TW200945903A - Scene change detection method and related apparatus - Google Patents

Description

200945903 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】. 本發明係有關於一種視訊摘測方案’特別係有關於一種場景 變化（scene change)偵測方法及其相關裝置。 【先前技術】 ❹ 通常而言，一個視訊區段（segment)由乡個不同類型的視訊 序列組成，如視訊序列A、視訊序列B、視訊序列χ等等。場景 變化（scenechange)通常是指視訊影像内容由視訊序列a轉換到 視訊序列B。在某些應用中，如視訊編碼與訊框速率變換需要 價測場景變化的發生並應用-些操作以減少或防止視訊品質的劣 化。對於視訊編碼而言，有必要偵測場景變化發生的時間點，使 得可以決定插入資訊框（information frame)至訊框之序列中的具 〇 體時間。對於訊框速率變換，有必要偵測場景變化發生的時間點、, 並依據偵測到的場景變化的時間產生一個或多個内插訊框。 傳統的場景變化偵測方案計算出當前訊框與前一 /後一訊樞之 凴度平均值之間的差值(difference)。若差值大於預設閾值，則表示 當前訊框與前-/後-訊框之間很大可能發生了場景變化。然而， *右自兩個不同視訊序列的亮度所產生的平均值之間的差值很小， 上述傳統的場景變化侧方案可能無法恰當地偵測到場景變化。 6 200945903 另一傳統的場景變化偵測方案計算兩組參考運動向量 (ref_emGti()nveetOT)之間縣值，兩組參考運動向量分別與 視訊中的前-贿及後-繩_。舉勤言，若與前一訊框相

