KR20050086876A - 모션 시퀀스 패턴 검출 - Google Patents

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KR20050086876A
KR20050086876A KR1020057009528A KR20057009528A KR20050086876A KR 20050086876 A KR20050086876 A KR 20050086876A KR 1020057009528 A KR1020057009528 A KR 1020057009528A KR 20057009528 A KR20057009528 A KR 20057009528A KR 20050086876 A KR20050086876 A KR 20050086876A
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아브라함 케이. 리에멘스
아르드잔 도미세
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

비디오 필드들(100,102)의 연속 내의 모션 시퀀스의 주기적 패턴을 검출하기 위한 모션 시퀀스 패턴 검출기(200,300)는, 필드들의 쌍들 중 제 1 및 제 2 필드들로부터 유도된 픽셀값들 간의 차이들을 계산하고 이어서 상기 차이들을 다수의 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값들과 비교함으로써, 상기 비디오 필드들(100,102)의 연속의 상기 필드들의 쌍들 간의 모션의 존재를 검출하고, 상기 비교들에 기초하여 상기 필드들의 쌍들에 대한 모션 검출 신호들을 출력하기 위한 모션 검출 유닛(202); 및 상기 필드들의 쌍에 대한 모션 검출 신호들의 상기 다수의 시퀀스들을 미리 결정된 시퀀스와 비교함으로써 상기 주기적 패턴을 검출하기 위한 패턴 인식 유닛(204)을 포함한다. 상기 다수의 시퀀스들 중 하나에 대하여, 주기적 패턴이 검출되면, 그후 상기 비디오 필드들의 연속이 필름 모드에 대응한다는 것을 나타내는 최종 출력이 발생된다.

Description

모션 시퀀스 패턴 검출{Motion sequence pattern detection}
본 발명은 비디오 필드들의 연속 내의 모션 시퀀스들의 주기적 패턴을 검출하기 위한 모션 시퀀스 패턴 검출기로서,
필드들의 쌍들 중 제 1 및 제 2 필드들로부터 유도된 픽셀값들 간의 차이들을 계산하고 이어서 상기 차이들을 미리 결정된 임계값과 비교함으로써, 상기 비디오 필드들의 연속의 상기 필드들의 쌍들 간에 모션의 존재를 검출하고, 상기 비교에 기초하여 상기 필드들의 쌍들에 대한 모션 검출 신호들을 출력하기 위한 모션 검출 유닛, 및
상기 필드들의 쌍에 대한 상기 모션 검출 신호들의 시퀀스를 미리 결정된 시퀀스와 비교함으로써 상기 주기적 패턴을 검출하기 위한 패턴 인식 유닛을 포함하는, 모션 시퀀스 패턴 검출기에 관한 것이다.
본 발명은 또한 이미지 프로세싱 장치로서,
비디오 필드들의 연속에 대응하는 신호를 수신하기 위한 수신 수단,
상술된 모션 시퀀스 패턴 검출기, 및
상기 모션 시퀀스 패턴 검출기에 의해 제어되고, 상기 비디오 필드들의 연속에 기초하여 출력 이미지들의 시퀀스를 계산하기 위한 이미지 프로세싱 유닛을 포함하는, 이미지 프로세싱 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 비디오 필드들의 연속 내의 모션 시퀀스들의 주기적 패턴을 검출하는 방법으로서,
필드들의 쌍들 중 제 1 및 제 2 필드들로부터 유도된 픽셀값들 간의 차이들을 계산하고 이어서 상기 차이들을 미리 결정된 임계값과 비교함으로써, 상기 비디오 필드들의 연속의 상기 필드들의 쌍들 간의 모션의 존재를 검출하고, 상기 비교에 기초하여 상기 필드들의 쌍들에 대한 모션 검출 신호를 출력하는 단계, 및
상기 필드들의 쌍에 대한 상기 모션 검출 신호들의 시퀀스를 미리 결정된 시퀀스와 비교함으로써 상기 주기적 패턴을 검출하는 단계를 포함하는, 주기적 패턴 검출 방법에 관한 것이다.
화상 레이트들을 포커싱할 때, 다음과 같은 세가지 포맷들이 구별될 수 있다.
- 50 Hz 비디오: 초 당 50 개의 인터레이싱된 필드들을 포함하는 PAL 또는 SECAM으로서 일반적으로 알려진 전송 표준. 각 프레임은 625개의 라인들을 포함하고, 홀수 및 짝수 라인들은 필드들로서 번갈아 전송된다. 50 Hz 비디오 표준은 일본과 북 아메리카를 제외한 대부분의 세계에서 사용된다.
-60 Hz 비디오: 초 당 60(정확하게는 59.94) 개의 인터레이싱된 필드들을 포함하는 NTSC로서 일반적으로 알려진 전송 표준. 각 프레임은 525개의 라인들을 포함하고, 홀수 및 짝수 라인들은 필드들로서 번갈아 전송된다. 60 Hz 비디오 표준은 일본과 북 아메리카에서 사용된다.
-24 Hz 필름: 필름은 이동 이미지들을 투명한 물질의 긴 스트립 상에 기록하는 방법에 대응한다. 초 당 24 개의 이미지들의 프레임 레이트는 모션 캡쳐 기능과 시간 간격 당 요구되는 필름의 양 간의 절충안이다. 상기 표준은 비디오 전송 표준들보다 오래되었다. 전송 표준들과의 호환성을 보다 좋게 하기 위해, 프레임 레이트를 초 당 25 및 30 이미지들로 적응시키려는 시도들이 이루어 졌다. 일부를 예외, 예를 들면, 상업 광고들을 제외하고, 이러한 프레임 레이트들은 모션 화상 산업에서 기반을 찾지 못했다. 따라서, 24 Hz 필름은 모션 화상들에 대하여 가장 흔히 사용되는 표준으로 남아 있다.
