CN102752589A - 信息处理设备、信息处理方法和程序 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种信息处理设备、信息处理方法和程序，其中该设备包括：低位标准图像生成单元，在标准图像中缩减分配给像素的位数并且生成低位标准图像数据；低位参考图像生成单元，缩减参考图像的位数并且生成低位参考图像数据；以及运动矢量信息生成单元，根据低位标准/参考图像检测块单位的局部运动矢量并且计算所检测到的局部运动矢量的可靠度。通过缩减图像位数，可以以简单配置来检测局部运动矢量。通过根据可靠度、使用局部运动矢量来计算全局运动矢量，即使根据位数缩减后的图像检测到局部运动矢量，也可以以较高精度计算全局运动矢量。

Description

信息处理设备、信息处理方法和程序
技术领域
本技术涉及一种信息处理设备、信息处理方法和程序。具体地，本技术使得能够利用简单的配置来以较高精度进行全局运动矢量计算。
背景技术
过去，检测时间不同的图像中的物体的运动矢量，并且例如，基于所检测到的运动矢量，在进行图像的高效编码时执行运动补偿帧间编码或者通过帧间时域滤波器执行噪声降低。
作为检测这样的运动矢量的方法，例如，使用块匹配方法。在该块匹配方法中，将一个画面分割成具有若干像素的块。接着，在成块图像数据和搜索区域之间，使用预定评价函数来计算表示图像的类似度的评价值，其中该搜索区域具有时间不同的画面的成块图像数据以搜索该图像数据移动的区域。此外，基于所计算出的评价值来检测运动矢量。
在该块匹配方法中，计算搜索对象块和搜索区域内的各块之间的类似度，因此，运动矢量检测的计算量变大。为了应对该情况，JP-A-07-222158的技术在分辨率低的上层中检测像素单位的运动矢量，并且基于所检测到的像素单位的运动矢量来检测精度小于上层的像素单位的运动矢量。此外，基于精度小于像素单位的运动矢量，通过在分辨率比上层的分辨率高的下层中检测运动矢量，提高了运动矢量的检测精度并且减少了计算量。
此外，在运动矢量检测中，检测作为块单位运动矢量的局部运动矢量(“LMV”)。此外，根据所检测到的局部运动矢量来计算作为与一帧相对应的一个运动矢量的全局运动矢量(“GMV”)。例如，JP-A-2009-65332的技术根据局部运动矢量和块权重来计算全局运动矢量。
例如，提供了JP-A-07-222158(专利文献1)和JP-A-2009-65332(专利文献2)作为这些技术的参考文献。
发明内容
同时，当使用分辨率低的图像计算评价值(诸如，绝对差和(“SAD”))并且从绝对差和最小的块位置检测运动矢量时，块的数量由于分辨率低而减少。然而，即使使用分辨率低的图像，在块大小相等的情况下，也难以减少用以存储用于局部运动矢量检测的图像的存储容量。此外，难以减小用以计算评价值的逻辑电路的电路大小。此外，当根据所检测到的局部运动矢量计算全局运动矢量时，由于难以减小检测局部运动矢量所使用的存储容量和电路大小，因此难以以简单的配置来计算全局运动矢量。
考虑到前述情况，期望在本技术中提供使得能够以简单的配置且以高精度计算全局运动矢量的信息处理设备、信息处理方法和程序。
根据本公开内容的第一实施例，提供了一种信息处理设备，其包括：低位图像生成单元，被配置成在标准图像和参考图像中缩减分配给像素的位数，并且生成低位标准图像和低位参考图像；以及运动矢量信息生成单元，被配置成根据所述低位标准图像和所述低位参考图像检测作为构成图像的每个块的运动矢量的局部运动矢量，并且计算所检测到的局部运动矢量的可靠度。
在本公开内容中，低位图像生成单元在标准图像和参考图像中缩减分配给像素的位数并且生成低位标准图像和低位参考图像。例如，运动矢量信息生成单元通过块匹配来根据低位标准图像和低位参考图像检测作为构成图像的每个块的运动矢量的局部运动矢量。另外，运动矢量信息生成单元使用用于检测局部运动矢量的评价值和/或低位标准图像来计算局部运动矢量的可靠度。当使用评价值计算可靠度时，运动矢量信息生成单元使用随着低位标准图像的块与低位参考图像的块之间的类似度越高而越接近预定值的评价值，基于评价值最接近预定值的第一极值与评价值第二接近预定值的第二极值之间的差来计算该可靠度。例如，使用绝对差和作为评价值，使得可靠度随着在绝对差和最小的第一极小值与绝对差和第二小的第二极小值之间的差越大而越高。此外，在使用低位标准图像来计算可靠度的情况下，当与块图像的亮度梯度相关的角度信息的偏差变得越小时，运动矢量信息生成单元提供越高的可靠度。此外，在计算基于评价值的可靠度以及基于低位标准图像的可靠度的情况下，例如，当这些可靠度是二值信息时，运动矢量信息生成单元对这两个可靠度执行逻辑运算以对这些可靠度进行合并，并且当可靠度是多值信息时，运动矢量信息生成单元将这两个可靠度相乘以对这些可靠度进行合并。此外，设置有全局运动矢量计算单元，该全局运动矢量计算单元用于根据所检测到的局部运动矢量和所计算出的可靠度来计算作为标准图像与参考图像之间的一个图像单位运动矢量的全局运动矢量。
根据本公开内容的第二实施例，提供了一种信息处理方法，其包括以下步骤：在标准图像和参考图像中缩减分配给像素的位数，并且生成低位标准图像和低位参考图像；以及根据所述低位标准图像和所述低位参考图像检测作为构成图像的每个块的运动矢量的局部运动矢量，并且计算所检测到的局部运动矢量的可靠度。
根据本公开内容的第三实施例，提供了一种程序，该程序使得计算机执行以下步骤：在标准图像和参考图像中缩减分配给像素的位数，并且生成低位标准图像和低位参考图像；以及根据所述低位标准图像和所述低位参考图像检测作为构成图像的每个块的运动矢量的局部运动矢量，并且计算所检测到的局部运动矢量的可靠度。
这里，本技术的计算机程序例如表示可以由诸如光盘、磁盘和半导体存储器的存储介质或者通过诸如网络的通信介质提供给可以执行各种程序代码的通用计算机系统的计算机程序，其中这些介质是以计算机可读方式提供的。通过以计算机可读方式提供这样的程序，在计算机系统上实现与该程序相对应的处理。
根据本技术，根据通过在标准图像和参考图像中缩减分配给像素的位数而生成的低位标准图像和低位参考图像，检测作为构成图像的每个块的运动矢量的局部运动矢量。此外，计算所检测到的局部运动矢量的可靠度。因此，可以以简单的配置来检测局部运动矢量。此外，由于计算出局部运动矢量的可靠度，因此基于局部运动矢量和可靠度，可以以较高精度检测全局运动矢量。
附图说明
图1示出根据第一实施例的信息处理设备的配置；
图2示出根据第一实施例的信息处理设备的处理的流程图；
图3示出在生成1位图像的情况下低位参考图像生成单元的配置；
图4是示出在生成1位图像的情况下低位参考图像生成单元的处理的流程图；
图5示出在生成2位图像的情况下低位参考图像生成单元的配置；
图6示出在生成2位图像的情况下低位参考图像生成单元的处理的流程图；
图7示出在生成n位图像的情况下低位参考图像生成单元的配置；
图8是示出在生成n位图像的情况下低位参考图像生成单元的处理的流程图；
图9例示出比较结果与像素值之间的关系；
图10示出块匹配单元的配置；
图11是示出块匹配单元的处理的流程图；
图12是示出XOR值计算处理的流程图；
图13例示出一维评价值表；
图14例示出第一可靠度计算单元的配置；
图15是示出第一可靠度计算单元的处理的流程图；
图16例示出第二可靠度计算单元的配置；
图17是示出第二可靠度计算单元的处理的流程图；
图18A和18B示出可靠度合并单元的配置；
图19是示出可靠度合并单元所执行的处理的流程图；
图20例示出块权重计算单元的配置；
图21示出根据第二实施例的信息处理设备的配置；
图22示出根据第三实施例的信息处理设备的配置；以及
图23示出计算机硬件的配置示例。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本公开内容的优选实施例。应注意，在本说明书和附图中，以相同的附图标记来表示具有基本上相同的功能和结构的结构元件，并且省略了对这些结构元件的重复说明。
将按以下顺序来描述用于实现该技术的模式。
1.第一实施例
1-1.信息处理设备的配置
1-2.信息处理设备的处理操作
1-3.低位图像生成单元的配置和操作
1-4.块匹配单元的配置和操作
