專利名稱：用于運(yùn)動模糊降低的帶通濾波器的運(yùn)動補(bǔ)償逆濾波的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于降低在保持型(hold-type)顯示器上顯示的視頻信號圖像的運(yùn)動模糊的方法。
背景技術(shù)：
最近幾年來，傳統(tǒng)的陰極射線管(CRT)顯示器不得不面對來自主要基于有源矩陣技術(shù)的替代顯示原理的日益增加的競爭。具體而言，有源矩陣液晶顯示器(AM-LCD)的性能已經(jīng)增加，并且價(jià)格也如此顯著地降低，以致于CRT的市場份額在急速地降低。這些新的顯示原理的主要區(qū)別特征在于其尺寸LCD薄、平(坦)和重量輕。這為這些顯示器獲得了第一市場膝上型計(jì)算機(jī)。迄今，LCD也已經(jīng)幾乎占領(lǐng)了臺式監(jiān)視器市場，其中不僅其尺寸有差別，而且其均勻、清晰和無閃爍的圖像再生也有差別。當(dāng)前，CRT也不得不在其最后一個(gè)堡壘(即，電視)面對來自LCD的競爭。
為了制造優(yōu)良的電視顯示器，LCD必須克服前面的缺點(diǎn)，例如，有限的觀看角度和彩色性能。然而，CRT在一個(gè)主要方面即運(yùn)動描繪(motion portrayal)中依然是不可戰(zhàn)勝的。在該領(lǐng)域中，LCD性能很差，因?yàn)樘峁┗撅@示效果的LC分子對圖像改變緩慢地起反應(yīng)。這引起運(yùn)動目標(biāo)的令人討厭的拖尾(模糊)，這使得LCD不適于視頻應(yīng)用。因此，已經(jīng)投入了大量努力來加速LC材料的響應(yīng)。這可以通過應(yīng)用更好的材料或者通過改善LC單元設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。還存在用于基于視頻處理的響應(yīng)時(shí)間改善的公知方法，稱作“過激勵(overdrive)”。過激勵通過根據(jù)所應(yīng)用的灰度電平轉(zhuǎn)移改變驅(qū)動值來改善LC像素的響應(yīng)速度。這允許將響應(yīng)時(shí)間降低到幀周期內(nèi)。當(dāng)前，可用的最佳顯示器列表響應(yīng)時(shí)間低于幀周期(在60Hz上，17ms)。這是至關(guān)重要的值，因?yàn)閷τ诳梢栽趲芷趦?nèi)響應(yīng)于圖像改變的LCD而言，防止最壞的模糊假象。
然而，加速LC材料的響應(yīng)到較低值對于完全避免運(yùn)動模糊是不足夠的。這是由于有源矩陣原理本身而導(dǎo)致的，其呈現(xiàn)抽樣與保持特征，在整個(gè)幀時(shí)間期間引起光發(fā)射(保持型顯示器)。這是與CRT(脈沖型顯示器)的熒光物質(zhì)生成的非常短(微秒)閃光的主要差別。眾所周知，這種延長的光發(fā)射并不很好地匹配人類感覺(perceive)運(yùn)動圖像的方式。如在隨后的段落中將進(jìn)一步解釋的，人眼將跟蹤屏幕上的運(yùn)動目標(biāo)，從而將屬于一幀內(nèi)每個(gè)固定點(diǎn)的光成像在視網(wǎng)膜內(nèi)的一系列點(diǎn)上。這種‘點(diǎn)擴(kuò)散’導(dǎo)致運(yùn)動目標(biāo)的銳度損失。
顯示系統(tǒng)的基本功能是根據(jù)所接收的空間-時(shí)間離散視頻信號在屏幕上的正確位置和時(shí)間上重構(gòu)與原始圖像相對應(yīng)的物理光發(fā)射。這種重構(gòu)處理的特征(尤其在與人類視覺系統(tǒng)的特征相組合時(shí))能夠解釋在實(shí)際的顯示系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)的許多圖像質(zhì)量假象。
在圖1中圖示從原始圖像到顯示圖像的信號鏈1的非?；镜谋硎?。表示為隨時(shí)間改變的圖像的原始場景是空間-時(shí)間-連續(xù)強(qiáng)度函數(shù) 其中 具有兩維x→=(x,y)T.]]>利用照相機(jī)100在時(shí)間和空間上抽樣該原始圖像。因?yàn)榭臻g抽樣在這個(gè)說明書的范圍之外，所以從現(xiàn)在開始我們將僅偶爾提及。然而，時(shí)間行為將是本說明書的其余部分的主要問題。利用下式來描述抽樣處理Ix(x→,t)=Ic(x→,t)·Λ(x→,t),---(1)]]>其中 是δ脈沖的三維網(wǎng)格(lattice)。我們可以假設(shè)矩形抽樣網(wǎng)格，這利用抽樣間隔Δx→=(Δx,Δy)]]>和Δt來描述Λ(x→,t)=Σk,l,m·δ(x-k·Δx)·δ(y-l·Δy)·δ(t-m·Δt).---(2)]]>利用顯示器101重構(gòu)物理光發(fā)射可以利用與顯示孔徑的卷積來描述(也稱作重構(gòu)函數(shù)或點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù))。這個(gè)孔徑還是空間和時(shí)間的函數(shù) 利用顯示器101生成的圖像變成Id(x→,t)=Is(x→,t)*A(x→,t)]]>=(Ic(x→,t)·Λ(x→,t))*A(x→,t)---(3)]]>
抽樣和重構(gòu)的這兩個(gè)操作導(dǎo)致在所顯示的圖像和原始圖像之間的多個(gè)特征差值。這些最好通過頻域描述來描述，因此我們對等式(3)應(yīng)用如下的傅立葉變換 得到Idf(f→x,ft)=(Icf(f→x,ft)*Λf(f→x,ft))·Af(f→x,ft),---(4)]]>其中網(wǎng)格 的傅立葉變換 是倒數(shù)網(wǎng)格(點(diǎn)陣)，具有間隔(Δx)-1，(Δy)-1和(Δt)-1(幀速率)。
針對脈沖型(CRT)顯示器的情況，在圖2的四個(gè)曲線中分別圖示作為標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間頻率ftΔt和標(biāo)準(zhǔn)化空間頻率fxΔx的函數(shù)的原始圖像、抽樣圖像、顯示圖像和最終感覺到的圖像的空間-時(shí)間譜。為了簡化圖示，我們省略空間重復(fù)，如同信號在空間維數(shù)內(nèi)是連續(xù)的一樣。對于顯示的圖像，這等效于假設(shè)已經(jīng)完美地重構(gòu)了空間維，即根據(jù)納奎斯特標(biāo)準(zhǔn)，在空間頻帶限制了原始連續(xù)信號，并且該重構(gòu)有效地消除了重復(fù)頻譜。
在時(shí)間維數(shù)中，光發(fā)射的脈沖特性提供了平坦的重構(gòu)頻譜。作為該平坦頻譜的結(jié)果，在基帶ft＜(2Δt)-1內(nèi)的時(shí)間頻率未被衰減，而且至少通過最低量級(order)重復(fù)。
也由人類視覺系統(tǒng)(HVS)的特征確定觀看者最終感覺到的圖像。在時(shí)間域內(nèi)，HVS主要用作低通濾波器，因?yàn)樗鼘^高的頻率是不敏感的。圖2的第四條曲線圖示所感覺到的圖像與原始圖像相同(對照圖2的第一條曲線)，如果我們假定眼睛的低通消除了所有的重復(fù)譜。該假設(shè)并非始終是正確的，這導(dǎo)致在顯示系統(tǒng)內(nèi)非常公知的假象之一大面積閃爍。這是由于對于大約小于75Hz的幀速率并未完全抑制的第一重復(fù)譜(在低的空間頻率上)而引起的。