텔레비전이 인기있는 매체가 되었을 때, 새로운 컨텐트에 대한 필요성이 증가하였다. 이것은 포캣 변환 방법들로 불리웠다. 모션 화상들을 텔레비전으로 변환하는 이외에, 텔레비전 쇼들은 다른 전송 표준들 간에 교환되었다. 이러한 컨텐트 또한 변환이 필요했다. 나중에, 텔레비전이 지배적이었을 때, 예를 들면, 영화들에서 텔레비전 상업 광고들을 보여주기 위해서, 비디오 재료는 필름으로 변환되었다. 예술적 이유 및 경제적 이유 모두 때문에, 모션 화상 산업은 필름 포맷을 비디오 포맷으로 전환하는데 여전히 동일한 절차를 적용한다.
필름을 비디오로 전환하는 프로세스는 소위 텔레씨네 프로세스(telecine process)라 불리운다. 이러한 프로세스의 많은 구현들 중 하나는 필름을 조명하고, 필름을 통해 들어온 빛을 비디오 카메라로 캡쳐하는 것는 것이며, 비디오 신호의 수직 귀선 기간(vertical blanking period) 내의 필름을 앞당긴다. 프레임 레이트를 24 Hz에서 50 Hz 비디오 또는 60 Hz 비디오로 변경하기 위해, "풀-다운(pull-down)"이라 불리는 프로세스가 사용된다. 풀-다운은 필름의 이전 화상이, 새로운 화상이 유효할 때까지 반복되는 방법이다. 이러한 방법은 기계적으로 쉽게 구현될 수 있다. 24 Hz 필름을 50 Hz 비디오로 전환하기 위해, 필름을 약간 빠르게 돌림으로써 필름의 화상 레이트는 초 당 25 화상들로 증가된다. 사운드의 스피드 및 피치의 4% 증가는 일반적 사람들에게 불쾌하게 고려되지 않는다. 그후, 각각의 필름 화상은 2배로 주사되고 두 개의 비디오 필드들을 생성한다. 상기 방법은 2:2 풀-다운으로 불리운다. 또한 도 1B를 보라. 24 Hz 필름을 60 Hz 비디오로 전환하기 위해, 30 Hz에 달하는 스피드가 요구되지 않는데, 사운드의 피치에서 스피드 업과 변화는 일반적 사람들에게 수용할 수 없는 것으로 고려된다. 따라서, 모든 짝수 필름 화상이 3번 반복되는 다른 방법이 사용되며, 한편 모든 홀수 필름 화상은 2번 반복된다. 이것은 요인이 2.5 만큼 프레임 레이트의 증가를 일으키고, 결과적으로 60 Hz 비디오 신호이다. 상기 방법은 3:2 풀-다운으로 불리운다. 또한 도 1C를 보라.
TV와 같은 이미지 프로세싱 장치는, 일련의 원래 입력 이미지들로부터 보다 큰 일련의 출력 이미지들을 계산하기 위한 이미지 프로세싱 유닛을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 다수의 출력 이미지들은 연속하는 원래 입력 이미지들 간에 시간적으로 위치된다. 이러한 계산은 일반적으로 이미지 레이트 변환으로 공지된다. 이미지 레이트 변환을 위해, 수신된 이미지들의 획득 소스의 타입을 결정하는 것에 관련된다. 이것은, 좋은 이미지 품질을 성취하기 위해, 수신된 이미지들이 필름 카메라로부터 창조된 것인지 또는 비디오 카메라로부터 창조된 것인지가 검출되어야 한다는 것을 의미하며, 필름 카메라는 더 낮은 이미지 레이트에서 순차 주사 모드로 이미지들을 획득하고, 비디오 카메라는 비디오 신호의 이미지 레이트에서 이미지를 획득한다. 상기 검출에 기초하여, 수신된 비디오 필드들은 이미지들을 형성하도록 조합된다. 수신된 비디오 필드들을 필름에 대응하는 경우에서, 그때 두개의 연속 필드들은 상대적으로 쉽게 합병될 수 있다. 수신된 비디오 필드들이 비디오에 대응하는 경우에서, 그때 이미지들 내에서 검출된 모션에 의해 제어되는, 비디오 필드들의 픽셀들 값들의 인터폴레이션이 요구된다. 필름 모드에서 비디오 모드 신호를 잘못된 취급은 출력 이미즈들에서 뚜렷하게 볼 수 있는 심각한 아티팩트들을 일으킬 수 있다. 이러한 아티팩트들은 "포크들(forks)", "쥐 이빨(mouse teeth)", "콤 효과(comb effect)" 또는 "지퍼들(zippers)"로서 알려져 있다. 잘못된 비디오 모드 검출은 그리 심각하지는 않지만, 또한 아티팩트들을 산출한다.
일반적으로, 이미지 프로세싱 장치에 의해 수신되는 신호는 비디오 필드들의 연속의 획득 소스의 타입의 명시적 표시를 포함한다. 결과적으로, 이러한 정보는 비디오 필드들로부터 추출되어야 한다. 통상적으로, 이것은 모션 시퀀스 패턴을 검출함으로써 이루어 진다.
서론에서 설명된 종류의 모션 시퀀스 패턴 검출기의 실시예는 미국 특허 제 4,982,280 호에 공지된다. 이러한 특허 명세서는, 필름 모드 또는 순차 주사 모드와 같은 비디오 필드들의 연속 내의 모션 시퀀스들의 주기적 패턴을 검출하도록 배열된 모션 시퀀스 패턴 검출기를 개시한다. 모션 시퀀스 패턴 검출기는, 비디오 필드들의 연속의 미리 결정된 증분들 내에서 증분마다 모션의 존재를 검출하고, 그 결과 각각의 상기 증분에 대한 제 1 모션 검출 신호를 출력하기 위한 모션 검출기를 포함한다. 모션 검출기는 연속하는 비디오 필드들의 픽셀값들 간의 차이들을 계산하고, 잡음의 효과를 감소시키기 위해 계산 결과들을 임계값과 비교한다. 모션 시퀀스 패턴 검출기는 또한 비디오 필드들의 연속 내에서 모션 시퀀스들의 주기적 패턴을 검출하기 위해 제 1 모션 검출 신호에 응답하는 논리 회로를 포함한다.
