KR100968642B1 - 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법 및 보간 디바이스와, 보간 디바이스를 포함하는 디스플레이 디바이스와, 컴퓨터 판독가능 매체 - Google Patents

비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법 및 보간 디바이스와, 보간 디바이스를 포함하는 디스플레이 디바이스와, 컴퓨터 판독가능 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 제1 움직임 벡터를 사용해서 제1 픽셀 세트와 제2 픽셀 세트로부터 제1 픽셀 샘플을 보간하고, 제2 움직임 벡터를 사용해서 제1 픽셀 세트와 제3 픽셀 세트로부터 제2 픽셀 샘플을 보간함으로써, 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법, 디바이스 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 움직임 추정과 디인터레이싱을 향상시키기 위해, 본 발명은 제1 픽셀 세트 내의 적어도 두 개의 픽셀의 평균치로서 제3 픽셀 샘플을 계산하기 위해 제1 픽셀 세트를 보간하는 단계, 제1 픽셀 샘플과 제3 픽셀 샘플 사이의 제1 관계를 계산하는 단계, 제2 픽셀 샘플과 제3 픽셀 샘플 간의 제2 관계를 계산하는 단계와, 움직임 벡터의 세트를 사용해서 제1 및 제2 관계를 최소화함으로써 움직임 벡터의 세트로부터 출력 움직임 벡터를 선택하는 단계를 제공한다.

Description

비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법 및 보간 디바이스와, 보간 디바이스를 포함하는 디스플레이 디바이스와, 컴퓨터 판독가능 매체{METHOD AND INTERPOLATION DEVICE FOR CALCULATING A MOTION VECTOR, DISPLAY DEVICE COMPRISING THE INTERPOLATION DEVICE, AND COMPUTER PROGRAM}
본 발명은, 제1 움직임 벡터를 사용해서 제1 픽셀 세트와 제2 픽셀 세트로부터 제1 픽셀 샘플을 계산하는 단계와, 제2 움직임 벡터를 사용해서 제1 픽셀 세트와 제3 픽셀 세트로부터 제2 픽셀 샘플을 계산하는 단계를 포함하는, 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법, 디바이스 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
디인터레이싱은 고품위 비디오 디스플레이 시스템의 주 해상도 결정인데, 중요한 신규 비선형 스케일링 기술은 보다 미세한 상세함만을 이 시스템에 추가할 수 있다. LCD와 PDP와 같은 새로운 기술의 등장으로, 이미지 해상도에서의 제한은 더 이상 디스플레이 디바이스 그 자체에 있지 않으며, 오히려 소스 또는 전송 시스템에 있다. 동시에, 이런 디스플레이는 순차적으로(progressively) 스캐닝된 비디오 입력을 요구한다. 그러므로, 고품질 디인터레이싱은 이러한 디스플레이 디바이스에서 우수한 이미지 품질을 위한 중요한 전제 조건이다.
디인터레이싱으로의 첫 번째 단계는 P. Delonge 등의 "Improved Interpolation, Motion Estimation and Compensation for Interlaced Pictures", IEEE Tr. on Im. Proc., Vol. 3, no. 5, Sep. 1994, pp 482-491로부터 알려진다.
이 방법은 일반 샘플링 정리(general sampling theorem: GST) 디인터레이싱 방법으로서 또한 알려진다. 이 방법은 도 1(a)에서 도시된다. 도 1(a)는 n-1-n의 시간 연속에서 짝수의 수직적 위치(y+4-y-4)상의 수직선에서 픽셀(2)의 필드를 도시한다.
디인터레이싱을 위해, 두 개의 독립적인 세트의 픽셀 샘플이 요구된다. 독립 픽셀 샘플의 제1 세트는 움직임 벡터(4)위에서 이전 필드(n-1)로부터 현재 시간 인스턴스(n) 방향에서 움직임 보상된 픽셀 샘플(6)로 픽셀(2)를 이동시킴으로써 생성된다. 픽셀(8)의 제2 세트는 이미지의 현재 시간 인스턴스(n)의 홀수 수직선(y+3-y-3)상에 위치된다. 움직임 벡터(6)는 소위 " 임계 속도", 즉, 픽셀의 두 개의 연속적인 필드 사이에서 홀수 정수 픽셀 변위로 이어지는 속도인데, 픽셀 샘플(6)과 픽셀(8)은 독립적이라고 의도된다. 픽셀 샘플(6)과 현재 필드로부터의 픽셀(8)을 가중화함으로써, 출력 픽셀 샘플(10)은 샘플의 가중화된 합(GST-필터)으로서 결과된다. 현재의 이미지는 보간된 출력 픽셀 샘플(10)을 가지고 함께 홀수 라인으로부터의 픽셀(8)을 사용해서 디스플레이될 수 있으며, 이에 따라 디스플레이의 해상도가 증가한다.
