專利名稱：一種運動補償插幀裝置及插幀方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運動補償插幀裝置及插幀方法，尤其是一種可以用于解決遮擋問題的運動補償插幀裝置及插幀方法。
背景技術(shù)：
顯示設(shè)備顯示圖像的質(zhì)量在很大程度上取決于掃描模式和圖像的刷新率，傳統(tǒng)的顯示設(shè)備的掃描模式是隔行掃描，其圖像的刷新率一般為60場/秒。
為了提高圖像的質(zhì)量現(xiàn)有的方法大多是采用逐行掃描和提高刷新率，提高刷新率的方法即進(jìn)行插幀，通常采用的插幀裝置和插幀方法是利用緩存器來重復(fù)前一幀圖像。因此，插入的幀和前一幀的圖像是完全相同的，對于靜止圖像，因為每一幀的畫面均相同，因此這種方法對于提高靜止圖像的質(zhì)量效果很好，而且非常簡單就可以實現(xiàn)，但是對于運動圖像的處理卻有很多問題，即會出現(xiàn)運動物體的“閃爍”現(xiàn)象，使得人眼非常容易疲勞。而且現(xiàn)在的顯示設(shè)備向大尺度化和高亮度化的方向發(fā)展，對于這些顯示設(shè)備就更加凸現(xiàn)“閃爍”的問題。
另一種運動補償插幀裝置和插幀方法是基于運動分割的運動估計補償裝置及其方法，這種插幀裝置和方法雖然可以解決“閃爍”的問題，但是會使得插入的幀無法逐點完成，并且雖然這種裝置和方法可以有效提高運動物體的插值效果，但是由于無法獲得遮擋/顯露區(qū)象素的運動矢量，因此無法改善遮擋/顯露區(qū)的插幀效果，即無法很好的對遮擋區(qū)進(jìn)行估計和處理，所以插入幀的效果仍然不理想。
并且現(xiàn)有的運動補償插幀裝置和插幀方法均無法實現(xiàn)對于任意時間點的插幀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種運動補償插幀裝置和插幀方法，可以實現(xiàn)任意時間點的逐點插幀，而且可以有效處理遮擋區(qū)的插值。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種運動補償插幀裝置，包括一物體/顯露區(qū)運動矢量插值器，用于獲取穿過被插值像素的物體區(qū)和顯露區(qū)的運動矢量的信息；一遮擋區(qū)運動矢量插值器，與所述物體/顯露區(qū)運動矢量插值器相連接，用于獲取穿過被插值像素的遮擋區(qū)運動矢量的信息；一運動矢量計數(shù)器，與所述物體/顯露區(qū)運動矢量插值器和遮擋區(qū)運動矢量插值器相連接，用于記錄穿過同一被插像素的運動矢量的個數(shù)；一運動矢量插值緩存器，與所述物體/顯露區(qū)運動矢量插值器和遮擋區(qū)運動矢量插值器相連接，用于記錄穿過被插值像素的所有物體區(qū)、顯露區(qū)和遮擋區(qū)運動矢量的相關(guān)信息；一視頻數(shù)據(jù)插值器，與所述運動矢量計數(shù)器和運動矢量插值緩存器相連接，用于計算插值像素的視頻數(shù)據(jù)。
本發(fā)明還提供了一種運動補償插幀方法，包括以下步驟步驟1、物體/顯露區(qū)運動矢量插值器獲取穿過被插值像素的物體區(qū)和顯露區(qū)的運動矢量的信息，并發(fā)送與運動矢量插值緩存器；步驟2、所述運動矢量計數(shù)器記錄上述步驟1中穿過每個被插像素的運動矢量的個數(shù)，遮擋區(qū)運動矢量終止位置的擊中標(biāo)志位置1；步驟3、遮擋區(qū)運動矢量插值器獲取穿過被插值像素的遮擋區(qū)運動矢量的信息，并發(fā)送與運動矢量插值緩存器；步驟4、所述運動矢量計數(shù)器記錄上述步驟1和步驟3中穿過每個被插像素的運動矢量的總個數(shù)；步驟5、視頻數(shù)據(jù)插值器根據(jù)運動矢量插值緩存器的信息計算插值像素的視頻數(shù)據(jù)。
