WO1993000773A1 - Procede de conversion du rythme temporel d'une sequence d'images animees - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for converting the time rhythm of a sequence of moving images, in particular a sequence of television images.
- the object of the present invention is therefore to propose a new method for converting the temporal rhythm of a sequence of moving images which makes it possible to obtain good image quality while being relatively simple and inexpensive to use. .
- the present invention also aims to propose a new method for converting the time rhythm of a sequence of moving images which is particularly easy to implement in the context of HD-MAC.
- Another object of the present invention is to propose a new method for converting the temporal rhythm of an image which can be used for any conversion of a frame frequency F into a frame frequency f such that:
- the subject of the present invention is a method of converting the time rhythm of a sequence of moving images making it possible to transform a frame frequency F into a frame frequency f such that:, the method consisting in
- T 2N , k + 3 being defined by at least their luminance value while at least the pixels of the even images T 2N , k + 2 , T 2N , k + 4, etc., are defined by at least their luminance value and a motion vector, characterized by the following steps:
- This method of converting the temporal rhythm of a sequence of moving images, which can be implemented each time that a frame frequency F has to be transformed into a frame frequency f is particularly suited to the framework of HD-MAC, because in this case the motion vectors are transmitted via the digital assistance channel or DATV, at least for the 40ms and 20ms modes.
- This process can be applied to frame frequency transformations, such as a 50Hz to 60Hz or 50Hz to 100Hz conversion.
- the deinterlacing of the image T 2N , k + N is carried out using a space-time filter which is preferably oriented according to the motion vector associated with the processed pixel.
- the motion-compensated interpolation of the images t 2Nk + 2 , t 2Nk + 3 ,..., t 2Nk + N-1 , t 2Nk + N + 1 ,..., t 2Nk + 2N is produced by reassigning, to each block of pxp (p ⁇ 1) pixels of an image to be interpolated, the motion vector associated with the block of the known pair image T 2N , k + 2 of neighboring spatial coordinates, the motion vector having an amplitude equal to the ratio of the inter-image distances considered, and by assigning to each pixel a luminance value obtained by averaging the luminance values of the points of the known images considered obtained obtained by balanced motion compensated interpolation.
- the chrominance values of the pixels of the successive images corresponding to instants t 2Nk + 1 , ..., t 2Nk + 2N are obtained by repeating the images considered known of the AABB type.
- the chrominance values of the pixels of the successive images corresponding to instants t 2Nk + 1,. . . , t 2Nk + 2N are calculated using the same method as the method for calculating the luminance values.
- the even images of the 80ms channel are affected by a field of zero motion vectors .
- FIG. 1 is a temporal schematic representation of a sequence of input images at the frequency 50Hz and a sequence of output images at a frequency of 100Hz obtained according to the method of the present invention
- FIG. 2 is a schematic representation explaining the operation of a space-time filter used in a step of the method of the present invention
- FIG. 3 is a schematic representation illustrating the reconstruction of images according to the third step of the method of the present invention.
- FIG. 4 is a block diagram of the different stages of the method in the case of a frequency doubling
- FIG. 5 is a schematic temporal representation of a sequence of input images at the frequency 50Hz and a sequence of output images at a frequency 60Hz obtained according to the method of the present invention.
- the present invention will be described in referring to a frame frequency conversion from 50Hz to 100Hz within the framework of an HD-MAC application.
- the present invention can be applied to a conversion of the time rhythm from a frequency F to a frequency f, such that:
- frames T 1 , T 2 , T 3 transmitted at a frame frequency of 50 Hz to reconstruct four frames t 1 , t 2 , t 3 , t 4 to a frequency of 100Hz.
- a signal of the HD-MAC type in particular at the level of the HD-MAC decoder, in addition to information on the luminance and chrominance values of the pixels P, there is other information such as motion vectors transmitted by the digital assistance channel (DATV) for the 40ms and 20ms modes.
- DATV digital assistance channel
- these motion vectors are, within the framework of this particular application, of entire precision, of amplitude limited to more or less 14 pixels in vertical and more or less 31 pixels in horizontal and are calculated for blocks of 16 ⁇ 16 pixels per image for 20ms and 40ms modes.
- These motion vectors can be obtained, for example, using a motion estimator of the block-recursive-hierarchical type as described in French patent application No. 89 11328 filed on August 29, 1989 in the name of Thomson. Consumer Electronics and having for title "Method and device for hierarchical estimation and coding of the movement of image sequences".
- HD-MAC Coding for Mac compatible Broad Casting HDTV signais For a more detailed description of coding and decoding in HD-MAC, one can refer, for example, to the article entitled "HD-MAC Coding for Mac compatible Broad Casting HDTV signais" by IR.FWP Vreeswijk and MR Haghiri published in the 3rd International Workshop on HDTV, 1989 Torino (Italy).
- the luminance and chrominance values of the pixels P represented by crosses in FIG. 1 are used for the frames T 1 and T 3 and for the frame T 2 , in addition to the luminance and chrominance values of the pixels P, a field of motion vectors estimated symmetrically and represented by the vectors + V and -V in FIG. 1.