諸如LCD等有源矩陣顯示器并不具有脈沖型光發(fā)射。當(dāng)前可用的最快顯示器具有的響應(yīng)時(shí)間短于幀周期。然而，甚至這些由于有源矩陣的抽樣與保持行為和利用背光的連續(xù)照明而仍然在整個(gè)幀周期期間將具有光發(fā)射。這一行為導(dǎo)致時(shí)間“邏輯框(box)”重構(gòu)函數(shù)，其具有的寬度等于保持時(shí)間Th。在頻域內(nèi)，這變成正弦特性Af(f→x,ft)=sinc(πftTh)---(5)]]>分別在圖3的四個(gè)曲線中圖示對于這樣的保持型顯示器的顯示圖像和最終感覺圖像的孔徑 的抽樣圖像的譜。這立即表現(xiàn)出保持型顯示器相對于脈沖型顯示器的不同優(yōu)點(diǎn)正弦特征抑制在所顯示圖像內(nèi)的重復(fù)譜(對照圖3的第三曲線)，并且甚至在抽樣頻率上具有零透射(傳輸)。這消除了在所有幀速率上的大面積閃爍。
可以看出，保持型顯示器的抽樣與保持行為導(dǎo)致比脈沖型光發(fā)射更好的顯示。對于靜態(tài)圖像來說，實(shí)際上是這樣的情況。然而，對于運(yùn)動圖像來說，結(jié)果改變?yōu)镮m(x→,t)=Ic(x→+v→t,t),---(6)]]>其中 是運(yùn)動圖像在屏幕上的速度，在此以用于 和t的相同單位來測量。當(dāng)已知抽樣間隔Δx→=(Δx,Δy)]]>時(shí)，還能夠以“每幀的像素”來表示 這對應(yīng)于“運(yùn)動矢量”或“幀位移矢量”。
等式(6)還可以轉(zhuǎn)換到頻域，其中它變成Imf(f→x,ft)=Icf(f→x,ft-v→·f→x).---(7)]]>與在圖4的第一曲線內(nèi)的靜止原始圖像的頻譜相比，該運(yùn)動導(dǎo)致如圖4的第二曲線內(nèi)圖示的譜的剪切。頻譜的剪切反映出在運(yùn)動目標(biāo)內(nèi)的空間變化將生成時(shí)間變化。
隨后，這個(gè)運(yùn)動圖像在其抵達(dá)眼睛之后在顯示鏈中被抽樣(對照圖4的第三曲線)和被重構(gòu)。運(yùn)動圖像的知覺(感知)的特征在于HVS的另一個(gè)重要特性眼睛跟蹤。觀看者試圖在屏幕上跟隨運(yùn)動目標(biāo)，以便在視網(wǎng)膜上生成靜態(tài)圖像。這一機(jī)制被很好地研究，并允許HVS利用高級的細(xì)節(jié)來感覺運(yùn)動圖像。利用等式(6)和(7)內(nèi)關(guān)系的逆關(guān)系來描述在眼睛跟蹤觀察者的視網(wǎng)膜上的圖像
Ie(x→,t)=Id(x→-v→t,t)]]>Ief(f→x,ft)=Idf(f→x,ft+v→·f→x)---(8)]]>在圖5中圖示從原始圖像到所感覺圖像的整個(gè)鏈5，包括運(yùn)動實(shí)例500(由于運(yùn)動目標(biāo)引起)、抽樣實(shí)例501(例如，照相機(jī))、重構(gòu)實(shí)例502(例如，顯示器)、跟蹤實(shí)例503(跟蹤運(yùn)動的觀察者)和低通濾波器504(眼睛)。將等式(3)代入等式(8)和使用等式(7)，提供被投影在眼睛跟蹤觀察者的視網(wǎng)膜上的圖像Ief(f→x,ft)=(Imf(f→x,ft+v→·f→x)*Λf(f→x,ft+v→·f→x))·Af(f→x,ft+v→·f→x)]]>=(Icf(f→x,ft)*Λf(f→x,ft+v→·f→x))·Af(f→x,ft+v→·f→x)---(9)]]>對于脈沖型顯示器，在圖6的第三曲線內(nèi)，并且對于保持型顯示器，在圖7的第四曲線內(nèi)，圖示在眼睛的低通濾波之后所感覺到的圖像 其中圖6和圖7的曲線分別補(bǔ)充圖4的曲線。再次假設(shè)在空間域內(nèi)的完美重構(gòu)，通過僅在頻率ft≈0上察看，獲得在眼睛低通濾波之后的圖像。我們可以看出，與眼睛跟蹤組合的顯示器的時(shí)間孔徑函數(shù)的效果可以描述為運(yùn)動圖像的空間濾波Ipf(f→x)=Icf(f→x)·Af(f→x,v→·f→x)---(10)]]>=Icf(f→x)·Hf(f→x)]]>利用空間低通濾波器Hf(f→x)=sinc(πv→·f→xTh).---(11)]]>等式(11)的濾波器 取決于運(yùn)動速度 和保持時(shí)間(幀周期)Th。
圖8示意地將這個(gè)濾波器的幅度響應(yīng)圖示為沿著運(yùn)動方向 的運(yùn)動(速度) (以每幀的像素為單位)和標(biāo)準(zhǔn)化空間頻率fxΔx的函數(shù)，其中白色區(qū)域表示在1和0.5之間的幅度(低衰減)，和其中陰影區(qū)域表示在0.4和0之間的幅度(高衰減)。
盡管時(shí)間“保持”孔徑相對于大面積閃爍是有益的，但是它將導(dǎo)致在觀察者的視網(wǎng)膜上運(yùn)動目標(biāo)的空間模糊。通過正弦特性將衰減較高的空間頻率，并且隨著速度的增加，衰減開始的空間頻率將變小，因而影響擴(kuò)展的空間頻率區(qū)域。此外，該模糊將僅沿著運(yùn)動方向出現(xiàn)。不影響與每個(gè)目標(biāo)的運(yùn)動垂直的銳度。
等式(11)建議為了降低此影響，必需降低保持時(shí)間Th。這可以通過兩種方式實(shí)現(xiàn)。首先，可以提高幀速率。為了具有所要求的效果，這必須利用運(yùn)動補(bǔ)償幀速率轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楹唵蔚膸貜?fù)將導(dǎo)致相同的有效保持時(shí)間。其次，不改變幀速率，我們可以降低光發(fā)射的周期(或更好地占空度)。對于LCD，這可以通過使用所謂的“掃描背光”，僅在部分幀時(shí)間期間接通背光來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)等式(11)，降低由于抽樣與保持效應(yīng)導(dǎo)致的運(yùn)動模糊的第三個(gè)選擇是僅使用視頻處理，并不需要修改顯示或背光。顯示器+眼睛組合903的低通濾波(包括顯示器的重構(gòu)901和觀察者/眼睛的跟蹤/低通濾波902)在視頻域內(nèi)被預(yù)補(bǔ)償，如圖9的顯示鏈9中所示的。這可以通過使用等式(11)的濾波器 的逆濾波器900來實(shí)現(xiàn)Hmvf(f→x)=1sinc(πv→f→xTh)---(12)]]>逆濾波器 是純空間濾波器，反映與眼睛跟蹤組合的顯示器的時(shí)間孔徑導(dǎo)致空間低通濾波器 的觀察。進(jìn)一步沿著該鏈的逆濾波器900和顯示器+眼睛組合903的級聯(lián)9應(yīng)導(dǎo)致盡可能接近原始圖像的感覺圖像。
