CN112333401B - 一种运动字幕区域检测方法、装置、系统、介质及设备 - Google Patents

一种运动字幕区域检测方法、装置、系统、介质及设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种运动字幕区域检测方法、装置、系统、介质及设备，所述运动字幕区域检测方法包括：获取目标区域连续两帧图像的亮度数据；根据所述目标区域连续两帧图像的像素点的亮度数据确定可能字幕点；根据纵坐标相同的可能字幕点的数量确定可能字幕行；根据纵坐标连续的可能字幕行的数量确定可能字幕区域。本发明所述运动字幕区域检测方法检测速度更快且效率更高，并且节省功耗。

Description

一种运动字幕区域检测方法、装置、系统、介质及设备
技术领域
本发明属于图像分析领域，涉及一种区域分割方法，特别是涉及一种运动字幕区域检测方法、装置、系统、介质及设备。
背景技术
目前常见的视频分为逐行扫描视频和隔行扫描视频两种。通过电子束把每一帧图像顺序地一行接着一行连续扫描，这种扫描方式称为逐行扫描，采用逐行扫描方式获得的视频称为逐行视频。把每一帧图像通过两场扫描完成则是隔行扫描，两场扫描中，第一场(奇数场)只扫描奇数行，依次扫描1、3、5…行，而第二场(偶数场)只扫描偶数行，依次扫描2、4、6…行；采用隔行扫描方式获得的视频称为隔行视频。去隔行就是把隔行视频转换为逐行视频的过程，这是一个数据量加倍而信息量不变的过程。常见的电视节目或者传感器输入进来的视频源都属于隔行视频，为了能够给观众更好的体验，需要将隔行视频恢复成逐行视频，即去隔行，并且减少噪点、梳状条纹、拉丝等现象，让观众享受更好的视觉体验。
在播放的视频里面，通常会加入一些运动字幕作为辅助信息。由于运动字幕是在视频的基础上通过合成得到，本身与视频没有相关性，如果根据视频的特性直接对运动字幕进行去隔行，会导致字幕区域出现严重的锯齿或者闪烁现象，因此对带有运动字幕的视频去隔行之前有必要检测出运动字幕区域，针对运动字幕区域单独进行去隔行。然而，目前常用的运动字幕区域检测方法普遍采用软件检测和处理的方式，通过复杂算法检测出图像的字幕，这种方法往往效率较低且不利于芯片实现。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种运动字幕区域检测方法、装置、系统、介质及设备，用于解决运动字幕区域检测方法效率较低、精确度低且不利于芯片实现的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种运动字幕区域检测方法，所述运动字幕区域检测方法包括：获取目标区域连续两帧图像的亮度数据；根据所述目标区域连续两帧图像的像素点的亮度数据确定可能字幕点；根据纵坐标相同的可能字幕点的数量确定可能字幕行；根据纵坐标连续的可能字幕行的数量确定可能字幕区域。
于本发明的一实施例中，根据所述目标区域连续两帧图像的像素点的亮度数据确定可能字幕点的一种实现方法包括：获取所述目标区域连续两帧图像的同位像素点的同位像素区域；所述目标区域连续两帧图像中位置相同的像素点为同位像素点；以像素点为中心的a×a区域为像素点的像素区域，其中a为像素点数量，取值为大于1的奇数；同位像素点的像素区域为同位像素区域；所述目标区域连续两帧图像为当前帧图像和下一帧图像；所述当前帧图像的像素点为当前像素点；根据所述同位像素区域的亮度数据计算获得对应像素点的梯度值；所述梯度值大于字幕梯度阈值的当前像素点为可能字幕点。
于本发明的一实施例中，根据所述同位像素区域的亮度数据计算获得对应像素点的梯度值的一种实现方法包括：若图像不是黑白间隔图像，所述梯度值计算公式为
Figure GDA0002971554400000021
其中，x0为所述当前像素点的横坐标，其取值为正整数；y0为所述当前像素点的纵坐标，其取值为正整数；n表示第n帧，其取值为0或1；GRAD(x0,y0)表示所述当前像素点的梯度值；b为一中间值，其取值为
Figure GDA0002971554400000022
p为行序号，其取值为正整数且-b+1≤p≤b-1；m为系数，其取值为1～10之间的任意值；g1(p,n)表示第n帧内第p行对应的隔行梯度，其取值为
Figure GDA0002971554400000023
其中j为列序号，其取值为正整数且-b≤j≤b；w1，j为第j列对应的隔行权重，其取值为1～10之间的任意值；F(x,y,n)为一函数，自变量为x和y，其函数值表示第n帧内像素点(x,y)对应的亮度值；k表示系数和，其取值为系数和，其取值
Figure GDA0002971554400000024
于本发明的一实施例中，根据所述同位像素区域的亮度数据计算获得对应像素点的梯度值的一种实现方法包括：所述梯度值的计算公式为
Figure GDA0002971554400000025
其中，x0为所述当前像素点的横坐标，其取值为正整数；y0为所述当前像素点的纵坐标，其取值为正整数；n表示第n帧，其取值为0或1；GRAD(x0,y0)表示所述当前像素点的梯度值；b为一中间值，其取值为
Figure GDA0002971554400000026
p为行序号，其取值为正整数且-b+1≤p≤b-1；q为行序号，其取值为正整数且c≤q≤d；c和d均为行号且-b≤c＜d≤b；m为系数，其取值为1～10之间的任意值；g1(p,n)表示第n帧内第p行对应的隔行梯度，其取值为
