FR2699306A1

FR2699306A1 - Etage de détection de mouvement dans des signaux représentatifs d'images à trames entrelacées.

Info

Publication number: FR2699306A1
Application number: FR9215191A
Authority: FR
Inventors: Fert Etienne
Original assignee: Laboratoires dElectronique Philips SAS
Current assignee: Laboratoires dElectronique Philips SAS
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1994-06-17

Abstract

Etage de détection de mouvement dans des signaux représentatifs d'images à trames entrelacées, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de conversion de format (10), pour la subdivision desdits signaux en blocs de m x n points d'image, des première et deuxième voies de filtrage (11, 21) de chacun desdits blocs, prévues en parallèle sur la sortie dudit circuit et comprenant chacune un circuit de filtrage vertical sur N lignes (12, 22), un circuit d'extraction de valeur absolue (13, 23), et un circuit d'accumulation (14, 24), et un comparateur (30) des signaux de sortie desdites voies de filtrage. Application: codage ou conversion de format

Description

"Etage de détection de mouvement dans des signaux représentatifs d'images à trames entrelacées"
Description :
La présente invention concerne un étage de détection de mouvement dans des signaux représentatifs d'images à trames entrelacées. Cette invention est applicable notamment dans le domaine du codage d'images de télévision, pour la transmission et/ou 1'enregistrement de signaux de télévision numériques, ou bien dans le domaine de la conversion de format.

La demande de brevet européen EP-0282135 décrit un système de télévision comprenant une partie codage et une partie décodage. Dans la partie codage du système, qui est par exemple un enregistreur vidéo, des signaux analogiques d'origine sont échantillonnés puis convertis en signaux numériques. Ces signaux numériques, qui sont représentatifs des images d'origine, sont subdivisés en blocs de signaux correspondant à M x N points d'image (ou pixels), avec par exemple M = N = 8 ou 16 dans de nombreux cas. Les blocs ainsi constitués subissent une transformation (ici une transformation cosinus discrète) en un jeu de coefficients y (i, k) qui sont alors fournis à un circuit de codage à longueur variable (i et k désignent les numéros des lignes et des colonnes desdits coefficients dans le tableau qu'ils constituent).

Cette partie codage du système comprend également un détecteur de mouvement qui émet un signal de commutation entre deux modes de fonctionnement, à savoir un mode dit intratrame et un mode dit intra-image. En effet, les prises de vue des deux trames d'une image sont réalisées à des moments différents, et, localement, deux lignes d'image adjacentes (et appartenant donc l'une à une trame et l'autre à l'autre trame) peuvent avoir des niveaux de luminance et de chrominance très différents, qui se traduisent visuellement, au niveau des images finalement reconstituées après décodage, par des effets de scintillement de ligne. Le détecteur de mouvement a pour objet de déterminer si un objet présent dans une image s'est déplacé ou non pendant l'intervalle de temps qui sépare deux trames successives, et si, en outre, ce mouvement, lorsqu'il existe, est perceptible dans un bloc d'image (qui ne représente, on l'a vu, qu'une faible fraction de l'image, 64 pixels dans le cas d'un bloc de 8 x 8 pixels).

Pour l'une des deux valeurs possibles du signal de commutation délivré par le détecteur de mouvement, ce dernier place le système en mode intra-image (pas de mouvement notable), et, pour l'autre valeur, en mode intra-trame (existence d'un mouvement perceptible au niveau du bloc d'image). La sélection d'un mode ou de l'autre affecte les signaux d'origine au niveau de la transformation qu'ils subissent : en mode intra-image, les blocs sont traités tels quels, alors qu'en mode intra-trame, les deux trames de chaque bloc sont préalablement séparées en deux sous-blocs comprenant l'un les lignes impaires du bloc et l'autre les lignes paires.

Les valeurs des coefficients obtenus alors par ladite transformation sur chacun desdits sous-blocs ne sont maintenant plus perturbées par 1'existence de mouvement dans l'image, qui se traduit visuellement par les effets de scintillement de ligne mentionnés plus haut, et une réduction sensible du débit après codage est obtenue par rapport au cas où le mode intraimage serait maintenu malgré 1'existence du mouvement intertrames.

