專利名稱：運(yùn)動(dòng)向量改善裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動(dòng)態(tài)估測(cè)(motion estimation)及補(bǔ)償(compensation)技術(shù)，且特別涉及一種用以增加畫面垂直解析度或增加播放畫面率的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置。
背景技術(shù)：
將影像顯示在顯示設(shè)備上的方式目前大致可區(qū)分為隔行掃描(interlace)模式 (常用于陰極射線管(CRT)型電視)和逐行掃描(progressive scan)模式(常用于數(shù)字電視或電影等)。隔行掃描模式每次只傳輸或播放影像中一半的掃描線，即將畫面中的奇數(shù)條掃描線(稱為奇數(shù)場(chǎng)(odd field))或偶數(shù)條掃描線(稱為偶數(shù)場(chǎng)(even field))進(jìn)行交錯(cuò)播放。由于每個(gè)畫面場(chǎng)(field)僅具有奇數(shù)條或偶數(shù)條掃描線的信息，因此在播放時(shí)垂直方向的影像會(huì)有不連續(xù)的情況。相對(duì)地，逐行掃描模式則是逐條播放影像的掃描線，然而，此種模式的畫面更新率(frame rate)通常遠(yuǎn)低于隔行掃描模式，因此也會(huì)產(chǎn)生影像不流暢或動(dòng)作模糊等缺點(diǎn)。為了提高影像解析度以使影像更加平滑，并減少影像不連續(xù)及影像模糊等缺點(diǎn)，以往采用動(dòng)態(tài)適應(yīng)性去交錯(cuò)(motion adaptive deinterlacing)技術(shù)，以使隔行掃描模式的影像增加運(yùn)動(dòng)影像垂直部分的解析度。近年來(lái)更利用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償去交錯(cuò)(motion compensated deinterlacing)技術(shù)來(lái)增加畫面垂直解析度，其可預(yù)測(cè)影像中運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，并在運(yùn)動(dòng)軌跡上插補(bǔ)出新的像素信息，以有效地補(bǔ)足失去的畫面場(chǎng)，使垂直方向的解析度也可有效保留，讓影像動(dòng)作更加清晰，并可減少影像模糊等缺陷。而對(duì)于畫面垂直解析度較低的逐行掃描模式，利用此種技術(shù)也可在時(shí)間軸上插補(bǔ)出失去的畫面場(chǎng)，以增加輸出影像信號(hào)的畫面垂直解析度。在動(dòng)態(tài)補(bǔ)償去交錯(cuò)技術(shù)中，為了使同一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)向量分布能夠更為一致，便會(huì)對(duì)鄰近宏塊(macroblock)的運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行平滑處理，以降低運(yùn)動(dòng)向量的變動(dòng)幅度。然而，在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的影像交接處、或是動(dòng)態(tài)及靜態(tài)區(qū)域的邊緣部分進(jìn)行上述平滑處理時(shí)，則會(huì)造成運(yùn)動(dòng)向量的估測(cè)錯(cuò)誤，反而產(chǎn)生了影像缺陷(例如光暈狀缺陷)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，能夠減少因平滑處理所造成的影像缺陷。本發(fā)明提出一種運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其包括控制單元、N個(gè)過(guò)濾單元及混合單元， N為正整數(shù)且N大于1。控制單元可接收運(yùn)動(dòng)估測(cè)單元所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)，其中上述運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)包括有多個(gè)總量運(yùn)動(dòng)向量，且這些總量運(yùn)動(dòng)向量包括對(duì)應(yīng)至當(dāng)前宏塊的一當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量及多個(gè)周圍運(yùn)動(dòng)向量?？刂茊卧罁?jù)所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量及其周圍運(yùn)動(dòng)向量來(lái)計(jì)算變異參數(shù)，以產(chǎn)生控制信號(hào)。N個(gè)過(guò)濾單元利用N個(gè)分析處理方式來(lái)分別分析這些總量運(yùn)動(dòng)向量，以產(chǎn)生N個(gè)過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量?；旌蠁卧?jiǎng)t耦接至控制單元及過(guò)濾單元，其依據(jù)控制信號(hào)對(duì)所述過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行加權(quán)混合，以調(diào)整并輸出改善運(yùn)動(dòng)向量。
本發(fā)明提出另一種運(yùn)動(dòng)向量改善裝置其包括控制單元，接收運(yùn)動(dòng)估測(cè)單元所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)，其中所述運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)包括多個(gè)總量運(yùn)動(dòng)向量，且所述總量運(yùn)動(dòng)向量包括對(duì)應(yīng)至一當(dāng)前宏塊的一當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量及多個(gè)周圍運(yùn)動(dòng)向量，所述控制單元依據(jù)所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量及所述周圍運(yùn)動(dòng)向量計(jì)算變異參數(shù)，以產(chǎn)生控制信號(hào)；N個(gè)過(guò)濾單元，利用N個(gè)分析處理方式分析所述總量運(yùn)動(dòng)向量，以計(jì)算N個(gè)過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量，N為正整數(shù)且N大于1 ；以及多工器，依據(jù)所述控制信號(hào)輸出所述過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量其中之一?