TWI403977B - 使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法 - Google Patents

Description

使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法

本發明是有關於一種移動偵測方法，且特別是有關於一種使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法。

隨著多媒體技術日新月異地發展，對於影像的品質要求亦趨提升。而影像品質卻常因取像過程、訊號轉換以及訊號傳送時所產生的雜訊所影響。因此，必須倚賴影像處理技術(Image Processing Technique)消弭這些可能被人眼所感知的雜訊。影像處理去雜訊的方法通常包括空間去雜訊處理(Spatial Noise-Reduction Process)與時間去雜訊處理(Temporal Noise-Reduction Process)。

空間去雜訊處理是透過一個濾波器，將圖場(Field)上的像素(Pixel)施予空間濾波處理法(Spatial Filtering Process)，以得到更平滑柔化的圖場，並且降低人眼對雜訊的視覺感知(Visual Perception)。然而，此方法往往導致影像過於模糊(Blur)，以致影響了影像中諸如邊緣、紋理…等等的細節呈現狀況。

時間去雜訊處理則是以前一圖場為參考值，對圖場上的像素施予時間濾波處理法(Temporal Filtering Process)。由於當下的圖場與前一圖場高度相關，於是透過時間去雜訊處理可以保存圖場的細部資訊。然而，當時間濾波處理法實施在圖場中的一個移動物體時，此一移動物體的邊緣即有可能產生移動模糊。因此，可使用移動偵測演算法(Motion Detection Algorithm)來偵測圖場中的移動像素，並得以調整時間濾波器的強度進而減少移動模糊的產生。

大致而言，移動偵測利用目標像素在同一奇偶場(The SameParity Field)中的差值來判定這些目標像素是否在移動。當差值大於一個預先所設定好的閥值(Threshold)時，表示有影片中的內容有變異量(Variation)產生，於是可判定所對應的像素為移動像素。換句話說，當差值小於閥值時，表示沒有變異量的產生，因此則判定所對應的像素為靜止像素。

透過上述的移動偵測法，可獲得移動物體中的移動資訊以提供參考，看是否使用空間內插法(Spatial Interpolation)或是時間內插法(Temporal Interpolation)來求得所需的圖場資料。其中所不同的是時間內插法是用來計算沒有移動物體區域的像素值；而空間內插法則是用來計算有移動物體區域的像素值。

總而言之，移動偵測運算法十分地複雜，並且需要大量的運算。倘若一個移動物體被誤判成靜止物體時，將錯用時間內插法來計算像素，進而產生嚴重的雜訊。是故，有一需求儼然而生，以冀能抵抗雜訊的干擾和增強移動物體的差值，來提高移動偵測的正確率。

基於上述，本發明提供一種使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法，利用鄰近像素的移動資訊來判斷目標像素是否為移動像素。

為了達成上述目標，本發明提出一種使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法，適於判斷目前圖場中的多個目標像素是否為移動像素。首先，判斷目前圖場中的目標像素在前一圖場中相對應的鄰近像素是否為移動像素。若前一圖場中的鄰近像素為移動像素，則將目標像素判定為移動像素。若前一圖場中的鄰近像素不為移動像素，則進一步判斷目前圖場中的目標像素周圍的鄰近像素是否為移動像素。若目前圖場中的目標像素周圍的鄰近像素為移動像素，則將目標像素判定為移動像素。

在本發明之一實施例中，上述在判斷目前圖場中的目標像素在前一圖場中相對應的鄰近像素是否為移動像素的步驟之前，判斷目前圖場中的目標像素是否為移動像素。若判定目前圖場中的目標像素為移動像素，則將目標像素判定為移動像素；反之，將目標像素判定為靜止像素。

在本發明之一實施例中，上述在判斷目前圖場中的目標像素周圍的鄰近像素是否為移動像素，以判斷目標像素是否為移動像素的步驟中，首先判斷目前圖場的前一掃瞄線與次一掃瞄線上的目標像素的鄰近像素是否為移動像素。若判定任一鄰近像素為移動像素，則判定目標像素為移動像素；反之，則進一步判斷目前圖場的同一掃瞄線上的目標像素相接的鄰近像素是否為移動像素。若是，則將目標像素判定為移動像素；相反地，若否，則將目標像素判定為靜止像素。