- the frames t 1 , t 2 , t 3 , t 4 at a frame frequency twice the starting frame frequency are obtained by carrying out the following steps: to obtain the pixels P1 of the frame t 1 represented by a circle, a copy of the frame T 1 ; to obtain the pixels P2 of the frame t 3 , a deinterlacing of the frame T 2 and a conservation of the odd lines created, and to obtain the pixels P3 of the frames t 1 and t 4 , a creation of these pixels using a temporal interpolation compensated in motion.
- a space-time filter is preferably used.
- this filter works on three frames such as T 1 , T 2 , T 3 , then T 3 , T 4 , T 5 , etc., as shown in FIG. 2.
- the filter will be oriented in the direction of movement.
- the pixel P2 belonging to the frame t 3 four pixels are used on the frame T 2 and three pixels on the frames T 1 and T 3 More specifically, we take on the frame T 2 the four pixels P, surrounding the pixel P2, with the same abscissa, these pixels being assigned, for example, a coefficient 15 for the first two pixels and a coefficient 1 for the other two more distant pixels.
- the pixels of the frames T 1 and T 3 are assigned coefficients -3, 6,
- the pixel P ' instead of using, on the frames T 1 and T 3 , the pixel P 'with the same spatial coordinates as the pixel P2 to be constructed, the pixel P'1 closest to the end of the vector is used. + V movement assigned to pixel P 'of frame T 3 or -V assigned to pixel P' of frame T 1 .
- This pixel P'1 is assigned a coefficient 6 and the two pixels P'1 surrounding it are assigned a coefficient -3, as shown in FIG. 2.
- This deinterlacing processing is carried out for the frames t 3 , t 7 , etc. in the case of a conversion from 50 Hz to 100 Hz or more generally for all the frames occurring at times t 2Nk + N using l known image occurring at times T 2N , k + N,.
- a reassignment of the motion vectors is used and not a projection of the motion vectors of the frame T 2 onto the frame t 2 or t 4 , a technique generally used in motion-compensated interpolation of the conventional type.
- a reassignment of motion vectors does not require any management of conflicts and holes, which simplifies the interpolation technique.
- the motion vector assigned to the point X ij of the frame t 2 or of the frame t 4 is constituted by one of the n ⁇ n motion vectors surrounding the pixel X ij of the frame T2 with the same spatial coordinates as the points X ij of the frames t 2 and t 4.
- the motion vector assigned to the point X ij of the frames t 2 or t. 4 is chosen from one of the 9 motion vectors of the frame T 2 referenced 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 in FIG. 3.
- the motion vector chosen is, in fact, that which minimizes the DFD, namely the inter-image difference compensated in movement between the frames T 1 and T 2 for the frame t 2 and the frames T 2 and T 3 for the frame t 4 .
- the criterion of the minimum DFD is not a sufficient criterion, in particular in terms of contours because of the overlap of these objects. Consequently, in accordance with the present invention, all the motion vectors whose DFD is close to a threshold are preserved, namely: n vectors, and the value X ij of the point considered corresponds to the average of all the points obtained by motion compensated symmetric interpolation, that is:
- X 1 , X 2 , X 3 , X 4 representing the pixels surrounding the point X ij displaced from the vector and dx, dy corresponding to the displacement between these pixels and the point X ij .
- the processing of the luminance has been described above in the context of the process for converting the time rhythm of an animated sequence in accordance with the present invention.
- This luminance processing is carried out more particularly for a signal coming from an HD-MAC decoder and relates, more particularly, to the 20 ms and 40 ms modes for which there are, in addition to the luminance values, at least for the frames pairs a vector field provided by the DATV.
- the luminance values are available but not the motion vector which is set to 0.
- two methods in particular, can be envisaged. The first method consists in performing a simple AABB type frame repetition.
- the other method consists in carrying out on the chrominance values the same processing as that carried out on the luminance values after selection of the motion vectors, the DFD being calculated on the luminance.
- this technique requires access to the displaced pixel X ij (Tk).
- this chrominance information can therefore be used to calculate the DFD, which gives in this case:
- the DFD representing a minimum DFD in the sense defined above.
- the use of this new DFD makes it possible to refine the decision in certain cases. In particular in the case of an object which moves in front of a background of the same luminance value, only the color, namely the chrominance value, makes it possible to make a correct decision.
- the present invention has been described with reference to an HD-MAC type signal, more particularly to a signal in 20ms and 40ms mode.
- an HD-MAC type signal more particularly to a signal in 20ms and 40ms mode.
- DFD for the 9 neighboring vectors in 8 we choose from these 9 vectors those such as DFD ⁇ S 1 where S 1 is a determined threshold and in 9 we calculate the value of the result pixel using the equation given above. Then the same operations are repeated for the frames T 3 , T 4 , T 5 so as to obtain t 5 by copying of T 3 , t 7 by deinterlacing of T 4 and t 6 and t 8 by motion-compensated interpolation from T 3 , T 4 , T 5 .
