差异值，也就是，如图3所示，传统利用亮度做移动估计的技术中，是先算出目标宏块(Target MB)的亮度Y与相对应搜寻范围内的可能宏块(Candidate MB)的亮度Y1’～Yn’的差异值，其中，差异值的计算可采用已知的总和绝对差异值(Summed Absolute Difference，SAD)，再由所算出的亮度差异值(Y1-SAD～Yn-SAD)中进行比较，而由其中找出最小的差异值，据以求出其移动向量(MV)，此种方式一般而言皆可以达到不错的预测结果。但在一些低亮度的区域下，以亮度作为移动估计的唯一依据则会变得不准确，此不准确的移动估计所造成的误差会影响到之后处理的预测编码画面影像形成误差传播(errorpropagation)。最后往往会在量化因子偏大的双重因素下造成影像画面品质的下降。
为避免前述的问题，如图4所示，一种传统的作法是先分别算出目标宏块(Target MB)的亮度Y及彩度(Chrominance)U/V与相对应搜寻范围内的可能宏块(Candidate MB)的亮度Y1’～Yn’及彩度U1’～Un’/V1’～Vn’的亮度及彩度差异值(Y1-SAD～Yn-SAD、U1-SAD～Un-SAD、V1-SAD～Vn-SAD)，将其分别加总后得到亮度彩度差异值(YUV1-SAD～YUVn-SAD)，再由其中找出最小的差异值而求出移动向量(MV)。在上述的作法中，由于差异值的计算及比较包含了亮度及彩度且不分权重，因此势将降低整体编码的效率。
如图5所示，另一种习知的作法是先分别算出目标宏块(Target MB)的亮度Y及彩度U/V与相对应搜寻范围内的可能宏块(Candidate MB)的亮度Y1’～Yn’及彩度U1’～Un’/V1’～Vn’的亮度及彩度差异值(Y1-SAD～Yn-SAD、U1-SAD～Un-SAD、V1-SAD～Vn-SAD)，且分别由其中找出最小的亮度及彩度差异值以求出亮度及彩度移动向量(MV-Y、MV-U、MV-V)，再选出MV-Y、MV-U、MV-V中最小者为求出的移动向量(MV)。此方法因移动估计的运算量为单纯采用亮度作移动估计的二～三倍，所以运算量及频宽使用量明显增加非常大。
发明内容
本发明的主要目的是在提供一种运用色彩信息的移动估计方法及系统，以便能消除造成移动补偿的画面产生严重颜色偏差的情形发生。
依据本发明的一个方面，提出一种运用色彩信息的移动估计系统，用以根据目前帧的每一宏块以在前一帧中的搜寻范围内找到对应的宏块而决定其移动向量，该系统包括亮度差异计算单元，用以算出目前帧的目标宏块的亮度与前一帧的搜寻范围内的可能宏块的亮度的亮度差异值；第一彩度差异计算单元，用以算出目前帧的目标宏块的第一彩度与前一帧的搜寻范围内的可能宏块的第一彩度的第一彩度差异值；第二彩度差异计算单元，用以算出目前帧的目标宏块的第二彩度与前一帧的搜寻范围内的可能宏块的第二彩度的第二彩度差异值；彩度失真侦测单元，根据前述算出的第一彩度差异值及第二彩度差异值，而调整对应的亮度差异值并输出它的；以及差异值比较单元，根据前述彩度失真侦测单元所输出的亮度差异值，由其中找出最小的差异值而求出移动向量。
依据本发明的一个方面，提出一种运用色彩信息的移动估计方法，用以根据目前帧的每一宏块以在前一帧中的搜寻范围内找到对应的宏块而决定其移动向量，该方法包括步骤(A)计算出目前帧的目标宏块的亮度与前一帧的搜寻范围内的可能宏块的亮度的亮度差异值；(B)计算出目前帧的目标宏块的第一彩度与前一帧的搜寻范围内的可能宏块的第一彩度的第一彩度差异值；(C)计算出目前帧的目标宏块的第二彩度与前一帧的搜寻范围内的可能宏块的第二彩度的第二彩度差异值；(D)根据前述算出的第一彩度差异值及第二彩度差异值，而调整对应的亮度差异值并输出它；以及(E)根据前述输出的亮度差异值，由其中找出最小的差异值而求出移动向量。
