CN101076104B - 电影模式的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电影模式的检测方法，该方法包括如下的步骤：(1)检测每帧输入图像的匹配结果；(2)定义基本匹配序列；(3)连续存储五帧图像的匹配结果，形成一个匹配序列，将该匹配序列与步骤2中所定义的基本匹配序列作比较；若这个匹配序列与基本匹配序列的任何一种匹配规律相同，则进入电影模式；若都不相同，则认为所接收到的图像序列不是电影模式序列，跳出电影模式，进入电视模式；运用本发明所述方法检测输入的视频信号源是在电视模式还是在电影模式，可以省去复杂的一般去隔行过程，减少去隔行处理过程中产生的分辨率损失及锯齿等现象，还可以无失真的还原图像的清晰度。

Description

电影模式的检测方法

                       技术领域

本发明属于数字视频处理的电影模式检测领域，更具体地说，涉及检测输入的图像信号是否为3∶2下拉电影模式信号的方法。

                       背景技术

电视台发送的视频信号源包含两种基本的模式：电视模式与电影模式。电视模式也可称为摄像模式，是采用摄像机拍摄的影像来制作碟片，采用隔行扫描方式制作；电影模式是用电影胶片制作的碟片，采用逐行扫描方式制作，帧率为24帧/秒。目前大多数电视台发送的是隔行扫描的视频信号，两种主要的隔行扫描视频标准包括：PAL制标准，每秒显示50个隔行视频场，帧率为25帧/秒；NTSC制标准，每秒显示60个隔行视频场，帧率为30帧/秒。一般地，电视台将电影模式的节目源以NTSC制式发送时，已预先将节目源通过3∶2下拉过程转换成了60场/秒的隔行视频信号。

3∶2下拉过程如图1所示。第一个电影帧分割成第一个电视帧的奇场和偶场、以及第二个电视帧的奇场，第二个电影帧分割成第二个电视帧的偶场以及第三个电视帧的奇场，第三个电影帧分割成第三个电视帧的偶场以及第四个电视帧的奇场和偶场，第四个电影帧分割成第五个电视帧的奇场和偶场。经过这样的重复变换，最终可将24帧/秒的电影帧转换成NTSC制式的60场/秒的隔行视频场。

由于隔行视频信号分辨率较低，因此许多逐行电视接收系统中都运用去隔行技术将接收到的隔行视频信号转换成逐行信号送入终端显示，以增强再生图像的分辨率。一般的去隔行技术分为场内去隔行及场间去隔行两大类，对静止图像宜采用场内去隔行如行复制等技术，对运动图像宜采用场间去隔行如场复制、双线性插值、运动补偿去隔行等。在对运动图像的去隔行转换中，由于存在插值、补偿等过程，不可避免地会损失一些分辨率，容易产生锯齿现象。

若对3∶2下拉电影模式采用上述的去隔行方法时，静止图像也能取得较好的效果，不过对于运动图像来说，由于电影模式信号源帧率较低，运动物体在信号源相邻两帧的位置可能发生较大变化(如图1中的A、B帧或B、C帧发生场景变化)，那么场A3、B1的场景会变化较大，场B2、C1的场景也会有较大变化。这时，采用上述的去隔行方法如场复制等进行隔行——逐行转换时，由场A3、B1以及场B2、C1组成的视频帧会出现图像重影、混合等现象。

但若能将3∶2下拉电影模式信号直接恢复成逐行的电影模式源信号，则只通过简单的帧复制就可达到去隔行的目的，从而避免了一般复杂的去隔行过程，减少去隔行处理过程中产生的分辨率损失及锯齿等现象，可以无失真的还原图像的清晰度。

                       发明内容

针对上述隔行视频信号转换成逐行视频信号时存在的缺点和不足，本发明提供了一种电影模式的检测方法。为了检测电影模式，本发明先说明电影模式的视频信号源的规律。

对于电影模式的视频信号源，图像场具有3∶2下拉格式的特征，如图1所示，接收到的隔行电视帧中，第一帧的奇场和偶场以及第二帧的奇场都是源自第一个电影帧，第二帧的偶场以及第三帧的奇场都是源自第二个电影帧。以第二帧的偶场B1为当前场，比较B1与前一场A3、以及后一场B2可发现，B1与后一场B2的匹配性更好。若用一个数(如“1”)表示当前场与前一场匹配性更好，用另一个数(如“0”)表示当前场与后一场匹配性更好，则分析图1所示的电视帧可发现，以每一帧的偶场为比较基准帧，3∶2下拉电影模式具有如下的匹配规律：