- the frame t is obtained by copying the frame T 1 and the frame t 7 is obtained by deinterlacing the frame T 6 with conservation of only the even lines.
- the frames t 2 , t 3 , t 4 , t 5 , t 6 , t 8 , t 9 , t 10 , t 11 , t 12 they are obtained by motion compensation using two frames T k adjacent and the corresponding motion vector of amplitude equal to the ratio of the inter-frame distances.
- the frame t 2 is obtained by using the frames T 1 ,
- the luminance value of a pixel X i, j of an image tq to be interpolated from a known image pair Tq 'with neighboring spatial coordinates and from the two odd images Tq'-1 and Tq '+1 the framing is obtained by the following equation:
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de conversion du rythme temporel d'une séquence d'images animées permettant de transformer une fréquence trame F en une fréquence trame f, telle que: f=(N/N')F. Ce procédé consiste à générer à partir de 2N' images successives connues T2N'k+1 à T¿2N'k+2N'?, 2N images successives t2Nk+1 à t2Nk+2N', les pixels des images impaires étant définis par au moins leur valeur de luminance tandis qu'au moins les pixels des images paires sont définis par au moins leur valeur de luminance et un vecteur-mouvement et comporte la détermination des images t2Nk+1 à générer par recopie (L1) de l'image connue T2N'k+1' la détermination des images t2Nk+N par désentrelacement (1) de l'image connue T2N'k+N' et conservation (2) d'une ligne sur deux et la détermination des 2N-2 images restantes par interpolation temporelle compensée en mouvement à partir des images connues. Application notamment au doublement de fréquence dans le cadre de la HD-MAC.
Description
PROCEDE DE CONVERSION DU RYTHME TEMPOREL
D'UNE SEQUENCE D'IMAGES ANIMEES
La présente invention concerne un procédé de conversion du rythme temporel d'une séquence d'images animées, en particulier d'une séquence d'images de télévision.
Actuellement, les images de télévision sont transmises, suivant les standards, à une fréquence-trame de 50Hz ou 60Hz. Ces fréquences-trame ont pour inconvénient de créer un phénomène de papillottement, notamment dans les zones de très fortes luminosités. Ce phénomène est d'autant plus gênant visuellement que l'écran est grand. Or depuis plusieurs années, on cherche à améliorer la qualité des images de télévision en éliminant le maximum de phénomènes parasites. Ainsi, pour remédier au papillottement, on a proposé, dans le standard 50Hz, de doubler la fréquence-trame, c'est-à-dire de réaliser une conversion 50Hz en 100Hz. Il existe actuellement plusieurs procédés permettant de réaliser cette conversion. Parmi ces procédés, on peut citer les procédés par répétition de trames de type AABB ou ABAB. Ces procédés sont décrits, par exemple, dans l'article intitulé "Scan Rate up Conversions using adaptative weighted médian filtering" de P. Haavisto, J.Juhola et Y.Neuvo paru dans le 3rd International Workshop on HDTV 1989 Torino. Ce type de procédé introduit peu de défauts spatialement mais présente un effet de saccades d'autant plus visible que le mouvement est rapide. Il est aussi connu d'utiliser des filtres linéaires spatiaux, temporels ou spatio-temporels. Ce type de filtre est décrit, notamment, dans l'article intitulé "Interpolating Interlaced Télévision Pictures" de D.M. Ackroyd et M.Weston dans le 2nd International Workshop on Signal Processing of HDTV 1988, l'Aquila (Italie). Ces filtres permettent l'obtention d'un meilleur compromis entre la complexité de mise en oeuvre et la qualité du résultat. Cependant, les filtres introduisent une perte de définition dans l'image.
Les techniques ci-dessus sont simples à mettre en oeuvre.
Toutefois, elles ne résolvent que partiellement le problème du papillottement et présentent des défauts tels qu'un effet de saccades et/ou une perte de définition, d'autant plus visibles que le mouvement est rapide. Pour remédier à ces problèmes, notamment dans le cadre de la télévision Haute Définition, on a mis en oeuvre des techniques d' interpolation compensée en mouvement. Un exemple de ces techniques est décrit, en particulier, dans l'article intitulé "HDTV Standards Conversion" de Thomas Reuter, IEEE-ASSP & Eurasip, 5ème Séminaire sur le Traitement de signaux multidimensionnels, 1987, Nordwijkerhout (Pays-Bas). Ces techniques améliorent nettement les résultats et permettent l'obtention d'images de très bonne qualité lorsque le mouvement détecté est exact. Toutefois, ces techniques sont très complexes, surtout lorsque l'on veut obtenir des résultats les plus exacts possibles.
La présente invention a donc pour but de proposer un nouveau procédé de conversion du rythme temporel d' une séquence d' images animées qui permette d'obtenir une bonne qualité d' images tout en étant d'une mise en oeuvre relativement simple et peu coûteuse.
La présente invention a aussi pour but de proposer un nouveau procédé de conversion du rythme temporel d'une séquence d' images animées qui soit particulièrement facile à mettre en oeuvre dans le cadre du HD-MAC.