；谏鲜?，本發(fā)明實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量的變異參數(shù)，并分析宏塊(macroblock)的方塊匹配誤差，以判斷輸出畫面是否已在運(yùn)動(dòng)物體的邊緣部分，并以此對(duì)多個(gè)過(guò)濾單元所輸出的運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行調(diào)整及改善。如此一來(lái)，當(dāng)畫面位于運(yùn)動(dòng)物體的邊緣時(shí)，運(yùn)動(dòng)向量改善裝置可降低運(yùn)動(dòng)向量的平滑強(qiáng)度，即允許運(yùn)動(dòng)向量可以有較大幅度的變動(dòng)。而當(dāng)運(yùn)動(dòng)向量需要較強(qiáng)的平滑強(qiáng)度時(shí)(例如受處理的宏塊或像素并未位于運(yùn)動(dòng)物體的邊緣時(shí))，運(yùn)動(dòng)向量改善裝置則將具高度平滑強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行調(diào)整及輸出，以減少因平滑處理所造成的影像缺陷。


圖IA為一種影像運(yùn)動(dòng)向量估測(cè)及補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖IB為影像運(yùn)動(dòng)向量估測(cè)及補(bǔ)償演算法在運(yùn)動(dòng)軌跡上插補(bǔ)出新畫面場(chǎng)的示意圖。圖2A是本發(fā)明一實(shí)施例的影像運(yùn)動(dòng)向量估測(cè)及補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖2B是本發(fā)明另一實(shí)施例的影像運(yùn)動(dòng)向量估測(cè)及補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖4A為圖3的控制單元的結(jié)構(gòu)圖。圖4B為利用當(dāng)前宏塊來(lái)計(jì)算可靠度信息的示意圖。圖5為圖4A的變異參數(shù)計(jì)算單元的結(jié)構(gòu)圖。圖6為加權(quán)值W1、W3與數(shù)值CVS的曲線圖范例。圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖8為圖7的控制單元的結(jié)構(gòu)圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明100、200、201 影像運(yùn)動(dòng)向量估測(cè)及補(bǔ)償系統(tǒng)102 影像信號(hào)110:運(yùn)動(dòng)估測(cè)單元112:運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)120 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元122 輸出影像信號(hào)210:運(yùn)動(dòng)向量改善裝置212:運(yùn)動(dòng)向量信號(hào)310,740 控制單元320_1 320_3 過(guò)濾單元330 混合單元
6
340 緩沖器410、410_1 410_3 變異參數(shù)計(jì)算單元420 可靠參數(shù)分析單元430:運(yùn)動(dòng)向量緩沖器438 方塊匹配誤差440 可靠度信息緩沖器510 絕對(duì)值減法器520 加法器720_1 直方圖過(guò)濾單元720_2 中位數(shù)過(guò)濾單元730_3 低通過(guò)濾單元850 選擇器Al、A3、al、a3、Bl、B3、bl、b3 控制信號(hào)數(shù)值 CSV 的標(biāo)示點(diǎn)CSV:控制信號(hào)的數(shù)值F1、F2、NF:畫面場(chǎng)MB、MBl MB5、NMB 宏塊ΜΒ0:當(dāng)前宏塊TMV:總量運(yùn)動(dòng)向量MV0:當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量MVl MV4 周圍運(yùn)動(dòng)向量VP、VPl VP3 變異參數(shù)RP 可靠度參數(shù)SffD 變異參數(shù)VP及可靠度參數(shù)RP的混合比例FMV_1 FMV_3 過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量Wl W3 加權(quán)值CS 控制信號(hào)al、a2、a3、b3 數(shù)值
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明所述方案作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。另外，凡可能之處，在圖式及實(shí)施方式中使用相同標(biāo)號(hào)的元件/構(gòu)件/符號(hào)代表相同或類似部分。如圖IA所示，圖IA為一種影像運(yùn)動(dòng)向量估測(cè)及補(bǔ)償系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施例可應(yīng)用于隔行掃描模式或逐行掃描模式的影像標(biāo)準(zhǔn)，且為了說(shuō)明本實(shí)施例，圖IA的影像信號(hào)102以隔行掃描模式作為舉例。請(qǐng)參考圖1A，運(yùn)動(dòng)估測(cè)單元110接收影像信號(hào)102，以預(yù)測(cè)影像信號(hào)102中運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，并產(chǎn)生影像估測(cè)信號(hào)112以輸出至運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元120。其中，影像估測(cè)信號(hào)112包括以宏塊(macroblock)為單位的畫面信息、以及與之對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量等信息。
