Procedimiento para mejora de estimación de movimiento que evita correspondencias de bloques de error.

Procedimiento para mejora de estimación de movimiento que evita correspondencias de bloques de errorcaracterizado por que contiene además las etapas de;

- calcular los umbrales para las componentes x e y de los vectores de movimiento,

- obtener las componentes x e y de los límites de vector de movimiento (Lx y Ly) de acuerdo con dichos umbrales, y

- limitar los vectores de movimiento en la dirección inversa del vector de movimiento global de acuerdo con losumbrales, de tal manera que las correspondientes componentes x e y del vector de movimiento se ajustandirectamente a los límites correspondientes (Lx y Ly) si cualquiera de las componentes del vector de movimientoestimado tiene el mismo signo que corresponde al límite (Lx o Ly) y tiene un valor absoluto mayor.

Procedimiento para mejora de estimación de movimiento que evita correspondencias de bloques de error

Campo técnico

Esta invención se refiere a un procedimiento para limitar el vector de movimiento de la trayectoria de búsqueda central en la dirección inversa a la del movimiento global de la escena.

Técnica anterior

Las técnicas de estimación de movimiento son ampliamente utilizados en los sistemas de vídeo, tales como compresión, trazado de movimiento y filtración de ruido de vídeo. La estimación de movimiento es generalmente la parte más intensiva de tal sistema de vídeo en términos de complejidad cálculo. Por lo tanto, se han desarrollado diversas técnicas de correspondencia de bloques (block matching) rápida, que permiten la estimación de movimiento rápido mediante disminución del número total de operaciones bajo la condición de error tolerante. La mayoría de las técnicas de correspondencia de bloques rápidas, utilizan un patrón de búsqueda transversal en un rango de búsqueda para limitar el número de operaciones. Algunos ejemplos de procedimientos de estimación de movimiento de bloque que utilizan modelo de búsqueda son la búsqueda en tres etapas, búsqueda en diamante, búsqueda en diamante en cruz, búsqueda hexagonal y técnicas de trayectoria múltiple. [0003] Un ejemplo del procedimiento de estimación de movimiento por bloques es la estrategia de búsqueda de tres etapas. De acuerdo con el procedimiento de T. Koga ( (T. Koga, K. Linuma, A. Hirano, Y. Lijima, and T. Ishiguro, "Motion Compensated Interframe Coding for Video Conferencing", Proc. Nat. Telecommun. Conf., New Orleans, LA, 29 noviembre a 3 de diciembre de 1981, pp.G5.3.1-5.3.5) , de estrategia de tres de etapas, se calcula la métrica de diferencia de píxel (PDM) en el punto central y los ocho puntos adicionales que están a cuatro unidades de distancia del punto central. El punto con la PDM mínima se elige como centro para la siguiente etapa en la que los valores de PDM se calculan para los ocho puntos vecinos adicionales que se encuentran a dos unidades de distancia del punto central. En el paso final, el punto que tiene la PDM mínima en el paso anterior se toma como el centro para la búsqueda. La PDM se calcula para el centro y los ocho puntos vecinos adicionales que se encuentran a una unidad de distancia. Entonces, el punto que tiene la PDM mínima se elige como correspondiente. [0004] El segundo ejemplo del procedimiento de búsqueda es la