DE4406837A1 - Bildkorrekturvorrichtung und -verfahren für einen Camcorder - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Camcorder und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bildkorrektur für einen Camcorder, wobei repräsentative Punkte ausgewählt werden, um die zur Korrektur einer durch ein Zittern der Hand eines Benutzers verursachten Bilder­ schütterung notwendige Berechnung einer Korrelation beim Er­ fassen eines Bewegungsvektors auszuführen.

Fig. 4 zeigt eine Ansicht zur Darstellung herkömmlicher Bewegungsvektorerfassungsbereiche und repräsentativer Punkte in jedem der Bewegungsvektorerfassungsbereiche. Gemäß dieser Abb. wird ein Eingangsbild in vier gleiche Bewegungs­ vektorerfassungsbereiche zum Erfassen eines Bewegungsvektors unterteilt. Jeder der vier gleichen Bewegungsvektorerfas­ sungsbereiche weist 30 repräsentative Punkte auf, die an festen und gleichmäßig verteilten Positionen angeordnet sind.

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Be­ wegungsvektordetektors. Gemäß dieser Abb. weist der herkömmliche Bewegungsvektordetektor einen Filter 1 zum Ent­ fernen von Rauschsignalen und von Hochfrequenzkomponenten aus einem digitalen Eingangsbildsignal auf. Ein Ausgangssi­ gnal vom Filter 1 wird einem Speicher 2 für repräsentative Punkte und einem Korrelationsrechner 3 zugeführt.

Der Speicher 2 für repräsentative Punkte speichert 30 Bildpunktwerte, die an festen und gleichmäßig verteilten Positionen in jedem der vier Bewegungsvektorerfassungs­ bereiche angeordnet sind. D.h. im Speicher 2 für repräsenta­ tive Punkte sind 120 Bildpunktwerte des Eingangsbildes eines Rasterbildes gespeichert. Die 120 repräsentativen Punkte vom Speicher 2 für repräsentative Punkte werden dem Korrelati­ onsrechner 3 zugeführt. Der Korrelationsrechner 3 berechnet Korrelationen der 120 repräsentativen Punkte vom Speicher 2 für repräsentative Punkte bezüglich der umgebenden Bild­ punktwerte. Ein Detektor 4 für eine maximale Korrelation stellt die maximale der durch den Korrelationsrechner 3 berechneten Korrelationen fest.

Beim herkömmlichen Bewegungsvektordetektor besteht je­ doch ein Nachteil darin, daß er die Bilddateninformation, durch die ein genauer Bildvergleich erreicht werden kann, nicht ausreichend ausnutzen kann, weil er die repräsenta­ tiven Punktdaten an feststehenden Positionen auswählt. Au­ ßerdem ist die Anzahl der zum Erhalten des Bewegungsvektors erforderlichen repräsentativen Punkte groß. Dadurch werden die Berechnung und der Aufbau kompliziert.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bildkorrektur für einen Camcorder bereitzustellen, wobei exakte repräsentative Punkte ausgewählt werden, um die zur Korrektur einer durch ein Zittern der Hand eines Benutzers verursachten Bilder­ schütterung notwendige Berechnung einer Korrelation beim Er­ fassen eines exakten Bewegungsvektors auszuführen.

Ferner wird eine Bildkorrekturvorrichtung für einen Camcorder bereitgestellt, wobei eine verringerte Anzahl re­ präsentativer Punkte ausgewählt wird, um die zur Korrektur einer durch ein Zittern der Hand eines Benutzers verursach­ ten Bilderschütterung notwendige Berechnung einer Korrela­ tion beim Erfassen eines exakten Bewegungsvektors auszufüh­ ren, so daß die Berechnung und die Geräteausstattung verein­ facht werden können.

Die Aufgaben werden durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.

Die Erfindung hat folgende Vorteile. Es wird eine verringerte Anzahl repräsentativer Punkte verwendet, um die zum Korrigieren des erschütterten Bildes notwendige Berech­ nung der Korrelation beim Erfassen des exakten Bewegungsvek­ tors auszuführen. Dadurch werden die Berechnung und der Auf­ bau vereinfacht. Die repräsentativen Punkte der Maximalwerte werden zum exakten Berechnen der Korrelation bei jedem Rasterbild ausgewählt. Dadurch kann die Bewegungsvektorer­ fassung genauer durchgeführt werden. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung außer für einen Camcorder auch bei anderen Bildverarbeitungssystemen verwendet werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Bewegungsvektordetektors;

Fig. 2 ein detailliertes Blockdiagramm einer im Bewegungsvektordetektor von Fig. 1 vorgesehenen Schaltung zum Bestimmen repräsentativer Punkte;

