CN100396087C - 能够检测滚动文本和图形数据的运动估计装置、方法及机器可读介质 - Google Patents

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Abstract

一种能够检测滚动文本或图形数据的运动估计装置、方法及机器可读介质，它们能够提供有关在屏幕上是否存在以水平方向滚动的文本或图形数据的信息及其相关信息。

Description

能够检测滚动文本和图形数据的运动估计装置、方法及机器可读介质
技术领域
本发明涉及一种运动估计装置及其方法，更具体地，涉及一种能够检测屏幕水平方向上滚动的文本和图形数据的运动估计装置及方法。
背景技术
对于视频显示装置的扫描模式，存在隔行扫描模式和逐行扫描模式。隔行扫描模式用于普通的电视机等，是指一种这样的模式：当显示一个图像时，将一帧图像分为两个场并且一个接一个地显示该两个场；而逐行扫描模式用于计算机监视器、数字电视等，是指一种这样的模式：同时显示具有作为整体帧而处理的一个图像帧的整个帧，就像将胶片投影在屏幕上。
随着逐行扫描模式的视频显示装置的使用越来越多，同时，使用不同扫描模式的装置中数据的交换的必要性增加，因此，将隔行扫描模式转换成逐行扫描模式的隔行扫描-到-逐行扫描转换(IPC)方法比以前更加重要。因此，需要具有更强功能的IPC方法，以便获取更好质量的图像。
目前存在各种不同的隔行扫描-到-逐行扫描转换的方法。作为基本的方法，有场内IPC方法和场间IPC方法，场内IPC方法将两行数据的平均数据插入当前场的两行之间，以便实现一个新的场，场间IPC方法没有运动补偿，它在当前区场的两行之间插入当前场之前和之后的数据的平均数据，以便实现一帧。这些IPC方法是容易执行的，但是不能实现令人满意的图像质量。因此，提出了一种运动补偿的IPC方法，该方法参考当前场数据并依据时间持续的场数据将一个图像分成多个块，以获取各个块的运动，并且参考所述运动的矢量插入当前帧图像。也提出了一种运动自适应IPC方法，该方法估计运动的范围并且在所述运动的基础上插入帧等。这样的IPC方法能够获得比基本方法更好的图像质量，但是需要相对复杂的硬件。
然而，IPC方法不适于在屏幕底部以水平滚动显示诸如新闻、程序、证券价格之类的文本或图形数据等。即，由于滚动文本或图形数据的特性，在使用场内IPC方法或场间IPC方法的情况下，不能清楚地显示插入图像中的文本，并且会经常显示断字。而且，在滚动文本或图形数据的情况下，因为多个行在屏幕上以一定的速度水平移动，所以如果存在有关滚动文本或图形数据是否存在以及滚动速度的信息，则能够容易地执行图像插入，因此不使用复杂的算法，诸如运动补偿IPC方法或运动自适应IPC方法，就有可能得到优良的性能或速度方面的图像插入。
因此，为了检测屏幕水平方向上是否存在滚动的文本或图形数据以及提供插入图像所必需的信息，就需要一种运动估计装置和方法。
发明内容
因此，本发明的一方面是提供一种能够检测屏幕水平方向上的滚动文本和图形数据是否存在的运动估计装置及方法，以及提供图像插入法所需的信息。
本发明的附加方面及优点将部分地在下列说明中陈述，并且，部分地从说明书中显而易见，或可由本发明的实践来获得。
为了实现上述方面，根据本发明的运动估计装置包括：行向运动估计单元，用于计算运动矢量，该运动矢量参考当前场/帧和参考场/帧指出预定搜索区域的单个行水平方向上的运动范围；运动矢量缓冲器，用于存储所述单个行的运动矢量；滚动检测单元，用于根据存储于运动矢量缓冲器中的单个行的运动矢量，来确定滚动运动是否存在于当前场/帧中；以及滚动行检测单元，用于根据滚动检测单元的确定结果，来确定滚动运动是否存在于搜索区域的单个行中。
