专利名称：影像搜寻模块及其方法
技术领域：
本发明涉及影像动态补偿(Motion Compensation,MC)技术领域,具体说是涉及一种可改善动态估算(Motion Estimation, ME)机制的影像搜寻模块及方法。
背景技术：
动态估算机制广泛地使用在视频处理系统(Video Processing System)中，且应用范围遍及视频压缩(Visual Compressing)、取样率转换器(Sample Rate Conversion, SRC)及影像过滤(Image Filtering)等等。而目前，许多视频压缩的标准，例如， MPEG-1/2/4或ITU-T H. 261/262/263/264中，动态估算的运算方式采用将画面切割成若干个区块(Block)后，进行动态规划(Dynamic Program)，并比对前后两张影像的区块内容数据，运算获得影像的移动向量(Motion Vector),以内插出一虚拟的中间影像,完成动态补偿，降低动态画面间的累赘(Temporal Redundancy)现象。
举例而言，现行动态估算的搜寻机制中，若以六乘六的区块作为基础单位，且假设左上角位置中的像素(Pixel)为初始像素，即为第一个估算像素。以初始像素为中心点， 其上下左右各延伸三个像素的长度作为搜寻范围，则此第一个估算像素需进行四十九次的搜寻比对，以运算获得此第一个估算像素的向量预测强度值。又，每个六乘六区块分别具有三十六个像素，因此，每个六乘六区块分别具有三十六个向量预测强度值，且每个向量预测强度值是经由四十九次的搜寻比对而运算获得。由此可知，以区块作为动态估算的基础单位，进行画面全局性的搜寻，依序比较每个像素的影像数据，将使得动态估算作业需耗费较长的搜寻时间，并产生庞大的运算数据量。
发明内容
有鉴于上述现有技术的问题，本发明将提出一种影像搜寻模块及其方法，以在不使影像失真的前提下，达到降低搜寻次数与搜寻时间，并减少运算数据量及运算时间的目的。
根据本发明的一目的，揭露一种影像搜寻模块，其包含一储存模块、一设定模块以及一处理模块。储存模块储存第一画面，第一画面具有一第一区块以及一第一像素。设定模块在一第二画面中设置若干个第一估算区块，且各第一估算区块具有一第一估算像素， 并以一第一间距为边长。并且，设定模块以第二画面中对应在第一像素的同等位置为起始点，并沿一预定方向依序排列第一估算区块。处理模块连接设定模块，撷取并比对第二画面的各第一估算区块中的影像数据与第一画面的第一区块中的影像数据，以依序运算各第一估算区块相对在第一区块的第一预测强度值。
优选地，设定模块更包含若干个第二估算区块，且各第二估算区块具有一第二估算像素，并以一第二间距为边长。第二估算区块以具有最小第一预测强度值的第一估算像素为起始点，并沿预定方向依序排列。处理模块分别撷取并比对各第二估算区块中的影像数据与第一区块中的影像数据，以依序运算各第二估算区块相对在第一区块的第二预测强度值。
设定模块更包含若干个第三估算区块，且第三估算区块具有一第三估算像素，并以一第三间距为边长。所述第三估算区块以具有最小第二预测强度值的第二估算像素为起始点，并沿预定方向依序排列。处理模块分别撷取并比对各第三估算区块中的影像数据与第一区块中的影像数据，以依序运算各第三估算区块相对在第一区块的第三预测强 度值。
优选地，第二间距小于第一间距，且第三间距小于所述第二间距。
处理模块分别比对第一区块与各第一估算区块、各第二估算区块或各第三估算区块，并依序运算，以获得若干个绝对差总和值。
优选地，各绝对差总和值分别为第一预测强度值、第二预测强度值或第三预测强度值。
此外，本发明更揭露一种影像搜寻方法，适用在一动态图像处理系统的动态估算中，所述方法以一影像搜寻模块进行移动向量的搜寻作业，影像搜寻模块包含一储存模块、 一设定模块以及一处理模块，影像搜寻方法包含下列步骤通过储存模块储存第一画面，以设置一第一区块在第一画面中；以一第一间距为边长，形成若干个第一估算区块；以设定模块设置这些第一估算区块在一第二画面中；以对应在第一区块中的一第一像素的同等位置为起始点，并沿一预定方向依序排列各第一估算区块；以处理模块撷取并比对各第一估算区块中的影像数据与第一区块中的影像数据；以及依序运算各第一估算区块的第一估算区块相对在第一区块的一第一预测强度值。
