SE503447C2 - Förfarande för att bilda ett fält av rörelsevektorer för transmittering av information om rörliga bilder - Google Patents

Description

503 447 Enligt uppfinningen indelas respektive bild i makrobildelement bestå- ende av ett antal bildpunkter från luminansblocket och krominansblocken som motsvarar sama fysiska bildarea. Ett antal tidigare bildade och tran- smitterade rörelsevektorer prövas med avseende på det aktuella makrobild- elementet med hjälp av ett första kriterium, som om det är uppfyllt anger att ifrågavarande rörelsevektor duger för det aktuella makrobildelementet.

Om flera av de prövade rörelsevektorerna duger utväljes en med hjälp av ett andra kriterium. Om ingen av de prövade rörelsevektorerna duger sökes en ny rörelsevektor.

Kortfattad beskrivning av ritningar Uppfinningen kommer att beskrivas mer i detalj nedan med hänvisning till åtföljande ritningar, varav fig 1 visar standardformatet för en bild, fig 2 visar ett makrobildelement enligt uppfinningen, fig 3 visar det aktuella makrobildelementets placering i förhållande till intilliggande makrobildelement, och fig 4 illustrerar en metod att finna en ny rörelsevektor.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen I fig 1 visas standardformatet för bildtelefoni eller tevemöten före- slaget av CCITT. Det består av ett luinansblock Y med 288 x 360 bildpunk- ter och två krominansblock U och V bestående av vardera 144 x 180 bild- punkter. Enligt tidigare teknik indelades luminansblocket i mindre block om 16 x 16 eller 8 x 8 bildpunkter. När blockstorleken 16 x 16 användes var man tvungen att beskära bilden till 288 x 352 bildpunkter. En rörelse- vektor bildades för varje block. Rörelsevektorn valdes genom korrelations- teknik så att man fick den "bästa matchningen". Ett kriterium som användes var t.ex. att det kvadratiska medelfelet summerat över alla bildpunkter i blocket skulle vara mindre än ett visst tröskelvärde.

Det visade sig att rörelsevektorn var noll i ca 50% av blocken. Man kodade då informationen som skulle överföras så att nollvektorn kodades med en bit medan rörelsevektorer skilda från nollvektorn kodades med nio bitar. Med 50% rörliga block ger detta en överföringshastighet på ca 2 kbit/bild, dvs en tillräckligt låg bitöverföringshastighet för att kunna sändas på telefonledningar. De stora blocken och det lilla antalet rörel- sevektorer medförde emellertid en grov kvantisering och ibland otillfred- ställande bildkvalitet. 503 447 Enligt uppfinningen utnyttjas insikten att rörelsevektorer för intil- liggande block sannolikt är lika. Genom att utnyttja en kodning vid tran- smitteringen som medger att händelser med hög sannolikhet kan kodas med en bitlängd mindre än 1 kan man tillåta sig att indela bilden i mindre ele- ment utan att bitöverföringshastigheten blir för hög. Enligt uppfinningen utnyttjas både luinansblocken och de båda krominansblocken. Det minsta bildelement som motsvarar samma fysiska bildarea består vid användande av ovannämnda standardformat av fyra bildpunkter Y1, Y2, Y3, Y4 från lumi- nansblocket Y och en bildpunkt vardera från krominansblocken U och V. Ett sådant bildelement kallas här makrobildelement och visas i fig 2. Trans- mitteringsförfarandet beskrives närmare i ovannämnda svenska patentansök- an, vilken härmed införlivas genom hänvisning.

Enligt transmitteringsförfarandet skall en rörelsevektor översändas för varje makrobildelement och det skall utnyttjas att någon eller några av rörelsevektorerna för intilliggande makrobildelement sannolikt är lika med den aktuella rörelsevektorn. Enligt en föredragen utföringsform avsök- es bilden radvis från vänster till höger och uppifrån och ner, vilket innebär att rörelsevektorerna för makrobildelementen A, B, C, D enligt fig 3, dvs makrobildelementen till vänster, snett ovanför och till vänster, rakt ovanför resp. snett ovanför och till höger om det aktuella bildele- mentet X, redan är kända i mottagaren och sändaren. I första hand skall alltså någon av dessa rörelsevektorer användas, i andra hand skall en ny rörelsevektor sökas. Om ingen rörelsevektor existerar för det aktuella makrobildelementet skall bildpunktsvärdena för bildpunkterna ingående i makrobildelementet transmitteras.