所述行向运动估计单元包括：像素缓冲器，用于顺序地存储构成行的像素数据，以便计算参考场/帧中的运动矢量；FIFO缓冲器，用于顺序地存储构成行的像素数据，以便计算当前场/帧中的运动矢量；SAD缓冲器，用于使用在像素缓冲器和FIFO缓冲器中分别存储的像素数据，根据运动范围的估计来计算和存储总计绝对差(SAD)值；以及运动矢量估计器，用于根据在SAD缓冲器中存储的SAD值来计算运动矢量。这里，所述运动矢量估计器能够计算对应于具有在SAD缓冲器中存储的SAD值的最小值的运动估计位置的运动矢量。
所述运动估计装置进一步包括：运动检测器，用于确定由运动矢量估计器计算的运动矢量的有效性；以及输出选择器，用于根据运动检测器的有效性决定的结果，选择性地输出仅被选择的运动矢量。这时，如果在SAD缓冲器中存储的SAD值的最大值与最小值之间的差大于预定阈值，则运动估计器确定所述运动矢量有效。
所述滚动检测单元通过在运动矢量缓冲器中存储的运动矢量的幅值来计算存在数量，并且当某一幅值的运动矢量被确定为多于预定的存在数量时，确定所述滚动运动存在。此外，当对应于运动矢量幅值的逐行计算的运动矢量被确定为多于预定的存在数量时，所述滚动行检测单元确定滚动运动存在于对应行中。
同时，根据本发明的一种运动估计方法包括步骤：(a)计算运动矢量，该运动矢量参考当前场/帧和参考场/帧指出预定搜索区域的单个行水平方向上的运动范围；(b)存储所述单个行的运动矢量；(c)根据单个行的运动矢量，来确定滚动运动是否存在于当前场/帧中；以及(d)根据操作(c)的确定结果，来确定滚动运动是否存在于搜索区域的单个行中。
操作(a)进一步包括步骤：(a1)顺序地存储构成行的像素数据，以便计算参考场/帧中的运动矢量；(a2)顺序地存储像素数据，以便计算当前场/帧中的运动矢量；(a3)通过使用在操作(a1)和(a2)中分别存储的像素数据，根据运动范围的估计来计算和存储总计绝对差(SAD)值；以及(a4)根据所存储的SAD值来计算运动矢量。这里，操作(a4)能够计算对应于具有所存储的SAD值的最小值的运动估计位置的运动矢量。
所述运动估计方法进一步包括步骤：确定由操作(a4)计算的运动矢量的有效性；以及根据有效性确定的结果，选择性地仅仅输出有效的运动矢量。同时，如果在SAD缓冲器中存储的SAD值的最大值与最小值之间的差大于预定阈值，则确定有效值步骤确定所述运动矢量有效。
操作(c)通过所存储的运动矢量的幅值来计算存在数量，并且当某一幅值的运动矢量被确定为多于预定的存在数量时，确定所述滚动运动存在。而且，当对应于运动矢量幅值的逐行计算的运动矢量被确定为多于预定的存在数量时，操作(d)确定滚动运动存在于对应行中。
附图说明
通过结合附图更详细地描述本发明的优选例，本发明的这些和其他方面和/或其他优点将会变得更加明显和更容易理解，其中：
图1是显示根据本发明的一个实施例的运动估计装置的方框图；
图2是显示图1的行向运动估计的方框图；以及
图3是解释根据本发明实施例的运动估计装置的操作过程的流程图。
具体实施方式
下面，将对本发明的实施例进行详细描述，附图中示出了本发明的示例，其中全文相同的参考标记指向相同的元件。
图1是显示根据本发明的一个实施例的运动估计装置的方框图。该运动估计装置包括行向运动估计单元100、多路分配器150、运动矢量缓冲器200、滚动检测单元250、滚动行检测单元300、以及多路复用器350。
行向运动估计单元100根据所输入的参考场/帧和当前场/帧的行，来计算指出水平方向运动的运动矢量。这里，参考场/帧表示参考场或参考帧，当前场/帧表示当前场或当前帧。
运动矢量缓冲器200存储与单个行相关的在行向运动估计单元100中所估计的运动矢量。这时，多路分配器150根据所输入的行数信息，将位于运动矢量缓冲器300中多个位置处的相应运动矢量存储到各自的行中。