Fig. 3A eine Ansicht zur Darstellung erfindungsgemäßer Bewegungsvektorerfassungsbereiche;

Fig. 3B eine Ansicht zur Darstellung repräsentativer Punktdaten in jedem Bewegungsvektorerfassungsbereich von Fig. 3A;

Fig. 4 eine Ansicht zur Darstellung herkömmlicher Bewe­ gungsvektorerfassungsbereiche und repräsentativer Punkte in jedem der Bewegungsvektorerfassungsbereiche; und

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Bewegungs­ vektordetektors.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Bewegungsvektordetektors. Gemäß dieser Abb. weist der Bewegungsvektordetektor einen Filter 1′ zum Entfernen einer Rauschkomponente aus digitalen Eingangsbilddaten und eine Maskenverarbeitungseinrichtung 5 zum Berechnen von Diffe­ renzen zwischen einem Bildpunktwert der vom Filter 1′ erhaltenen Bilddaten und jeweils den benachbarten vertikalen und horizontalen Bildpunktwerten, Bilden von Absolutwerten der berechneten Differenzen und Addieren der gebildeten Absolutwerte, um Randdaten zum Auswählen eines exakten charakteristischen Punktes der Bilddaten vom Filter 1′ zu erfassen.

Im Bewegungsvektordetektor ist eine Schaltung 6 zum Be­ stimmen repräsentativer Punkte angeordnet, um in Antwort auf die Randdaten von der Maskenverarbeitungseinrichtung 5 einen Maximalwert in jedem Bewegungsvektorerfassungsbereich bei jedem Rasterbild auszuwählen und die Positionen der ausge­ wählten Maximalwerte als repräsentative Punktdaten zu bestimmen.

Außerdem ist im Bewegungsvektordetektor ein Korrelati­ onsrechner 7 angeordnet, dem die Randdaten von der Masken­ verarbeitungseinrichtung 5 und die repräsentativen Punktda­ ten von der Schaltung 6 zum Bestimmen repräsentativer Punkte zugeführt werden und der eine Korrelation der eingegebenen Daten in einem Suchbereich mit gewünschten Bereichsgrenzen berechnet.

Fig. 2 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm der Schal­ tung 6 zum Bestimmen repräsentativer Punkte. Gemäß dieser Abb. weist die Schaltung 6 zum Bestimmen repräsenta­ tiver Punkte eine Randdatenspeichereinheit 6a zum Speichern der Randdaten von der Maskenverarbeitungseinrichtung 5, einen Maximalwertdetektor 6b zum Vergleichen der in der Randdatenspeichereinheit 6a gespeicherten Randdaten, um den Maximalwert in jedem Bewegungsvektorerfassungsbereich zu bestimmen, einen Zeilenadressenzähler 6c zum Zählen einer Zeilenadresse, einen Spaltenadressenzähler 6d zum Zählen einer Spaltenadresse und eine Adressenspeichereinheit 6e für repräsentative Punkte zum Speichern der Zeilen- und der Spaltenadressen vom Zeilen- und vom Spaltenadressenzähler 6c bzw. 6d auf.

Die Adressenspeichereinheit 6e für repräsentative Punkte weist einen Zeilenadressenspeicher 6e1 für repräsen­ tative Punkte zum Speichern der Zeilenadressen vom Zei­ lenadressenzähler 6c und einen Spaltenadressenspeicher 6e2 für repräsentative Punkte zum Speichern der Spaltenadressen vom Spaltenadressenzähler 6d auf.

Außerdem weist die Schaltung 6 zum Bestimmen repräsen­ tativer Punkte eine Steuereinrichtung 6f zum Ausführen einer Systemsteuerungsfunktion, um die repräsentativen Punktdaten der in der Adressenspeichereinheit 6e für repräsentative Punkte gespeicherten Adressen auszuwählen, bzw. einen Spei­ cher 6g für repräsentative Punkte zum Speichern der Maximal­ werte vom Maximalwertdetektor 6b als die repräsentativen Punktdaten der Bewegungsvektorerfassungsbereiche in Antwort auf ein Auswahlsignal von der Steuereinrichtung 6f auf.

Die Randdatenspeichereinheit 6a weist ein erstes und ein zweites Register 6a1 bzw. 6a2 zum Speichern der Randda­ ten von der Maskenverarbeitungseinrichtung 5 auf.