움직임 벡터는 비디오 신호 내의 픽셀의 움직임 성분으로부터 유도될 수 있다. 움직임 벡터는 비디오 이미지 내의 픽셀의 움직임의 방향을 나타낸다. 입력 픽셀의 현재 필드는 픽셀의 세트인데, 이 세트는 비디오 신호 내에서 현재 디스플레이되거나 수신된 템포럴(temporal)이다. 입력 픽셀의 가중화된 합은 보간 파라미 터에 따라 입력 픽셀의 휘도 또는 크로미넌스(chrominance) 값을 가중화시켜서 얻어 진다.
수학적으로, 출력 픽셀 샘플(10)은 다음처럼 설명될 수 있다. 이미지 수(n)에서의 위치(
Figure 112008024641289-pct00001
)의 픽셀 휘도 값에 대해
Figure 112008024641289-pct00002
을 사용하고, 보이지 않는 라인(예, 홀수 라인)에서 보간된 픽셀의 휘도 값에 대해
Figure 112008024641289-pct00003
를 사용해서, GST 디인터레이싱 방법의 출력은:
Figure 112006085764505-pct00004
이고, h1과 h2는 GST-필터 계수를 정의한다. 제1항(term)은 현재 필드(n)를 나타내고, 제2항은 이전 필드(n-1)를 나타낸다. 움직임 벡터
Figure 112006085764505-pct00005
는:
Figure 112006085764505-pct00006
이고, Round()는 가장 근접한 정수 값으로 반올림하고, 수직 움직임 단편(
Figure 112006085764505-pct00007
)은:
Figure 112006085764505-pct00008
으로 정의된다.
선형 GST-필터(h1, h2)로 조합된 GST-필터는 수직 움직임 단편
Figure 112006085764505-pct00009
과 서브-픽셀 보간기 유형에 따른다.
비록 비디오 응용에 대해서, 수직 움직임 단편
Figure 112006085764505-pct00010
과 수평 움직임 단편
Figure 112006085764505-pct00011
모두에 따라 h1과 h2로 조합된 분리할 수 없는 GST 필터가 보다 적절하지만, 수직 성분
Figure 112006085764505-pct00012
만이 사용될 수 있다.
Delonge는 단지 수직 보간기만을 사용하여 단지 y-방향에서만 보간을 사용하는 것을 제안하였다. 만약 순차적 이미지(Fp)가 이용가능하다면, 짝수 라인을 위한 Fe가 다음과 같이 z-도메인에서 홀수 라인(Fo)의 휘도 값:
Figure 112006085764505-pct00013
으로부터 결정될 수 있다. Fe는 짝수 이미지이고, Fo는 홀수 이미지이다. 그러면, Fo는
Figure 112006085764505-pct00014
로서 다시 기재될 수 있으며,
Figure 112006085764505-pct00015
으로 결과된다.
선형 보간기는:
Figure 112006085764505-pct00016
Figure 112006085764505-pct00017
으로 기재될 수 있다.
필터 계수를 유도하기 위한 사인C-파형 보간기를 사용할 때, 선형 보간기 H1(z)와 H2(z)는 k-도메인에서 기재될 수 있다:
Figure 112006085764505-pct00018
Figure 112006085764505-pct00019
P. Delonge 등은 또한 도 2에서 도시된 것과 같은 보간을 제안하였다. 이 보간은 두 개의 연속적인 필드 사이의 움직임이 균일하다는 가정에 기반을 두고 있다. 이 방법은 공통 움직임 벡터(4)상에서 이동된, 이전의 이전 샘플(n-2)로부터의 픽셀(2a)과 이전 샘플(n-1)로부터의 픽셀(2b)을 사용한다. 움직임 보상된 픽셀 값(6a, 6b)이 픽셀 샘플 값(10)을 추정하기 위해 사용될 수 있다. 하지만, 현재 필드와 n-2 필드 사이의 상관은 보다 작은데, 그 이유는 샘플들 간의 시간적 거리가 보다 크기 때문이다.
부정확한 움직임 벡터의 경우에, 향상된 보간을 제공하기 위해, 중간 필터를 사용하는 것이 제안되어 왔다. 중간 필터는 GST-비월 방법에 의해 생성된 출력 신호에서 윤곽을 추정하는 것을 허용한다.
하지만, GST-보간기의 성능은 중간 필터를 적용할 때, 정확한 움직임 벡터를 가진 영역에서 저하된다. 이 저하를 감소시키기 위해, 선택적으로 보호를 적용하는 것이 제안되어 왔다(E. B. Bellers와 G. de Haan, "De-interlacing: a key technology for scan rate conversion", Elsevier Science book series "Advances in Image Communications", vol. 9, 2000). 임계 속도 근처를 가진 영역은 중간 필터링되고, 반면에 다른 영역은 GST-보간된다. GST 디인터레이서는 임계 속도 근처에서 움직임 벡터를 가진 영역에서 아티팩트(artefact)를 생성한다. 결과적으로, 제안된 중간 보호기는 다음과 같이:
Figure 112006085764505-pct00020
거의 임계 속도를 위해 적용되고, FGST는 GST 디-인터레이서의 출력을 나타낸다.
