屏幕中字幕運動的檢測方法

2023-06-15 22:54:51 1

專利名稱：屏幕中字幕運動的檢測方法
技術領域：
本發明涉及屏幕中字幕運動的檢測方法，具體的講是在去隔行技術中對字幕運動的檢測方法。
背景技術：
由於受到傳輸帶寬的限制，電視臺發送的電視信號都不是完整的圖像，而是按照先傳奇數行再傳偶數行的規律發送，這樣的信號就是隔行視頻信號。但是隨著數位訊號處理技術的不斷發展和寬屏幕平板電視的出現，人們對電視顯示質量的要求越來越高，電視臺發送的隔行信號存在的屏閃、鋸齒等嚴重問題已經不能讓觀眾滿意。因此去隔行技術正是為了解決落後的隔行視頻信號和消費者日益提高的視覺要求而產生的。
去隔行技術根據所用濾波器的種類不同分為線性算法、非線性算法、運動補償算法和運動自適應算法。其中運動自適應算法根據運動檢測得到的運動參數來選擇場內插值或場間複製，是目前大多消費產品選擇的去隔行方案。但是運動自適應的檢測方式的其精度受多方面影響，比如視頻圖像中的噪聲水平，圖像的明暗程度等。一般的圖像內容中當運動檢測出錯時，去隔行採用場內插值也可以基本滿足觀眾的視覺要求。但是很多的視頻序列中還有字幕，比如即時新聞，人物對話等，如果字幕的運動狀態檢測錯誤，把本應該靜止的字幕檢測為運動，那麼字幕的邊緣就會出現閃爍。相反，如果把本來為運動的字幕點檢測為靜止，通過場間複製的方式進行去隔行，最後會使字幕出現斷點或其他結構性損失，讓字體看起來不完整，影響觀看質量。
傳統的運動檢測方法沒有特別區分字幕區域和背景區域，把字幕當成普通的圖像內容進行運動檢測，沒有考慮字幕本身的特性，所以去隔行後常常出現字幕抖動和字體不完整的現象。發明內容
針對上述的問題，本發明提供了一種屏幕中字幕運動的檢測方法，能夠對圖像畫面中的字幕運動狀態進行準確的判斷，消除去隔行後出現的字幕抖動和字體不完整現象。
本發明的屏幕中字幕運動的檢測方法是基於字幕與圖像背景在亮度上存在的明顯差異，並且在相鄰連續的視頻畫面中字幕與背景之間的相對關係變化不大的原理。包括步驟
a.遍歷整幅圖像，獲得當前遍歷的去隔行像素點的坐標，通過輸入的連續四場隔行信號判斷當前像素是否為字幕點，如果為字幕點向下執行，否則按普通運動檢測執行；所述的連續四場隔行信號分別為當前場Fn，當前場的前兩場Fn_2，當前場的前一場Flri和當前場的後一場Fn+1 ；
b.判斷相鄰的奇場或偶場中，同極性場的對應點在3X3像素塊中的灰度分布在 3X3的像素塊中計算當前像素點與每個鄰域像素點的差值，根據每個所述差值的不同範圍分布，對每個鄰域點賦一個標識數值，將所述的各標識數值與所述連續四場中同極性場的對應點的數值標識相減得到相鄰像素點的序列差，將所述序列差進行絕對和計算，所述絕對和值與對應像素點靜止的可能性成正比；
c.判斷像素灰度變化趨勢根據兩個3X3像素塊對應像素的灰度差和設置的閾值，得到灰度變化趨勢的度量值，該量度值的大小與相鄰兩場的當前像素點的變化成正比；
d.判斷字幕點的運動狀態設置兩個門限值，將步驟b中的到的絕對和值與步驟C 中得到的量度值分別與所述兩個門限值比較，如果所述絕對和值和量度值都比兩個門限值小，則當前像素點為靜止像素；絕對和值和量度值之一比所述任一門限值大，則當前像素點為運動像素。
具體的，在步驟a中當滿足以下條件之一時，判斷當前像素為字幕
al. Fn(i，j)_Fn_2(i，j) | < capsamethl，且
Fn(i，j+2)_Fn_2(i，j+2) I < capsamethl,且
|Fn(i，j)_Fn_2(i，j+2) I > capdiffthl ；
a2. Fn+1(i, j)-Flri (i，j) | < capsamethl,且
|Fn+1(i，j+2)-Fn_1(i, j+2) I < capsamethl,且
Fji，j)-Flri (i，j+2) I > capdiffthl ；
a3. Fn (i，j)_Fn_2(i，j) | < capsameth2，且
|Fn+1(i，j)-Flri (i，j) I < capsameth2，且