關的參考運動向量均指向左方的影像區塊，而與後—訊框相關的 參考運動向量均指向右方的影像區塊（即向量不協調），則上述差 值較大，且其可能指示發生了場景變化。將上述差值與預設間值 相比較，此傳統的場景變化偵測方案便可偵測到場景變化是否發 生，并依據偵測結果編碼視訊。雖然傳統的場景變化偵測方案在 應用於視訊編碼時可正確運作，然而當其應用於具有A_B重複 (A-Brepeat)功能的視訊播放器時，可能無法正常運作。這是因 為藉由使用A-B重複功能，視訊播放器可將一個視訊區段播放兩 次。若與視訊區段内的訊框相關的參考運動向量指向特殊方向之 影像區塊’即使利用傳統的場景變化偵測方案，也很難偵測到視 訊區段之第一次顯示結束以及第二次顯示開始的時間（即場景變 化發生的時間）。 舉例而言，視訊區段中包含有影像内容，上述影像内容可能 是一個人騎著一輛腳踏車從背景畫面的左邊駛向背景晝面的右 邊。當這個視訊區段被具有A-B重複功能的視訊播放器顯示兩次 時，與此視訊區段之第一及第二次顯示的訊框相關的參考運動向 量可能幾乎相同，而且第一及第二次顯示的當前訊框與前一/後一 200945903 • 訊框的亮度平均值也可能很接近。這種情況下，傳統的場景變化 偵測方案無法偵測場景變化的發生。因此，需要提供一種新穎的 場景變化偵測方法來解決上述問題。 【發明内容】 有黎於此’本發明之目的之一在於提供一種場景變化（scene 0 change)偵測方法及其相關裝置，依據對應於不同訊框的最小區塊 匹配成本(minimum block matching cost)的求和結果進行偵測，以 於先前技術無法偵測場景變化的情形中準確偵測場景變化是否發 生。 依據本發明之一實施例，提供一種場景變化偵測方法，包含 有：計算與第一訊框内之複數個區塊及第二訊框内之複數個區塊 φ 相關之複數個最小區塊匹配成本的第一求和結果及第二求和結 果；以及依據第一求和結果與第二求和結果決定是否發生場景變 化0 依據本發明之另一實施例，提供一種場景變化偵測裝置，包 含有：計算電路，用於計算與第一訊框内之複數個區塊及第二訊 框内之複數個區塊相關之複數個最小區塊匹配成本的第一求和結 果及第二求和結果；以及決策電路，耦接於計算電路，用於依據 8 200945903 ，第_求和結果及第二求和結絲決定是科生場景變化。 本發明所提供之場景變化摘測方法及裝置與先前技術相比 較’其有趙果包括：藉树算最小區_喊本的求和結果並 進而决疋疋否發生場景變化，可在先前技術無法债測的情形中準 確偵測場景變化是否發生。 Ο 【實施方式】 在說明書及後續财請專利細當中朗了某些詞彙來指稱 特定的7G件。所屬領域巾具有通常知識者射理解，製造商可能 會用不同的名詞來稱呼同—個耕。本說明書及後續的申請專利 範圍並不以名稱的差躲作為區分元件的方式，而是以元件在功 能上的差異來作為11分的糊。在通篇說明書及後賴請求項當 ❹中所提及的“包含”係為開放式的用語，故應解賊“包含但不 限足於。以外’ “相接，，一詞在此係包含任何直接及間接的電 现連接手段。因此’若文中描述第—裝置祕於第二裝置，則代 表第-裝置可直接電氣連胁第二裝置，或透過其他裝置或連接 手段間接地電氣連接至第二裝置。 閲讀了下文賴柄㈣之實細之詳細描述之後 ，本發明 對所屬領域之技術人員而言將顯而易見。 9 200945903 . 凊參照第1圖，第1圖係為依據本發明第一實施例之場景變 化（scene change)偵測裝置卿之方塊圖。如第1圖所示，場景 變化偵測裝置100包含資料流（dataflow)控制器、前一訊框 資料緩衝器102、當前訊框資料緩衝器1〇3、計算電路1〇5以及決 策電路110。資料流控制器1〇1用於控制前一訊框資料緩衝器1〇2 與當前訊框資料緩衝器103 ’使其分別將前一訊框資料與當前訊框 ❹資料輸出至計算電路丨仍。計算電路1〇5係用於計算複數個最小區 塊匹配成本(minimum block matching cost)的第一求和結果R1及第 二求和結SR2 ’其巾’最小區塊匹成本與帛—訊框内之影像區 塊及第二訊框内之影像區塊相關。舉例而言，第二訊框在第一訊 框之後，亦即，在本示例中，第一訊框作為前一訊框，第二訊框 為當前訊框。決策電路110係用於依據計算電路1〇5所產生之第 一求和結果R1與第二求和結果R2，決定是否發生了場景變化。 〇 特別地，當第一求和結果R1與第二求和結果幻之間的差值 D1大於預設閾值ν&時，決策電路110決定發生了場景變化。因 此’場景變化偵測裝置100藉由計算求和結果R1與似之間的差 值(differenCe)Dl，能夠決定第一訊框與第二訊框（即前一訊框與 當前訊框）之間是否發生場景變化。原因在於，發生於前一訊框 與當前訊框之間的最小區塊匹配成本的求和結果的突增/突減 (burst increment/decrement)，通常代表用於解碼前一訊框之目標 200945903 • 運動向量（target motion vector)與用於解瑪當前訊框之目標運動 向量不同且相衝突。換言之’場景變化偵測裝置1〇〇藉由計算對 應於兩連續訊框的複數個最小區塊匹配成本的求和結果之間的差 值，能夠決定兩連續訊框之間是否發生了場景變化。當場景變化 偵測裝置100應用於具有A-B重複（A-B repeat)功能之視訊播放 器時，場景變化偵測裝置100藉由比較上述差值D1與預設間值 ❹ Vth ’判斷出上述目標運動向量是否互相衝突，從而極有可能正確 偵測到場景變化。 請參照第2圖，第2圖係為依據本發明第二實施例之場景變 化摘測裝置200之方塊圖。場景變化偵測裝置2〇〇包含資料流控 制器201、則一訊框資料緩衝器202、當前訊框資料緩衝器203、 計算電路205、調節電路215以及決策電路210。資料流控制器 ❹ 、前一訊框資料緩衝器202、當前訊框資料緩衝器203以及計 算電路205的功能及操作與第1圖中的資料流控制器1〇1、前一訊 框資料緩衝器102、當前訊框資料緩衝器103以及計算電路ι〇5 的功能及插作相同，為簡潔起見，此處不再作進一步描述。本實 施例與第一實施例之主要差異在於，場景變化债測裝置2〇〇更利 用調節電路215來產生與第一訊框及第二訊框的結構資訊（texture information)相關的複數個調節（adjustments)。然後，決策電路 210依據第一求和結果R1’、第二求和結果R2’以及上述複數個調 11 200945903 .節，來蚁是否發生場景變化，射，產生第—求和絲R1，及第 二求和結果R2,的方法與第丨財產生第—求和結果ri及第二求 和結果R2的方法相同。 特別地’決策電路別將上述調節分別與第一求和結果Ri， 及第二求和結果R2,相結合，以獲得調節後的求和結果幻，吨與 〇 R2，adj，織依據調節後的求和結果％與幻，㈣決定是否發生場 景變化。若調節後的求和結果R1，adj與幻，坤之間的差值m大於 預設閾值W ’決策電路⑽決定前一訊框與當前訊框之間發生了 場景變化。將在下文闡述場景變化偵測裝置2〇〇參考調節後的求 和結果Rl’adj與R2，adj來決定是否發生場景變化的原因。在第一實 施例中，當前一訊框與當前訊框具有複雜的結構資訊時，對應於 前一訊框及當前訊框之最小區塊匹配成本的求和結果R1與把之 ❹間的差值D1的階數（order)通常遠大於對應於具有簡單(piain)結 構資訊的兩連續訊框之最小區塊匹配成本的求和結果之間的差值 m’的階數。差值D1的值大於預設閾值Vth是可能的，場景變化 偵測裝置100因此決定發生了場景變化，而實際上，前一訊框與 當前訊框之間并未發生場景變化。這是因為差值D1的階數很大， 因而差值D1的值通常大於預設閾值νΛ。換言之，在這種情況下， 藉由決定發生了場景變化，場景變化偵測裝置100可能會作出錯 誤的決定。此外，差值D1，的階數很小，因而其值通常小於預設閾 12 200945903 值vth。這種情況下， 場景變化偵測裝置100可能作出另