EP 0 657 860 A2公開了在速度相關(guān)的高空間頻率增強(qiáng)濾波器(或高空間頻率提升濾波器)的形狀內(nèi)這樣的預(yù)補(bǔ)償濾波器 900的近似值 的使用，這增強(qiáng)了根據(jù)運(yùn)動分量的速度在高空間頻率上視頻信號的頻譜，其中在高空間頻率上的所述頻譜與在視頻信號的圖像內(nèi)的運(yùn)動分量是相關(guān)的。其中，根據(jù)由運(yùn)動矢量估計(jì)器估計(jì)的運(yùn)動矢量，調(diào)整空間頻率增強(qiáng)濾波器(從其開始增強(qiáng))的截止頻率。在EP 0 657860內(nèi)配置的空間頻率增強(qiáng)濾波器 并非如等式(12)定義的確切逆濾波器 因?yàn)椴荒軐?shí)際地實(shí)現(xiàn)這些頻率的恢復(fù)，其中這些頻率已被衰減到非常低的電平(例如，在等式(11)的空間低通濾波器 的零內(nèi))，例如，低于噪聲閾值。
圖10圖示作為空間頻率函數(shù)的等式(11)的空間低通濾波器 等式(12)的逆濾波器 和等式(12)的逆濾波器 的近似1002的傳遞函數(shù)，其中所述近似1002類似于EP0657860 A2的高空間頻率增強(qiáng)濾波器。
在EP 0 657 860 A2內(nèi)公開的空間頻率增強(qiáng)濾波器還增強(qiáng)了在視頻信號的抽樣圖像內(nèi)出現(xiàn)的噪聲的高空間頻率分量。然而，在平坦(非細(xì)節(jié))圖像部分內(nèi)，運(yùn)動估計(jì)器具有估計(jì)確定空間頻率增強(qiáng)濾波器的截止頻率的錯誤運(yùn)動矢量的高概率，導(dǎo)致在高空間頻率增強(qiáng)濾波器增益上不希望的噪聲放大，這大大降低了視頻信號的圖像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，特別地，本發(fā)明的目的是提供用于降低在保持型顯示器上顯示的視頻信號圖像的運(yùn)動模糊的改善的方法、計(jì)算機(jī)程序、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和設(shè)備。
建議用于降低在保持型顯示器上顯示的視頻信號圖像的運(yùn)動模糊的方法，包括估計(jì)在所述視頻信號的所述圖像內(nèi)運(yùn)動分量的運(yùn)動矢量；相對于空間頻域，帶通濾波所述視頻信號，其中所述帶通濾波至少部分地取決于所述估計(jì)的運(yùn)動矢量，和其中隨著所述估計(jì)的運(yùn)動矢量的長度增加，所述帶通濾波器的通帶自適應(yīng)地從高的空間頻率移位到中間的空間頻率；和組合所述視頻信號與所述帶通濾波視頻信號，以產(chǎn)生用于所述保持型顯示器的輸入視頻信號。
可以將所述保持型顯示器理解為非頻閃顯示器，即，在相對于圖像的圖像周期是不可忽略的時(shí)間周期期間在顯示器上顯示圖像。用于保持型或非頻閃顯示器的例子例如是非發(fā)射型顯示器，諸如液晶顯示器(LCD)、等離子平板顯示器(PDP)和薄膜晶體管(TFT)顯示器，這些例如可以包括具有用于調(diào)制光的圖像元素(像素)的行和列陣列的顯示板；用于從前側(cè)或后側(cè)照明顯示平板的裝置；和用于根據(jù)所施加的輸入視頻信號驅(qū)動像素的驅(qū)動裝置。保持型顯示器的其它例子是發(fā)射型顯示器，例如，有機(jī)發(fā)光二極管(O-LED)顯示器或聚合物發(fā)光二極管(Poly-LED)顯示器，這例如可以包括具有像素(LED)的列和行陣列的顯示板以及用于根據(jù)所施加的輸入視頻信號驅(qū)動像素(LED)的驅(qū)動裝置。其中，像素(LED)自身發(fā)射和調(diào)制光，而不需要來自前側(cè)或后側(cè)的照明。
在所述保持型顯示器上，顯示視頻信號的圖像，其中所述視頻信號包括圖像序列，和其中所述圖像用圖像抽樣例如圖像元素(像素)來代表。當(dāng)被觀察者觀看時(shí)，包含從一幅圖像移到下一幅圖像的分量或目標(biāo)的所述視頻信號的圖像經(jīng)受運(yùn)動模糊，其中可以利用所述圖像的空間頻域低通濾波來描述所述運(yùn)動模糊。
例如，通過確定分量從一幅圖像到下一幅圖像的位移的塊匹配算法，估計(jì)在所述視頻信號的所述圖像內(nèi)的所述運(yùn)動分量的運(yùn)動矢量。隨后，可以使運(yùn)動矢量與所述運(yùn)動分量或者與所述運(yùn)動分量的抽樣或像素相關(guān)聯(lián)。
在空間頻率域內(nèi)帶通濾波所述視頻信號，并隨后組合所述帶通濾波視頻信號和所述視頻信號，例如進(jìn)行相加，以生成用于所述保持型顯示器的輸入視頻信號?？梢詫⒉煌膸V波應(yīng)用于所述視頻信號的所述圖像的不同分量或像素。
所述帶通濾波用帶通濾波器表示，其具有在空間頻率域內(nèi)的傳遞函數(shù)，具有其中傳遞函數(shù)是非零的帶通部分以及其中傳遞函數(shù)基本上為零的在所述通帶的左側(cè)和右側(cè)上的阻帶部分。
所述帶通濾波至少部分地取決于所述估計(jì)的運(yùn)動矢量，例如，所述帶通濾波可以僅在所述估計(jì)的運(yùn)動矢量的方向上執(zhí)行。隨著估計(jì)的運(yùn)動矢量的長度增加(即，在所述視頻信號的所述圖像內(nèi)運(yùn)動分量的速度增加)，所述帶通濾波器的通帶從較高的空間頻率朝向中間空間頻率移動，其中這一移動相對于所估計(jì)運(yùn)動矢量的長度是自適應(yīng)的。
可以將帶通濾波的視頻信號和原始視頻信號的組合視為速度相關(guān)的中間頻率增強(qiáng)(或提升)濾波器結(jié)構(gòu)，其將視頻信號的分量的增強(qiáng)限制到中間空間頻率范圍，并且當(dāng)在視頻信號圖像內(nèi)的運(yùn)動量增加時(shí)，其自適應(yīng)地將這個(gè)頻率范圍從較高的空間頻率朝向較低的空間頻率移動。
本發(fā)明從第一觀察開始，即，對于高速，導(dǎo)致模糊的空間頻率低通濾波器在已經(jīng)非常低的空間頻率上具有顯著的衰減。第二觀察在于，人類視覺系統(tǒng)對于較低的空間頻率更加敏感，并且較高的頻率通常具有較低的信號-噪聲比。最后，根據(jù)第三觀察，本發(fā)明注意到，在公共的視頻材料中，由于照相機(jī)的限制(照相機(jī)模糊)，運(yùn)動目標(biāo)將不包含最高頻率。因此，觀察者習(xí)慣于丟失高速上的某些細(xì)節(jié)，盡管未到達(dá)由LCD面板導(dǎo)致的程度(直至較低的空間頻率)。
與現(xiàn)有技術(shù)相對照，其中始終執(zhí)行高頻提升，和其中隨著增加運(yùn)動僅降低提升開始的空間頻率，根據(jù)本發(fā)明，因而，將優(yōu)先權(quán)給予受模糊影響的最低頻率的補(bǔ)償，即中間空間頻率，并且基本上不改變最高空間頻率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，這導(dǎo)致在視頻信號內(nèi)運(yùn)動模糊降低的明顯改善。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述帶通濾波包括級聯(lián)形式的低通濾波和抗模糊濾波。所述抗模糊濾波例如可以用至少部分地適應(yīng)于所述顯示器的顯示特征的高通濾波器來表示，并且所述低通濾波和后續(xù)的高通濾波因而可能導(dǎo)致帶通濾波。所述帶通濾波的所述通帶的所述移位例如可以通過隨著不斷增加速度將高通濾波器的通帶的較低邊沿朝向較低頻率移位來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，使用近似于逆低通濾波器的抗模糊濾波器來執(zhí)行所述抗模糊濾波。