1-5.第一可靠度计算单元的配置和操作
1-6.第二可靠度计算单元的配置和操作
1-7.可靠度合并单元的配置和操作
1-8.全局运动矢量计算单元的配置和操作
1-9.运动补偿单元的配置和操作
2.第二实施例
3.第三实施例
3.利用程序来执行处理的情况
<1.第一实施例>
本公开内容的信息处理设备对标准图像和参考图像执行缩减分配给像素的位数的位数缩减处理，并且生成位数缩减后的低位标准图像和低位参考图像。接着，该信息处理设备通过使用低位标准图像和低位参考图像进行块匹配来检测局部运动矢量，并且基于低位标准图像和块匹配结果来计算可靠度。此外，该信息处理设备根据局部运动矢量和可靠度检测全局运动矢量，并且基于所检测到的全局运动矢量来执行参考图像的运动补偿。局部运动矢量(“LMV”)表示块单位运动矢量，以及全局运动矢量(“GMV”)表示与一帧相对应的一个运动矢量。此外，在以下说明中，将描述根据第一实施例的信息处理设备的配置和操作，然后将详细描述构成该信息处理设备的各单元。
[1-1.信息处理设备的配置]
图1示出根据第一实施例的信息处理设备的配置。信息处理设备10具有存储输入图像数据的图像存储单元21。此外，信息处理设备10具有缩减分配给像素的位数的低位标准图像生成单元31-c和低位参考图像生成单元31-r。此外，信息处理设备10具有检测局部运动矢量并计算所检测到的局部运动矢量的可靠度的运动矢量信息生成单元40。此外，信息处理设备10具有使用所检测到的局部运动矢量和所计算出的可靠度来计算全局运动矢量的全局运动矢量计算单元51。此外，信息处理设备10具有使用所计算出的全局运动矢量来执行运动补偿的运动补偿单元61。
图像存储单元21存储标准图像和参考图像的图像数据。图像存储单元21将所存储的标准图像数据DV-c输出至低位标准图像生成单元31-c。图像存储单元21将所存储的参考图像数据DV-r输出至低位参考图像生成单元31-r和运动补偿单元61。
低位标准图像生成单元31-c对标准图像数据DV-c执行位数缩减处理，并且生成低位标准图像数据DV-cb。此外，低位标准图像生成单元31-c将所生成的低位标准图像数据DV-cb输出至运动矢量信息生成单元40的块匹配单元41。例如，低位标准图像生成单元31-c对标准图像的8位图像数据执行位数缩减处理，并且生成1位的低位标准图像数据DV-cb并将其输出至块匹配单元41。
低位参考图像生成单元31-r对参考图像数据DV-r执行位数缩减处理，并且生成位数与低位标准图像的位数相同的低位参考图像数据DV-rb。此外，低位参考图像生成单元31-r将所生成的低位参考图像数据DV-rb输出至运动矢量信息生成单元40的块匹配单元41。例如，低位参考图像生成单元31-r对参考图像的8位图像数据执行位数缩减处理，并且生成1位的低位参考图像数据DV-rb并将其输出至块匹配单元41。
运动矢量信息生成单元40具有块匹配单元41、第一可靠度计算单元42、第二可靠度计算单元43和可靠度合并单元44。
块匹配单元41使用从低位标准图像生成单元31-c输出的低位标准图像数据DV-cb以及从低位参考图像生成单元31-r输出的低位参考图像数据DV-rb来执行块匹配。块匹配单元41以块单位执行匹配并且检测局部运动矢量LMV。块匹配单元41将所检测到的局部运动矢量LMV输出至全局运动矢量计算单元51。此外，块匹配单元41将为了检测局部运动矢量LMV所计算出的评价值EV输出至第一可靠度计算单元42。
第一可靠度计算单元42使用从块匹配单元41供给的评价值EV来计算块匹配单元41所检测到的局部运动矢量LMV的可靠度RV1。第一可靠度计算单元42将所计算出的可靠度RV1输出至可靠度合并单元44。
第二可靠度计算单元43使用低位标准图像数据DV-cb来计算块匹配单元41所检测到的局部运动矢量LMV的可靠度。第二可靠度计算单元43使用低位图像来计算块单位的特征量并且根据这些特征量来计算可靠度RV2。第二可靠度计算单元43将所计算出的可靠度RV2输出至可靠度合并单元44。
可靠度合并单元44对第一可靠度计算单元42所计算出的可靠度RV1和第二可靠度计算单元43所计算出的可靠度RV2进行合并，并且提供合并后的可靠度RTV作为块匹配单元41所计算出的局部运动矢量LMV的可靠度。可靠度合并单元44将合并后的可靠度RVT输出至全局运动矢量计算单元51。
全局运动矢量计算单元51使用从运动矢量信息生成单元40供给的局部运动矢量LMV和可靠度RVT来计算全局运动矢量GMV，并且将该全局运动矢量GMV输出至运动补偿单元61。
信息处理设备10包括运动补偿单元61，并且运动补偿单元61根据全局运动矢量计算单元51所计算出的全局运动矢量GMV来对参考图像执行运动补偿，并且输出运动补偿图像数据DV-mc。
[1-2.信息处理设备的处理操作]
图2是示出根据第一实施例的信息处理设备的处理的流程图。在步骤ST1中，低位标准图像生成单元31-c和低位参考图像生成单元31-r生成低位图像。低位标准图像生成单元31-c对标准图像数据DV-c执行位数缩减处理并且生成低位标准图像数据DV-cb。低位参考图像生成单元31-r对参考图像数据DV-r执行位数缩减处理并且生成低位参考图像数据DV-rb。因而，低位标准图像生成单元31-c和低位参考图像生成单元31-r生成低位图像，并且该流程进入步骤ST2。
在步骤ST2中，块匹配单元41使用低位图像来执行块匹配处理。块匹配单元41使用低位标准图像数据DV-cb和低位参考图像数据DV-rb来以块单位执行块匹配处理并检测局部运动矢量LMV，并且该流程进入步骤ST3。
在步骤ST3中，第一可靠度计算单元42基于评价值来计算可靠度RV1。第一可靠度计算单元42使用通过块匹配处理所计算出的评价值EV来计算局部运动矢量LMV的可靠度RV1，并且该流程进入步骤ST4。
在步骤ST4中，第二可靠度计算单元43基于低位图像计算可靠度。第二可靠度计算单元43根据使用低位图像所计算出的块单位特征量来计算局部运动矢量LMV的可靠度RV2，并且该流程进入步骤ST15。这里，可以并行执行步骤ST3的处理和步骤ST4的处理，或者可以首先执行步骤ST4的处理。
在步骤ST5中，可靠度合并单元44执行可靠度合并处理。可靠度合并单元44对在步骤ST3中所计算出的可靠度RV1和在步骤ST4中所计算出的可靠度RV2进行合并以生成合并后的可靠度RVT，并且该流程进入步骤ST6。
在步骤ST6中，全局运动矢量计算单元51计算全局运动矢量GMV。全局运动矢量计算单元51使用在步骤ST2中所计算出的局部运动矢量LMV和在步骤ST5中所获得的合并后的可靠度RVT来计算全局运动矢量GMV，并且该流程进入步骤ST7。
在步骤ST7中，运动补偿单元61生成运动补偿图像。运动补偿单元61根据在步骤ST6中所计算出的全局运动矢量GMV来对参考图像执行运动补偿并生成运动补偿图像数据DV-mc，并且该处理终止。
此外，该信息处理设备可以执行到步骤ST5为止的处理，并且其它装置可以计算全局运动矢量并对参考图像执行运动补偿。此外，该信息处理设备可以执行到步骤ST6为止的处理，并且其它装置可以对参考图像执行运动补偿。
[1-3.低位图像生成单元的配置和操作]
接着，将说明低位图像的生成。低位标准图像生成单元31-c对标准图像执行滤波处理，针对每个像素对滤波处理前的图像数据和滤波处理后的图像数据进行比较，并且根据这些比较结果生成位数缩减的标准图像数据DV-cb。同时，低位参考图像生成单元31-r对参考图像执行滤波处理，并且针对每个像素对滤波处理前的图像数据和滤波处理后的图像数据进行比较，并且根据这些比较结果来生成位数缩减的参考图像数据DV-rb。
图3示出在生成1位图像的情况下低位标准图像生成单元31-c的配置。这里，既设置有低位标准图像生成单元31-c，又设置有低位参考图像生成单元31-r，并且低位参考图像生成单元31-r对参考图像执行与低位标准图像生成单元31-c中的处理相同的处理。
低位标准图像生成单元31-c具有滤波处理单元311和图像比较单元312。滤波处理单元311对标准图像数据DV-c执行滤波处理。具体地，滤波处理单元311使用例如均值滤波器、带通滤波器或伪均值滤波器(pseudo mean filter)来对标准图像数据DV-c执行滤波处理。
