確定特徵點的方法
2023-05-04 20:30:11
專利名稱：確定特徵點的方法
技術領域：
本發明涉及一種用來確定特徵點的方法，具體地涉及通過基於物體邊緣特徵點的確定能有效地對視頻信號編碼的方法。
眾所周知，數位化視頻信號的傳輸可以傳送比模擬信號傳輸質量好得多的視頻圖象。當包括一個序列圖象「幀」的圖象信號以數字形式表達時，就產生出大量的用於傳輸的數字數據，尤其是在高清晰度電視系統中更是如此。但是，由於可得到的傳統傳輸頻道的頻帶寬度是有限的，因此為了通過有限的頻道帶寬傳輸大量的數字數據，就不可避免地要壓縮或減少傳輸數字數據容量。在各種視頻信號壓縮技術中，其中所謂混合編碼的技術被認為是最有效的，該技術將時間及空間壓縮技術與統計編碼技術結合在一起。
大多數混合編碼技術使用了移動補償DPCM(差分脈衝碼調製)，二維DTC(離散餘弦變換)，DCT係數量化，及VLC(可變長度編碼)。移動補償DPCM是這樣一種方法評價當前幀與在先幀之間物體的移動，並根據物體移動流預測當前幀，以產生代表當前幀與其預測幀之間差值的差分信號。這些方法譬如描述在Staffan Ericsson著的「用於混合預測/變換編碼的固定及自適應預測器」，IEEE，通信會刊，COM-33，第12期(1985年12月)及Ninomiya和Ohtsuka著的「用於電視圖象的移動補償幀間編碼方案」IEEE，通信會刊，COM-30，第1期(1982年1月)中。
尤其是，在移動補償DPCM中，基於對當前幀及在先幀之間物體移動的估算從相應的在先幀數據中預測出當前幀數據。這種被估算的移動可用代表在先及當前幀中相應象素之間的位移的二維移動矢量的措詞來描述。
對於估算物體象素的位移具有兩種基本方案一種是逐個塊地估算，另一種是逐個象素地方案。
在逐塊移動估算中，將當前幀中的一個塊與在先幀中的各塊相比較直到確定出最佳適配為止。為此，對於被傳輸的當前幀可以估算整個塊的幀間位移矢量(代表在幀之間已移動了多少象素塊)。但是，在逐塊移動估算中，如果在一塊中所有象素不以同一方式移動，會產生出差的估算，由此降低了整個圖象的質量。
另一方面，使用逐個象素的方案，對於每一個象素確定出其位移。這種方案能得到更精確的象素值估算，並具有易於處理比例變化的能力(例如變焦，垂直圖象平面的移動)。但是，在逐象素的方案中，由於移動矢量是對每一個象素確定的，實際上不可能對一個接收機傳輸所有的移動矢量。
為了對由逐象素方案產生的過剩或多餘傳輸數據處理問題作出改善而導入的一種技術是基於特徵點的移動估算技術。在該基於特徵點的移動估算技術中，在發送端的編碼器中確定出一組選擇象素，即特徵點，然後在接收端的解碼器中作反向處理，並且用於特徵點的移動矢量被傳輸到接收機而不具有它們位置數據，其中特徵點被規定為在先幀或當前幀中能代表視頻信號中物體移動的象素，它使得對於當前幀中所有象素的移動矢量能從接收機中的那些特徵點被復原或由特徵點的象素來近似。採用基於特徵點移動估算的一種編碼器公開在一共享的相關申請US序列號08/367,520，名稱為「使用逐象素移動估算對視頻信號編碼的方法及裝置」中，在該編碼器中，首先對於包含於在先幀中的所有象素選擇多個特徵點。然後對選擇出的特徵點確定移動矢量，其中每個移動矢量代表在先幀中一個特徵點與一個相應適配點即當前幀中最相似的象素之間的空間位移。尤其是，在當前幀中的一個搜索區域中搜索出對於每個特徵點的適配點，其中搜索區域定義為包圍著相應特徵點的預定範圍的區域。在基於特徵點的移動估算技術中，由於基於對於一組特徵點的那些移動矢量從在先幀中預測出當前幀，因此選擇能正確代表物體移動的特徵點是很重要的。