이 방법의 단점은 단지 현재의 GST 디-인터레이서만을 가지고 이용가능한 정보의 일부분이 손실된 픽셀을 보간하기 위해 사용되는 것이다. 비디오 신호에서처럼, 공간-시간적 정보가 이용가능하므로, 손실된 픽셀 샘플을 보간하기 위해 비디오 신호의 다른 시간 인스턴스와 다른 섹션으로부터의 정보를 사용하는 것이 가능해야 한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 보다 견고한 디인터레이싱을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 보간을 위한 비디오 신호 내에 제공된 보다 많은 이용가능한 정보를 사용하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 보다 양호한 디인터레이싱 결과를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 향상된 이미지 처리를 위해 비월된 비디오 신호로부터 향상된 움직임 벡터를 제공하는 것이다.
이 단점을 극복하기 위해, 실시예들은 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 제공하기 위한 방법을 제공하는데, 이 방법은 제1 움직임 벡터를 사용해서 제1 픽셀 세트와 제2 픽셀 세트로부터 제1 픽셀 샘플을 계산하는 단계, 제2 움직임 벡터를 사용해서 제1 픽셀 세트와 제3 픽셀 세트로부터 제2 픽셀 샘플을 계산하는 단계, 제1 픽셀 세트로부터 제3 픽셀 샘플을 계산하는 단계, 제2 픽셀 샘플과 제3 픽셀 샘플 사이의 제1 관계를 계산하는 단계, 제1 및/또는 제2 픽셀 샘플과 제3 픽셀 샘플 사이의 제2 관계를 계산하는 단계, 그리고 상기 움직임 벡터의 세트를 사용해서 제1 및 제2 관계를 최소화함으로써 움직임 벡터의 세트로부터 출력 움직임 벡터를 선택하는 단계를 포함한다.
픽셀 샘플을 계산하는 단계는 제각기의 픽셀을 보간함으로써 수행될 수 있다.
계산된 움직임 벡터는 실시예에 따라, 디인터레이싱 또는 움직임 보상된 잡음 감소, 또는 임의의 다른 이미지 향상을 위해 사용될 수 있다.
제3 픽셀 샘플은 제1 픽셀 세트 내에 적어도 두 개의 픽셀의 평균치로서 제1 픽셀 세트의 픽셀을 보간함으로서 계산될 수 있다.
실시예는 보간 동안에 현재 필드를 포함한다. 정확한 동작 벡터의 선택은, 실시예에 따라, 또한 현재 비월된 필드의 픽셀에 의존할 수 있다. 실시예는 정확한 움직임 벡터를 얻기 위해 이전 필드와 이후 필드로부터의 움직임 보상된 픽셀 샘플을 비교하는 것을 허용하지만, 또한 이러한 픽셀 샘플을 현재 필드로부터의 픽셀 샘플과 비교하는 것을 허용한다.
예로써, 이것은 현재 필드에서의 라인 평균을 계산함으로써 아마도 가능할 수 있고, 라인 평균과 제1 및 제2 픽셀 샘플간의 관계를 계산한다. 움직임 추정 기준은 따라서 제1 픽셀 샘플, 제2 픽셀 샘플과 제3 픽셀 샘플 간의 관계를 최소화함으로써 정확한 움직임 벡터를 선택할 수 있다.
벡터 부정확성에 대한 움직임 추정의 단점은 이전과 이후 필드의 두 개의 GST 예측을 사용하는 움직임 추정과 내부-필드 최소화 기준을 결합하여 보다 견고한 추정기를 얻는 실시예에 따라 설명될 수 있다.
실시예에 따라, 제1 픽셀 샘플과 제2 픽셀 샘플 간의 제3 관계를 계산하는 단계와 움직임 벡터 세트를 사용해서 제1, 제2 및 제3 관계를 최소화함으로써 움직임 벡터의 세트로부터 출력 움직임 벡터를 선택하는 단계가 제공된다. 현재, 이전과 이후 필드의 픽셀 샘플 값간의 관계가 설명될 수 있다.
실시예는 제1 픽셀 세트 내에서 적어도 두 개의 수직으로 이웃하는 픽셀의 평균으로서 제3 관계를 계산하는 단계를 제공한다. 그렇게 함으로써, 짝수의 수직 픽셀 변위를 가진 움직임 벡터에 기인한 에러가 기인될 수 있다.