如圖IB所示，圖IB為影像運(yùn)動(dòng)向量估測(cè)及補(bǔ)償演算法在運(yùn)動(dòng)軌跡上插補(bǔ)出新畫面場(chǎng)NF的示意圖。運(yùn)動(dòng)估測(cè)單元110可通過(guò)影像運(yùn)動(dòng)向量估測(cè)演算法，利用傳輸于影像信號(hào)102的畫面場(chǎng)Fl上的當(dāng)前宏塊MBO及畫面場(chǎng)F2上的多個(gè)宏塊MB進(jìn)行多次方塊匹配運(yùn)算，并通過(guò)具有最佳方塊匹配結(jié)果的當(dāng)前宏塊MBO (位于畫面場(chǎng)Fl)及宏塊MB5 (位于畫面場(chǎng)！^)來(lái)計(jì)算出運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)112。此處所述的最佳方塊匹配結(jié)果，也就是運(yùn)動(dòng)估測(cè)單元 110在計(jì)算出當(dāng)前宏塊MBO及畫面場(chǎng)F2上的多個(gè)宏塊MB的方塊匹配差異后，取其方塊匹配差異最小者(也即，本實(shí)施例的當(dāng)前宏塊MBO及宏塊MB5中像素差異最小)。因此，運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)112至少包含有每個(gè)宏塊所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量及其方塊匹配誤差這兩個(gè)數(shù)值。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元120便利用當(dāng)前宏塊MBO及宏塊MB5在運(yùn)動(dòng)軌跡中插補(bǔ)出宏塊NMB 中掃描線之間的像素，即，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元120在動(dòng)態(tài)補(bǔ)償去交錯(cuò)技術(shù)中利用當(dāng)前宏塊ΜΒ0、 當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量MVO(未繪示)及宏塊MB5來(lái)差補(bǔ)出新的畫面場(chǎng)NF，以有效地補(bǔ)足失去的畫面場(chǎng)(field)，提升輸出影像信號(hào)122的垂直方向解析度。本實(shí)施例也可利用此種技術(shù)對(duì)于逐行掃描模式的影像標(biāo)準(zhǔn)(也即圖1的影像信號(hào)102為逐行掃描模式)插補(bǔ)出失去的畫面， 以增加輸出影像信號(hào)122的畫面更新率。在影像運(yùn)動(dòng)向量估測(cè)及補(bǔ)償演算法中，由于估算后所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)向量在相同運(yùn)動(dòng)物體中可能會(huì)存在稍微不一致，因此便會(huì)通過(guò)一些統(tǒng)計(jì)演算或?yàn)V波演算來(lái)對(duì)相鄰宏塊的運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行平滑處理以提高其關(guān)聯(lián)性，例如使用低通濾波器將相鄰的運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行低通濾波。然而，影像中運(yùn)動(dòng)物體的邊緣部分必然會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)向量之間的不連續(xù)(即此時(shí)鄰近宏塊的運(yùn)動(dòng)向量關(guān)聯(lián)性很低)，或是影像中出現(xiàn)移動(dòng)不規(guī)律的區(qū)域時(shí)(即宏塊之間的方塊匹配誤差較大)，若持續(xù)對(duì)所有的運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行平滑處理時(shí)，較易出現(xiàn)不可靠的運(yùn)動(dòng)向量，而使補(bǔ)償后的影像產(chǎn)生缺陷。鑒于上述分析，如圖2A及圖2B所示，圖2A是本發(fā)明一實(shí)施例的影像運(yùn)動(dòng)向量估測(cè)及補(bǔ)償系統(tǒng)200的結(jié)構(gòu)圖，圖2B是本發(fā)明另一實(shí)施例的影像運(yùn)動(dòng)向量估測(cè)及補(bǔ)償系統(tǒng) 201的結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明實(shí)施例的重點(diǎn)在于，運(yùn)動(dòng)向量改善裝置210可對(duì)運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)112中相鄰的運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行變異參數(shù)分析，并對(duì)相鄰宏塊的影像信息進(jìn)行可靠度分析，進(jìn)而調(diào)整及控制運(yùn)動(dòng)向量的過(guò)濾條件，使運(yùn)動(dòng)物體的邊緣部分具有精確穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)向量。因此，經(jīng)處理后的運(yùn)動(dòng)向量信號(hào)212便可用來(lái)作為運(yùn)動(dòng)估測(cè)單元110對(duì)于其他運(yùn)動(dòng)向量的估算參考值 (如圖2A，以及圖2B的虛線所示)，也可以將其提供給運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元120以進(jìn)行畫面的補(bǔ)償演算(如圖2B所示)。請(qǐng)參照?qǐng)D3，圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置210的結(jié)構(gòu)圖。運(yùn)動(dòng)向量改善裝置210包括有控制單元310、N個(gè)過(guò)濾單元320_1 320_N及混合單元330，其中， N為正整數(shù)且N大于1，且本實(shí)施例以3個(gè)過(guò)濾單元320_1 320_3作為舉例(N等于3)， 但不限制于此。在本實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)向量改善裝置210進(jìn)一步包括有緩沖器340，其接收運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)112以進(jìn)行緩沖，并將運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)112輸出至控制單元310。