Dans le document cité et dont le contenu vient d'tre succinctement rappelé, le principe de fonctionnement du détecteur de mouvement repose sur une mesure de fréquence dans la direction verticale. Plus précisément, chaque bloc d'image (de dimension 8 x 8 pixels) subit une transformation dite de
Hadamard, à la suite de laquelle la présence de la plus grande fréquence verticale dans le bloc est connue par l'intermédiaire de la valeur du coefficient y (1, 8), dont 1'expression est donnée par la relation suivante :

où x (i, k) est représentatif de la valeur du niveau de gris attachée, dans le bloc considéré, au pixel de la ligne i et de la colonne k. Cette valeur de coefficient est comparée à un seuil, et le résultat de cette comparaison commande l'émission dudit signal de commutation et donc le choix du mode intraimage ou du mode intra-trame.

Cependant, la mise en oeuvre de ce principe de fonctionnement ne peut pas tre considérée comme satisfaisante.

Certains blocs d'image, caractérisés par 1'existence d'un mouvement inter-trames déterminé, ne sont pourtant pas détectés comme tels et restent traités selon le mode intra-image, ce qui, quelle que soit 1'application considérée, conduit à un fonctionnement non optimal.

Le but de l'invention est de proposer un étage de détection de mouvement dont le fonctionnement s'avère plus sûr que dans le cas précédemment décrit.

A cet effet l'invention concerne un étage de détection de mouvement tel que défini dans le préambule de la description et qui est en outre caractérisé en ce qu'il comprend :
(a) un circuit de conversion de format, pour la subdivision desdits signaux en blocs de m x n points d'image ;
(b) en parallèle sur la sortie dudit circuit, des première et deuxième voies de filtrage de chacun desdits blocs, comprenant chacune un circuit de filtrage vertical, un circuit d'extraction de valeur absolue, et un circuit d'accumulation, chaque circuit de filtrage vertical étant prévu pour opérer sur
N lignes, avec N impair et symétrie des coefficients de filtrage par rapport à la ligne centrale, lesdites lignes étant
N lignes d'image successives de chaque bloc dans le cas de la première voie de filtrage et N lignes de trame successives de chaque bloc dans le cas de la deuxième voie de filtrage ;
(c) un comparateur des signaux de sortie desdites première et deuxième voies de filtrage.

La structure ainsi proposée est avantageuse en ce sens qu'elle repose sur un principe de fonctionnement qui consiste à comparer d'une part des données de bloc attachées à une trame seulement et d'autre part des données de bloc correspondant aux deux trames, c'est-à-dire à comparer réellement des signaux en présence éventuelle de mouvement et en l'absence de mouvement, avant de faire le choix du mode de transformation optimal en fonction de l'application considérée (c'est-à-dire le choix qui conduira à la réduction de débit la plus efficace dans le cas d'une application au codage de signaux, ou bien, dans le cas d'une application à la conversion de format, le choix qui conduira à la façon la plus appropriée de réaliser cette conversion). L'application d'un tel critère s'avère en effet bien plus concluante que dans la réalisation antérieure précédemment décrite, dans la mesure où, après détection de 1'existence du mouvement, le choix du mode de fonctionnement compte tenu de l'application est plus pertinent.

Les particularités de l'invention apparaîtront maintenant de façon plus précise dans la description qui suit et dans les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels :
-la figure 1 montre un exemple de réalisation de l'étage de détection de mouvement selon l'invention ;
-la figure 2 illustre le choix des lignes de chaque bloc d'image sur lesquelles sont réalisés les filtrages verticaux prévus dans ledit étage de détection de mouvement.

La structure représentée sur la figure 1 comprend tout d'abord un circuit de conversion de format 10 qui reçoit les signaux numériques d'entrée, correspondant ici à des images de télévision, à deux trames entrelacées. Ces signaux d'entrée correspondent à des signaux de luminance ou de chrominance. Le circuit 10 assure la subdivision des signaux d'origine, correspondant aux images, en blocs de m x n pixels, qui sont toujours à trames entrelacées, comme lesdites images d'origine (dans de nombreuses applications, on prend par exemple m = = 8, ou 16).

Les blocs de pixels ainsi constitués sont alors envoyés vers deux voies de filtrage 11 et 21 en parallèle. La première voie de filtrage 11 comprend, en série, un premier filtre vertical 12, un premier circuit 13 d'extraction de valeur absolue, et un premier circuit 14 d'accumulation, sur tout le bloc considéré, des signaux de sortie du circuit précédent. De mme, la deuxième voie de filtrage 21 comprend en série un deuxième filtre vertical 22, un deuxième circuit 23 d'extraction de valeur absolue, et un deuxième circuit d'accumulation 24. Les circuits d'extraction de valeur absolue sont particulièrement utiles dans les zones d'image où les pixels considérés pour le filtrage vertical sont au voisinage de frontières entre des régions de niveaux de luminance ou de chrominance différents.