움직임 벡터 세트를 사용해서 관계의 합을 최소화시킴으로써 움직임 벡터의 세트로부터 출력 움직임 벡터를 선택하는 단계가 실시예에 따라 제공된다. 이 합을 최소화하는 것은 하나의 에러 기준일 수 있는데, 이는 움직임 벡터의 양호한 추정값으로서 결과한다. 이 합은 또한 가중화된 합일 수 있고, 관계는 값을 가지고 가중화될 수 있다.
실시예는 또한 비디오 인스턴스의 연속하는 시간적 인스턴스로부터 제1 픽셀 세트, 제2 픽셀 세트와 제3 픽셀 세트를 유도하는 것을 제공한다. 이것은 비디오 이미지를 비월하는 것을 허용한다.
제2 픽셀 세트가 제1 픽셀 세트를 시간적으로 선행하고/하거나 제3 픽셀 세트가 제1 픽셀 세트를 시간적으로 후속하는 경우에, 실시예는 적어도 세 개의 시간적으로 연속하는 필드상의 픽셀의 움직임을 설명할 수 있다.
하나의 가능한 에러 기준은 제1, 제2 및/또는 제3 관계는 픽셀 샘플 값 간의 절대 차이라는 것일 수 있다. 다른 가능한 에러 기준은 제1, 제2 및/또는 제3 관계는 픽셀 샘플 값간의 제곱을 한 차이일 수 있다.
픽셀 샘플을 제공하는 것은 제1 픽셀 샘플이 제1 픽셀 세트와 제2 픽셀 세트로부터의 픽셀의 가중화된 합으로서 보간되는한, 실시예에 따라 가능하며, 픽셀의 적어도 일부의 가중치는 움직임 벡터의 값에 따른다. 실시예에 따라, 제2 픽셀 샘플은 제1 픽셀 세트와 제3 픽셀 세트로부터의 픽셀의 가중화된 합으로서 보간되고, 픽셀의 적어도 일부의 가중치는 움직임 벡터의 값에 따른다.
수직 단편은 실시예에 따라, 제1 및/또는 제2 관계의 값을 가중화하는 것을 설명할 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 제공하는 보간 디바이스인데, 이 디바이스는 제1 움직임 벡터를 사용해서 제1 픽셀 세트와 제2 픽셀 세트로부터 제1 픽셀 샘플을 계산하기 위한 제1 계산 수단, 제2 움직임 벡터를 사용해서 제1 픽셀 세트와 제3 픽셀 세트로부터 제2 픽셀 샘플을 계산하기 위한 제2 계산 수단, 제1 픽셀 세트로부터 제3 픽셀 샘플을 계산하기 위한 제3 계산 수단, 제2 픽셀 샘플과 제3 픽셀 샘플간의 제1 관계를 계산하기 위한 제1 계산 수단, 제1 및/또는 제2 픽셀 샘플과 제3 픽셀 샘플 사이의 제2 관계를 계산하기 위한 제2 계산 수단과, 움직임 벡터의 세트를 사용해서 제1 및 제2 관계를 최소화함으로써 움직임 벡터의 세트로부터 출력 움직임 벡터를 선택하기 위한 선택 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 양상은 이러한 보간 디바이스를 포함하는 디스플레이 디바이스이다.
본 발명의 다른 양상은, 프로세서가 제1 움직임 벡터를 사용해서 제1 픽셀 세트와 제2 픽셀 세트로부터 제1 픽셀 샘플을 계산하고, 제2 움직임 벡터를 사용해서 제1 픽셀 세트와 제3 픽셀 세트로부터 제2 픽셀 샘플을 계산하고, 제1 픽셀 세트로부터 제3 픽셀 샘플을 계산하고, 제2 픽셀 샘플과 제3 픽셀 샘플 사이의 제1 관계를 계산하고, 제1 및/또는 제2 픽셀 샘플과 제3 픽셀 샘플 사이의 제2 관계를 계산하고, 상기 움직임 벡터의 세트를 사용해서 제1 및 제2 관계를 최소화함으로써 움직임 벡터의 세트로부터 출력 움직임 벡터를 선택하도록 하게 하기 위해 동작가능한 명령어를 포함하는 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 제공하기 위한, 컴퓨터 프로그램과 컴퓨터 프로그램 제품이다.
본 발명의 이런 양상 및 다른 양상은 다음 도면을 참조해서 명백하게 설명될 것이다.
도 1(a)는 선행 필드를 사용하는 GST 보간을 개략적으로 도시한 도면.
도 1(b)는 4개의 연속적 필드를 사용하는 GST 보간을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 사전-선행(pre-preceding) 및 선행 필드를 사용하는 GST 보간을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 화상 당 짝수 개의 픽셀의 변위를 가진 움직임 벡터를 가지고 움직임 추정을 하는 것을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 종래의 에러 기준을 가지고 움직임 추정을 하는 것을 도시한 도면.