在本實(shí)施例中， 運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)112中包含有每個(gè)宏塊所對(duì)應(yīng)的總量運(yùn)動(dòng)向量TMV及其方塊匹配誤差，總量運(yùn)動(dòng)向量TMV包括對(duì)應(yīng)至當(dāng)前宏塊的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量及多個(gè)周圍運(yùn)動(dòng)向量。緩沖器340也將總量運(yùn)動(dòng)向量TMV分別傳送給過(guò)濾單元320_1 320_N?？刂茊卧?10接收運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào) 112，并利用運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)112的相關(guān)信息(例如，當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量與周圍運(yùn)動(dòng)向量的變異程度、當(dāng)前宏塊的方塊匹配誤差等)進(jìn)行變異參數(shù)計(jì)算及可靠度分析，以產(chǎn)生控制信號(hào)CS。過(guò)濾單元320_1 320_3利用相互不同的3個(gè)分析處理方式來(lái)分別對(duì)這些總量運(yùn)動(dòng)向量TMV進(jìn)行運(yùn)算，以產(chǎn)生3個(gè)過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量FMV_1 FMV_3。此處所指的分析處理方式可為低通濾波器的平滑化強(qiáng)度，或是常用的統(tǒng)計(jì)運(yùn)算(例如直方圖統(tǒng)計(jì)(histogram)、平均值統(tǒng)計(jì)、中位數(shù)統(tǒng)計(jì)等)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可依其設(shè)計(jì)需求來(lái)調(diào)整過(guò)濾單元320_1 320_ N的個(gè)數(shù)及其對(duì)于運(yùn)動(dòng)向量的分析處理方式。在本實(shí)施例中，在此以不同平滑強(qiáng)度的低通濾波器作為過(guò)濾單元320_1 320_N的舉例，例如過(guò)濾單元320_1、320_2及320_3分別為 3階(3-tap)、5階(5-tap)及9階(9_tap)低通濾波器，階數(shù)越高，代表運(yùn)動(dòng)向量的關(guān)聯(lián)性越高，平滑化強(qiáng)度也越高，相鄰的運(yùn)動(dòng)向量數(shù)值也越相近。請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D3，混合單元330耦接至控制單元310及過(guò)濾單元320_1 320_3，其依據(jù)控制信號(hào)CS中所包含的信息來(lái)對(duì)過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量FMV_1 FMV_3進(jìn)行加權(quán)混合以輸出運(yùn)動(dòng)向量信號(hào)212，或是混合單元330可依據(jù)控制信號(hào)CS來(lái)對(duì)過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量FMV_1 FMV_3 進(jìn)行選擇以輸出運(yùn)動(dòng)向量信號(hào)212。應(yīng)用本實(shí)施例者可依據(jù)本發(fā)明的精神來(lái)利用控制單元 310的估計(jì)結(jié)果以控制及調(diào)整過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量FMV_1 FMV_3。在此詳細(xì)說(shuō)明第一實(shí)施例的控制單元310的致動(dòng)方式及其功能架構(gòu)，圖4A為圖3 的控制單元310的結(jié)構(gòu)圖，圖4B為利用當(dāng)前宏塊MBO來(lái)計(jì)算可靠度信息的示意圖。如圖4A 及圖4B所示，控制單元310包括有運(yùn)動(dòng)向量緩沖器430及可靠度信息緩沖器440，其分別接收運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)112的總量運(yùn)動(dòng)向量TMV及由運(yùn)動(dòng)估測(cè)單元110計(jì)算得出的方塊匹配誤差438。運(yùn)動(dòng)向量緩沖器430并將所欲處理的當(dāng)前宏塊MBO所對(duì)應(yīng)的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量MVO及相鄰宏塊MBl MB4(如圖4B的Fl所示)所對(duì)應(yīng)的周圍運(yùn)動(dòng)向量MVl MV4進(jìn)行暫存，而可靠度信息緩沖器440則將當(dāng)前宏塊MBO所對(duì)應(yīng)的方塊匹配誤差438 (如圖4B的F2所示) 進(jìn)行暫存。 在本實(shí)施例中，當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量MVO及周圍運(yùn)動(dòng)向量MVl MV4分別為當(dāng)前宏塊MBO 及相鄰宏塊MBl MB4從畫面場(chǎng)Fl至畫面場(chǎng)F2的最佳移動(dòng)軌跡。請(qǐng)回到圖4A，變異參數(shù)計(jì)算單元410則依據(jù)運(yùn)動(dòng)向量MVO MV4進(jìn)行運(yùn)動(dòng)向量相關(guān)性運(yùn)算(本實(shí)施例以絕對(duì)差和計(jì)算作為舉例)，來(lái)分析當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量MVO及其鄰近的周圍運(yùn)動(dòng)向量MVl MV4是否有較大的變動(dòng)差異程度。具體地，請(qǐng)參照?qǐng)D5，圖5為圖4A的變異參數(shù)計(jì)算單元410的結(jié)構(gòu)圖，本實(shí)施例的變異參數(shù)計(jì)算單元410接收當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量MVO及周圍運(yùn)動(dòng)向量MVl MV4，并利用絕對(duì)值減法器510及加法器520進(jìn)行絕對(duì)差和運(yùn)算，以計(jì)算出變異參數(shù)VP。