estrategia de búsqueda en diamante. De acuerdo con el método de S. Zhu (Zhu S. y K. Ma, A New Diamond Search Algorithm for Fast Block-Matching Motion Estimation", IEEE Trans., Image Processing, volumen 9, n º 2, pp 287-290, febrero de 2000) , la estrategia de búsqueda en diamante utiliza dos patrones de búsqueda en forma de diamante, concretamente, diamante grande y diamante pequeño, que respectivamente tienen nueve y cinco puntos de control. Según este documento, en primer lugar, el patrón de búsqueda en diamante grande (LDSP) se aplica a los puntos de control y los valores de PDM se calculan para estos puntos. En cada paso, se controla si el candidato que tiene la PDM mínima es el punto central. Después, si el punto con el valor mínimo de PDM no es el punto central, el patrón de diamante grande es situado alrededor del punto que tiene el valor mínimo de PDM y se procesa en el siguiente paso. Si el punto con el valor mínimo de diferencia de pixel es el punto central, el patrón de búsqueda de diamante pequeño (SDSP) es situado alrededor del punto central. En este paso, la PDM se calcula para los cinco puntos candidatos y el punto que indica el valor mínimo de diferencia de pixel se asigna como correspondiente. [0005] Otro procedimiento de búsqueda para estimación de movimiento por bloque, es el método de búsqueda en diamante en cruz. De acuerdo con el procedimiento de búsqueda en diamante en cruz de CH Cheung (C. H. Cheung and L. M. Po, "A Novel Cross Diamond Search Algorithm for Fast Block Motion Estimation", IEEE Trans., Circuits and Syst. Video Technol., volumen 12, nº 12, pp.1168-1177, diciembre de 2002) , dicho procedimiento utiliza un patrón de búsqueda en forma de cruz (CSSP) calculando la PDM para nueve candidatos, incluyendo el candidato de centro. Si el candidato de centro tiene el valor mínimo de PDM, la búsqueda se detiene. Si no, se comprueban dos puntos adicionales de búsqueda, que son los puntos más cercanos del LDSP central al punto que da la PDM mínima en el paso anterior. Si el punto que da el valor mínimo de PDM es el mismo punto de la etapa anterior, este punto se asigna como correspondiente. Si no, se aplica el procedimiento de búsqueda en diamante normal mediante la localización del LDSP en el punto que da el valor mínimo de PDM en el paso anterior. [0006] El siguiente procedimiento para estimación de movimiento de bloque, es la estrategia de búsqueda hexagonal. Conforme al procedimiento para patrón de búsqueda de base hexagonal para estimación de movimiento por bloque rápida de C. Zhu (C. Zhu, X. Lin and L. P. Chau, "Hexagonal-Based Search Pattern for Fast Block Motion Estimation", IEEE Trans., Circuits and Syst. Video Technol., volumen 12, nº 5, pp 349355, mayo de 2002) , en este método, son utilizados dos patrones de búsqueda, que son, por una parte, el patrón de búsqueda hexagonal que comprueba siete puntos de control y por otra parte, el patrón de búsqueda rectangular que comprueba nueve puntos de control. El patrón de búsqueda hexagonal se aplica a los siete candidatos alrededor del punto de inicio del procedimiento de búsqueda y se calculan los valores de PDM. Si el punto con el valor mínimo de PDM es el candidato de centro, se aplica el patrón de búsqueda rectangular y se comprueban los nueve candidatos. El punto que da la PDM mínima es asignado como