所述低通濾波器例如可以導(dǎo)致模糊，并可以取決于運(yùn)動矢量的長度(即，在所述圖像內(nèi)的運(yùn)動分量的速度)，因此為了補(bǔ)償模糊，必須將所述低通濾波器的逆操作施加給所述視頻信號，以及其中所述逆操作還取決于所述運(yùn)動矢量的長度。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，使用抗模糊濾波器執(zhí)行所述抗模糊濾波，和其中所述抗模糊濾波器是一維濾波器，具有固定的濾波器系數(shù)和取決于所述估計(jì)運(yùn)動矢量的所述長度的可變抽頭間隔。例如，可以沿著所述估計(jì)的運(yùn)動矢量的方向應(yīng)用所述抗模糊濾波器。通過改變所述抽頭間隔，可以改變所述抗模糊濾波器的空間頻率傳遞函數(shù)，例如，利用增加的抽頭間隔，所述抗模糊濾波器的通帶可以朝向較低頻率移位。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在所述估計(jì)的運(yùn)動矢量方向內(nèi)執(zhí)行所述抗模糊濾波。這在運(yùn)動模糊僅在運(yùn)動矢量的方向內(nèi)出現(xiàn)時(shí)是特別有利的，因此在還僅朝向運(yùn)動矢量的方向?yàn)V波以降低運(yùn)動模糊時(shí)，僅出現(xiàn)最小的噪聲增強(qiáng)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在所述估計(jì)運(yùn)動矢量的方向內(nèi)執(zhí)行所述低通濾波。為了降低在濾波處理中涉及的像素的數(shù)量，并因而降低計(jì)算復(fù)雜性，僅在估計(jì)運(yùn)動矢量的方向內(nèi)執(zhí)行低通濾波可能是有利的。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在與所述估計(jì)運(yùn)動矢量的方向垂直的和平行的方向內(nèi)，執(zhí)行所述低通濾波。還在與估計(jì)的運(yùn)動矢量方向垂直的方向內(nèi)執(zhí)行低通濾波可以有助于平衡在所述視頻信號的所述圖像的所述抽樣內(nèi)包含的噪聲。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述低通濾波至少部分地通過所述視頻信號的所述圖像的抽樣的內(nèi)插來實(shí)現(xiàn)。所述內(nèi)插例如可以包含在若干像素上的平均，其中可以將所述平均視為低通濾波。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述視頻信號的所述帶通濾波包括內(nèi)插所述視頻信號的所述圖像的抽樣，以獲得內(nèi)插抽樣；相乘所述內(nèi)插抽樣與相應(yīng)的抗模糊濾波器系數(shù)；和求和這些乘積，以獲得所述帶通濾波視頻信號的圖像抽樣。所述內(nèi)插例如可以是到特定位置例如到1D或2D抗模糊濾波器的抽頭位置的抽樣的2D內(nèi)插。所述內(nèi)插例如可以基于多項(xiàng)式、有理數(shù)或三角學(xué)內(nèi)插或者基于任何其它的內(nèi)插技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述抗模糊濾波器是根據(jù)所述估計(jì)運(yùn)動矢量的方向旋轉(zhuǎn)的1D抗模糊濾波器，和其中將所述視頻信號的所述圖像的所述抽樣被內(nèi)插到所述旋轉(zhuǎn)的1D抗模糊濾波器的抽頭的位置。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述抗模糊濾波器系數(shù)獨(dú)立于所述估計(jì)的運(yùn)動矢量。所述濾波器系數(shù)例如可以是針對所述保持型顯示器的顯示特征被最優(yōu)化的預(yù)定義濾波器系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述抗模糊濾波器系數(shù)的間隔取決于所述估計(jì)運(yùn)動矢量的長度。所述間隔即在所述抗模糊濾波器的抽頭之間的空間距離可以隨著所述估計(jì)運(yùn)動矢量的長度增加而增加。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，內(nèi)插的所述視頻信號的所述圖像的所述抽樣靠近互連所述旋轉(zhuǎn)的抗模糊濾波器的濾波器抽頭的線路(line)進(jìn)行定位。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，內(nèi)插的所述視頻信號的所述圖像的所述抽樣位于從互連所述旋轉(zhuǎn)的抗模糊濾波器的濾波器抽頭的所述線路垂直地延伸到兩側(cè)的區(qū)域內(nèi)。因而，所述內(nèi)插包含與其中應(yīng)用抗模糊濾波的方向垂直并因而與所估計(jì)的運(yùn)動矢量方向垂直的抽樣的相加平均。這可以有助于平衡在所述抽樣內(nèi)包含的噪聲。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述內(nèi)插包含所述視頻信號的所述圖像的所述抽樣的至少部分平均。所述平均可以有助于平衡噪聲和/或執(zhí)行所述視頻信號的附加低通濾波。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述視頻信號的所述帶通濾波包括根據(jù)所述估計(jì)的運(yùn)動矢量確定預(yù)定義組的2D帶通濾波器中的2D帶通濾波器，并使用所述選定的2D帶通濾波器來濾波所述視頻信號。所述預(yù)定義組的2D帶通濾波器例如可以包括表格結(jié)構(gòu)內(nèi)運(yùn)動矢量的多個(gè)可能長度和方向的預(yù)計(jì)算的2D帶通濾波器，以便通過選擇與最靠近所述估計(jì)運(yùn)動矢量的長度和方向的運(yùn)動矢量的長度和方向相關(guān)聯(lián)的預(yù)計(jì)算2D帶通濾波器，可以從所述預(yù)定義組中選擇2D帶通濾波器。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述2D帶通濾波器的所述確定包括內(nèi)插所述預(yù)定組的2D帶通濾波器的2D帶通濾波器中的2D帶通濾波器。根據(jù)在所估計(jì)運(yùn)動矢量的長度和方向與為其計(jì)算在所述預(yù)定組的帶通濾波器內(nèi)的2D帶通濾波器的運(yùn)動矢量的長度和方向之間的關(guān)系，通過內(nèi)插在所述組內(nèi)包含的兩個(gè)或多個(gè)2D帶通濾波器，還可以從所述預(yù)定義組的2D帶通濾波器中確定所述2D帶通濾波器。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述帶通濾波的視頻信號還在與所述視頻信號進(jìn)行組合之前經(jīng)歷噪聲抑制處理。所述噪聲抑制處理例如可以通過使用非線性量級統(tǒng)計(jì)濾波器核化(coring)和/或?yàn)V波所述帶通濾波信號丟棄低幅度高空間頻率來抑制噪聲。隨后，僅在其中具有足夠信號的區(qū)域內(nèi)執(zhí)行頻率增強(qiáng)，因?yàn)檫@些也是其中運(yùn)動模糊是最不適合的區(qū)域。