도 5는 현재 필드를 기반으로 해서 추가적 기준을 가지고 향상된 움직임 추정을 하는 것을 도시한 도면.
도 6은 움직임 추정기의 블록도.
이전과 이후의 시간적 인스턴스일 수 있는 현재 필드로부터 동일한 거리에 위치된 샘플에 의존하는 움직임 추정 방법은 향상된 결과를 제공한다. 움직임 추정 기준은 픽셀의 휘도 또는 크로미넌스 값은 이전 필드(n-1)로부터의 추정에 기반을 둘뿐만 아니라, 또한 현재 필드(n) 내의 기존 픽셀과 다음 필드(n+1)로부터의 이동된 샘플에 또한 기반을 둔다는 사실에 기반을 둘 수 있다.
GST 필터의 출력은:
Figure 112006085764505-pct00021
움직임 벡터가 두 개의 필드 상에서 선형이라는 가정하에서, 대응하는 수직 및 수평 움직임 단편, 즉,
Figure 112006085764505-pct00022
와
Figure 112006085764505-pct00023
을 가진 움직임 벡터는, 픽셀 블록, 예를 들면 8x8 블록에 속하는 모든 (x,y)에 대해 최적화 기준:
Figure 112006085764505-pct00024
을 사용함으로써 계산될 수 있다.
두 개의 필드 간의 짝수의 픽셀 변위, 즉,
Figure 112008024641289-pct00025
를 가진 움직임 벡터에 대해, 이전 또는 이후의 필드로부터의 움직임 추정의 출력은:
Figure 112006085764505-pct00026
과
Figure 112006085764505-pct00027
로 축약된다.
이전 필드(n-1)와 다음 필드(n+1)로부터의 이동된 픽셀만이 고려되어, 두 개의 필드 움직임 추정기를 야기한다. 위에서 지적된 최소화는 따라서 도 3에서 설명된 것처럼, 현재 필드(n)로부터의 픽셀을 수반하지 않고, 인접 픽셀만을 고려할 수 있다.
도 3은 현재 및 다음 프레임으로부터 추정된 픽셀 값만을 사용해 현재 움직임 추정을 하는 것의 단점을 설명한다. 최소화 기준은 이전 프레임(n-1)으로부터 이동된 픽셀(2a)과 다음 프레임(n+1)으로부터 이동된 픽셀(2b)를 고려할 수 있다. 움직임 벡터(4)를 사용해서, 픽셀 값(6)의 추정이 계산될 수 있다. 움직임 벡터(4)는 화상당 짝수의 픽셀 변위에 대응하는 경우에, 최소화 기준:
Figure 112006085764505-pct00028
은 실제 움직임 벡터에 대응하지 않는, 얇은 이동 객체에 대한 로컬 최소값으로 야기될 수 있다.
이러한 로컬 최소값이 도 4에서 보여 질 수 있다. 도 4는 이미지(10a, 10b, 10c)의 3개의 시간적 인스턴스(n-1, n, n+1)를 도시한다. 이미지 당 짝수의 픽셀의 변위의 경우에는, 비교된 픽셀(12)의 보간이, 실제 이미지에 대응하지 않는, 이미지(14)로 결과될 수 있다. P. Delonge가 제안한 것처럼, 단지 이전과 다음 이미지, 또는 이전과 그 이전 이미지를 고려하는 추정 기준은 따라서 보간 없이 실제 이미지에 대응하지 않는 이미지로 결과될 수 있다.
P. Delonge의 제안은 움직임 추정에서 짝수 벡터 문제를 극복하는 해결법을 제공한다. P. Delonge 등의 "Improved Interpolation, Motion Estimation and Compensation for Interlaced Pictures", IEEE Tr. On Im. Proc., Vol. 3, no. 5, Sep.. 1994, pp 482-491에서 설명된 이 해결법은 도 1(b)에서 설명되고, 4개의 연속적인 필드(n-3 내지 n)에 대한 움직임 추정과 보상에 기반을 둔다. 따라서, 3-필드 해결책이 단지 짝수 움직임 벡터(4b)를 따라 n과 n-2의 샘플을 비교할 때, 4-필드 해결책은 움직임 벡터(4c)를 사용해서 중간적인 n-1 필드를 n-3 필드와 비교함으로써 또한 필연적으로 중간적인 n-1 필드를 수반한다.
이 해결책의 주요 단점은 두 개의 연속적인 프레임 이상의, 즉, 3개의 연속적인 필드 이상의 움직임의 균일성의 요구 사항을 확장한다는 사실이다. 이것은 다소의 비균일한 움직임을 가진 시퀀스의 실질적인 경우에 대한 강한 제한이다.