滚动检测单元250根据在运动矢量缓冲器200中存储的运动矢量，来确定在当前场/帧中是否存在文本、图形数据等的水平方向的滚动运动。而且，滚动行检测单元300确定在滚动运动存在于当前场/帧的情况下是否存在对于单个行的滚动运动。
图2是显示图1的行向运动估计单元100的方框图。
在图2中，运动估计单元100包括像素缓冲器101、SAD缓冲器103、FIFO缓冲器105、运动检测器107、运动矢量估计器109和输出选择器111。
像素缓冲器101顺序地输入和存储形成行并已经在参考场/帧中计算了运动矢量的的像素。对于在当前场/帧中所计算的运动矢量，FIFO缓冲器105顺序地输入和存储形成行的像素。SAD缓冲器103存储通过使用在像素缓冲器101和FIFO缓冲器105中存储的像素数据计算的总计绝对差(SAD)值。运动矢量估计器109根据存储于SAD缓冲器103中SAD值来计算运动矢量。运动检测器107确定所估计的运动矢量的有效性。而且，输出选择器111输出根据有效性判定而确定为有效的运动矢量。如果确定为无效运动矢量，则可以输出一个确定的常数const，以通知无效性。
图3是解释根据本发明实施例的运动根据装置的操作过程的流程图。
在图3的操作过程中，首先，行向运动估计单元100根据参考场/帧和当前场/帧，对一个特定搜索区域中的第i行的SAD值进行计算(S300)。通常，由于滚动文本或图形数据存在于屏幕的底部，所以通过正常地设置搜索区域就能够提高处理速度，而不用计算整个场/帧的SAD值。
通过下面的处理过程来计算搜索区域中的SAD值。首先，像素缓冲器121存储构成参考场/帧的第i行的像素数据，并且FIFO缓冲器125存储构成当前场/帧的第i行的像素数据。依次输入和存储参考场/帧和当前场/帧的像素数据，直到完全计算第i行的SAD值。所计算的SAD值被存储在SAD缓冲器103的一个相应的位置上。根据下列公式1来计算SAD值。
公式1
φ ( i , v ) = Σ j = 0 N - 1 | f ref ( i , j - v ) - f cur ( i , j + 1 ) |
这里，fref(i，j-v)表示位于参考场/帧中的第i行的j-v列的像素数据，fcur(i，j+1)表示位于当前场/帧中的第i行的j+v列的像素数据。如公式1所示，随着v值的变化来计算SAD值，v对应于运动估计位置。
如果经过上述处理来完成第i行的SAD值的计算，则运动矢量估计器109估计运动矢量在一个这样的位置上：具有在存储于SAD缓冲器103中的SAD值范围之外的最小值(S302)。如公式2所示。
公式2
V＝argminφ(i，v)
运动检测器107确定一个运动矢量v的有效性(S304)，该运动矢量是根据存储于SAD缓冲器103中的SAD值范围之外的最小值和最大值而估计的。如果SAD值的最小值和最大值之间的差大于如下列公式3所示的预定第一阈值Th1，则该运动矢量被确定为有效。否则该运动矢量被确定为无效。
公式3
如果(maxφ(i，v)-minφ(i，v))＞Th1，则所估计的运动矢量有效；
否则所估计的运动矢量无效。
输出选择器111输出一个在运动检测器107中被确定为有效的运动矢量，并且将该运动矢量保存在运动矢量缓冲器200中的一个对应的位置(S306)。在该情况下，如果所估计的运动矢量无效，则输出选择器111可以输出一个将被存储的确定的常数const。如下列公式4所示。
公式4
vscr[i]＝V
在上述公式4中，i表示行数，vscr[i]表示位于运动矢量缓冲器200中并与各行相关的一个缓冲器。
在第i行的运动矢量被存储后，确定第i行是否为一个被设置为搜索区域的场的最后行(S308)，如果第i行不是最后行，则重复上述处理，直到搜索行的最后行。
滚动检测单元250根据存储于运动矢量缓冲器200中的运动矢量，来估计在当前场/帧视图上是否存在文本、图形数据等的滚动运动(S310)。对是否存在文本、图形数据等的滚动运动的估计如下进行处理。