還推薦具有可操作以使處理器執(zhí)行上述方法步驟的指令的計(jì)算機(jī)程序。所述計(jì)算機(jī)程序例如可以由與所述視頻信號的所述圖像的顯示相關(guān)的例如顯示器、電視機(jī)或監(jiān)視器的設(shè)備內(nèi)集成的中央處理單元(CPU)或任何其它處理器來處理。
還推薦一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括帶有可操作以使處理器執(zhí)行上述方法步驟中的任一方法步驟的指令的計(jì)算機(jī)程序。所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品例如可以是可拆卸存儲媒體，例如盤、存儲棒、存儲卡、CD-ROM、DVD或任何其它存儲媒體。
還推薦一種用于降低在保持型顯示器上顯示的視頻信號圖像的運(yùn)動模糊的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于估計(jì)在所述視頻信號的所述圖像內(nèi)運(yùn)動分量的運(yùn)動矢量的裝置；用于與空間頻域相關(guān)地帶通濾波所述視頻信號的裝置，其中所述帶通濾波至少部分地取決于所述估計(jì)的運(yùn)動矢量，和其中隨著所述估計(jì)運(yùn)動矢量的長度增加，所述帶通濾波的通帶自適應(yīng)地從高的空間頻率移位到中間的空間頻率；和用于組合所述視頻信號和所述帶通濾波視頻信號的裝置，以產(chǎn)生用于所述保持型顯示器的輸入視頻信號。
所述設(shè)備例如可以實(shí)現(xiàn)為在將視頻信號發(fā)送給顯示器之前對其執(zhí)行處理的獨(dú)立單元。所述設(shè)備例如還可以被集成在顯示器內(nèi)，或者被集成在安裝顯示器的設(shè)備內(nèi)，例如電視機(jī)、監(jiān)視器、操作頭部安裝顯示器的系統(tǒng)或者諸如移動電話或PDA的移動多媒體設(shè)備。
本發(fā)明的這些和其它方面從下文中描述的實(shí)施例中將是顯而易見的，并將參考在下文中描述的實(shí)施例進(jìn)行闡述。


在附圖中圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的包括靜止原始圖像、抽樣圖像和顯示圖像的顯示鏈的示意圖；圖2表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的與在脈沖型顯示器上圖像的抽樣和顯示相對應(yīng)的原始圖像Ic、抽樣圖像Is、顯示圖像Id和感覺圖像(在眼睛低通之后)Ip的空間-時(shí)間頻譜(作為標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間頻率ftΔt和標(biāo)準(zhǔn)化空間頻率fxΔx的函數(shù))；圖3表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的與在保持型顯示器上圖像的抽樣和顯示相對應(yīng)的抽樣圖像Is、孔徑函數(shù)A(包括表示低幅度的彩色碼白色和表示高幅度的彩色碼黑色)、顯示圖像Id和感覺圖像(在眼睛低通之后)Ip的空間-時(shí)間頻譜；圖4表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的靜止原始圖像Ic、運(yùn)動原始圖像Im和抽樣原始圖像Is的空間-時(shí)間頻譜；圖5表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)從運(yùn)動原始圖像到最后感覺圖像的顯示鏈的示意圖；圖6補(bǔ)充圖4，表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于脈沖型顯示器的顯示圖像Id、在眼睛跟蹤之后的圖像Ie和在眼睛低通之后的圖像Ip的空間-時(shí)間頻譜；
圖7補(bǔ)充圖4，表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于保持型顯示器的孔徑函數(shù)A、顯示圖像Id、在眼睛跟蹤之后的圖像Ie和在眼睛低通之后的圖像Ip的空間-時(shí)間頻譜；圖8表示由于時(shí)間顯示孔徑和眼睛跟蹤而引起的空間濾波器 的示意幅度響應(yīng)，作為空間頻率和速度的函數(shù)，以每幀的像素為單位測量速度，以每像素的周期來表示fx，和Th＝1幀；圖9表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)使用預(yù)補(bǔ)償濾波器的從視頻信號到所觀察圖像的顯示鏈的示意圖；圖10表示對于每幀三個(gè)像素的速度，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)作為空間頻率的函數(shù)的顯示+眼睛濾波器 相應(yīng)逆濾波器 及其近似值的傳遞函數(shù)；圖11表示根據(jù)本發(fā)明的用于降低運(yùn)動模糊的示例性速度相關(guān)的中間頻率提升濾波器結(jié)構(gòu)；圖12表示根據(jù)本發(fā)明的在圖11的濾波器結(jié)構(gòu)中包含的1D抗模糊濾波器的旋轉(zhuǎn)和速度相關(guān)的抽頭間隔的示意圖；圖13表示根據(jù)本發(fā)明的對于不同速度的作為標(biāo)準(zhǔn)化空間頻率的函數(shù)的根據(jù)圖11(實(shí)線)的濾波器結(jié)構(gòu)和理想的逆濾波器(虛線)的示例性傳遞函數(shù)；圖14表示根據(jù)本發(fā)明的在將抽樣內(nèi)插到1D抗模糊濾波器抽頭位置中涉及的視頻抽樣網(wǎng)格的抽樣的示意圖；圖15a表示根據(jù)本發(fā)明的帶有增加的求平均值的將抽樣內(nèi)插到1D抗模糊濾波器抽頭位置中涉及的視頻抽樣網(wǎng)格的抽樣的示意圖；圖15b表示根據(jù)本發(fā)明的帶有增加的濾波器抽頭數(shù)量的將抽樣內(nèi)插到1D抗模糊濾波器抽頭位置中涉及的視頻抽樣網(wǎng)格的抽樣的示意圖；圖16表示根據(jù)本發(fā)明的作為不同速度的標(biāo)準(zhǔn)化空間頻率的函數(shù)的根據(jù)圖11(實(shí)線)的中間頻率提升濾波器結(jié)構(gòu)和理想逆濾波器(虛線)的示例性傳遞函數(shù)；圖17表示作為運(yùn)動(單位為每幀的像素?cái)?shù))和標(biāo)準(zhǔn)化空間頻率的函數(shù)的根據(jù)圖16的濾波器結(jié)構(gòu)的組合和顯示器+眼睛組合的示意幅度響應(yīng)；和圖18表示根據(jù)本發(fā)明在增加使用位于遠(yuǎn)離由濾波器抽頭定義的線路的抽樣的情況下在將抽樣內(nèi)插到1D抗模糊濾波器抽頭位置中涉及的視頻抽樣網(wǎng)格的抽樣的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明根據(jù)觀察表示在高速度上如圖8所示的等式(11)的顯示器+眼睛濾波器 在已經(jīng)非常低的空間頻率上具有顯著的衰減。此外，認(rèn)識到，人類視覺系統(tǒng)對較低的空間頻率更加敏感，并且更高的頻率通常具有較低的信噪比。此外，本發(fā)明認(rèn)識到，在公用視頻資料中，運(yùn)動目標(biāo)將不包含由于照相機(jī)的限制(照相機(jī)模糊)導(dǎo)致的最高頻率。因此，觀察者習(xí)慣于丟失某些高速上的細(xì)節(jié)，盡管未達(dá)到LCD板導(dǎo)致的程度(直至較低的空間頻率)。