이 방법이 추가적인 필드 메모리(n-3 필드)를 요구하기 때문에, 제2 단점은 하드웨어 구현에 있다. 추가적으로, n-3 필드로부터 n 필드로 샘플을 이동시키는 움직임 벡터(4c)가 두 개의 연속적인 필드 상에서 샘플을 이동시키는 움직임 벡터보다 3배 크다는 사실 때문에, 보다 큰 캐시(cache)를 필요로 한다.
유사한 참조 번호는 유사한 소자를 참조하는 도 5로부터, 실시예에 따른 보 간이 보여질 수 있다. 도시된 것처럼, 동일 이미지(10)가 프레임(n)에 대해 보간된다. 하지만, 이 실시예에 따라, 선행 이미지(10a)와 후속 이미지(10c)로부터의 픽셀(12)이 이미지(14)를 보간하기 위해 사용될 뿐만 아니라, 또한 현재 이미지(10b)가 사용된다.
존재하지 않는 움직임 벡터 추정에 기인한 불연속의 효과를 방지하기 위해, 현재 필드(16)로부터의 픽셀이 또한 고려된다. 다음 또는 이전 필드로부터의 각 GST 예측은 현재 필드의 라인 평균(line average: LA)의 결과와 추가적으로 비교될 수 있다. 움직임 추정 기준은:
Figure 112006085764505-pct00029
일 수 있고, N은 다음 이미지(10c)로부터의 추정 픽셀 값(12)이고, P는 이전 이미지(10a)로부터의 추정된 픽셀 값(12)이고, LA(x,y,n)는 간단한 라인 평균(LA)을 사용하는 현재 이미지(10a) 내의 위치(x,y)에서 내부-필드 보간된 픽셀(16)이다. 결과 이미지(14)는 도 5에서 도시된다.
현재 필드에서 라인 평균(LA)을 포함하는, 최소화에서의 추가적인 항은 움직임 벡터의 에러에 대해 견고성을 증가시키는 것을 허용한다. 이것은 도 5에 따른 예에서, 스포크(spoke)의 양쪽 측면으로부터 검정에서 검정으로 매칭하는 것을 방지하는 것을 허용한다. 라인 평균 항(LA)은 검정이 또한 부정확한 움직임 벡터에 대해 스포크로 매칭되는 것을 보장한다.
라인 평균 항은 또한 수직 단편의 값에 따르는 가중 인자를 또한 가진다. 이 인자는, 이 항들이 짝수 값에 근접한 움직임 벡터에 대해 선택적으로 보다 큰 기여를 가지는 것을 보장해야 한다. 따라서, 최소화 기준은:
Figure 112006085764505-pct00030
라고 기재될 수 있다.
도 6은 디인터레이싱 방법의 구현의 블록도를 도시한다. 입력 신호(40), 제1 필드 메모리(20), 제2 필드 메모리(22), 제1 GST-보간기(24), 제2 GST-보간기(26), 내부-필드 보간기(28), 제1 부분 에러 계산기(30), 제2 부분 에러 계산기(32), 제3 부분 에러 계산기(34), 선택 수단(36)과 출력 신호(38)가 도시된다.
입력 신호(40)의 적어도 하나의 세그먼트는 제2 픽셀 세트로서 이해될 수 있다. 필드 메모리(20)의 출력의 적어도 하나의 세그먼트는 제1 픽셀 세트로서 이해될 수 있고, 필드 메모리(22)의 출력의 적어도 하나의 세그먼트는 제3 픽셀 세트로서 이해될 수 있다. 픽셀 세트는 픽셀 블록, 예를 들면, 8x8 블록일 수 있다.
새로운 이미지가 필드 메모리(20)에 공급될 때, 이전 이미지가 필드 메모리(20)의 출력에 이미 있을 수 있다. 필드 메모리(20)에서 이미지 출력보다 이전의 이미지는 필드 메모리(22)에 출력될 수 있다. 이 경우에, 3개의 시간적으로 연속적인 인스턴스가 GST-필터링된 보간된 출력 신호를 계산하기 위해 사용될 수 있다.
입력 신호(40)는 필드 메모리(20)에 공급된다. 필드 메모리(20)에서, 움직임 벡터가 계산된다. 이 움직임 벡터는 입력 신호의 픽셀 세트 내에서 픽셀 움직임에 따른다. 움직임 벡터는 GST 보간기(24)에 공급된다. 또한, 입력 신호(40)는 GST 보간기(24)에 공급된다.
제1 필드 메모리(20)의 출력은 제2 필드 메모리(22)에 공급된다. 제2 필드 메모리에서, 제2 움직임 벡터가 계산된다. 이 움직임 벡터에 대한 시간 인스턴스는 제1 필드 메모리(20)의 인스턴스에 시간적으로 후속한다. 그러므로, 필드 메모리(22)에 의해 계산된 움직임 벡터는 필드 메모리(20)에서 사용된 이미지에 후속하는 이미지 내의 픽셀 세트 내의 움직임을 나타낸다. 움직임 벡터는 GST-보간기(26)에 공급된다. 또한, 필드 메모리(20)의 출력은 GST-보간기(26)에 공급된다.
