CN1160968C - 结合全域、区域动推测方式的选择型动推测装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种将全域运动推测方式和区域运动推测方式相结合的选择型运动推测装置及其方法，该装置及方法通过运动推测范围有效地将全域运动推测方式和区域运动推测方式相结合，从而可进行更为准确的运动推测。本发明包括：全域运动推测部，该推测部相对接收输入图象及对输入图象的物体外形信息输入信号而输入的物体进行全域运动推测；区域范围选择部，该选择部可在利用所输入的物体外形信息而划分的全域运动推测范围中进行任意范围的选择；第一区域运动推测部，该推测部相对区域范围选择部所选择的范围在全域运动推测部的输出信号中采用区域运动推测方式来进行物体运动的推测；第二区域运动推测部，该推测部相对区域范围选择部所选择的范围在输入图象物体中采用独立的区域运动推测方式来进行物体运动的推测；控制器，该控制器对区域范围选择部的范围选择及第一、第二区域运动推测部的输出进行控制。

Description

结合全域、区域动推测方式 的选择型动推测装置及其方法
技术领域
本发明涉及动推测装置及其方法，特别涉及将全域动推测方式(Global Motion Estimation)和区域动方式(Local Motion Estimation)相结合的选择型动推测装置及其方法，该装置和方法是将全域运动推测方式和区域运动推测方式相结合、根据物体运动的特性(例如大小、重要程度、运动推测的执行速度、运动推测性能等)有选择地使用全域运动的推测方式和区域运动推测方式而进行物体运动推测的。
背景技术
一般来说，在运动的图象信号处理领域中为了提高符号化的效率进行运动的推测。
运动推测是指根据图象信号推测目前画面的较大物体或物体的相对以前画面向什么方向移动产生多大位移，运动推测多用于画面之间的信息处理。
为了进行运动推测，一般采用六参数的运动推测模型、四参数的运动推测模型、二参数的运动推测模型。
物体的运动推测中的六参数运动推测模型、四参数运动推测模型、二参数运动推测模型等运动推测模型的确定根据物体的种类、运动特性、适用运动推测模型的范围大小是变化的。
一般来说，在范围较大的场合下，由于范围内复杂运动的形状存在的可能性较大，在推测较大范围的运动(全域运动)的情况下，仅仅采用一个复杂模型(六参数运动推测模型)；在将较大的范围划分成较小的范围时，由于范围内的运动与较大的范围相比变得单纯，在推测较小范围的运动(区域运动)的情况下，即使仅仅采用一个简单的模型(二参数运动推测模型)，仍可得到充分的补偿。
但是在进行区域运动较强的图象运动推测时，由于作为全域运动推测未充分补偿区域运动，这样要引入阶层运动推测方式(ProgressiveMotion Estimation)。
所谓阶层运动推测方式是指首先进行全域运动推测，然后对于必要的部分进行区域运动推测的方式，在此场合将全域运动推测值作为区域运动推测时的初始值。
上述的阶层运动推测方式在全域运动任意推测产生误差或区域运动同全域运动有显著差别的情况下，会在进行区域运动推测时传递全域运动推测时产生的误差值。也就是说在进行六参数推测后，由于把该推测使用为二参数的初始值，从而会将误差传递。
为了修正上述误差，在进行区域运动推测时必须对上述误差进行补偿。
但是，阶层运动推测方式一般是从区域运动推测范围来增加全域运动推测范围的大小而表现为较大的运动，在区域运动推测的情况下，把根据全域运动所推测的范围划分成较小的范围来考虑各范围内局部的变化。
因此，由于具有较小运动推测范围的区域运动推测值不能补偿全域运动的误差，故不能相对物体的运动进行准确的推测。
发明内容
本发明就是为解决上述问题而提出的，本发明的目的在于提供一种将全域运动推测方式和区域运动推测方式相结合的选择型运动推测装置及其方法，该装置及其方法通过根据运动推测范围、物体特性，推测性能和速度将全域运动推测方式和区域运动推测方式有效地结合，从而可进行更为准确、有效的运动推测。