Fn(i，j)-Flri (i，j) I > capdiffth2 ；
其中(i,j)為當前像素點的坐標，capdiffthl、capdiffth2、capsamethl 和 capsameth2為設定的門限值。其中可選的，門限capdiffthl範圍是0 32，門限 capdiffth2範圍是0 32，門限capsamethl範圍是0 256，門限capsameth2範圍是 0 邪6。
進一步的，用步驟b中得到的絕對和替代步驟b中所述同極性場中對應像素點的值。
可選的，步驟c中所述的閾值範圍是10 30。步驟d中所述的兩個門限值都可以為1 3的整數值。
本發明的一種屏幕中字幕運動的檢測方法，能夠對圖像畫面中的字幕運動狀態進行準確的判斷，消除去隔行後出現的字幕抖動和字體不完整現象，明顯的提高了圖像中字幕的清晰度，提高了視覺體驗。
以下結合由附圖所示實施例的具體實施方式
，對本發明的上述內容再作進一步的詳細說明。但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於以下的實例。在不脫離本發明上述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包括在本發明的範圍內。


圖1是本發明屏幕中字幕運動的檢測方法的流程圖。
具體實施方式
如圖1所示本發明屏幕中字幕運動的檢測方法，包括步驟
a.遍歷整幅圖像，獲得當前遍歷的去隔行像素點的坐標(i，j)，通過輸入的連續四場隔行信號判斷當前像素是否為字幕點，如果為字幕點向下執行，否則按普通運動檢測執行；所述的連續四場隔行信號分別為當前場Fn，當前場的前兩場Fn_2，當前場的前一場 Flri和當前場的後一場Fn+1，也可以取其它位置關係的連續相鄰場，其後步驟可根據本實施例採用本領域技術人員可理解的相關方法執行；判斷當前像素是否為字幕點的方法為，當滿足以下條件之一時，判斷當前像素為字幕
al. Fn(i，j)_Fn_2(i，j) | < capsamethl，且
Fn(i，j+2)_Fn_2(i，j+2) I < capsamethl,且
|Fn(i，j)_Fn_2(i，j+2) I > capdiffthl ；
a2. Fn+1(i, j)-Flri (i，j) | < capsamethl,且
|Fn+1(i，j+2)-Fn_1(i, j+2) | < capsamethl,且
I Flri (i，j) -Flri (i，j+2) I > capdiffthl ；
a3. Fn (i，j)_Fn_2(i，j) | < capsameth2，且
I Fn+1 (i，j) -Flri (i，j) I < capsameth2，且
Fn(i，j)-Flri (i，j) I > capdiffth2 ；
其中capdiffthl、capdiffth2、capsamethl 和 capsameth2 為設定的門限值，分別為:capdiffthl 範圍是0 32，capdiffth2 範圍是0 32，capsamethl 範圍是0 256， capsameth2 範圍是0 256。
在字幕判斷的基礎上，結合字幕本身的特性，再通過像素灰度分布趨勢判斷和像素灰度變化趨勢判斷步驟來判斷字幕的運動情況。
b.從相鄰的同極性(奇場或偶場)的兩個隔行場中取出的含字幕的3X3的採樣塊，塊中的數值表示字幕像素點和背景像素點的灰度。判斷相鄰的奇場或偶場中，同極性場的對應點在3X3像素塊中的灰度分布首先根據去隔行的當前點與鄰域的8個像素點的灰度值的關係產生一個8位的序列，計算在3X3的像素塊中當前像素點與每個鄰域像素點的差值
Diff [1]=frame[2]iXwidth+j]-frame [2] [(i_l) Xwidth+j-1]
Diff[2]=frame[2]iXwidth+j]-frame[2][(i_l)X width+j]
Diff[3]=frame[2]iXwidth+j]-frame [2] [(i_l) Xwidth+j+1]