필드 메모리(20)의 출력은 현재 필드를 나타낸다. 이 출력은 내부-필드 보간기(28)에 공급될 수 있다. 내부-필드 보간기(28) 내에서, 수직적으로 인접하는 픽셀의 라인 평균이 계산될 수 있다.
GST-보간기(24)는 입력 신호(40)인 그 입력 신호, 필드 메모리(20)으로부터의 움직임 벡터와 필드 메모리(20)의 출력을 기반으로 해서 GST 필터링된 보간된 픽셀 값을 계산한다. 그러므로, 보간은 이미지의 두 개의 시간적 인스턴스, 즉, 입력 신호(40)로부터 직접적으로 제1 인스턴스와 특정 시간, 즉, 특히 하나의 이미지의 시간만큼 입력 신호(40)를 선행하는 제2 인스턴스를 사용한다. 추가적으로, 움직임 벡터가 사용된다.
GST-보간기(26)는 필드 메모리(20)의 출력과 필드 메모리(22)의 출력인 입력 신호를 기초로 한 GST 필터링된 보간된 픽셀 값을 계산한다. 추가적으로, GST-필터(26)는 필드 메모리(22)내에서 계산된 움직임 벡터를 사용한다. GST 필터링된 보간된 출력은 GST 필터(24)의 출력을 시간적으로 선행한다. 추가적으로, 움직임 벡터가 사용된다.
라인 평균 수단(28)에서,수직 라인 상의 두 개의 인접 픽셀 값의 평균값이 구해질 수 있다. 이 픽셀 값은 보간될 픽셀 값에 인접할 수 있다.
GST 필터(24)의 출력은:
Figure 112006085764505-pct00031
라고 기재될 수 있다.
GST 필터(26)의 출력은:
Figure 112006085764505-pct00032
라고 기재될 수 있다.
GST 보간기들(24, 26)의 출력들 사이의 절대 차이는 제1 에러 계산기(30)에서 계산된다.
GST 보간기(24)와 라인 평균 계산기(28)의 출력들 간의 절대 차이는 제2 에러 계산기(32)에서 계산된다.
GST 보간기(26)와 라인 평균 계산기(28)의 출력 간의 절대 차이는 제3 에러 계산기(34)에서 계산된다.
제1, 제2 및 제3 에러 계산기(30, 32, 24)의 출력은 선택 수단(36)에 공급된다. 선택 수단 내에서, 최소 에러값을 가진 움직임 벡터는:
Figure 112006085764505-pct00033
로부터 선택된다.
움직임 벡터의 세트는 다른 움직임 벡터에 대해 다른 부분 에러를 계산하는 것을 허용하기 위해 GST-보간기(24, 26)에 다시 공급될 수 있다. 이러한 다른 움직임 벡터에 대해, 최소화 기준이 최상의 결과, 예를 들면, 최소 에러를 산출하는 움직임 벡터를 선택하기 위해 사용될 수 있다.
최소 에러를 산출하는 움직임 벡터는 보간된 이미지를 계산하기 위해 선택될 수 있다. 결과적인 움직임 벡터는 출력 신호(38)로서 나가게 된다.
본 발명의 방법, 컴퓨터 프로그램과 디스플레이 디바이스를 가지고, 이미지 품질이 향상될 수 있다.
본 발명은 비월된 비디오 이미지에서 움직임을 추정하기 위해 이용가능하다.