图1显示了传统的帧间编码的过程；图2是显示已知的移动估计的过程；图3是已知的以亮度做移动估计的示意图；图4是已知的以亮度做移动估计的改良的示意图；图5是已知的以亮度做移动估计的另一改良的示意图；图6是本发明的运用色彩信息的移动估计系统的方块图；图7显示了本发明的彩度失真侦测单元的运作流程；图8显示了本发明的彩度失真侦测单元的另一运作流程。
具体实施例方式
有关本发明的运用色彩信息的移动估计方法及系统，请先参照图6所示的系统方块图，其包括亮度Y差异计算单元61、彩度U差异计算单元62、彩度V差异计算单元63、彩度失真侦测单元64、以及差异值比较单元65，其中，亮度Y差异计算单元61用以算出目前帧的目标宏块(Target MB)的亮度Y与前一帧的相对应搜寻范围内的可能宏块(Candidate MB)的亮度Y1’～Yn’的亮度Y差异值(Y1-SAD～Yn-SAD)，彩度U差异计算单元62用以算出目前帧的目标宏块(Target MB)的彩度U与前一帧的相对应搜寻范围内的可能宏块(Candidate MB)的彩度U1’～Un’的彩度U差异值(U1-SAD～Un-SAD)，彩度V差异计算单元63用以算出目前帧的目标宏块(Target MB)的彩度V与前一帧的相对应搜寻范围内的可能宏块(Candidate MB)的彩度V1’～Vn’的彩度V差异值(V1-SAD～Vn-SAD)。
前述彩度失真侦测单元64是根据前述算出的彩度U差异值(U1-SAD～Un-SAD)及彩度V差异值(V1-SAD～Vn-SAD)，而调整对应的亮度Y差异值(Y1-SAD～Yn-SAD)并输出它，图7说明前述彩度失真侦测单元64的运作流程，其将每一彩度U差异值(Um-SAD)及彩度V差异值(Vm-SAD)与预定的色彩临界值TH_C相比(步骤S71)，当没有彩度U差异值(Um-SAD)或彩度V差异值(Vm-SAD)大于该色彩临界值TH_C时，表示色彩的变异不大，因此，直接输出对应的亮度Y差异值(Yout-SAD＝Ym-SAD)(步骤S72)，而若彩度U差异值(Um-SAD)或彩度V差异值(Vm-SAD)大于该色彩临界值TH_C时，表示色彩的变异大而可能会因色彩而造成误差，为避免此种误差，故调整对应的亮度Y差异值(Ym-SAD)为最大亮度Y差异值并输出它(Yout-SAD＝Ymax-SAD)(步骤S73)，以预先将此种宏块排除。
前述差异值比较单元65根据前述彩度失真侦测单元64所输出的亮度Y差异值(Yout-SAD)，由其中找出最小的差异值而求出移动向量(MV)，而由于在前述彩度失真侦测单元64中已将可能会因色彩而造成误差的宏块对应的亮度Y差异值调整为最大亮度Y差异值，所以此最大差异值在此差异值比较单元65中不会被选中，故不会影响所求出的移动向量(MV)。
图8显示前述彩度失真侦测单元64的运作流程的另一范例，其与图7的流程的不同处在于步骤S81除将每一彩度U差异值(Um-SAD)及彩度V差异值(Vm-SAD)与预定的色彩临界值TH_C相比外，还将前一帧的平均Q值与预定的量化临界值TH_Q相比，其中Q值是熟悉MPEG技术者所知的可表示压缩倍率的量化因子(quantizationstepsize)。当没有彩度U差异值(Um-SAD)或彩度V差异值(Vm-SAD)大于该色彩临界值TH_C、或该平均Q值不大于该预定的量化临界值TH_Q时，表示色彩的变异不大或压缩倍率不大，因此，直接输出对应的亮度Y差异值(Yout-SAD＝Ym-SAD)(步骤S82)，而当彩度U差异值(Um-SAD)或彩度V差异值(Vm-SAD)大于该色彩临界值TH_C、且该前一帧的平均Q值大于该量化临界值TH_Q时，表示色彩的变异大而可能会因色彩而造成误差、且压缩倍率可能为大，故调整对应的亮度Y差异值(Ym-SAD)为最大亮度Y差异值并输出它(Yout-SAD＝Ymax-SAD)(步骤S83)，以预先将此种可能造成误差的宏块排除。