当使用均值滤波器时，滤波处理单元311执行等式1的计算，并且计算像素位置(x，y)的滤波处理后的像素数据I’(x，y)。这里，I(i，j)表示标准图像的像素数据，并且N表示像素数。
[表达式1]
I &prime; ( x , y ) = 1 N 2 &Sigma; i = x - N 2 x + N 2 &Sigma; j = y - N 2 y + N 2 I ( i , j ) . . . ( 1 )
当使用带通滤波器时，滤波处理单元311执行等式2的计算，并且计算像素位置(x，y)的滤波处理后的像素数据I’(x，y)。这里，在等式2中，“K”表示用以确定滤波器特性的系数并且例如具有等式3所示的值。
[表达式2]
I &prime; ( x , y ) = &Sigma; i = x - N 2 x - N 2 &Sigma; j = y - N 2 y + N 2 ( I ( i , j ) &times; K ( i + N 2 , j + N 2 ) ) . . . ( 2 )
[表达式3]
K = 1 16 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 . . . ( 3 )
当使用伪均值滤波器时，滤波处理单元311执行等式4的计算，并且计算像素位置(x，y)的滤波处理后的像素数据I’(x，y)。
[表达式4]
I &prime; ( x , y ) = 1 2 ( max ( i , j ) &Element; ( N &times; N ) ( I ( i , j ) ) + min ( i , j ) &Element; ( N &times; N ) ( I ( i , j ) ) ) . . . ( 4 )
图像比较单元312将标准图像数据与经受滤波处理后的图像数据进行比较，并且提供表示该比较结果的1位信号作为低位标准图像。
图4是示出在生成1位图像的情况下低位标准图像生成单元31-c的处理的流程图。在步骤ST11中，低位标准图像生成单元31-c对标准图像执行滤波处理。低位标准图像生成单元31-c使用均值滤波器、带通滤波器等对标准图像数据DV-c执行滤波处理，并且流程进入步骤ST12。
在步骤ST12中，低位标准图像生成单元31-c判断滤波处理结果是否等于或小于标准图像。低位标准图像生成单元31-c在经受滤波处理后的图像数据和标准图像数据之间比较各图像位置的像素数据。如果低位标准图像生成单元31-c发现滤波处理结果的像素数据等于或小于标准图像的像素数据，则该流程进入步骤ST13。相反，如果低位标准图像生成单元31-c发现滤波处理结果的像素数据大于标准图像的像素数据，则该流程进入步骤ST14。在步骤ST13中，低位标准图像生成单元31-c将像素值设置为“1”，并且流程进入步骤ST15。
在步骤ST14中，低位标准图像生成单元31-c将像素值设置为“0”，并且流程进入步骤ST15。
在步骤ST15中，低位标准图像生成单元31-c判断针对所有像素的比较是否完成。如果针对所有像素的比较尚未完成，则该流程返回至步骤ST12，并且低位标准图像生成单元31-c针对下一像素执行比较。相反，如果针对所有像素的比较已完成，则低位标准图像生成单元31-c终止处理。
因而，通过针对每个像素比较滤波处理前的图像数据和滤波处理后的图像数据，可以根据这些比较结果来生成分配给像素的1位的图像。
接着，将说明低位标准图像生成单元31-c生成2位图像或n位图像的情况。图5示出在生成2位图像的情况下低位标准图像生成单元31-c的配置。
低位标准图像生成单元31-c具有滤波处理单元311a和311b以及图像比较单元312a和312b。滤波处理单元311a对标准图像数据执行滤波处理。如上所述，滤波处理单元311a使用均值滤波器、带通滤波器、伪均值滤波器等来对标准图像数据执行滤波处理。图像比较单元312a将标准图像数据与经受滤波处理后的图像数据进行比较，并且提供表示比较结果的1位信号作为2位图像的最低有效位数据。滤波处理单元311b利用与滤波处理单元311a的滤波特性不同的滤波特性对标准图像数据执行滤波处理。与滤波处理单元311a类似，滤波处理单元311b使用均值滤波器、带通滤波器、伪均值滤波器等来对标准图像数据执行滤波处理。图像比较单元312b将标准图像数据与经受滤波处理后的图像数据进行比较，并且提供表示比较结果的1位信号作为2位图像的最高有效位数据。
因而，通过针对每个像素比较滤波处理前的图像数据和滤波处理后的图像数据，可以根据这些比较结果来生成分配给像素的2位的图像数据DV。
图6是示出在生成2位图像的情况下低位标准图像生成单元31-c的处理的流程图。在步骤ST21中，低位标准图像生成单元31-c对标准图像执行第一滤波处理。低位标准图像生成单元31-c使用均值滤波器、带通滤波器等来对标准图像数据执行第一滤波处理，并且流程进入步骤ST22。
在步骤ST22中，低位标准图像生成单元31-c判断第一滤波处理结果是否等于或小于标准图像。低位标准图像生成单元31-c使用经受滤波处理后的图像数据和标准图像数据来比较各图像位置的像素数据。如果低位标准图像生成单元31-c发现滤波处理结果的像素数据等于或小于标准图像数据的像素数据，则流程进入步骤ST23。相反，如果低位标准图像生成单元31-c发现滤波处理结果的像素数据大于标准图像的像素数据，则流程进入步骤ST24。
在步骤ST23中，低位标准图像生成单元31-c将像素值设置为“1”并提供该像素值作为2位图像的最低有效位数据，并且流程进入步骤ST25。
在步骤ST24中，低位标准图像生成单元31-c将像素值设置为“0”并提供该像素值作为2位图像的最低有效位数据，并且流程进入步骤ST25。
在步骤S25中，低位标准图像生成单元31-c对标准图像执行第二滤波处理。低位标准图像生成单元31-c使用均值滤波器、带通滤波器等、利用与步骤ST21不同的特性来对标准图像数据执行第二滤波处理，并且流程进入步骤ST26。
在步骤ST26中，低位标准图像生成单元31-c判断第二滤波处理结果是否等于或小于标准图像。低位标准图像生成单元31-c使用经受滤波处理后的图像数据和标准图像数据来比较各图像位置的像素数据。如果低位标准图像生成单元31-c发现滤波处理结果的像素数据等于或小于标准图像的像素数据，则流程进入步骤ST27。相反，如果低位标准图像生成单元31-c发现滤波处理结果的像素数据大于标准图像的像素数据，则流程进入步骤ST28。
在步骤ST27中，低位标准图像生成单元31-c将像素值设置为“1”并提供该像素值作为2位图像的最高有效位数据，并且流程进入步骤ST29。
在步骤ST28中，低位标准图像生成单元31-c将像素值设置为“0”并提供该像素值作为2位图像的最高有效位数据，并且流程进入步骤ST29。
在步骤S29中，低位标准图像生成单元31-c判断针对所有像素的比较是否完成。如果针对所有像素的比较尚未完成，则流程返回至步骤ST22，并且低位标准图像生成单元31-c针对下一像素执行比较。相反，如果针对所有像素的比较已完成，则低位标准图像生成单元31-c终止处理。
因而，通过针对每个像素比较滤波处理前的图像数据和滤波处理后的图像数据，可以根据这些比较结果来生成分配给像素的2位的图像。
接着，将说明生成n位图像的情况。图7示出在生成n位图像的情况下低位标准图像生成单元31-c的配置。
低位标准图像生成单元31-c具有滤波处理单元311、阈值设置单元313和图像比较单元314。滤波处理单元311对标准图像数据DV-c执行滤波处理。如上所述，滤波处理单元311使用均值滤波器、带通滤波器、伪均值滤波器等来对标准图像执行滤波处理。
阈值设置单元313对经受滤波处理后的图像数据执行偏移处理，并将经受滤波处理后的图像数据和经受偏移处理后的图像数据设置为阈值。此外，阈值设置单元313将所设置的阈值输出至图像比较单元314。
图像比较单元314针对每个像素将标准图像数据与从阈值设置单元313输出的阈值进行比较，并且提供表示比较结果的n位信号作为低位标准图像数据DV-cb。
