數字影像穩定方法與系統的制作方法

專利名稱：數字影像穩定方法與系統的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種數字影像的處理方法，且特別是有關于一種穩定數字影像的
方法與系統。
背景技術：
科技的演進使得電子產品的功能日趨強大，而除了功能種類的多寡及其實用性之 外，為了因應消費者對于電子產品外觀上的需求，時下的電子產品也紛紛走向輕薄短小的 設計趨勢。但不難想見的是，對于具有影像擷取功能的電子產品來說，輕巧的外型卻容易讓 使用者因拿持不穩而導致影像晃動的情況產生。 影像穩定(Image Stabilization, IS)便是為了解決上述問題所發展出的一項技 術。其中，數字式影像穩定(Digital Image Stabilization, DIS)系統主要包括移動估測 (Motion Estimation,ME)與移動更正(Motion Correction,MC)這兩個單元。移動估測單 元系用以取得影像中數個區域的區域移動向量，進而決定影像整體移動的全域移動向量。 而移動更正單元則是根據移動估測單元所取得的信息來移除視頻中不必要的晃動，進而產 生穩定的影像輸出結果。 然而，移動估測單元在計算區域移動向量時多半是使用單一位元平面匹配 (Single Bit-Plane Matching)或復合位元平面匹配(Multiple Bit-Plane Matching)這 兩種方法。其中，單一位元平面匹配僅會以影像中具特定頻帶的信息來進行估測，而無法 在各類影像中提供較佳的估算結果，另外在對原始影像進行匹配時，也必須耗費相當多的 時間在二值化位元平面處理上。復合位元平面匹配則只單純考慮影像中的原始位元平面， 而可能會因為原本灰階值相近的兩個像素在某些原始位元平面上二值化的值不同，而降低 匹配的準確度。除此之外，移動估測單元在計算全域移動向量時所使用的全域移動估測 (Global MotionEstimation，GME)方法則大多是根據所有的區域移動向量產生一個全域移 動向量。然而在并非所有的區域移動向量皆為實際移動方向的情況下，所估算出的全域移 動向量則不夠準確。 上述情況都將對數字式影像穩定系統的效能造成負面影響，不但無法準確產生穩 定的影像，且在以硬件實現上亦須耗費相當大的復雜度。

發明內容
本發明提供一種數字影像穩定方法，能快速且準確地進行影像的位元平面匹配， 降低在穩定影像的過程中計算區域移動向量的復雜度。 本發明提供一種數字影像穩定系統，避免因為不可靠的區域移動向量而造成影像 的全域移動向量的誤判。 為達到上述及其他目的，本發明提出一種數字影像穩定方法，用于包括數個影像 的影像序列，其中各影像符合一像素深度。此方法首先將目前影像劃分為數個目標區塊，并 定義各目標區塊在前一張影像中所分別對應的搜尋范圍。接著，根據目前影像以及前一張
5影像所分別對應的數個原始位元平面(rawbit-plane)定義出各自的K個格雷碼位元平面 (Gray-coded bit-plane)，其中K為小于像素深度的正整數。接下來比較以各自對應的K 個格雷碼位元平面交錯組合成的目標區塊與相對的搜尋范圍，以取得各個目標區塊與搜尋 范圍之間的數個相關性量測值。最后，利用各個目標區塊的所有相關性量測值的平均值與 最小值，估計表示目前影像相較于前一張影像移動的全域移動向量，并依據全域移動向量 計算反應出影像序列移動的累加移動向量，以根據累加移動向量從目前影像中決定輸出影 像。 在本發明的一實施例中，其中各個目標區塊彼此不相互重疊，且小于或等于對應 的搜尋范圍的大小。 在本發明的一實施例中，此方法更包括對各個原始位元平面進行格雷碼轉換 (Gray-coded transform)，以及取得經過轉換的K個原始位元平面以作為K個格雷碼位元 平面。 