-實施例中場景變化侧裝置100 m 1UU 1能作出另一錯誤的 〖發生了場景變化。爲了增強第 的功能，提供了第二實施例中 的場景變化偵測裝置2〇〇。 乂下描述中’藉由分別考量不同的騎，提供了產生上述調 〇節的兩個例子。第一個例子中，調節電路215依據複數個晝素值 之變化產生調節’這些畫素值位於對應於複數個最小區塊匹配成 本的複數個目標運動向量所參考之複數個影像區塊内。特別地， 對每-訊框，調節電路犯計算多個影像區塊内之複數個晝素值 之變化的總求和結果，多個影像區塊分別作為對應於最小區塊匹 配成本的目標運動向量的參考。調節電路215將這個求和結果作 為與此訊框蝴的調節。所屬領域的技術人員應可了解如何在每 ❹-影像區塊内產生晝素值的變化之和，為_起見，此處不再資 述。因此，只要第-訊框與第二訊框（即前一訊框與當前訊框） 不同，調節電路215就可以產生兩個不同的調節，這些調節與第 一訊框及第二訊框之結構資訊相關。接著，決策電路21〇接收這 些調節并分別從第一求和結果R1，及第二求和結果幻’中減去這些 調節’以獲得調節後的求和結果Rl，adj與R2，adj。從而，當調節後 的求和結果Rl’adj與R2，adj之間的差值D2大於預設閾值Vih，時， 如上所述’決策電路21〇決定發生了場景變化。 13 200945903 • 在第二個例子中，調節電路215依據複數個畫素差值之求和 結果而產生調節，晝素差值分別與對應於複數個最小區塊匹配成 本的複數個目標運動向量所參考之多個影像區塊内的空間梯度 (spatial gradient)相關。舉例而言，調節電路215計算不同晝素 之間的兩個總的晝素差值以產生調節，不同畫素係分別與前一訊 框及當前訊框之空間梯度相關。對於前一訊框中目標運動向量所 〇參考的影像區塊’調節電路犯分別從每一當前晝素值中減去左 上角（left-top)的晝素值，以獲得與此影像區塊自身相關的畫素 差值。調節電路215接著將對應於所有影像區塊的晝素差值相加， 以產生特定的求和結果，作為與此前一訊框相關的調節。接著， 以類似的方式，電路215產生另—求和結果以作為與當前訊 框相_卿。因此’決策電路2ω藉由參考調節後的求和結果 Rl’adj與R2’adj，可正確決定前一訊框與當前訊框之間是否發生場 ❹景變化’其中調節後的求和結果R1，adj與幻，坤係藉由從第一求和 結果R1，及第二求和結果R2，中減去上述調節而產生。當然，調節 電路犯亦可藉由分職每一當前晝素财減去右上角/右端/左端 的晝素值，來獲得與此影倾塊相_畫素差I上述方案也遵 /發月之精神。再者，對於前一訊框與當前訊框，調節電路犯 可依據多_像區_其他結構麵（如絲資訊）來產生不同 的調節，其中’多個影像區塊係作為分別與前一訊框及當前訊框 相關的目標運動向量的參考。 200945903 爲了更清楚地解釋本發明之精神’以下給出了對應於第1圖 與第2圖之第一與第二實施例的相關流程圖。請參照第3圖，第3 圖係為第1圖所示之場景變化偵測裝置100之操作流程圖，包含 以下步驟： 步驟300 :開始；

