CN101272452B - 用于减小视频信号中的运动模糊的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于减小视频信号中的运动模糊的设备和方法。该设备包括运动估计装置(1)，用于提供视频信号的运动信息，高通滤波器装置(3a、3b)，用于对所述视频信号进行高通滤波，以及第一调制装置(4a、4b)，用于利用来自所述运动估计装置(1)的运动信息调制来自所述高通滤波器装置(3a、3b)的经过高通滤波的视频信号并且用于输出运动相关的经过高通滤波的视频信号。

Description

用于减小视频信号中的运动模糊的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于减小视频信号中的运动模糊的设备和方法。
背景技术
现代的显示器，例如现代的保持模式显示器(诸如液晶显示器和其他显示器)，由于图像持续整个帧时间，遭受到称为“运动模糊”的伪影(artefact)。无论什么时候显示器呈现(render)代表某种运动的图像序列，观察者尤其在边缘周围感知到模糊或未聚焦的移动物体。
发明内容
本发明现在的目的是提供一种用于减小视频信号中的运动模糊的设备和方法，使得能够在低处理复杂度下改进整体视频质量。
上述目的是通过用于减小视频信号中的运动模糊的设备来实现的。
该目的进一步是通过用于减小视频信号中的运动模糊的方法来实现的。
通常，本发明的方法和设备使得能够使用运动矢量信息减小运动模糊效应，所述运动矢量信息最终为边缘信息和高通滤波，该高通滤波可以是自适应高通滤波。进一步，本发明的方法和设备可以包括预处理和后处理，应用预处理和后处理分别是为了减小输入视频信号的噪声或不希望的伪影并且产生一致的输出。
本发明的优势在于整体质量的改进，诸如运动情况中的锐化，同时尽可能地减少了伪影。进一步，另一个优势在于相对较低的处理复杂度。而且，本发明具有只处理视频信号的优势，即随后发送到显示器的图像序列，但是不要求显示设备自身的任何特定修改。
附图说明
在下面相对于附图1的优选实施例的描述中更详细地进一步解释了本发明。
图1示出了根据本发明的用于减小视频信号中的运动模糊的设备的框图。
具体实施方式
通常，应注意本发明可以用硬件部件、软件部件、或硬件和软件部件的任何希望的或合适的混合来实施。在以下说明和权利要求中，术语“装置”旨在包括任何类型的适于执行指定功能的结构、元件、单元等，还包括任何类型的软件和硬件实施方式。而且，应注意，除了描述的元件，在实际实施方式中如果需要或者有利的话，本发明可以包括其他元件。
本发明的设备或系统的实施例在图1中示出，对于输入部分，其包括运动估计装置1和预处理块2，其中运动估计装置1例如以运动矢量的形式提供了需要的运动信息，所述运动矢量描述了在由输入视频信号形成的图像的水平方向(mvX)和垂直方向(mvY)上每个像素或相应的像素组从图像帧到图像帧的运动轨迹(trajectory)，预处理块2适于减小输入视频信号中的输入噪声。
因此，预处理块2可以包括如例如低通滤波器的噪声/伪影减小系统。这将削弱不希望有的内容，主要是噪声，但是还有例如MPEG伪影。块2的一个可能实施例是5抽头的例如十字形的中值滤波器，借此被处理的像素在中心。滤波器2可以在运动方向上操作，即其在那个方向上例如通过子像素内插被旋转。另一个选项是将块2实现为在被处理的像素处交叉的两个3抽头中值滤波器，并且然后相应地将这些加权到水平和垂直运动分量。预处理块2的其他替换实施方式也是可以的。
在这些之后，两个独立的运动相关的(motion dependent)空间高通滤波器3a、3b产生水平3b和垂直3a方向上的高频内容。高通滤波器3a、3b例如可以实施为FIR(有限脉冲响应)滤波器，其系数和/或有效长度依赖于运动速度。然而，不同的实施方式也是可以的。查找表(LUT)5根据运动信息以及最终根据外部输入6向自适应滤波器3a、3b提供合适的系数/设置。具体地，LUT5的外部输入6可以是一次(one time)设置(面板相关的)或运行时间控制或两者。本地画面内容(纹理/边缘/平坦(flat)或噪声水平等)可以控制外部LUT输入6的运行时间部分，以便为这两个高通滤波器3a、3b提供精细调谐，因此允许高通滤波器的更好的辨别性能。另外，输入视频类型(例如隔行扫描或逐行扫描)可以控制LUT5。具体地，在隔行扫描内容的情况下，滤波器抽头可以在垂直方向上具有不同的间隔(通常滤波器跳过属于其他域的像素)。LUT5可以通过提供作为输入地址的函数的数据的存储器来实现。然而，可以例如通过给高通滤波器3a、3b提供作为运动速度的直接值(例如通过实施合适的变换)的系数来实施数值功能而不是LUT5。
加权电路7使用高通滤波器3a、3b信息生成加权因子，该加权因子然后用在调制装置10中以调制运动相关的高通画面。原理是在平坦区域中时，高通滤波器3a、3b不产生输出，而沿着边缘或纹理它们产生内容，因此实施了隐含的边缘/纹理/平坦辨别。如所述，高通滤波器3a、3b可以是简单的线性FIR滤波器或更为复杂的非线性锐化增强滤波器。该电路7例如提供高通滤波器输出的线性组合，但是可以具有外部控制8或增益，其可以调谐加权，通常依赖于画面内容(再次，噪声或其他)。
在水平(mvX)和垂直(mvY)方向上，运动矢量的绝对(或平方)值在相应的调制装置4a和4b中调制高通滤波器3a、3b的输出。这里的思想是无论何时没有运动发生时，也就不存在模糊并且不需要高频内容(并且因此没有伪影出现)。另一方面，运动越快，要求高频越多，即去模糊。当然，可以过滤矢量值，例如，低于特定阈值的矢量可以被看作是没有运动，即为零。来自调制装置4b和4a的水平和垂直的运动相关的高通画面在组合装置9中进行组合并且然后在调制装置10中通过加权因子进行调制。调制装置4a、4b、10可以例如被实施为乘法器。
如前所述，加权电路7控制组合的(垂直和水平)高频内容的量。
在这一点上，输入画面在组合装置11中与从组合装置9输出的经过处理的画面进行组合，并且后处理块12使用原始输入视频信号和从组合装置11输出的经过处理的信号对这个内容进行滤波，以便产生最后的输出视频信号。
后滤波器块12可以具有几种实施方式，例如它可以是低通滤波器、除噪电路、剪切检测器(clip detector)和补偿器，或者用于测量处理的一致性的测量装置，或任何其他合适的滤波器。
由于这个滤波器12可以访问原始画面和处理过的画面，因此它可以例如检测处理的量或处理的“密度”(即在特定区域中在特定阈值之上对多少个像素进行了修改)并且执行原始和改进的画面之间的合适的混合。另一个选择是组合后处理与边缘检测并且使这些区域中的处理尽可能地“统一”。这将避免边缘中的“孔”，在运动的情况下其通常被观察者否定地感知。这意味着被未处理过(或处理过的)的像素包围的处理过的(或相应地，未处理过的)像素将被反转到未处理过的(或处理过的，在后一种情况下)。例如，滤波器12可以是平滑滤波器，其平滑或去除图像中由于噪声而出现的“尖峰”。例如，滤波器12可以用于每次估计特定数量的像素(例如5×5)，并且如果一些像素与原始像素有相当大的不同，则用原始值替换它们。
后处理块12还会将原始内容与处理过的内容混合，依赖于可能的外部信息，如噪声或其他画面信息。如上所述，边缘是关键内容，但是平坦区域或纹理也可以具有不同的混合处理。具体地，如果平坦区域被适当地检测到，但仍存在具有运动矢量的可能性，则平坦区域必须保持不被处理，以便避免噪声增强。
本发明的设备和方法提供了减小视频信号中的运动模糊。借此，不必要改变显示设备，因为建议的处理仅处理视频信号。本发明的又一特征是该方法和设备的相对较低的复杂度。使用查找表的自适应高通滤波器的实施方式的优势在于该方法的灵活性，这使得系统和方法对于不同类型的显示器和/或内容可调。