Le premier filtre vertical 12 est un filtre intraimage, opérant entre N lignes successives du bloc d'image considéré, avec N impair. La somme des coefficients de filtrage attachés respectivement à chaque ligne est de préférence nulle, et ces coefficients sont symétriques par rapport à la ligne centrale de ces N lignes. Dans 1'exemple ici décrit, illustré sur la partie gauche de la figure 2 représentant les huit lignes d'un bloc de 8 x 8 pixels, le filtre vertical choisi opère entre trois lignes successives M-1, M, M+1, avec des coefficients ici égaux ai,-2, 1 respectivement pour chacun des trois pixels considérés (1 pour les pixels des lignes M-1 et M+1, qui appartiennent à l'une des deux trames,-2 pour le pixel de la ligne M, qui appartient à l'autre trame).

Le deuxième filtre vertical 22 est, lui, un filtre intra-trame, opérant entre N lignes successives de la mme trame dans le bloc d'image considéré. Dans ce deuxième filtre, le nombre N est identique à celui choisi dans le cas du premier filtre, et la ligne centrale est la mme dans les deux cas. Les coefficients de filtrage sont les mmes que précédemment, et sont donc symétriques par rapport à cette ligne centrale, avec une somme également nulle. Dans 1'exemple décrit, illustré sur la partie droite de la figure 2, le filtre vertical opère donc ici entre trois lignes M-2, M, M+2, avec des coefficients égaux aussi ai,-2, 1 respectivement pour chacun des pixels considérés.

Après extraction de valeur absolue (par les circuits 13 et 23), chaque circuit d'accumulation, 14 ou 24 respectivement, effectue la somme de tous les signaux résultant du filtrage vertical correspondant, opéré pour chacun des pixels du bloc d'image considéré. Si le pixel central du filtre est sur la première ou sur la dernière ligne, on fait à ce moment-là exceptionnellement appel à des pixels voisins d'un autre bloc d'image. Les sorties respectives des circuits 14 et 24 sont alors envoyées vers les première et deuxième entrées d'un comparateur 30 qui effectue la comparaison des signaux de sortie des première et deuxième voies de filtrage, c'est-à-dire la comparaison des signaux filtrés accumulés. L'existence d'un mouvement inter-trames ou non est constatée selon que la sortie de la première voie de filtrage 11 est supérieure ou au contraire inférieure à celle de la deuxième voie de filtrage 21. Le signal de sortie du comparateur 30 joue le rôle du signal de commutation mentionné dans la description du système selon la demande de brevet européen citée.

L'étage de détection de mouvement qui vient d'tre décrit trouve tout particulièrement sa place dans un ensemble de codage de signaux numériques correspondant à des images de télévision, tel que celui qui fait l'objet dudit document.

Cependant, comme on l'a vu, cette application n'est pas limitative, de mme que les dimensions des blocs considérés, qui peuvent tre quelconques.

Claims

(c) un comparateur des signaux de sortie desdites première et deuxième voies de filtrage.

N lignes d'image successives de chaque bloc dans le cas de la première voie de filtrage et N lignes de trame successives de chaque bloc dans le cas de la deuxième voie de filtrage ;

N lignes, avec N impair et symétrie des coefficients de filtrage par rapport à la ligne centrale, lesdites lignes étant

(b) en parallèle sur la sortie dudit circuit, des première et deuxième voies de filtrage de chacun desdits blocs, comprenant chacune un circuit de filtrage vertical, un circuit d'extraction de valeur absolue, et un circuit d'accumulation, chaque circuit de filtrage vertical étant prévu pour opérer sur

(a) un circuit de conversion de format, pour la subdivision desdits signaux en blocs de m x n points d'image ;

REVENDICATIONS : 1. Etage de détection de mouvement dans des signaux représentatifs d'images à trames entrelacées, caractérisé en ce qu'il comprend :
2. Etage de détection de mouvement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la somme des coefficients de filtrage pour chaque filtre est nulle.
3. Etage de détection de mouvement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier circuit de filtrage vertical est prévu pour opérer entre trois lignes successives M-1, M, M+1 de chaque bloc et en ce que le deuxième circuit de filtrage vertical est prévu pour opérer entre trois lignes successives M-2, M, M+2 de la mme trame dans chaque bloc, avec, pour chaque filtre, des coefficients respectivement égaux à 1,-2, 1 pour chacun des trois pixels ainsi considérés.