La présente invention a encore pour but de proposer un nouveau procédé de conversion du rythme temporel d'une image qui peut être utilisé pour toute conversion d'une fréquence trame F en une fréquence trame f telle que :
En conséquence, la présente invention a pour objet un procédé de conversion du rythme temporel d'une séquence d'images animées permettant de transformer une fréquence trame F en une fréquence trame f telle que : , le procédé consistant à
générer à partir de 2N' images successives connues T2N,k+1, T2N,k+2,… T2N,k+2N, 2N images successives t2Nk+1, t2Nk+2, t2Nk+3, … t2Nk+2N, , les pixels des images impairs T2N,k+1 ,
T2N,k+3 étant définis par au moins leur valeur de luminance
tandis qu'au moins les pixels des images paires T2N,k+2 , T2N,k+4 …, sont définis par au moins leur valeur de luminance et un vecteur-mouvement, caractérisé par les étapes suivantes :
1° - détermination des images t2Nk+1 à générer par recopie de l'image connue T2N,k+1 ;
2° - détermination des images t2Nk+N à générer par désentrelacement de l'image connue T2N,k+N, et conservation d'une ligne sur deux ;
3° - détermination des 2N-2 images restantes par interpolation temporelle compensée en mouvement à partir des images connues.
Ce procédé de conversion du rythme temporel d' une séquence d'images animées, qui peut être mis en oeuvre à chaque fois que l'on doit transformer une fréquence trame F en une fréquence trame f est particulièrement adapté au cadre du HD-MAC, car dans ce cas les vecteurs-mouvement sont transmis par l'intermédiaire de la voie d'assistance numérique ou DATV, au moins pour les modes 40ms et 20ms.
Ce procédé peut s'appliquer à des transformations de fréquence trame, telles qu'une conversion 50Hz en 60Hz ou 50Hz en 100Hz.
Selon un mode de réalisation préférentiel, le désentrelacement de l'image T2N,k+N est realisé à l'aide d'un filtre spatio-temporel qui est, de préférence, orienté selon le vecteur-mouvement associé au pixel traité.
D'autre part, selon un mode de réalisation préférentiel, l'interpolation compensée en mouvement des images t2Nk+2, t2Nk+3, …, t2Nk+N-1, t2Nk+N+1, …, t2Nk+2N est réalisée par réassignation, à chaque bloc de pxp (p ≥ 1) pixels d'une image à interpoler, du vecteur mouvement associé au bloc de l'image paire connue T2N,k+2 de coordonnées spatiales voisines, le vecteurmouvement présentant une amplitude égale au rapport des distances inter-images considérées, et par affectation à chaque pixel d'une valeur de luminance obtenue par moyennage des valeurs de luminance des points des images connues considérées obtenues par
interpolation symétrique compensée en mouvement.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, les valeurs de chrominance des pixels des images successives correspondant à des instants t2Nk+1,..., t2Nk+2N sont obtenues en réalisant une répétition des images considérées connues de type AABB.
Selon une autre caractéristique, les valeurs de chrominance des pixels des images successives correspondant à des instants t2Nk+1 , . . . , t2Nk+2N sont calculées en utilisant le même procédé que le procédé de calcul des valeurs de luminance.
D'autre part, selon une caractéristique supplémentaire de la présente invention, dans le cas d'images animées constituées par des images télévision de type HD-MAC, les images paires de la voie 80ms sont affectées d'un champ de vecteurs-mouvement nuls.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation préférentiel, faite avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique temporelle d'une séquence d' images d' entrée à la fréquence 50Hz et d' une séquence d' images de sortie à une fréquence de 100Hz obtenues selon le procédé de la présente invention ;
- la figure 2 est une représentation schématique expliquant le fonctionnement d'un filtre spatio-temporel utilisé dans une étape du procédé de la présente invention ;
- la figure 3 est une représentation schématique illustrant la reconstruction d' images selon la troisième étape du procédé de la présente invention ;
- la figure 4 est un schéma synoptique des différentes étapes du procédé dans le cas d'un doublement de fréquence, et
- la figure 5 est une représentation schématique temporelle d'une séquence d'images d'entrée à la fréquence 50Hz et d'une séquence d'images de sortie à une fréquence 60Hz obtenues selon le procédé de la présente invention.
Dans un premier temps, la présente invention sera décrite en
se référant à une conversion de la fréquence-trame de 50Hz à 100Hz dans le cadre d'une application HD-MAC. Toutefois, il est évident pour l'homme de l'art que la présente invention peut s'appliquer à une conversion du rythme temporel d'une fréquence F à une fréquence f, telle que : . D'autre part, le
procédé de la présente invention peut être utilisé dans d'autres applications que le HD-MAC. De plus, dans la description, on emploie indifféremment le mot "trame" ou "image".