在本發明的一實施例中，其中在比較以各自的K個格雷碼位元平面交錯組合成的 目標區塊與相對的搜尋范圍的步驟之前，更包括選擇其中一個目標區塊。接著在所選擇的 目標區塊對應的搜尋范圍中定義數個候選區塊，且各候選區塊的大小符合于目標區塊。接 下來，分別將所選擇的目標區塊以及各候選區塊劃分為多個宮格(grid)，且每個宮格表示 一個像素。最后，交錯指派各自對應的K個格雷碼位元平面其中之一給每K個宮格，以分別 組成所選擇的目標區塊與候選區塊的交錯式格雷碼位元平面。 在本發明的一實施例中，其中比較所選擇的目標區塊與相對的搜尋范圍以取得相
關性量測值的步驟包括對所選擇的目標區塊與各個候選區塊的交錯式格雷碼位元平面進
行布林函數運算，并以運算結果作為所選擇的目標區塊的各個相關性量測值。 在本發明的一實施例中，其中在進行布林函數運算的步驟之后，更包括取得產生
最小的相關性量測值的移動向量，以作為所選擇的目標區塊的區域移動向量。 在本發明的一實施例中，此方法更包括定義數個數值區間，且各數值區間分別對
應于一個累計權重值。在計算所選擇的目標區塊的所有相關性量測值的平均值與最小值
后，取得平均值與最小值的差值，并判斷上述差值所屬的數值區間。最后，給予所選擇的目
標區塊的區域移動向量對應的累計權重值。 在本發明的一實施例中，其中估計表示目前影像移動的全域移動向量的步驟，包
括根據各個目標區塊的區域移動向量與相對的累計權重值，統計出累計次數最高的區域移
動向量。接著以累計次數最高的區域移動向量作為目前影像的全域移動向量。 在本發明的一實施例中，其中計算累加移動向量的步驟包括計算在最初影像至目
前影像之間利用每相鄰兩張影像所估計的全域移動向量的總和，并以上述總和作為累加移
動向量。 在本發明的一實施例中，其中輸出影像的解析度小于目前影像。 在本發明的一實施例中，其中根據累加移動向量決定輸出影像的步驟包括提供調
整閾值。而在累加移動向量小于或等于調整閾值時，依據累加移動向量決定輸出影像。而在
累加移動向量大于調整閾值時，依據累加移動向量的正負性與調整閾值來決定輸出影像。
其中，調整閾值系對應于目前影像以及輸出影像的解析度。 從另一觀點來看，本發明提出一種數字影像穩定系統，包括區域移動向量估算裝置、全域移動向量估算裝置，以及移動更正裝置。其中，區域移動向量估算裝置用以接收包括數個影像的影像序列，且每個影像符合一像素深度。區域移動向量估算裝置將目前影像劃分為數個目標區塊，并定義上述目標區塊在前一張影像中所分別對應的搜尋范圍，以及根據目前影像與前一張影像所分別對應的數個原始位元平面定義各自的K個格雷碼位元平面。接著比較以各自對應的K個格雷碼位元平面交錯組合成的目標區塊與相對的搜尋范圍，以取得各目標區塊與搜尋范圍之間的數個相關性量測值。其中，K為小于像素深度的正整數。全域移動向量估算裝置與區域移動向量估算裝置相連，用以利用各個目標區塊的所有相關性量測值的平均值與最小值，估計表示目前影像相較于前一張影像移動的全域移動向量。移動更正裝置則連接至全域移動向量估算裝置，用以依據全域移動向量計算反應影像序列移動的累加移動向量，并根據累加移動向量從目前影像中決定輸出影像。