也就是说，在进行运动推测时，全域运动推测方式附加上独立的区域运动推测方式，从而同时采用全域运动推测方式和区域运动推测方式，或者采用独立的区域运动推测方式，比较各个推测性能，选出性能较好的一方，将运动推测信号输出。这里上述独立的区域运动推测方式不把六参数推测值作为二参数初始值。
另外，在使相对物体运动范围较大的范围所进行的全域移动值保持原状的同时，要考虑较小的区域运动的任意变化，此时的全域运动模型和区域运动模型因相互不同而可选择，从而可很好地发挥因范围而产生的不同的特性；由于上述区域运动模型即使在全域运动模型中仍可选择与区域运动最相关的项目，从而可进行更为准确的运动推测。
采用可实现上述目的的本发明的将全域运动推测方式和区域运动推测方式相结合的选择型运动推测装置的特征在于，它包括：全域运动推测部，该推测部相对接收输入图象和对输入图象的物体外形信息输入信号而输入的物体进行全域运动推测；区域范围选择部，该选择部可在利用所输入的物体外形信息而为区域运动推测划分的全域动推测范围中进行任何范围的选择；第一区域运动推测部，该推测部相对上述区域范围选择部所选择的范围在全域运动推测部的输出信号中采用区域运动推测方式来进行物体运动的推测；第二区域运动推测部，该推测部相对区域范围选择部所选择的范围在输入图象物体中采用独立的区域运动推测方式来进行物体运动的推测；控制器，该控制器对第一和第二区域运动推测部的输出进行控制，从而可控制区域范围选择部的范围选择并对第一、二区域运动推测部的运动推测进行控制。
另外，本发明的将全域运动推测方式和区域运动推测方式相结合的选择型运动推测方法的特征在于，相对输入图象物体，可有选择地使用全域运动推测模式、阶层运动推测模式或独立的区域运动推测模式，这样同时执行使用阶层运动推测模式和独立的区域运动推测模式可进行运动推测。
附图说明
图1为本发明的将全域运动推测方式与区域运动推测方式相结合的选择型运动推测装置的构成方框图；
图2为用来说明本发明的全域移动向量的示意图；
图3为用来说明本发明的区域运动向量的示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行详细描述。
图1为表示本发明的运动推测装置的构成方框图，该装置包括：输入图象的图象输入部101；物体外形(Object Mask，ShapeInformation)信息输出部102，该输出部102输出相对通过上述图象输入部101而输入的图象的体外形；全域运动推测部103，该推测部103相对通过上述图象输入部101和物体外形信息输出部102而输入的物体采用全域运动推测方式对物体的运动进行推测；区域范围选择部104，该选择部104接收来自上述物体外形信息输出部102的物体外形信息输入信号，并对划分为区域运动推测的全域运动推测范围中的任意范围进行选择；第一区域运动推测部105，该推测部105在由上述区域范围选择部104所选择的范围、相对由上述图象输入部101和全域运动推测部103所输入的物体采用区域运动推测方式对物体的运动进行推测；独立的第二区域运动推测部106，该推测部106在由上述区域范围选择部104所选择的范围、相对由上述图象输入部101所输入的物体采用独立的区域运动推测方式对物体的运动进行推测；控制器107，该控制器107根据以前物体和现在物体的特性(例如尺寸、重要性、运动推测的执行速度、运动的推测性能)或者运动推测性能的制约对上述区域范围选择部104进行控制，并且比较上述第一和第二区域运动测定部105、106的性能，将其中性能较好的运动测定信息送出，这样对第一和第二区域运动推测部105、106的输出信号进行控制。
在具有上述结构的本发明的图象输入部101中输入信号处理用的图象，物体外形信息输出部102对由上述图象输入部101所输出的图象输出物体外形信息即物体形状信息进行输出。
全域运动推测部103相对由上述图象输入部101和物体外形信息输出部102而输入的物体采用全域运动推测方式对物体的运动进行推测。