首先，滚动检测单元250通过有关存储在运动矢量缓冲器200中的运动矢量V的幅值来计算存在的数量，如果出现预定数量的某一幅值运动矢量，则确定滚动运动存在。即，在滚动文本或图形数据存在的情况下，一些行在水平方向上以相同的速度移动，因此存在一定数量的相同幅值的运动矢量。
通过上述处理，确定在当前场/帧存在滚动运动，滚动检测单元250输出“1”作为滚动标记信号flag_scr(S312和S314)，反之，输出“0”作为滚动标记信号flag_scr(S312和S314)。如公式5所示。
公式5
如果max hist[V]＞Th2，flag_scr＝1
否则flag_scr＝0
这里，hist[V]表示运动矢量的直方图，Th2表示预定的第二阈值。从滚动检测单元250输出的滚动标记flag_scr可被用作给予外部设备的指出滚动运动是否存在的的信号。
在滚动文本或图形数据存在的情况下，滚动行检测单元300逐行估计滚动文本或图形数据是否存在于搜索区域中(S316)。
通过判断在滚动检测单元250在确定是否存在所述滚动运动时使用的一定数量存在过程中逐行估计的运动矢量是否对应于一个运动矢量来形成一个判定。如果通过这样的确定处理判定滚动文本或图形数据包含在对应的行中，则滚动行检测单元300对于相应的滚动行标记flag_scr_line[i]输出“1”，反之，对于相应的滚动行标记flag_scr_line[i]输出“0”。对搜索区域的所有行执行这样的处理，因此能够逐行确定滚动运动是否存在。
通过上述处理所计算的运动矢量、滚动标记flag_scr、以及滚动行标记flag_scr_line[i]可用于IPC方法。例如，对于滚动运动存在的区域，诸如通过上述处理所计算的运动矢量、滚动标记flag_scr、以及滚动行标记flag_scr_line[i]的信息可用于图像插入，并且，对于其他区域，适当模式的IPC方法也可用于图像插入。与图像插入在没有考虑滚动文本或图形数据就执行的情况相比，虽然使用了那样的处理，但是也能够获得更好的图像质量以及提高的处理速度
如上所述，本发明能够以相对简单的方法检测出在屏幕上是否存在水平方向上滚动的文本或图形数据。而且，本发明还提供诸如运动矢量等的信息，该信息有关滚动文本或图形数据，并能够用于图像插入，使图像插入在图像质量和处理速度提高方面具有一定的优势。
系统中包含的硬件可以包括存储器、处理器、以及/或者专用集成电路(“ASIC”)。这样的存储器可以包括机器可读介质，在该介质上存储了一组体现任何一个、或全部这里所描述的方法的指令(即，软件)。在该存储器和/或处理器和/或ASIC内也可以完全或至少部分地存储软件。为了说明，术语“机器可读介质”被认为包括提供(例如，存储和/或发送)机器(例如计算机)可读形式的信息的任何装置。例如，机器可读介质包括只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘存储介质、光盘存储介质、闪存器件、电、光、声、或传播信号的其他形式(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。
尽管示出和描述了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求及其等效物定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式上和细节上进行各种修改。

Claims (14)

1.一种运动估计装置，包括：
行向运动估计单元，用于计算运动矢量，该运动矢量参考当前场/帧和参考场/帧指出与预定搜索区域的单个行相关的水平方向上的运动范围；
运动矢量缓冲器，用于存储所述单个行的运动矢量；