통상적으로, 비디오 모션으로부터 잡음을 구별하는 것은 어렵다. 잡음은 필드마다 다르기 때문에, 종종 비디오 모션으로서 인식된다. 따라서 공지된 검출기는 비디오 모션으로부터 잡음을 구별하기 위해 임계값을 사용한다. 픽셀값 차이, 즉, 휘도 차이(luminance difference)가 임계값을 초과할 때, 모션이 존재한다고 가정된다. 휘도 차이가 임계값을 초과하지 않을 때, 상기 차이는 잡음에 의해 일어나는 것이라고 가정된다. 따라서, 적절한 임계값의 선택이 중요하다.
도 1A는 하나의 프레임의 두 개의 필드들을 도시하는 개략도.
도 1B는 2:2 풀-다운을 도시한 개략도.
도 1C는 3:2 풀-다운을 도시한 개략도.
도 2A는 본 발명에 따른 모션 시퀀스 패턴 검출기의 개략적인 실시예.
도 2B는 본 발명에 따른 모션 시퀀스 패턴 검출기의 모션 검출 유닛의 개략적인 실시예.
도 3은 다수의 패턴 인식 유닛들을 포함하는, 본 발명에 따른 모션 시퀀스 패턴 검출기의 개략적인 실시예.
도 4는 도 2 및 도 3에 관하여 설명된 모션 시퀀스 패턴 검출기에 의해 계산되고 적용된 픽셀값 차이들의 히스토그램을 도시한 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 이미지 프로세싱 장치(500)의 개략적인 실시예.
본 발명의 목적은, 상대적으로 잡음에 강한 서론에 설명된 종류의 모션 시퀀스 패턴 검출기를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은,
미리 결정된 임계값과 다른 미리 결정된 임계값에 기초하여 필드들의 쌍들에 대한 다른 모션 검출 신호들을 결정하고,
상기 다른 모션 검출 신호들의 다른 시퀀스를 상기 미리 결정된 시퀀스와 비교하고,
상기 모션 검출 신호들의 상기 시퀀스와 상기 미리 결정된 시퀀스와의 비교 및, 상기 다른 모션 검출 신호들의 상기 다른 시퀀스와 상기 미리 결정된 시퀀스와의 비교 모두에 기초하여 모션 시퀀스들의 주기적 패턴을 검출하도록 배열된 모션 시퀀스 패턴 검출기에서 성취된다. 다중 임계값들을 적용하고, 다양한 모션 검출 신호들의 시퀀스들과 미리 결정된 시퀀스 간의 다양한 비교들의 다중 결과들을 조합함으로써, 강인한 패턴 검출이 성취된다. 적절하지 않을 수 있는 하나의 픽셀값 차이 임계값을 선택하고 상기 임계값으로 동조시키기는 대신에, 적어도 하나는 적절한 다수의 픽셀값 차이 임계값들이 사용된다. 주기적 패턴의 실제 검출은 적절한 적어도 상기 픽셀값 차이 임계값에 기초한다.
본 발명에 따른 모션 시퀀스 패턴 검출기의 실시예는, 모션 검출 신호들와 미리 결정된 시퀀스와의 비교 및, 다른 모션 검출 신호들과 미리 결정된 시퀀스와의 비교에 기초하여, 필름 모드로서 비디오 필드들의 연속의 성질을 나타내는 모드 신호를 발생시키도록 배열된다. 이러한 검출기는, 비디오 필드들의 연속이 필름 카메라로부터 창조되는지를 검출하도록 배열된 소위 필름 검출기이며, 필름 카메라는 순차 주사로 이미지들을 캡쳐한다. 필름 검출기가, 필름과 일치하는 모션 시퀀스 패턴을 검출하지 못하거나, 비디오 모드와 일치하는, 즉, 인터레이싱된 모드로 캡쳐된 모션 시퀀스 패턴을 검출하면, 그때, 본 발명에 따른 모션 시퀀스 패턴 검출기의 실시예는 비디오 모드에서 비디오 필드들의 연속의 성질을 나타내는 모드 신호를 발생하도록 배열된다.
본 발명에 따른 모션 시퀀스 패턴 검출기의 실시예는, 미리 결정된 시퀀스에 대응하거나 다른 모션 검출 신호들의 시퀀스가 미리 결정된 시퀀스에 대응하면, 필름 모드로서 비디오 필드들의 연속의 성질을 나타내는 모드 신호를 발생시키도록 배열된다. 즉, 적용된 픽셀값 차이 임계값들 중 하나에 기초하여, 비디오 필드들의 연속의 성질이 필름 모드에 대응한다고 결정되면, 그때, 최종 결과는, 본 발명에 따른 모션 시퀀스 패턴 검출기의 이러한 실시예가 필름 모드로서 비디오 필드들의 연속의 성질을 나타내는 모드 신호를 발생시킨다는 것이다. 모션 검출 신호들의 시퀀스가 미리 결정된 시퀀스에 대응하지 않거나, 다른 모션 검출 신호들의 다른 시퀀스가 미리 결정된 시퀀스에 대응하지 않는다면, 그때 본 발명에 따른 모션 시퀀스 패턴 검출기는 비디오 모드로서 비디오 필드들의 연속의 성질을 나타내는 모드 신호를 발생시킨다.
본 발명에 따른 모션 시퀀스 패턴 검출기의 실시예는,
다른 모션 검출 신호들의 다른 시퀀스를 미리 결정된 시퀀스와 비교함으로써 주기적 패턴을 검출하기 위한 다른 패턴 인식 유닛, 및
필드들의 쌍들에 대한 상기 모션 검출 신호들의 상기 시퀀스를 상기 미리 결정된 시퀀스와 비교한 제 1 결과 및 상기 다른 모션 검출 신호들의 상기 다른 시퀀스를 상기 미리 결정된 시퀀스와 비교한 제 2 결과를 조합함으로써 상기 주기적 패턴이 검출되는지를 결정하기 위한 결정 유닛을 포함한다. 본 발명에 따른 이러한 실시예의 이점은, 프로세싱의 일부, 특히 다중 픽셀값 차이 임계값들에 대한 모션 측정이 동시에 수행된다는 것이다. 결과적으로 추가적 시간 지연이 도입되지 않는다.