correspondiente. Si el candidato que da el valor mínimo de PDM con el patrón hexagonal no es el central, el patrón de búsqueda hexagonal se sitúa alrededor del candidato de PDM mínima y que es aplicado de forma continua hasta encontrar el punto de PDM mínima en la ubicación central.

Aunque las técnicas de correspondencia de bloque rápidas, proporcionan la estimación de movimiento con menor número de operaciones, por lo general adolecen de ser incapaces de estimar el movimiento real. Una de las principales razones de una tal estimación de movimiento errónea, es la incorrecta estimación de la trayectoria de inicio en el comienzo del procedimiento de búsqueda. Buscar el punto mínimo en una dirección equivocada puede dar lugar a vectores de movimiento totalmente diferentes del vector de movimiento real. Otra razón puede ser citada como estar atrapado en puntos mínimos locales. Un punto mínimo local puede impedir que el procedimiento de búsqueda alcance el mínimo global y por lo tanto, el vector de movimiento real, incluso cuando la dirección de búsqueda inicial se estima de una manera correcta.

En el artículo titulado "Filtering of block motion vectors for use in motion-based video indexing and retrieval" de Sorwar G y otros, se menciona que los movimientos reales de objetos pueden obtenerse a través de la estimación global de movimiento cuando en unas secuencias de vídeo existen tanto movimiento local como movimiento global. Dado que en las secuencias de vídeo, la mayoría de los objetos en movimiento ocupan más de un macrobloque vecino, se puede suponer que los vectores de movimiento de objetos reales siempre se dan en una forma agrupada mientras que los vectores de movimiento falsos tienden a aparecer como ruido impulsivo. Por esa razón, se define un umbral de tolerancia de ruido y los movimientos de objeto reales se deciden a partir de cierto valor umbral. Sin embargo, esta aproximación funciona bien cuando los vectores de movimiento reales y tienen diferentes longitudes. Así, en dicho artículo, se divulga una estrategia para la eliminación de estos falsos vectores. En esta estrategia, se proporciona el aumento gradual de la longitud del vector de movimiento real en una proporción mayor en comparación con la proporción de aumento de la longitud del vector de movimiento falso. Por lo tanto, al final, la longitud del vector de movimiento real se hace mayor que la del vector falso y un umbral predefinido es apto para utilizarse para separar el uno al otro. Para ello, puesto que los vectores de movimiento reales se dan con frecuencia en forma agrupada y los vectores falsos se dan como ruido impulsivo, se utiliza acumulación de la longitud de vector promedio, además de la longitud original del vector. Luego, en dicho artículo se plantea un filtro umbral acumulativo de promedio como proceso de eliminación de vectores de movimiento falsos.

En el documento de patente con número de publicación EE.UU. 2007/0196018... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para mejora de estimación de movimiento que evita correspondencias de bloques de error caracterizado por que contiene además las etapas de;

- calcular los umbrales para las componentes x e y de los vectores de movimiento, - obtener las componentes x e y de los límites de vector de movimiento (Lx y Ly) de acuerdo con dichos umbrales, y

- limitar los vectores de movimiento en la dirección inversa del vector de movimiento global de acuerdo con los umbrales, de tal manera que las correspondientes componentes x e y del vector de movimiento se ajustan

directamente a los límites correspondientes (Lx y Ly) si cualquiera de las componentes del vector de movimiento estimado tiene el mismo signo que corresponde al límite (Lx o Ly) y tiene un valor absoluto mayor.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, las componentes x e y del vector de movimiento se hallan conforme a la siguiente ecuación condicional:

en la que Lx y Ly representan respectivamente las componentes x e y de los límites del vector de movimiento, representando GMVx y GMVy, las componentes x e y del vector de movimiento global; representando Kx y Ky las 20 componentes x e y de límites de base que son límites predeterminados y, indicando t una constante de puesta en escala.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que los parámetros t, Kx, Ky , pueden tomar valores tales como:

4. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2 y 3, en el que el vector de movimiento global (GMVx) es

positivo y mayor que el umbral predeterminado, ajustándose el límite de vector de movimiento (Lx) en dirección 30 negativa puesto que se permite una proporción de vectores con valor negativo de pequeña magnitud absoluta.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, si la componente x del vector de movimiento global (GMVx) es menor que el umbral predeterminado, significa que no es muy intensa en dirección positiva.

6. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, en el que la componente y del vector de movimiento global se obtiene mediante procedimiento similar.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

La lista de referencias citada por el solicitante lo es solamente para utilidad del lector, no formando parte de los documentos de patente europeos. Aún cuando las referencias han sido cuidadosamente recopiladas, no pueden excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad a este respecto.

Documentos de patente citado en la descripción • US 20070196018 A1 [0009]

Bibliografía de patentes citada en la descripción

• T. KOGA ; K. LINUMA ; A. HIRANO ; Y. • C. H. CHEUNG ; L. M. PO. A Novel Cross LIJIMA ; T. ISHIGURO. Motion Compensated Diamond Search Algorithm for Fast Block Interframe Coding for Video Conferencing. Proc. Motion Estimation. IEEE Trans., Circuits and Nat. Telecommun. Conf., New Orleans, 29 Syst. Video Technol., December 2002, vol. 12 November 1981, G5.3.1-5.3.5 [0003] (12) , 1168-1177 [0005]

• S. ZHU ; K. MA. A New Diamond Search • C. ZHU ; X. LIN ; L. P. CHAU. Hexagonal- Algorithm for Fast Block-Matching Motion Based Search Pattern for Fast Block Motion Estimation. IEEE Trans., Image Processing, Estimation. IEEE Trans., Circuits and Syst. Februar y 2000, vol. 9 (2) .

28. 290 [0004] Video Technol., May 2002, vol. 12 (5) .

34. 355