上述全域运动推测部103使用利用六参数的运动推测模型的全域运动推测方式，其数学表达式如下所示：
                gx＝a1x+a2y+a3
                gy＝a4x+a5y+a6
这里，a1～a6为六参数的运动推测模型的个数，x、y为特定域(Spatial Domain)的变量。
在使用上述的六参数运动推测模型进行运动推测时，是以二维形状为主的方式进行运动推测。
区域范围选择部104通过按照物体特性(例如尺寸、重要程度、运动推测的执行速度、运动推测性能等)控制器107的控制，接收上述物体外形信息输出部102发出的物体外形信息输入信号，对所划分的全域运动推测范围中的任意范围进行选择从而可由第一、第二运动推测部105、106进行使用。
另外，第一区域运动推测部105在经上述控制器107的控制而由区域范围选择部104所选择的范围中相对通过上述图象输入部101和全域运动推测部103而输入的物体采用区域运动推测方式对物体的运动进行推测。
由于上述第一区域运动推测部105是对全域基盘区域的运动即阶层的运动进行推测，其主要是采用下述推测方程式进行运动推测的，该方程式为：
                hx＝gx+lx＝a1x+a2y+a3+b1
                hy＝gy+ly＝a4x+a5y+a6+b2
上述方程式中参数lx＝b2，ly＝b2，该参数是在全域移动推测中所采用的六参数运动推测模型中的纯模型所使用的。
这里，b1、b2为x、y轴的运动向量，a3、a6为原有阶层推测方式中的二参数的初始值，a3＝b1，a6＝b2。
在进行上述阶层运动推测时，在一个画面内划分多个范围(物体)的的情况下，可分别在上述划分的各个范围进行阶层运动推测。
上述第二区域运动推测部106在经控制器107的控制而由区域范围选择部104所选择的范围中相对由图象输入部101所输入的物体采用独立的区域运动推测方式单独对物体的运动进行推测。
在独立的第二区域运动推测部106中采用ix＝b1，iy＝b2两个参数与全域运动推测无关仅进行区域运动推测。
按上述方式，本发明所利用的六、二参数运动推测模型的运动推测方式由于采用下述运动推测方式，该方式利用与第一、第二运动推测部105、106不同的二参数运动推测模型，从而在区域中重要程度较高的范围可进行更为仔细的运动推测。
因此，本发明因采用原有的六参数运动推测方式进行运动推测，从而可弥补不能准确地进行区域范围的运动推测的问题，并可更准确地进行运动推测。
另一方面，控制器107可分别根据以前物体和现在物体的特性(例如尺寸、重要程度、运动推测的执行速度，运动推测性能等)对区域范围选择部104进行控制从而可以最适合的运动推测方式进行处理。
这里，运动推测方式指采用全域运动推测部103的全域运动推测方式、采用全域运动推测部103及第一区域运动推测部105的阶层的运动推测方式、采用第二区域运动推测部106的独立的区域运动推测方式、区域运动推测方式等，图中区域运动推测信息指所推测的区域运动参数。
另外，可这样进行控制，即将第一、第二运动推测部105、106的性能进行比较，将其中性能较好一方的运动推测信息送出。
图中控制器107至物体外形信息输出部102的控制线是用来对物体外形信息输出部102中的物体外形信息输出进行控制，用比普通实线粗的线表示的线是作为运动推测结果的移动信息及推测模式的输出线。
此外，为了选择运动推测方式，控制器107除可控制区域范围选择部104外，还可同时控制上述全域运动推测部103。
下面把图2和图3作为实例并分类成不同的情况对上述的本发明进行描述。
图2和图3表示显示有母亲处于抱着小孩的状态时的形状的物体外形信息，其中图2为表示相对母亲物体外形信息的全域的移动向量即母亲的运动的示意图，图3为表示与全域移动向量方向不同的区域移动向量即小孩的运动的示意图。
1)在物体较大、单纯、其重要程度较低时(假定仅母亲运动，而小孩不动时)