10011  10011  10011  10011……

分别以场A2、B1、C1、C3、D2为起始帧，则3∶2下拉电影模式有五种可能的匹配规律：10011，00111，01110，11100，11001，定义这五种匹配规律为基本匹配序列。可见，若输入的视频信号源是电影模式，则每连续五帧图像必满足以上五种匹配规律中的一种，且以后每连续五帧都具有与前5帧相同的匹配规律。

基于上述思想，本发明公开了一种电影模式的检测方法，该方法包括如下的步骤：

步骤1：检测每帧输入图像的匹配结果；

步骤2：定义基本匹配序列，其基本匹配序列有五种基本可能的组合：10011、00111、01110、11100、11001；其中“1”代表当前场与前一场更匹配，“0”代表当前场与后一场更匹配；

步骤3：连续存储五帧图像的匹配结果，形成一个匹配序列，将每连续五帧的匹配序列与步骤2中所定义的基本匹配序列作比较；

上述步骤1所述的检测每帧输入图像的匹配结果，还包括如下的具体步骤：

步骤1.1：以输入图像当前帧的偶场为当前场，分别计算当前场预测点与前一场(即当前帧的奇场)相关点的绝对差值以及当前场预测点与后一场(即下一帧的奇场)相关点的绝对差值；

步骤1.2：将每个绝对差值与一个噪声门限值比较，当绝对差值大于噪声门限值时进行累加，否则不累加，计算当前场与前一场的绝对差值之和以及当前场与后一场绝对差值之和；

步骤1.3：比较当前场与前一场的绝对差值之和以及当前场与后一场的绝对差值之和，确定当前帧的匹配结果。

上述步骤1.1中计算场绝对差值的具体方法还包括：

以输入图像当前帧的偶场为当前场，分别选取与当前场中当前预测点上下相邻的两个像素点，其亮度值分别用“P2”、“P3”表示，和前一场中与当前预测点处于同一水平位置的像素点，其亮度值用“P1”表示，以及后一场中与当前预测点处于同一水平位置的像素点，其亮度值用“P4”表示；那么当前场预测点与前一场相关点的绝对差值(用diff_c表示)计算公式如下：

diff_c＝|P1-(P2+P3)/2|；

当前场预测点与后一场相关点的绝对差值(用diff_n表示)计算公式如下：

diff_n＝|P4-(P2+P3)/2|。

上述子步骤1.3中所述的确定当前帧匹配结果的具体方法还包括：

若当前场与前一场的绝对差值之和小于等于当前场与后一场绝对差值之和，则表示当前场与前一场更匹配，将当前帧的匹配结果用“1”来表示；若当前场与前一场的绝对差值之和大于当前场与后一场绝对差值之和，则表示当前场与后一场更匹配，将当前帧的匹配结果用“0”表示。

上述步骤3还包括如下具体步骤：

步骤3.1：连续存储五帧输入图像的匹配结果，组成一个5bit序列；以连续五帧为周期，形成一个连续的匹配序列；

步骤3.2：将这个连续五帧的匹配序列与基本匹配序列相比较，若这个匹配序列与基本匹配序列的任何一种匹配规律都不相符，则认为所接收到的图像序列不是电影模式序列，跳出电影模式，进入电视模式；

步骤3.3：若这个连续五帧图像的匹配结果属于基本匹配序列五种匹配规律中的一种，则进入电影模式，同时记录该匹配规律，并作为下一个连续五帧的预测序列；接着再将下一个连续五帧的匹配结果与这个预测序列作比较，若该匹配结果与这个预测序列不同，则认为所接收到的图像序列不是电影模式序列，跳出电影模式，进入电视模式；若下一个连续五帧的匹配结果与这个预测序列相同，则继续保持电影模式，再进入下一个连续五帧的匹配结果比较过程，依次循环上述步骤，对输入图像重复以上的检测、预测、比较过程，完成电影模式检测。

本发明的显著有益效果在于：在去隔行之前运用本发明所述方法检测输入的视频信号源是在电视模式还是在电影模式，对检测出的电影模式信号，只需通过简单的帧复制就可达到去隔行的目的，从而省去了一般复杂的去隔行过程，减少去隔行处理过程中产生的分辨率损失及锯齿等现象，还可以无失真的还原图像的清晰度。