Conformément au problème posé dans le cadre de la présente invention, on cherche à partir de trames T1, T2, T3 transmises à une fréquence-trame de 50Hz à reconstruire quatre trames t1, t2, t3,t4 à une fréquence de 100Hz. En fait, dans le cadre d'un signal du type HD-MAC, notamment au niveau du décodeur HD-MAC, l'on possède outre des informations sur les valeurs de luminance et de chrominance des pixels P d'autres informations telles que des vecteurs-mouvement transmis par la voie d'assistance numérique (DATV) pour les modes 40ms et 20ms. De manière connue, ces vecteurs-mouvement sont, dans le cadre de cette application particulière, de précision entière, d'amplitude limitée à plus ou moins 14 pixels en vertical et plus ou moins 31 pixels en horizontal et sont calculés pour des blocs de 16 × 16 pixels par image pour les modes 20ms et 40ms. Ces vecteurs-mouvement peuvent être obtenus, par exemple, à l'aide d'un estimateur de mouvement de type bloc-récursif-hiérarchique tel que décrit dans la demande de brevet français N°89 11328 déposée le 29 Août 1989 au nom de Thomson Consumer Electronics et ayant pour titre "Procédé et dispositif d'estimation et de codage hiérarchisé du mouvement de séquences d'images". Pour une description plus détaillée du codage et du décodage en HD-MAC, on peut se référer, par exemple, à l'article intitulé "HD-MAC Coding for Mac compatible Broad Casting HDTV signais" de IR.F.W.P. Vreeswijk et M.R. Haghiri paru dans le 3rd International Workshop on HDTV, 1989 Torino (Italie). Ainsi, dans le cadre notamment d'un signal HD-MAC, pour construire des trames à une fréquence double, à savoir les trames t1, t2, t3, t4 ou de manière plus générale les trames
t2Nk+1, t2Nk+2, …, t2Nk+2N à partir de trames T2N,k+1, T2N,k+2, ..., à savoir T1, T2 , et T3 , on utilise pour les trame T1 et T3 les valeurs de luminance et de chrominance des pixels P représentés par des croix sur la figure 1 et pour la trame T2, outre les valeurs de luminance et de chrominance des pixels P, un champ de vecteurs-mouvement estimés symétriquement et représentés par les vecteurs +V et -V sur la figure 1.
Conformément à la présente invention, les trames t1, t2,t3, t4, à une fréquence-trame double de la fréquence-trame de départ sont obtenues en réalisant les étapes suivantes : on effectue, pour obtenir les pixels P1 de la trame t1 représentés par un cercle, une recopie de la trame T1; pour obtenir les pixels P2 de la trame t3, un désentrelacement de la trame T2 et une conservation des lignes impaires crées, et pour obtenir les pixels P3 des trames t1 et t4, une création de ces pixels en utilisant une interpolation temporelle compensée en mouvement.
On décrira ci-après, de manière plus détaillée, l'étape de désentrelacement de la trame T2 donnant la trame t3 et l'étape de création des trames t2 et t4, la recopie étant réalisée facilement en utilisant une simple mémoire d' image.
Pour réaliser, le désentrelacement de la trame T2, on utilise de préférence un filtre spatio-temporel. Dans le cadre de la présente invention, ce filtre travaille sur trois trames telles que T1,T2, T3, puis T3, T4, T5, etc., comme représenté sur la figure 2. D'autre part, pour améliorer le résultat, le filtre sera orienté dans le sens du mouvement. Ainsi, comme représenté sur la figure 2, pour obtenir le pixel P2 appartenant à la trame t3, on utilise quatre pixels sur la trame T2 et trois pixels sur les trames T1 et T3 De manière plus spécifique, on prend sur la trame T2 les quatre pixels P, encadrant le pixel P2, avec la même abscisse, ces pixels étant affectés, par exemple,d' un coefficient 15 pour les deux premiers pixels et d'un coefficient 1 pour les deux autres pixels plus éloignés. Les pixels des trames T1 et T3 sont affectés de coefficients -3, 6,
-3. Toutefois, selon un mode de réalisation préférentiel de la
présente invention, au lieu d'utiliser, sur les trames T1 et T3, le pixel P' de mêmes coordonnées spatiales que le pixel P2 à construire, on utilise le pixel P'1 le plus voisin de l'extrémité du vecteur-mouvement +V affecté au pixel P' de la trame T3 ou -V affecté au pixel P' de la trame T1. Ce pixel P'1 est affecté d'un coefficient 6 et les deux pixels P'1 l'entourant sont affectés d'un coefficient -3, comme représenté sur la figure 2. Ceci permet d' obtenir pour la trame t3 et les trames équivalentes t2Nk+N des valeυrs de luminance les plus exactes possibles. Ce traitement de désentrelacements est réalisé pour les trames t3, t7, etc... dans le cas d'une conversion de 50Hz en 100Hz ou de manière plus générale pour toutes les trames se produisant aux instants t2Nk+N en utilisant l'image connue se produisant aux instants T2N,k+N, .
