数字影像稳定方法与系统技术方案

本发明专利技术提出一种数字影像稳定方法与系统。此方法是透过交错式格雷码位元平面的匹配比较来计算相邻两张影像之间的区域移动向量。并利用权重累计的方式从数个区域移动向量中决定出最适当的全域移动向量。最后以全域移动向量计算累加移动向量来对影像序列进行移动更正，进而产生稳定的输出影像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种数字影像的处理方法，且特别是有关于一种稳定数字影像的方法与系统。
技术介绍
科技的演进使得电子产品的功能日趋强大，而除了功能种类的多寡及其实用性之 外，为了因应消费者对于电子产品外观上的需求，时下的电子产品也纷纷走向轻薄短小的 设计趋势。但不难想见的是，对于具有影像撷取功能的电子产品来说，轻巧的外型却容易让 使用者因拿持不稳而导致影像晃动的情况产生。 影像稳定(Image Stabilization, IS)便是为了解决上述问题所发展出的一项技 术。其中，数字式影像稳定(Digital Image Stabilization, DIS)系统主要包括移动估测 (Motion Estimation,ME)与移动更正(Motion Correction,MC)这两个单元。移动估测单 元系用以取得影像中数个区域的区域移动向量，进而决定影像整体移动的全域移动向量。 而移动更正单元则是根据移动估测单元所取得的信息来移除视频中不必要的晃动，进而产 生稳定的影像输出结果。 然而，移动估测单元在计算区域移动向量时多半是使用单一位元平面匹配 (Single Bit-Plane Matching)或复合位元平面匹配(Multiple Bit-Plane Matching)这 两种方法。其中，单一位元平面匹配仅会以影像中具特定频带的信息来进行估测，而无法 在各类影像中提供较佳的估算结果，另外在对原始影像进行匹配时，也必须耗费相当多的 时间在二值化位元平面处理上。复合位元平面匹配则只单纯考虑影像中的原始位元平面， 而可能会因为原本灰阶值相近的两个像素在某些原始位元平面上二值化的值不同，而降低 匹配的准确度。除此之外，移动估测单元在计算全域移动向量时所使用的全域移动估测 (Global MotionEstimation，GME)方法则大多是根据所有的区域移动向量产生一个全域移 动向量。然而在并非所有的区域移动向量皆为实际移动方向的情况下，所估算出的全域移 动向量则不够准确。 上述情况都将对数字式影像稳定系统的效能造成负面影响，不但无法准确产生稳 定的影像，且在以硬件实现上亦须耗费相当大的复杂度。
技术实现思路
本专利技术提供一种数字影像稳定方法，能快速且准确地进行影像的位元平面匹配， 降低在稳定影像的过程中计算区域移动向量的复杂度。 本专利技术提供一种数字影像稳定系统，避免因为不可靠的区域移动向量而造成影像 的全域移动向量的误判。 为达到上述及其他目的，本专利技术提出一种数字影像稳定方法，用于包括数个影像 的影像序列，其中各影像符合一像素深度。此方法首先将目前影像划分为数个目标区块，并 定义各目标区块在前一张影像中所分别对应的搜寻范围。接着，根据目前影像以及前一张5影像所分别对应的数个原始位元平面(rawbit-plane)定义出各自的K个格雷码位元平面 (Gray-coded bit-plane)，其中K为小于像素深度的正整数。接下来比较以各自对应的K 个格雷码位元平面交错组合成的目标区块与相对的搜寻范围，以取得各个目标区块与搜寻 范围之间的数个相关性量测值。最后，利用各个目标区块的所有相关性量测值的平均值与 最小值，估计表示目前影像相较于前一张影像移动的全域移动向量，并依据全域移动向量 计算反应出影像序列移动的累加移动向量，以根据累加移动向量从目前影像中决定输出影 像。 在本专利技术的一实施例中，其中各个目标区块彼此不相互重叠，且小于或等于对应 的搜寻范围的大小。 在本专利技术的一实施例中，此方法更包括对各个原始位元平面进行格雷码转换 (Gray-coded transform)，以及取得经过转换的K个原始位元平面以作为K个格雷码位元 平面。 在本专利技术的一实施例中，其中在比较以各自的K个格雷码位元平面交错组合成的 目标区块与相对的搜寻范围的步骤之前，更包括选择其中一个目标区块。