图8是示出在生成n位图像的情况下低位标准图像生成单元31-c的处理的流程图。在步骤ST31中，低位标准图像生成单元31-c对标准图像执行滤波处理。具体地，低位标准图像生成单元31-c使用均值滤波器、带通滤波器等来对标准图像数据执行滤波处理，并且流程进入步骤ST32。
在步骤ST32中，低位标准图像生成单元31-c执行阈值设置。低位标准图像生成单元31-c对经受滤波处理后的图像数据执行偏移处理并将经受滤波处理后的图像数据和经受偏移处理后的图像数据设置为阈值，并且该流程进入步骤ST33。例如，在生成2位图像的情况下，低位标准图像生成单元31-c提供通过使经受滤波处理后的图像数据减少预设的偏移量而获得的图像数据作为第一阈值。此外，低位标准图像生成单元31-c提供经受滤波处理后的图像数据作为第二阈值，并且提供通过使经受滤波处理后的图像数据增加预设的偏移量而获得的图像数据作为第三阈值。此外，在生成n位图像的情况下，低位标准图像生成单元31-c基于经受滤波处理后的图像数据来设置(2n-1)个阈值。
在步骤ST33中，低位标准图像生成单元31-c针对每个像素将标准图像数据与阈值进行比较。如果低位标准图像生成单元31-c发现标准图像数据小于第一阈值Th1，则流程进入步骤ST34。如果低位标准图像生成单元31-c发现标准图像数据等于或大于第一阈值Th1但小于第二阈值Th2，则流程进入步骤ST35。如果低位标准图像生成单元31-c发现标准图像数据等于或大于第二阈值Th2但小于第三阈值Th3，则流程进入步骤ST36。如果低位标准图像生成单元31-c发现标准图像数据等于或大于第三阈值Th3，则流程进入步骤ST37。
在步骤ST34中，低位标准图像生成单元31-c将像素值设置为“0”，并且流程进入步骤ST38。
在步骤ST35中，低位标准图像生成单元31-c将像素值设置为“1”，并且流程进入步骤ST38。
在步骤ST36中，低位标准图像生成单元31-c将像素值设置为“2”，并且流程进入步骤ST38。
在步骤ST37中，低位标准图像生成单元31-c将像素值设置为“3”，并且流程进入步骤ST38。
在步骤ST38中，低位标准图像生成单元31-c判断针对所有像素的比较是否完成。如果针对所有像素的比较尚未完成，则流程返回至步骤ST32，并且低位标准图像生成单元31-c针对下一像素执行比较。此外，如果针对所有像素的比较已完成，则低位标准图像生成单元31-c终止处理。
图9例示出比较结果与像素值之间的关系。当像素位置位于区域PA1时，标准图像的像素值等于或大于第二阈值Th2但小于第三阈值Th3。因此，低位标准图像生成单元31-c将区域PA1的像素值设置为“2”。当像素位置位于区域PA2时，标准图像的像素值等于或大于第三阈值Th3。因此，低位标准图像生成单元31-c将区域PA2的像素值设置为“3”。当像素位置位于区域PA3时，标准图像的像素值等于或大于第二阈值Th2但小于第三阈值Th3。因此，低位标准图像生成单元31-c将区域PA3的像素值设置为“2”。当像素位置位于区域PA4时，标准图像的像素值等于或大于第一阈值Th1但小于第二阈值Th2。因此，低位标准图像生成单元31-c将区域PA4的像素值设置为“1”。当像素位置位于区域PA5时，标准图像的像素值小于第一阈值Th1。因此，低位标准图像生成单元31-c将区域PA5的像素值设置为“0”。
因而，代替经受滤波处理后的图像数据，通过使用基于经受滤波处理后的图像数据所设置的阈值并针对每个像素对阈值与滤波处理前的像素水平进行像素水平比较，可以根据比较结果来生成分配给像素的n位的图像。
[1-4.块匹配单元的配置和操作]
接着，将说明块匹配单元。该块匹配单元在标准图像块和参考图像块之间计算评价值，并基于评价值来检测局部运动矢量。即，基于评价值，块匹配单元检测标准图像块图像的图像和参考图像块图像的图像最相似的块位置，并且根据所检测到的块位置的坐标值来计算局部运动矢量。
图10示出块匹配单元41的配置。块匹配单元41使用低位标准图像数据DV-cb和低位参考图像数据DV-rb来计算局部运动矢量。
参考块指定单元411指定低位标准图像中用于检测运动矢量的块，并将所指定的块内的图像数据输出至评价值计算单元413。
参考块指定单元412从运动矢量搜索范围中指定参考块范围，并将所指定的范围的图像数据输出至评价值计算单元413。
评价值计算单元413在标准块指定单元411所指定的块与参考块指定单元412所指定的搜索范围内的块之间计算评价值。通过使搜索范围内的块在该搜索范围内顺次移动来在各位置处执行该评价值计算。评价值计算单元413使用随着低位标准图像的块与低位参考图像的块之间的类似度越高而越接近预定值的评价值来作为评价值。例如，使用绝对差和(SAD)或者XOR的和(SOX)作为评价值。此外，例如，可以使用平方差和(SSD)或者归一化互相关(“NCC”)作为评价值。
当使用绝对差和SAD时，评价值计算单元413执行等式5的计算。这里，在等式5中，T(i，j)表示低位标准图像块内处于位置(i，j)的像素数据，以及S(i，j)表示低位参考图像块内处于位置(i，j)的像素数据。
[表达式5]
SAD = &Sigma; i &Sigma; j | T ( i , j ) - S ( i , j ) | . . . ( 5 )
当使用XOR的和SOR作为评价值时，评价值计算单元413执行等式6和等式7的计算。这里，在用于计算XOR值的等式7中，T(i，j)表示低位标准图像块内处于位置(i，j)的像素数据，以及S(i，j)表示低位参考图像块内处于位置(i，j)的像素数据。
[表达式6]
SOX = &Sigma; i &Sigma;XOR ( i , j ) . . . ( 6 ) j
XOR = T ( i , j ) &CircleTimes; S ( i , j ) . . . ( 7 )
此外，当使用XOR的和SOR作为评价值时，如果低位标准图像数据和低位参考图像数据均为n位，则评价值计算单元413执行等式8的计算，作为对n位的XOR值的计算。即，通过等式8的计算，如果这些项的像素数据均相等，则提供“XOR＝0”，而如果这些项的像素数据不相等，则提供“XOR＝1”。这里，在等式8中，“k”表示分配给像素的位数的第k位。
[表达式7]
XOR = T ( i , j ) &CircleTimes; S ( i , j ) = &cup; k = 1 n ( T k ( i , j ) &CircleTimes; S k ( i , j ) ) . . . ( 8 )
局部运动矢量确定单元414基于评价值来检测与标准图像块的类似度最高的参考图像块的位置。此外，根据标准图像块与类似度最高的参考图像块之间的坐标差来求出局部运动矢量LMV。
图11是示出块匹配单元41的处理的流程图。在步骤ST41中，块匹配单元41指定标准块位置。块匹配单元41针对低位标准图像指定运动矢量检测的标准块位置，并且流程进入步骤ST42。
在步骤ST42中，块匹配单元41设置搜索范围。块匹配单元41针对低位参考图像设置搜索范围，并且流程进入步骤ST43。
在步骤ST43中，块匹配单元41指定参考块位置。块匹配单元41在搜索范围中指定运动矢量检测的参考块位置，并且流程进入步骤ST44。
在步骤ST44中，块匹配单元41计算评价值。块匹配单元41根据标准块和参考块的像素数据来计算评价值。块匹配单元41计算绝对差和SAD、XOR的和SOR等作为评价值。此外，如果低位标准图像和低位参考图像均为n位，则执行图12所示的XOR值计算处理以针对块内的每个像素确定XOR值。
在步骤ST51中，块匹配单元41将表示位位置的参数k设置为“k＝1”。块匹配单元41将表示位位置的参数k设置为表示低位标准图像和低位参考图像的像素数据的最低有效位的“k＝1”，并且流程进入步骤ST52。
在步骤ST52中，块匹配单元41判断参数k是否大于n。如果块匹配单元41发现参数k不大于低位标准图像和低位参考图像的像素数据的最高有效位，则流程进入步骤ST53。相反，如果块匹配单元41发现参数k大于低位标准图像和低位参考图像的像素数据的最高有效位，则流程进入步骤ST58。
在步骤ST53中，块匹配单元41读取第k个位。块匹配单元41从低位标准图像和低位参考图像的像素数据读取第k个位的数据，并且流程进入步骤ST54。