換句話說(shuō)，本實(shí)施例的變異參數(shù)計(jì)算單元410利用方程式(1)來(lái)計(jì)算得到變異參數(shù)VP:VP = (I MVO-MVl| +1MV0-MV2| +1MV0-MV3| +1MV0-MV4 )......(1)在其他實(shí)施例中，上述運(yùn)動(dòng)向量相關(guān)性運(yùn)算也可以用運(yùn)動(dòng)向量相減后進(jìn)行平方相加的變異數(shù)計(jì)算方式作為取代，本發(fā)明實(shí)施例并不限制于此。本實(shí)施例以當(dāng)前宏塊MBO上方、下方、左方及右方等四個(gè)方向的宏塊MBl MB4視作當(dāng)前宏塊MBO的相鄰宏塊，以界定當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量MVO的周圍運(yùn)動(dòng)向量MVl MV4，但周圍運(yùn)動(dòng)向量MVl MV4的選取方式應(yīng)視所使用的運(yùn)動(dòng)向量空間相關(guān)性演算法而定，應(yīng)用本實(shí)施例者應(yīng)可依據(jù)其設(shè)計(jì)需求來(lái)決定周圍運(yùn)動(dòng)向量的選取范圍，從而決定出變異參數(shù)計(jì)算單元410對(duì)于變異參數(shù)的計(jì)算方式。例如，在其他實(shí)施例中，變異參數(shù)計(jì)算單元410也可選取當(dāng)前宏塊MBO左上、左下、右上及右下的運(yùn)動(dòng)向量來(lái)計(jì)算變異參數(shù)。
圖4A的可靠度參數(shù)分析單元420則接收并分析運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)112中的方塊匹配誤差438，從而輸出可靠度參數(shù)RP。由上述可知，方塊匹配誤差438是當(dāng)前宏塊MBO對(duì)下一個(gè)畫面的宏塊MB5進(jìn)行方塊匹配比較后所產(chǎn)生的最佳方塊匹配結(jié)果。在運(yùn)動(dòng)估測(cè)單元所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)中，方塊匹配誤差438可以以絕對(duì)平均法(mean absolute difference，MAD)、均方差法(meansquared error,MSE)或是絕對(duì)Il禾口法(sum of absolute difference, SAD)等方式來(lái)計(jì)算得出當(dāng)前宏塊MBO與下一畫面的宏塊之影像近似程度，本實(shí)施例并不限制于此。在本實(shí)施例中，方塊匹配誤差438的數(shù)值越小，表示當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量 MVO較準(zhǔn)確，則可靠度參數(shù)RP也越?。幌鄬?duì)地，在當(dāng)前宏塊MBO與相鄰宏塊MBl MB4的像素差異越大時(shí)，表示當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量MVO并不準(zhǔn)確，可靠度參數(shù)RP便越大。簡(jiǎn)單的應(yīng)用可以依下述公式，使RP與方塊匹配誤差呈現(xiàn)一階正比關(guān)系，如RP =方塊匹配誤差X人為增益值。數(shù)字混合器450耦接至變異參數(shù)計(jì)算單元410及可靠參數(shù)分析單元420，并通過(guò)變異參數(shù)VP與可靠度參數(shù)RP的混合比例SWD來(lái)將變異參數(shù)VP及可靠度參數(shù)RP進(jìn)行數(shù)字混合，以計(jì)算產(chǎn)生控制信號(hào)CS。熟悉此實(shí)施例者可依據(jù)其設(shè)計(jì)需求將混合比例SWD固定儲(chǔ)存于數(shù)字混合器450中，也可手動(dòng)調(diào)整混合比例SWD(如圖4A虛線所示)。在本實(shí)施例中，數(shù)字混合器450以變異參數(shù)VP的混合比例為3，且可靠度參數(shù)RP的混合比例為1 (如方程式 (2)所示)來(lái)計(jì)算控制信號(hào)CS的數(shù)值CSV CSV = 3XVP+1XRP......(2)請(qǐng)回到圖3，混合單元330耦接至控制單元310及過(guò)濾單元230_1 320_3，其可依據(jù)控制信號(hào)CS的數(shù)值CVS產(chǎn)生3個(gè)加權(quán)值Wl W3。如圖6所示，圖6為混合單元330 依據(jù)控制信號(hào)CS的數(shù)值CSV產(chǎn)生加權(quán)值Wl及W3曲線圖，其中，圖6為加權(quán)值Wl、W3與數(shù)值CSV的曲線圖的范例，圖6是利用分段線性來(lái)描述CSV和W1、W3之間的變化關(guān)系，在圖6 的左圖中，決定分段線性的兩組參數(shù)(Al，al)和(Bl，bl)為人為設(shè)定值，可利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)決定出適當(dāng)?shù)臄?shù)值，圖6中的右圖也是如此?；谏鲜?，控制信號(hào)CS的數(shù)值CSV是由變異參數(shù)VP及可靠度參數(shù)RP加權(quán)混合而成，因此在變異參數(shù)VP較高(運(yùn)動(dòng)向量MVO MV4的空間相關(guān)性低)且可靠度參數(shù)RP較高的情況下(代表圖4B的當(dāng)前宏塊MBO在其周圍進(jìn)行的方塊匹配估測(cè)結(jié)果，仍找不到較佳的運(yùn)動(dòng)向量)(如圖6的點(diǎn)Al)，表示當(dāng)前宏塊MBO位于運(yùn)動(dòng)物體邊緣部分的機(jī)率較高，混合單元330應(yīng)提高具有較低平滑化程度的過(guò)濾單元320_1 (3階低通濾波器)所對(duì)應(yīng)的加權(quán)值 Wl (例如提高至數(shù)值al)，并降低具有較高平滑化程度的過(guò)濾單元320_3 (9階低通濾波器) 所對(duì)應(yīng)的加權(quán)值W3 (例如降低至數(shù)值，以降低運(yùn)動(dòng)向量的間的相關(guān)性。相應(yīng)地，在變異參數(shù)VP較低(運(yùn)動(dòng)向量的相關(guān)性高)且可靠度參數(shù)RP較低的情況下(表示圖4B的當(dāng)前宏塊MBO在進(jìn)行方塊匹配估測(cè)時(shí)有尋求到較佳的運(yùn)動(dòng)向量)(如圖6 的點(diǎn)Bi)，表示當(dāng)前宏塊MBO應(yīng)位于運(yùn)動(dòng)物體內(nèi)、或是處于同一塊運(yùn)動(dòng)物體中，混合單元330 應(yīng)降低具有較低平滑化程度的過(guò)濾單元320_1 (3階低通濾波器)所對(duì)應(yīng)的加權(quán)值Wl (例如降低至數(shù)值bl)，并提高具有較高平滑化程度之過(guò)濾單元320_3 (9階低通濾波器)所對(duì)應(yīng)的加權(quán)值W3(例如提高至數(shù)值b3)，便可使鄰近的運(yùn)動(dòng)向量趨為一致，以達(dá)成平滑化效果。因此，圖3的混合單元330便可如方程式C3)所示來(lái)產(chǎn)生改善運(yùn)動(dòng)向量RMV后，將此改善運(yùn)動(dòng)向量RMV調(diào)整為運(yùn)動(dòng)向量信號(hào)212輸出