典型地，在採用基於特徵點的移動估算的編碼器及解碼器中，使用柵格(grid)技術來選擇多個特徵點。
在使用各種類型柵格、例如矩形或六邊形柵格的柵格技術中，其節點即柵格的格線的交點或格點被確定為特徵點。但是，該柵格點不總是能正確代表物體的移動，會產生差的物體移動評價。
因此，本發明的主要目的在於提供一種改善的特徵點確定方法，它能有效地通過基於目標邊緣確定特徵點對視頻信號編碼。
根據本發明，提供一種用在採用基於特徵點的移動補償技術的視頻信號處理器中用來確定特徵點的方法，所述特徵點是能夠代表視頻幀中目標移動的象素，它包括以下步驟產生視頻幀上的一個柵格以提多個柵格點，這些柵格點是位於柵格節點上的象素位置；產生多個搜索區域，每個搜索區域具有在其中心的一個柵格點並包括多個塊；檢測視頻幀中的邊緣點；將在所述每個搜索區域中具有最大邊緣點數目的塊選擇為處理塊；將處理塊劃分成多個候選塊；及在處理塊中選擇具有最大數目邊緣點的候選塊並將選出的候選塊的中心象素確定為一個特徵點。
通過以下結合附圖對優選實施例的描述，將會使本發明的上述及另外目的及特徵更加闡明，附圖為
圖1表示本發明的確定特徵點設置的電路框圖；圖2表示通過使用矩形柵格產生的示範性柵格點；圖3表示圖1中第一選擇單元的詳細電路框圖；圖4表示根據本發明的特徵點選擇操作。
參見圖1，它表示一個用在適用於基於特徵點移動補償技術的編碼器及解碼器中的裝置，它將根據本發明來確定特徵點，其中的特徵點被定義為能夠代表視頻信號中目標移動的象素。
視頻幀的數字視頻信號，例如在先幀或當前幀的數字視頻信號被供給到邊緣檢測單元100。邊緣檢測單元100通過使用傳統的梯度算子，例如索貝爾算子(sobel operator)檢測視頻信號中的邊緣點。例如，方向梯度，如象素位置(x，y)上的水平及垂直梯度Gx(x、y)和Gy(x、y)，使用水平及垂直索貝爾算子被計算出來，則在象素位置(x、y)上的梯度幅值g(x、y)可以如下地獲得g(x、y)＝|Gx(x、 y)|+|Gy(x、 y)|然後通過對於視頻幀中每個象素將梯度幅值與一預定閾值Te相比較來檢測視頻幀的邊緣點。這就是，如果g(x、y)超過Te，象素位置(x、y)就是邊緣點。
因而，將代表邊緣點位置的邊緣信號eg(x、y)提供給第一及第二選擇單元130及150。
在此期間，柵點生成單元110產生柵格並將多個柵格點提供給第一選擇單元130，其中柵格點為位於柵格節點上的象素位置，如A至F，即為圖2中虛線表示的矩形柵格線的交點。
參見圖3，它表示圖1中所示第一選擇單元130的細節。如圖3所示，來自於柵格點生成單元110的線L12上的柵格點GP(x、y)被輸入到一個搜索區域形成單元10。
為響應柵格點GP(x、y)，搜索區域形成單元10形成一個(N+1)×(N+1)象素，如11×11象素(N為整偶數)並在其中心具有柵格點GP(x、y)的搜索區域，其中搜索區域包括m個數目的(L+1)×(L+1)象素，如5×5象素(L為小於N的整偶數)的處理單元。接著，搜索區域形成單元10將代表搜索區域位置的搜索區域地址提供給處理塊形成部分20-1至20-m。
每個處理塊形成單元20-1至20-m將代表搜索區域中每個處理塊位置的處理塊地址提供給邊緣點計數器40-1至40-m；及將代表每個處理塊中心象素位置的中心點經由線L30-1至L30-m提供給多路器70。