在本發明的一實施例中，其中各個目標區塊彼此不相互重疊，且小于或等于對應的搜尋范圍的大小。 在本發明的一實施例中，其中區域移動向量估算裝置更包括格雷碼轉換單元，用以對各個原始位元平面進行格雷碼轉換，并取得經過轉換的K個原始位元平面以作為K個格雷碼位元平面。 在本發明的一實施例中，其中區域移動向量估算裝置更包括交錯式格雷碼位元平面產生單元，用以選擇其中一個目標區塊，并在所選擇的目標區塊對應的搜尋范圍中定義數個候選區塊。分別將所選擇的目標區塊以及各候選區塊劃分為數個宮格，以及交錯指派各自對應的K個格雷碼位元平面其中的一給每K個宮格，以分別組成所選擇的目標區塊與候選區塊的交錯式格雷碼位元平面。其中，各候選區塊的大小符合于目標區塊，且各宮格表示一個像素。 在本發明的一實施例中，其中區域移動向量估算裝置更包括匹配單元，用以對所選擇的目標區塊與各候選區塊的交錯式格雷碼位元平面進行布林函數運算，并以運算結果作為所選擇的目標區塊的上述相關性量測值。 在本發明的一實施例中，其中匹配單元取得產生最小的相關性量測值的移動向量以作為所選擇的目標區塊的區域移動向量。 在本發明的一實施例中，其中匹配單元計算所選擇的目標區塊的所有相關性量測值的平均值與最小值。而全域移動向量估算裝置定義數個數值區間，且各數值區間分別對應于一個累計權重值。在取得平均值與最小值的差值后，判斷差值所位于的數值區間，并給予所選擇的目標區塊的區域移動向量對應的累計權重值。 在本發明的一實施例中，其中全域移動向量估算裝置根據各目標區塊的區域移動向量與相對的累計權重值，統計出累計次數最高的區域移動向量，并以累計次數最高的區域移動向量作為目前影像的全域移動向量。 在本發明的一實施例中，其中移動更正裝置計算在最初影像至目前影像之間利用
每相鄰兩張影像所估計的全域移動向量的總和，并以上述總和作為累加移動向量。 在本發明的一實施例中，其中輸出影像的解析度小于目前影像。 在本發明的一實施例中，其中移動更正裝置取得調整閾值，在累加移動向量小于
或等于調整閾值時，依據累加移動向量決定輸出影像；而在累加移動向量大于調整閾值時，
依據累加移動向量的正負性與調整閾值來決定輸出影像。其中，調整閾值對應于目前影像以及輸出影像的解析度。 基于上述，本發明是透過交錯式格雷碼位元平面的匹配比較來計算相鄰兩張影像的區域移動向量。并利用權重累計的方式從數個區域移動向量中決定出適當的全域移動向量。如此一來不但能降低影像穩定時的運算復雜度，同時可以大幅提升穩定結果可靠性。


為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具體實施方式
作詳細說明，其中
圖l是依照本發明的
圖2是依照本發明的
圖3是依照本發明的
圖4是依照本發明的
圖5是依照本發明的
圖6是依照本發明的
主要元件符號說明
100 :數字影像穩定系統
110 :區域移動向量估算裝置
111 :格雷碼轉換單元
113 :交錯式格雷碼位元平面產生單元
115:匹配單元
120 :全域移動向量估算裝置
130 :移動更正裝置 210 250 :本發明的一實施例所述的數字影像穩定方法的各步驟
300 :交錯式格雷碼位元平面 510 550 :本發明的一實施例所述的決定輸出影像的各步驟
具體實施例方式
圖1是依照本發明的一實施例所繪示的數字影像穩定系統的方塊圖。請參閱圖1，數字影像穩定系統100包括區域移動向量估算裝置110、全域移動向量估算裝置120，以及移動更正裝置130，用以根據交錯式格雷碼位元平面(Interlaced Gray-coded bit-plane)的匹配來快速求得影像的區域移動向量，并估測區域移動向量的可靠度進而取得最適當的全域移動向量，據以對影像序列進行移動修正。其中，數字影像穩定系統ioo可配置在攝影機或行動視頻電話等各種影像擷取產品中，在此并不限制影像擷取產品的范圍。以下將分別針對數字影像穩定系統100中各裝置的功能進行詳細說明。 在本實施例中，區域移動向量估算裝置110包括格雷碼轉換單元111、交錯式格雷碼位元平面產生單元113，以及匹配單元115。其中，區域移動向量估算裝置110可透過具備運算處理能力的硬件、軟件，或其組合實現。區域移動向量估算裝置iio在接收包括數個影像的影像序列后，可透過內部的三個單元來建立交錯式格雷碼位元平面，以求得目前影像中所有目標區塊的于前一張影像所相對應的數個相關性量測值以及區域移動向量。在一