接着在所选择的 目标区块对应的搜寻范围中定义数个候选区块，且各候选区块的大小符合于目标区块。接 下来，分别将所选择的目标区块以及各候选区块划分为多个宫格(grid)，且每个宫格表示 一个像素。最后，交错指派各自对应的K个格雷码位元平面其中之一给每K个宫格，以分别 组成所选择的目标区块与候选区块的交错式格雷码位元平面。 在本专利技术的一实施例中，其中比较所选择的目标区块与相对的搜寻范围以取得相关性量测值的步骤包括对所选择的目标区块与各个候选区块的交错式格雷码位元平面进行布林函数运算，并以运算结果作为所选择的目标区块的各个相关性量测值。 在本专利技术的一实施例中，其中在进行布林函数运算的步骤之后，更包括取得产生最小的相关性量测值的移动向量，以作为所选择的目标区块的区域移动向量。 在本专利技术的一实施例中，此方法更包括定义数个数值区间，且各数值区间分别对应于一个累计权重值。在计算所选择的目标区块的所有相关性量测值的平均值与最小值后，取得平均值与最小值的差值，并判断上述差值所属的数值区间。最后，给予所选择的目标区块的区域移动向量对应的累计权重值。 在本专利技术的一实施例中，其中估计表示目前影像移动的全域移动向量的步骤，包括根据各个目标区块的区域移动向量与相对的累计权重值，统计出累计次数最高的区域移动向量。接着以累计次数最高的区域移动向量作为目前影像的全域移动向量。 在本专利技术的一实施例中，其中计算累加移动向量的步骤包括计算在最初影像至目前影像之间利用每相邻两张影像所估计的全域移动向量的总和，并以上述总和作为累加移动向量。 在本专利技术的一实施例中，其中输出影像的解析度小于目前影像。 在本专利技术的一实施例中，其中根据累加移动向量决定输出影像的步骤包括提供调整阈值。而在累加移动向量小于或等于调整阈值时，依据累加移动向量决定输出影像。而在累加移动向量大于调整阈值时，依据累加移动向量的正负性与调整阈值来决定输出影像。其中，调整阈值系对应于目前影像以及输出影像的解析度。 从另一观点来看，本专利技术提出一种数字影像稳定系统，包括区域移动向量估算装置、全域移动向量估算装置，以及移动更正装置。其中，区域移动向量估算装置用以接收包括数个影像的影像序列，且每个影像符合一像素深度。区域移动向量估算装置将目前影像划分为数个目标区块，并定义上述目标区块在前一张影像中所分别对应的搜寻范围，以及根据目前影像与前一张影像所分别对应的数个原始位元平面定义各自的K个格雷码位元平面。接着比较以各自对应的K个格雷码位元平面交错组合成的目标区块与相对的搜寻范围，以取得各目标区块与搜寻范围之间的数个相关性量测值。其中，K为小于像素深度的正整数。全域移动向量估算装置与区域移动向量估算装置相连，用以利用各个目标区块的所有相关性量测值的平均值与最小值，估计表示目前影像相较于前一张影像移动的全域移动向量。移动更正装置则连接至全域移动向量估算装置，用以依据全域移动向量计算反应影像序列移动的累加移动向量，并根据累加移动向量从目前影像中决定输出影像。 在本专利技术的一实施例中，其中各个目标区块彼此不相互重叠，且小于或等于对应的搜寻范围的大小。 在本专利技术的一实施例中，其中区域移动向量估算装置更包括格雷码转换单元，用以对各个原始位元平面进行格雷码转换，并取得经过转换的K个原始位元平面以作为K个格雷码位元平面。 在本专利技术的一实施例中，其中区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字影像稳定方法，用于一影像序列，其中该影像序列包括符合一像素深度的多个影像，该方法包括：划分目前的该影像为多个目标区块，并定义各该些目标区块在前一张的该影像中所分别对应的一搜寻范围；根据目前的该影像以及前一张的该影像所分别对应的多个原始位元平面定义各自的Ｋ个格雷码位元平面，其中Ｋ为小于该像素深度的正整数；比较以各自对应的该Ｋ个格雷码位元平面交错组合成的该些目标区块与相对的该搜寻范围，以取得各该些目标区块与该搜寻范围之间的多个相关性量测值；利用各该些目标区块的该些相关性量测值的一平均值与一最小值，估计表示目前的该影像相较于前一张的该影像移动的一全域移动向量；以及依据该全域移动向量计算反应该影像序列移动的一累加移动向量，并根据该累加移动向量从目前的该影像中决定一输出影像。