Ett vanligt specialfall vid transmitteringen är att rörelsevektorn i A är lika med rörelsevektorn i C. Om denna rörelsevektor duger i makro- bildelementet X, vilket bestämmes med hjälp av ett första kriteriu I, väljes rörelsevektorn även i makrobildelementet X. Exempel på olika krite- rier beskrives mer i detalj nedan.

Nästa fall är att en av rörelsevektorerna i makrobildelementen A - D duger i det aktuella makrobildelementet X. I så fall väljes denna rörelse- vektor. Om flera olika rörelsevektorer i makrobildelementen A - D duger i elementet X utväljes den bästa av dem med hjälp av ett andra kriterium II.

Exempel på det andra kriteriet II beskrives nedan mer i detalj.

Om ingen av rörelsevektorerna i makrobildelementen A - D duger i makrobildelementet X sökes en ny rörelsevektor med hjälp av en metod som beskrives närmare nedan. Om metoden ger flera rörelsevektorer som duger utväljes den bästa med ett kriterium, företrädesvis kriteriet II. 505 447 Det första kriteriet I används alltså för att bestämma om en rörelse- vektor kan användas för ett bestämt makrobildelement. Således bör kriteri- et på något sätt minimera felet som uppkomer genom att en vektor översän- des istället för de faktiska värdena i varje bildpunkt ingående i makro- bildelementet. Ett föredraget kriterium ges av uttrycket Ia lA(x)-1>(x-Rv)l för alla bildpunkter i makrobildelementet, där A är bildpunktsvärdet i den aktuella bilden, P är bildpunktsvärdet i föregående bild, Iï är en vektor som utpekar den aktuella bildpunkten, och kv är rörelsevektorn.

Ett annat möjligt kriterium är det kvadratiska medelfelet som ges av Ib {[A(x)-P(x-Rv) 32 <'r0 Sumeringen sker över alla bildpunkterna i bildelementet. Det första kriteriet föredrages eftersom det andra tillåter större fel i vissa punkt- er eftersom det är ett medelvärde.

Valet av tröskeln T eller T0 påverkar bitöverföringshastigheten. Ju högre tröskel som används, desto högre fel tillåts vid valet av rörelse- vektor och desto lägre blir således bitöverföringshastigheten. Lämpligen låter man tröskeln variera beroende på hur mycket rörelse som finns. Om det är liten rörelse kan man alltså sätta tröskeln lägre utan att bitöver- föringshastigheten blir för hög.

Det andra kriteriet II användes för att avgöra vilken rörelsevektor som skall översändas om mer än en uppfyller kriteriet I ovan.

IIa. Den rörelsevektor utväljes som ger den minsta summan av predik- tionsfel enligt uttrycket Ib.

Ilb. Den minsta rörelsevektorn utväljes, dvs den som representerar minst rörelse i bilden.

IIc. I sändaren har man tillgång till hela den aktuella bilden och föregående bild. Därför kan man även utnyttja makrobildelementen E, F, G, H, enligt fig 3, även om dessa ligger till höger om och under det aktuella makrobildelementet X och således inte finns tillgängliga i mottagaren. Man väljer alltså den rörelsevektor som även duger i makrobildelementen E - H.

Om flera rörelsevektorer duger i lika många av elementen E - H utväljes en 503 447 av dessa med hjälp av kriteriet Ila eller b ovan. Detta kriterium bidrar till att man får ett jämnt fält av rörelsevektorer över bilden.

Om inte någon av rörelsevektorerna i makrobildelementen A - D duger i makrobildelementet X sökes enligt uppfinningen en ny rörelsevektor. Därvid prövas rörelsevektorer enligt formeln :aint- RV = SV + V (k) där š_'= noll eller någon av rörelsevektorerna i makrobildelementen A - D och V-(k) = nollvektorn för k = noll och vandrar sedan med ökande k utmed spiralen i fig 4.