在步骤ST54中，块匹配单元41进行XOR计算。块匹配单元41对在步骤ST53中所读取的第k个位的数据执行异或(XOR)计算，并且流程进入步骤ST55。
在步骤ST55中，块匹配单元41判断第k个是否为“XOR＝1”。如果块匹配单元41发现在步骤ST54中所计算出的第k个位的XOR是“0”，则流程进入步骤ST56。此外，如果块匹配单元41发现在步骤ST54中所计算出的第k个位的XOR是“1”，则流程进入步骤ST57。
在步骤ST56中，块匹配单元41执行“k＝k+1”的计算并更新参数k，并且流程返回至步骤ST52。
在步骤ST57中，块匹配单元41将“XOR＝1”设置为n位的XOR值，并且终止处理。
在步骤ST58中，块匹配单元41将“XOR＝0”设置为n位的XOR值，并且终止处理。
通过执行这种处理，确定在低位标准图像和低位参考图像的像素数据中、从最低有效位到最高有效位，各个位值是否相同。这里，如果位值不相等，则将XOR值设置为“XOR＝1”。相反，如果所有的位值均相同，则将XOR值设置为“XOR＝0”。即，如果低位标准图像和低位参考图像的n位像素数据不相等，则将n位的XOR值设置为“XOR＝1”，而如果n位像素数据相等，则将n位的XOR值设置为“XOR＝0”。
这样，即使低位标准图像数据和低位参考图像数据均为n位，也可以获得XOR值。
参照图11，在步骤ST45中，块匹配单元41判断针对搜索范围内的所有块的评价值计算是否完成。如果块匹配单元41发现针对所有块的评价值计算尚未完成，则该流程进入步骤ST46，而如果块匹配单元41发现针对所有块的评价值计算已完成，则流程进入步骤ST47。
在步骤ST46中，块匹配单元41指定参考块的新位置。块匹配单元41在参考范围内指定评价值计算尚未完成的参考块的新位置，并且流程返回至步骤ST44。
在步骤ST47中，块匹配单元41针对标准块检测运动块。块匹配单元41根据所计算出的评价值来判断与标准图像块的类似度最高的参考图像块位置，并且根据该判断出的参考图像块位置与标准图像块位置之间的坐标差来计算局部运动矢量，并且流程进入步骤ST48。
在步骤ST48中，块匹配单元41判断是否针对所有标准块均完成了处理。如果块匹配单元41发现剩余处理尚未完成的标准块，则流程进入步骤ST49，而如果块匹配单元41发现已针对所有标准块完成了处理，则终止该块匹配处理。
在步骤ST49中，块匹配单元41指定标准块的新位置。块匹配单元41指定局部运动矢量检测尚未完成的标准块的新位置，并且该处理返回至步骤ST42。
通过执行这种处理，可以针对低位标准图像中的各标准块检测局部运动矢量。
[1-5.第一可靠度计算单元的配置和操作]
第一可靠度计算单元42使用从块匹配单元41供给的评价值来计算块匹配单元41所检测到的局部运动矢量LMV的可靠度。第一可靠度计算单元42将所计算出的可靠度输出至可靠度合并单元44。以下，将说明使用绝对差和(SAD)作为评价值EV的情况。此外，如果使用绝对差和(SAD)，则类似度最高的评价值是“0”。因此，如果使用绝对差和(SAD)，则第一可靠度计算单元42使用极小值来计算可靠度。
图13以一维评价值表例示出搜索范围与评价值之间的关系。如果极小值当中评价值EV最小的第一极小值与极小值当中评价值EV第二小的第二极小值之间的差小，则难以判断第一极小值和第二极小值中的哪一个是与局部运动矢量相对应的正确位置。然而，如果第一极小值与第二极小值之间的差大，则第一极小值的位置作为与局部运动矢量相对应的位置更加可靠。因此，使用第一极小值与第二极小值之间的差作为可靠度判断值，判断为可靠度随着可靠度判断值越大而越高，而随着可靠度判断值越小而越低。例如，当可靠度由二值信息来表示并且差分值DF(＝第二极小值-第一极小值)被用作可靠度判断值时，如果可靠度判断值等于或大于阈值，则判断为可靠度高，并且将可靠度RV1设置为“1”。此外，如果可靠度判断值小于阈值，则判断为可靠度低，并且将可靠度RV1设置为“0”。此外，如果可靠度由多值信息来表示，则将差分值DF除以理论最大差分值DFmax，并且使用该相除结果的可靠度判断值作为可靠度RV1。这里，关于极小值，如果使用二维评价值表，则使用与上下左右的周围像素相比像素值小的像素的像素值作为极小值。此外，关于这些极小值，假定仅第一极小值存在而第二极小值不存在。在这种情况下，关于第二极小值，可以使用理论最大值作为第二极小值。当使用二维评价值表时，理论最大值是最大值DFmax(＝水平块宽度×垂直块宽度×像素亮度最大值)。
此外，可靠度RV1不限于第一极小值与第二极小值之间的差，并且可以根据第二极小值与第一极小值之比来确定。例如，计算出(1-第一极小值/第二极小值)作为可靠度判断值。这里，当第一极小值与第二极小值之比小时，该可靠度判断值变大，并且当第一极小值更接近第二极小值时，该可靠度判断值变小。因此，当将可靠度判断值与阈值进行比较、并且可靠度判断值等于或大于阈值时，判断为可靠度高，并且将可靠度RV1设置为“1”。此外，如果可靠度判断值小于阈值，则判断为可靠度低，并且将可靠度RV1设置为“0”。此外，当可靠度由多值信息来表示时，可以使用可靠度判断值作为可靠度RV1。
图14例示出第一可靠度计算单元42的配置。第一可靠度计算单元42具有极小值计算单元421、可靠度判断值计算单元422和可靠度确定单元433。极小值计算单元421根据评价值表来计算第一极小值和第二极小值。如上所述，可靠度判断值计算单元422根据第一极小值和第二极小值来计算可靠度判断值。可靠度确定单元423基于所计算出的可靠度判断值来确定可靠度。例如，将可靠度判断值与阈值进行比较，并且基于该比较结果，生成为二值信息的可靠度RV1。此外，如果生成了为多值信息的可靠度，则可以使用可靠度判断值作为可靠度RV1。
图15是示出第一可靠度计算单元的处理的流程图。在步骤ST61中，第一可靠度计算单元42针对每个像素执行极小值判断。第一可靠度计算单元42针对评价值表内的每个像素判断是否提供了极小值，并且流程进入步骤ST62。关于是否提供了极小值的判断，例如，当评价值表是二维表时，将像素值比上下左右的周围像素的像素值小的像素的像素值判断为极小值。
在步骤ST62中，第一可靠度计算单元42选择第一极小值。第一可靠度计算单元42选择在步骤ST61中所判断出的极小值当中评价值EV最小的极小值作为第一极小值，并且流程进入步骤ST63。
在步骤ST63中，第一可靠度计算单元42选择第二极小值。第一可靠度计算单元42选择在步骤ST61中所判断出的极小值当中评价值第二小的极小值作为第二极小值，并且流程进入步骤ST64。这里，可以并行执行步骤ST62的处理和步骤ST63的处理，或者可以首先执行步骤ST63的处理。
在步骤ST64中，第一可靠度计算单元42计算可靠度判断值。第一可靠度计算单元42根据第一极小值和第二极小值来计算可靠度判断值，并且流程进入步骤ST65。例如，第一可靠度计算单元42使用通过从第二极小值减去第一极小值而获得的差值作为可靠度判断值。此外，基于第一极小值与第二极小值之比，第一可靠度计算单元42可以如上所述那样计算可靠度判断值。
在步骤ST65中，第一可靠度计算单元42基于可靠度判断值来确定可靠度。例如，在可靠度是二值数据的情况下，如果将在步骤ST64中所计算出的可靠度判断值与阈值进行比较并且可靠度判断值小于阈值，则判断为可靠度低，并且将可靠度RV1设置为“0”。相反，如果可靠度判断值等于或大于阈值，则判断为可靠度高，并且将可靠度RV1设置为“1”。当可靠度是连续值时，可以使用可靠度判断值作为可靠度。
此外，当使用平方差和(“SSD”)作为评价值时，平方差和随着类似度越高而越接近于“0”。因此，通过执行与在使用绝对差和的情况下相同的处理，可以计算可靠度。此外，当使用归一化互相关(“NCC”)时，该归一化互相关是“-1至+1”的范围内的值，并且随着类似度越高而越接近于“1”。因此，当使用归一化互相关时，使用最大值来计算可靠度。
[1-6.第二可靠度计算单元的配置和操作]
第二可靠度计算单元43根据低位图像来针对每个块计算特征量，并且根据特征量来计算块匹配单元41所检测到的局部运动矢量的可靠度。