Claims (16)

  1. 비월된(interlaced) 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법으로서,
    - 제1 움직임 벡터를 사용해서 제1 픽셀 세트와 제2 픽셀 세트로부터 제1 픽셀 샘플을 계산하는 단계,
    - 제2 움직임 벡터를 사용해서 상기 제1 픽셀 세트와 제3 픽셀 세트로부터 제2 픽셀 샘플을 계산하는 단계,
    - 상기 제1 픽셀 세트로부터 제3 픽셀 샘플을 계산하는 단계,
    - 상기 제1 픽셀 샘플과 상기 제2 픽셀 샘플 사이의 제1 관계를 계산하는 단계,
    - 상기 제1 픽셀 샘플과 상기 제2 픽셀 샘플 중 적어도 하나와 상기 제3 픽셀 샘플 사이의 제2 관계를 계산하는 단계,
    - 움직임 벡터의 세트를 사용해서 상기 제1 및 제2 관계를 최소화함으로써 상기 움직임 벡터의 세트로부터 출력 움직임 벡터를 선택하는 단계를 포함하는, 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 픽셀 샘플과 상기 제2 픽셀 샘플 사이의 제3 관계를 계산하는 단계와, 상기 움직임 벡터의 세트를 사용해서 상기 제1, 제2 및 제3 관계를 최소화함으로써 움직임 벡터의 세트로부터 출력 움직임 벡터를 선택하는 단계를 포함하는, 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 픽셀 세트 내의 적어도 두 개의 수직으로 인접하는 픽셀의 평균치로서 상기 제3 픽셀 샘플을 계산하는 단계를 포함하는, 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 움직임 벡터의 세트를 사용해서 상기 관계들의 가중화된 합계를 최소화함으로써 움직임 벡터의 세트로부터 출력 움직임 벡터를 선택하는 단계를 포함하는, 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 픽셀 세트, 상기 제2 픽셀 세트 및 상기 제3 픽셀 세트는 비디오 시퀀스의 연속하는 시간적 인스턴스(instance)로부터 유도되는, 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 픽셀 세트가 상기 제1 픽셀 세트에 시간적으로 선행하거나, 또는 상기 제3 픽셀 세트가 상기 제1 픽셀 세트에 시간적으로 후속하거나, 또는 상기 제2 픽셀 세트가 상기 제1 픽셀 세트에 시간적으로 선행하고 상기 제3 픽셀 세트가 제1 픽셀 세트에 시간적으로 후속하는 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 관계 중 적어도 하나는 상기 픽셀 샘플 값 사이의 절대차(absolute difference)인, 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 관계 중 적어도 하나는 상기 픽셀 샘플 값 간의 제곱된 차이인, 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 픽셀 샘플은 상기 제1 픽셀 세트와 상기 제2 픽셀 세트로부터의 픽셀의 가중화된 합으로 보간되고, 상기 픽셀의 적어도 일부분의 가중치는 움직임 벡터의 값에 따르는, 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2 픽셀 샘플은 상기 제1 픽셀 세트와 상기 제3 픽셀 세트로부터의 픽셀의 가중화된 합으로 보간되고, 상기 픽셀의 적어도 일부분의 가중치는 움직임 벡터의 값에 따르는, 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 움직임 벡터 중 적어도 하나는 상기 제1 픽셀 세트와 상기 제2 픽셀 세트 사이에서 또는 상기 제1 픽셀 세트와 상기 제3 픽셀 세트의 사이에서 픽셀의 움직임으로부터 계산되는, 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 관계는 수직 단편(fraction)의 값에 따르는 인자(factor)를 가지고 가중화되는, 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 방법.
  13. 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 보간 디바이스로서:
    - 제1 움직임 벡터를 사용해서 상기 제1 픽셀 세트와 제2 픽셀 세트로부터 제1 픽셀 샘플을 계산하기 위한 제1 계산 수단,
    - 상기 제2 움직임 벡터를 사용해서 상기 제1 픽셀 세트와 제3 픽셀 세트로부터 제2 픽셀 샘플을 계산하기 위한 제2 계산 수단,
    - 상기 제1 픽셀 세트로부터 제3 픽셀 샘플을 계산하기 위한 제3 계산 수단,
    - 상기 제1 픽셀 샘플과 상기 제2 픽셀 샘플 사이의 제1 관계를 계산하기 위한 제1 계산 수단,
    - 상기 제1 및 제2 픽셀 샘플 중 적어도 하나와 상기 제3 픽셀 샘플 사이의 제2 관계를 계산하기 위한 제2 계산 수단,
    - 움직임 벡터의 세트를 사용해서 상기 제1 및 제2 관계를 최소화함으로써 상기 움직임 벡터의 세트로부터 출력 움직임 벡터를 선택하기 위한 선택 수단을 포함하는, 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 보간 디바이스.
  14. 제13항의 보간 디바이스를 포함하는 디스플레이 디바이스.
  15. 비월된 비디오 신호로부터 움직임 벡터를 계산하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 프로세서로 하여금
    - 제1 움직임 벡터를 사용해서 제1 픽셀 세트와 제2 픽셀 세트로부터 제1 픽셀 샘플을 계산하고,
    - 제2 움직임 벡터를 사용해서 상기 제1 픽셀 세트와 제3 픽셀 세트로부터 제2 픽셀 샘플을 계산하고,
    - 상기 제1 픽셀 세트로부터 제3 픽셀 샘플을 계산하고,
    - 상기 제1 픽셀 샘플과 상기 제2 픽셀 샘플 사이의 제1 관계를 계산하고,
    - 상기 제1 및 제2 픽셀 샘플 중 적어도 하나와 상기 제3 픽셀 샘플 사이의 제2 관계를 계산하고,
    - 움직임 벡터의 세트를 사용해서 상기 제1 및 제2 관계를 최소화함으로써 상기 움직임 벡터의 세트로부터 출력 움직임 벡터를 선택하게 하는 명령어를 포함하는
    컴퓨터 판독가능 매체.
  16. 삭제
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