CN1130848A - 用于低比特率图象信号编码器中检测前景区的装置 - Google Patents

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Abstract

低比特率图象信号编码器中检测前景区的装置包含：存储图象信号的先前帧的先前帧存储器；存储图象信号的当前帧的当前帧存储器；比较当前帧和先前帧以检测变化象素的变化检测器；检测当前帧中的目标之一的目标区的区域检测器；以及前景/背景确定器，计数包含在目标区中的所有象素的数目以确定此目标区的第一尺寸；并计数位于目标区里的变化象素的数目以确定目标区的第二尺寸；以及比较第一尺寸和第二尺寸以确定此目标区是否是前景区。

Description

用于低比特率图象信号编码器中检测前景区的装置
本发明涉及一个低比特率图象信号编码器；具体地是检测包括在图象信号中的前景区的装置。
在一个数字电视系统例如电视电话、远距离电话会议或高分辨率电视中需要大量的数字数据以限定每一个视频帧信号，因为在视频帧信号中一个视频行信号包含一序列称为象素值的数字数据。然而，由于传统传输通道的可用频率带宽是有限的，为了通过它传输相当大量的数字数据，不可避免地要通过使用各种数据压缩技术来压缩或减少数据的量，尤其是如在电视电话和远距离电话会议系统中使用的这种低比特率图象信号编码器的情况中。
一种用于低比特率编码系统中的图象信号编码方法是所谓面向目标的分析-综合编码技术(参见Michael Hotter，“基于运动的二维目标的面向目标的分析-综合编码”，Signal Processing：Image Communication2，第4期，409-428页(1990年12月))。
按照面向目标的分析-综合编码技术，一个输入视频图象首先分为两部分：即，一个有运动目标的前景区；和一个不含有运动目标的背景区。然后，前景区按照运动目标再划分；并且，限定每个目标的运动、轮廓和象素数据的三组参数通过不同的编码通道加以处理。尤其是，在这项技术中，采用一种变化检测器通过在逐象素的基础上计算当前帧与先前帧之间的差来确定两个相继帧的变化了的和未变化的部分，而整个变化了的部分就定为前景区而未变化的部分就定为背景区。
然而，由于变化了的部分是以象素为单位来确定，且变化检测器检测的前景区并不总是和被运动目标所占据的整个区域相重合。因此，输入视频图象并不能被准确地划分为前景区和背景区，这就势必使低比特率图象信号编码器的性能降低。
因此，本发明的主要目的是提供一个装置用于准确地检测包括在图象信号中的前景区。
按照本发明的一个实施例，提供了一个在低比特率图象信号编码器中使用以在一个图象信号中检测一个前景区的装置，其中该图象信号有许多目标而前景区有至少一个运动目标在其中，该装置包含：
一个先前帧存储器，用于存储图象信号的一个先前帧；
一个当前帧存储器，用于存储图象信号的一个当前帧；
一个变化检测器，用于比较当前帧和先前帧以检测变化了的象素，每一个变化了的象素有一个不同的亮度值；
一个区域检测器用于检测当前帧中的目标之一所占据的目标区域；以及
一个前景/背景确定器，用于计数包含在目标区中的象素数目以确定目标区的第一尺寸；和用于计数位于目标区中的变化了的象素数目以确定此目标区的第二尺寸；以及用于将第一尺寸和第二尺寸相比较以确定此目标区是前景区还是背景区。
本发明的上述和其他目的和特性可以由结合附图给出的较佳实施例的说明中明显地看出，其中：
图1示出一个说明根据本发明的一个前景区检测装置的示意性框图；
图2示出一个图1的前景/背景确定器的详细的框图；以及
图3表示用于描述图1的前景/背景确定器的两个重叠的示例性区域。
参见图1，示出了根据本发明的一个前景区检测装置。此前景区检测装置包括一个当前帧存储器100、一个先前帧存储器102、一个区域检测器104、一个变化检测器106、一个区域存储器108以及一个前景/背景确定器110。
当前帧存储器100的作用是为了存储一个当前帧从一个已知的图象源接收一个图象信号，当前帧包括一个有运动目标的前景区和一个没有运动目标的背景区。当前帧经过线L2被提供到先前帧存储器102和区域检测器104。在先前帧存储器102存储着图象信号的一个先前帧。先前帧被提供给变化检测器106。
区域检测器104检测从当前帧存储器100中检索来的当前帧中的目标之一所占据的一个区域。此区域按下述检测：首先，当前帧中一个目标的轮廓通过使用一种利用一已知的边缘检测算子例如Sobel算子的已知的边缘检测技术来检测。然后，此轮廓被处理以提供区域信息用于确定此目标的区域。区域信息经过L6加到一个区域存储器108上，其中每个运动目标的每个区域都存储在其中。
变化检测器106将从当前帧存储器100中检索来的当前帧与从先前帧存储器102检索来的先前帧相比较以检测一个在当前桢中变化了的区域。变化区域的确定如下：计算出当前帧的每个象素的亮度值和它的在先前帧中对应象素的亮度值之间的差的绝对值；然后将此绝对值与一个第一阈值TH1相比较。如果此绝对值大于或等于TH1，就意味着亮度值有变化从而一个给定的象素就包括在变化区域中。否则，此给定的象素就包括在未变化区域中。表示此被检测的变化区域的变化区域信号经由线L10送到前景/背景确定器110。在前景/背景确定器110处，为了响应从区域检测器104来的区域信息和从变化检测器106来的变化区域信号，位于一个区域内的变化象素的数目被计数出来以确定此区域变化了与否。如果在一给定区域中多于一个预定部分的象素是变化的象素，此区域将被包括在前景区中。前景/背景确定器110的细节参看图2加以描述。
参见图2，从变化检测器106来的经由线L10收到的变化区域信号存储在一个变化区域存储器202中。同时，从区域检测器104来的区域信息施加于一个区域抽取块203。区域抽取块203顺次地抽取存储在区域存储器108中的所有的象素，把表示一个抽取的象素的位置的象素位置信号经由线L22提供给变化区域存储器202，并且将表示此抽取象素属于哪个区域的开关控制信号提供给开关204和208。变化区域存储器202用生成“0”表示一个未变化区域或“1”表示一个变化区域来响应来自区域抽取块203的象素位置信号。
第一开关204通过提供其输入即“0”或“1”给一个变化尺寸确定器206来响应来自区域抽取块203的开关控制信号。变化尺寸确定器206有许多计数器，其中每个计数器计数在其输入中“1”的数目以确定变化部分的尺寸，即在此区域中变化象素的数目，变化部分的确定的尺寸被送给一个比例计算块212。同时，第二开关208通过提供其输入即逻辑高信号“1”给一个区域尺寸确定器210来响应开关控制信号。区域尺寸确定器210有许多计数器，其中每个计数器计数它的输入中“1”的数目以确定一个区域的尺寸，即在此区域中象素的总数。此区域的确定的尺寸被送到比例计算块212。比例计算块212有许多除法器而每个除法器计算变化部分的尺寸与区域的尺寸的比例。例如，在图3中当前帧的区域Rn(t)和先前帧的区域Rn(t-1)部分重叠的情况中，变化部分的尺寸与区域尺寸的比例就是阴影区域A与区域Rn(t)尺寸的比例。由比例计算块212的除法器算出的每个比例通过一个多路转换器214提供出来以把每个比例顺次地施加于一个比较器216，其中每个比例与一个第二阈值TH2相比较以确定此比例是否大于TH2。如果此比例大于TH2，相应的区域就被分类为一个前景区，否则，此区域即被分类为一个背景区。比较的结果经由线L12被提供到区域存储器108其中产生分类为前景区的区域。
尽管本发明已经针对一具体实施例加以描述，显然对于那些熟悉本领域的技术人来说可以做出各种改变或修改而不脱离在不述权利要求中所限定的本发明的精神的范围。

