Estimación de movimiento mediante una nueva correlación de fase jerárquica adaptiva.

Procedimiento para estimación de movimiento basado en la correlación de las secuencias de trama,

que comprende etapas de;

* aplicar una operación de correlación de fase global a una trama de referencia (Ft) y una trama objetivo (Ft+1) * calcular la relación entre un pico más alto y un segundo pico más alto en la superficie de correlación resultante (ct, t+1)

* comparar la relación con un valor umbral predefinido;

* si la relación es mayor que el valor umbral, asignar el vector de movimiento correspondiente al pico más alto a la trama completa (Ft+1);

* si la relación es menor que el umbral, dividir las tramas (Ft, Ft+1) en tramas de cuadrante (At, At+1);

* aumentar el tamaño de dichas tramas de cuadrante (At, At+1);

* Determinar una eventual partición de tramas de cuadrante aumentadas (At, At+1) de manera iterativa mediante la repetición de etapas de aplicación de una correlación de fase, calculando la relación entre el pico mayor y un segundo pico mayor en la superficie de correlación resultante y comparar esta relación con un valor umbral predefinido para las tramas de cuadrante de tramas divididas,

caracterizado porque;

dicho umbral es adaptativo y se calcula de acuerdo con la formula siguiente;

**Fórmula**

en la que, L es la longitud (distancia) entre el centro de gravedad de los picos y las coordenadas del pico más alto del resultado de la correlación de fase y siendo "mínimo_de_tamaño_de_bloque" el tamaño del pequeño borde de una trama que es comprobada para ser dividida o no;

y la etapa de aumento del tamaño de una de las citadas tramas de cuadrante (At, At+1) se lleva a cabo mediante la adición de áreas aumentadas que son zonas adyacentes a dichas tramas de cuadrante (At, At+1) en dicha trama de referencia (Ft) y en dicha trama objetivo (Ft+1) a dichas tramas en cuadratura (At, At+1).

Estimación de movimiento mediante una nueva correlación de fase jerárquica adaptiva Ámbito técnico

[0001] La presente invención se refiere a un procedimiento para estimación de movimiento que se base en la correlación de fase (asociación) de las secuencias de trama (la parte menos significativa de los datos de imagen). Técnica anterior

[0002] La estimación de movimiento es el proceso que genera los vectores de movimiento que determinan cómo se mueve un objeto desde una trama previa a una trama actual. Se ha explorado por muchos investigadores en los últimos 30 años y está presente en muchas aplicaciones, tales como la tecnología de vídeo, la visión por ordenador, seguimiento y monitorización industrial.

[0003] Hay dos formas principales para la estimación de movimiento tales como en el dominio espacial y en el dominio de frecuencia. La coincidencia de bloques y procedimientos basados en gradiente-diferencial son procedimientos comunes y conocidos en el dominio espacial.

[0004] La idea principal subyacente al algoritmo de coincidencia de bloques es dividir la trama actual en una matriz de bloques. Entonces estos macro bloques se comparan con bloques correspondientes de la trama siguiente y bloques vecinos que son adyacentes a dichos bloques. De la comparación resulta al menos un vector de movimiento que muestra la trayectoria de ese bloque. Por otra parte, la idea principal subyacente al procedimiento basado en gradiente-diferencial es la derivación de secuencia de trama.

[0005] En la técnica anterior se conocen algunos estudios y artículos sobre estimación de movimiento. Por ejemplo, el artículo con título "Motion Estimation Using Quad-Tree Phase Correlation", perteneciente a V. Argyriou y T. Vlachos, publicado en 2005 por IEEE Conferencia Internacional en volumen 1. Este documento trata de un esquema de árbol cuaternario para la obtención de los vectores de movimiento de movimiento inter-trama en el dominio de la frecuencia. El procedimiento también se basa en la correlación de fase y utiliza características clave de la superficie de correlación de fase para controlar la partición de un bloque padre (trama) en cuatro cuadrantes descendientes (sub tramas). El criterio de partición se aplica de forma iterativa hasta que puede identificarse un número objetivo de vectores de movimiento o si no más de un componente de movimiento sencillo por bloque puede identificarse.