RMV = Wl X FMV_1+W2 X FMV_2+W3 X FMV_3......(3)在此提出另一實(shí)施例以充分揭露本發(fā)明，請(qǐng)參照?qǐng)D7，圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置710的結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于，此處的過(guò)濾單元720_1 720_3以直方圖過(guò)濾單元720_1、中位數(shù)過(guò)濾單元720_2及低通過(guò)濾單元 720_3為例。直方圖過(guò)濾單元720_1以直方圖統(tǒng)計(jì)來(lái)取得周圍宏塊最常出現(xiàn)的過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量FMV_1，中位數(shù)過(guò)濾單元720_2則以周圍運(yùn)動(dòng)向量的中位數(shù)作為過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量FMV_2，而低通過(guò)濾單元720_3則將周圍運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行平均來(lái)輸出過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量FMV_3。此外，第二實(shí)施例的控制單元740 (如圖8所示，圖8為圖7的控制單元740的結(jié)構(gòu)圖)與第一實(shí)施例的控制單元310(如圖4A所示)的差異在于，控制單元740具有N個(gè)變異參數(shù)計(jì)算單元410_1 410_3 (本實(shí)施例的N等于3，但不限制于此)，每個(gè)變異參數(shù)計(jì)算單元410_1 410_3分別接收過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量FMV_1 FMV_3以進(jìn)行變異參數(shù)VPl VP3的計(jì)算。變異參數(shù)計(jì)算單元410_1 410_3的致動(dòng)方式及電路架構(gòu)則與第一實(shí)施例所述的變異參數(shù)計(jì)算單元410相類似，不同之處在于，本實(shí)施例的變異參數(shù)計(jì)算單元410_1 410_3 分別利用過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量FMV_1 FMV_3來(lái)取代第一實(shí)施例的變異參數(shù)計(jì)算單元410的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量MVO，熟悉此技術(shù)領(lǐng)域者可自行取代替換，在此不再贅述?；谏鲜?，圖8的選擇器850判斷變異參數(shù)VPl VP3何者為最小者(假設(shè)最小的變異參數(shù)為VPi，i為正整數(shù)且1彡i彡N，以知曉最適合當(dāng)前宏塊的過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量FMV_ i，并產(chǎn)生控制信號(hào)CS。接著，回到圖7，多工器730便可依據(jù)控制信號(hào)CS來(lái)選擇并輸出最適合的過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量FMV_i。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置可計(jì)算出運(yùn)動(dòng)向量的變異參數(shù)并分析宏塊的方塊匹配誤差，從而判斷輸出畫面是否已在運(yùn)動(dòng)物體的邊緣部分，并以此對(duì)多個(gè)過(guò)濾單元所輸出的運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行調(diào)整及改善。如此一來(lái)，當(dāng)畫面位于運(yùn)動(dòng)物體的邊緣時(shí)，運(yùn)動(dòng)向量改善裝置可降低運(yùn)動(dòng)向量的平滑強(qiáng)度，即允許運(yùn)動(dòng)向量可以有較大幅度的變動(dòng)。而當(dāng)運(yùn)動(dòng)向量需要較強(qiáng)的平滑強(qiáng)度時(shí)(例如宏塊并未位于運(yùn)動(dòng)物體邊緣)，運(yùn)動(dòng)向量改善裝置則將具高度平滑強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行調(diào)整及輸出。整體而言，本發(fā)明利用判斷是否處于運(yùn)動(dòng)邊緣的控制單元可以減少因平滑處理所造成的影像缺陷。此外，本發(fā)明實(shí)施例可輸出改善的運(yùn)動(dòng)向量至運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元，以進(jìn)行準(zhǔn)確地運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，也可將改善的運(yùn)動(dòng)向量提供給運(yùn)動(dòng)估測(cè)單元，使其準(zhǔn)確地估測(cè)出影像所需的運(yùn)動(dòng)向量。