步驟305:控制前一訊框資料緩衝器102與當前訊框資料緩衝 器103以輸出前一訊框資料與當前訊框資料； 步驟310 .計算與第一訊框（如前一訊框）内之複數個影像區 塊及第二訊框（如當前訊框）内之複數鄉賴塊細之複數個 最小區塊匹配成本的第—求和結果幻及第二求和結果幻；以及 步驟315 :將第一求和結果R1與第二求和結果R2之間的差 值與預設難％概較，錢定是碰生場景變化。 °月參照第4圖’第4 ®係為第2 ®所示之場景變化偵測裝置 200之操作流程®，包含以下步驟： 步驟400 m 步驟405:控制於 # | β 刺則一訊框= 貝料緩衝器202與當前訊框資料緩衝 器203以輸出⑨卜訊框資料與當前訊框資料； 步驟410 :計复|货 升、弟一訊框（如前一訊框）内之複數個影像區 塊及第二訊框（如咯乂 瓦，广 *則訊框）内之複數個影像區塊相關之複數個 最小區塊匹配成本的第一求和結果R1，及第二求和結果幻，； 15 200945903 ’ _ 415 :產生與第一訊框及第二訊框之結構資訊相關之調 即， 步驟420 :將上述調節分別與第一求和結果幻，及第二求和結 果R2’相結合，以獲得調節後的求和結果R1，吨與於、；以及 步驟425 :將調節後的求和結果R1，adj與幻，响之間的差值與 預設閾值νώ’相比較’決定是否發生場景變化。 Ο 所屬領域之技術人員當可對本發明之裝置及方法做出變更與 修改，凡不超出本發明之精神範圍内所做之更動與潤飾，均屬於 本發明之保護範圍。 、 【圖式簡單說明】 實施例之場景變化偵測裝置之方

第1圖係為依據本發明第一 塊圖。 第2圖係為依據本發明第二實施例之場景變化偵測裝置之方 塊圖。 第3圖係為第1圖所示之場景變化偵測裝置之操作流程圖 第4圖係為第2圖所示之場景變化偵測裝置之操作流程圏 【主要元件符號說明】 1〇〇、200 場景變化偵測裝置 200945903

101 ' 201 資料流控制器 102、202 前一訊框資料緩衝器 103 、 203 當前訊框資料緩衝器 105 、 205 計算電路 110、210 決策電路 215 調節電路 300〜315、400〜425 步驟 17

Claims (1)