Der Maximalwertdetektor 6b weist einen Vergleicher 6b1 zum Vergleichen der im ersten und im zweiten Register 6a1 bzw. 6a2 in der Randdatenspeichereinheit 6a gespeicherten Randdaten miteinander und einen Multiplexer 6b2 zum Auswäh­ len des größeren Wertes der im Register 6a1 und im Register 6a2 gespeicherten Randdaten in Antwort auf ein Ausgangssi­ gnal vom Vergleicher 6b1 und zum Zurückführen der ausgewähl­ ten Daten zum zweiten Register 6a2 auf.

Nachstehend wird die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Bewegungsvektordetektors mit dem vorstehend erwähnten Aufbau ausführlich beschrieben.

Zunächst werden durch den Filter 1′ die Rauschsignale aus den digitalen Eingangsbilddaten entfernt, die daraufhin der Maskenverarbeitungseinrichtung 5 zugeführt werden.

Die Maskenverarbeitungseinrichtung 5 führt eine vorge­ gebene Maskierungsoperation zum Auswählen der exakten charakteristischen Bilddaten vom Filter 1′ aus. D.h., um die Randdaten der Bilddaten vom Filter 1′ zu erfassen, berechnet die Maskenverarbeitungseinrichtung 5 die Differenz zwischen dem Bildpunktwert der Bilddaten vom Filter 1′ und jeweils den benachbarten vertikalen bzw. horizontalen Bildpunktwer­ ten, bestimmt die Absolutwerte der berechneten Differenzen und addiert diese Absolutwerte, wie durch die folgende Glei­ chung dargestellt

wobei P(i,j) ein Graupegel jedes Bildelements und G(i,j) eine Änderung (Randdaten) von P(i,j) bezüglich der benachbarten Bildpunkte ist.

Die auf die vorstehend beschriebene Weise bestimmten Randdaten werden dem Korrelationsrechner 7 und der Schaltung 6 zum Bestimmen repräsentativer Punkte zugeführt.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der Schaltung 6 zum Bestimmen repräsentativer Punkte unter Bezug auf Fig. 2 und Fig. 3A und 3B ausführlich beschrieben. Fig. 3A zeigt eine Ansicht zum Darstellen der erfindungsgemäßen Bewegungs­ vektorerfassungsbereiche und Fig. 3B eine Ansicht zum Dar­ stellen der repräsentativen Punktdaten in jedem Bewegungs­ vektorerfassungsbereich von Fig. 3A.

Zunächst werden die Randdaten von der Maskenverarbei­ tungseinrichtung 5 im ersten Register 6a1 zwischengespei­ chert und anschließend durch den Vergleicher 6b1 mit dem im zweiten Register 6a2 gespeicherten Anfangswert verglichen. Der Multiplexer 6b2 wählt den größeren der im ersten und im zweiten Register 6a1 bzw. 6a2 gespeicherten Werte in Antwort auf das Ausgangssignal vom Vergleicher 6b1 aus und führt die ausgewählten Daten an das zweite Register 6a2 zurück. Das Vergleichen der Werte im ersten und im zweiten Register 6a1 bzw. 6a2 wird bezüglich der in Fig. 3A dargestellten 16 Bewegungsvektorerfassungsbereiche wiederholt ausgeführt. Durch das Wiederholen dieser Vergleichsfunktion werden die Maximalwerte vom Maximalwertdetektor 6b in Antwort auf das Auswahlsignal von der Steuereinrichtung 6f jeweils im Spei­ cher 6g für repräsentative Punkte als die repräsentativen Punktdaten der Bewegungsvektorerfassungsbereiche ge­ speichert. Außerdem werden die Positionen der repräsenta­ tiven Punktdaten durch den Zeilen- und den Spaltenadressen­ zähler berechnet und daraufhin in der Adressenspeicherein­ heit 6e für repräsentative Punkte gespeichert.

Anschließend berechnet der Korrelationsrechner 7 die Korrelation der repräsentativen Punktdaten im in Fig. 3B dargestellten Suchbereich mit den gewünschten Bereichsgren­ zen bezüglich den in Fig. 3A dargestellten Bewegungsvektor­ erfassungsbereichen a.

Gemäß Fig. 3A wird das Eingangsbild in Bewegungs­ vektorerfassungsbereiche mit 4×4 gleich großen und bei einem gewünschten Abstand angeordneten Blöcken unterteilt, aus denen jeweils der repräsentative Punkt extrahiert wird.