所述步驟1具體為步驟11、物體/顯露區(qū)運動矢量插值器讀取被插幀的時間位置和，該被插幀的時間的下一幀時刻的運動矢量，并根據(jù)這個時刻的運動矢量計算出物體區(qū)和顯露區(qū)運動矢量穿過的位置，以及最近的整數(shù)像素點的坐標(biāo)；步驟12、運動矢量插值緩存器記錄穿過被插值像素的所有物體區(qū)和顯露區(qū)運動矢量的相關(guān)信息，包括該矢量實際穿過位置與最近的整數(shù)像素點的距離、該矢量所屬的區(qū)域類型，該運動矢量的起始位置和終止位置。
所述步驟4具體為步驟41、遮擋區(qū)運動矢量插值器讀取被插幀的時間位置和，擊中標(biāo)志位為1的該插幀時刻的前一幀時刻的運動矢量，并根據(jù)這個時刻的運動矢量計算出遮擋區(qū)運動矢量穿過的位置以及最近的整數(shù)象素點的坐標(biāo)；步驟42、運動矢量插值緩存器記錄穿過被插值像素的所有遮擋區(qū)運動矢量的相關(guān)信息；包括該矢量實際穿過位置與最近的整數(shù)像素點的距離、該矢量所屬的區(qū)域類型、該運動矢量的起始位置和終止位置。
步驟5具體為步驟51、視頻數(shù)據(jù)插值器讀取運動矢量插值緩存器內(nèi)運動矢量的信息，并計算每個像素點的視頻數(shù)據(jù)；步驟52、視頻數(shù)據(jù)插值器將插值成功的像素的置信度標(biāo)志位置1。
所述步驟51具體為步驟511、視頻數(shù)據(jù)插值器計算每個穿過被插像素的運動向量插出的YUV值；步驟512、根據(jù)矢量實際穿過位置與最近的整數(shù)像素點的距離計算出權(quán)重；
步驟513、得到被插值像素的YUV的值。
因此，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、實現(xiàn)了任意時間點的插幀，即在任意相鄰兩幀之間插入多幀，提高了刷新率。
2、實現(xiàn)了對于遮擋區(qū)的插值。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明的運動補償插幀方法遮擋區(qū)和顯露區(qū)插值的原理圖。
圖2為本發(fā)明的運動補償插幀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的運動補償插幀方法一實施例的流程圖。
圖4為本發(fā)明的運動補償插幀方法另一實施例的流程圖。
圖5為本發(fā)明的運動補償插幀方法計算視頻數(shù)據(jù)的流程圖。
圖6為本發(fā)明的運動補償插幀方法計算視頻數(shù)據(jù)的示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，為本發(fā)明遮擋區(qū)和顯露區(qū)插值的原理圖。所謂遮擋區(qū)就是在前一時刻存在，在下一時刻被運動物體遮擋的背景區(qū)域，而顯露區(qū)就是在前一時刻被運動物體遮擋，而在下一時刻由于物體運動而顯露出來的背景區(qū)域。如圖1所示，A、B和C區(qū)域為運動物體的背景區(qū)域，從T-3時刻到T-1時刻，由于運動物體D的運動，背景區(qū)域B被D遮擋，因此B便成為遮擋區(qū)，而從T-1時刻到T+1時刻，由于運動物體D的運動，背景區(qū)域A被D遮擋，因此A便成為遮擋區(qū)，而本來被遮擋的背景區(qū)域C區(qū)顯露出來，C便成為顯露區(qū)，從T+1時刻到T+3時刻，又由于D的運動，背景區(qū)域B區(qū)也顯露出來，B區(qū)又成為了顯露區(qū)。
如果在T時刻插入一幀，在此時刻A區(qū)的運動矢量是不存在的，但是T-3時刻到T-1時刻的A區(qū)運動矢量是可知的，在假設(shè)背景區(qū)域不變的情況下，認(rèn)為T-1時刻到T+1時刻的運動矢量等于T-3時刻到T-1時刻的運動矢量。同理，此時刻C區(qū)的運動矢量是不存在的，T+1時刻到T+3時刻的C區(qū)運動矢量是可知的，在假設(shè)背景區(qū)域不變的情況下，認(rèn)為T-1時刻到T+1時刻的運動矢量等于T+1時刻到T+3時刻的運動矢量。