【技术特征摘要】
一种数字影像稳定方法，用于一影像序列，其中该影像序列包括符合一像素深度的多个影像，该方法包括划分目前的该影像为多个目标区块，并定义各该些目标区块在前一张的该影像中所分别对应的一搜寻范围；根据目前的该影像以及前一张的该影像所分别对应的多个原始位元平面定义各自的K个格雷码位元平面，其中K为小于该像素深度的正整数；比较以各自对应的该K个格雷码位元平面交错组合成的该些目标区块与相对的该搜寻范围，以取得各该些目标区块与该搜寻范围之间的多个相关性量测值；利用各该些目标区块的该些相关性量测值的一平均值与一最小值，估计表示目前的该影像相较于前一张的该影像移动的一全域移动向量；以及依据该全域移动向量计算反应该影像序列移动的一累加移动向量，并根据该累加移动向量从目前的该影像中决定一输出影像。2. 如权利要求1所述的数字影像稳定方法，其特征在于，各该些目标区块彼此不相互 重叠，且小于或等于对应的该搜寻范围的大小。3. 如权利要求1所述的数字影像稳定方法，更包括 对各该些原始位元平面进行一格雷码转换；以及 取得经过转换的K个原始位元平面以作为该K个格雷码位元平面。4. 如权利要求l所述的数字影像稳定方法，其特征在于，在比较以各自的该K个格雷码 位元平面交错组合成的该些目标区块与相对的该搜寻范围的步骤之前更包括选择该些目标区块其中之一；在所选择的该目标区块对应的该搜寻范围中，定义多个候选区块，其中各该些候选区 块的大小符合该目标区块；分别划分所选择的该目标区块以及各该些候选区块为多个宫格，其中各该些宫格表示 一像素；以及交错指派各自对应的该K个格雷码位元平面其中之一给每K个宫格，以分别组成所选 择的该目标区块与该些候选区块的一交错式格雷码位元平面。5. 如权利要求4所述的数字影像稳定方法，其特征在于，比较所选择的该目标区块与 相对的该搜寻范围以取得该些相关性量测值的步骤包括对所选择的该目标区块与各该些候选区块的该交错式格雷码位元平面进行一布林函 数运算，并以运算结果作为所选择的该目标区块的该些相关性量测值。6. 如权利要求5所述的数字影像稳定方法，其特征在于，在进行该布林函数运算的步 骤之后更包括取得产生最小的该相关性量测值的一移动向量作为所选择的该目标区块的一区域移 动向量。7. 如权利要求6所述的数字影像稳定方法，其特征在于，更包括 定义多个数值区间，且各该些数值区间分别对应于一累计权重值； 计算所选择的该目标区块的该些相关性量测值的该平均值与该最小值； 取得该平均值与该最小值的一差值； 判断该差值所位于的该数值区间；以及给予所选择的该目标区块的该区域移动向量对应的该累计权重值。8. 如权利要求7所述的数字影像稳定方法，其特征在于，估计表示目前的该影像移动 的该全域移动向量的步骤包括根据各该些目标区块的该区域移动向量与相对的该累计权重值，统计出累计次数最高 的该区域移动向量；以及以累计次数最高的该区域移动向量作为目前的该影像的该全域移动向量。9. 如权利要求1所述的数字影像稳定方法，其特征在于，计算该累加移动向量的步骤 包括计算在最初的该影像至目前的该影像之间利用每相邻两张影像所估计的该全域移动 向量的一总和；以及以该总和作为该累加移动向量。10. 如权利要求1所述的数字影像稳定方法，其特征在于，该输出影像的解析度小于目 前的该影像。11. 如权利要求1所述的数字影像稳定方法，其特征在于，根据该累加移动向量决定该 输出影像的步骤包括提供一调整阈值；在该累加移动向量小于或等于该调整阈值时，依据该累加移动向量决定该输出影像；以及在该累加移动向量大于该调整阈值时，依据该累加移动向量的正负性以及该调整阈值 决定该输出影像。12. 如权利要求11所述的数字影像稳定方法，其特征在于，该调整阈值对应于目前的 该影像以及该输出影像的解析度。13. —种数字影像稳定系统，包括一区域移动向量估算装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭天颖，王忠信，赖志群，
申请(专利权)人：财团法人资讯工业策进会，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]