본 발명에 따른 모션 시퀀스 패턴 검출기의 실시예에서, 모션 검출 유닛은, 필드들 중 제 1 필드와 필드들 중 제 2 필드로부터 유도된 픽셀값들 간의 차이들의 히스토그램을 결정하도록 배열되고, 히스토그램의 제 1 빈에 속하는 픽셀값들 간의 다수의 제 1 차이들에 기초하여 모션 검출 신호들 중 제 1 신호를 결정하고, 제 1 빈에 속하는 픽셀값들 간의 다수의 차이들과 히스토그램의 제 2 빈에 속하는 픽셀들 간의 다수의 제 2 차이들의 합에 기초하여 다른 검출 신호들 중 제 1 신호를 결정하도록 배열된다. 본 발명에 따른 이러한 실시예의 이점은, 픽셀값 간의 차이들이 한번에 계산되지만, 여러번 사용된다는 것이다. 따라서, 이점은 제한된 계산 리소스 사용이다.
본 발명의 다른 목적은, 상대적으로 잡음에 강한 서론에서 설명된 종류의 모션 시퀀스 패턴 검출기를 포함하는 이미지 프로세싱 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은,
상기 미리 결정된 임계값과 다른 미리 결정된 임계값에 기초하여 상기 필드들의 쌍들에 대한 다른 모션 검출 신호들을 결정하고,
상기 다른 모션 검출 신호들의 다른 시퀀스를 상기 미리 결정된 시퀀스와 비교하고,
상기 모션 검출 신호들의 상기 시퀀스와 상기 미리 결정된 시퀀스와의 비교 및, 상기 다른 모션 검출 신호들의 상기 다른 시퀀스와 상기 미리 결정된 시퀀스와의 비교 모두에 기초하여 모션 시퀀스들의 주기적 패턴을 검출하도록 또한 배열된 모션 시퀀스 패턴 검출기에서 성취된다. 이미지 프로세싱 장치의 이미지 프로세싱 유닛은 이미지 프로세싱의 다음의 타입들:
-비디오 압축, 즉, 예를 들면, MPEG 표준에 따른 인코딩 또는 디코딩;
-디-인터레이싱: 인터레이싱은 홀수 또는 짝수의 이미지 라인들을 번갈아 전송하기 위한 일반적인 비디오 방송 절차이다. 디-인터레이싱은 완전한 수직 해상도를 복구하려 시도하는데, 즉, 각각의 이미지에 대하여 동시에 홀수 및 짝수 라인들을 유효하게 한다;
-이미지 레이트 변환: 일련의 원래 입력 이미지들로부터 보다 큰 일련의 출력 이미지들이 계산된다. 출력 이미지들은 두 개의 원래 입력 이미지들 간에 시간적으로 위치된다; 및
시간적 잡음 감소 중 하나 이상을 지원할 수 있다. 이것은 또한 공간적 프로세싱을 수반할 수 있으며, 결과적으로 공간적-시간적 잡음 감소를 가져온다.
이미지 프로세싱 장치는, 출력 이미지들을 디스플레이하기 위한 디스플레이 디바이스를 선택적으로 포함한다. 이미지 프로세싱 장치는 이미지들, 즉, 입력 또는 출력 이미지들 중 어느 하나를 저장하기 위한 저장 수단을 선택적으로 포함한다. 이미지 프로세싱 장치는, 예를 들면, TV, 셋탑 박스, VCR(Video Cassette Recorder) 플레이어, 위성 동조기, 또는 DVD(Digital Versatile Disk) 플레이어 또는 기록기일 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상대적으로 잡음에 강인한 서론에서 설명된 종류의 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은,
미리 결정된 임계값과 서로 다른 미리 결정된 임계값에 기초하여 필드들의 쌍들에 대한 다른 모션 검출 신호들을 결정하고,
상기 다른 모션 검출 신호들의 다른 시퀀스를 상기 미리 결정된 시퀀스와 비교하고,
상기 모션 검출 신호들의 상기 시퀀스와 상기 미리 결정된 시퀀스와의 비교 및, 상기 다른 모션 검출 신호들의 상기 다른 시퀀스와 상기 미리 결정된 시퀀스와의 비교 모두에 기초하여 상기 모션 시퀀스들의 주기적 패턴을 검출하는 것을 특징으로 하는 방법에서 성취된다.
모션 시퀀스 패턴 검출기의 수정들 및 그의 변동들은 설명된 이미지 프로세싱 장치 및 방법의 수정들 및 그의 변동들에 대응한다.
본 발명에 따른 모션 시퀀스 패턴 검출기, 검출 방법 및 이미지 프로세싱 장치의 이들 및 다른 특징들은 첨부한 도면들을 참조하여 여기에 설명된 구현들 및 실시예들로부터 명백해질 것이며, 구현들 및 실시예들이 설명될 것이다.
동일한 참조 번호들은 도면들을 전체에서 동일한 부분들을 표시하는데 사용된다.
도 1A는 비디오 신호의 두 개의 연속 필드들(100,200)을 개략적으로 도시한다. 제 1 필드(100)는, 예를 들면, 프레임의 홀수 라인들의 (104-112) 픽셀값들을 포함하고, 제 2 필드(102)는, 예를 들면, 프레임의 짝수 라인들의 (114-122) 픽셀값들을 포함한다. 예를 들면, 제 2 필드(102)의 픽셀(116)에 대응하는 프레임 좌표들에서, 제 1 필드(100)에서 직접 유효한 픽셀값(124)은 존재하지 않는다. 이것은, 픽셀값(124)이 요구되면, 이러한 픽셀값은 다른 픽셀값들로부터 유도되어야 한다는 것을 의미한다. 예를 들면, 유도된 이러한 픽셀값은 제 1 필드(100)의 픽셀값들의 인터폴레이션에 의해, 예를 들면, 픽셀값들(104-109)에 기초한 인터폴레이션에 의해 계산될 수 있다. 선택적으로 보다 적은 픽셀값들이 고려된다. 인터폴레이션은 또한 중앙값 연산(median operation)과 같은 순서 통계적 연산을 포함할 수 있다. 인터폴레이션 필드(102) 또는 필드(100) 이전 필드(도시되지 않음)로부터의 픽셀들을 또한 포함할 수 있다.