Claims (4)

1、一种装置，在低比特率图象信号编码器用于检测一个图象信号中的前景区，其中图象信号内有许多目标并且前景区中至少有一个运动目标，该装置包含：
用于存储此图象信号的先前帧的装置；
用于存储此图象信号的当前帧的装置；
用于比较当前帧与先前帧以检测变化象素的装置，每个变化象素有一个不同的亮度值；
用于检测当前帧中的一个目标所占据的目标区域的装置；
用于计数在目标区域中包括的所有象素的数目以确定目标区域的第一尺寸的装置；
用于计数位于目标区域中的变化象素的数目以确定目标区域的第二尺寸的装置；以及
用于比较第一尺寸与第二尺寸以确定此目标区域是否是前景区的装置。
2、权利要求1的装置，所述比较装置包括：
用于计算当前帧的每个象素的一个亮度值与先前帧的其对应的象素的亮度值之间的差的绝对值的装置；以及
用于比较此绝对值与一个预定阈值以检测变化象素的装置。
3、权利要求2的装置，所述检测装置包括：
用于检测在当前帧中的一个目标的轮廓以产生轮廓信息的装置；以及
用于在轮廓信息的基础上确定目标区域的装置。
4、权利要求2的装置，其中该轮廓是用一个Sobel算子来检测的。
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