[发明专利]检测运动矢量和产生内插帧的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及检测运动矢量和基于该运动矢量产生内插帧的技术。

背景技术

一般有两种显示装置，即脉冲型显示装置和保持型显示装置。脉冲型显示装置只在图像写入显示装置的屏幕之后荧光材料的一定的余辉保留期间发光。举例来说，阴极射线管(CRT)显示器和场致发光显示器(FED)被归为脉冲型显示装置。保持型显示装置在写入新图像帧之前保持最后一个图像帧的显示。举例来说，液晶显示器(LCD)和电致发光显示器(ELD)被归为保持型显示装置。

保持型显示装置的一个缺点是在运动图像显示中发生的模糊现象。模糊现象的发生是由于当运动物体在多个帧的图像中出现并且观察者的眼睛跟随运动物体的运动时该多个帧的图像在眼中叠加和反射引起的。

在被显示图像中前一帧被下一帧替代之前，原来的前一帧一直被保持显示。虽然如此，但人眼仍预期图像的下一帧的显示，并通过将其视线移到在前一帧图像上的运动物体的运动方向观看该运动物体。此外，眼睛在比运动图像的帧间间隔更短的间隔中进行图像取样。因此，人眼视觉识别出两个连续帧之间的图像以补偿所述间隔，从而观察到模糊现象。

这一问题的解决可以通过将显示的帧间间隔设定得更短。这样还能改善几个显示帧的运动图像中的不自然的运动。作为一种可以想象的具体方法是，利用在MPEG2中使用的运动补偿产生内插于连续帧之间的内插图像。

运动补偿采用通过块匹配检测的运动矢量。根据常用的块匹配，现有帧被划分为多个块，然后检查各个被划分的块以搜索相似区域的另一帧。从而获得被划分的块和找到的相似区域之间的运动矢量。

然而，如果通过利用基于现有帧获得的运动矢量产生内插帧，则在内插帧上可能产生块与块之间的重叠或间隙，以致难以产生干净的内插帧。

为了解决这一问题，举例来说，第2528103号日本专利和JP-A 2004-104656号日本专利申请公开公报披露了防止在内插帧上产生块之间的重叠或间隙的方法。根据该方法，取代现有帧，将要产生的内插帧被划分为多个块，然后搜索在内插帧之前和之后的帧。

发明内容

根据本发明的一个方面，用于产生内插帧的装置包括从第一参考帧提取与各个内插块相关的第一块的第一提取单元，各个内插块对应于位于两者之间具有帧间间隔n的第一参考帧和第二参考帧之间的一个内插帧，并且该内插帧和第一参考帧之间的间隔为k，其中k≤n/2；运算与各个内插块相关的第一运动矢量的第一运算单元，第一运动矢量连接各个内插块和第一块；运算通过将第一运动矢量乘以[-(n-k)/k]获得的第二运动矢量的第二运算单元；提取与各个内插块相关的第二块的第二提取单元，第二块是由第二运动矢量确定的第二参考帧中的区域；计算第一块和第二块之间的相关性的第一计算单元；提取与第二块相关的第三块的第三提取单元，第三块位于在第二参考帧上从第二块的位置移动一定数目像素的位置；计算第一块和第三块之间的相关性的第二计算单元，第三块的提取与对应于第一块的第二块相关；利用由第一计算单元获得的计算结果和由第二计算单元获得的计算结果从第一块和第二块的块对以及第一块和第三块的块对中选择相关于各个内插块相关性最高的块对的第一选择单元；基于由第一选择单元选择的块对运算内插块的运动矢量的第三运算单元；和基于由第三运算单元运算的运动矢量进行运动补偿的运动补偿单元。

根据本发明的另一个方面，用于检测运动矢量的装置包括从第一参考帧提取与各个内插块相关的第一块的第一提取单元，各个内插块对应于位于两者之间具有帧间间隔n的第一参考帧和第二参考帧之间的一个内插帧，并且该内插帧和第一参考帧之间的间隔为k，其中k≤n/2；运算连接基准块和第一块的第一运动矢量的第一运算单元；运算通过将第一运动矢量乘以[-(n-k)/k]获得的第二运动矢量的第二运算单元；提取作为由第二运动矢量确定的第二参考帧中的区域的第二块的第二提取单元；计算第一块和第二块之间的相关性的第一计算单元；提取通过将第二块在第二参考帧中每像素移动一定距离获得的第三块的第三提取单元；计算第一块和第三块之间的相关性的第二计算单元；从由第一计算单元获得的计算结果和由第二计算单元获得的计算结果中选择相关性最高的块对的第一选择单元；和基于由第一选择单元选择的块对运算该块对的运动矢量的第三运算单元。