CN101572815B - 场景切换侦测方法与场景切换侦测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种场景切换侦测方法以及场景切换侦测装置。场景切换侦测方法包含：计算与第一帧内的多个块及第二帧内的多个块相关的多个最小块匹配成本的第一求和结果及第二求和结果；以及依据第一求和结果与第二求和结果确定是否发生场景切换。本发明所提供的场景切换侦测方法，通过计算最小块匹配成本的求和结果并进而确定是否发生场景切换，可在现有技术无法侦测的情形中准确侦测场景切换是否发生。

Description

场景切换侦测方法与场景切换侦测装置
技术领域
本发明是有关于一种视频侦测方案，特别是有关于一种场景切换(scenechange)侦测方法及其相关装置。
背景技术
通常来说，一个视频片段(segment)由多个不同类型的视频序列组成，如视频序列A、视频序列B、视频序列X等等。场景切换(scene change)通常是指视频图像内容由视频序列A转换到视频序列B。在某些应用中，如视频编码与帧速率变换，需要侦测场景切换的发生并应用一些操作以减少或防止视频质量的劣化。对于视频编码来说，有必要侦测场景切换发生的时间点，使得可以确定将信息帧(information frame)插入到帧序列中的具体时间。对于帧速率变换，有必要侦测场景切换发生的时间点，并依据侦测到的场景切换的时间产生一个或多个内插帧。
现有的场景切换侦测方案计算出当前帧与前一/后一帧的亮度平均值之间的差值(difference)。若差值大于预设阈值，则表示当前帧与前一/后一帧之间很大可能发生了场景切换。然而，若由两个不同视频序列的亮度所产生的平均值之间的差值很小，上述现有的场景切换侦测方案可能无法恰当地侦测到场景切换。
另一现有的场景切换侦测方案计算两组参考运动向量(reference motionvector)之间的差值，两组参考运动向量分别与视频中的前一帧及后一帧相关。举例来说，若与前一帧相关的参考运动向量均指向左方的图像块，而与后一帧相关的参考运动向量均指向右方的图像块(即向量不协调)，则上述差值较大，且其可能指示发生了场景切换。将上述差值与预设阈值相比较，此现有的场景切换侦测方案便可侦测到场景切换是否发生，并依据侦测结果编码视频。虽然现有的场景切换侦测方案在应用于视频编码时可正确运作，然而当其应用于具有A-B重复(A-B repeat)功能的视频播放器时，可能无法正常运作。这是因为通过A-B重复功能，视频播放器可将一个视频片段播放两次。若与视频片段内的帧相关的参考运动向量指向特殊方向的图像块，即使利用现有的场景切换侦测方案，也很难侦测到视频片段的第一次显示结束以及第二次显示开始的时间(即场景切换发生的时间)。
举例来说，视频片段中包含有图像内容，图像内容可能是一个人骑着一辆自行车从背景画面的左边驶向背景画面的右边。当此视频片段被具有A-B重复功能的视频播放器显示两次时，与此视频片段的第一及第二次显示的帧相关的参考运动向量可能几乎相同，而且第一及第二次显示的当前帧与前一/后一帧的亮度平均值也可能很接近。这种情况下，现有的场景切换侦测方案无法侦测场景切换的发生。因此，需要提供一种新颖的场景切换侦测方法来解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种场景切换(scene change)侦测方法及其相关装置，依据对应于不同帧的最小块匹配成本(minimum blockmatching cost)的求和结果进行侦测，以在现有技术无法侦测场景切换的情形中准确侦测场景切换是否发生。
本发明的一个实施例提供了一种场景切换侦测方法，该方法包含有：计算与第一帧内的多个块及第二帧内的多个块相关的多个最小块匹配成本的第一求和结果及第二求和结果；以及依据第一求和结果与第二求和结果确定是否发生场景切换。
本发明的另一实施例提供了一种场景切换侦测装置，该装置包含有：计算电路，用于计算与第一帧内的多个块及第二帧内的多个块相关的多个最小块匹配成本的第一求和结果及第二求和结果；以及决策电路，耦合于计算电路，用于依据第一求和结果及第二求和结果来确定是否发生场景切换。