Diff[4]=frame[2]iXwidth+j]-frame [2] [i Xwidth+j-1]
Diff[5]=frame[2]iXwidth+j]-frame [2] [i Xwidth+j+1]
Diff[6]=frame[2]iXwidth+j]-frame[2] [(i+1) Xwidth+j-1]
Diff[7]=frame[2]iXwidth+j]-frame[2][(i+1)X width+j]
Diff[8]=frame[2]iXwidth+j]-frame[2] [(i+1) Xwidth+j+1]
其中Diff表示計算的差值，frame表示輸入的圖像，width表示輸入圖像的寬度。
根據每個所述差值的不同範圍分布，對每個鄰域點賦一個標識數值Grad，如果差值Diff的絕對值< 門限thl，標識數值Grad[n] = 0，否則標識數值Grad[η] =1，其中!!為領域像素點的標號1 8，門限thl的範圍是10 30。
將得到的各標識值Grad與所述連續四場中同極性場的對應點的數值標識相減得到相鄰像素點的序列差d0 d7，將所述序列差d0 d7進行絕對和計算
d_sum = fabs(d0)+fabs(dl)+fabs(d2)+fabs(d3)+fabs(d4)+fabs(d5)+fabs(d6 )+fabs(d7)；
標記dh為相鄰同極性場對應點的標識值Grad的差，dh的計算根據當前場的極性選擇與之對應的odd或even所存的標識數值序列進行減法
dh = odd_Grads[iXwidth+j] [h]-Grad[h]；
或者dh = even_Grads[iXwidth+j] [h]-Grad[h] ；h = 1、2、· · . 8
fabs為求絕對值，odd_Grads表示奇場，even_Grads表示偶場。
當絕對和d_sum計算完成後，用求得的絕對和d_sum代替原來奇場odd_GradS或偶場even_GradS中相應位置的值。
絕對和d_sum的值越小，說明當前像素點與前面同極性場對應像素點的差異越小，像素點靜止的可能性就越大；反之，像素點運動的可能性越大；
c.判斷像素灰度變化趨勢首先計算步驟b中兩個3X3像素塊對應像素灰度的差
t0 = frame[2][iXwidth+j]-frame
[iXwidth+j]；
tl = frame[2] [(i_l) Xwidth+j-1]-frame
[(i_l) Xwidth+j-1]；
t2 = frame[2][(i_l)Xwidth+j]-frame
[(i_l)Xwidth+j]；
t3 = frame [2] [(i_l) Xwidth+j+1]-frame
[(i_l) Xwidth+j+1]；
t4 = frame [2] [i Xwidth+j-1]-frame
[i Xwidth+j-1]；
t5 = frame [2] [i Xwidth+j+1]-frame
[i Xwidth+j+1]；
t6 = frame[2] [(i+1) Xwidth+j-1]-frame
[(i+1) Xwidth+j-1]；
t7 = frame[2][(i+1)Xwidth+j]-frame
[(i+1)Xwidth+j]；
t8 = frame[2] [(i+1) Xwidth+j+1]-frame
[(1+1) Xwidth+j+1]；
然後計算灰度差tl 偽與灰度差t0的差的絕對值，並分別將所述差的絕對值與門限th2的大小進行比較，門限th2的範圍是10 30。設置灰度差tl 偽中與灰度差 t0差的絕對值大於門限th2的個數t_sum變量，如果比較的當前差的絕對值大於門限th2， 那麼變量t_sum+l，否則變量t_sum保持不變。最後得到的變量t_sum值就為灰度變化趨勢的一個度量，其值越大說明相鄰兩場的當前像素點的變化也越大，其值越小說明相鄰兩場的當前像素點的變化也越小；