[0006] Los procedimientos de este documento se pueden explicar como sigue:

El punto de partida para una partición de árbol cuaternario de trama ft y ft+i implica una operación de correlación de fase global entre dos tramas. En la figura 1 se muestra un ejemplo ideal con tres objetos en movimiento y la superficie de correlación resultante Ct, t+i, en cuya figura la parte izquierda muestra tres objetos de una trama de referencia ft y sus posiciones en la trama objetivo ft+i; y mostrando la parte derecha la superficie de correlación resultante.

[0007] La segunda etapa es examinar si la trama objetivo debe ser dividida o no en cuatro cuadrantes. La altura de cada uno de los picos de la superficie de correlación de la figura 1, es una buena medida de la fiabilidad del componente de movimiento correspondiente. Por ejemplo, picos altos y afilados pueden ser fiables para corresponder al movimiento real mientras que picos bajos y/o romos pueden ser el resultado de ruido. La relación entre el primer pico más alto (FH) y el segundo pico más alto (SH) es una medida adecuada para criterios de partición.

r =

FH

Jh

(Ecuación 1)

[0008] Si la relación es superior a un umbral suponemos que sólo existe un componente de movimiento dominante en la escena y el algoritmo no procesa más, de otro modo la trama objetivo se divide cuatro cuadrantes.

[0009] La siguiente etapa es la correlación de bloques de imagen (tramas) de tamaño dispar. Suponiendo que la trama objetivo ha sido dividida como se mencionó anteriormente, parámetros de movimiento necesitan ser estimados para cada uno de los cuatro cuadrantes resultantes. Sin embargo, esto tiene la desventaja obvia de requerir una operación de correlación de fase a realizar entre dos tramas de tamaños dispares, es decir, la imagen de referencia es cuatro veces mayor que el objetivo. El artículo de V. Argyriou y T. Vlachos, referido a muestreo ascendente de interpolación de Ft+i de transformada de Fourier de ft+i. Se utilizó interpolación lineal para la obtención de las dimensiones que ahora son idénticas a las de la trama de referencia.

[0010] También existen procesos aditivos, como precisión de sub-pixel para estimación de movimiento de precisión que es un método adicional general muy preferido.

[0011] El procedimiento mencionado anteriormente tiene un inconveniente adicional ya que el valor umbral utilizado en los criterios de partición es fijo. Dado que el valor umbral no puede adaptarse en sí de acuerdo con el resultado de la correlación de fase, en algunos casos no pueden obtenerse resultados precisos.

Breve resumen de la invención

[0012] De acuerdo con la presente Invención, la primera etapa es una operación de correlación de fase entre dos tramas, tales como ft y ft+i. A continuación, dependiendo de la relación entre los picos en la superficie de correlación obtenida, bloques pueden dividirse en cuadrantes, y este proceso de división procesa de manera iterativa para determinar si el bloque de cuadrante será dividido algo más o no. Esta es una de las nuevas características de la presente invención, que se expresa mediante una fórmula de iteración. Luego, dos de los sub bloques se solapan, y el área solapamiento se aumenta. Lo que es un paso importante, ya que en algunos casos, sería mejor que la zona de superposición sea aumentada para la obtención de datos fiables durante la correlación de fase. La presente invención proporciona además una fórmula de umbral automático. Utilizando este algoritmo, el valor umbral se puede calcular automáticamente de manera adaptativa. Puesto que el umbral es adaptativo, no fijo como se conoce en la técnica anterior, este caso proporciona datos más fiables para la correlación de fase.

Objeto de la invención

[0013] El objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento de estimación de movimiento con un nuevo enfoque y algoritmos jerárquicos y proporcionar un valor mucho mayor de relación pico de señal ruido (PSNR) en comparación con correlación de fase simple con tamaño de bloque fijo.

