專利名稱：用于減小視頻信號中的運動模糊的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于減小視頻信號中的運動模糊的設(shè)備和方法。
技術(shù)背景現(xiàn)代的顯示器，例如現(xiàn)代的保持模式顯示器(諸如液晶顯示器和 其他顯示器)，由于圖像持續(xù)整個幀時間，遭受到稱為"運動模糊"的偽影(artefact)。無論什么時候顯示器呈現(xiàn)(render)代表某種運 動的圖像序列，觀察者尤其在邊緣周圍感知到模糊或未聚焦的移動物 體。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明現(xiàn)在的目的是提供一種用于減小視頻信號中的運動模糊的 設(shè)備和方法，使得能夠在低處理復(fù)雜度下改進整體視頻質(zhì)量。上述目的是通過根據(jù)權(quán)利要求1的用于減小視頻信號中的運動模 糊的設(shè)備來實現(xiàn)的。該目的進一步是通過根據(jù)權(quán)利要求9的用于減小視頻信號中的運 動模糊的方法來實現(xiàn)的。有利的特征限定在相應(yīng)從屬權(quán)利要求中。通常，本發(fā)明的方法和設(shè)備使得能夠使用運動矢量信息減小運動 模糊效應(yīng)，所述運動矢量信息最終為邊緣信息和高通濾波，該高通濾 波可以是自適應(yīng)高通濾波。進一步，本發(fā)明的方法和設(shè)備可以包括預(yù) 處理和后處理，應(yīng)用預(yù)處理和后處理分別是為了減小輸入^L頻信號的 噪聲或不希望的偽影并且產(chǎn)生一致的輸出。本發(fā)明的優(yōu)勢在于整體質(zhì)量的改進，諸如運動情況中的銳化，同 時盡可能地減少了偽影。進一步，另一個優(yōu)勢在于相對較低的處理復(fù) 雜度。而且，本發(fā)明具有只處理視頻信號的優(yōu)勢，即隨后發(fā)送到顯示 器的圖像序列，但是不要求顯示設(shè)備自身的任何特定修改。


在下面相對于附圖1的優(yōu)選實施例的描述中更詳細地進一步解釋 了本發(fā)明。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于減小視頻信號中的運動模糊的設(shè)備 的框圖。
具體實施方式
通常，應(yīng)注意本發(fā)明可以用硬件部件、軟件部件、或硬件和軟件 部件的任何希望的或合適的混合來實施。在以下說明和權(quán)利要求中， 術(shù)語"裝置"旨在包括任何類型的適于執(zhí)行指定功能的結(jié)構(gòu)、元件、 單元等，還包括任何類型的軟件和硬件實施方式。而且，應(yīng)注意，除 了描述的元件，在實際實施方式中如杲需要或者有利的話，本發(fā)明可 以包括其他元件。本發(fā)明的設(shè)備或系統(tǒng)的實施例在圖1中示出，對于輸入部分，其包括運動估計裝置1和預(yù)處理塊2,其中運動估計裝置1例如以運動矢 量的形式提供了需要的運動信息，所述運動矢量描述了在由輸入視頻 信號形成的圖像的水平方向(mvX)和垂直方向(mvY)上每個像素或 相應(yīng)的像素組從圖像幀到圖像幀的運動軌跡(trajectory),預(yù)處理 塊2適于減小輸入視頻信號中的輸入噪聲。因此，預(yù)處理塊2可以包括如例如低通濾波器的噪聲/偽影減小系 統(tǒng)。這將削弱不希望有的內(nèi)容，主要是噪聲，但是還有例如MPEG偽影。 塊2的一個可能實施例是5抽頭的例如十字形的中值濾波器，借此被 處理的像素在中心。濾波器2可以在運動方向上操作，即其在那個方 向上例如通過子像素內(nèi)插被旋轉(zhuǎn)。另一個選項是將塊2實現(xiàn)為在被處 理的像素處交叉的兩個3抽頭中值濾波器，并且然后相應(yīng)地將這些加 權(quán)到水平和垂直運動分量。預(yù)處理塊2的其他替換實施方式也是可以 的。在這些之后，兩個獨立的運動相關(guān)的(motion dependent)空間 高通濾波器3a、 3b產(chǎn)生水平3b和垂直3a方向上的高頻內(nèi)容。高通濾 波器3a、 3b例如可以實施為FIR (有限脈沖響應(yīng))濾波器，其系數(shù)和/ 或有效長度依賴于運動速度。然而，不同的實施方式也是可以的。查 找表(LUT) 5根據(jù)運動信息以及最終根據(jù)外部輸入6向自適應(yīng)濾波器 3a、 3b提供合適的系數(shù)/設(shè)置。具體地，LUT5的外部輸入6可以是一次(one time)設(shè)置(面板相關(guān)的)或運行時間控制或兩者。本地畫 面內(nèi)容(紋理/邊緣/平坦(flat)或噪聲水平等)可以控制外部LUT 輸入6的運行時間部分，以便為這兩個高通濾波器3a、 3b提供精細調(diào) 諧，因此允許高通濾波器的更好的辨別性能。另外，輸入視頻類型(例 如隔行掃描或逐行掃描)可以控制LUT5。具體地，在隔行掃描內(nèi)容的 情況下，濾波器抽頭可以在垂直方向上具有不同的間隔(通常濾波器 跳過屬于其他域的像素)。