Телевизионный приемник, устройство обработки изображений с адаптивной коррекцией движущихся изображений на основе технологии motion stream technology
Полезная модель относится к видео и телевизионной технике, и в частности, к телевизионным приемникам, устройствам обработки и отображения изображений с адаптивной коррекцией движущихся изображений. Техническим результатом является снижение искажений движущихся объектов на экране устройства отображения, например, исправление "лесенки" на границах движущихся объектов, тем самым повышение качества отображения движущихся объектов при уменьшении вычислительной нагрузки. Предложено устройство обработки изображений с адаптивной коррекцией движущихся изображений на основе технологии Motion Stream Technology для воспроизведения выходного изображения на основании входного изображения, содержащее: детектор вектора движения для обнаружения вектора движения во входном изображении и блок коррекции движущихся изображений, полученных с упомянутого детектора вектора движения, причем устройство выполнено с возможностью анализа входного изображения для выделения отдельных объектов в поле кадра, посредством автоматической сегментации изображения с адаптивно настраиваемыми параметрами сегментации, осуществления покадрового сравнения каждого из выделенных сегментов изображения и расчета вектора движения для отдельных сегментов, в результате, чего расчетное перемещение и движение отдельных сегментов изображения для каждого следующего кадра сравнивается с реальным его изображением следующего кадра и строится массив корректирующих коэффициентов для обеспечения максимальной степени соответствия между расчетным и реальным изображением объекта и полученный массив корректирующих коэффициентов используется для коррекции изображения каждого последующего кадра изображений для вывода выходного изображения. Предложенное устройство входит в состав, например, телевизора, плазменной или ЖК индикаторной панели, спутникового тюнера, видеомагнитофона, устройства записи и воспроизведения, получая входной сигнал изображения с соответствующих средств этих устройств.
Полезная модель относится к видео и телевизионной технике, и в частности, к телевизорам и устройствам обработки и отображения изображений с адаптивной коррекцией движущихся изображений. Предложенная полезная модель может быть использована, например, в телевизионных приемниках, устройствах отображения, таких как плазменная или ЖК индикаторная панель для адаптивной коррекции движущихся изображений.
В настоящее время в телевизионной технике одним из важных показателей изображений является качество передачи локальных, точечных объектов и внутрикадровой структуры соответствующего изображения. Нежелательное размывание во внутрикадровом пространстве их протяженности, сопряженное со снижением уровня этих составляющих, приводит к снижению общей четкости изображений. Для повышения качества отображения движущихся объектов используются различные способы коррекции изображения.
Так из уровня техники известны различные устройства отображения и обработки движущихся изображений. Так из патента на изобретение RU 2182727 С2, МПК G06T 7/20, известен способ поиска векторов движения деталей в динамических изображениях, включающем преобразование последовательности кадров изображений в цифровую форму, запоминание дискретных отсчетов яркости текущего и опорного кадров, разбиение текущего кадра на макроблоки и поиск вектора движения каждого из макроблоков текущего кадра относительно опорного посредством минимизации по рассматриваемому множеству векторов движения контрольной суммы данного макроблока, являющейся суммой норм попиксельной разности уровней в текущем и опорных кадрах, производят выбор среди множества пикселов каждого макроблока небольшого числа пикселов, характеризующих рельеф значений макроблока, вычисление упомянутой контрольной суммы лишь по выбранным опорным пикселам, при этом координаты выбранных пикселов в макроблоке определяют с использованием значений всех пикселов макроблока.
Недостатком указанного решения является то, что оно не позволяет исправить размытие и характерные искажения границ движущихся объектов.
Наиболее близким аналогом по назначению и технической сущности к предложенной полезной модели является патент на изобретение RU 2198434 С2, МПК H04N 5/66, в котором используется схема коррекции динамического изображения в составе устройства отображения и содержит: устройство обнаружения вектора движения для обнаружения вектора движения блока в течение одного кадра или вектора движения блока в течение множества кадров, корректор быстро движущегося динамического изображения для коррекции и вывода входного видеосигнала с использованием средства правильной коррекции динамического изображения, когда значение вектора движения, который обнаруживается с помощью устройства обнаружения вектора движения, больше предварительно установленного значения S, корректор медленно движущегося динамического изображения для коррекции и вывода входного видеосигнала с использованием средства коррекции правильного динамического изображения и дискриминационный селектор для выделения выходного сигнала, поступающего из корректора быстро движущегося динамического изображения, из выходного сигнала, поступающего из корректора медленно движущегося динамического изображения, для вывода в устройство отображения в зависимости от того, является ли значение вектора движения, который обнаруживается с помощью устройства обнаружения вектора движения, больше или меньше, чем предварительно установленное значение S. Дискриминационный селектор выводит входной видеосигнал, скорректированный с помощью корректора быстро движущегося динамического изображения, в устройство отображения, когда значение обнаруженного вектора движения становится больше предварительно установленного значения S, и выводит входной видеосигнал, скорректированный с помощью корректора медленно движущегося динамического изображения, в устройство отображения, когда значение обнаруженного вектора движения меньше предварительно установленного значения S. Изобретение позволяет выполнить оптимальную коррекцию динамического изображения как для быстро движущейся части динамического изображения, так и для медленно движущейся части динамического изображения, которые будут отображаться на устройстве отображения.