滚动检测单元，用于确定水平滚动运动是否存在于当前场/帧中，该滚动检测单元包括用于计算每种幅值的所存储的运动矢量的存在数量的部件，以及用于确定某一幅值的所存储的运动矢量的存在数量是否等于或大于预定的存在数量的部件；以及
滚动行检测单元，用于对于每个单个行确定水平滚动运动是否存在于搜索区域的单个行中，该滚动行检测单元包括对于每个单个行确定其计算出的运动矢量的幅值是否对应于存在数量等于或大于预定的数量的运动矢量的幅值的部件。
2.如权利要求1所述的运动估计装置，其中，所述行向运动估计单元包括：
像素缓冲器，用于顺序地存储构成行的像素数据，以便计算参考场/帧中的运动矢量；
FIFO缓冲器，用于顺序地存储构成行的像素数据，以便计算当前场/帧中的运动矢量；
SAD缓冲器，用于使用在像素缓冲器和FIFO缓冲器中分别存储的像素数据，根据运动范围的估计来计算和存储总计绝对差(SAD)值；以及
运动矢量估计器，根据在SAD缓冲器中存储的SAD值来计算运动矢量。
3.如权利要求2所述的运动估计装置，其中，所述运动矢量估计器计算对应于具有在SAD缓冲器中存储的SAD值的最小值的运动估计位置的运动矢量。
4.如权利要求2所述的运动估计装置，进一步包括：
运动检测器，用于确定由运动矢量估计器计算的运动矢量的有效性；
以及
输出选择器，根据运动检测器决定的有效性结果，选择性地仅输出被选择的运动矢量。
5.如权利要求4所述的运动估计装置，其中，如果在SAD缓冲器中存储的SAD值的最大值与最小值之间的差大于预定阈值，则所述运动估计器确定运动矢量有效。
6.如权利要求4所述的运动估计装置，其中，如果所述运动矢量确定运动矢量无效，则所述输出选择器输出一个指出无效的常数。
7.如权利要求2所述的运动估计装置，进一步包括：
多路分配器，根据所输入的行数信息，将位于运动矢量缓冲器多个位置处的对应的运动矢量存储到各个行。
8.一种运动估计方法，包括步骤：
(a)计算运动矢量，该运动矢量参考当前场/帧和参考场/帧指出预定搜索区域的单个行水平方向上的运动范围；
(b)存储所述单个行的运动矢量；
(c)通过计算每种幅值的所存储的运动矢量的存在数量并且确定某一幅值的所存储的运动矢量的存在数量是否等于或大于预定的存在数量来确定水平滚动运动是否存在于当前场/帧中；以及
(d)通过对于每个单个行确定其计算出的运动矢量的幅值是否对应于存在数量等于或大于预定的数量的运动矢量的幅值，而对于每个单个行确定水平滚动运动是否存在于搜索区域的单个行中。
9.如权利要求8所述的运动估计方法，其中操作(a)进一步包括步骤：
(a1)顺序地存储构成行的像素数据，以便计算参考场/帧中的运动矢量；
(a2)顺序地存储像素数据，以便计算当前场/帧中的运动矢量；
(a3)通过使用在操作(a1)和(a2)中分别存储的像素数据，根据运动范围的估计来计算和存储总计绝对差(SAD)值；以及
(a4)根据所存储的SAD值来计算运动矢量。
10.如权利要求9所述的运动估计方法，其中，操作(a4)计算对应于具有所存储的SAD值的最小值的运动估计位置的运动矢量。
11.如权利要求9所述的运动估计方法，进一步包括步骤：
确定在操作(a4)计算的运动矢量的有效性；以及
根据有效性确定的结果，选择性地仅输出有效的运动矢量。
12.如权利要求11所述的运动估计方法，其中，如果在SAD缓冲器中存储的SAD值的最大值与最小值之间的差大于预定阈值，则确定有效值的步骤确定所述运动矢量有效。
13.如权利要求8所述的运动估计方法，进一步包括步骤：
根据所输入的行数信息，存储分配到各个行的位置上的对应的运动矢量。
14.如权利要求11所述的运动估计方法，进一步包括步骤：
如果运动矢量无效，则输出一个指出无效的常数。
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