d.判斷字幕點的運動狀態設置兩個門限值，兩個門限值都可以為1 3的整數值。將步驟b中的到的絕對和d_sum的值與步驟c中得到的變量t_sum的值分別與所述兩個門限值比較，如果所述絕對和d_sum的值和變量t_sum的值都比兩個門限值小，則當前像素點為靜止像素；絕對和d_sum的值和變量t_sum的值之一比所述任一門限值大，則當前像素點為運動像素。
權利要求
1.屏幕中字幕運動的檢測方法，其特徵為包括步驟a.遍歷整幅圖像，獲得當前遍歷的去隔行像素點的坐標，通過輸入的連續四場隔行信號判斷當前像素是否為字幕點，如果為字幕點向下執行，否則按普通運動檢測執行；所述的連續四場隔行信號分別為當前場Fn，當前場的前兩場Fn_2，當前場的前一場Flri和當前場的後一場Fn+1 ；b.判斷相鄰的奇場或偶場中，同極性場的對應點在3X3像素塊中的灰度分布在3X3 的像素塊中計算當前像素點與每個鄰域像素點的差值，根據每個所述差值的不同範圍分布，對每個鄰域點賦一個標識數值，將所述的各標識數值與所述連續四場中同極性場的對應點的數值標識相減得到相鄰像素點的序列差，將所述序列差進行絕對和計算，所述絕對和值與對應像素點靜止的可能性成正比；c.判斷像素灰度變化趨勢根據兩個3X3像素塊對應像素的灰度差和設置的閾值，得到灰度變化趨勢的度量值，該量度值的大小與相鄰兩場的當前像素點的變化成正比；d.判斷字幕點的運動狀態設置兩個門限值，將步驟b中的到的絕對和值與步驟c中得到的量度值分別與所述兩個門限值比較，如果所述絕對和值和量度值都比兩個門限值小，則當前像素點為靜止像素；絕對和值和量度值之一比所述任一門限值大，則當前像素點為運動像素。
2.如權利要求1所述的屏幕中字幕運動的檢測方法，其特徵為在步驟a中當滿足以下條件之一時，判斷當前像素為字幕al. |Fn(i, j)_Fn_2(i, j) | < capsamethl,且 Fn(i, j+2)-Fn_2(i, j+2) I capdiffthl ；I 1 n+1 (i，j)_F n-i (i『 j) I < capsamethl,且 Fn+1 (i, j+2)-Flri (i, j+2) I capdiffthl ；a3. |Fn(i, j)_Fn_2(i, j) | < capsameth2,且 1 n+l (i，j)_F n—i(i，j) I capdiffth2 ；其中(i，j)為當前像素點的坐標，capdiffthl、capdiffth2、capsamethl*capsameth2 為設定的門限值。
3.如權利要求2所述的屏幕中字幕運動的檢測方法，其特徵為門限capdiffthl範圍是0 32，門限capdiffth2範圍是0 32，門限capsamethl範圍是0 256，門限 capsameth2 範圍是0 256。
4.如權利要求1所述的屏幕中字幕運動的檢測方法，其特徵為用步驟b中得到的絕對和替代步驟b中所述同極性場中對應像素點的值。
5.如權利要求1至4之一所述的屏幕中字幕運動的檢測方法，其特徵為步驟c中所述的閾值範圍是10 30。
6.如權利要求1至4之一所述的屏幕中字幕運動的檢測方法，其特徵為步驟d中所述的兩個門限值都可以為1 3的整數值。
全文摘要
本發明涉及屏幕中字幕運動的檢測方法。包括步驟a.通過輸入的連續四場隔行信號判斷當前像素是否為字幕點；b.計算相鄰像素點的序列差的絕對和，所述絕對和值與對應像素點靜止的可能性成正比，由此判斷相鄰的奇場或偶場中同極性場的對應點的灰度分布；c.根據兩個像素塊對應像素的灰度差和設置的閾值，得到灰度變化趨勢的度量值，該量度值的大小與相鄰兩場的當前像素點的變化成正比；d.將絕對和值與量度值分別與所述兩個門限值比較判斷字幕點的運動狀態。本發明的方法能夠對圖像畫面中的字幕運動狀態進行準確的判斷，消除去隔行後出現的字幕抖動和字體不完整現象，明顯的提高了圖像中字幕的清晰度，提高了視覺體驗。
文檔編號H04N5/14GK102497492SQ20111039735
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月5日 優先權日2011年12月5日
發明者劉強, 劉成強 申請人:四川虹微技術有限公司