[发明专利]动画图像系列中运动估算的方法和装置

说明书

本发明涉及动画图像中运动估算的一种方法和装置。

它特别适用于数字电视系统的实现和减少在此类系统中传送的信息量。

为了估算使一个图像系列活动起来的那些点的运动或位移，已知的方法是，或者建立起图像特征线条之间的对应关系，或者利用具有代表性的一些点的空间梯度和时间梯度，应用一种差分估算方法。可是在这后一情形中，所用梯度算法的初始化是难以把握的。例如，按照一种第一类方法，已经知道是通过保证某些特征点(角点、轮廓……)的时间连续性，来估算它们的运动和初始化一个梯度算法的，然而在此情形中，必须在实现这种连续性之前解决角点的提取问题和建立角点间对应关系的问题。这是很费事的，并且所给出结果还十分不完善。

同样已经知道，按照一种第二类方法，它使得图像间的亮度局部变化，或者电视场(trame)间的亮度局部变化的方差为最小，并且通过对一个点(它位于当前点同一行上，并且在当前点的前面)的运动估算来进行梯度算法的初始化。在此情形中，算法的收敛性在很大程度上取决于所用初始化方法的情况，并且它通常是在仅仅考虑这样一些参数的情况下进行的，这些参数是在当前的最接近原空间邻域(voisinage spatial causal)内定义的。这样，对于每一个图像对，运动场是独立地计算的，而没有考虑到从一幅图像到另一幅图像这些运动场(champ)必然是相关的这个事实。

本发明的目的是弥补上述不足之处

为此，本发明的目的是提供在一个电视类型动画图像系列中的一种运动估算方法，在这种图像系列中，每幅图像都是由一定数量的，分布在一些行和列的交叉处的发光点所组成的。其中的模型是，运动的估算由执行梯度算法来获得，该算法使得图像的当前点相对于前一幅图像中的对应点的亮度的局部变化有最小方差；算法的初始化从由当前点的接近原邻域内的多个方向所估算出的位移矢量起始来进行；以及各个估算是沿图像的行扫描方向来传播的；其特点是，它同样包括利用时间预测(predition temporelle)矢量来初始化算法的执行，对于一个图像电视场中的每一个当前点，该时间预测矢量是由前一电视场中一个点(该点沿着其位移矢量方向在当前电视场上的投影点最接近于当前点)的位移矢量来定义的。

本发明的另一个目的是提供一种用来实施上述方法的装置。

根据本发明的方法和装置的主要优点是，由于利用了一个增添的时间初始化矢量，它们可以提高梯度算法的收敛速度。由于位移场中存在连续性这一事实，所得到的位移估算有可能进行较好的时间插值。错误估算(它会引起使眼睛很不舒适的图像跳动)的危险性也被发现是有限的。本发明的其它特点和优点在下面的描述中体现出来，这种描述是通过对应的附图来进行的。

图1a和1b是两个简图，用来说明利用本发明来实施运动估算的两种类型。

图2是一个流程图，用来说明利用本发明实施位移估算的第一种类型。

图3表示一个估算区和一个搜索区。

图4a,4b,4c是三个示意图，分别用来说明在一个电视场中位移估算的传播方向以及奇数行和偶数行初始值的确定。

图5是一个示意图，用来说明本发明第一类位移估算中所使用的当前点梯度计算模式。

图6是一个示意图，表示在当前图像的前面一个图像中的位移。

图7表示一个搜索区。

图8是一个流程图，用来说明在本发明第一类位移估算中实施的决策算法。

图9是一个透视示意图，用来说明根据本发明的方法对于第二类位移估算中的电视场之间的作用模式的一个应用。

图10是一个流程图，用来说明用本发明来实施第二类位移估算。

图11是一个示意图，用来说明本发明第二类位移估算中实施电视场之间位移差和亮度梯度的计算。

图12表示电视场Ta中一个当前点(1X,1Y,Tj)的位移矢量端点的所在区域，这对应于第二类位移估算

图13a至13f是一些简图，用来说明相继电视场Ta和Tb之间的不同位移类型，关于属于两种估算类型的，Tb和Tc之间的运动预侧场的定义模式，以及在时间投影期间预测场中出现空洞和冲突的情况。

图14是一个透视示意图，表示插入在相继电视场Ta,Tb,Tc之间的虚设电视场组，用来说明在本发明第二类位移估算中实施时间预测的方法。

图15a和15b是两个示意图，用来说明根据本发明的方法能够利用扫描来处理空洞的情况。

图16是三个相继电视场Ta,Tb和Tc的透视示意图，用来说明本发明第一类位移估算中时间预测方法的实施。

图17是一个流程图，用来说明本发明时间预测执行过程的各个步骤。