[0014] El otro objeto de la invención es reducir la capacidad de memoria externa requerida para guardar los resultados de la transformada de Fourier interpolada de cuadrantes mediante la eliminación de la necesidad de la etapa de interpolación de cuadrantes.

[0015] Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar valores de PSNR más altos en comparación con los procedimientos conocidos, mediante la eliminación de la necesidad de interferir en el algoritmo mediante el modo de umbral fijo.

Breve descripción de los dibujos

[0016]

La figura 1, ilustra un esquema de modelo que presenta tres objetos en movimiento y la superficie de correlación resultante.

La figura 2, ilustra la gráfica de correlación de fase de acuerdo con vector de movimiento.

La figura 3, ilustra dos bloques (tramas) que se dividen en cuadrantes.

La figura 4(a), ilustra una vista de modelo de la zona de solapamiento de acuerdo con una realización de la presente invención.

La figura 4(b), ilustra una vista de modelo de la zona de solapamiento aumentada de acuerdo con una realización de la presente invención.

La figura 5, ilustra el área de sub imagen aumentada (sub bloque) de acuerdo con una realización de la presente invención.

La figura 6, ilustra las etapas del procedimiento de la técnica anterior.

La figura 7, ilustra las etapas de una realización de la presente invención.

Descripción detallada de la invención

[0017] Esta invención lleva a cabo la estimación de movimiento mediante la utilización de procedimientos de correlación de fase. Se utiliza la propiedad de desplazamiento de la transformada de Fourier. De acuerdo a esta propiedad, un desplazamiento en el dominio temporal es equivalente a un desplazamiento de fase en el dominio de la frecuencia. La información primaria y general acerca de la correlación de fase que incluye la transformada de Fourier se puede explicar por las siguientes ecuaciones:

Hay una función de desplazamiento de tiempo de la transformada de Fourier (Ecuación 2)

[0018] De acuerdo con la ecuación 2, un cambio en el dominio temporal es equivalente a un desplazamiento de fase en el dominio... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para estimación de movimiento basado en la correlación de las secuencias de trama, que comprende etapas de;

aplicar una operación de correlación de fase global a una trama de referencia (Ft) y una trama objetivo (Ft+i)

calcular la relación entre un pico más alto y un segundo pico más alto en la superficie de correlación resultante (ct, t+1)

comparar la relación con un valor umbral predefinido;

si la relación es mayor que el valor umbral, asignar el vector de movimiento correspondiente al pico más alto a la trama completa (Ft+i);

si la relación es menor que el umbral, dividir las tramas (Ft, Ft+1) en tramas de cuadrante (At, At+i);

aumentar el tamaño de dichas tramas de cuadrante (At, At+i);

Determinar una eventual partición de tramas de cuadrante aumentadas (At, At+i) de manera iterativa mediante la repetición de etapas de aplicación de una correlación de fase, calculando la relación entre el pico mayor y un segundo pico mayor en la superficie de correlación resultante y comparar esta relación con un valor umbral predefinido para las tramas de cuadrante de tramas divididas,

caracterizado porque;

dicho umbral es adaptativo y se calcula de acuerdo con la formula siguiente;

, , , , \{mínim

Umbral = -----

I \ mvni

mínimo_de_tamaño_de_bloQue- L

mínimo _de- _tamañ o _de_b l o que

) 041

en la que, L es la longitud (distancia) entre el centro de gravedad de los picos y las coordenadas del pico más alto del resultado de la correlación de fase y siendo "mínimo_de_tamaño_de_bloque" el tamaño del pequeño borde de una trama que es comprobada para ser dividida o no;

y la etapa de aumento del tamaño de una de las citadas tramas de cuadrante (At, At+i) se lleva a cabo mediante la adición de áreas aumentadas que son zonas adyacentes a dichas tramas de cuadrante (At, At+i) en dicha trama de referencia (Ft) y en dicha trama objetivo (Ft+i) a dichas tramas en cuadratura (At, At+i).