實施例所繪示的數字影像穩定系統的方塊圖。
實施例所繪示的數字影像穩定方法的流程圖。
實施例所繪示的交錯式格雷碼位元平面的示意圖。
實施例所繪示的數值區間與累計權重值的對應表。
實施例所繪示的決定輸出影像的流程圖。
實施例所繪示的的原始影像與輸出影像的示意圖。
8實施例中，區域移動向量估算裝置iio可在接收影像序列時便預先建立目前影像與前一張
影像的交錯式格雷碼位元平面。而在另一實施例中則可以在進行比較時再動態取得，在此并不限制其范圍。 全域移動向量估算裝置120與區域移動向量估算裝置110相連，以每個目標區塊的所有相關性量測值作為累計各區域移動向量的依據，再以例如建立區域移動向量的直方圖的方式，從直方圖中取得具有最大統計量的區域移動向量來作為最適于表示目前影像移動的全域移動向量。其中，全域移動向量估算裝置120可透過具備運算處理能力的硬件、軟件，或其組合實現。 與全域移動向量估算裝置120相連的移動更正裝置130則會計算可反應整個影像序列移動的累加移動向量，并根據累加移動向量從目前影像中決定一個輸出影像。其中，移動更正裝置130可以是具備運算處理能力的硬件、軟件，或其組合，在此并不加以限制。以下將以數字影像穩定系統100的詳細運作流程為例，進而對本發明進行更進一步的說明。
圖2是依照本發明的一實施例所繪示的數字影像穩定方法的流程圖。請同時參閱圖1與圖2，由于區域移動向量估算裝置110是以區塊匹配的方式來計算區域移動向量，因此在接收包括數個影像的影像序列后，如步驟210所示，區域移動向量估算裝置110首先將目前影像劃分為數個目標區塊，并定義各目標區塊在前一張影像中所分別對應的搜尋范圍。其中，每個目標區塊彼此不相互重疊，且小于或等于對應的搜尋范圍的大小。
接著如步驟220所示，透過區域移動向量估算裝置110中的格雷碼轉換(Gray-coded transform)單元lll，根據目前影像與前一張影像所分別對應的數個原始位元平面(raw bit-plane)定義出各自的K個格雷碼位元平面(Gray-coded bit-plane)。其中，影像序列中的每個影像均具有一像素深度，而K為小于此像素深度的正整數。
詳細地說， 一張像素深度為D的影像能以下列二進制形式表示之
f (x， y) = bD—! (x， y) 2D—丄+V2 (x， y) 2D—2+……+1^ (x， y) 2丄+b。 (x， y) 20
其中，(x，y)表示影像中的像素位置，而bi(x，y)則表示第i階的原始位元平面(其中i為小于D的正整數)。在分別將目前影像與前一張影像以上述二進制形式表示之后，格雷碼轉換單元111可取得目前影像與前一張影像的所有原始位元平面，并對各原始位元平面進行格雷碼轉換，再取得經過轉換后的K個原始位元平面以作為各自的K個格雷碼位元平面。舉例來說，格雷碼轉換單元111例如是以下列方程序來進行格雷碼轉換
gD—! = bD—igi = bi+1,0 S i < D - 2 其中，b。—與bi+1表示原始位元平面，而gD—工與gi則表示轉換而成的格雷碼位元平面。在本實施例中，假設影像序列中每個影像的像素深度為8，格雷碼轉換單元111例如會對目前影像與前一張影像的8個原始位元平面進行格雷碼轉換，進而取得各自的4個格雷碼位元平面。 接著在步驟230中，區域移動向量估算裝置110以各自對應的K個(例如4個)格雷碼位元平面交錯組合成目標區塊與相對的搜尋范圍。接著再對交錯組合成的結果進行匹配比較，以取得各目標區塊與搜尋范圍之間的數個相關性量測值。 以目前影像的其中一個目標區塊為例，在格雷碼轉換單元111分別定義目前影像與前一張影像各自的K個格雷碼位元平面后，交錯式格雷碼位元平面產生單元113將以像素為單位把此目標區塊劃分為數個宮格(grid)。