优选地，本发明影像搜寻方法更可包含以一第二间距为边长，形成若干个第二估算区块；以设定模块设置所述第二估算区块在第二画面中；以具有最小第一预测强度值的第一像素为起始点，并沿预定方向依序排列各第二估算区块；以处理模块撷取并比对各第二估算区块中的影像数据与第一区块中的影像数据；以及，依序运算各第二估算区块的一第二估算区块相对在第一区块的第二预测强度值。
本发明影像搜寻方法更可包含以一第三间距为边长，形成若干个第三估算区块； 以设定模块设置所述第三估算区块在第二画面中；以具有最小第二预测强度值的第二估算像素为起始点，并沿预定方向依序排列各第三估算区块；以处理模块撷取并比对各第三估算区块中的影像数据与第一区块中的影像数据；以及，依序运算各第三估算区块的一第三估算区块相对在第一区块的第三预测强度值。
优选地，处理模块分别比对第一区块与各第一估算区块、各第二估算区块或各第三估算区块并依序运算，以获得若干个绝对差总和值。
优选地，各绝对差总和值分别为各第一预测强度值、各第二预测强度值或各第三预测强度值。
承上所述，依本发明的一种影像搜寻模块及其方法，可具有一或多个下述优点
(I)此影像搜寻模块及其方法可通过设置不同大小的估算区块，以在影像不失真的前提下，缩小运算搜寻次数。
(2)此影像搜寻模块及其方法可通过逐渐收敛的估算区块范围，达到降低运算数据量的功效。
图1为本发明所述的影像搜寻模块的第一实施例的方块图2为本发明所述的影像搜寻方法的示意图3A为本发明所述的影像搜寻方法的第一实施例的第一画面示意图3B为本发明所述的影像搜寻方法的第一实施例的第二画面示意图4为本发明所述的影像搜寻方法的第一实施例的流程图。
附图标记说明
1:影像搜寻模块；10 :储存模块；11 :设定模块；12 :处理模块；13 :显示模块；2 时间t-Ι画面；20 :第一区块；200 :第一像素；3 :时间t画面；30 :第一估算区块；301 :第一间距；302 :第一估算像素；31 :第二估算区块；311 :第二间距；312 :第二估算像素；32 :第三估算区块；321 :第三间距；322 :第三估算像素；33 :第四估算区块；331 :第四间距；332 第四估算像素；4 :内插画面；5 :A字形图案；6 :X字形图案；以及S41 S49 :步骤流程。
具体实施方式
以下将参照涉及附图，说明依 本发明所述的影像搜寻模块及其方法的实施例，为使便于理解，下述实施例中的相同组件以相同的符号标示来说明。
请参阅图1，为本发明所述的影像搜寻模块的第一实施例的方块图。如图所示，影像搜寻模块I适用在一动态图像处理统的动态估算中，包含储存模块10、设定模块11及处理模块12。储存模块10可为嵌入式内存、外接式记忆卡或其组合，可用以储存动态图像处理系统所撷取或接收到的时间t-Ι画面2与时间t画面3。设定模块11连接储存模块10 以及处理模块12，且设定模块11可将时间t-Ι画面2切割成若干个区块，以取得欲搜寻的影像区块中的影像数据。并且，设定模块11在时间t画面3中设置若干个估算区块，通过估算区块取得区块范围中的影像数据。接着，处理模块12可依据时间t画面3中的区块影像数据，相互比对估算区块所取得的影像数据，以运算获得时间t-Ι画面2与时间t画面3 的移动向量。借此，估测出两画面间的移动关联性，以产生一虚拟的内插画面4。接着，处理模块12可将时间t-Ι画面2、内插画面4以及时间t画面3依序输出至一外部的显示模块 13，以使影像的动态行为连续。
请参阅图2，为本发明的影像搜寻方法的示意图。如图所示，将动态图像处理系统所撷取或接收到的时间t-Ι画面2与时间t画面3作为前后时间顺序的两张比对影像画面， 每张影像画面具有若干个像素，并且以区块为基础单位切割划分各影像画面。时间t-1画面2中具有一 A字形图案5，将A字形图案5的影像数据可被划分在一第一区块20中。并且，在时间t画面3中，设置若干个第一估算区块30。各第一估算区块30可以是一个边长为八个像素长的四方形区块，且假设各第一估算区块30的左上角位置为第一估算像素302。
接着，在时间t画面3中，以时间t-Ι画面2中A字形图案5的同等位置为起始点。 将第一估算像素302置于起始点上，并沿一预定方向，例如顺时钟方向或逆时间方向，螺旋向外，依序排列各第一估算区块30。通过第一估算区块30取得区块范围中的影像数据。比较及运算，以估测时间t-Ι画面2与时间t画面3中A字形图案5的移动关联性。产生一虚拟的内插画面4，并置入时间t-Ι画面2与时间t画面3中，使影像的动态行为连续。