Figure GDA0002971554400000031
其中j为列序号，其取值为正整数且-b≤j≤b；w1，j为第j列对应的隔行权重，其取值为1～10之间的任意值；F(x,y,n)为一函数，自变量为x和y，其函数值表示第n帧内像素点(x,y)对应的亮度值；g2(q,n)表示第n帧内第q行对应的逐行梯度，其取值为
Figure GDA0002971554400000032
其中w2，j为第j列对应的逐行权重，其取值为1～10之间的任意值；k表示系数和，其取值为
Figure GDA0002971554400000033
于本发明的一实施例中，获取所述目标区域连续两帧图像的同位像素点的同位像素区域的实现方法包括：自所述目标区域的左上角起，列从左往右行从上往下逐行依次选取至少1个所述像素点的同位像素区域。
于本发明的一实施例中，根据所述目标区域连续两帧图像的像素点的亮度数据确定可能字幕点的实现方法还包括：将所述目标区域划分成至少1个像素块；根据所述像素块中像素点的亮度数据确定所述像素块包含的可能字幕点；所述目标区域内所有像素块包含的可能字幕点即为所述目标区域中的可能字幕点。
于本发明的一实施例中，根据纵坐标相同的可能字幕点的数量确定可能字幕行的实现方法包括：将纵坐标相同的可能字幕点放入相同的点集合；若某点集合中所述可能字幕点的数量大于等于字幕行阈值，则该点集合对应的行即为可能字幕行。
于本发明的一实施例中，根据纵坐标连续的可能字幕行的数量确定可能字幕区域的实现方法包括：将所有纵坐标连续的可能字幕行放入相同的行集合；若某行集合中所述可能字幕行的数量大于等于区域高度阈值，则该行集合中所有可能字幕行对应的区域为可能字幕区域。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明所述的运动字幕区域检测方法。
本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器，存储一计算机程序；处理器，与所述存储器通信相连，调用所述计算机程序时执行本发明所述的运动字幕区域检测方法。
本发明还提供一种运动字幕区域检测装置，其特征在于，所述运动字幕区域检测装置包括：数据获取模块，用于获取目标区域连续两帧图像的亮度数据；字幕点检测模块，与所述数据获取模块相连，用于根据所述目标区域连续两帧图像的亮度数据确定可能字幕点；字幕行判定模块，与所述字幕点检测模块相连，用于根据纵坐标相同的可能字幕点的数量确定可能字幕行；字幕区域生成模块，与所述字幕行生成模块相连，用于根据纵坐标连续的可能字幕行的数量确定可能字幕区域。
于本发明的一实施例中，所述字幕点检测模块包括：像素获取单元，与所述数据获取模块相连，用于获取所述目标区域连续两帧图像的同位像素点的同位像素区域；梯度计算单元，与所述像素获取单元相连，用于根据所述同位像素区域的亮度数据计算获得对应像素点的梯度值；字幕点筛选单元，与所述梯度计算单元相连，用于根据所述梯度值确定可能字幕点。
本发明还提供一种运动字幕区域检测系统，所述运动字幕区域检测系统包括：数据缓存器，用于缓存目标区域的连续两帧图像；运动字幕区域检测装置，与所述数据缓存器相连，用于从所述数据缓存器读取所述连续两帧图像并检测所述目标区域范围内的运动字幕区域；字幕区域存储器，与所述运动字幕区域检测装置相连，用于存储所述运动字幕区域；字幕检测控制器，与所述运动字幕区域检测装置相连，用于控制所述运动字幕区域检测装置。
于本发明的一实施例中，所述运动字幕区域检测装置处于空闲状态时，所述字幕检测控制器发出一开始信号控制所述运动字幕区域检测装置从所述数据缓存器读取指定大小的连续两帧图像并检测；所述运动字幕区域检测装置接收到所述开始信号后从所述数据缓存器读取指定大小的连续两帧图像并检测，检测完成后进入空闲状态并反馈一空闲信号给所述字幕检测控制器。
如上所述，本发明所述的运动字幕区域检测方法、装置、系统、介质及设备，具有以下有益效果：
本发明所述运动字幕区域检测方法，相对于现有检测方法检测速度更快且效率更高，并且节省功耗；本发明中一个时钟可以检测1个或者多个像素点，通过选择合适的参数在300MHz时钟情况下能够实现处理速度最高达到1080P@120fps；
现有检测方法需要通过多帧检测区域比较并根据运动字幕的连续性检测出运动字幕区域，本发明所述运动字幕区域检测方法能够利用单帧直接检测出运动字幕区域，减少了运动字幕区域的抖动时间；
本发明所述字幕区域检测方法能够只检测特定的目标区域，且能实现不限个数输出运动字幕区域的坐标。
附图说明
图1显示为本发明的运动字幕区域检测方法于一实施例中的实现流程示意图。
图2显示为本发明的运动字幕区域检测方法中步骤S120于一实施例中的实现流程示意图。
图3A显示为本发明的运动字幕区域检测方法中一像素点的像素区域示例图。
图3B显示为本发明的运动字幕区域检测方法中一像素点的同位像素区域示例图。
图4显示为本发明的运动字幕区域检测方法中步骤S140于一实施例中的实现流程示意图。
图5显示为本发明的运动字幕区域检测装置于一实施例中的实现结构示意图。
图6显示为本发明的运动字幕区域检测系统于一实施例中的实现结构示意图。
元件标号说明
500 运动字幕区域检测装置
510 数据获取模块
520 字幕点检测模块
521 像素获取单元
522 梯度计算单元
523 字幕点筛选单元
530 字幕行判定模块
540 字幕区域生成模块
600 运动字幕区域检测系统
610 数据缓存器
620 运动字幕区域检测装置