如圖2所示，為本發(fā)明運動補償插幀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括物體/顯露區(qū)運動矢量插值器1、運動矢量計數(shù)器2、遮擋區(qū)運動矢量插值器3、運動矢量插值緩存器4和視頻數(shù)據(jù)插值器5，物體/顯露區(qū)運動矢量插值器1和遮擋區(qū)運動矢量插值器3相連接，并且均與運動矢量計數(shù)器2和運動矢量插值緩存器4相聯(lián)接，運動矢量計數(shù)器2和運動矢量插值緩存器4與視頻數(shù)據(jù)插值器5相連接。
各個部件功能如下物體/顯露區(qū)運動矢量插值器，用于獲取穿過被插值像素的物體區(qū)和顯露區(qū)的運動矢量的信息；運動矢量計數(shù)器，用于記錄穿過同一被插像素的運動矢量的個數(shù)；遮擋區(qū)運動矢量插值器，用于獲取穿過被插值像素的遮擋區(qū)運動矢量的信息；運動矢量插值緩存器，用于記錄穿過被插值像素的所有物體區(qū)、顯露區(qū)和遮擋區(qū)運動矢量的相關(guān)信息；視頻數(shù)據(jù)插值器，用于計算插值像素的視頻數(shù)據(jù)。
如圖3所示，為本發(fā)明運動補償插幀方法的流程圖，具體步驟如下步驟101、物體/顯露區(qū)運動矢量插值器獲取穿過被插值像素的物體區(qū)和顯露區(qū)的運動矢量的信息，并發(fā)送與運動矢量插值緩存器；步驟102、運動矢量計數(shù)器記錄上述步驟101中穿過每個被插像素的運動矢量的個數(shù)，遮擋區(qū)運動矢量終止位置的擊中標(biāo)志位置1；步驟103、遮擋區(qū)運動矢量插值器獲取穿過被插值像素的遮擋區(qū)運動矢量的相關(guān)信息，并發(fā)送與運動矢量插值緩存器；步驟104、運動矢量計數(shù)器記錄步驟103中穿過每個被插像素的運動矢量的個數(shù)；步驟105、視頻數(shù)據(jù)插值器根據(jù)運動矢量插值緩存器的信息計算插值像素的視頻數(shù)據(jù)。
由此實現(xiàn)了對于遮擋區(qū)的插值。
如圖4所示，為本發(fā)明運動補償插幀方法另一實施例的流程圖，具體步驟如下步驟201、物體/顯露區(qū)運動矢量插值器讀取被插幀的時間位置和該被插幀的時間的下一幀時刻T-1的運動矢量，并根據(jù)這個時刻的運動矢量計算出物體區(qū)和顯露區(qū)運動矢量穿過的位置，以及最近的整數(shù)像素點的坐標(biāo)；物體區(qū)和顯露區(qū)運動矢量穿過的位置＝T+1幀到T-1幀的運動矢量×插幀的時間位置系數(shù)，該系數(shù)在0～1之間由插幀的時刻而定，此位置即為被插幀的坐標(biāo)，為非整數(shù)坐標(biāo)；插幀時刻可以任意選擇，是因為本方法采用查表的方式實現(xiàn)，理論上只要寄存器內(nèi)的表無限大，就可以實現(xiàn)任一時刻插值，并且可以在任意相鄰兩幀之間插入多幀，提高了刷新率；步驟202、運動矢量插值緩存器記錄穿過被插值像素的所有物體區(qū)和顯露區(qū)運動矢量的相關(guān)信息，包括該矢量實際穿過位置與最近的整數(shù)像素點的距離、該矢量所屬的區(qū)域類型(物體區(qū)，遮擋區(qū)或顯露區(qū))，該運動矢量的起始位置和終止位置；這些信息用于計算被插幀像素的視頻數(shù)據(jù)；步驟203、運動矢量計數(shù)器記錄上述穿過同一被插像素的運動矢量的個數(shù)；步驟204、遮擋區(qū)運動矢量終止位置的擊中標(biāo)志位置1；表示T+1(被插幀的時間的下一幀時刻)的運動矢量的終止位置在T-1上，如果T-1上的像素沒有被T+1的運動矢量擊中，則該象素屬遮擋區(qū)，會在以后的步驟中進(jìn)一步處理；步驟211、遮擋區(qū)運動矢量插值器讀取被插幀的時間位置和擊中標(biāo)志位為1的該插幀時刻的前一幀時刻的運動矢量，并根據(jù)這個時刻的運動矢量計算出遮