在本發明之一實施例中，使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法更包括記錄目標像素的移動資訊至緩衝器中在此，若判定目標像素為移動像素，則修正緩衝器中之目標像素的移動資訊為0。若判定前一圖場中的鄰近像素為靜止像素，則將緩衝器中之目標像素的移動資訊累加1。

在本發明之一實施例中，上述在判斷目前圖場中的目標像素在前一圖場中相對應的鄰近像素是否為移動像素的步驟中，將記錄於緩衝器中的前一圖場中之鄰近像素的移動資訊讀取出，並利用其來判斷鄰近像素是否為移動像素。

在本發明之一實施例中，上述判斷目前圖場中的目標像素周圍的鄰近像素是否為移動像素的步驟中，將記錄於緩衝器中的目前圖場中的目標像素周圍的鄰近像素的移動資訊讀取出，並利用其來判斷鄰近像素是否為移動像素。

在本發明之一實施例中，上述依據所讀取的移動資訊，判斷鄰近像素是否為移動像素的步驟中，若所讀取的移動資訊為0或1或2，則判定鄰近像素為移動像素，而若所讀取的移動資訊為3，則判定鄰近像素為靜止像素。

在本發明之一實施例中，上述緩衝器對應於一個圖場中每一像素的大小為2個位元。

基於上述，本發明利用目前圖場中的目標像素在前一圖場中所對應的鄰近像素以及目前圖場中的目標像素周圍的鄰近像素，來判斷目標像素是否為移動像素，使得能夠精確地偵測到移動物體的邊緣或是快速移動物體。另外，利用二位元緩衝器來記錄前一圖場中之各像素的移動資訊，而得以依據所記錄的移動資訊來判定移動像素。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下將配合圖式詳細地說明本發明之較佳實施例，而這些圖式中相同的標號將代表相同或相似的部分。

本發明藉由使用額外的位元來記錄前一圖場與目前圖場的像素的移動資訊，並且提供此移動資訊至後續的移動偵測。當在目標像素上執行移動偵測時，依據前一圖場中的鄰近像素的移動資訊，先執行時間的(temporal)移動偵測，接著依據目前圖場中的鄰近像素的移動資訊，執行空間的(spatial)移動偵測。據此，能夠發覺被誤判的靜止像素而將其調整為移動像素，使得移動偵測的正確率提升。為了使本發明之內容更為明瞭，以下特舉實施例作為本發明確實能夠據以實施的範例。

圖1是依照本發明一實施例之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法的流程圖。請參照圖1，本實施例是依據時間域與空間域中的移動資訊來執行移動偵測，藉以精確地偵測移動物體的邊緣。移動偵測方法的步驟如下所述。

在本實施例中，當在目前圖場中的像素上執行移動偵測時，判斷目前圖場中的多個目標像素是否為移動像素。在開始進行移動偵測時(步驟S102)，首先，判斷目前圖場中的目標像素在前一圖場中相對應的鄰近像素是否為移動像素(S104)，在此，目標像素所相對應的鄰近像素表示鄰近像素與目標像素是位於同一列與同一行，而“鄰近像素”這個名稱表示在時間上與目標像素相鄰的像素。詳細地說，前一圖場中的鄰近像素的移動資訊是自緩衝器中讀取，而使用其來判斷鄰近像素是否為移動像素。

在步驟S104中，若判定前一圖場中的鄰近像素為移動像素，則將目標像素判定為移動像素(步驟S108)。另一方面，若判定前一圖場中的鄰近像素不為移動像素，則參考目標像素在空間上相鄰的鄰近像素，進一步執行移動偵測，即判斷在目前圖場中的目標像素周圍的鄰近像素是否為移動像素(步驟S106)。詳細地說，目前圖場中的目標像素周圍的鄰近像素的移動資訊是自緩衝器中所讀取，並且使用其來判斷鄰近像素是否為移動像素。在此，若判定目前圖場中的目標像素周圍的鄰近像素為移動像素，則將目標像素判定為移動像素(S108)；否則，便將目標像素判定為靜止像素(S110)。