亦即，每個宮格表示一個像素。接著以交錯的方式將目前影像所對應的K個格雷碼位元平面其中之一指派給每K個宮格，以產生目標區塊的交錯式格雷碼位元平面。 假設格雷碼轉換單元111取得目前影像的4個格雷碼位元平面，分別是gp、gq、^，以及gs，那么由交錯式格雷碼位元平面產生單元113所建立的交錯式格雷碼位元平面則好比像圖3的交錯式格雷碼位元平面300所示，交錯地以gp、 gq、 ^與gs來表示影像中的每4個像素。其中，P、q、r、s是選自0至D-1中的4個數值。在本實施例中，p、 q、 r、 s例如是2、3、4，5。 除了產生目前影像中目標區塊的交錯式格雷碼位元平面之外，交錯式格雷碼位元平面產生單元113亦會在目標區塊所對應的搜尋范圍中定義數個候選區塊，并依照上述方式建立各個候選區塊的交錯式格雷碼位元平面。其中，候選區塊的大小與目標區塊相符。
在產生目標區塊與各候選區塊的交錯式格雷碼位元平面后，接著由匹配單元115對交錯式格雷碼位元平面進行位元匹配動作。在本實施例中，匹配單元115對目標區塊與各候選區塊的交錯式格雷碼位元平面進行布林函數運算(例如XOR運算)，并以運算結果作為目標區塊的相關性量測值。其中，匹配單元115例如是以下列方程序計算相關性量測值C(m， n):
M-l N-C(m，n)二ZJ^(x,y)十I^(x + m,y + n) , -pSm,"p-l
x=0 y=0 在上述方程序中，V(x，y)與I,、x，y)分別表示目前影像的目標區塊以及前一張影像中各候選區塊的交錯式格雷碼位元平面，MXN為目標區塊及候選區塊的大小，而p則是決定搜尋范圍大小的參數。在本實施例中，匹配單元115將以能產生最小的相關性量測值C(m，n)的移動向量(m，n)作為所目標區塊的區域移動向量。 在格雷碼轉換單元111取得目前影像與前一張影像的各K個格雷碼位元平面后，交錯式格雷碼位元平面產生單元113可依序選取目前影像中的其中一個目標區塊，以產生所選取的目標區塊及其候選區塊的交錯式格雷碼位元平面，接著再由匹配單元115計算所選取的目標區塊的數個相關性量測值以及區域移動向量。如此一來，便可得到目前影像中每個目標區塊所分別對應的所有相關性量測值以及區域移動向量。 接下來在步驟240中，由全域移動向量估算裝置120根據各目標區塊的相關性量測值，估計用以表示目前影像相較于前一張影像移動的全域移動向量。由于同質性(homogeneous)區塊在一個同質性搜尋范圍(例如亮度差異不大的范圍)中進行匹配時會得到不可靠的區域移動向量，因此在利用區域移動向量產生全域移動向量時，為了避免不可靠的區域移動向量影響全域移動向量的準確性，因此在本實施例中全域移動向量估算裝置120會額外以各目標區塊的所有相關性量測值作為估算全域移動向量的依據。
詳細地說，全域移動向量估算裝置120預先定義多個數值區間，且定義各數值區間所分別對應的累計權重值。其中，累計權重值越高表示累計的次數越多。在匹配單元115計算各目標區塊的所有相關性量測值的平均值與最小值，并將其傳送給全域移動向量估算裝置120之后，全域移動向量估算裝置120判斷每個目標區塊所對應的平均值與最小值的差值系位于哪個數值區間，進而給予各目標區塊的區域移動向量該數值區間所對應的累計權重值。接著，全域移動向量估算裝置120根據各目標區塊的區域移動向量與其累計權重值，統計出累計次數最高的區域移動向量，并以累計次數最高的區域移動向量作為目前影像的全域移動向量。 圖4是依照本發明的一實施例所繪示的數值區間與累計權重值的對應表。其中，全域移動向量估算裝置120共定義了五個數值區間。假設某個目標區塊的所有相關性量測值的平均值減最小值大于128，那么這個目標區塊的區域移動向量的累計權重值便是8。