请一并参阅图3A以及图3B，图3A为本发明所述的影像搜寻方法的第一实施例的第一画面示意图。图3B为本发明所述的影像搜寻方法的第一实施例的第二画面示意图。如图所示，将动态图像处理系统所撷取或接收到的第一画面与第二画面，例如，时间t-1画面 2与时间t画面3，作为前后时间顺序的比对影像画面，每张影像画面具有若干个像素，并且以区块为基础单位切割划分各影像画面。时间t-Ι画面2中具有一个X字形图案6，且X字形图案6的影像数据可被划分于一第一区块20中。将第一区块20左上角位置的像素设定为第一像素200,以第一像素200作为动态估算的初始像素。
在时间t画面3中，设置若干个第一估算区块30。各第一估算区块30可以第一间距301为边长，形成一个8x8个像素长的矩形区块，且假设各第一估算区块30的左上角位置为第一估算像素302。在时间t画面3中，以对应X字形图案6在时间t-Ι画面2中的同等位置为起始点。将第一估算像素302置于起始点的位置上，并以一预定方向，例如顺时钟方向或逆时间方向，螺旋向外，依序排列各第一估算区块30。
在本实施例中，设置第一估算区块30的起始点可为O的位置，且第一估算像素302 将以逆时间方向依序置放在1、2、3、4、5、6、7及8的位置上，使各第一估算区块30依序1、2、 3、4、5、6、7及8的位置向外扩张。并且，与时间t-Ι画面2中相对应的影像数据比较及运算，以获取第一估算区块30与时间t-Ι画面2相对应位置的差异值的和(Sum of Absolute Difference, SAD)。换句话说，将第一估算区块30的每一像素的影像数据与时间t_l画面 2相对应位置的影像数据分别依序相减后，取其差值的绝对值，再全部相加获得总和。且所获得的差异值的和即为第一估算像素302的第一预测强度值。同样地，依据时间t-Ι画面 2相对应位置中的影像数据，依序比较位在1、2、3、4、5、6、7及8位置的第一估算区块30，以取得若干个差异值的和。而具有最小差异值的和的第一估算区块30，其第一估算像素302 将具有最高的第一预测强度值，即为X字形图案6中的第一像素200的移动向量。
以具有最小差异值的和的第一估算区块30中的第一估算像素302为起始点，以逆时间方向依序设置若干个第二估算区块31。本实施例中，各第二估算区块31可以是一个以边长为四个像素长的第二间距311所形成的四方形区块，且假设各第二估算区块31的左上角位置为第二 估算像素312。第二估算像素312是用于与初始像素进行估算比较的用途。
本实施例中，位置I的第一估算区块30具有最小的差异值的和，因此，以位置I为起始点，依序排列各第二估算像素312在9，10，11，12，13，14，15及16位置上，使各第二估算区块31依序向外扩张，以分别取得影像数据。依据第一区块20中的影像数据，分别比较位在9，10，11，12，13，14，15及16位置的第二估算区块31中的影像数据。运算获取第二估算区块31与第一区块20的差异值的和，找出各第二估算像素312的第二预测强度值。具有最高第二预测强度值的第二估算像素312即为第一像素200的移动向量。
承上，进一步限定收缩搜寻范围，以具有最小第二预测强度值的第二估算像素312 为起始点，以逆时间方向依序设置若干个第三估算区块32。各第三估算区块32可以是一个以边长为二个像素长的第三间距321所形成的四方形区块，且假设各第三估算区块32的左上角位置为第三估算像素322，用以与初始像素进行估算比较。由于位置I的第二估算像素 312具有最高第二预测强度值，因此，各第三估算像素322将依序置放在17，18，19，20，21， 22，23及24位置上，使各第三估算区块32依序向外扩张，以分别取得影像数据。依据第一区块20中的影像数据，分别比较位在17，18，19，20，21，22，23及24位置的第三估算区块32 中的影像数据。运算获取第三估算区块32与第一区块20的差异值的和，找出各第三估算像素322的第三预测强度值。其具有最高第三预测强度值的第三估算像素322即为第一像素200的移动向量。