On décrira maintenant, en se référant à la figure 3, un mode de réalisation de la construction des trames t2 et t4 à partir des trames T1, T2, T3. La création de ces trames t2 et t4 est réalisée en utilisant une interpolation compensée en mouvement. Pour ce faire, il est nécessaire d'obtenir, outre une valeur de luminance, un vecteur-mouvement pour les pixels des trames t2 et t4 tels que le point référencé Xij sur la figure 3, sachant que l'on dispose d'un champ de vecteurs-mouvement par blocs de 16 × 16 pixels pour la trame T2, ce champ étant estimé symétriquement à partir des trames T1, T2, T3. Conformément à la présente invention, on utilise une réassignation des vecteurs-mouvement et non une projection des vecteurs-mouvement de la trame T2 sur la trame t2 ou t4, technique généralement employée dans l'interpolation compensée en mouvement de type classique. Une réassignation des vecteurs- mouvement ne nécessite aucune gestion des conflits et des trous, ce qui simplifie la technique d'interpolation. Dans le cadre de la présente invention, on considère que le vecteur-mouvement affecté au point Xij de la trame t2 ou de la trame t4 est constitué par un des n × n vecteurs-mouvement entourant le pixel Xij de la trame T2 de mêmes coordonnées spatiales que les points Xij des trames t2 et
t4.Comme représenté sur la figure 3, on prend pour n une valeur 3 et l'on sait d'autre part que chaque bloc de 16 × 16 pixels est affecté d'un vecteur-mouvement. En conséquence, le vecteurmouvement affecté au point Xij des trames t2 ou t.4 est choisi parmi l'un des 9 vecteurs-mouvement de la trame T2 référencés 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 sur la figure 3. Le vecteur-mouvement choisi est, en fait, celui qui minimise la DFD, à savoir la différence inter-images compensée en mouvement entre les trames T1 et T2 pour la trame t2 et les trames T2 et T3 pour la trame t4. Toutefois, dans le cas d'objets en mouvement, le critère de la DFD minimale n'est pas un critère suffisant, notamment au niveau des contours à cause du recouvrement de ces objets. En conséquence, conformément à la présente invention, tous les vecteurs-mouvement dont la DFD est voisine à un seuil près sont conservés, à savoir : n vecteurs, et la valeur Xij du point considéré correspond à la moyenne de tous les points obtenus par interpolation symétrique compensée en mouvement, soit :
Xij (t,k) le point recherché et Xij (Tk) les points source, les valeurs de Xij (tk) sont données par les équations ci-après :
Ces équations qui ont été données dans le cas de la création de quatre images à partir de deux images, peuvent être généralisées au cas de la création de 2N images à partir de 2N' images comme cela sera expliqué ci-après dans le cas d'une conversion 50Hz en 60Hz. Dans ces équations Xij (
, Tk) représente la valeur du pixel de coordonnées i, j déplacé du vecteur
sur la trame Tk et n le nombre de vecteurs-mouvement dont la DFD est minimale au sens défini précédemment, c'est-à-dire dont la DFD comparée à la DFD minimale est inférieure à un
seuil, la DFD minimale étant la DFD la plus faible pour les vecteurs-mouvement considérés. Dans le cas d'une application
HD-MAC, les vecteurs-mouvement
sont de précision entière sur une grille désentrelacée, donc les vecteurs
auront une précision de 0,5 pixel en horizontal et de 0,25 en vertical sur chaque trame paire à savoir les trames t2et t4 D'autre part, les valeurs des points Xij (
/,Tk) sont obtenues par interpolation bilinéaire, à savoir, en utilisant la formule ci-après :
X1, X2, X3, X4 représentant les pixels encadrant le point Xij déplacé du vecteur
et dx, dy correspondant au déplacement entre ces pixels et le point Xij.
On a décrit ci-dessus le traitement de la luminance dans le cadre du procédé de conversion du rythme temporel d'une séquence animée conforme à la présente invention. Ce traitement de la luminance est réalisé plus particulièrement pour un signal issu d'un décodeur HD-MAC et concerne, plus particulièrement, les modes 20ms et 40ms pour lesquels l'on a, en plus des valeurs de luminance, au moins pour les trames paires un champ de vecteursmouvement fourni par la DATV. Pour le mode 80ms, on dispose des valeurs de luminance mais pas du vecteur-mouvement qui est mis à 0. Pour le traitement de la chrominance, deux procédés, en particulier, peuvent être envisagés. Le premier procédé consiste à effectuer une simple répétition de trame de type AABB. L'autre procédé consiste à effectuer sur les valeurs de chrominance le même traitement que celui effectué sur les valeurs de luminance après sélection des vecteurs-mouvement, la DFD étant calculée sur la luminance. Toutefois, cette technique nécessite l'accès au pixel déplacé Xij ( Tk). Selon une variante de la présente invention, on peut donc utiliser cette information de chrominance
pour calculer les DFD, ce qui donne dans ce cas :
avec la DFD représentant une DFD minimale au sens défini cidessus. L'utilisation de cette nouvelle DFD permet d'affiner la décision dans certains cas. Notamment dans le cas d'un objet qui se déplace devant un fond de même valeur de luminance, seule la couleur, à savoir la valeur de chrominance, permet de prendre une décision correcte.