621 数据获取模块
622 字幕点检测模块
623 字幕行判定模块
624 字幕区域生成模块
630 字幕区域存储器
640 字幕检测控制器
S110～S140 步骤
S121～S123 步骤
S141～S145 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
在播放的视频里面，通常会加入一些运动字幕作为辅助信息。由于运动字幕是在视频的基础上通过合成得到，本身与视频没有相关性，如果根据视频的特性直接对运动字幕进行去隔行，会导致字幕区域出现严重的锯齿或者闪烁现象，因此对带有运动字幕的视频去隔行之前有必要检测出运动字幕区域，针对运动字幕区域单独进行去隔行。然而，目前常用的运动字幕区域检测方法普遍采用软件检测和处理的方式，通过复杂算法检测出图像的字幕，这种方法往往效率较低且不利于芯片实现。针对这一问题，本发明实施例提供一种运动字幕区域检测方法，所述运动字幕区域检测方法检测速度更快且效率更高，并且节省功耗。
请参阅图1，本实施例所述运动字幕区域检测方法包括：
S110，获取目标区域连续两帧图像的亮度数据。所述连续两帧图像包括当前帧图像和下一帧图像；图像亮度是指画面的明亮程度，如果是灰度图像，则跟灰度值有关，灰度值越高则图像越亮。
帧是视频中最小单位的单幅影像画面，相当于电影胶片上的每一格镜头。通常所述帧数是指1秒钟时间里传输的图片的帧数，也可以理解为图形处理器每秒钟能够刷新几次，通常用fps(Frames Per Second，帧每秒)表示。每一帧都是静止的图像，快速连续地显示帧便形成了运动的假象。于本实施例中，选取连续两帧图像作为检测对象，所述连续两帧图像尺寸相同；根据实际情况选取所述连续两帧图像中的特定区域作为目标区域进行检测，所述目标区域可以是完整的一帧图像，也可以是一帧图像中的部分区域。
S120，根据所述目标区域连续两帧图像的像素点的亮度数据确定可能字幕点。由于运动字幕是在视频的基础上通过后期制作合成得到，本身与视频没有相关性，因此运动字幕区域与视频中其他区域在亮度上存在差异，因此本发明选取亮度数据作为确定可能字幕点的依据。所述可能字幕点是指根据本实施例所述运动字幕区域检测方法确定的可能位于运动字幕区域内的像素点。
S130，根据纵坐标相同的可能字幕点的数量确定可能字幕行。所述可能字幕行的高度为1像素。视频中运动字幕区域往往是横向区域，因此如果某一行中纵坐标相同的可能字幕点的数量越多则该行是字幕行的可能性越大。
S140，根据纵坐标连续的可能字幕行的数量确定可能字幕区域。所述纵坐标连续的可能字幕行即为上下连续的可能字幕行。针对横向运动字幕区域，所述运动字幕区域由多个连续的字幕行组成。对于可能字幕行来说，所述连续的可能字幕行的数量越多，则这些连续的可能字幕行构成的区域为字幕区域的可能性越大。
本发明的保护范围不限于上述实施例所述运动字幕区域为横向区域的场景。对于运动字幕区域为纵向区域的场景，将步骤S130变为根据横坐标相同的可能字幕点的数量确定可能字幕列、将步骤S140变为根据横坐标连续的可能字幕列的数量确定可能字幕区域即可实现对纵向运动字幕区域的检测。
请参阅图2，于本发明的一实施例中，根据所述目标区域连续两帧图像的像素点的亮度数据确定可能字幕点的步骤包括：
S121，获取所述目标区域连续两帧图像的同位像素点的同位像素区域；所述目标区域连续两帧图像中位置相同的像素点为同位像素点；以像素点为中心的a×a区域为像素点的像素区域，其中a为像素点数量，取值为大于1的奇数，例如：3、5、7、9、11、13；同位像素点的像素区域为同位像素区域；所述目标区域连续两帧图像为当前帧图像和下一帧图像；所述当前帧图像的像素点为当前像素点；
S122，根据所述同位像素区域的亮度数据计算获得对应像素点的梯度值；
S123，所述梯度值大于字幕梯度阈值的当前像素点为可能字幕点。
接下来将结合图3A和图3B对上述步骤进行详细介绍：
S121，获取所述目标区域连续两帧图像的同位像素点的同位像素区域。于图3A和图3B中，像素点1为所述目标区域当前帧图像中的当前像素点；像素点2为所述目标区域下一帧图像中与像素点1位置相同的像素点，像素点1跟像素点2为同位像素点。图3A显示以像素点1为中心的7×7区域，也即像素点1的像素区域；图3B显示以像素点2为中心的7×7区域，也即像素点1的同位像素区域。
特别地，当所述当前像素点周围的像素点不足以构成所述像素区域时，若所述当前像素点左侧或者右侧像素点数量小于
Figure GDA0002971554400000081
则复制所述当前像素点所在列并补充到像素点不足的一侧；若所述当前像素点上方或者下方像素点数量小于
Figure GDA0002971554400000082
则复制所述当前像素点所在行并补充到像素点不足的一方。例如，所述当前像素点位于所述目标区域的左上角，首先复制所述当前像素点所在列
Figure GDA0002971554400000083
次放到所述当前像素点的左侧，然后复制所述当前像素点所在行
Figure GDA0002971554400000084
次放到所述当前像素点的上方。
S122，根据所述同位像素区域的亮度数据计算获得对应像素点的梯度值；所述梯度值用于表示当前像素点的像素区域中垂直方向的亮度差异。
S123，所述梯度值大于字幕梯度阈值的当前像素点为可能字幕点。由于运动字幕是在视频的基础上通过后期制作合成得到，本身与视频没有相关性，因此运动字幕区域与视频中其他部分在亮度上存在差异，因此所述梯度值越大则所述当前像素点为字幕点的可能性越大。所述梯度值表示所述当前像素点周边垂直方向梯度的平均值。