In Fig. 3B wird ein Wert (der repräsentative Punkt ei­ nes bestimmten Bewegungsvektorerfassungsbereichs) mit dem größten Graupegel an einer bestimmten Position b in einem Fall dargestellt, wenn keine Bewegung des Bildes vorhanden ist. Wenn eine Bilderschütterung auftritt, wird ein Wert (ein neuer repräsentativer Punkt des gleichen Bewegungsvek­ torerfassungsbereichs) mit dem größten Graupegel beispiels­ weise an einer bestimmten Position c erhalten. Hierbei bezeichnen die Bezugszeichen d und e einen vorhandenen bzw. einen neuen Suchbereich.

Wenn andererseits in den Bewegungsvektorerfassungsbe­ reichen gleichzeitig eine bestimmte Bewegung vorhanden ist, verschieben sich die Positionen der Maximalwerte in den Be­ wegungsvektorerfassungsbereichen, wodurch neue repräsenta­ tive Punkte ausgewählt werden müssen. D.h., die Maximalwerte werden in den Bewegungsvektorerfassungsbereichen bei jedem Rasterbild ausgewählt und deren Positionen als die repräsen­ tativen Punkte der Bewegungsvektorerfassung bestimmt.

Claims (5)

1. Bildkorrekturvorrichtung für einen Camcorder mit:

• a) einer Filtereinrichtung zum Entfernen einer Rauschkomponente aus digitalen Bildeingangsdaten;
• b) einer Maskenverarbeitungseinrichtung zum Be­ rechnen von Differenzen zwischen einem Bildpunktwert der erhaltenen Bilddaten von der Filtereinrichtung und jeweils den benachbarten vertikalen und horizontalen Bildpunktwerten, Bilden von Absolutwerten der berechne­ ten Differenzen und Addieren der gebildeten Absolut­ werte, um die Randdaten zum Auswählen eines exakten charakteristischen Punktes der Bilddaten von der Fil­ tereinrichtung zu erfassen;
• c) einer Einrichtung zum Bestimmen repräsentativer Punkte zum Auswählen eines Maximalwertes in jedem Bewe­ gungsvektorerfassungsbereich bei jedem Rasterbild in Antwort auf die Randdaten von der Maskenverarbei­ tungseinrichtung und zum Bestimmen der Positionen der ausgewählten Maximalwerte als repräsentative Punktda­ ten; und
• d) einer Korrelationsrecheneinrichtung zum Einge­ ben der Randdaten von der Maskenverarbeitungseinrich­ tung und der repräsentativen Punktdaten von der Ein­ richtung zum Bestimmen repräsentativer Punkte und zum Berechnen einer Korrelation der eingegebenen Daten in einem Suchbereich mit gewünschten Bereichsgrenzen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Bestimmen repräsentativer Punkte aufweist:

• a) eine Randdatenspeichereinrichtung zum Speichern der Randdaten von der Maskenverarbeitungseinrichtung;
• b) eine Maximalwertbestimmungseinrichtung zum Ausführen eines Vergleichs der in der Rand­ datenspeichereinrichtung gespeicherten Randdaten, um den Maximalwert in jedem Bewegungsvektorerfassungsbe­ reich zu bestimmen;
• c) einen Zeilenadressenzähler zum Zählen einer Zeilenadresse;
• d) einen Spaltenadressenzähler zum Zählen einer Spaltenadresse;
• e) eine Adressenspeichereinrichtung für reprä­ sentative Punkte zum Speichern der Zeilen- und der Spaltenadressen vom Zeilen- und vom Spaltenadressenzäh­ ler;
• f) eine Steuereinrichtung zum Ausführen einer Sy­ stemsteuerungsfunktion, um die repräsentativen Punktda­ ten der in der Adressenspeichereinrichtung für re­ präsentative Punkte gespeicherten Adressen auszuwählen; und
• g) einen Speicher für repräsentative Punkte zum Speichern der Maximalwerte von der Einrichtung zum Bestimmen der Maximalwerte als die jeweiligen repräsen­ tativen Punktdaten der Bewegungsvektorerfassungsberei­ che in Antwort auf ein Auswahlsignal von der Steuerein­ richtung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Randdatenspei­ chereinrichtung ein erstes und ein zweites Register zum Speichern der Randdaten von der Maskenverarbeitungsein­ richtung aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Maximalwertbestimmungseinrichtung aufweist:

• a) einen Vergleicher zum Vergleichen der im ersten und im zweiten Register in der Randdatenspeicherein­ richtung gespeicherten Randdaten miteinander; und
• b) einen Multiplexer zum Auswählen des größeren Wertes der im ersten und im zweiten Register gespei­ cherten Randdaten in Antwort auf ein Ausgangssignal vom Vergleicher und zum Zurückführen der ausgewählten Daten zum zweiten Register.

5. Verfahren zur Durchführung einer Bildkorrektur durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4.