Unidad y método para la estimación del movimiento, y aparato de procesamiento de imagen provisto con tal unidad de estimación de movimiento.

Una unidad de estimación de movimiento (100) para generar errores de vector de movimiento,

que comprende generar medios (102) para generar un conjunto de vectores de movimiento candidatos, cada conjunto corresponde a un segmento respectivo (116) de una primera imagen (118), que comprende unos primeros medios de suma (106) para calcular un error de coincidencia de un vector de movimiento candidato (126) del segmento (116) al sumar las diferencias absolutas entre los valores de pixel del segmento (116) y los valores de pixel de una segunda imagen (120), caracterizada por que comprende:

- unos segundos medios de suma (108) para calcular un parámetro al sumar las diferencias absolutas entre los valores de pixel del segmento (116) y los valores de pixel de un segmento adicional de la primera imagen (118), que además el segmento es cambiado una cantidad predeterminada de pixeles; y

- unos medios de estimación (110) para estimar un error del vector de movimiento (130) al comparar el error de coincidencia con el parámetro.

Unidad y método para la estimación del movimiento, y aparato de procesamiento de imagen provisto con tal unidad de estimación de movimiento.

La invención se relaciona con una unidad de estimación de movimiento para generar vectores de movimiento, que corresponde cada uno a un segmento respectivo de una primera imagen, que comprende unos primeros de suma para calcular un error de coincidencia de un vector de movimiento del segmento al sumar las diferencias absolutas entre los valores del pixel del segmento y los valores del pixel de la segunda imagen.

La invención se relaciona además con un método para generar vectores de movimiento, que corresponde cada uno a un segmento respectivo de una primera imagen, que comprende una primera etapa de suma de calcular un error de coincidencia de un vector de movimiento del segmento al sumar las diferencias absolutas entre los valores de pixel del segmento y los valores de pixel de una segunda imagen.

La invención se relaciona además con un aparato de procesamiento de imagen que comprende:

- una unidad de estimación de movimiento para generar los vectores de movimiento, que corresponde cada uno a un segmento respectivo de una primera imagen, que comprende unos primeros medios de suma para calcular un error de coincidencia de un vector de movimiento del segmento al sumar las diferencias absolutas entre los valores de pixel del segmento y los valores de pixel de la segunda imagen; y

- una unidad de procesamiento de imagen con movimiento compensado.

Una realización del método de la clase descrita en el párrafo de aperturas se conoce del artículo "True-Motion Estamation with 3D Recursive Search Block Matching" de G. de Haan et. al. en Transacciones IEEE en circuitos y sistemas para tecnología de video, vol. 3, No.5, Octubre 1993, paginas 368-379.

Para muchas aplicaciones en procesamiento de señal de video, es necesario conocer el campo de velocidad aparente de una secuencia de imágenes, conocida como el flujo óptico. El flujo óptico es dado como un campo del vector de tiempo variante, es decir, un campo de vector por imagen. En el citado artículo este campo del vector de movimiento se estima al dividir la imagen en dos bloques. Para un conjunto de vectores de movimiento candidatos de cada bloque se calcula un error de coincidencia y se utiliza un procedimiento de minimización para encontrar el vector de movimiento más adecuado del conjunto de vectores de movimiento candidatos del bloque. El error de coincidencia corresponde al SAD: suma de las diferencias de luminancia absolutas entre los pixeles en un bloque de una imagen, y los pixeles de un bloque de la siguiente imagen cambiada por el vector de movimiento:

Aquí (x, y) es la posición del bloque, (dx, dy) es un vector de movimiento, n es el número de imagen, N y M son el ancho y la altura del bloque, y Y(x, y, rí) es el valor de la luminancia de un pixel en la posición (x, y) en la imagen n.

El vector de movimiento estimado puede desviarse del vector de movimiento real, es decir, puede haber un error del vector de movimiento. El valor del SAD se puede solo utilizar en comparaciones, como una medida relativa. El SAD calculado no da una indicación confiable de la precisión del vector de movimiento, es decir, el error del vector de movimiento. Esto es un inconveniente del método de acuerdo con la técnica anterior.

Es un primer objeto de la invención suministrar una unidad de estimación de movimiento de la clase descrita en el párrafo de apertura que se dispone para calcular un error del vector de movimiento.

Es un segundo objeto de la invención suministrar un método de la clase descrita en el párrafo de apertura en la cual se calcula el error del vector de movimiento.

Es un tercer objeto de la invención suministrar un aparato para procesar imagen de la clase descrita en el párrafo de apertura que se dispone para calcular un error del vector de movimiento.