表1示出低位图像块与局部运动矢量的可靠度之间的关系。这里，表1示出低位图像是1位图像的情况。此外，例如，一起说明低位转换前的8位图像作为参考。当1位图像块具有独特图案或者8位图像块为独特纹理区域时，所检测到的局部运动矢量表示正确的运动矢量。因此，所检测到的局部运动矢量的可靠度高。当1位图像块具有重复图案或者8位图像块为重复图案区域时，所检测到的局部运动矢量由于图案重复而可能没有表示正确的运动矢量。因此，所检测到的局部运动矢量的可靠度低。当1位图像块具有随机图案或者8位图像块为平坦区域时，由于不存在明显的图案特征，因此所检测到的局部运动矢量可能没有表示正确的运动矢量。因此，所检测到的局部运动矢量的可靠度低。
[表1]
Figure BDA0000152676480000201
因此，第二可靠度计算单元43求出与块图案相应的特征量，并且根据该特征量来计算局部运动矢量的可靠度。第二可靠度计算单元43求出与图像亮度梯度相关的角度信息作为二维矢量，并且基于该角度信息来计算特征量。在这种情况下，第二可靠度计算单元43从表2中选择与像素位置(i，j)相对应的二维矢量Gij。这里，假定像素位置(i，j+1)的像素水平是T(i，j+1)。此外，假定像素位置(i，j-1)、(i+1，j)和(i-1，j)的像素水平是T(i，j-1)、T(i+1，j)和T(i-1，j)。
[表2]
Figure BDA0000152676480000212
例如，在“(T(i，j+1)-T(i，j-1))＝-1，(T(i+1，j)-T(i-1，j))＝0”的情况下，根据表2，二维矢量Gij是Gij＝(G1ij，G2ij)＝(-1，0)。
此外，第二可靠度计算单元43根据等式9来计算二维矢量Gij的标准偏差std，并且提供该标准偏差作为特征量。
[表达式8]
std = &Sigma; ( G 1 ij - &Sigma; G 1 ij n ) 2 + &Sigma; ( G 2 ij - &Sigma; G 2 ij n ) 2 . . . ( 9 )
第二可靠度计算单元43将如上所述那样计算出的特征量与阈值进行比较以确定可靠度。例如，如果该特征量(标准偏差)小于阈值，则第二可靠度计算单元43判断为可靠度高并将可靠度RV2设置为“1”，而如果该特征量(标准偏差)等于或大于阈值，则第二可靠度计算单元43判断为可靠度低并将可靠度RV2设置为“0”。这里，可靠度不限于二值信息，并且可以是多值信息。例如，当标准偏差的理论最大值是std_max时，可以提供通过等式10所计算出的值作为可靠度。
可靠度＝(1-std)/std_max  (10)
图16示出第二可靠度计算单元43的配置。第二可靠度计算单元43具有标准块指定单元431、角度信息生成单元432、特征量计算单元433和可靠度确定单元434。标准块指定单元431指定标准块以计算可靠度。角度信息生成单元432使用标准块像素来根据表2生成角度信息。特征量计算单元433例如使用所生成的角度信息来执行等式9的计算，并且计算标准偏差作为特征量。可靠度确定单元434基于所计算出的特征量来确定可靠度RV2。可靠度确定单元434将特征量和阈值进行比较，以基于该比较结果来确定可靠度RV2。此外，可靠度确定单元434可以根据特征量计算单元433所计算出的特征量与该特征量的理论最大值之比来确定可靠度RV2。
图17是示出第二可靠度计算单元43的处理的流程图。在步骤ST71中，第二可靠度计算单元43指定标准块位置以计算可靠度，并且流程进入步骤ST72。
在步骤ST72中，第二可靠度计算单元43针对块内的每个像素生成角度信息。第二可靠度计算单元43针对块内的各像素生成角度信息，并且流程进入步骤ST73。
在步骤ST73中，第二可靠度计算单元43判断针对块内的所有像素的角度信息生成是否完成。如果第二可靠度计算单元43发现块内存在角度信息未生成的像素，则流程返回至步骤ST72，以针对角度信息未生成的像素生成角度信息。相反，如果第二可靠度计算单元43发现针对块内的所有像素的角度信息生成已完成，则流程进入步骤ST74。
在步骤ST74中，第二可靠度计算单元43计算特征量。第二可靠度计算单元43例如计算在步骤ST72中所计算出的所有像素的角度信息的标准偏差作为特征量，并且流程进入步骤ST75。
在步骤ST75中，第二可靠度计算单元43基于特征量来确定可靠度。例如，当可靠度由二值信息来表示时，第二可靠度计算单元43将在步骤ST74中所计算出的特征量与阈值进行比较，并且如果该特征量等于或大于阈值，则判断为可靠度低并将可靠度RV2设置为“0”。相反，如果该特征量小于阈值，则判断为可靠度高并将可靠度RV2设置为“1”。当可靠度由多值信息来表示时，第二可靠度计算单元43执行等式10的计算，并且确定可靠度RV2。
[1-7.可靠度合并单元的配置和操作]
可靠度合并单元44对第一可靠度计算单元42所计算出的可靠度RV1和第二可靠度计算单元43所计算出的可靠度RV2进行合并，并且确定块匹配单元41所检测到的局部运动矢量的可靠度。可靠度合并单元44将合并后的可靠度RVT输出至全局运动矢量计算单元51。
当可靠度是二值信息时，可靠度合并单元44计算两个可靠度的逻辑析取或逻辑积作为合并结果。在使用两个可靠度的逻辑析取计算结果的情况下，当判断为两个可靠度中的一个高时，判断为可靠度高。此外，在使用两个可靠度的逻辑积的情况下，当判断为两个可靠度都高时，判断为可靠度高。
此外，当可靠度是多值信息时，例如，可靠度合并单元44将两个可靠度相乘，并且提供该相乘结果作为合并后的可靠度RVT。这里，在第一可靠度计算单元42和第二可靠度计算单元43中分别对可靠度合并单元44所使用的两个可靠度进行归一化，以使得这些可靠度例如在“0”至“1”的范围内。
图18A和图18B示出可靠度合并单元的配置，图18A示出可靠度是二值信息的情况并且图18B示出可靠度是多值信息的情况。
当可靠度是二值信息时，可靠度合并单元44包括逻辑运算单元441。逻辑运算单元441对从第一可靠度计算单元42给出的可靠度RV1和第二可靠度计算单元43给出的可靠度RV2执行逻辑运算，并将该运算结果作为可靠度RVT输出至全局运动矢量计算单元51。此外，当可靠度是多值信息时，可靠度合并单元44包括乘法器442。乘法器442将从第一可靠度计算单元42给出的归一化后的可靠度RV1与从第二可靠度计算单元43给出的归一化后的可靠度RV2相乘，并将该相乘结果作为可靠度RVT输出至全局运动矢量计算单元51。
图19是示出可靠度合并单元所执行的处理的流程图。在步骤ST81中，可靠度合并单元44针对每个块获得可靠度。可靠度合并单元44针对每个块获得第一可靠度计算单元42所计算出的可靠度RV1和第二可靠度计算单元43所计算出的可靠度RV2，并且流程进入步骤ST82。
在步骤ST82中，可靠度合并单元44执行可靠度合并处理。可靠度合并单元44如上所述那样执行可靠度的逻辑运算或乘法运算以对可靠度进行合并，并且流程进入步骤ST83。
在步骤ST83中，可靠度合并单元44判断是否针对所有块完成了处理。如果存在可靠度合并处理未被执行的块，则流程返回至步骤ST81，并且可靠度合并单元44对可靠度合并处理未被执行的块重复步骤ST81及随后步骤的处理。相反，如果不存在可靠度合并处理未被执行的块，则可靠度合并单元44终止该可靠度合并处理。
[1-8.关于全局运动矢量计算单元]
接下来，将说明全局运动矢量计算单元51。全局运动矢量计算单元51从针对通过将一幅图像分割成多个块而得到的每个块所检测到的局部运动矢量LMV中、基于可靠度RVT来选择可靠度高的局部运动矢量LMV。例如，全局运动矢量计算单元51选择可靠度RVT为“1”的局部运动矢量LMV。全局运动矢量计算单元51根据所选择的局部运动矢量LMV计算全局运动矢量GMV。因而，作为选择可靠度高的局部运动矢量并根据所选择的局部运动矢量来计算全局运动矢量的方法，可以采用例如“IEEE Transactions on Consumer Electronics，Vol.52，No.2，MAY2006”中所公开的方法。
此外，根据可靠度RVT对以块单位所检测到的局部运动矢量LMV进行加权，并且全局运动矢量计算单元51可以根据加权后的局部运动矢量LMV计算全局运动矢量。因而，通过使用基于根据可靠度RVT加权后的局部运动矢量LMV来计算全局运动矢量的方法，与可靠度是二值信息的情况相比，在可靠度是多值信息的情况下，可以更加精确地进行加权。作为基于根据可靠度RVT加权后的局部运动矢量LMV来计算全局运动矢量的方法，可以采用例如“JP-A-2009-65332”中所公开的方法。在这种情况下，设置图20所示的块权重计算单元50，并且全局运动矢量计算单元51根据加权后的局部运动矢量LMV来计算全局运动矢量。