于本发明的一实施例中，根据所述同位像素区域的亮度数据计算获得对应像素点的梯度值的一种实现方法包括：若图像不是黑白间隔图像，所述梯度值计算公式为：
Figure GDA0002971554400000085
其中，x0为所述当前像素点的横坐标，其取值为正整数；y0为所述当前像素点的纵坐标，其取值为正整数；n表示第n帧，其取值为0或1；GRAD(x0,y0)表示所述当前像素点的梯度值；b为一中间值，其取值为
Figure GDA0002971554400000086
p为行序号，其取值为正整数且-b+1≤p≤b-1；m为系数，其取值为1～10之间的任意值；g1(p,n)表示第n帧内第p行对应的隔行梯度，其取值为
Figure GDA0002971554400000087
其中j为列序号，其取值为正整数且-b≤j≤b；w1，j为第j列对应的隔行权重，其取值为1～10之间的任意值；F(x,y,n)为一函数，自变量为x和y，其函数值表示第n帧内像素点(x,y)对应的亮度值；k表示系数和，其取值为
Figure GDA0002971554400000088
优选地，k为2的整数次方，以便于硬件实现。
于图3A和图3B中，a＝7，b＝3，像素点1和像素点2的坐标均为(0,0)，则在所述当前像素点周围7×7范围内计算隔行梯度时，p∈[-2,2]，若所述图像为非黑白间隔图像则：
当前帧中第-2行对应的隔行梯度计算公式为：
Figure GDA0002971554400000091
当前帧中第-1行对应的隔行梯度计算公式为：
Figure GDA0002971554400000092
依次可以求得当前帧中像素点1所在行对应的隔行梯度g1(0,0)，当前帧中第1行对应的隔行梯g1(1,0)，表示当前帧中第2行对应的隔行梯度g1(2,0)。
下一帧中第-2行对应的隔行梯度计算公式为：
Figure GDA0002971554400000093
下一帧中第-1行对应的隔行梯度计算公式为：
Figure GDA0002971554400000094
依次可以求得下一帧中像素点1所在行对应的隔行梯度g1(0,1)，下一帧中第1行对应的隔行梯g1(1,1)，下一帧中第2行对应的隔行梯度g1(2,1)。
此时，所述梯度值的计算公式为
Figure GDA0002971554400000095
对于黑白间隔型图像，由于黑像素行和白像素行相互间隔分布，计算得到的隔行梯度相对较小，此时只根据隔行梯度值计算得到的梯度值数值也很小，从而导致最终检测结果精度较低，因此在计算黑白间隔型图像的梯度值时需要引入逐行梯度。
于本发明的一实施例中，所述梯度值的计算公式为：
Figure GDA0002971554400000096
其中，x0为所述当前像素点的横坐标，其取值为正整数；y0为所述当前像素点的纵坐标，其取值为正整数；n表示第n帧，其取值为0或1，n＝0时表示当前帧，n＝1时表示下一帧，；GRAD(x0,y0)表示所述当前像素点的梯度值；b为一中间值，其取值为
Figure GDA0002971554400000097
p为行序号，其取值为正整数且-b+1≤p≤b-1；q为行序号，其取值为正整数且c≤q≤d；c和d均为行号且-b≤c＜d≤b；m为系数，其取值为1～10之间的任意值；g1(p,n)表示第n帧内第p行对应的隔行梯度，其取值为：
Figure GDA0002971554400000101
其中j为列序号，其取值为正整数且-b≤j≤b；w1，j为第j列对应的隔行权重，其取值为1～10之间的任意值；F(x,y,n)为一函数，自变量为x和y，其函数值表示第n帧内像素点(x,y)对应的亮度值；
g2(q,n)表示第n帧内第q行对应的逐行梯度，其取值为：
Figure GDA0002971554400000102
其中w2，j为第j列对应的逐行权重，其取值为1～10之间的任意值；k表示系数和，其取值为
Figure GDA0002971554400000103
优选地，k为2的整数次方，以便于硬件实现。
于图3A和图3B中，a＝7，b＝3，像素点1和像素点2的坐标均为(0,0)，则在所述当前像素点周围7×7范围内计算隔行梯度时，p∈[-2,2]，则：
当前帧中第-2行对应的隔行梯度计算公式为：
Figure GDA0002971554400000104
当前帧中第-1行对应的隔行梯度计算公式为：
Figure GDA0002971554400000105
依次可以求得当前帧中像素点1所在行对应的隔行梯度g1(0,0)，当前帧中第1行对应的隔行梯g1(1,0)，表示当前帧中第2行对应的隔行梯度g1(2,0)。
下一帧中第-2行对应的隔行梯度计算公式为：
Figure GDA0002971554400000106
下一帧中第-1行对应的隔行梯度计算公式为：
Figure GDA0002971554400000107
依次可以求得下一帧中像素点1所在行对应的隔行梯度g1(0,1)，下一帧中第1行对应的隔行梯g1(1,1)，下一帧中第2行对应的隔行梯度g1(2,1)。
于图3A和图3B中，a＝7，b＝3，像素点1和像素点2的坐标均为(0,0)，取c＝-3,d＝3，则在所述当前像素点周围7×7范围内计算逐行梯度时，q∈[-3,3]，则：
当前帧中第-3行对应的逐行梯度计算公式为：
Figure GDA0002971554400000108