本发明所提供的场景切换侦测方法及装置与现有技术相比较，其有益效果包括：通过计算最小块匹配成本的求和结果并进而确定是否发生场景切换，可在现有技术无法侦测的情形中准确侦测场景切换是否发生。
附图说明
图1是依据本发明第一实施例的场景切换侦测装置的方框图。
图2是依据本发明第二实施例的场景切换侦测装置的方框图。
图3是图1所示的场景切换侦测装置的操作流程图。
图4是图2所示的场景切换侦测装置的操作流程图。
具体实施方式
在本说明书以及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件，本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件，本说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区分的准则，在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含有”是开放式的用语，故应解释成“包含有但不限定于”，此外，“耦合”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段，因此，若文中描述第一装置耦合于第二装置，则代表第一装置可以直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
阅读了下文对于附图所示实施例的详细描述之后，本发明对所属技术领域的技术人员而言将显而易见。
请参照图1，图1是依据本发明第一实施例的场景切换(scene change)侦测装置100的方框图。如图1所示，场景切换侦测装置100包含数据流(data flow)控制器101、前一帧数据缓冲器102、当前帧数据缓冲器103、计算电路105以及决策电路110。数据流控制器101用于控制前一帧数据缓冲器102与当前帧数据缓冲器103，使其分别将前一帧数据与当前帧数据输出至计算电路105。计算电路105用于计算多个最小块匹配成本(minimum block matching cost)的第一求和结果R1及第二求和结果R2，其中最小块匹配成本与第一帧内的图像块及第二帧内的图像块相关。举例来说，第二帧在第一帧之后，也就是说，在本示例中，第一帧作为前一帧，第二帧为当前帧。决策电路110用于依据计算电路105所产生的第一求和结果R1与第二求和结果R2，确定是否发生了场景切换。
特别地，当第一求和结果R1与第二求和结果R2之间的差值D1大于预设阈值Vth时，决策电路110确定发生了场景切换。因此，场景切换侦测装置100通过计算求和结果R1与R2之间的差值(difference)D1，能够确定第一帧与第二帧(即前一帧与当前帧)之间是否发生场景切换。原因在于，发生于前一帧与当前帧之间的最小块匹配成本的求和结果的突增/突减(burstincrement/decrement)，通常表示用于解码前一帧的目标运动向量(target motionvector)与用于解码当前帧的目标运动向量不同且相冲突。换句话说，场景切换侦测装置100通过计算对应于两个连续帧的多个最小块匹配成本的求和结果之间的差值，能够确定两个连续帧之间是否发生了场景切换。当场景切换侦测装置100应用于具有A-B重复(A-B repeat)功能的视频播放器时，场景切换侦测装置100通过比较上述差值D1与预设阈值Vth，判断出上述目标运动向量是否互相冲突，从而极有可能正确侦测到场景切换。
请参照图2，图2是依据本发明第二实施例的场景切换侦测装置200的方框图。场景切换侦测装置200包含数据流控制器201、前一帧数据缓冲器202、当前帧数据缓冲器203、计算电路205、调节电路215以及决策电路210。数据流控制器201、前一帧数据缓冲器202、当前帧数据缓冲器203以及计算电路205的功能及操作与图1中的数据流控制器101、前一帧数据缓冲器102、当前帧数据缓冲器103以及计算电路105的功能及操作相同，为简洁起见，此处不再作进一步描述。本实施例与第一实施例的主要差异在于，场景切换侦测装置200更利用调节电路215来产生与第一帧及第二帧的结构信息(texture information)相关的多个调节(adjustments)。然后，决策电路210依据第一求和结果R1’、第二求和结果R2’以及上述多个调节，来确定是否发生场景切换，其中，产生第一求和结果R1’及第二求和结果R2’的方法与图1中产生第一求和结果R1及第二求和结果R2的方法相同。