块权重计算单元50具有块方差值计算单元501、图像间协方差计算单元502和周围LMV相关计算单元503。此外，块权重计算单元50具有LMV相应权重计算单元504、残差相应权重计算单元505、方差相应权重计算单元506、协方差相应权重计算单元507、LMV相关相应权重计算单元508和乘法器509。
块权重计算单元50在LMV相应权重计算单元504中计算LMV相应权重[W_lmv]，并且在残差相应权重计算单元505中计算残差相应权重[W_sad]。此外，块权重计算单元50在方差相应权重计算单元506中计算方差相应权重[W_var]，在协方差相应权重计算单元507中计算协方差相应权重[W_cor]，并且在LMV相关相应权重计算单元508中计算LMV相关相应权重[W_lmvcor]。块权重计算单元50采用如下配置：如等式11所示那样将这些块权重与可靠度RVT相应权重[W_RVT]相乘，并且计算最终块权重[W_block]。
W_block＝W_lmv×W_sad×W_var×W_cor×W_lmvcor×W_RVT    (11)
全局运动矢量计算单元51基于块权重计算单元50所计算出的块权重[W_block]和与各块相对应的局部运动矢量LMV来计算全局运动矢量GMV。
将全局运动矢量计算单元51所计算出的全局运动矢量输出至运动补偿单元61，并且运动补偿单元61根据该全局运动矢量对参考图像执行运动补偿并输出运动补偿图像。
因而，根据第一实施例，可以以低成本、使用低位图像来计算局部运动矢量和该局部运动矢量的可靠度。此外，通过使用局部运动矢量和可靠度，可以以较高的性能检测诸如成像设备运动的全局运动矢量。
<2.第二实施例>
顺便提及，尽管在第一实施例中设置有用于根据评价值计算可靠度的第一可靠度计算单元以及用于根据低位图像计算可靠度的第二可靠度计算单元，但可以采用具有这些可靠度计算单元中的一个的配置。接着，在第二实施例中，图21示出仅设置有用于根据评价值计算可靠度的第一可靠度计算单元作为可靠度计算单元的配置。这里，在图21中，与图1中相同的部件具有相同的附图标记。
信息处理设备10a具有用于存储输入图像数据的图像存储单元21、以及用于缩减分配给像素的位数的低位标准图像生成单元31-c和低位参考图像生成单元31-r。此外，信息处理设备10a具有用于计算局部运动矢量和可靠度的运动矢量信息生成单元40a、以及用于使用所计算出的局部运动矢量和可靠度来计算全局运动矢量的全局运动矢量计算单元51。此外，信息处理设备10a具有用于使用所计算出的全局运动矢量来执行运动补偿的运动补偿单元61。
图像存储单元21存储标准图像和参考图像的图像数据。图像存储单元21将所存储的标准图像数据输出至低位标准图像生成单元31-c。图像存储单元21将所存储的参考图像数据输出至低位参考图像生成单元31-r和运动补偿单元61。
低位标准图像生成单元31-c对标准图像数据执行位数缩减处理，并且生成低位标准图像数据。此外，低位标准图像生成单元31-c将所生成的低位标准图像数据输出至运动矢量信息生成单元40a的块匹配单元41。例如，低位标准图像生成单元31-c对8位的标准图像数据执行位数缩减处理，并且将1位的低位标准图像数据输出至块匹配单元41。
低位参考图像生成单元31-r对参考图像数据执行位数缩减处理，并且生成位数与低位标准图像的位数相同的低位参考图像。低位参考图像生成单元31-r将所生成的低位参考图像的图像数据输出至运动矢量信息生成单元40a的块匹配单元41。
运动矢量信息生成单元40a具有块匹配单元41和第一可靠度计算单元42。
块匹配单元41使用从低位标准图像生成单元31-c输出的低位标准图像数据和从低位参考图像生成单元31-r输出的低位参考图像数据来执行块匹配。块匹配单元41基于通过进行块匹配所计算出的评价值来检测局部运动矢量。块匹配单元41将所检测到的局部运动矢量LMV输出至全局运动矢量计算单元51。同时，将该评价值输出至第一可靠度计算单元42。
第一可靠度计算单元42使用从块匹配单元41供给的评价值来计算块匹配单元41所检测到的局部运动矢量的可靠度。第一可靠度计算单元42将所计算出的可靠度输出至全局运动矢量计算单元51。
全局运动矢量计算单元51使用从运动矢量信息生成单元40供给的局部运动矢量和可靠度来计算全局运动矢量，并将该全局运动矢量输出至运动补偿单元61。运动补偿单元61根据全局运动矢量计算单元51所计算出的全局运动矢量来对参考图像执行运动补偿，并且输出运动补偿图像。
因而，即使在第二实施例中，也可以计算局部运动矢量和可靠度，并且使用所计算出的局部运动矢量和可靠度来计算全局运动矢量，以使得可以以低成本检测全局运动矢量。此外，使用局部运动矢量的可靠度，以使得可以以更高的性能计算全局运动矢量。
<3.第三实施例>
接着，在第三实施例中，图22示出仅设置有用于根据低位图像计算可靠度的第二可靠度计算单元作为可靠度计算单元的配置。此外，在图22中，与图1中相同的部件具有相同的附图标记。
信息处理设备10b具有用于存储输入图像数据的图像存储单元21、以及用于缩减分配给像素的位数的低位标准图像生成单元31-c和低位参考图像生成单元31-r。此外，信息处理设备10b具有用于检测局部运动矢量并计算所检测到的局部运动矢量的可靠度的运动矢量信息生成单元40b、以及用于使用所计算出的局部运动矢量和所计算出的可靠度来计算全局运动矢量的全局运动矢量计算单元51。此外，信息处理设备10b具有用于使用所计算出的全局运动矢量来执行运动补偿的运动补偿单元61。
图像存储单元21存储标准图像和参考图像的图像数据。图像存储单元21将所存储的标准图像数据输出至低位标准图像生成单元31-c。图像存储单元21将所存储的参考图像数据输出至低位参考图像生成单元31-r和运动补偿单元61。
低位标准图像生成单元31-c对标准图像数据执行位数缩减处理，并且生成低位标准图像数据。此外，低位标准图像生成单元31-c将所生成的低位标准图像数据输出至运动矢量信息生成单元40b的块匹配单元41。例如，低位标准图像生成单元31-c对8位的标准图像数据执行位数缩减处理，并且将1位的低位标准图像数据输出至块匹配单元41。
低位参考图像生成单元31-r对参考图像数据执行位数缩减处理，并且生成位数与低位标准图像的位数相同的低位参考图像。低位参考图像生成单元31-r将所生成的低位参考图像的图像数据输出至运动矢量信息生成单元40b的块匹配单元41。
运动矢量信息生成单元40b具有块匹配单元41和第二可靠度计算单元43。
块匹配单元41使用从低位标准图像生成单元31-c输出的低位标准图像数据和从低位参考图像生成单元31-r输出的低位参考图像数据来执行块匹配。块匹配单元41基于通过执行块匹配所计算出的评价值来检测局部运动矢量。块匹配单元41将所检测到的局部运动矢量LMV输出至全局运动矢量计算单元51。
第二可靠度计算单元43使用低位标准图像来计算可靠度。第二可靠度计算单元43使用低位图像来以块单位计算特征量，并且根据该特征量计算块匹配单元41所检测到的局部运动矢量的可靠度。第二可靠度计算单元43将所计算出的可靠度输出至全局运动矢量计算单元51。
全局运动矢量计算单元51使用从运动矢量信息生成单元40供给的局部运动矢量和可靠度来计算全局运动矢量，并且将该全局运动矢量输出至运动补偿单元61。
这里，信息处理设备10b具有运动补偿单元61，并且运动补偿单元61根据全局运动矢量计算单元51所计算出的全局运动矢量对参考图像执行运动补偿，并输出运动补偿图像。
因而，即使在第三实施例中，也可以检测局部运动矢量，计算可靠度，并使用所检测到的局部运动矢量和所计算出的可靠度来计算全局运动矢量，以使得可以以低成本检测全局运动矢量。此外，使用局部运动矢量的可靠度，以使得可以以更高的性能计算全局运动矢量。
<4.关于利用程序来执行处理的情况>