El primer objeto de la invención se logra porque la unidad de estimación de movimiento comprende además:

1= y'=

- unos segundos medios de suma para calcular un parámetro de varianza al sumar las diferencias absolutas entre los valores del pixel del segmento y los valores del pixel de la primera imagen; y

- unos medios de estimación para estimar un error del vector de movimiento al comparar un error de coincidencia con el parámetro de varianza.

Con los segundos medios de suma se puede calcular un parámetro de varianza el cual es una medida del nivel de detalle en el bloque. El bloque es un tipo de segmento. La estimación del movimiento para los segmentos de forma irregular es también muy común. La invención también es aplicable a segmentos de forma irregular. Si existe mucho detalle en el bloque, es decir, que resulte en un valor relativamente alto del parámetro de varianza, entonces el valor del error de coincidencia puede tener un valor relativamente alto también. Un valor relativamente bajo del parámetro de varianza en combinación con un valor relativamente alto del error de coincidencia indica que el vector de movimiento estimado podría ser erróneo.

Es una ventaja de la unidad de estimación de movimiento de acuerdo con la invención que la unidad de estimación de movimiento suministre un error del vector de movimiento, porque existen aplicaciones donde uno está interesado en el valor del error del vector de movimiento. Por ejemplo, cuando el vector de movimiento es lo suficientemente bueno, no es necesario gastar tiempo en tratar de mejorarlo. La eficiencia y la consistencia del campo del vector se mejoran de esta manera. Un error del vector de movimiento también puede ser útil para estimar la calidad global del campo del vector de movimiento, para decidir cuándo utilizar las posiciones de retroceso, uno o más algoritmos sofisticados que generan más pocos artefactos. También se puede utilizar para encontrar bloques que tengan un traslapo con los bordes del objeto, lo cual se puede manejar de una manera más adecuada.

Una idea relacionada se ha propuesto en la EP 549 681 B2 en la cual se describe una unidad del estimador de movimiento que opera en al menos cuatro imágenes para determinar un vector de movimiento. En esa especificación de patente se propone estimar los vectores de movimiento mediante la minimización de los errores de asignación que se calculan al dividir la diferencia entre los valores de los pixeles de imágenes subsecuentes mediante el así llamado gradiente. Este gradiente se calcula al tomar la raíz cuadrada de las diferencias cuadráticas. Las siguientes diferencias principales entre la unidad de estimación de movimiento de acuerdo con la invención y la unidad de estimación de movimiento descrita en la EP 549 681 B2 son:

- El parámetro de varianza y el error de coincidencia de la unidad de estimación de movimiento de acuerdo con la invención se basan en la medición equivalente: una suma de las diferencias absolutas. En la unidad de estimación de movimiento descritas en la EP 549 681 B2 se calculan dos diferentes medidas: unas diferencias y una raíz cuadrada de las diferencias cuadráticas. La ventaja de utilizar dos veces una suma de las diferencias absolutas es que el error del vector de movimiento puede suministrar información cualitativa y aun cuantitativa acerca de la desviación y del vector de movimiento estimado del vector de movimiento real. Se han efectuado experimentos para probar esto. Los resultados de estos experimentos se describen a continuación en relación con las figuras 3 a figura 6. Otras ventajas de utilizar dos veces una suma de diferencias absolutas es que es menos intenso en cómputo.

- El parámetro de varianza se podría utilizar en la unidad de estimación de movimiento de acuerdo con la invención para la normalización de los errores de coincidencia de todos los vectores de movimiento candidatos. Son embargo esto no es necesario porque el parámetro de varianza es una constante para todos los vectores de movimiento candidatos de un segmento. Es suficiente si solamente el vector de movimiento estimado, es decir uno de todo el conjunto de vectores de movimiento candidatos, el error del vector de movimiento se calcula con el fin de determinar si el vector de movimiento estimado podría ser un valor apropiado del movimiento real. En la unidad de estimación de movimiento descrita en la EP 549 681 B2 se efectúa una normalización para todos los vectores de movimiento candidatos.

En una realización de la unidad de estimación de movimiento de acuerdo con la invención, los segundos medios de suma se diseñan para calcular el parámetro de varianza al agregar:

- las diferencias absolutas entre los valores de pixel del segmento y los valores de pixel del segundo segmento... [Seguir leyendo]

1. Una unidad de estimación de movimiento (1) para generar errores de vector de movimiento, que comprende generar medios (12) para generar un conjunto de vectores de movimiento candidatos, cada conjunto corresponde a un segmento respectivo (116) de una primera imagen (118), que comprende unos primeros medios de suma (16) para calcular un error de coincidencia de un vector de movimiento candidato (126) del segmento (116) al sumar las diferencias absolutas entre los valores de pixel del segmento (116) y los valores de pixel de una segunda imagen (12), caracterizada por que comprende:

- unos segundos medios de suma (18) para calcular un parámetro al sumar las diferencias absolutas entre los valores de pixel del segmento (116) y los valores de pixel de un segmento adicional de la primera Imagen (118), que además el segmento es cambiado una cantidad predeterminada de pixeles; y

- unos medios de estimación (11) para estimar un error del vector de movimiento (13) al comparar el error de coincidencia con el parámetro.