根據(jù)本發(fā)明，在高速的情況下，因而推薦對于最低受影響頻率的補(bǔ)償給予優(yōu)先權(quán)，并使最高頻率基本上不改變。這將用作等式(12)的逆濾波器的近似值的現(xiàn)有技術(shù)的高頻提升濾波器(對照圖9)轉(zhuǎn)換成中頻提升濾波器，這限制高速上更高頻率的放大，并且僅補(bǔ)償最低頻率。
圖11圖示本發(fā)明的濾波器結(jié)構(gòu)11的相應(yīng)實(shí)施例。將視頻信號圖像的像素饋送到運(yùn)動估計(jì)器實(shí)例1102中，其中估計(jì)與所述視頻信號的所述圖像內(nèi)的運(yùn)動目標(biāo)相關(guān)的運(yùn)動矢量的長度和方向，例如通過3D遞歸塊匹配算法或類似技術(shù)。還將視頻信號的所述圖像像素饋送給2D內(nèi)插實(shí)例1100。這個(gè)內(nèi)插實(shí)例1100使用圍繞從所述視頻信號的圖像中提取的當(dāng)前像素的2D相鄰像素，并根據(jù)與所述當(dāng)前像素相關(guān)的運(yùn)動矢量的估計(jì)方向，將1D系列(行)抽樣返回給1D抗模糊濾波器101。所述1D抗模糊濾波器的系數(shù)可以是固定的，它們例如可以是預(yù)先確定的，并適應(yīng)于顯示器的特征。
內(nèi)插獲得的抽樣對應(yīng)于1D抗模糊濾波器1101的抽頭。這些抽樣隨后與1D抗模糊濾波器抽頭系數(shù)相乘并進(jìn)行累積，產(chǎn)生用于當(dāng)前像素的單個(gè)“校正”值。該操作不是常規(guī)的卷積濾波，因?yàn)樗鶓?yīng)用的抽樣的行能夠完全從一個(gè)像素改變到下一個(gè)像素，如果運(yùn)動矢量改變的話?？梢詫в袨V波器抽頭系數(shù)的內(nèi)插像素的所述2D內(nèi)插和所述后續(xù)相乘視為通過旋轉(zhuǎn)1D濾波器核(kernel)，沿著運(yùn)動矢量的1D抗模糊濾波器核的定向，這使濾波實(shí)際上是2D濾波。該內(nèi)插導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)的1D抗模糊濾波器抽頭通常與圖像內(nèi)的抽樣(像素)位置不一致的事實(shí)。這個(gè)內(nèi)插例如可以是雙線性內(nèi)插或任何其它類型的內(nèi)插。
這些內(nèi)插像素(或相應(yīng)1D抗模糊濾波器抽頭)的位置不僅隨著運(yùn)動矢量的方向改變，而且還為了更高的速度而位于遠(yuǎn)離中央抽頭的位置上。這將1D抗模糊濾波器的響應(yīng)移位到較低的頻率，以增加運(yùn)動矢量的長度。通過將由運(yùn)動估計(jì)實(shí)例1102估計(jì)的運(yùn)動矢量的長度(或在視頻信號圖像內(nèi)的分量的速度)輸入1D抗模糊濾波器1101內(nèi)，這在圖11內(nèi)象征性地圖示。可以容易地看出，具體地，當(dāng)1D抗模糊濾波器1101的濾波器抽頭系數(shù)是固定的時(shí)，還可以在內(nèi)插實(shí)例1102內(nèi)的2D內(nèi)插期間調(diào)整1D抗模糊濾波器抽頭的間隔。隨后，將運(yùn)動矢量的估計(jì)長度和方向從所述運(yùn)動估計(jì)實(shí)例1102饋送給所述2D內(nèi)插實(shí)例1100。
隨后，可以將1D抗模糊濾波器1101輸出的濾波像素饋送到可選的噪聲降低實(shí)例1103。這個(gè)噪聲降低實(shí)例例如可以對所述像素執(zhí)行“核化”，即通過丟棄低幅度高頻率和/或使用非線性量級統(tǒng)計(jì)濾波器濾波所述像素，抑制噪聲。這些技術(shù)將有助于將頻率增強(qiáng)僅應(yīng)用于其中具有足夠信號的區(qū)域內(nèi)，因?yàn)檫@些區(qū)域也是其中運(yùn)動模糊最令人討厭的區(qū)域。
隨后，利用加法器1104，將濾波的和可能的噪聲降低的像素添加到原始視頻信號的像素上，并隨后將其饋送給保持型顯示器。
根據(jù)濾波器11的結(jié)構(gòu)，容易看出，顯示器被饋送有原始視頻信號和所述原始視頻信號的濾波版本之和，其中所述濾波專用于在所述視頻信號圖像內(nèi)的像素或像素組，并且僅沿著所估計(jì)的運(yùn)動矢量進(jìn)行。此外，如在下文中將要解釋的，所述2D內(nèi)插和1D濾波實(shí)施僅在帶限頻率范圍內(nèi)執(zhí)行的帶通濾波，所述帶限頻率范圍取決于所估計(jì)的運(yùn)動矢量的長度，其中隨著在所述視頻信號內(nèi)增加的運(yùn)動，所述頻率范圍從高頻移到中間頻率?？蛇x擇地，可以利用所述噪聲降低實(shí)例1103抑制在帶限頻率范圍內(nèi)頻率分量的增強(qiáng)。因而，整個(gè)系統(tǒng)11代表中間頻率提升濾波器，其中提升的頻率范圍從較高頻率移到較低頻率，以增加視頻信號內(nèi)的運(yùn)動。
圖12將一部分視頻抽樣網(wǎng)格12圖示為黑框，并將示例性三抽頭1D抗模糊濾波器的不同旋轉(zhuǎn)和抽頭間隔圖示為灰框，其中使用表示濾波方向的虛線互連這三個(gè)抽頭。如從圖12容易看出的，視頻抽樣網(wǎng)格的像素位置并不必需與根據(jù)所估計(jì)運(yùn)動矢量的方向旋轉(zhuǎn)的1D抗模糊濾波器的位置一致。還可以清楚地看出，當(dāng)抽頭間隔由于運(yùn)動矢量的長度(或者圖像內(nèi)分量的速度)增加而導(dǎo)致抽頭間隔增加時(shí)，這三抽頭1D抗模糊濾波器的中央抽頭的位置保持恒定。
圖13以實(shí)線(1201a、......、1204a)圖示作為標(biāo)準(zhǔn)化空間頻率的函數(shù)的濾波器結(jié)構(gòu)11(包括2D內(nèi)插、旋轉(zhuǎn)1D抗模糊濾波器和加法器)的傳遞函數(shù)，并以虛線(1201b、......、1204b)圖示理想的逆濾波器的傳遞函數(shù)，其中為不同的速度提供濾波器結(jié)構(gòu)11和理想逆濾波器的傳遞函數(shù)，其分別地從濾波器1201a至1204a和1201b至1204b降低。從理想逆濾波器容易看出，隨著速度提高，理想逆濾波器的增強(qiáng)開始的空間頻率朝向較小的空間頻率移動。對于固定的速度，濾波器結(jié)構(gòu)11的傳遞函數(shù)表示對于較小空間頻率的相應(yīng)理想逆濾波器的優(yōu)良近似。然而，當(dāng)濾波器結(jié)構(gòu)11的1D抗模糊濾波器的抽頭簡單地以增加的速度遠(yuǎn)離中央抽頭移位時(shí)，如圖12所示，傳遞函數(shù)變成周期性的，并且高頻依然可以通過該濾波器。當(dāng)在濾波期間“跳過”輸入抽樣時(shí)，這種情況發(fā)生。