在此场合，通过全域运动推测部103可推测相对全部范围的物体运动。
此时的运动方向为朝向图2所示的箭头方向运动的方向，它表示全域移动向量。
按上述方式，对于单纯的物体，即使仅仅根据全域运动推测部103所推测的运动信息仍可进行比较准确的推测，并且可将全域运动推测部103所推测的运动信息送出。
2)在单纯的物体为重要程度较高或者复杂的物体为重要程度较低时[在母亲与小孩同时运动的时候小孩的运动方向与母亲的运动方向相同时(图3中的与全域运动方向相同的移动向量)]。
在此场合，首先通过全域运动推测部103根据图象输入部101和物体外形信息输出部102所输出的信号进行全域运动推测。
之后，区域范围选择部104相对全域运动物体外形信息对小孩的范围进行选择。
如果通过第一区域运动推测部105推测运动而把控制器107的控制信号C1值输入，通过区域范围选择部104的控制使第一区域运动推测部105进行运动推测，该运动推测结果通过控制器107的控制而送出。
即在上述情况下进行了阶层的运动推测。
另一方面，为了解决已有技术中所存在的问题，可将全域运动推测值作为区域运动推测时的初始值，这样第二区域运动推测部106也和第一区域运动推测部105同时动作，比较每个运动推测部105、106的性能，从而将性能较好一方的运动推测值送出。
3)在复杂物体的重要程度较高而尺寸较小时[母亲与小孩同时运动时，小孩的运动方向与母亲的不同(图3中与全域运动方向不同的移动向量)]，或小孩手持另一物品时。
在此场合，不采用全域运动推测部103而直接采用独立的第二区域运动推测部106可将避免全域运动推测部103所产生的错误电波的运动信息送出。即在此场合，由于六参数运动推测值不作为二参数运动推测时的初始值使用，从而可防止错误电波。
此时，控制器107输出控制信号C1以便使上述第二区域运动推测部106动作。如果上述三种方式中的控制器107输入下述控制信号，该控制信号可对各区域运动推测部105、106进行选择，则上述第一和第二区域运动推测部105、106会全部动作，从而可从中选择推测性能较好的一方。
另外，根据运动推测的执行速度，本发明可通过控制器107有选择地使用全域运动推测模式、阶层运动推测模式、独立的区域运动推测模式。
按上述方式，本发明可考虑物体的尺寸、重要程度、或单纯性、运动推测的执行速度、运动推测性能等仅仅进行全域运动推测、或仅仅进行阶层运动推测、或仅仅进行独立的区域运动推测。
如果不行，可同时进行上述各种运动的推测，并由控制器107将其中性能较好的推测结果送出。
根据上面所述，本发明具有下述效果：
1、在进行运动推测时，由于可高效率地将全域运动推测与区域运动推测相结合，从而提高了运动推测的效果，进而可获得较高质量的画面。
2、由于可对有效的区域运动范围进行选择，从而可使画面质量提高。
3、本发明具有下述优点，该优点为，使用者可根据物体的重要程度或特性、运动推测的执行速度、运动推测性能等，对各种运动推测进行任意的选择使用。

Claims (18)

1.一种结合全域、区域动推测方式的选择型动推测装置，其特征在于，在对连续输入的图象进行动推测的动推测装置中，包括：
全域动推测部(103)，接收输入图象以及对应输入图象的物体外形信息，对被输入信号的物体进行全域动推测；
区域范围选择部(104)，该选择部利用所输入的物体外形信息选择为区域动推测而划分的全域动推测范围中的任意范围；
第一区域动推测部(105)，该推测部对于上述区域范围选择部(104)所选择的范围在全域动推测部(103)的输出信号中采用区域动推测方式来进行物体运动的推测；
第二区域运动推测部(106)，该推测部对于上述区域范围选择部(104)所选择的范围在输入图象的物体中采用独立的区域运动推测方式来进行物体运动的推测；
控制器(107)，该控制器对第一和第二区域运动推测部(105)、(106)的输出进行控制，从而可控制上述区域范围选择部(104)的范围选择并对第一、二区域运动推测部(105)、(106)的运动推测进行控制。