Недостатком прототипа является то, что в нем используется только два значения скорости движения объекта, и с соответственно все движения с другими скоростями будут либо недокорректированы, либо перекорректированы. Также прототип имеет сложную реализацию и не позволяет оптимально исправить "лесенку" на границах движущихся объектов при чересстрочной развертке исходного изображения.
Рассмотренные выше и другие варианты реализации коррекции изображений не обеспечивают эффективное увеличение четкости в силу возрастания заметности составляющих шума и искажений, которое имеет место при увеличении степени коррекции. Соответственно преимущество имеют варианты реализации адаптивной коррекции, которые позволяют снизить размытие и характерные искажения границ движущихся объектов, при этом исключить возможность размытия и искажения неподвижных частей изображения. При этом следует учитывать и специфику процесса формирования сигнала изображения в современных видео и телевизионных системах, и специфику восприятия человеком пространственно-временной структуры изображения.
Соответственно, необходимо разработать устройство обработки изображений с адаптивной коррекцией и антишумовой обработкой изображения, которые не имеют указанных недостатков и не вносят существенных искажений в пространственный спектр сигнала изображения, что особенно важно для цифровых видео и телевизионных систем с сжатием сигнала изображения.
Полезная модель позволяет устранить недостатки предшествующего уровня техники, и задачей является создание модуля адаптивной коррекции движущихся изображений, при этом полезная модель направлена на достижение нового технического результата - снижение заметности искажений движущихся объектов на экране устройства отображения, например, позволяет в значительной степени исправить "лесенку" на границах движущихся объектов при чересстрочной развертке исходного изображения, тем самым повысить качество отображения движущихся объектов на экране телевизора. Также обеспечивается снижение вычислительной нагрузки и тем самым возможность более эффективной адаптивной коррекцией движущихся изображений.
Указанный технический результат достигается тем, что предложено устройство обработки изображений с адаптивной коррекцией движущихся изображений для воспроизведения выходного изображения на основании входного изображения, при этом устройство дополнительно содержит: блок детектора вектора движения для обнаружения вектора движения во входного изображении и блок коррекции движущихся изображений, полученных с упомянутого детектора вектора движения, отличающееся тем, что устройство выполнено с возможностью анализа входного изображения для выделения отдельных объектов в поле кадра, посредством автоматической сегментации изображения с адаптивно настраиваемыми параметрами сегментации, осуществления покадрового сравнения каждого из выделенных сегментов изображения и расчета вектора движения для отдельных сегментов, в результате, чего расчетное перемещение и движение отдельных сегментов изображения для каждого следующего кадра сравнивается с реальным его изображением следующего кадра и строится массив корректирующих коэффициентов для обеспечения максимальной степени соответствия между расчетным и реальным изображением объекта и указанный массив корректирующих коэффициентов используется для коррекции изображения каждого последующего кадра изображений, в результате чего выводится скорректированное выходное изображение для его отображения.
Предпочтительными вариантами осуществления полезной модели является выполнение устройства обработки изображений с адаптивной коррекцией движущихся изображений, в котором корректируется смещение сегмента на следующем кадре относительно предыдущего кадра изображения. Также в устройстве отображения изображений с адаптивной коррекцией движущихся изображений корректирующие коэффициенты подбираются индивидуально для каждого движущегося объекта на основе анализа информации о скорости и направлении перемещения объекта по полю кадра изображения. Также предложенное устройство выполнено с возможностью обработки входного изображения как с чересстрочной разверткой так и построчной разверткой. Устройство обработки изображений с адаптивной коррекцией движущихся изображений может входить в состав, например, телевизора, плазменной индикаторной панели или жидкокристаллического устройства отображения, спутникового тюнера, видеомагнитофона, устройства записи и воспроизведения, получая входной сигнал изображения с соответствующих средств этих устройств.
Таким образом, все отличительные от прототипа признаки предложенного устройства направлены на получение технического результата, а именно, обеспечение возможности снизить заметность искажений движущихся объектов на экране телевизора, например, позволяет в значительной степени исправить "лесенку" на границах движущихся объектов при чересстрочной развертке исходного изображения, тем самым повысить качество отображения движущихся объектов на экране телевизора.
Проведенный анализ уровня техники и наиболее близкого аналога позволяет определить, что предложенное техническое решение, характеризующееся описанной совокупностью существенных признаков является новым, а возможность его использования в промышленности определяет его как промышленно применимым.
Эти и другие аспекты устройства обработки изображений с адаптивной коррекцией движущихся изображений согласно предложенной полезной модели станут очевидными и будут объяснены со ссылками на реализации и варианты осуществления, описанные в дальнейшем, и со ссылками на чертеж.
На фиг.1 показана принципиальная блок-схема устройства обработки изображения с адаптивной коррекцией движущихся изображений на основе технологии Motion Stream Technology для использования в телевизионном приемнике или устройстве отображения.