由于位置21的第三估算像素322具有最高第二预测强度值，因此，以位置21的第三估算像素322为起始点，依序设置数个第四估算区块33。各第四估算区块33可以是一个以边长为一个像素长的第四间距331所形成的四方形区块，且假设各第四估算区块33的左上角位置为第四估算像素332，用以与初始像素进行估算比较。则各第四估算区块33将设置在25，26，27，28，29，30，31及32的位置上，以分别取得影像数据。同样地，依据第一区块 20中的影像数据，分别比较各第四估算区块33中的影像数据。运算获取第四估算区块33 与第一区块20的差异值的和，找出各第四估算像素332的第四预测强度值。
本实施例中，位在29位置上的第四估算区块33具有最小差异值的和，因此，此最小差异值的和即为X字形图案6中的第一像素200的移动向量。而29位置上的第四估算像素332即为X字形图案6中的第一像素200移动后的位置。
请参阅图4，为本发明所述的影像搜寻方法的第一实施例的流程图。如图所示，本发明所述的影像搜寻方法适用在动态图像处理系统的动态估算中，以影像搜寻模块进行移动向量的搜寻作业。且影像搜寻模块包含一储存模块、一设定模块以及一处理模块，其中储存模块可储存第一画面。影像搜寻方法包含下列步骤
在步骤S41中，设置一第一区块在第一画面中；
在步骤S42中，以设定模块设置若干个边长为一第一间距的第一估算区块在一第二画面中。
在步骤S43中，在第二画面中，以对应在第一区块中的第一像素的同等位置为起始点，并沿一预定方向依序排列各第一估算区块。
在步骤S44中，以处理模块撷取并比对各第二画面的各第一估算区块中的影像数据与第一画面的各第一区块中的影像数据。
在步骤S45中，依序运算各第一估算区块相对在第一区块的第一预测强度值。
在步骤S46中，以设定模块设置若干个边长为一第二间距的第二估算区块在一第二画面中。
在步骤S47中，以具有最小第一预测强度值的第一估算像素为起始点，并沿预定方向依序排列各第二估算区块。
在步骤S48中，以处理模块撷取并比对各第二估算区块中的影像数据与第一区块中的影像数据。
在步骤S49中，依序运算各第二估算区块相对在第一区块的第二预测强度值。
本发明所述的影像搜寻方法的详细说明以及实施方式已于前面叙述本发明的影像搜寻模块时描述过，在此为了简略说明更不再叙述。
综上所述，本发明所提出的影像搜寻模块及其方法，可通过设置估算区块作搜寻的基础估算范围，以扩大每个像素的搜寻范围。且以区块作为估算范围可减少搜寻次数。另外，由于估算区块的边长大小不同，可逐步限缩影像搜寻范围，使动态估算的运算量以及运算时间可大幅地降低。
以上所述仅为举例性说明，而非为限制性说明。任何未脱离本发明的精神与范畴， 而对其进行的等效修改或变更，均应包含在本申请的权利要求范围中。
权利要求
1.一种影像搜寻模块，适用在一动态图像处理系统的动态估算中，其特征在于，包含 一储存模块，储存一第一画面，所述第一画面包含一第一区块，所述第一区块包含一第一像素； 一设定模块，是在一第二画面中设置若干个第一估算区块，各所述第一估算区块包含一第一估算像素，且以一第一间距为边长，所述设定模块以所述第二画面中对应在所述第一像素的同等位置为起始点，并沿一预定方向依序排列所述些第一估算区块；以及 一处理模块，连接所述设定模块，所述处理模块撷取并比对所述第二画面的各所述第一估算区块中的影像数据与所述第一画面的所述第一区块中的影像数据，以依序运算各所述第一估算区块相对在所述第一区块的一第一预测强度值。
2.如权利要求1所述的影像搜寻模块，其特征在于，所述设定模块更包含若干个第二估算区块，各所述第二估算区块具有一第二估算像素，且以一第二间距为边长，所述些第二估算区块以具有最小的所述第一预测强度值的所述第一估算像素为起始点，并沿所述预定方向依序排列。
3.如权利要求2所述的影像搜寻模块，其特征在于，所述处理模块撷取并比对各所述第二估算区块中的影像数据与所述第一区块中的影像数据，以依序运算各所述第二估算区块相对在所述第一区块的一第二预测强度值。
4.如权利要求3所述的影像搜寻模块，其特征在于，所述设定模块更包含若干个第三估算区块，各所述第三估算区块具有一第三估算像素，且以一第三间距为边长，所述些第三估算区块以具有最小的所述第二预测强度值的所述第二估算像素为起始点，并沿所述预定方向依序排列。