도 1B는 2:2 풀-다운을 개략적을 도시한다. 25 Hz의 주파수를 갖는 화상들(130-136)의 입력 스트림은 50 Hz의 주파수를 갖는 비디오 필드들(138-152)의 출력 스트림을 업-변환(up-converted)된다. 비디오 필드들의 다른 상태들{0,1}이 비디오 필드들(138-152) 아래에 표시된다. 이러한 필름 상태는 반복 패턴의 위치를 나타내고, 통상적으로 필름 검출기에서 계산된다.
도 1C는 3:2 풀-다운을 개략적으로 도시한다. 25 Hz의 주파수를 갖는 화상들(160-164)의 입력 스트림은 60 Hz의 주파수를 갖는 비디오 필드들(168-182)의 출력 스트림으로 업-변환된다. 비디오 필드들의 다른 상태들{0,1,2,3,4}은 비디오 필드들(168-182) 아래에 표시된다.
도 2A는 본 발명에 따른 모션 시퀀스 패턴 검출기(200)의 실시예를 개략적으로 도시한다. 모션 시퀀스 패턴 검출기(200)의 입력 커넥터(208)에서 인터레이싱된 휘도 신호가 제공된다. 이러한 입력은 3차원의 휘도 함수로 표현될 수 있으며, 벡터 는 두 개의 공간 좌표들 x 및 y를 포함하고, n은 필드 수에 대응하는 시간적 좌표이다. 비디오 신호가 인터레이싱되기 때문에, 모든 홀수 또는 모든 짝수 라인의 픽셀값들이 정의되지 않는다. 출력 커넥터(210)에서, 모드 및 입력의 상태를 나타내는 이산 신호들의 세트가 제공된다. 표 1은 다른 모드들 및 이들 모드들 각각에 대한 위상의 가능한 값들을 나열한다.
모드들:
모드들 상태들
비디오 모드 {0}
2:2 풀-다운 필름 모드 {0,1}
3:2 풀-다운 필름 모드 {0,1,2,3,4}
모션 시퀀스 패턴 검출기(200)는 모션 검출 유닛(202) 및 패턴 인식 유닛(204)을 포함한다. 선택적으로 모션 시퀀스 패턴 검출기(200)은 비디오 필드의 일시적 저장을 위해 비디오 메모리(212)를 포함한다. 또한, 비디오 메모리(212)는 공유된 메모리 디바이스의 일부이다. 모션 시퀀스 패턴 검출기(200)의 동작은 다음과 같다. 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값이 주어지면, 모션 검출 유닛(202)은 비디오 필드들의 연속의 각각의 필드들의 쌍에 대한 모션 측정을 계산하도록 배열된다. 즉, 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값에 기초하여, 각각의 비디오 필드들의 쌍에 대하여, 각 쌍의 제 1 및 제 2 필드 간의 모션의 양을 표시하는 모션 값이 결정된다. 필드들의 쌍들 중 제 1 및 제 2 필드들로부터 유도된 픽셀값들 간의 차이들을 계산하고 이어서 상기 차이들을 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값과 비교함으로써, 이러한 모션 값이 결정된다. 픽셀들 간의 차이가 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값보다 크다면, 그때 픽셀, 즉, 좌표에서, 모션이 존재한다고 가정된다. 이러한 경우, 픽셀 모션 카운터는 증가된다. 필드의 모든 픽셀들을 테스트함으로써, 픽셀 모션 카운터는 모션을 갖는 픽셀들의 수를 실질적으로 나타낸다. 이것은, 픽셀 모션 카운터 표시가 조사 중에 비디오 필드들의 쌍에 대한 모션 값에 대응한다는 것을 의미한다. 모션 값을 계산하기 위한, 예를 들면, 몇몇 필터링을 포함하는 다른 방법들이 가능하다는 것을 주의해야 된다.
미리 결정된 픽셀값 차이 임계값을 조정함으로써, 필드들의 쌍들에 대한 모션 값의 실제값이 변한다는 것은 분명해질 것이다. 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값이 상대적으로 낮으면, 잡음에 의해 발생되는 픽셀값들 간의 작은 차이들이 모션으로서 해석되는, 즉, 카운트될 확률이 높다. 다시 말해서, 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값이 상대적으로 높으면, 이동에 의해 실질적으로 발생되는 큰 차이들이 모션으로서 해석되지 못할 확률이 높다. 이러한 딜레마를 극복하기 위해, 다수의 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값들 각각에서, 모션 값들은 비디오 필드들의 쌍들 각각에 대하여 계산된다. 이러한 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값들은 상대적으로 낮은 값부터 상대적을 높은 값까지의 범위이다. 통상적으로 8개의 다른 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값이 적용된다. 이들 픽셀값 차이 임계값들 간의 차이들은 서로 동일하지 않는 것이 바람직하다. 예를 들면, 의 서로 다른 휘도 값들의 수가 256과 동일하지 않다면, 그때 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값들은 각각 2,4,6,8,10,14,20 및 28이다.
미리 결정된 픽셀값 차이 임계값들 각각에서, 일련의 모션 값들은 필드들의 쌍에 대하여 계산된다. 이들 모션 값들은 모션 검출 신호로서 패턴 인식 유닛(204)에 제공되며, 패턴 인식 유닛은 필드들의 쌍들에 대한 모션 검출 신호들의 시퀀스들을 미리 결정된 시퀀스와 비교함으로써 주기적 패턴을 검출하도록 설계된다. 가능한 주기적 패턴들이 표 2에 나열된다.