特别地，决策电路210将上述调节分别与第一求和结果R1’及第二求和结果R2’相结合，以获得调节后的求和结果R1’adj与R2’adj，然后依据调节后的求和结果R1’adj与R2’adj确定是否发生场景切换。若调节后的求和结果R1’adj与R2’adj之间的差值D2大于预设阈值Vth’，决策电路210确定前一帧与当前帧之间发生了场景切换。将在下文阐述场景切换侦测装置200参考调节后的求和结果R1’adj与R2’adj来确定是否发生场景切换的原因。在第一实施例中，当前一帧与当前帧具有复杂的结构信息时，对应于前一帧及当前帧的最小块匹配成本的求和结果R1与R2之间的差值D1的阶数(order)通常远大于对应于具有简单(plain)结构信息的两个连续帧的最小块匹配成本的求和结果之间的差值D1’的阶数。差值D1的值大于预设阈值Vth是可能的，场景切换侦测装置100因此确定发生了场景切换，而实际上，前一帧与当前帧之间并未发生场景切换。这是因为差值D1的阶数很大，因而差值D1的值通常大于预设阈值Vth。换句话说，在这种情况下，场景切换侦测装置100可能会确定发生了场景切换，从而作出错误的判断。此外，差值D1’的阶数很小，因而其值通常小于预设阈值Vth。这种情况下，场景切换侦测装置100可能作出另一错误的判断(未发生场景切换)，但实际上却发生了场景切换。为了增强第一实施例中场景切换侦测装置100的功能，提供了第二实施例中的场景切换侦测装置200。
以下描述中，分别考虑不同的因素而提供产生上述调节的两个例子。第一个例子中，调节电路215依据多个像素值的变化产生调节，这些像素值位于对应于多个最小块匹配成本的多个目标运动向量所参考的多个图像块内。特别地，对每一帧，调节电路215计算多个图像块内的多个像素值的变化的总求和结果，多个图像块分别作为对应于最小块匹配成本的目标运动向量的参考。调节电路215将这个求和结果作为与此帧相关的调节。所属领域的技术人员应可了解如何在每一图像块内产生像素值的变化的和，为简洁起见，此处不再赘述。因此，只要第一帧与第二帧(即前一帧与当前帧)不同，调节电路215就可以产生两个不同的调节，这些调节与第一帧及第二帧的结构信息相关。接着，决策电路210接收这些调节并分别从第一求和结果R1’及第二求和结果R2’中减去这些调节，以获得调节后的求和结果R1’adj与R2’adj。从而，当调节后的求和结果R1’adj与R2’adj之间的差值D2大于预设阈值Vth’时，如上所述，决策电路210确定发生了场景切换。
在第二个例子中，调节电路215依据多个像素差值的求和结果而产生调节，像素差值分别与对应于多个最小块匹配成本的多个目标运动向量所参考的多个图像块内的空间梯度(spatial gradient)相关。举例来说，调节电路215计算不同像素之间的两个总的像素差值以产生调节，不同像素分别与前一帧及当前帧的空间梯度相关。对于前一帧中目标运动向量所参考的图像块，调节电路215分别从每一当前像素值中减去左上角(left-top)的像素值，以获得与此图像块自身相关的像素差值。调节电路215接着将对应于所有图像块的像素差值相加，以产生特定的求和结果，作为与此前一帧相关的调节。接着，以类似的方式，调节电路215产生另一求和结果以作为与当前帧相关的调节。因此，决策电路210参考调节后的求和结果R1’adj与R2’adj，可正确地判定前一帧与当前帧之间是否发生场景切换，其中调节后的求和结果R1’adj与R2’adj通过从第一求和结果R1’及第二求和结果R2’中减去上述调节而产生。当然，调节电路215也可通过分别从每一当前像素值中减去右上角/右端/左端的像素值，来获得与此图像块相关的像素差值。上述方案也遵循本发明的精神。再者，对于前一帧与当前帧，调节电路215可依据多个图像块的其它结构信息(如边缘信息)来产生不同的调节，其中，多个图像块作为分别与前一帧及当前帧相关的目标运动向量的参考。