Comme mentionné ci-dessus, la présente invention a été décrite en se référant à un signal de type HD-MAC, plus particulièrement à un signal en mode 20ms et 40ms. Pour les blocs de p × p pixels qui sont dans le mode 80ms, on utilise le même traitement mais en affectant ces blocs d'un vecteur-mouvement nul.
On peut aussi envisager, pour le traitement des blocs de 16
× 16 pixels qui sont dans le mode 80ms, d'utiliser un traitement par répétition de trames de type AABB, ou ABAB.
Les différentes étapes décrites. ci-dessus peuvent être mises en oeuvre selon le schéma synoptique représenté à la figure 4. Dans le cas d'une conversion 50Hz en 100Hz, on stocke donc dans des mémoires telles que des mémoires d'images ou similaires, au moins les valeurs de luminance de trois trames successives telles que T1, T2, T3 et pour la trame paire T2, on stocke en plus les vecteurs-mouvement associés. Comme représenté par la ligne en tireté L1 , pour obtenir la trame t1, on recopie à l'identique la trame T1. Pour obtenir la trame t3, la trame T2 est envoyée sur un système 1 réalisant un désentrelacement, c'est-à-dire une conversion entrelacée en progressive, puis dans un système 2 réalisant l'élimination des lignes paires. Pour obtenir la trame t2, on calcule en 3 les DFDu pour les 9 vecteurs voisins en utilisant les informations issues de T1 et de T2 ainsi que les vecteurs-mouvement associés dont l'amplitude est divisée par 2 en 4. Ce calcul permet d' obtenir un ensemble de vecteurs-mouvement pouvant être affectés au pixel considéré. En 5, on choisit le
vecteur-mouvement à affecter comme décrit ci-dessus puis en 6 on calcule le pixel résultant. On réalise des opérations identiques en 7, 8 et 9 pour obtenir la trame t4. En 7, on calcule les
DFD pour les 9 vecteurs voisins, en 8 on choisit parmi ces 9 vecteurs ceux tels que DFD ≤ S1 où S1 est un seuil déterminé et en 9 on calcule la valeur du pixel résultat en utilisant l'équation donnée ci-dessus. Puis on recommence les mêmes opérations pour les trames T3, T4, T5 de manière à obtenir t5 par recopie de T3, t7 par désentrelacement de T4 et t6 et t8 par interpolation compensée en mouvement à partir de T3, T4, T5.
On décrira maintenant avec référence à la figure 5, le cas d'une conversion de fréquence de 50Hz en 60Hz. Dans ce cas, le rapport et l'on utilise 10 images ou trames à 50Hz pour
obtenir 12 images ou trames à 60Hz. On part donc des images T1,
T2, …, T12 pour obtenir les images t1, t2, …, t12. Pour les images T2, T4, .... T10, l'on a outre les valeurs de luminance, un vecteur-mouvement V pour chaque bloc de n × n pixels d'une image. Ainsi, pour la trame T2, l'on possède un champ de vecteurs-mouvement estimés symétriquement et représentés par
et sur la figure 5. De même, pour T4 les vecteurs-mouvement
sont représentés par , pour T
, et pour T10 par .
Conformément au procédé de la présente invention, la trame t est obtenue par recopie de la trame T1 et la trame t7 est obtenue par désentrelacement de la trame T6 avec conservation des seules lignes paires. En ce qui concerne les trames t2, t3, t4, t5, t6, t8, t9, t10, t11, t12, elles sont obtenues par compensation de mouvement à l'aide de deux trames Tk adjacentes et du vecteur-mouvement correspondant d'amplitude égale au rapport des distances inter-trames.
Ainsi, la trame t2 est obtenue en utilisant les trames T1,
T2 , T3 et un champ des vecteurs mouvement estimés symétriquement et représentés par et . De même, pour la trame t3, on
utilise toujours les trames T1, T2, T3 mais des vecteursmouvement et . Pour les trames T4 et T5, on utilise
les trames T3, T4, T5. et des vecteurs-mouvement représentés respectivement par
,
et par
,
. Pour les trames t6 et t8, on utilise les trames T5, T6, T7 et des vecteurs-mouvement représentés repectivement par
,
et , . Pour les trames t9 et t10, on utilise les
trames T7, T8, T9 et des vecteurs mouvement représentés respectivement par , et par , . Pour les
trames t11 et t12, on utilise les trames T9, T10 et T11 et des vecteurs-mouvement représentés respectivement par ,
Ainsi, de manière générale, la valeur de luminance d'un pixel Xi,j d'une image tq à interpoler à partir d'une image connue paire Tq' de coordonnées spatiales voisines et des deux images impaires Tq'-1 et Tq'+1 l'encadrant est obtenue par l'équation suivante :
1° - si l'image tq se trouve entre les images Tq'-1 et Tq'
avec m ≤ n × n et A étant fonction du rapport des distances inter-images ;
2° - si l'image tq se trouve entre les images Tq' et Tq' + 1
avec m ≤ n × n et A fonction du rapport des distances inter-images.
Il est donc clair que les exemples donnés ci-dessus peuvent être interpolés par l'homme de l'art pour réaliser toutes conversions de fréquence, telles que .