擋區(qū)運動矢量穿過的位置以及最近的整數(shù)象素點的坐標(biāo)；遮擋區(qū)運動矢量穿過的位置＝-(T-1幀到T-3幀的運動矢量)×(1-插幀的時間位置系數(shù))，該系數(shù)在0～1之間由插幀的時刻而定，此位置即為被插幀的坐標(biāo)，為非整數(shù)坐標(biāo)；步驟212、運動矢量插值緩存器記錄穿過被插值像素的所有遮擋區(qū)運動矢量的相關(guān)信息；包括該矢量實際穿過位置與最近的整數(shù)像素點的距離、該矢量所屬的區(qū)域類型(物體區(qū)、遮擋區(qū)或顯露區(qū))、該運動矢量的起始位置和終止位置；這些信息在步驟3來計算被插像素的視頻信息；步驟213、運動矢量計數(shù)器記錄上述穿過同一被插像素的運動矢量的個數(shù)；步驟221、視頻數(shù)據(jù)插值器讀取運動矢量插值緩存器內(nèi)運動矢量的信息，并計算每個像素點的視頻數(shù)據(jù)；計算像素點的視頻數(shù)據(jù)的方法很多，例如圖5所示，視頻數(shù)據(jù)插值器讀取運動矢量插值緩存器內(nèi)運動矢量的相關(guān)信息，并計算每個像素點的視頻數(shù)據(jù)，步驟2210、計算每個穿過被插像素的運動向量插出的YUV值，該計算對不同區(qū)域有不同處理；對于物體區(qū)的插值像素YUV值＝(T+1時刻的YUV值+T-1時刻的YUV值)/2；顯露區(qū)的插值像素YUV值＝T+1時刻的YUV值；遮擋區(qū)的插值像素YUV值＝T-1時刻的YUV值；步驟2211、根據(jù)矢量實際穿過位置與最近的整數(shù)像素點的距離計算權(quán)重；參見圖6所示；
DSum＝D1+D2+…+DNW1＝(1-D1)/(N-DSum)W2＝(1-D2)/(N-DSum)…Wn＝(1-Dn)/(N-DSum)其中N表示計數(shù)器記錄的穿過該點的矢量個數(shù)；W1，W2，…，Wn表示各矢量的權(quán)重；D1，D2，…，Dn表示各矢量穿過位置距整數(shù)點的距離；DSum表示距離和；步驟2212、最后得到被插值像素的YUV的值，被插像素YUV值＝W1*YUV1+W2*YUV2+…+Wn*YUVn。
步驟222、視頻數(shù)據(jù)插值器將插值成功的像素的置信度標(biāo)志位置1，該標(biāo)志位說明相對應(yīng)的像素已經(jīng)插值成功。
由此，本發(fā)明實現(xiàn)了任意時間點的插幀，即在任意相鄰兩幀之間插入多幀，提高了刷新率，并且實現(xiàn)了對于遮擋區(qū)的插值。
最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種運動補償插幀裝置，其中包括一物體/顯露區(qū)運動矢量插值器，用于獲取穿過被插值像素的物體區(qū)和顯露區(qū)的運動矢量的信息；一遮擋區(qū)運動矢量插值器，與所述物體/顯露區(qū)運動矢量插值器相連接，用于獲取穿過被插值像素的遮擋區(qū)運動矢量的信息；一運動矢量計數(shù)器，與所述物體/顯露區(qū)運動矢量插值器和遮擋區(qū)運動矢量插值器相連接，用于記錄穿過同一被插像素的運動矢量的個數(shù)；一運動矢量插值緩存器，與所述物體/顯露區(qū)運動矢量插值器和遮擋區(qū)運動矢量插值器相連接，用于記錄穿過被插值像素的所有物體區(qū)、顯露區(qū)和遮擋區(qū)運動矢量的相關(guān)信息；一視頻數(shù)據(jù)插值器，與所述運動矢量計數(shù)器和運動矢量插值緩存器相連接，用于計算插值像素的視頻數(shù)據(jù)。