圖14圖示使用在視頻抽樣網(wǎng)格14(白框)上的哪些抽樣(黑框)來計(jì)算每個(gè)內(nèi)插抽樣(對于雙線性內(nèi)插)。在濾波器抽頭之間抽樣的跳躍，尤其在中央濾波器抽頭和相應(yīng)的左與右內(nèi)插的外部濾波器抽頭之間，在這個(gè)例子中是顯而易見的。
為了解決這個(gè)問題，本發(fā)明建議改變?yōu)V波器結(jié)構(gòu)11的響應(yīng)，以便對于高速實(shí)際上抑制非常最高的頻率。這通過使用內(nèi)插方法來實(shí)現(xiàn)，所述方法在抽頭相乘之間抑制這些頻率，即使用(平均)更多的原始抽樣來計(jì)算內(nèi)插抽樣。
圖15a圖示這一原理。與圖14相對照，現(xiàn)在將四個(gè)以上的抽樣用于與最左和最右濾波器抽頭相關(guān)的抽樣的內(nèi)插。
對于更高的速度，抑制1D抗模糊濾波器的周期性的替代方法是首先內(nèi)插更多的抽樣，并且隨后使用抑制高頻的帶有更多抽頭的濾波器。這種方法在圖15b內(nèi)圖示，其中抽頭數(shù)量已經(jīng)從3增加到5。
在高速上高頻的抑制還可以通過級聯(lián)1D抗模糊濾波器與速度相關(guān)的低通濾波器或者通過對于各種速度存儲多個(gè)(1D)濾波器來實(shí)現(xiàn)。在圖16中圖示作為標(biāo)準(zhǔn)化空間頻率的函數(shù)的不同速度的濾波器結(jié)構(gòu)的結(jié)果傳遞函數(shù)1601a、......、1604a，以及相應(yīng)的理想逆濾波器1601b、......、1604b，其中速度分別從濾波器1601至1604降低。
根據(jù)圖16，可以容易地看出，現(xiàn)在可以將圖11的濾波器結(jié)構(gòu)11視為包括被添加以獲得圖16的傳遞函數(shù)的全通濾波器(原始視頻信號到加法器1104的直接饋送)和帶通濾波器(2D內(nèi)插和1D抗模糊濾波器的組合)。通過從濾波器結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)1601a、......、1604a減去“1”，從而獲得2D內(nèi)插和1D抗模糊濾波器的組合的傳遞函數(shù)，這呈現(xiàn)了帶通特性。這個(gè)帶通特性的通帶隨著速度增加從高的空間頻率移位到中間的空間頻率，其中響應(yīng)于所估計(jì)的運(yùn)動矢量的長度自適應(yīng)地執(zhí)行該移位，這影響1D抗模糊濾波器的抽頭間隔。通過2D內(nèi)插執(zhí)行的1D抗濾波器響應(yīng)的旋轉(zhuǎn)保證僅沿著運(yùn)動矢量的方向應(yīng)用帶通濾波。
圖17示意地圖示作為運(yùn)動(單位為每幀的像素)和標(biāo)準(zhǔn)化空間頻率的函數(shù)的濾波器結(jié)構(gòu)組合11和顯示器+眼睛組合的幅度。其中，白色區(qū)域表示在1和0.5之間的幅度，陰影區(qū)域表示在0.5和0之間的幅度。從圖17a中的白色區(qū)域，可以清楚地看出，隨著速度提高，有利于中頻和低頻上的頻譜分量，顯著地降低了由根據(jù)圖11的濾波器結(jié)構(gòu)執(zhí)行的在大的空間頻率上的頻譜分量的增強(qiáng)。
為了進(jìn)一步降低噪聲對濾波的視頻信號的影響，與運(yùn)動方向垂直的低通濾波也可能是有益的，這也可以通過使用遠(yuǎn)離2D內(nèi)插內(nèi)的運(yùn)動線路的抽樣來實(shí)現(xiàn)。
這一概念在圖18中圖示，其中白框表示視頻抽樣網(wǎng)格18，灰框表示旋轉(zhuǎn)的1D五抽頭濾波器的抽頭，和黑框表示用于朝向?yàn)V波器抽頭位置的抽樣內(nèi)插的抽樣。與圖15b相對照，注意到，垂直地從濾波器抽頭定義的線路延伸和包含用于內(nèi)插的抽樣的區(qū)域比圖15b中的更寬，因而考慮在與運(yùn)動矢量方向垂直的方向內(nèi)更多的抽樣，以增加平均效果，并從而抑制噪聲。
因而，所獲得的濾波器具有與運(yùn)動垂直的低通特性和沿著運(yùn)動方向的帶通特性。
最后，作為將濾波器實(shí)施為基于方向的內(nèi)插(后面跟隨著(1D)濾波)的替換方案，可以為多個(gè)角度和速度(多個(gè)運(yùn)動矢量)計(jì)算濾波器，并將其存儲在表格內(nèi)。隨后，該濾波開始將不同的2D濾波器應(yīng)用于每個(gè)像素，其中這個(gè)濾波器的系數(shù)根據(jù)在本說明書的這一部分內(nèi)描述的原理。當(dāng)根據(jù)所存儲的濾波器計(jì)算(內(nèi)插)‘中間’濾波器時(shí)，可以限制所存儲濾波器的數(shù)量。
為了評估本發(fā)明的性能，在LCD-TV仿真設(shè)置上測試根據(jù)圖11和圖17的濾波器結(jié)構(gòu)11，所述仿真設(shè)置包括可以實(shí)時(shí)回放所存儲序列的基于PC視頻流式磁帶機(jī)、DVI至LVDS面板接口板和30英尺LCD-TV面板(1280×768@60Hz，而沒有附加處理)。盡管該面板具有12ms的列表響應(yīng)時(shí)間，但是對于每個(gè)灰度等級轉(zhuǎn)移，執(zhí)行響應(yīng)時(shí)間的測量，并發(fā)現(xiàn)20ms的平均響應(yīng)時(shí)間。為了進(jìn)一步提高響應(yīng)速度，使用(中等數(shù)量)過激勵，以獲得響應(yīng)時(shí)間在一個(gè)幀時(shí)間內(nèi)。
通過與CRT顯示器的比較，可以觀察到，在LCD上不存在可視的比CRT上更多的運(yùn)動模糊。僅對于非常臨界(類似圖形的)序列來說，運(yùn)動模糊依然是可見的。
上文已經(jīng)利用優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)注意，具有對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的替代方式和變型，并可以在不脫離權(quán)利要求的保護(hù)范圍和精神的情況下進(jìn)行實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種用于減少在保持型顯示器(101)上顯示的視頻信號的圖像的運(yùn)動模糊的方法，包括估計(jì)(1102)在所述視頻信號的所述圖像內(nèi)運(yùn)動分量的運(yùn)動矢量；相對于空間頻域，帶通濾波(1100，1101)所述視頻信號，其中所述帶通濾波至少部分地取決于所述估計(jì)的運(yùn)動矢量，和其中隨著所述估計(jì)的運(yùn)動矢量的長度增加，所述帶通濾波的通帶自適應(yīng)地從高的空間頻率移位到中間的空間頻率；和組合(1104)所述視頻信號與所述通帶濾波的視頻信號，以產(chǎn)生用于所述保持型顯示器的輸入視頻信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述帶通濾波包括級聯(lián)形式的低通濾波和抗模糊濾波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中利用近似于逆低通濾波器的抗模糊濾波器，執(zhí)行所述抗模糊濾波。