Claims
1. Procédé de conversion du rythme temporel d'une séquence d' images animées permettant de transformer une fréquence trame F en une fréquence trame f, telle que : , le procédé 
consistant à générer à partir de 2N' images successives connues
T2N'k+1, T2N'k+2 , …, T2N'k+2N,,2N images successives t2Nk+1, t2Nk+2, t2Nk+3, … t2Nk+2N, les pixels des images impaires
T2N,k+1, T2N,k+3 étant définis par au moins leur valeur de luminance tandis qu'au moins les pixels des images paires T2N,k+2
, T2N,k+4 , … , sont définis par au moins leur valeur de luminance et un vecteur-mouvement, caractérisé par les étapes suivantes :
1° - détermination des images t2Nk+1 à générer par recopie de l'image connue T2N,k+1 ;
2° - détermination des images t2Nk+N par désentrelacement de l'image connue T2N,k+N, et conservation d'une ligne sur deux ; 3° - détermination des 2N-2 images restantes par interpolation temporelle compensée en mouvement à partir des images connues.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le désentrelacement de l'image connue T2N,k+N, est réalisé à l'aide d'un filtre spatio-temporel.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filtre spatio-temporel est orienté selon le vecteur-mouvement associé au pixel traité.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le champs de vecteurs-mouvement des images T2N,k+N, est un champs de vecteurs par blocs de pxp pixels (p ≥ 1) estimé symétriquement à partir des images connues T2N,k+N,-1 ,
T2N'k+N'+1 encadrant T2N'k+N'.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'interpolation compensée en mouvement des images t2Nk+2, t2Nk+3, …, t2Nk+N-1, t2Nk+N+1,, …, t2Nk+2N est réalisée par réassignation, à chaque bloc de pxp pixels (p ≥ 1) d'une image à interpoler, du vecteur-mouvement associé au bloc de l'image paire connue T2N,k+2 , T2N,k+4 de coordonnées spatiales voisines, le vecteur-mouvement présentant une amplitude égale au rapport des distances inter-images considérées, et par affectation à chaque pixel d' une valeur de luminance obtenue par moyennage des valeurs de luminance des points des images connues considérées obtenus par interpolation symétrique compensée en mouvement.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la réassignation d'un vecteur-mouvement à chaque bloc de pxp pixels (p≥1) de l'image à interpoler est réalisée en considérant les vecteurs-mouvement des nxn (n≥3) blocs de pxp pixels se trouvant dans le voisinage du pixel de l'image paire connue T2N,k+2 , T2N,k+4 de coordonnées spatiales voisines de celles du pixel de l' image à interpoler et en choisissant parmi ces vecteurs-mouvement celui qui minimise la différence inter-images compensée en mouvement ou DFD entre les images connues considérées selon l'image à interpoler.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, pour le calcul de la valeur de luminance d'un pixel de l'image à interpoler, on utilise tous les vecteurs-mouvement dont la DFD est voisine de la DFD minimale à un seuil près.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la valeur de luminance d'un pixel Xi,j d'une image tq à interpoler à partir d'une image connue paire Tq' de coordonnées spatiales voisines et des deux images impaires Tq'-1' et Tq'+1 l'encadrant est obtenue par l'équation suivante :
1° - si l'image tq se trouve entre les images Tq' - 1 et Tq' 
avec m ≤ n × n et A étant fonction du rapport des distances inter-images ;
2º - si l' image tq se trouve entre les images Tq' et Tq' + 1 
avec m ≤ n × n et A fonction du rapport des distances interimages.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la valeur de luminance d'un point Xij (Vu, Tq' ) d'une image connue Tq'-1, Tq', Tq'+1, ... est obtenue par interpolation bilinéaire.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les valeurs de chrominance des pixels des images successives correspondant à des instants t2Nk+1, ..., t2Nk+2 sont obtenues en réalisant une répétition des images sources connues de type AABB.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les valeurs de chrominance des pixels des images successives correspondant à des instants t2Nk+1, …, t2Nk+2N sont calculées en utilisant le même procédé que le procédé de calcul des valeurs de luminance.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les valeurs de chrominance sont utilisées pour le calcul des DFD lors de la réassignation des vecteurs.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que, dans le cas d'images animées constituées par des images télévision de type HD-MAC, les images paires de la voie 80ms sont affectées d'un champs de vecteursmouvement nuls.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel on reconstruit à partir de trames T1, T2,T3 ; T3, T4, T5; ... transmises à une fréquence-trame de 50Hz quatre trames t1, t2, t3, t4 ; t5, t6, t7, t8, ... à une fréquence-trame de 100Hz, caractérisé en ce que l'on réalise les opérations suivantes :
1º - détermination des images t1, t5, ..., t4N+1 à générer par recopie des images T1, T3, ... T2N+1;
2° - détermination des images t3, t7, …, t4N+3 Par desentrelacement de l'image connue T2, T4, ... T2N et conservation d'une ligne sur deux ;
3° - détermination des images restantes telles que t2, t4, t6 par interpolation temporelle compensée en mouvement.
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