LUT5可以通過提供作為輸入地址的函數(shù)的 數(shù)據(jù)的存儲器來實現(xiàn)。然而，可以例如通過給高通濾波器3a、 3b提供 作為運動速度的直接值(例如通過實施合適的變換)的系數(shù)來實施數(shù) 值功能而不是LUT5。加權(quán)電路7使用高通濾波器3a、 3b信息生成加權(quán)因子，該加權(quán)因 子然后用在調(diào)制裝置10中以調(diào)制運動相關(guān)的高通畫面。原理是在平坦 區(qū)域中時，高通濾波器3a、 3b不產(chǎn)生輸出，而沿著邊緣或紋理它們產(chǎn) 生內(nèi)容，因此實施了隱含的邊緣/紋理/平坦辨別。如所述，高通濾波 器3a、 3b可以是簡單的線性FIR濾波器或更為復(fù)雜的非線性銳化增強 濾波器。該電路7例如提供高通濾波器輸出的線性組合，但是可以具 有外部控制8或增益，其可以調(diào)諧加權(quán)，通常依賴于畫面內(nèi)容(再次， 噪聲或其他)。在水平(mvX)和垂直(mvY)方向上，運動矢量的絕對(或平方) 值在相應(yīng)的調(diào)制裝置4a和4b中調(diào)制高通濾波器3a、 3b的輸出。這里 的思想是無論何時沒有運動發(fā)生時，也就不存在模糊并且不需要高頻 內(nèi)容(并且因此沒有偽影出現(xiàn))。另一方面，運動越快，要求高頻越 多，即去模糊。當然，可以過濾矢量值，例如，低于特定閾值的矢量 可以被看作是沒有運動，即為零。來自調(diào)制裝置4b和4a的水平和垂 直的運動相關(guān)的高通畫面在組合裝置9中進行組合并且然后在調(diào)制裝 置10中通過加權(quán)因子進行調(diào)制。調(diào)制裝置4a、 4b、 IO可以例如凈皮實 施為乘法器。如前所述，加權(quán)電路7控制組合的(垂直和水平)高頻內(nèi)容的量。 在這一點上，輸入畫面在組合裝置11中與從組合裝置9輸出的經(jīng) 過處理的畫面進行組合，并且后處理塊12使用原始輸入視頻信號和從 組合裝置11輸出的經(jīng)過處理的信號對這個內(nèi)容進行濾波，以便產(chǎn)生最 后的輸出視頻信號。后濾波器塊12可以具有幾種實施方式，例如它可以是低通濾波器、 除噪電路、剪切檢測器(clipdetector)和補償器，或者用于測量處理 的一致性的測量裝置，或任何其他合適的濾波器。由于這個濾波器12可以訪問原始畫面和處理過的畫面，因此它可 以例如檢測處理的量或處理的"密度，，(即在特定區(qū)域中在特定閾值 之上對多少個像素進行了修改)并且執(zhí)行原始和改進的畫面之間的合 適的混合。另一個選擇是組合后處理與邊緣檢測并且使這些區(qū)域中的 處理盡可能地"統(tǒng)一，，。這將避免邊緣中的"孔"，在運動的情況下 其通常被觀察者否定地感知。這意味著被未處理過(或處理過的)的 像素包圍的處理過的(或相應(yīng)地，未處理過的)像素將被反轉(zhuǎn)到未處 理過的(或處理過的，在后一種情況下)。例如，濾波器12可以是平 滑濾波器，其平滑或去除圖像中由于噪聲而出現(xiàn)的"尖峰"。例如， 濾波器12可以用于每次估計特定數(shù)量的像素(例如5x5)，并且如果 一些像素與原始像素有相當大的不同，則用原始值替換它們。后處理塊12還會將原始內(nèi)容與處理過的內(nèi)容混合，依賴于可能的 外部信息，如噪聲或其他畫面信息。如上所述，邊緣是關(guān)鍵內(nèi)容，但 是平坦區(qū)域或紋理也可以具有不同的混合處理。具體地，如果平坦區(qū) 域被適當?shù)貦z測到，但仍存在具有運動矢量的可能性，則平坦區(qū)域必 須保持不被處理，以便避免噪聲增強。本發(fā)明的設(shè)備和方法提供了減小視頻信號中的運動模糊。借此， 不必要改變顯示設(shè)備，因為建議的處理僅處理視頻信號。本發(fā)明的又 一特征是該方法和設(shè)備的相對較低的復(fù)雜度。使用查找表的自適應(yīng)高 通濾波器的實施方式的優(yōu)勢在于該方法的靈活性，這使得系統(tǒng)和方法 對于不同類型的顯示器和/或內(nèi)容可調(diào)。
權(quán)利要求
1.用于減小視頻信號中的運動模糊的設(shè)備，包括運動估計裝置(1)，用于提供視頻信號的運動信息，高通濾波器裝置(3a、3b)，用于對所述視頻信號進行高通濾波，以及第一調(diào)制裝置(4a、4b)，用于利用來自所述運動估計裝置(1)的運動信息調(diào)制來自所述高通濾波器裝置(3a、3b)的經(jīng)過高通濾波的視頻信號并且用于輸出運動相關(guān)的經(jīng)過高通濾波的視頻信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，包括加權(quán)裝置(7),用于從來自所述高通濾波器裝置(3a、 3b)的所 述經(jīng)過高通濾波的視頻信號獲得加權(quán)因子，以及第二調(diào)制裝置(10), 用于利用所述加權(quán)因子調(diào)制所述運動相關(guān)的經(jīng)過高通濾波的視頻信 號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述加權(quán)裝置(7)適于根據(jù)外 部信息(8)調(diào)諧加權(quán)因子。