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，該裝置包括控制單元，接收運(yùn)動(dòng)估測(cè)單元所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)，其中所述運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)包括多個(gè)總量運(yùn)動(dòng)向量，且所述總量運(yùn)動(dòng)向量包括對(duì)應(yīng)至一當(dāng)前宏塊的一當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量及多個(gè)周圍運(yùn)動(dòng)向量，所述控制單元依據(jù)所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量及所述周圍運(yùn)動(dòng)向量計(jì)算變異參數(shù)，以產(chǎn)生控制信號(hào)；N個(gè)過(guò)濾單元，利用N個(gè)分析處理方式分析所述總量運(yùn)動(dòng)向量，以計(jì)算N個(gè)過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量，N為正整數(shù)且N大于1 ；以及混合單元，耦接至所述控制單元及所述過(guò)濾單元，用以依據(jù)所述控制信號(hào)將所述過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行加權(quán)混合，以調(diào)整并輸出改善運(yùn)動(dòng)向量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步包括緩沖器，耦接至所述控制單元及所述過(guò)濾單元，用以接收并對(duì)所述運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)進(jìn)行暫存。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)進(jìn)一步包括對(duì)應(yīng)至所述當(dāng)前宏塊的方塊匹配誤差，并且，所述控制單元包括變異參數(shù)計(jì)算單元，利用所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量以及所述當(dāng)前宏塊周圍的多個(gè)相鄰宏塊所對(duì)應(yīng)的周圍運(yùn)動(dòng)向量的變異程度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)向量相關(guān)性運(yùn)算，以計(jì)算出變異參數(shù)；可靠度參數(shù)分析單元，接收并分析所述方塊匹配誤差，以產(chǎn)生可靠度參數(shù)，其中所述方塊匹配誤差為所述當(dāng)前宏塊與下一畫面的多個(gè)宏塊進(jìn)行方塊匹配后所產(chǎn)生的最佳結(jié)果；以及數(shù)字混合器，耦接至所述變異參數(shù)計(jì)算單元及所述可靠參數(shù)分析單元，將所述變異參數(shù)及所述可靠度參數(shù)依據(jù)一混合比例計(jì)算產(chǎn)生所述控制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)向量相關(guān)性運(yùn)算利用所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量對(duì)所述周圍運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行絕對(duì)差和SAD計(jì)算或變異數(shù)計(jì)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，所述控制單元進(jìn)一步包括運(yùn)動(dòng)向量緩沖器，其接收并暫存所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量及所述周圍運(yùn)動(dòng)向量；以及可靠度信息緩沖器，其接收并暫存所述當(dāng)前宏塊所對(duì)應(yīng)的所述方塊匹配誤差。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，所述方塊匹配為所述當(dāng)前宏塊與下一畫面的宏塊中對(duì)應(yīng)像素進(jìn)行絕對(duì)平均MAD計(jì)算、絕對(duì)差和計(jì)算或變異數(shù)計(jì)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，所述N個(gè)過(guò)濾單元為N個(gè)低通濾波器，且N個(gè)低通濾波器的每一平滑強(qiáng)度皆不相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，所述混合單元依據(jù)所述控制信號(hào)來(lái)調(diào)整N個(gè)加權(quán)值，并將第i個(gè)加權(quán)值乘以第i個(gè)過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量的數(shù)值進(jìn)行加總，以產(chǎn)生所述改善運(yùn)動(dòng)向量，其中i為正整數(shù)且1 < i < N。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，當(dāng)所述控制信號(hào)的數(shù)值越大時(shí)，所述混合單元調(diào)升具有低平滑強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的第i個(gè)過(guò)濾單元的第i個(gè)加權(quán)值，并調(diào)降其他具有高平滑強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的過(guò)濾單元的加權(quán)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，當(dāng)N為3時(shí)，所述N個(gè)過(guò)濾單元分別為低通過(guò)濾單元，依據(jù)低通濾波條件過(guò)濾所述周圍運(yùn)動(dòng)向量，以產(chǎn)生低通過(guò)濾向量；中位數(shù)過(guò)濾單元，計(jì)算所述周圍運(yùn)動(dòng)向量的一中位數(shù)，并輸出所述中位數(shù)對(duì)應(yīng)的中位數(shù)過(guò)濾向量；以及直方圖過(guò)濾單元，用以統(tǒng)計(jì)所述周圍運(yùn)動(dòng)向量，以輸出出現(xiàn)機(jī)率最高的周圍運(yùn)動(dòng)向量其中之一作為直方圖過(guò)濾向量。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，所述改善運(yùn)動(dòng)向量輸出至所述運(yùn)動(dòng)估測(cè)單元，以調(diào)整所述總量運(yùn)動(dòng)向量。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，所述改善運(yùn)動(dòng)向量輸出至運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元，以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