5.如权利要求4所述的影像搜寻模块，其特征在于，所述处理模块撷取并比对各所述第三估算区块中的影像数据与所述第一区块中的影像数据，以依序运算各所述第三估算区块相对在所述第一区块的一第三预测强度值。
6.如权利要求4所述的影像搜寻模块，其特征在于，所述第二间距小于所述第一间距，且所述第三间距小于所述第二间距。
7.如权利要求4所述的影像搜寻模块，其特征在于，所述处理模块分别撷取并比对所述第一区块中的影像数据与各所述第一估算区块中的影像数据、各所述第二估算区块中的影像数据或各所述第三估算区块中的影像数据，以依序运算获得若干个绝对差总和值。
8.如权利要求7所述的影像搜寻模块，其特征在于，所述些绝对差总和值分别为所述第一预测强度值、所述第二预测强度值或所述第三预测强度值。
9.一种影像搜寻方法，适用在一动态图像处理系统的动态估算中，其特征在于，以一影像搜寻模块进行移动向量的搜寻作业，所述影像搜寻模块包含一储存模块、一设定模块以及一处理模块，所述影像搜寻方法包含下列步骤 通过所述储存模块储存一第一画面，以设置一第一区块在所述第一画面中； 以所述设定模块设置若干个第一估算区块在一第二画面中； 以一第一间距为边长，分别形成各所述第一估算区块； 以对应在所述第一区块中的一第一像素的同等位置为起始点，并沿一预定方向依序排列各所述第一估算区块； 以所述处理模块撷取各所述第一估算区块中的影像数据与所述第一区块中的影像数据； 以所述处理模块比对所述第二画面的各所述第一估算区块中的影像数据与所述第一画面的所述第一区块中的影像数据；以及 依序运算各所述第一估算区块相对在所述第一区块的一第一预测强度值。
10.如权利要求9所述的影像搜寻方法，其特征在于，更包含下列步骤 以所述设定模块设置若干个第二估算区块在所述第二画面中； 以一第二间距为边长，分别形成各所述第二估算区块；以及 以具有最小的所述第一预测强度值的一第一估算像素为起始点，并沿所述预定方向依序排列各所述第二估算区块。
11.如权利要求10所述的影像搜寻方法，其特征在于，更包含下列步骤 以所述处理模块撷取并比对各所述第二估算区块中的影像数据与所述第一区块中的影像数据；以及 依序运算各所述第二估算区块相对在所述第一区块的一第二预测强度值。
12.如权利要求11所述的影像搜寻方法，其特征在于，更包含下列步骤 以所述设定模块设置若干个第三估算区块在所述第二画面中； 以一第三间距为边长，分别形成各所述第三估算区块；以及 以具有最小的所述第二预测强度值的一第二估算像素为起始点，并沿所述预定方向依序排列各所述第三估算区块。
13.如权利要求12所述的影像搜寻方法，其特征在于，更包含下列步骤 以所述处理模块撷取并比对各所述第三估算区块中的影像数据与所述第一区块中的影像数据；以及 依序运算各所述第三估算区块相对在所述第一区块的一第三预测强度值。
14.如权利要求12所述的影像搜寻方法，其特征在于，所述第二间距小于所述第一间距，且所述第三间距小于所述第二间距。
15.如权利要求12所述的影像搜寻方法，其特征在于，更包含下列步骤 以所述处理模块分别撷取并比对所述第一区块中的影像数据与各所述第一估算区块中的影像数据、各所述第二估算区块中的影像数据或各所述第三估算区块中的影像数据；以及 运算获得各所述第一估算区块、各所述第二估算区块或各所述第三估算区块的若干个绝对差总和值。
16.如权利要求15所述的影像搜寻方法，其特征在于，所述些绝对差总和值分别为所述第一预测强度值、所述第二预测强度值或所述第三预测强度值。
全文摘要
本发明揭露一种影像搜寻模块及方法，适用在一动态图像处理系统的动态估算中，包含一储存模块、一设定模块以及一处理模块。储存模块储存一第一画面，第一画面具有一第一区块以及一第一像素。以设定模块在一第二画面中设置若干个第一估算区块，且各第一估算区块具有一第一估算像素，并以一第一间距为边长。设定模块以第二画面中对应在第一像素的同等位置为起始点，并沿一预定方向依序排列第一估算区块。并且，处理模块比对各第一估算区块与第一区块，依序运算各第一估算区块相对在第一区块的一第一预测强度值。
文档编号H04N7/26GK103024372SQ201110336250
公开日2013年4月3日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年9月20日
发明者吴威谕 申请人:瀚宇彩晶股份有限公司