                       附图说明

图1是现有电影帧转换成NTSC制式电视帧的3∶2下拉过程示意图；

图2是先经电影模式检测再到去隔行处理的过程示意图；

图3是本发明所述方法用到的相邻场像素的示意图；

图4是本发明所述方法的电影模式检测流程示意图。

                       具体实施方式

下面结合附图对本发明所述方法进行更为详细的描述，以使本领域的技术人员能更好的理解本发明。

图2表示输入图像先经电影模式检测再到去隔行处理的过程示意图。输入图像以连续五帧为周期，检测每一帧的匹配结果，连续五帧的匹配结果组成一个匹配序列。当一个连续五帧匹配结果被检测出是电影模式，那么就进入电影模式，如图2中的通道201所示，否则，输入的这个连续五帧图像将进入通道202，即进入电视模式所进行的一般去隔行处理过程。若下一个连续五帧也被检测出是电影模式，那么这一个连续五帧输入图像也进入电影模式，进入通道201；同时还需将这下一个连续五帧的匹配序列与由上一个连续五帧预测的匹配序列相比较，若两者相同才被认为是电影模式，进入下一步的对电影模式做的特殊去隔行处理(通常用合并帧的方式)。若两者不同，则认为这下一个连续五帧不是电影模式序列，跳出电影模式，进入一般的电视模式去隔行处理。

附图3描述了本发明中用到的相邻三场4个像素的空间位置。分别选取与当前场中当前预测点上下相邻的两个像素点，其亮度值分别用P2、P3表示，选取前一场中与当前预测点处于同一水平位置的像素点，其亮度值用P1表示，以及后一场中与当前预测点处于同一水平位置的像素点，其亮度值用P4表示；那么当前场预测点与前一场相关点的绝对差值(用difF_c表示)用以下公式计算：

diff_c＝|P1-(P2+P3)/2|，

当前场预测点与后一场相关点的绝对差值(用diff_n表示)计算公式如下：

diff_n＝|P4-(P2+P3)/2|。

附图4详细描述了本发明所述方法的流程示意图。输入图像进入电影模式检测模块后，以连续五帧为周期，每次以当前帧的偶场为当前场，检测当前场与前一场(即当前帧的奇场)以及当前场与后一场(即下一帧的奇场)之间的匹配关系。

设当前场与前一场的绝对差值之和为Sum_diff_c，当前场与后一场的绝对差值之和为Sum_diff_n，每检测一场都先对Sum_diff_c、Sum_diff_n初始化，清零，如图4中401所示。计算当前场预测点与前一场相关点、当前场预测点与后一场相关点的绝对差值，具体方法如上述对附图3的描述。为了避免噪声干扰，将每个绝对差值与一个噪声门限值比较，当绝对差值大于噪声门限值时进行累加，否则不累加，如下面的伪代码所述：

if(diff_c＞T1)Sum_diff_c+＝diff_c；else Sum_diff_c+＝0；end

if(diff_n＞T1)Sum_diff_n+＝diff_n；else Sum_diff_n+＝0；end这个过程如图4中的403、404所示。

比较当前场与前一场以及当前场与后一场的绝对差值之和，若Sum_diff_c≤Sum_diff_n，则说明当前场与前一场匹配得更好，将当前帧的匹配标志(用“match”表示)置为“1”；否则，说明当前场与后一场匹配地更好，则将当前帧的匹配标志置为“0”，如图4中的405、406所示。本发明实例中以“0”和“1”来做匹配标记，当然开发人员也可以选用任何其他数字。连续存储五帧输入图像的匹配结果，组成一个5bit序列；以连续五帧为周期，形成一个连续的匹配序列。