当前帧中第-2行对应的逐行梯度计算公式为：
Figure GDA0002971554400000109
依次可以求出当前帧中第-1行对应的逐行梯度g2(-1,0)，第0行对应的逐行梯度g2(0,0)，当前帧中第1行对应的逐行梯度g2(1,0)，当前帧中第2行对应的逐行梯度g2(2,0)，当前帧中第3行对应的逐行梯度g2(3,0)。
下一帧中第-3行对应的逐行梯度计算公式为：
Figure GDA0002971554400000111
下一帧中第-2行对应的逐行梯度计算公式为：
Figure GDA0002971554400000112
依次可以求出下一帧中第-1行对应的逐行梯度g2(-1,1)，下一帧中第0行对应的逐行梯度g2(0,1)，下一帧中第1行对应的逐行梯度g2(1,1)，下一帧中第2行对应的逐行梯度g2(2,1)，下一帧中第3行对应的逐行梯度g2(3,1)。
此时，所述梯度值的计算公式为：
Figure GDA0002971554400000113
本实施例所述梯度值计算公式适用于黑白间隔图像，也适用于非黑白间隔图像。当非黑白间隔图像采用本实施例所述梯度值计算公式时，相较于仅采用隔行梯度计算梯度值的方式，计算复杂度高，相应的检测精度也更高。
于本发明的一实施例中，获取所述目标区域连续两帧图像的同位像素点的同位像素区域的实现方法包括：自所述目标区域的左上角起，列从左往右行从上往下逐行依次选取至少1个所述像素点的同位像素区域。优选地，每次选取2个所述像素点的同位像素区域。此外，以下三种顺序也能实现获取所述目标区域连续两帧图像的同位像素点的同位像素区域：自所述目标区域的左下角起，列从左往右行从下往上逐行依次选取至少1个所述像素点的同位像素区域；自所述目标区域的右上角起，列从右往左行从上往下逐行依次选取至少1个所述像素点的同位像素区域；自所述目标区域的右下角起，列从右往左行从下往上逐行依次选取至少1个所述像素点的同位像素区域。
特别地，如果某一区域不在待检测区域范围之内，则读取完所述像素点的同位区域后直接丢弃以减少无效的检测和计算。
于本发明的一实施例中，根据所述目标区域连续两帧图像的像素点的亮度数据确定可能字幕点的实现方法还包括：将所述目标区域划分成至少1个像素块；根据所述像素块中像素点的亮度数据确定所述像素块包含的可能字幕点；所述目标区域内所有像素块包含的可能字幕点即为所述目标区域中的可能字幕点。所述像素块的大小取决于具体硬件结构，例如，所述像素块大小为64×8，即所述像素块为长方形且每行包含64像素点，每列包含8像素点。于实际实施中，每次检测一个所述像素块，根据所述像素块中像素点的亮度数据确定所述像素块包含的可能字幕点；将所述目标区域中所有所述像素块中包含的可能字幕点合在一起，即为所述目标区域中的可能字幕点。
于本发明的一实施例中，根据纵坐标相同的可能字幕点的数量确定可能字幕行的实现方法包括：将纵坐标相同的可能字幕点放入相同的点集合；若某点集合中所述可能字幕点的数量大于等于字幕行阈值，则该点集合对应的行即为可能字幕行。
纵坐标相同的可能字幕点均位于相同的字幕行内，因此任一所述点集合中的所有可能字幕点都处于同一字幕行，即每个所述点集合均对应一个字幕行；若某点集合中所述可能字幕点的数量大于等于字幕行阈值，则认为所述点集合对应的字幕行为可能字幕行。其中，所述字幕行阈值为任意正数，其取值取决于所述目标区域的大小，优选地，所述字幕行阈值为10～100之间的正数；
于实际实施中，每次检测一个或多个字幕点，每检测到一个可能字幕点就根据该可能字幕点的横坐标将其放入对应的点集合；若不存在与其对应的点集合，则创建一个新的点集合并将所述可能字幕点放入所述新的点集合。与可能字幕点对应的点集合是指该点集合中元素的纵坐标与该可能字幕点的纵坐标相同。于本实施例中，若所述目标区域被划分成2个及以上的像素块，则所述点集合中的元素为所有像素块中纵坐标相同的可能字幕点。
于本发明的一实施例中，根据纵坐标连续的可能字幕行的数量确定可能字幕区域的实现方法包括：将所有纵坐标连续的可能字幕行放入相同的行集合；若某行集合中所述可能字幕行的数量大于等于区域高度阈值，则该行集合中所有可能字幕行对应的区域为可能字幕区域。所述可能字幕行的纵坐标是指所述可能字幕行中任一可能字幕点的纵坐标。所述可能字幕行的纵坐标一种可行的定义方式为：所述目标区域的第1行对应的纵坐标为1，第2行对应的纵坐标为2，第3行对应的纵坐标为3，以此类推。
请参阅图4，若步骤S120采用自上而下逐行依次选取像素点进行检测的方式，或者步骤S120采用自下而上逐行依次选取像素点进行检测的方式，根据纵坐标连续的可能字幕行的数量确定可能字幕区域的步骤包括：
S141，判断当前是否存在行集合：若当前不存在行集合，创建一个新的行集合并执行步骤S145；若当前存在行集合，执行步骤S142；
S142，判断所述可能字幕行与所述行集合中已有元素的纵坐标是否连续：若所述可能字幕行与所述行集合中已有元素的纵坐标连续，执行步骤S144；否则，执行步骤S143；所述可能字幕行与所述行集合中已有元素的纵坐标连续，是指所述可能字幕行的纵坐标比所述行集合中纵坐标最大的元素的纵坐标大1，或者所述可能字幕行的纵坐标比所述行集合中纵坐标最小的元素的纵坐标小1；所述可能字幕行的纵坐标连续是指所述可能字幕行在纵向上连续，例如，所述目标区域的第1行、第2行和第3行为纵坐标连续的行，所述目标区域的第1行、第3行为纵坐标不连续的行。