值得注意的是，步驟S106中用來做為參考的鄰近像素例如為目標像素的左方像素，目標像素的右方像素，目標像素的上方像素與目標像素的下方像素。據此，在步驟S106中，首先，判斷目前圖場中的前一掃瞄線或次一掃瞄線上之目標像素的鄰近像素是否為移動像素。若判定任一鄰近像素為移動像素，則將目標像素判定為移動像素。若鄰近像素皆不為移動像素，則接著判斷與目前圖場的同一掃瞄線上的目標像素相接的鄰近像素是否為移動像素。若判定鄰近像素為移動像素，則將目標像素判定為移動像素，而若鄰近像素不為移動像素，則將鄰近像素判定為靜止像素。

基於上述，參照在時間上或空間上與目標像素相接的鄰近像素的移動資訊，判斷目標像素為移動像素或靜止像素，以增加移動偵測的正確率。為了實施如上述移動偵測方法，本發明更記錄了移動資訊以做為參考依據，並且在每次完成目標像素的判定即更新緩衝器中的移動資訊。下面再舉一實施例說明。

圖2是依照本發明另一實施例之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法。圖3是依照本發明一實施例之判斷目標像素為移動像素或靜止像素的有限狀態機。請同時參照圖2及圖3，本實施例是藉由參考事先記錄於緩衝器中之前一圖場以及目前圖場的移動資訊來執行移動偵測。

進一步地說，識別像素為移動像素或靜止像素需要使用至少一個位元來記錄識別資訊，其中一個二進位值用以代表移動像素，而另一個二進位值則用以代表靜止像素。據此，每個圖場的移動資訊需要兩個圖場大小的緩衝器來記錄。為了更適當地使用這些位元，在本實施例中對於奇偶圖場中的一組像素共同使用兩個位元，使得移動資訊的變異量(Variation)能夠擴展為以數值0、1、2與3來取代數值0與1。

當開始執行移動偵測時(步驟S202)，首先，判斷目前圖場中的目標像素是否為移動像素(步驟S204)。在步驟S204中，執行一般的移動偵測演算法來識別目前圖場中的目標像素是否為移動像素。舉例來說，計算每兩個圖場之間的亮度(luminance)差值並且和一閥值比較，若差值大於閥值，則判定所對應的像素為移動像素。

另外，在步驟S204中，若判定目前圖場中的目標像素為移動像素，則將目標像素的移動資訊修正為0(步驟S206)，以在後續的移動偵測過程中藉此來判定目標像素為移動像素(步驟S218)。

另一方面，若目前圖場中的目標像素未被判定為移動像素，則進一步地判斷目前圖場中的目標像素在前一圖場中所對應的鄰近像素是否為移動像素(步驟S208)。若判定前一圖場中的鄰近像素為移動像素，則將目標像素的移動資訊修正為0(步驟S206)，以在後續移動偵測過程中藉此來判定目標像素為移動像素(步驟S218)。

若前一圖場中的鄰近像素未被判定為移動像素，則將目標像素的移動資訊累加1(步驟S210)。此時，所指定的像素之移動資訊則會更新為1，其仍然代表此像素為移動像素。

在累加移動資訊之後，進一步判斷目前圖場中的前一掃瞄線或次一掃瞄線上之目標像素的鄰近像素是否為移動像素(步驟S212)。若判定這些鄰近像素的其中之一為移動像素，則將目標像素的移動資訊修正為0(步驟S206)，以在後續移動偵測過程中藉此來判定目標像素為移動像素(步驟S218)。

另一方面，若判定兩個鄰近像素都不為移動像素，則進一步判斷與目前圖場中的同一掃瞄線上之目標像素相接的鄰近像素是否為移動像素(步驟S214)。若判定鄰近像素為移動像素，則將目標像素的移動資訊修正為0(步驟S206)，以在後續移動偵測過程中藉此來判定目標像素為移動像素(步驟S218)。

此外，若未判定鄰近像素為移動像素，則判定目標像素為靜止像素(步驟S216)。

值得注意的是，在此，如圖3所示，移動資訊能夠表示做為靜止像素的可靠度。一旦判定前一圖場中的鄰近像素為靜止像素，移動資訊便會累加1，據以提高可靠度。若目前圖場中之對應像素被判定為靜止像素，則移動資訊將會持續累加。唯有當移動資訊累加至3時，所指定的像素方會被判定為真正的靜止像素。