将每个连续五帧输入图像的匹配序列与基本匹配序列相比较，如图4中的407所示。预先设定电影模式所具备的五种可能匹配规律，将其作为基本匹配序列，这五种匹配规律是：10011，00111，01110，11100，11001。若一个连续五帧的匹配序列与基本匹配序列的任一种匹配规律都不相符，则认为所接收到的图像序列不是电影模式序列；若一个连续五帧图像的匹配序列属于基本匹配序列中的一种，则将这种基本匹配序列作为下一个连续五帧的预测序列，进入下一步判断；将下一个连续五帧图像的匹配规律与基本匹配序列比较，若下一个连续五帧的匹配序列属于基本匹配序列中的一种，则进入电影模式，再将这个连续五帧的匹配序列与由上一个连续五帧预测的基本匹配序列比较，如图4中的408所示，若与预测序列不同，则认为所接收到的图像序列不是电影模式序列，跳出电影模式；若下一个连续五帧的匹配结果与这个预测序列相同，则继续保持电影模式，那么进入再下一个连续五帧的匹配结果比较，依次比较循环，对输入图像重复以上的检测、预测、比较过程，完成电影模式检测。

在本发明被详细描述时，应该理解，如所附权利要求中的定义以及符号标志，在没有脱离本发明的精神和范围情况下，可以进行不同的变化、代替或修改。如只选取当前场的一部分区域(比如中间区域)作为对象来检测当前帧的匹配情况等，也属于本发明所述权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.电影模式的检测方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1：检测每帧输入图像的匹配结果，包括：

步骤1.1：以输入图像当前帧的偶场为当前场，分别计算当前场预测点与前一场即当前帧的奇场相关点的绝对差值以及当前场预测点与后一场即下一帧的奇场相关点的绝对差值；

步骤1.2：将每个绝对差值与一个噪声门限值比较，当绝对差值大于噪声门限值时进行累加，否则不累加，计算当前场与前一场的绝对差值之和以及当前场与后一场绝对差值之和；

步骤1.3：比较当前场与前一场的绝对差值之和以及当前场与后一场的绝对差值之和，确定当前帧的匹配结果；

步骤2：定义基本匹配序列，其基本匹配序列有五种基本可能的组合：10011、00111、01110、11100、11001；其中“1”代表当前场与前一场更匹配，“0”代表当前场与后一场更匹配；

步骤3：连续存储五帧图像的匹配结果，形成一个匹配序列，将每连续五帧的匹配序列与步骤2中所定义的基本匹配序列作比较，具体包括：

步骤3.1：连续存储五帧输入图像的匹配结果，组成一个5位的序列；以连续五帧为周期，形成一个连续的匹配序列；

步骤3.2：步骤3.2：将这个连续五帧的匹配序列与基本匹配序列作比较，若这个匹配序列与基本匹配序列的任何一种匹配序列都不相符，则认为所接收到的图像序列不是电影模式序列，跳出电影模式，进入电视模式；

步骤3.3：若这个连续五帧图像的匹配结果属于基本匹配序列五种匹配序列中的一种，则进入电影模式，同时记录该匹配序列，并作为下一个连续五帧的预测序列；接着再将下一个连续五帧的匹配结果与这个预测序列作比较，若该 匹配结果与这个预测序列不同，则认为所接收到的图像序列不是电影模式序列，跳出电影模式，进入电视模式；若下一个连续五帧的匹配结果与这个预测序列相同，则继续保持电影模式，再接着进入下一个连续五帧的匹配结果比较过程，依次循环上述步骤，对输入图像重复以上的检测、预测、比较过程，完成电影模式检测。

2.根据权利要求1所述的电影模式的检测方法，其特征在于：所述子步骤1.1中计算场绝对差值的具体方法还包括：

以输入图像当前帧的偶场为当前场，分别选取与当前场中当前预测点上下相邻的两个像素点，其亮度值分别用“P2”、“P3”表示，和前一场中与当前预测点处于同一水平位置的像素点，其亮度值用“P1”表示，以及后一场中与当前预测点处于同一水平位置的像素点，其亮度值用“P4”表示；那么当前场预测点与前一场相关点的绝对差值通过如下公式计算，该绝对差值用diff_c表示：

diff_c＝|P1-(P2+P3)/2|，

当前场预测点与后一场相关点的绝对差值计算公式如下，该绝对差值用diff_n表示：

diff_n＝|P4-(P2+P3)/2|。

3.根据权利要求1所述的电影模式的检测方法，其特征在于，所述子步骤1.3中确定当前帧匹配结果的具体方法还包括：

若当前场与前一场的绝对差值之和小于等于当前场与后一场绝对差值之和，则表示当前场与前一场更匹配，将当前帧的匹配结果用“1”来表示；若当前场与前一场的绝对差值之和大于当前场与后一场绝对差值之和，则表示当前场与后一场更匹配，将当前帧的匹配结果用“0”表示。 

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