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3的設(shè)備，其中所述高通濾波器裝置包 括用于在水平方向上對所述視頻信號進行高通濾波的水平高通濾波器(3b)以及用于在垂直方向上對所述視頻信號進行高通濾波的垂直高 通濾波器(3a )。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中的一項的設(shè)備，其中所述高通濾波器裝 置(3a、 3b)適于根據(jù)來自所述運動估計裝置(1)的運動信息和/或 外部信息(6 )使用查找表(5 )對所述視頻信號進行濾波。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中的一項的設(shè)備，包括預(yù)處理裝置(2)， 用于在將視頻信號提供到所述高通濾波器裝置(3a、 3b)之前減少所 述視頻信號中的偽影和/或噪聲。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到6中的一項的設(shè)備，包括后處理(12)裝置， 用于組合視頻信號與所述運動相關(guān)的經(jīng)過高通濾波的視頻信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中所述后處理裝置(12 )適于根據(jù) 外部信息(13)組合視頻信號與所述運動相關(guān)的經(jīng)過高通濾波的視頻 信號。
9. 用于減小視頻信號中的運動模糊的方法，包括以下步驟 估計視頻信號中的運動，用于提供運動信息，對所述視頻信號進行高通濾波，用所述運動信息調(diào)制經(jīng)過高通濾波的視頻信號，以及 輸出運動相關(guān)的經(jīng)過高通濾波的視頻信號。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，還包括以下步驟 由所述經(jīng)過高通濾波的視頻信號獲得加權(quán)因子，并且用所述加權(quán)因子調(diào)制所述運動相關(guān)的經(jīng)過高通濾波的視頻信號。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中根據(jù)外部信息調(diào)諧加權(quán)因子。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9到11中的一項的方法，其中所述高通濾波步 驟包括在水平方向上對所述視頻信號進行高通濾波的水平高通濾波步 驟和在垂直方向上對所述視頻信號進行高通濾波的垂直高通濾波步 驟。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9到12中的一項的方法，其中根據(jù)來自所述運 動估計裝置的運動信息和/或外部信息使用查找表對所述視頻信號進 4亍高通濾波。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9到13中的一項的方法，還包括以下步驟 預(yù)處理所述視頻信號，以在高通濾波步驟之前減少所述視頻信號中的偽影和/或噪聲。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9到14中的一項的方法，還包括以下步驟組合視頻信號與所述運動相關(guān)的經(jīng)過高通濾波的視頻信號。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中根據(jù)外部信息組合所述視頻信 號與所述運動相關(guān)的經(jīng)過高通濾波的視頻信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于減小視頻信號中的運動模糊的設(shè)備和方法。該設(shè)備包括運動估計裝置(1)，用于提供視頻信號的運動信息，高通濾波器裝置(3a、3b)，用于對所述視頻信號進行高通濾波，以及第一調(diào)制裝置(4a、4b)，用于利用來自所述運動估計裝置(1)的運動信息調(diào)制來自所述高通濾波器裝置(3a、3b)的經(jīng)過高通濾波的視頻信號并且用于輸出運動相關(guān)的經(jīng)過高通濾波的視頻信號。
文檔編號H04N5/21GK101272452SQ20081008548
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日
發(fā)明者M·里克特, O·埃德勒, P·薩托 申請人:索尼德國有限責任公司