S143，判断所述行集合中的元素数量是否大于等于区域高度阈值：若所述行集合中元素的数量大于等于区域高度阈值，执行步骤S144；否则，清空所述行集合并执行步骤S145；所述区域高度阈值为任一正数，其取值取决于实际目标区域的大小，优选地，所述区域高度阈值为10～100之间的正数；
S144，输出所述行集合中已有元素构成的可能字幕区域并清空所述行集合；具体地，由于所述行集合中所有元素均为纵坐标连续的可能字幕行，将这些纵坐标连续的可能字幕行合并在一起构成一个包含多字幕行的区域，该区域即为所述可能字幕区域。
S145，将所述可能字幕行添加到所述行集合。通过步骤S141至步骤S145的处理，所述行集合中的所有元素为纵坐标连续的可能字幕行。
于本实施例中，所述行集合为1个，每检测到一个可能字幕行所述行集合的内容都会发生变化。步骤S143和步骤S144中清空所述行集合的操作也可以通过丢弃该原有行集合，然后建一个新的行集合来实现。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明所述的运动字幕区域检测方法。
本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器，存储一计算机程序；处理器，与所述存储器通信相连，调用所述计算机程序时执行本发明所述的运动字幕区域检测方法。
请参阅图5，本发明还提供一种运动字幕区域检测装置500，所述运动字幕区域检测装置500包括：数据获取模块510，用于实现步骤S110所述获取目标区域连续两帧图像的亮度数据；字幕点检测模块520，与所述数据获取模块510相连，用于实现步骤S120所述根据所述目标区域连续两帧图像的亮度数据确定可能字幕点；字幕行判定模块530，与所述字幕点检测模块相连，用于实现步骤S130所述根据纵坐标相同的可能字幕点的数量确定可能字幕行；字幕区域生成模块540，与所述字幕行生成模块相连，用于实现步骤S140所述根据纵坐标连续的可能字幕行的数量确定可能字幕区域。
于本发明的一实施例中，所述字幕点检测模块520包括：像素获取单元521，与所述数据获取模块510相连，用于实现步骤S121所述获取所述目标区域连续两帧图像的同位像素点的同位像素区域；梯度计算单元522，与所述像素获取单元521相连，用于实现步骤S122所述根据所述同位像素区域的亮度数据计算获得对应像素点的梯度值；字幕点筛选单元523，与所述梯度计算单元522相连，用于实现步骤S123所述根据所述梯度值确定可能字幕点。
请参阅图6，本发明还提供一种所述运动字幕区域检测系统600包括：
数据缓存器610，用于缓存目标区域的连续两帧图像；当所述目标区域被分成至少一个像素块时，所述数据缓存器610以所述像素块为单位存储所述目标区域的连续两帧图像；
运动字幕区域检测装置620，与所述数据缓存器610相连，用于从所述数据缓存器610读取所述连续两帧图像并检测所述目标区域范围内的运动字幕区域；特别地，当所述目标区域被分成至少一个像素块时，所述运动字幕区域检测装置每次从所述数据缓存器610中读取一个像素块对应的两帧图像数据，每次针对一个所述像素块进行检测；
字幕区域存储器630，与所述运动字幕区域检测装置620相连，用于存储所述运动字幕区域；优选地，所述字幕区域存储器630为双倍速率同步动态随机存储器(DDR)；
字幕检测控制器640，与所述运动字幕区域检测装置620相连，用于控制所述运动字幕区域检测装置。
于本发明的一实施例中，所述运动字幕区域检测装置620处于空闲状态时，所述字幕检测控制器640发出一开始信号控制所述运动字幕区域检测装置620从所述数据缓存器读取指定大小的连续两帧图像并检测；所述运动字幕区域检测装置620接收到所述开始信号后从所述数据缓存器610读取指定大小的连续两帧图像并检测，检测完成后进入空闲状态并反馈一空闲信号给所述字幕检测控制器640。所述运动字幕区域检测装置620进入空闲状态后等待所述字幕检测控制器640发送开始信号；所述字幕检测控制器640接收到所述空闲信号后，如果所述目标区域的一帧图像未检测完，则继续发送开始信号给所述运动字幕区域检测装置620。如果所述目标区域的一帧图像检测完成，则结束本次检测。
与本发明的一实施例中，所述运动字幕区域检测系统的检测过程如下：
S710，确定所述目标检测区域并将所述目标检测区域划分成多个像素块；
S720，将所述多个像素块连续两帧的图像数据存储于所述数据缓存器610中；
S730，所述字幕检测控制器640发送开始信号给所述运动字幕区域检测装置620；
S740，所述运动字幕区域检测装置620接收到所述开始信号后，数据获取模块621从所述数据缓存器610按照自左往右自上往下的顺序读取所述像素块连续两帧图像；
S750，所述字幕点检测模块622从所述数据获取模块621获得所述像素块连续两帧图像后，自所述目标区域的左上角起，列从左往右行从上往下逐行依次选取至少1个所述像素点并检测所述像素点是否为可能字幕点；优选地，所述字幕点检测模块622每次选取2个所述像素点进行检测以利于硬件实现；当检测到可能像素点后将所述可能像素点发送给所述字幕行判定模块623，执行步骤S760；否则判断当前像素块中所有像素点是否均检测完成：若当前像素块中所有像素点均已检测完成，所述运动字幕区域检测装置620进入空闲状态并发送空闲信号给所述字幕检测控制器640，所述字幕检测控制器640接收到所述空闲信号后，若所述目标区域中所有像素块均检测完毕，结束本次检测；若所述目标区域中存在未检测的像素块，执行步骤S730；若当前像素块中存在未检测的像素点，重复执行步骤S750；