Sökningen avbryts när man har gått ett visst antal steg i spiralen, t.ex. kan man begränsa rörelsevektorn till en viss längd eller till åtta steg åt varje håll.

Rörelsevektorerna provas med kriteriet Ia eller Ib. Antingen kan man välja den första som duger eller kan man spara ett antal N och välja den bästa av dem med hjälp av något av kriterierna Ila - Ilc. N kan väljas på lämpligt sätt, t.ex. från 2 upp till 10.

Om ingen ny rörelsevektor påträffas skall bildelementvärden sändas.

Med hänvisning till ovannämnda ansökan kan det därvid vara lämpligt att översända information om den minst dåliga av rörelsevektorerna i makro- bildelementen A - D. Denna information framtas lämpligen under det första eller andra steget ovan, dvs när det kontrolleras om någon av rörelsevek- torerna i makrobildelementen A - D duger i det aktuella makrobildelementet X.

Föreliggande uppfinning behandlar i princip inte rörelsevektorerna vid kanten av bilden. En möjlighet är emellertid att sätta rörelsevektorn = nollvektorn i en fiktiv marginal över och till vänster om den faktiska bilden.

Sammanfattningsvis tillhandahåller föreliggande uppfinning ett förfa- rande för att finna ett rörelsefält att användas vid transmittering av information om rörliga bilder. Förfarandet är speciellt lämpligt när bild- en är indelad i små s k makrobildelement. Genom en kombinering med ett förfarande för transmittering enligt ovannämnda ansökan blir informationen billig att skicka eftersom rörelsevektorer i intilliggande makrobildele- ment utnyttjas på ett fördelaktigt sätt. Förfarandet medför att få fakti- ska bildpunktsvärden behöver transmitteras över ledningarna, vilket sam- mantaget innebär en god bildkvalitet vid en relativt låg bitöverföringsha- stighet. Uppfinningen är endast begränsad av nedanstående patentkrav.

Claims (2)

10 15 20 25 30 35 503 447 ß PATENTKRAV

1. Förfarande för att bilda ett fält av rörelsevektorer att användas vid transmittering av information av rörliga bilder, vilka representeras av bild- punkter (bp) med ett block (Y) för luminansen och två block (U, V) för krominansen, innefattande stegen att varje bild indelas i makrobildelement (X) bestående av ett antal bildpunkter från resp block (Y, U, V) som motsvarar samma fysiska bildarea, att ett antal tidigare bildade och transmitterade rörelsevektorer för intilliggande makrobildelement (A, B, C, D) prövas med avseende på det aktu- ella makrobildelementet (X) med hjälp av ett första kriterium (I), som om det är uppfyllt anger att ifrågavarande rörelsevektor duger för det aktuella makrobildelementet (X) att om flera av de prövade rörelsevektorerna duger, en utväljs med hjälp av ett andra kriterium (II), att om ingen av de prövade rörelsevektorerna duger en ny rörelsevektor sökes med någon metod, varvid det första kriteriet (I) innebär att ifråga- varande rörelsevektor uppfyller villkoret: MG) -PÜ-ITUI <1 för alla bildpunkter tillhörande det aktuella makrobildelementet, eller zf/uï) -P<ï-ï{v> 12<1o moEX beräknas på alla bildpunkter som ingår där summan i det aktuella makrobild- elementet, och där A är bildpunktvärdet i den aktuella bilden, P är bildpunktvärdet i föregående bild, X är en vektor som utpekar den aktuella bildpunkten, šv är ifrågavarande rörelsevektor, T,T0 är ett bestämt tröskelvärde, och att det andra kriteriet (Il) innebär att den rörelsevektor väljs som ger minst prediktionsfel, som ges av uttrycket: z[A<'>ï>-P<">Z-ív> 12 bpE X eller att det andra kriteriet (Il) innebär att den minsta rörelsevektorn väljs.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det andra kriteriet (II) i förekommande fall innebär att den rörelsevektor väljs som även duger i någon eller flest av de intilliggande makrobildelementen (E, F, G, H) till vilka någon rörelsevektor ännu inte har bildats.