2.一種基于上述權(quán)利要求1的運動補償插幀方法，其中包括以下步驟步驟1、物體/顯露區(qū)運動矢量插值器獲取穿過被插值像素的物體區(qū)和顯露區(qū)的運動矢量的信息，并發(fā)送與運動矢量插值緩存器；步驟2、所述運動矢量計數(shù)器記錄上述步驟1中穿過每個被插像素的運動矢量的個數(shù)，遮擋區(qū)運動矢量終止位置的擊中標(biāo)志位置1；步驟3、遮擋區(qū)運動矢量插值器獲取穿過被插值像素的遮擋區(qū)運動矢量的信息，并發(fā)送與運動矢量插值緩存器；步驟4、所述運動矢量計數(shù)器記錄上述步驟3中穿過每個被插像素的運動矢量的總個數(shù)；步驟5、視頻數(shù)據(jù)插值器根據(jù)運動矢量插值緩存器的信息計算插值像素的視頻數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運動補償插幀方法，其中所述步驟1具體為步驟11、物體/顯露區(qū)運動矢量插值器讀取被插幀的時間位置和，該被插幀的時間的下一幀時刻的運動矢量，并根據(jù)這個時刻的運動矢量計算出物體區(qū)和顯露區(qū)運動矢量穿過的位置，以及最近的整數(shù)像素點的坐標(biāo)；步驟12、運動矢量插值緩存器記錄穿過被插值像素的所有物體區(qū)和顯露區(qū)運動矢量的相關(guān)信息，包括該矢量實際穿過位置與最近的整數(shù)像素點的距離、該矢量所屬的區(qū)域類型，該運動矢量的起始位置和終止位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的運動補償插幀方法，其中所述步驟4具體為步驟41、遮擋區(qū)運動矢量插值器讀取被插幀的時間位置和擊中標(biāo)志位為1的該插幀時刻的前一幀時刻的運動矢量，并根據(jù)這個時刻的運動矢量計算出遮擋區(qū)運動矢量穿過的位置以及最近的整數(shù)象素點的坐標(biāo)；步驟42、運動矢量插值緩存器記錄穿過被插值像素的所有遮擋區(qū)運動矢量的相關(guān)信息；包括該矢量實際穿過位置與最近的整數(shù)像素點的距離、該矢量所屬的區(qū)域類型、該運動矢量的起始位置和終止位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的運動補償插幀方法，其中所述步驟5具體為步驟51、視頻數(shù)據(jù)插值器讀取運動矢量插值緩存器內(nèi)運動矢量的信息，并計算每個像素點的視頻數(shù)據(jù)；步驟52、視頻數(shù)據(jù)插值器將插值成功的像素的置信度標(biāo)志位置1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的運動補償插幀方法，其中所述步驟51具體為步驟511、視頻數(shù)據(jù)插值器計算每個穿過被插像素的運動向量插出的YUV值；步驟512、根據(jù)矢量實際穿過位置與最近的整數(shù)像素點的距離計算出權(quán)重；步驟513、得到被插值像素的YUV的值。
全文摘要
本發(fā)明涉及運動補償插幀裝置，包括互相連接的物體/顯露區(qū)運動矢量插值器和遮擋區(qū)運動矢量插值器，并且均與運動矢量計數(shù)器和運動矢量插值緩存器相連接，運動矢量計數(shù)器和運動矢量插值緩存器還連接有視頻數(shù)據(jù)插值器。本發(fā)明還涉及運動補償插幀方法，包括物體/顯露區(qū)運動矢量插值器獲取穿過被插值像素的物體區(qū)和顯露區(qū)運動矢量的信息；運動矢量計數(shù)器記錄穿過每個被插像素運動矢量的個數(shù)，遮擋區(qū)運動矢量終止位置的擊中標(biāo)志位置1；遮擋區(qū)運動矢量插值器獲取穿過被插值像素遮擋區(qū)運動矢量信息；運動矢量計數(shù)器記錄穿過每個被插像素的運動矢量的總個數(shù)；視頻數(shù)據(jù)插值器根據(jù)運動矢量插值緩存器的信息計算插值像素的視頻數(shù)據(jù)。
文檔編號H04N7/01GK1964462SQ20051011011
公開日2007年5月16日 申請日期2005年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月8日
發(fā)明者厲燕新 申請人:逐點半導(dǎo)體(上海)有限公司