S760，所述字幕行判定模块623接收到所述可能字幕点后，根据所述可能字幕点的纵坐标判断当前是否有与所述可能字幕点对应的点集合：若当前没有与所述可能字幕点对应的点集合，新建一点集合并将所属可能字幕点添加到该新建的点集合，其后执行步骤S750；若当前已有与所述可能字幕点对应的点集合，将所述可能字幕点添加到所述点集合并判断所述点集合中的元素数量是否大于等于所述字幕行阈值，若所述点集合中的元素数量大于等于所述字幕行阈值，则该点集合对应的字幕行为可能字幕行，将所述可能字幕行发送至所述字幕区域生成模块624并执行步骤S770；否则，执行步骤S750；
于本实施例中，所述点集合的数量小于等于所述像素块的行数；
S770，所述字幕区域生成模块624接收到所述可能字幕行后，若当前不存在行集合则创建一行集合并将所述可能字幕行添加到所述行集合，执行步骤S750；若当前已有行集合，判断所述行集合中的元素是否与所述可能字幕行纵坐标连续，若所述行集合中的元素与所述可能字幕行纵坐标连续则将所述可能字幕行添加到所述行集合，执行步骤S750；若所述行集合中的元素与所述可能字幕行纵坐标不连续，则判断所述行集合中元素的数量是否大于等于所述区域高度阈值：若所述行集合中元素的数量大于等于所述区域高度阈值，则将所述行集合中的元素合并为可能字幕区域并输出至所述字幕区域存储器630，清空所述行集合并执行步骤S750；若所述行集合中元素的数量小于所述区域高度阈值，清空所述行集合并执行步骤S750。
于本发明中，所述可能字幕区域为一矩形，其具体位置以及大小可以用对应的坐标来表示，所述表示方式包括但不限于：用所述可能字幕区域的四个顶角的点坐标来表示，或者用第一行和最后一行的行坐标以及第一列和最后一列的列坐标来表示。
本发明所述的运动字幕区域检测方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。
本发明还提供一种运动字幕区域检测装置，所述大量数据的存取系统可以实现本发明所述的运动字幕区域检测方法，但本发明所述的运动字幕区域检测方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的运动字幕区域检测装置的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。
本发明所述运动字幕区域检测方法，相对于现有检测方法检测速度更快、效率更高、检测准确度更高；本发明中一个时钟可以检测至少1个像素点，通过选择合适的参数在300MHz时钟情况下能够实现处理速度最高达到1080P@120fps；
现有检测方法需要通过多帧检测区域比较并根据运动字幕的连续性检测出运动字幕区域，本发明所述运动字幕区域检测方法能够利用单帧直接检测出运动字幕区域，减少了运动字幕区域的抖动时间；
本发明所述字幕区域检测方法能够只检测特定的目标区域，且能实现不限个数输出运动字幕区域的坐标；
本发明所述运动字幕区域检测装置为可用于硬件实现的设计架构，能够利用硬件高效且准确地检测出运动字幕区域，相对于其他方案节省面积和功耗；通过硬件检测出运动字幕区域之后可以利用相关硬件进行运动侦测和运动补偿从而完成去隔行，实现减少运动字幕的抖动。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种运动字幕区域检测方法，其特征在于，所述运动字幕区域检测方法包括：
获取目标区域连续两帧图像的亮度数据；
根据所述目标区域连续两帧图像的像素点的亮度数据确定可能字幕点；
根据纵坐标相同的可能字幕点的数量确定可能字幕行；
根据纵坐标连续的可能字幕行的数量确定可能字幕区域；
其中，根据所述目标区域连续两帧图像的像素点的亮度数据确定可能字幕点的实现方法包括：
获取所述目标区域连续两帧图像的同位像素点的同位像素区域，所述目标区域连续两帧图像中位置相同的像素点为同位像素点，以像素点为中心的a×a区域为像素点的像素区域，其中a为像素点数量，取值为大于1的奇数，同位像素点的像素区域为同位像素区域，所述目标区域连续两帧图像为当前帧图像和下一帧图像，所述当前帧图像的像素点为当前像素点；
根据所述同位像素区域的亮度数据计算获得对应像素点的梯度值，所述梯度值大于字幕梯度阈值的当前像素点为可能字幕点。
2.根据权利要求1所述的运动字幕区域检测方法，其特征在于，根据所述同位像素区域的亮度数据计算获得对应像素点的梯度值的一种实现方法包括：
若图像不是黑白间隔图像，所述梯度值计算公式为
Figure FDA0003775158760000011
其中，x0为所述当前像素点的横坐标，其取值为正整数；y0为所述当前像素点的纵坐标，其取值为正整数；n表示第n帧，其取值为0或1；GRAD(x0,y0)表示所述当前像素点的梯度值；b为一中间值，其取值为
Figure FDA0003775158760000012
p为行序号，其取值为正整数且-b+1≤p≤b-1；m为系数，其取值为1～10之间的任意值；g1(p,n)表示第n帧内第p行对应的隔行梯度，其取值为
Figure FDA0003775158760000013
其中j为列序号，其取值为正整数且-b≤j≤b；w1，j为第j列对应的隔行权重，其取值为1～10之间的任意值；F(x,y,n)为一函数，自变量为x和y，其函数值表示第n帧内像素点(x,y)对应的亮度值；k表示系数和，其取值为