2.根据权利要求1所述的结合全域、区域动推测方式的选择型动推测装置，其特征在于，上述全域动推测部(103)采用六参数的动推测模型进行全域动推测。
3.根据权利要求1所述的结合全域、区域动推测方式的选择型动推测装置，其特征在于，上述第一及第二区域运动推测部(105)、(106)采用二参数的动推测模型进行区域动推测。
4.根据权利要求1所述的结合全域、区域动推测方式的选择型动推测装置，其特征在于，上述控制器(107)根据物体特性或运动推测性能的制约对前述区域范围选择部(104)的范围选择进行控制。
5.根据权利要求1所述的结合全域、区域动推测方式的选择型动推测装置，其特征在于，上述控制器(107)对区域范围选择部(104)的范围选择及全域运动推测部(103)的运动推测进行控制。
6.一种对连续输入的图象进行运动推测的动推测方法，其特征在于，根据物体的特性或运动推测性能的制约，对于输入图象的物体选择利用全域运动推测模式、阶层运动推测模式、独立的区域运动推测模式之一进行运动推测。
7.根据权利要求6所述的结合全域、区域动推测方式的选择型动推测方法，其特征在于，上述阶层运动推测模式是在进行全域运动推测之后，将全域运动的推测值作为初始值使用，改变在区域运动推测中所用的参数值，从而进行推测的。
8.根据权利要求6所述的结合全域、区域动推测方式的选择型动推测方法，其特征在于，在一个画面中划分有多个范围时，上述阶层运动推测模式分别在所划分的各个范围进行阶层动推测。
9.根据权利要求6所述的结合全域、区域动推测方式的选择型动推测方法，其特征在于，在全域运动补偿误差比预定的临界值低的情况下，选择全域运动推测模式。
10.根据权利要求6所述的结合全域、区域动推测方式的选择型动推测方法，其特征在于，在全域运动补偿误差比预定第一临界高而比预定第二临界值低时，选择阶层运动推测模式。
11.根据权利要求6所述的结合全域、区域动推测方式的选择型动推测方法，其特征在于，当全域运动补偿误差比预定第一临界值高时，选择独立区域动推测模式。
12.一种结合全域、区域动推测方式的选择型动推测方法，其特征在于，在对连续输入的图象进行运动推测的运动推测方法中，对于输入图象的物体进行全域运动推测模式和阶层运动推测模式和独立区域运动推测模式来进行运动推测。
13.根据权利要求12所述的结合全域、区域动推测方式的选择型动推测方法，其特征在于，根据物体的特性，或运动推测性能的制约来分别选择全域运动推测模式、阶层运动推测模式和独立的区域运动推测模式。
14.根据权利要求12所述的结合全域、区域动推测方式的选择型动推测方法，其特征在于，上述阶层运动推测模式是在进行全域运动推测之后，将全域运动推测值作为初始值使用，改变区域运动推测所用的参数值，从而进行推测的。
15.根据权利要求12所述的结合全域、区域动推测方式的选择型动推测方法，其特征在于，在一个画面划分有多个范围的场合下，上述阶层运动推测模式分别在所划分的各个范围进行阶层运动推测。
16.根据权利要求12所述的结合全域、区域动推测方式的选择型动推测方法，其特征在于，在全域运动补偿误差比预定临界值低的场合下，选择全域运动推测模式。
17.根据权利要求12所述的结合全域、区域动推测方式的选择型动推测方法，其特征在于，在全域运动补偿误差比第一预定临界值高而比第二预定临界值低的场合下，选择阶层运动推测模式。
18.根据权利要求12所述的结合全域、区域动推测方式的选择型动推测方法，其特征在于，在全域运动补偿误差比第二预定临界值高的场合下，选择独立区域运动推测模式。
CNB96121998XA 1995-10-26 1996-10-25 结合全域、区域动推测方式的选择型动推测装置及其方法 Expired - Lifetime CN1160968C (zh)

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