주기적 패턴들:
모드 주기적 패턴
비디오 모드 HHHHHHHHHHHHHH
2:2 풀-다운 필름 모드 HLHLHLHLHLHLHLH
3:2 풀-다운 필름 모드 HLHLLHLHLLHLHLL
표 2에서, 기호 H는 비디오 필드들에 대하여 높은 모션 값을 나타내며, 즉, 모션 검출 신호의 실제값은 높다. 기호 L은 비디오 필드들에 대하여 낮은 모션 값을 나타낸다.
본 발명에 따른 모션 시퀀스 패턴 검출기(200)는, 필름 모드에 대응하는 주기적 패턴이 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값 중 하나에서 검출되면, 그때 모션 시퀀스 패턴 검출기(200)의 출력 커넥터(210)에서, 이산 신호가, 모드가 필름이라고 나타내도록 설계된다. 또한 필름 상태가 제공된다. 미리 결정된 픽셀값 차이 문턱값들 중 어느 것에서도, 필름 모드에 대응하는 주기적 패턴이 검출되지 않으면, 그때 모션 시퀀스 패턴 검출기(200)의 출력 커넥터(210)에서, 이산 신호는, 모드가 비디오라고 나타낸다.
미리 결정된 픽셀값 차이 임계값 중 하나에서, 필름 모드에 대응하는 주기적 패턴이 검출될지라도, 다른 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값에서 필름 모드에 대응하는 주기적 패턴이 검출되지 않을 확률은 높다. 이것이 고려되지 않았다. 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값이 적절하지 않다면, 필름에 대응하는 어떠한 주기적 패턴도 검출될 수 없다고 가정된다. 이것은, 적절하지 않은 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값에 기초하여 계산된 일련의 모션 값들은 서로 실질적으로 동일한 값들을 포함한다는 것이 가정된다는 것을 의미한다. 즉, 그러한 일련의 모션 값들은 비디오에 대응하는 주기적 패턴, 즉, HHHHHHHHH과 일치한다. 따라서, 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값이 적절하다면, 필름에 대응하는 주기적 패턴이 검출될 수 있다.
모션 검출 유닛(202) 및 패턴 인식 유닛(204)은 하나의 프로세서를 사용하여 구현될 수 있다. 전형적으로, 소프트웨어 프로그램 제품의 제어 하에서 이러한 기능들이 수행된다. 실행 동안에, 전형적으로 소프트웨어 프로그램 제품은 RAM과 같은 메모리로 로딩되며, 메모리로부터 실행된다. 프로그램은 ROM, 하드 디스크 또는 자기적 및/또는 광학 저장과 같은 배경 메모리로부터 로딩될 수 있거나, 인터넷과 같은 네트워크를 통해 로딩될 수 있다. 선택적으로 애플리케이션 특정 집적 회로는 개시된 기능성을 제공한다.
도 2B는 본 발명에 따른 모션 시퀀스 패턴 검출기(200)의 모션 검출 유닛(202)을 개략적으로 도시한다. 모션 검출 유닛(202)은 차이 연산 유닛(216) 및 출력 유닛(214)을 포함하는 것으로 도시되며, 출력 유닛은 각각의 미리 결정된 픽셀값 차이 문턱값들에 대한 다중 모션 검출 신호들을 제공한다. 이러한 특징은 도 4에 관하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 차이 연산 유닛(216)은, 제 1 비디오 필드(100)로부터 유도된 제 1 픽셀값(124)과 제 2 비디오 필드(102)로부터 직접 취해진 제 2 픽셀값(116) 간의 차이를 계산하도록 배열된다. 제 1 픽셀값(124)은, 제 1 비디오 필드(100)의 픽셀값들(106 및 107) 및 제 2 비디오 필드(102)의 픽셀값(116)의 중간값을 취함으로써 계산된다. 픽셀값은 또한, 제 1 비디오 필드(100)에 앞선 세번째 비디오 필드로부터 유도될 수 있다. 이러한 세번째 비디오 필드는 도시되지 않는다. 제 1 픽셀값(124)와 제 2 픽셀값(116) 간의 차이는 차이들의 히스토그램(400)의 샘플을 계산하는데 적용된다(도 4에 관한 설명을 보라). 이러한 히스토그램(400)에 기초하여, 각각의 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값들에 대한 다중 모션 검출 신호들이 결정된다. 모션 검출 신호들 중 제 1 신호(310)는, 히스토그램(400)의 제 1 빈(406)에 속하는 픽셀값들 간의 다수의 제 1 차이들에 기초하여 결정된다. 모션 검출 신호들 중 제 2 신호(312)는, 히스토그램(400)의 제 1 빈(406)에 속하는 픽셀값들 간의 다수의 제 1 차이들과 히스토그램(400)의 제 2 빈(408)에 속하는 픽셀값들 간의 다수의 제 2 차이들의 합에 기초하여 결정된다. 이것은, 제 1 미리 결정된 픽셀값 임계값이 제 1 빈(406)의 최대값에 대응하고, 제 2 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값이 제 2 빈(408)의 최대값에 대응한다는 것을 의미한다.
도 3은 다수의 패턴 인식 유닛들(204 및 302-306)을 포함하는, 본 발명에 따른 모션 시퀀스 패턴 검출기의 실시예를 도시한다. 이들 패턴 인식 유닛들(204 및 302-306) 각각은, 각각의 모션 검출 신호들(310-361)이 주기적 패턴과 일치하는지를 검출하도록 배열된다. 이것은, 이들 패턴 인식 유닛들(204 및 302-306)이 각각의 모션 검출 신호들(310-316)의 이산값들의 샘플의 세트들을, 검출될 주기적 패턴을 나타내는 값들의 리스트와 비교하도록 설계된다는 것을 의미한다. 이러한 비교들의 중간 결과들(318-324)은 최종 검출 유닛(308)으로 출력되고, 최종 검출 유닛은 이들 중간 결과들을 최종 결과로 조합하도록 배열되어, 모드 및 상태를 나타낸다.