Так фиг.1 схематично иллюстрирует устройство, например, телевизор оснащенный модулем адаптивной коррекцией движущихся изображений Motion Stream Technology, содержащий последовательно соединенные между собой с возможностью осуществления связи блок детектора вектора движения 1 для обнаружения вектора движения во входного изображении и блок коррекции движущихся изображений 2, полученных с упомянутого блока детектора вектора движения. Предложенное устройство отображения изображений функционирует следующим образом. Входное изображение YINP содержит последовательность кадров телевизионного изображения, которые анализируются, в результате чего строится массив корректирующих коэффициентов Y11
YMN для отдельных элементов изображения. Корректирующие коэффициенты подбираются индивидуально для каждого движущегося объекта на основе анализа информации о скорости и направлении перемещения объекта по полю кадра изображения. Массив корректирующих коэффициентов используется при отображении выходного изображения YOUT на экране устройства отображения. Так на первом этапе анализа изображения осуществляется выделение отдельных объектов в поле кадра методом автоматической сегментации изображения с адаптивно настраиваемыми параметрами сегментации. На следующем этапе осуществляется покадровое сравнение каждого из выделенных сегментов изображения и расчет вектора движения для отдельных сегментов. Так расчетное перемещение и движение отдельных сегментов изображения для каждого следующего кадра сравнивается с реальным его изображением следующего кадра и строится массив корректирующих коэффициентов для обеспечения максимальной степени соответствия между расчетным и реальным изображением объекта. Этот массив корректирующих коэффициентов и используется для коррекции изображения каждого последующего кадра. Корректируется в первую очередь смещение сегмента на следующем кадре относительно предыдущего кадра, это позволяет, например, в значительной степени исправить "лесенку" на границах движущихся объектов при чересстрочной развертке исходного изображения, вызванную тем, что соседние строки снимаются в соседних полукадрах (т.е. в разные моменты времени). Использование адаптивных методов обеспечивает оптимальный подбор корректирующих параметров для отдельных фрагментов изображения. Это позволяет с одной стороны значительно снизить размытие и характерные искажения границ движущихся объектов. С другой стороны исключается возможность размытия и искажения неподвижных частей изображения, что традиционно воспринимается зрителем как общее снижение резкости картинки.
Использование адаптивной коррекции движущихся изображений с технологией Motion Stream Technology в телевизоре обеспечивает повышение качества изображения как движущихся, так и неподвижных объектов, что позволяет получить четкую и чистую картинку даже при воспроизведении сцен с многочисленными движущимися объектами.
Полезная модель может быть осуществлена посредством аппаратных средств, содержащих несколько отличных элементов или посредством запрограммированного процессора/компьютера. Так модуль адаптивной коррекции движущихся изображений выполнен преимущественно в виде запрограммированного процессора или микросхемы.
Перечисленные средства/модули или несколько из этих средств могут быть воплощены одним и тем же элементом аппаратных или программных средств. Альтернативно устройство адаптивной коррекции движущихся изображений не содержит необязательного устройства отображения, но выдает выходные изображения к устройству, которое может содержать устройство отображения.
Вышеупомянутые варианты осуществления полезной модели не являются исчерпывающими и приведены только с целью пояснения полезной модели и подтверждения ее промышленной применимости и специалисты в данной области техники способны создавать альтернативные варианты ее осуществления без отрыва от объема приложенной формулы, но в пределах сущности полезной модели, отраженной в описании.
1. Устройство обработки изображений с адаптивной коррекцией движущихся изображений для воспроизведения выходного изображения на основании входного изображения, при этом устройство содержит детектор вектора движения для обнаружения вектора движения во входном изображении и блок коррекции движущихся изображений, полученных с упомянутого детектора вектора движения, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью анализа входного изображения для выделения отдельных объектов в поле кадра посредством автоматической сегментации изображения с адаптивно настраиваемыми параметрами сегментации, далее осуществляется покадровое сравнение каждого из выделенных сегментов изображения и расчет вектора движения для отдельных сегментов, в результате чего расчетное перемещение и движение отдельных сегментов изображения для каждого следующего кадра сравнивается с реальным его изображением следующего кадра, и строится массив корректирующих коэффициентов для обеспечения максимальной степени соответствия между расчетным и реальным изображением объекта, и полученный массив корректирующих коэффициентов используется для коррекции изображения каждого последующего кадра изображений для вывода выходного изображения.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корректируется смещение сегмента на следующем кадре относительно предыдущего кадра изображения.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корректирующие коэффициенты подбираются индивидуально для каждого движущегося объекта на основе анализа информации о скорости и направлении перемещения объекта по полю кадра изображения.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входное изображение представляет собой изображение с чересстрочной разверткой.
5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что оно входит в состав телевизора, плазменной индикаторной панели или жидкокристаллического устройства отображения, спутникового тюнера, видеомагнитофона, устройства записи и воспроизведения, получая входной сигнал двумерного изображения с этих устройств.