可以利用硬件或软件来执行上述的一系列处理。当利用软件来执行一系列处理时，使用构成软件的程序嵌入专用硬件内的计算机。另外，例如，将软件从程序记录介质安装至通用个人计算机，其中该通用个人计算机可以通过安装各种程序来执行各种功能。
图23示出利用程序执行上述一系列处理的计算机的硬件的配置示例。
在计算机80中，中央处理单元(CPU)81、只读存储器(ROM)82和随机存取存储器(RAM)83经由总线84相互连接。
总线84还连接至输入输出接口85。输入输出接口单元85连接至由键盘、鼠标等构成的用户接口单元86、用于输入图像数据的输入单元87、由显示器等构成的输出单元88、以及由硬盘或非易失性存储器等构成的记录单元89。此外，输入输出接口单元85连接至由网络接口等构成的通信单元90以及驱动器91，其中驱动器91驱动诸如磁盘、光盘、磁光盘和半导体存储器的可移动介质95。
在如上所配置的计算机中，例如，CPU 81将记录在记录单元89中的程序经由输入输出接口单元85和总线84加载至RAM 83，并且执行该程序，由此执行上述一系列处理。
将计算机(或者CPU 81)所执行的程序记录在可移动介质95中，其中可移动介质95是由磁盘(包括软盘)、光盘(包括CD-ROM(致密盘-只读存储器)和DVD(数字通用盘))、磁光盘或半导体存储器等构成的封装介质。可替选地，使用诸如局域网、因特网和数字卫星广播的有线或无线传输介质来提供该程序。
可以通过将可移动介质95安装在驱动器91中来将程序通过输入输出接口单元85安装在记录单元89中。此外，通信单元90可以经由有线或无线传输介质接收该程序，并且可以将该程序安装在记录单元89中。可替选地，可以预先将程序安装在ROM 82或记录单元89中。
这里，计算机所执行的程序可以是根据本说明书所述的顺序按时序执行处理的程序，或者可以是并行执行的程序或者在诸如访问时的必要时刻执行处理的程序。
本领域的技术人员应当理解，在所附权利要求书或其等同物的范围内，可以根据设计要求和其它因素来进行各种修改、组合、子组合和变更。
另外，还可以如下配置本技术。
(1)一种信息处理设备，包括：
低位图像生成单元，被配置成在标准图像和参考图像中缩减分配给像素的位数，并且生成低位标准图像和低位参考图像；以及
运动矢量信息生成单元，被配置成根据所述低位标准图像和所述低位参考图像检测作为构成图像的每个块的运动矢量的局部运动矢量，并且计算所检测到的局部运动矢量的可靠度。
(2)根据(1)所述的信息处理设备，
其中，所述运动矢量信息生成单元通过块匹配来检测所述局部运动矢量，并且使用用于检测所述局部运动矢量的评价值和/或所述低位标准图像来计算所述可靠度。
(3)根据(2)所述的信息处理设备，
其中，在使用随着所述低位标准图像的块与所述低位参考图像的块之间的类似度越高而越接近预定值的评价值、并且根据该评价值计算所述可靠度的情况下，所述运动矢量信息生成单元基于所述评价值最接近于所述预定值的第一极值与所述评价值第二接近于所述预定值的第二极值之间的差来计算所述可靠度。
(4)根据(3)所述的信息处理设备，
其中，当所述差变得越大时，所述运动矢量信息生成单元提供越高的可靠度。
(5)根据(2)至(4)中任一项所述的信息处理设备，
其中，在使用所述低位标准图像计算所述可靠度的情况下，所述运动矢量信息生成单元基于与块图像的亮度梯度相关的角度信息来计算所述可靠度。
(6)根据(5)所述的信息处理设备，
其中，当所述角度信息的偏差变得越小时，所述运动矢量信息生成单元提供越高的可靠度。
(7)根据(2)至(6)中任一项所述的信息处理设备，
其中，在计算基于所述评价值的可靠度以及基于所述低位标准图像的可靠度的情况下，所述运动矢量信息生成单元对这两个可靠度进行合并以提供一个可靠度。
(8)根据(7)所述的信息处理设备，
其中，在基于所述评价值的可靠度以及基于所述低位标准图像的可靠度均为二值信息的情况下，所述运动矢量信息生成单元对这两个可靠度执行逻辑运算以对这些可靠度进行合并，而在基于所述评价值的可靠度以及基于所述低位标准图像的可靠度均为多值信息的情况下，所述运动矢量信息生成单元将这两个可靠度相乘以对这些可靠度进行合并。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的信息处理设备，还包括：
全局运动矢量计算单元，被配置成根据所述局部运动矢量和所述可靠度来计算全局运动矢量，所述全局运动矢量为所述标准图像与所述参考图像之间的一个图像单位运动矢量。
根据本技术的信息处理设备、信息处理方法和程序，对标准图像和参考图像执行分配给像素的位数的缩减以生成低位标准图像和低位参考图像。此外，根据所生成的低位标准图像和低位参考图像，检测作为构成图像的每个块的运动矢量的局部运动矢量。此外，计算所检测到的局部运动矢量的可靠度。因此，可以以简单配置来检测局部运动矢量。此外，由于计算出局部运动矢量的可靠度，因此可以基于局部运动矢量和可靠度来以较高精度检测全局运动矢量，以使得例如可应用成像设备或者用于对图像数据进行编码或图像处理的图像处理设备。
本发明包含与2011年4月19日于日本专利局提交的日本优先权专利申请2011-092576所公开的主题内容相关的主题内容，其全部内容通过引用而合并于此。

Claims (11)

1.一种信息处理设备，包括：
低位图像生成单元，被配置成在标准图像和参考图像中缩减分配给像素的位数，并且生成低位标准图像和低位参考图像；以及
运动矢量信息生成单元，被配置成根据所述低位标准图像和所述低位参考图像检测作为构成图像的每个块的运动矢量的局部运动矢量，并且计算所检测到的局部运动矢量的可靠度。
2.根据权利要求1所述的信息处理设备，
其中，所述运动矢量信息生成单元通过块匹配来检测所述局部运动矢量，并且使用用于检测所述局部运动矢量的评价值和/或所述低位标准图像来计算所述可靠度。
3.根据权利要求2所述的信息处理设备，
其中，在使用随着所述低位标准图像的块与所述低位参考图像的块之间的类似度越高而越接近预定值的评价值、并且根据该评价值计算所述可靠度的情况下，所述运动矢量信息生成单元基于所述评价值最接近于所述预定值的第一极值与所述评价值第二接近于所述预定值的第二极值之间的差来计算所述可靠度。
4.根据权利要求3所述的信息处理设备，
其中，当所述差分变得越大时，所述运动矢量信息生成单元提供越高的可靠度。
5.根据权利要求2所述的信息处理设备，
其中，在使用所述低位标准图像计算所述可靠度的情况下，所述运动矢量信息生成单元基于与块图像的亮度梯度相关的角度信息来计算所述可靠度。
6.根据权利要求5所述的信息处理设备，
其中，当所述角度信息的偏差变得越小时，所述运动矢量信息生成单元提供越高的可靠度。
7.根据权利要求2所述的信息处理设备，
其中，在计算基于所述评价值的可靠度以及基于所述低位标准图像的可靠度的情况下，所述运动矢量信息生成单元对这两个可靠度进行合并以提供一个可靠度。
8.根据权利要求7所述的信息处理设备，
其中，在基于所述评价值的可靠度以及基于所述低位标准图像的可靠度均为二值信息的情况下，所述运动矢量信息生成单元对这两个可靠度执行逻辑运算以对这些可靠度进行合并，而在基于所述评价值的可靠度以及基于所述低位标准图像的可靠度均为多值信息的情况下，所述运动矢量信息生成单元将这两个可靠度相乘以对这些可靠度进行合并。
9.根据权利要求1所述的信息处理设备，还包括：
全局运动矢量计算单元，被配置成根据所述局部运动矢量和所述可靠度来计算全局运动矢量，所述全局运动矢量为所述标准图像与所述参考图像之间的一个图像单位运动矢量。
10.一种信息处理方法，包括以下步骤：
在标准图像和参考图像中缩减分配给像素的位数，并且生成低位标准图像和低位参考图像；以及
根据所述低位标准图像和所述低位参考图像，检测作为构成图像的每个块的运动矢量的局部运动矢量，并且计算所检测到的局部运动矢量的可靠度。
11.一种程序，用于使计算机执行以下步骤：
在标准图像和参考图像中缩减分配给像素的位数，并且生成低位标准图像和低位参考图像；以及
根据所述低位标准图像和所述低位参考图像，检测作为构成图像的每个块的运动矢量的局部运动矢量，并且计算所检测到的局部运动矢量的可靠度。
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