由以上的说明可知，本发明是利用简单有效的处理判断机制，将彩度差异值加入去筛选适当的亮度差异值，用以排除亮度差异值偏小但彩度差异值偏大的宏块，因而可在量化因子偏大的情形下，消除造成移动补偿的画面产生严重颜色偏差的情形发生。
上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求所述为准，而非仅限于上述
权利要求
1.一种运用色彩信息的移动估计系统，用以根据目前帧的每一宏块在前一帧中的搜寻范围内找到对应的宏块而决定其移动向量，该系统包括亮度差异计算单元，用以算出目前帧的目标宏块的亮度与前一帧的搜寻范围内的可能宏块的亮度的亮度差异值；第一彩度差异计算单元，用以算出目前帧的目标宏块的第一彩度与前一帧的搜寻范围内的可能宏块的第一彩度的第一彩度差异值；第二彩度差异计算单元，用以算出目前帧的目标宏块的第二彩度与前一帧的搜寻范围内的可能宏块的第二彩度的第二彩度差异值；彩度失真侦测单元，根据前述算出的第一彩度差异值及第二彩度差异值，调整对应的亮度差异值并输出它；以及差异值比较单元，根据前述彩度失真侦测单元所输出的亮度差异值，由其中找出最小的差异值而求出移动向量。
2.如权利要求1所述的运用色彩信息的移动估计系统，其中，前述彩度失真侦测单元在第一彩度差异值或第二彩度差异值大于预设的色彩临界值时，调整对应的亮度差异值为最大亮度差异值并输出它，否则直接输出对应的亮度差异值。
3.如权利要求1所述的运用色彩信息的移动估计系统，其中，前述彩度失真侦测单元在第一彩度差异值或第二彩度差异值大于预设的色彩临界值、且前一帧的平均Q值大于预设的量化临界值时，调整对应的亮度Y差异值为最大亮度Y差异值并输出它，否则直接输出对应的亮度差异值。
4.如权利要求1所述的运用色彩信息的移动估计系统，其中，第一彩度为彩度U，第二彩度为彩度V。
5.一种运用色彩信息的移动估计方法，用以根据目前帧的每一宏块在前一帧中的搜寻范围内找到对应的宏块而决定其移动向量，该方法包括步骤(A)计算出目前帧的目标宏块的亮度与前一帧的搜寻范围内的可能宏块的亮度的亮度差异值；(B)计算出目前帧的目标宏块的第一彩度与前一帧的搜寻范围内的可能宏块的第一彩度的第一彩度差异值；(C)计算出目前帧的目标宏块的第二彩度与前一帧的搜寻范围内的可能宏块的第二彩度的第二彩度差异值；(D)根据前述算出的第一彩度差异值及第二彩度差异值，而调整对应的亮度差异值并输出它；以及(E)根据前述输出的亮度差异值，由其中找出最小的差异值而求出移动向量。
6.如权利要求5所述的运用色彩信息的移动估计方法，其中，在步骤(D)中，在第一彩度差异值或第二彩度差异值大于预设的色彩临界值时，调整对应的亮度差异值为最大亮度差异值并输出它，否则直接输出对应的亮度差异值。
7.如权利要求5所述的运用色彩信息的移动估计方法，其中，在步骤(D)中，在第一彩度差异值或第二彩度差异值大于预设的色彩临界值、且前一帧的平均Q值大于预设的量化临界值时，调整对应的亮度差异值为最大亮度差异值并输出它，否则直接输出对应的亮度差异值。
8.如权利要求5所述的运用色彩信息的移动估计方法，其中第一彩度为彩度U，第二彩度为彩度V。
全文摘要
本发明涉及一种运用色彩信息的移动估计方法及系统，用以根据目前帧的每一宏块以在前一帧中的搜寻范围内找到对应的宏块而决定其移动向量，其首先计算出目前帧的目标宏块的亮度与前一帧的搜寻范围内的可能宏块的亮度的亮度差异值、以及计算出目前帧的目标宏块的彩度与前一帧的搜寻范围内的可能宏块的彩度的彩度差异值；再根据前述算出的彩度差异值而调整对应的亮度差异值并输出它；并根据前述输出的亮度差异值，由其中找出最小的差异值而求出移动向量。
文档编号H04N7/26GK1829334SQ20051000869
公开日2006年9月6日 申请日期2005年3月1日 优先权日2005年3月1日
发明者林俊宏 申请人:凌阳科技股份有限公司