도 4는 픽셀값 차이들의 히스토그램을 개략적으로 도시하며, 히스토그램은 도 2 및 도 3와 관련하여 설명된 모션 시퀀스 패턴 검출기에 의해 계산되고 적용된다. x-축(404)은 도 1A 및 도 2B와 관련하여 설명된 관련 픽셀값들 간의 차이를 나타낸다. y-축은 미리 결정된 차이 이하이고 다른 미리 결정된 차이 이상인 픽셀들의 수를 나타낸다. 히스토그램(400)은 다수의 빈들(405-426)을 포함한다. 각각의 빈은 픽셀값들 간의 절대 차이들의 특정 범위에 대응한다. 예를 들면, 제 1 빈(406)은 제 1 및 제 2 비디오 필드의 픽셀값들의 절대 차이들을 포함하고, 절대 차이들은 0보다 높지만 2 휘도 단위들 이하이며, 제 2 빈(408)은 제 1 및 제 2 비디오 필드의 픽셀값들 간의 절대 차이를 포함하며, 절대 차이는 2 보다 높지만 4 휘도 단위들 이하이다. 이러한 경우, 2 휘도 단위들과 동일한, 제 1 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값에 대한 모션 값은 제 1 빈(406)의 값에 대응하고, 4 휘도 단위들과 동일한, 제 2 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값에 대한 모션 값은, 제 1 빈(406)의 값과 제 2 빈(408)의 값의 합에 대응한다. 한번 히스토그램(400)을 결정함으로써, 서로 다른 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값들에 대한 다양한 모션 값들을 계산하는 것은 상대적으로 쉽다는 것은 분명해질 것이다. 이것은 단지 적절한 빈들(406-426)의 값들의 적분이다. 이러한 예는, 미리 결정된 픽셀값 차이 임계값들과 히스토그램(400)의 빈들(406-426) 간에 관계가 존재하는 것을 예시한다.
도 5는 본 발명에 따른 이미지 프로세싱 장치(500)의 실시예를 개략적으로 도시하며, 이미지 프로세싱 장치는:
-비디오 필드들을 포함하는 입력 이미지들을 나타내는 신호를 수신하기 위한 수신 수단(502)으로서, 상기 신호는 안테나 또는 케이블을 통해 수신된 방송 신호일 수 있지만, 또한 VCR(Video Cassette Recorder) 또는 디지털 비디오 디스크(DVD)와 같은 저장 디바이스로부터의 신호일 수 있으며, 상기 신호는 입력 커넥터(510)에서 제공되는, 상기 수신 수단(502);
도 2A, 2B 또는 3 중 어느 하나와 관련하여 설명된 모션 패턴 검출기(508);
비디오 필드들의 연속에 기초하여 출력 이미지들의 시퀀스를 계산하기 위한 이미지 프로세싱 유닛(504)로서, 이미지 프로세싱 유닛(504)는 모션 시퀀스 패턴 검출기(508)에 의해 제어되며. 상기 제어는, 모션 시퀀스 패턴 검출기(508)의 출력이 이미지 프로세싱 유닛(540)에 영향을 준다는 것을 의미하고, 예를 들면, 이미지 프로세싱 유닛(504)이 디-인터레이싱을 수행하도록 배열되면, 그때 출력(모드 및 상태)은 대응하는 비디오 필드들을 이미지들로 조합하는데 사용되는, 상기 이미지 프로세싱 유닛(504); 및
이미지 프로세싱 유닛(504)의 출력 이미지들을 디스플레이하기 위한 디스플레이 디바이스(506)를 포함한다. 디스플레이 디바이스(506)는 선택 사항이다.
이미지 프로세싱 장치(500)는, 예를 들면, TV일 수 있다. 또한, 이미지 프로세싱 장치(500)는 광학 디스플레이 디바이스(506)를 포함하지 않지만, 디스플레이 디바이스(506)를 포함하지 않는 장치에 출력 이미지들을 제공한다. 그때, 이미지 프로세싱 장치(500)는, 예를 들면, 셋탑 박스, 위성-동조기, VCR 플레이어, DVD 플레이어 또는 DVD 기록기일 수 있다. 선택적으로 이미지 프로세싱 장치(500)은 하드-디스크와 같은 저장 수단 또는 착탈 가능한 매체, 예를 들면, 광학 디스크들 상의 저장을 위한 수단을 포함한다. 이미지 프로세싱 장치(500)는 또한 필름-스튜디오 또는 방송사에 의해 사용되는 시스템일 수 있다.
상술된 실시예들은 본 발명을 제한하기 보다는 예시하는 것이며, 당업자는 첨부된 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예들을 설계할 수 있을 것이라는 것은 주의되어야 한다. 청구 범위에서, 삽입 구문들 간에 위치된 임의의 참조 부호들은 청구항을 제한하는 것으로 구성되어서는 안된다. "포함"이라는 단어는 청구항에 나열되지 않은 요소들 또는 단계들의 존재를 제외하지 않는다. 요소들 앞의 "하나" 또는 "한" 이라는 단어는 그러한 복수의 요소들의 존재를 제외하지 않는다. 본 발명은 몇몇 별개의 요소들을 포함하는 하드웨어 및 적절히 프로그래밍 가능한 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다. 몇몇 수단들을 나열하는 유닛 청구항들에서, 이러한 몇몇 수단들은 하드웨어 및 하드웨어의 동일한 아이템에 의해 구현될 수 있다.