在此期間，來自於邊緣檢測單元100的邊緣信號eg(x、y)被提供到邊緣點計數器40-1至40-m。
為響應由處理塊形成部分20-1至20-m供給的處理塊地址，每個邊緣點計數器40-1至40-m對包括在每個處理塊中的邊緣點的數目進行計數，以產生出邊緣點計數值。
來自於邊緣點計數器40-1至40-m的所有邊緣點計數值被提供給最大值檢測器60，其中將所有的邊緣點計數值相互比較，並選擇一個最大邊緣點計數值，以將一選擇信號，即指示具有最大數目邊緣點的處理塊的選擇信號提供給多路器(MUX)70。如果不止一個具有相同最大邊緣點數目的處理塊，則選擇信號指示與柵格點最近的處理組。
為響應選擇信號，MUX70選擇具有最大邊緣點數目的處理組的中心點並將它作為搜索區域的預特徵點提供出來。
在第一選擇單元130中如上所述地獲得的預特徵點被提供給第二選擇單元150。
第二選擇單元150的操作基本上與第一選擇單元130的操作相同，所不同的是，它將其搜索區域規定為在其中心上具有預特徵點的處理塊，以取代在其中心具有輸入柵格點的搜索區域。這就是說，為了響應預特徵點，第二選擇單元150將在其中心上具有預特徵點的處理塊劃分成多個候選塊。以及，第二選擇單元150在處理塊中選擇一個具有最大邊緣點數目的候選塊，並將所選擇的候選塊的中心象素確定為在其中心上具有柵格點的搜索區域的特徵點，由此提供代表特徵點位置的特徵點信息。如果不止一個具有相同最大邊緣點數目的候選塊，則將與中心點最近的候選塊的中心象素選擇為特徵點。並且，如果在搜索區域中未發現邊緣點時，則將包含在搜索區域中的柵格點本身選擇為特徵點。
在圖4中，示範地表示出如上地選擇的特徵點，其中的點代表象素，及以X表示的點代表邊緣點，塊SR表示具有星標記柵格點G的搜索塊，子塊PB表示具有中心點C的處理塊，更小的子塊CB示例地表示具有特徵點F的一個候選塊。
雖然本發明針對一個具體地實施例作出了描述，但對於熟悉該技術領域的人員來說，顯然地，在不偏離以下權利要求書所限定的本發明精神及範圍的情況下可以作出各種變化和改型。
權利要求
1.一種用在採用基於特徵點的移動補償技術的視頻信號處理器中來確定特徵點的方法，所述特徵點是能夠代表視頻幀中目標移動的象素，它包括以下步驟產生視頻幀上的一個柵格以提供多個柵格點，這些柵格點是位於柵格節點上的象素位置；產生多個搜索區域，每個搜索區域具有在其中心上的一個柵格點並包括多個塊；檢測視頻幀中的邊緣點；將在所述每個搜索區域中具有最大邊緣點數目的塊選擇為處理塊；將處理塊劃分成多個候選塊；及在處理塊中選擇具有最大數目邊緣點的候選塊並將選出的候選塊的中心象素確定為一個特徵點。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括當包括所述柵格點的搜索區域在其中無節點時，選擇柵格點作為一個特徵點的步驟。
3.根據權利要求1所述的方法，其中當不止一個具有相同最大邊緣點數目的候選塊時，將與處理塊中心象素最近的候選塊的中心象素選擇為特徵點。
全文摘要
一種用來確定特徵點的新方法包括步驟檢測視頻幀中的邊緣點，將在所述每個搜索區域中具有最大邊緣點數目的塊選擇為處理塊；將處理塊劃分成多個候選塊；及在處理塊中選擇具有最大數目邊緣點的候選塊並將選出的候選塊的中心象素確定為一個特徵點。
文檔編號H04N7/32GK1137210SQ9610272
公開日1996年12月4日 申請日期1996年3月15日 優先權日1995年3月15日
發明者丁海默 申請人:大宇電子株式會社