Claims (14)

1.用于减小视频信号中的运动模糊的设备，包括
运动估计装置(1)，用于提供视频信号的运动信息，
高通滤波器装置(3a、3b)，用于对所述视频信号进行高通滤波，以及第一调制装置(4a、4b)，用于利用来自所述运动估计装置(1)的运动信息调制来自所述高通滤波器装置(3a、3b)的经过高通滤波的视频信号并且用于输出运动相关的经过高通滤波的视频信号，
其特征在于，该设备还包括：
加权装置(7)，用于从来自所述高通滤波器装置(3a、3b)的所述经过高通滤波的视频信号获得加权因子，以及
第二调制装置(10)，用于利用所述加权因子调制所述运动相关的经过高通滤波的视频信号。
2.根据权利要求1的设备，其中所述加权装置(7)适于根据外部信息(8)调谐加权因子。
3.根据权利要求1或2的设备，其中所述高通滤波器装置包括用于在水平方向上对所述视频信号进行高通滤波的水平高通滤波器(3b)以及用于在垂直方向上对所述视频信号进行高通滤波的垂直高通滤波器(3a)。
4.根据权利要求1或2的设备，其中所述高通滤波器装置(3a、3b)适于根据来自所述运动估计装置(1)的运动信息和/或外部信息(6)使用查找表(5)对所述视频信号进行滤波。
5.根据权利要求1或2的设备，包括预处理装置(2)，用于在将视频信号提供到所述高通滤波器装置(3a、3b)之前减少所述视频信号中的伪影和/或噪声。
6.根据权利要求1或2的设备，包括后处理(12)装置，用于组合视频信号与所述运动相关的经过高通滤波的视频信号。
7.根据权利要求6的设备，其中所述后处理装置(12)适于根据外部信息(13)组合视频信号与所述运动相关的经过高通滤波的视频信号。
8.用于减小视频信号中的运动模糊的方法，包括以下步骤：
估计视频信号中的运动，用于提供运动信息，
对所述视频信号进行高通滤波，
用所述运动信息调制经过高通滤波的视频信号，以及
输出运动相关的经过高通滤波的视频信号，
其特征在于，该方法还包括以下步骤：
由所述经过高通滤波的视频信号获得加权因子，并且
用所述加权因子调制所述运动相关的经过高通滤波的视频信号。
9.根据权利要求8的方法，其中根据外部信息调谐加权因子。
10.根据权利要求8或9的方法，其中所述高通滤波步骤包括在水平方向上对所述视频信号进行高通滤波的水平高通滤波步骤和在垂直方向上对所述视频信号进行高通滤波的垂直高通滤波步骤。
11.根据权利要求8或9的方法，其中根据来自所述运动估计装置的运动信息和/或外部信息使用查找表对所述视频信号进行高通滤波。
12.根据权利要求8或9的方法，还包括以下步骤：
预处理所述视频信号，以在高通滤波步骤之前减少所述视频信号中的伪影和/或噪声。
13.根据权利要求8或9的方法，还包括以下步骤：
组合视频信号与所述运动相关的经过高通滤波的视频信号。
14.根据权利要求13的方法，其中根据外部信息组合所述视频信号与所述运动相关的经过高通滤波的视频信号。
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