Figure FDA0003775158760000021
3.根据权利要求1所述的运动字幕区域检测方法，其特征在于，根据所述同位像素区域的亮度数据计算获得对应像素点的梯度值的一种实现方法包括：
所述梯度值的计算公式为
Figure FDA0003775158760000022
其中，x0为所述当前像素点的横坐标，其取值为正整数；y0为所述当前像素点的纵坐标，其取值为正整数；n表示第n帧，其取值为0或1；GRAD(x0,y0)表示所述当前像素点的梯度值；b为一中间值，其取值为
Figure FDA0003775158760000023
p为行序号，其取值为正整数且-b+1≤p≤b-1；q为行序号，其取值为正整数且c≤q≤d；c和d均为行号且-b≤c＜d≤b；m为系数，其取值为1～10之间的任意值；g1(p,n)表示第n帧内第p行对应的隔行梯度，其取值为
Figure FDA0003775158760000024
其中j为列序号，其取值为正整数且-b≤j≤b；w1，j为第j列对应的隔行权重，其取值为1～10之间的任意值；F(x,y,n)为一函数，自变量为x和y，其函数值表示第n帧内像素点(x,y)对应的亮度值；
g2(q,n)表示第n帧内第q行对应的逐行梯度，其取值为
Figure FDA0003775158760000025
其中w2，j为第j列对应的逐行权重，其取值为1～10之间的任意值；k表示系数和，其取值为
Figure FDA0003775158760000026
4.根据权利要求1所述的运动字幕区域检测方法，其特征在于，获取所述目标区域连续两帧图像的同位像素点的同位像素区域的实现方法包括：自所述目标区域的左上角起，列从左往右行从上往下逐行依次选取至少1个所述像素点的同位像素区域。
5.根据权利要求1所述的运动字幕区域检测方法，其特征在于，根据所述目标区域连续两帧图像的像素点的亮度数据确定可能字幕点的实现方法还包括：
将所述目标区域划分成至少1个像素块；
根据所述像素块中像素点的亮度数据确定所述像素块包含的可能字幕点；所述目标区域内所有像素块包含的可能字幕点即为所述目标区域中的可能字幕点。
6.根据权利要求1所述的运动字幕区域检测方法，其特征在于，根据纵坐标相同的可能字幕点的数量确定可能字幕行的实现方法包括：将纵坐标相同的可能字幕点放入相同的点集合；若某点集合中所述可能字幕点的数量大于等于字幕行阈值，则该点集合对应的行即为可能字幕行。
7.根据权利要求1所述的运动字幕区域检测方法，其特征在于，根据纵坐标连续的可能字幕行的数量确定可能字幕区域的实现方法包括：将所有纵坐标连续的可能字幕行放入相同的行集合；若某行集合中所述可能字幕行的数量大于等于区域高度阈值，则该行集合中所有可能字幕行对应的区域为可能字幕区域。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的运动字幕区域检测方法。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
存储器，存储一计算机程序；
处理器，与所述存储器通信相连，调用所述计算机程序时执行权利要求1至7任一项所述的运动字幕区域检测方法。
10.一种运动字幕区域检测装置，其特征在于，所述运动字幕区域检测装置包括：
数据获取模块，用于获取目标区域连续两帧图像的亮度数据；
字幕点检测模块，与所述数据获取模块相连，用于根据所述目标区域连续两帧图像的亮度数据确定可能字幕点；
字幕行判定模块，与所述字幕点检测模块相连，用于根据纵坐标相同的可能字幕点的数量确定可能字幕行；
字幕区域生成模块，与所述字幕行生成模块相连，用于根据纵坐标连续的可能字幕行的数量确定可能字幕区域；
其中，所述字幕点检测模块包括像素获取单元、梯度计算单元以及字幕点筛选单元，所述像素获取单元与所述数据获取模块相连，用于获取所述目标区域连续两帧图像的同位像素点的同位像素区域；所述梯度计算单元与所述像素获取单元相连，用于根据所述同位像素区域的亮度数据计算获得对应像素点的梯度值；所述字幕点筛选单元与所述梯度计算单元相连，用于根据所述梯度值确定可能字幕点；所述目标区域连续两帧图像中位置相同的像素点为同位像素点，以像素点为中心的a×a区域为像素点的像素区域，其中a为像素点数量，取值为大于1的奇数，同位像素点的像素区域为同位像素区域，所述目标区域连续两帧图像为当前帧图像和下一帧图像，所述当前帧图像的像素点为当前像素点。
11.一种运动字幕区域检测系统，其特征在于，所述运动字幕区域检测系统包括：
数据缓存器，用于缓存目标区域的连续两帧图像；
权利要求10所述的运动字幕区域检测装置，与所述数据缓存器相连，用于从所述数据缓存器读取所述连续两帧图像并检测所述目标区域范围内的运动字幕区域；
字幕区域存储器，与所述运动字幕区域检测装置相连，用于存储所述运动字幕区域；
字幕检测控制器，与所述运动字幕区域检测装置相连，用于控制所述运动字幕区域检测装置。
12.根据权利要求11所述的运动字幕区域检测系统，其特征在于：所述运动字幕区域检测装置处于空闲状态时，所述字幕检测控制器发出一开始信号控制所述运动字幕区域检测装置从所述数据缓存器读取指定大小的连续两帧图像并检测；所述运动字幕区域检测装置接收到所述开始信号后从所述数据缓存器读取指定大小的连续两帧图像并检测，检测完成后进入空闲状态并反馈一空闲信号给所述字幕检测控制器。
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