1. 200945903 十、申請專利範圍： 1. 一種場景變化偵測方法，包含有： 計算與一第一訊框内之複數個區塊及一第二訊框内之複數個 區塊相關之複數個最小區塊匹配成本的一第一求和結果及一第二 求和結果；以及 依據該第一求和結果與該第二求和結果決定是否發生一場景 ❺’變化。 2. 如申請專利範圍第丨項所述之場景變化偵測方法，其中依據 該第一求和結果與該第二求和結果決定是否發生該場景變化之該 步驟包含： 該第-求和絲與該第二求和結果之_差值大於—預設閣 值時’決定發生該場景變化。 〇 3. 如申請專利範圍第丨項所述之場景變化_方法，更包含： 產生複數個，該些調節與該第-訊框及該第二訊框之結 構資訊相關；以及 該決定是科生該場景變蚊步驟包含： 依據。帛纟和結果、該第二求和結果以及該些調節決定是 否發生該場景變化。 200945903 4. 如申凊專利範圍第3項所述之場景變化偵測方法，其中依據 該第一求和結果、該第二求和結果以及該些調節決定是否發生該 場景變化的該步驟包含： 將與該第一訊框及該第二訊框之結構資訊相關的該些調節分 別與該第一求和結果及該第二求和結果相結合’以獲得複數個調 節後的求和結果；以及 © 依據該些調節後的求和結果決定是否發生該場景變化。 5. 如申請專利範圍第4項所述之場景變化偵測方法，其中依據 該些調節後的求和結果決定是否發生該場景變化的該步驟包含： 當該些調節後的求和結果之間之一差值大於一預設閾值時， 決定發生該場景變化。 Ο 6.如申請專利範圍第3項所述之場景變化偵測方法，其中該些 調節係分別依據複數個畫素值之變化而產生，該些畫素值位於複 數個目標運動向量所參考之複數個影像區塊内，該些目標運動向 量對應於該些最小區塊匹配成本。 7.如申請專利範圍第3項所述之場景變化偵測方法，其中該些 調節係分別依據複數個晝素差值之複數個求和結果而產生，該些 . 晝素差值與複數個目標運動向量所參考之複數個影像區塊内的複 200945903 數個空間梯度相關，該些目標運動向量對應於該些最小區塊匹配 成本。 8·—種場景變化偵測裝置，包含有： 一計算電路，用於計算與一第一訊框内之複數個區塊及一第 二訊框内之複數個區塊相關之複數個最小區塊匹配成本的一第一 求和結果及一第二求和結果；以及 一決策電路’耦接於該計算電路，用於依據該第一求和結果 及該第一求和結果來決定是否發生一場景變化。 9. 如申請專利範圍第8項所述之場景變化偵測裝置，其中當該 第一求和結果與該第二求和結果之一差值大於一預設閾值時，該 決策電路決定發生該場景變化。 10. 如申請專利範圍第8項所述之場景變化偵測裝置，更包含： 調硌電路，耦接於該決策電路，用於產生複數個調節，該 些調節與該第—赌及該第二訊框之結構資訊相關； 其中該決策電驗據鮮-姊結果、_二求和結果以及 該些調節決定是否發生該場景變化。 11. 如申凊專利範圍第10項所述之場景變化侧裝置，其中該 20 200945903 决策電路將與該第一訊框及該第二訊框之結構資訊相關的該些調 節分別與該第一求和結果及該第二求和結果相結合，以獲得複數 個调節後的求和結果’并依據該些調節後的求和結果決定是否發 生該場景變化。 12·如申請專利範圍第11項所述之場景變化偵測裝置，其中當 〇該些調節後的求和結果之間之—差值大於_預賴值時，該決策 電路決定發生該場景變化。 13. 如申睛專利第1()項所述之場景變化侧裝置，其中該 調節電路分別依據複數個畫素值之變化而產生該些調節，該些晝 素值位於複數個目標運動向量所參考之複數個影像區塊内，該些 目標運動向量對應於該些最小區塊匹S己成本。 ❹ 14. 如申π專利細第1Q項所述之場景變化侧裝置，其中該 調節電路分職舰數個畫素錄之複數财和結絲產生該些 調節，該些晝素差值與複數個目標運動向量所參考之複數個影像 區塊内的複數個空間梯度相關，該些目標運動向量對應於該些最 小區塊匹配成本。 十一、圖式： 21