为了更清楚地解释本发明的精神，以下给出了对应于图1与图2的第一与第二实施例的相关流程图。请参照图3，图3是图1所示的场景切换侦测装置100的操作流程图，包含以下步骤：
步骤300：开始；
步骤305：控制前一帧数据缓冲器102与当前帧数据缓冲器103以输出前一帧数据与当前帧数据；
步骤310：计算与第一帧(如前一帧)内的多个图像块及第二帧(如当前帧)内的多个图像块相关的多个最小块匹配成本的第一求和结果R1及第二求和结果R2；以及
步骤315：将第一求和结果R1与第二求和结果R2之间的差值与预设阈值Vth相比较，以确定是否发生场景切换。
请参照图4，图4是图2所示的场景切换侦测装置200的操作流程图，包含以下步骤：
步骤400：开始；
步骤405：控制前一帧数据缓冲器202与当前帧数据缓冲器203以输出前一帧数据与当前帧数据；
步骤410：计算与第一帧(如前一帧)内的多个图像块及第二帧(如当前帧)内的多个图像块相关的多个最小块匹配成本的第一求和结果R1’及第二求和结果R2’；
步骤415：产生与第一帧及第二帧的结构信息相关的调节；
步骤420：将上述调节分别与第一求和结果R1’及第二求和结果R2’相结合，以获得调节后的求和结果R1’adj与R2’adj；以及
步骤425：将调节后的求和结果R1’adj与R2’adj之间的差值与预设阈值Vth’相比较，确定是否发生场景切换。
所属技术领域的技术人员可轻易完成的均等改变或润饰均属于本发明所主张的范围，本发明的权利范围应以权利要求书所限定的范围为准。

Claims (8)

1.一种场景切换侦测方法，包含有：
计算与第一帧内的多个块及第二帧内的多个块相关的多个最小块匹配成本的第一求和结果及第二求和结果；
产生与所述第一帧及所述第二帧的结构信息相关的多个调节；
将与所述第一帧及所述第二帧的结构信息相关的所述调节分别与所述第一求和结果及所述第二求和结果相结合，以获得多个调节后的求和结果；以及
依据所述调节后的求和结果确定是否发生所述场景切换。
2.如权利要求1所述的场景切换侦测方法，其特征在于，依据所述调节后的求和结果确定是否发生所述场景切换的步骤包含：
当所述调节后的求和结果之间的差值大于预设阈值时，确定发生所述场景切换。
3.如权利要求1所述的场景切换侦测方法，其特征在于，所述调节分别依据所述第一帧和所述第二帧中多个图像块中多个像素值的变化的总求和结果而产生，所述像素值位于多个目标运动向量所参考的多个图像块内，所述目标运动向量对应于所述最小块匹配成本。
4.如权利要求1所述的场景切换侦测方法，其特征在于，所述调节分别依据所述第一帧和所述第二帧中多个图像块中多个像素差值的总求和结果而产生，所述像素差值与多个目标运动向量所参考的多个图像块内的多个空间梯度相关，所述目标运动向量对应于所述最小块匹配成本。
5.一种场景切换侦测装置，包含有：
计算电路，用于计算与第一帧内的多个块及第二帧内的多个块相关的多个最小块匹配成本的第一求和结果及第二求和结果；
调节电路，耦合于决策电路，用于产生与所述第一帧及所述第二帧的结构信息相关的多个调节；以及
所述决策电路，耦合于所述计算电路，用于将与所述第一帧及所述第二帧的结构信息相关的所述调节分别与所述第一求和结果及所述第二求和结果相结合，以获得多个调节后的求和结果，并依据所述调节后的求和结果确定是否发生所述场景切换。
6.如权利要求5所述的场景切换侦测装置，其特征在于，当所述调节后的求和结果之间的差值大于预设阈值时，所述决策电路确定发生所述场景切换。
7.如权利要求5所述的场景切换侦测装置，其特征在于，所述调节电路分别依据所述第一帧和所述第二帧中多个图像块中多个像素值的变化的总求和结果而产生所述调节，所述像素值位于多个目标运动向量所参考的多个图像块内，所述目标运动向量对应于所述最小块匹配成本。
8.如权利要求5所述的场景切换侦测装置，其特征在于，所述调节电路分别依据所述第一帧和所述第二帧中多个图像块中多个像素差值的总求和结果来产生所述调节，所述像素差值与多个目标运动向量所参考的多个图像块内的多个空间梯度相关，所述目标运动向量对应于所述最小块匹配成本。
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