2. Una unidad de estimación de movimiento (1) tal como se reivindicó en la reivindicación 1, caracterizada porque los segundos medios de suma (18) se designan para calcular el parámetro al agregar:

- las diferencias absolutas entre los valores de pixel del segmento (116) y los valores de pixel del segundo segmento (119) que corresponden al segmento (116) que son cambiadas al menos un pixel en una primera dirección; y

- las diferencias absolutas entre los valores de pixel del segmento (116) y los valores de pixel del tercer segmento (115) que corresponden al segmento (116) que son cambiadas al menos un pixel en una segunda dirección, la primera dirección es cruzada a la segunda dirección.

3. Una unidad de estimación de movimiento (1) tal como se reivindicó en la reivindicación 2, caracterizada porque los segundos medios de suma (18) se diseñan para agregar también diferencias absolutas entre los valores de pixel del segmento (116) y los valores de pixel de un cuarto segmento (117) que corresponden al segmento (116) que es cambiado al menos un pixel en la primera dirección y al menos un pixel en la segunda dirección.

4. Una unidad de estimación de movimiento (1) tal como se reivindicó en la reivindicación 1, caracterizada porque es diseñada para generar el vector de movimiento (126) del segmento (116), el segmento (116) es un bloque de pixeles.

5. Una unidad de estimación de movimiento (1) tal como se reivindicó en la reivindicación 1, caracterizada porque es diseñada para generar el vector de movimiento (126) del segmento (116) con base en los valores de luminancia como valores de pixel.

6. Un aparato de procesamiento de imagen (2) que comprende:

- una unidad de estimación de movimiento (1) tal como se reivindicó en cualquier reivindicación precedente; y

- una unidad de procesamiento de imagen compensada al movimiento (22)

7. Un aparato de procesamiento de imagen (2) tal como se reivindicó en la reivindicación 6, caracterizada porque la unidad de procesamiento de imagen compensada en movimiento (22) se diseña para reducir el ruido en la primera imagen (118).

8. Un aparato de procesamiento de imagen (2) tal como se reivindicó en la reivindicación 6, caracterizada porque la unidad de procesamiento de imagen compensada en movimiento (22) se diseña para des entrelazar la primera imagen (118).

9. Un aparato de procesamiento de imagen (2) tal como se reivindicó en la reivindicación 6, caracterizada porque la unidad de procesamiento de imagen compensada en movimiento (22) se diseña para efectuar una conversión.

1. Un método para generar errores de vector de movimiento que comprende generar un conjunto de vectores de movimiento candidatos, cada conjunto corresponde a un segmento respectivo (116) de una primera imagen (118), que comprende una primera etapa de suma de calcular un error de coincidencia de un vector de movimiento candidato (126) del segmento (116) al sumar las diferencias absolutas entre los valores de pixel del segmento (116) y los valores de pixel de una segunda imagen (12), caracterizada porque además comprende:

- una segunda etapa de suma de calcular un parámetro al sumar las diferencias absolutas entre los valores de pixel del segmento (116) y los valores de pixel de un segmento adicional de la primera imagen (118), cuyo segmento adicional se cambia una cantidad predeterminada de plxeles; y

- una etapa de estimación de estimar un error del vector de movimiento (13) al comparar el error de coincidencia 5 con el parámetro.

11. Un método tal como se reivindicó en la reivindicación 1, caracterizada porque en la segunda etapa de suma el parámetro se calcula al agregar:

- las diferencias absolutas entre los valores de pixel del segmento (116) y los valores de pixel del segundo segmento (119) que corresponden a segmento (116) que son cambiadas al menos un pixel en una primera dirección; y

- las diferencias absolutas entre los valores de pixel del segmento (116) y los valores de pixel del tercer segmento

(115) que corresponden al segmento (116) que se cambia al menos un pixel en una segunda dirección, con la primera dirección a través de la segunda dirección.

12. Un método tal como se reivindicó en la reivindicación 11, caracterizado porque en la segunda etapa también se agregan las diferencias absolutas entre los valores de pixel del segmento (116) y los valores de pixel de un cuarto

segmento (117) que corresponden al segmento (116) que se cambia al menos un pixel en la primera dirección y al menos un pixel en la segunda dirección.