13.—種運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，該裝置包括控制單元，接收運(yùn)動(dòng)估測(cè)單元所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)，其中所述運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)包括多個(gè)總量運(yùn)動(dòng)向量，且所述總量運(yùn)動(dòng)向量包括對(duì)應(yīng)至一當(dāng)前宏塊的一當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量及多個(gè)周圍運(yùn)動(dòng)向量，所述控制單元依據(jù)所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量及所述周圍運(yùn)動(dòng)向量計(jì)算變異參數(shù)，以產(chǎn)生控制信號(hào)；N個(gè)過(guò)濾單元，利用N個(gè)分析處理方式分析所述總量運(yùn)動(dòng)向量，以計(jì)算N個(gè)過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量，N為正整數(shù)且N大于1 ；以及多工器，依據(jù)所述控制信號(hào)輸出所述過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量其中之一。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，所述N個(gè)過(guò)濾單元為N個(gè)低通濾波器，且N個(gè)低通濾波器的每一平滑強(qiáng)度皆不相同。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，所述控制單元包括N個(gè)變異參數(shù)計(jì)算單元，第i個(gè)變異參數(shù)計(jì)算單元利用第i個(gè)過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量及所述當(dāng)前宏塊周圍的多個(gè)相鄰宏塊所對(duì)應(yīng)的所述周圍運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行一運(yùn)動(dòng)向量相關(guān)性運(yùn)算，以計(jì)算出第i個(gè)變異參數(shù)，其中i為正整數(shù)且1彡i彡N ；以及選擇器，耦接至所述N個(gè)變異參數(shù)計(jì)算單元，判斷所述變異參數(shù)的數(shù)值大小而產(chǎn)生所述控制信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，所述控制單元進(jìn)一步包括運(yùn)動(dòng)向量緩沖器，耦接所述N個(gè)變異參數(shù)計(jì)算單元，用以接收并暫存所述相鄰宏塊所對(duì)應(yīng)的周圍周圍運(yùn)動(dòng)向量。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，所述選擇器判斷第i個(gè)變異參數(shù)為所述變異參數(shù)的最小值時(shí)，利用所述控制信號(hào)控制所述混合單元以輸出第i個(gè)過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量。
18.根據(jù)權(quán)利要求13或15所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，當(dāng)N為3時(shí)，所述N 個(gè)過(guò)濾單元分別為低通過(guò)濾單元，依據(jù)低通濾波條件過(guò)濾所述周圍運(yùn)動(dòng)向量，以產(chǎn)生低通過(guò)濾向量；中位數(shù)過(guò)濾單元，計(jì)算所述周圍運(yùn)動(dòng)向量的一中位數(shù)，并輸出所述中位數(shù)對(duì)應(yīng)的中位數(shù)過(guò)濾向量；以及直方圖過(guò)濾單元，用以統(tǒng)計(jì)所述周圍運(yùn)動(dòng)向量，以輸出出現(xiàn)機(jī)率最高的周圍運(yùn)動(dòng)向量其中之一作為直方圖過(guò)濾向量。
19.根據(jù)權(quán)利要求13或15所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，所述改善運(yùn)動(dòng)向量輸出至所述運(yùn)動(dòng)估測(cè)單元，以調(diào)整所述總量運(yùn)動(dòng)向量。
20.根據(jù)權(quán)利要求13或15所述的運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，其特征在于，所述改善運(yùn)動(dòng)向量輸出至運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元，以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種運(yùn)動(dòng)向量改善裝置，包括控制單元、N個(gè)過(guò)濾單元及混合單元，控制單元接收運(yùn)動(dòng)估測(cè)單元所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)估測(cè)信號(hào)，并依據(jù)當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量、周圍運(yùn)動(dòng)向量計(jì)算出多個(gè)變異參數(shù)，以產(chǎn)生一控制信號(hào)，N個(gè)過(guò)濾單元分別利用N個(gè)分析處理方式計(jì)算出N個(gè)過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量，混合單元依據(jù)控制信號(hào)將所述過(guò)濾運(yùn)動(dòng)向量進(jìn)行加權(quán)混合，以調(diào)整并輸出改善運(yùn)動(dòng)向量。采用本發(fā)明公開的裝置能夠減少因平滑處理所造成的影像缺陷。
文檔編號(hào)H04N5/14GK102158635SQ20111012009
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者黃正斌 申請(qǐng)人:凌陽(yáng)科技股份有限公司