4.根據(jù)權(quán)利要求2-3之中任一權(quán)利要求的方法，其中利用抗模糊濾波器執(zhí)行所述抗模糊濾波，和其中所述抗模糊濾波器是一維濾波器，具有固定的濾波器系數(shù)和取決于所述估計(jì)的運(yùn)動矢量的所述長度的可變抽頭間隔。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4之中任一權(quán)利要求的方法，其中在所述估計(jì)的運(yùn)動矢量方向內(nèi)，執(zhí)行所述抗模糊濾波。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5之中任一權(quán)利要求的方法，其中在所述估計(jì)的運(yùn)動矢量方向內(nèi)，執(zhí)行所述低通濾波。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-5之中任一權(quán)利要求的方法，其中在垂至于和平行于所述估計(jì)的運(yùn)動矢量的方向內(nèi)，執(zhí)行所述低通濾波。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-7之任一權(quán)利要求的方法，其中所述低通濾波至少部分地通過所述視頻信號的所述圖像的抽樣的內(nèi)插(1100)來實(shí)現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之中任一權(quán)利要求的方法，其中所述視頻信號的所述帶通濾波包括內(nèi)插(1100)所述視頻信號的所述圖像的抽樣，以獲得內(nèi)插抽樣；相乘(1101)所述內(nèi)插抽樣與相應(yīng)的抗模糊濾波器系數(shù)，并求和(1104)乘積，以獲得所述帶通濾波的視頻信號的圖像的抽樣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述抗模糊濾波器是根據(jù)所述估計(jì)的運(yùn)動矢量的方向旋轉(zhuǎn)的1D抗模糊濾波器，和其中將所述視頻信號的所述圖像的所述抽樣內(nèi)插到所述旋轉(zhuǎn)的1D抗模糊濾波器的抽頭的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9-10之中任一權(quán)利要求的方法，其中所述抗模糊濾波器系數(shù)獨(dú)立于所述估計(jì)的運(yùn)動矢量。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11之中任一權(quán)利要求的方法，其中所述抗模糊濾波器系數(shù)的間隔取決于所述估計(jì)的運(yùn)動矢量的長度。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12之中任一權(quán)利要求的方法，其中內(nèi)插的所述視頻信號的所述圖像的所述抽樣位于靠近互連所述旋轉(zhuǎn)的抗模糊濾波器的濾波器抽頭的線路。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-12之中任一權(quán)利要求的方法，其中內(nèi)插的所述視頻信號的所述圖像的所述抽樣位于垂直地從互連所述旋轉(zhuǎn)抗模糊濾波器的濾波器抽頭的所述線路延伸到兩側(cè)的區(qū)域內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-14之中任一權(quán)利要求的方法，其中所述內(nèi)插包括所述視頻信號的所述圖像的所述抽樣的至少部分平均。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述視頻信號的所述帶通濾波包括根據(jù)所述估計(jì)的運(yùn)動矢量，確定預(yù)定義組的2D帶通濾波器中的2D帶通濾波器；和利用所述選擇的2D帶通濾波器，濾波所述視頻信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述2D帶通濾波器的所述確定包括內(nèi)插來自所述預(yù)定組的2D帶通濾波器的2D帶通濾波器中的2D帶通濾波器。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17之中任一權(quán)利要求的方法，其中所述帶通濾波的視頻信號還在與所述視頻信號進(jìn)行組合之前經(jīng)歷噪聲抑制處理。
19.一種計(jì)算機(jī)程序，具有可操作以使處理器執(zhí)行權(quán)利要求1-18之中任一權(quán)利要求的方法步驟的指令。
20.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括帶有可操作以使處理器執(zhí)行權(quán)利要求1-18之中任一權(quán)利要求的方法步驟的指令的計(jì)算機(jī)程序。
21.一種用于降低在保持型顯示器(101)上顯示的視頻信號的圖像的運(yùn)動模糊的設(shè)備，包括被安排用于估計(jì)在所述視頻信號的所述圖像內(nèi)運(yùn)動分量的運(yùn)動矢量的裝置(1102)；安排用于相對于空間頻域帶通濾波所述視頻信號的裝置(1100，1101)，其中所述帶通濾波至少部分地取決于所述估計(jì)的運(yùn)動矢量，和其中隨著所述估計(jì)的運(yùn)動矢量的長度增加，所述帶通濾波的通帶自適應(yīng)地從高的空間頻率移位到中間的空間頻率；和用于組合所述視頻信號和所述帶通濾波的視頻信號以產(chǎn)生用于所述保持型顯示器的輸入視頻信號的裝置(1104)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于減少在保持型顯示器(101)上顯示的視頻信號的圖像的運(yùn)動模糊的方法、計(jì)算機(jī)程序、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和設(shè)備，包括估計(jì)(1102)在所述視頻信號的所述圖像內(nèi)運(yùn)動分量的運(yùn)動矢量；針對空間頻域，帶通濾波(1100，1101)所述視頻信號，其中所述帶通濾波至少部分地取決于所述估計(jì)的運(yùn)動矢量，和其中隨著所述估計(jì)的運(yùn)動矢量的長度增加，所述帶通濾波的通帶自適應(yīng)地從高的空間頻率移位到中間的空間頻率；和組合(1104)所述視頻信號與所述通帶濾波的視頻信號，以產(chǎn)生用于所述保持型顯示器的輸入視頻信號。
文檔編號H04N5/21GK1886980SQ200480035549
公開日2006年12月27日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月1日
發(fā)明者M·A·克洛姆潘侯沃, L·J·維拓文 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司