Claims (11)

  1. 비디오 필드들의 연속 내의 모션 시퀀스들의 주기적 패턴을 검출하기 위한 모션 시퀀스 패턴 검출기로서,
    필드들의 쌍들 중 제 1 및 제 2 필드들로부터 유도된 픽셀값들 간의 차이들을 계산하고 이어서 상기 차이들을 미리 결정된 임계값과 비교함으로써, 상기 비디오 필드들의 연속의 상기 필드들의 쌍들 간에 모션의 존재를 검출하고, 상기 비교에 기초하여 상기 필드들의 쌍들에 대한 모션 검출 신호들을 출력하기 위한 모션 검출 유닛, 및
    상기 필드들의 쌍에 대한 상기 모션 검출 신호들의 시퀀스를 미리 결정된 시퀀스와 비교함으로써 상기 주기적 패턴을 검출하기 위한 패턴 인식 유닛을 포함하는, 상기 모션 시퀀스 패턴 검출기에 있어서,
    상기 모션 시퀀스 패턴 검출기는,
    상기 미리 결정된 임계값과 다른 미리 결정된 임계값에 기초하여 상기 필드들의 쌍들에 대한 다른 모션 검출 신호들을 결정하고,
    상기 다른 모션 검출 신호들의 다른 시퀀스를 상기 미리 결정된 시퀀스와 비교하고,
    상기 모션 검출 신호들의 상기 시퀀스와 상기 미리 결정된 시퀀스와의 비교 및, 상기 다른 모션 검출 신호들의 상기 다른 시퀀스와 상기 미리 결정된 시퀀스와의 비교 모두에 기초하여 모션 시퀀스들의 주기적 패턴을 검출하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 모션 시퀀스 패턴 검출기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 모션 검출 신호들의 시퀀스와 상기 미리 결정된 시퀀스와의 비교 및, 상기 다른 모션 검출 신호들의 상기 다른 시퀀스와 상기 미리 결정된 시퀀스와의 비교에 기초하여, 필름 모드로서 상기 비디오 필드들의 연속의 성질을 나타내는 모드 신호를 발생시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 모션 시퀀스 패턴 검출기.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 모션 검출 신호들의 상기 시퀀스가 상기 미리 결정된 시퀀스에 대응하거나 상기 다른 모션 검출 신호들의 상기 시퀀스가 상기 미리 결정된 시퀀스에 대응하면, 필름 모드로서 상기 비디오 필드들의 연속의 성질을 나타내는 상기 모드 신호를 발생시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 모션 시퀀스 패턴 검출기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 다른 모션 검출 신호들의 상기 다른 시퀀스를 상기 미리 결정된 시퀀스와 비교함으로써 상기 주기적 패턴을 검출하기 위한 다른 패턴 인식 유닛, 및
    상기 필드들의 쌍들에 대한 상기 모션 검출 신호들의 상기 시퀀스를 상기 미리 결정된 시퀀스와 비교한 제 1 결과 및 상기 다른 모션 검출 신호들의 상기 다른 시퀀스를 상기 미리 결정된 시퀀스와 비교한 제 2 결과를 조합함으로써 상기 주기적 패턴이 검출되는지를 결정하기 위한 결정 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는, 모션 시퀀스 패턴 검출기.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 모션 검출 유닛은, 상기 필드들 중 제 1 필드와 상기 필드들 중 제 2 필드로부터 유도된 픽셀값들 간의 차이들의 히스토그램을 결정하도록 배열되고, 상기 히스토그램의 제 1 빈에 속하는 픽셀값들 간의 다수의 제 1 차이들에 기초하여 상기 모션 검출 신호들 중 제 1 신호를 결정하고, 상기 제 1 빈에 속하는 픽셀값들 간의 상기 다수의 차이들과 상기 히스토그램의 제 2 빈에 속하는 픽셀들 간의 다수의 제 2 차이들의 합에 기초하여 상기 다른 검출 신호들 중 제 1 신호를 결정하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 모션 시퀀스 패턴 검출기.
  6. 이미지 프로세싱 장치로서,
    비디오 필드들의 연속에 대응하는 신호를 수신하기 위한 수신 수단,
    제 1항에 청구된 바와 같이, 상기 비디오 필드들의 연속 내의 모션 시퀀스들의 주기적 패턴을 검출하기 위한 모션 시퀀스 패턴 검출기, 및
    상기 모션 시퀀스 패턴 검출기에 의해 제어되고, 상기 비디오 필드들의 연속에 기초하여 출력 이미지들의 시퀀스를 계산하기 위한 이미지 프로세싱 유닛을 포함하는, 이미지 프로세싱 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 출력 이미지들을 디스플레이하기 위한 디스플레이 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 이미지 프로세싱 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 이미지 프로세싱 장치는 TV인 것을 특징으로 하는, 이미지 프로세싱 장치.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 출력 이미지들의 저장을 위한 저장 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 이미지 프로세싱 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 이미지 프로세싱 장치는 DVD 기록기인 것을 특징으로 하는, 이미지 프로세싱 장치.
  11. 비디오 필드들의 연속 내의 모션 시퀀스들의 주기적 패턴을 검출하는 방법으로서,
    필드들의 쌍들 중 제 1 및 제 2 필드들로부터 유도된 픽셀값들 간의 차이들을 계산하고 이어서 상기 차이들을 미리 결정된 임계값과 비교함으로써, 상기 비디오 필드들의 연속의 상기 필드들의 쌍들 간의 모션의 존재를 검출하고, 상기 비교에 기초하여 상기 필드들의 쌍들에 대한 모션 검출 신호를 출력하는 단계, 및
    상기 필드들의 쌍에 대한 상기 모션 검출 신호들의 시퀀스를 미리 결정된 시퀀스와 비교함으로써 상기 주기적 패턴을 검출하는 단계를 포함하는, 상기 주기적 패턴 검출 방법에 있어서,
    상기 미리 결정된 임계값과 서로 다른 미리 결정된 임계값에 기초하여 상기 필드들의 쌍들에 대한 다른 모션 검출 신호들을 결정하고,
    상기 다른 모션 검출 신호들의 다른 시퀀스를 상기 미리 결정된 시퀀스와 비교하고,
    상기 모션 검출 신호들의 상기 시퀀스와 상기 미리 결정된 시퀀스와의 비교 및, 상기 다른 모션 검출 신호들의 상기 다른 시퀀스와 상기 미리 결정된 시퀀스와의 비교 모두에 기초하여 상기 모션 시퀀스들의 주기적 패턴을 검출하는 것을 특징으로 하는, 주기적 패턴 검출 방법.
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