綜上所述，本發明提出使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法，不僅能夠利用兩個圖場間的差值來進行移動偵測，更可利用目標像素在時間上或空間上所連接的鄰近像素來進行移動偵測。因此，能夠提高移動偵測的正確率。並且，更能夠只利用兩個位元來記錄一個圖場中各像素的移動資訊，據以減少緩衝器的大小。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S102~S110．．．本發明一實施例之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法各步驟

S202~S218．．．本發明另一實施例之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法各步驟

圖1是依照本發明一實施例之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法的流程圖。

圖2是依照本發明另一實施例之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法。

圖3是依照本發明一實施例之判斷目標像素為移動像素或靜止像素的有限狀態機。

S102~S110．．．本發明一實施例之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法各步驟

Claims (10)

1. 一種使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法，適於判斷一目前圖場中的多個目標像素是否為移動像素，該方法包括：判斷該目前圖場中的目標像素在一前一圖場中相對應的一鄰近像素是否為移動像素；若該前一圖場中的該鄰近像素為移動像素，判定該目標像素為移動像素；若該前一圖場中的該鄰近像素不為移動像素，判斷該目前圖場中的該目標像素周圍的鄰近像素是否為移動像素；以及若該目前圖場中的該目標像素周圍的鄰近像素為移動像素，判定該目標像素為移動像素。
2. 如申請專利範圍第1項所述之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法，其中在判斷該目前圖場中的目標像素在該前一圖場中相對應的該鄰近像素是否為移動像素的步驟之前，更包括：判斷該目前圖場中的該目標像素是否為移動像素；若是，判定該目標像素為移動像素；以及若否，判定該目標像素為靜止像素。
3. 如申請專利範圍第2項所述之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法，其中判斷該目前圖場中的該目標像素周圍的鄰近像素是否為移動像素，以判斷該目標像素是否為移動像素的步驟，包括：判斷該目前圖場的一前一掃瞄線與一次一掃瞄線上的該目標像素的鄰近像素是否為移動像素；若是，判定該目標像素為移動像素；若否，判斷該目前圖場的同一掃瞄線上的該目標像素相接的鄰近像素是否為移動像素；若是，判定該目標像素為移動像素；以及若否，判定該目標像素為靜止像素。
4. 如申請專利範圍第3項所述之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法，更包括：記錄該目標像素的移動資訊至一緩衝器中。
5. 如申請專利範圍第4項所述之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法，其中記錄該目標像素的移動資訊至該緩衝器中的步驟包括：若判定該目標像素為移動像素，則修正該緩衝器中之該目標像素的移動資訊為0。
6. 如申請專利範圍第4項所述之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法，其中記錄該目標像素的移動資訊至該緩衝器中的步驟包括：若判定該前一圖場中的鄰近像素為靜止像素，則將該緩衝器中之該目標像素的移動資訊累加1。
7. 如申請專利範圍第4項所述之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法，其中判斷該目前圖場中的目標像素在該前一圖場中相對應的該鄰近像素是否為移動像素的步驟包括：讀取該前一圖場中之該鄰近像素的移動資訊，該移動資訊是記錄於該緩衝器中；以及依據所讀取的移動資訊，判斷該鄰近像素是否為移動像素。
8. 如申請專利範圍第7項所述之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法，其中判斷該目前圖場中的該目標像素周圍的鄰近像素是否為移動像素的步驟包括：讀取該目前圖場中的該目標像素周圍的鄰近像素的移動資訊，該移動資訊記錄於該緩衝器中；以及依據所讀取的移動資訊，判斷該鄰近像素是否為移動像素。
9. 如申請專利範圍第8項所述之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法，其中依據所讀取的移動資訊，判斷該鄰近像素是否為移動像素的步驟包括：若所讀取的移動資訊為0或1或2，則判定該鄰近像素為移動像素；以及若所讀取的移動資訊為3，則判定該鄰近像素為靜止像素。
10. 如申請專利範圍第4項所述之使用鄰近像素移動資訊的移動偵測方法，其中該緩衝器對應於一個圖場中每一像素的大小為2個位元。