延續圖4的實施例，假設目前影像包括B2、 B3與B4這4個目標區塊，其對應的區域移動向量分別是LMVpLM、、LMV3，與LMV4。假設目標區塊B工的所有相關性量測值的平均值減最小值介于16到32之間，那么目標區塊B工的區域移動向量LM^便具有累計權重值1。假設目標區塊82的所有相關性量測值的平均值減最小值大于128，那么目標區塊B2的區域移動向量LMV2便具有累計權重值8。倘若目標區塊B3與B4的所有相關性量測值的平均值減最小值同樣介于16到32之間，區域移動向量LMV3與LMV4便具有累計權重值1。如上所述，全域移動向量估算裝置120例如將繪制各區域移動向量的直方圖，進而取得累計次數最高的區域移動向量(在本實施例中為區域移動向量LMV》以作為目前影像的全域移動向量。 最后如步驟250所示，由移動更正裝置130依據全域移動向量計算可反應整個影像序列移動的累加移動向量，并根據累加移動向量從目前影像中決定一個穩定的輸出影像。其中，輸出影像的解析度系小于目前影像。由于全域移動向量估算裝置120所取得的全域移動向量僅能反應目前影像與前一張影像之間的移動，因此為了穩定整個影像序列，移動更正裝置130會累計在最初影像至目前影像之間利用每相鄰兩張影像所估計的全域移動向量的總和，并以上述總和作為累加移動向量。在本實施例中，累加移動向量AMVt的計算方式如下所示
<formula>formula see original document page 11</formula> 其中，AMVt與AMW—1分別為第t個與第t_l個影像的累加移動向量，而GMV1則是
利用第t個影像與第t-l個影像所計算出的全域移動向量。 值得一提的是，為了避免累加移動向量超出移動更正范圍，移動更正裝置130將定義一個調整閾值以作為移動更正的依據。其中，調整閾值系對應于目前影像以及輸出影像的解析度。舉例來說，假設目前影像的解析度為160X128，而輸出影像的解析度為144X112，那么調整閾值便是8。圖5是依照本發明的一實施例所繪示的決定輸出影像的流程圖。如圖5所示，首先在步驟510中，由移動更正裝置130判斷累加移動向量是否大于調整閾值。若累加移動向量小于或等于調整閾值，則如步驟520所示，直接依據累加移動向量來決定輸出影像。然而，若累加移動向量大于調整閾值，意味著使用者是刻意地平移影像擷取產品，此時若直接依據累加移動向量來決定輸出影像，將導致輸出影像超過原始影像所定義的范圍。因此接著在步驟530中，判斷累加移動向量的正負性(即判斷是否大于O)。若累加移動向量為負，則在步驟540中，將累加移動向量設定為負的調整閾值，接著再依據累加移動向量決定輸出影像。若累加移動向量為正，則如步驟550所示，以正的調整閾值作為累加移動向量，最后再依據累加移動向量決定輸出影像。如此一來，不但能避免在輸出影像中出現未定義的像素，同時也能保留使用者刻意平移影像擷取產品所造成的效果。
圖6是依照本發明的一實施例所繪示的的原始影像與輸出影像的示意圖。在整個影像序列具有累加移動向量但不超過移動更正范圍的情況下，透過數字影像穩定系統ioo
的運作，將根據累加移動向量裁切出一個解析度小于原始影像的穩定輸出影像。 綜上所述，本發明所述的數字影像穩定方法與系統是透過交錯式格雷碼位元平面
的匹配來計算相鄰兩張影像的區域移動向量，在硬件實作上僅需利用X0R邏輯門便可建立
交錯式格雷碼位元平面并產生匹配結果，不但易于實現且不會造成時間延遲或增加成本，
同時也能有效地降低以原始影像來進行匹配的運算復雜度。再者，由于格雷碼具有在相鄰
字碼間只有一個位元不同的特性，利用交錯式格雷碼位元平面進行匹配可解決兩灰階值相
近的像素在某些原始位元平面不同而可能造成匹配準確度降低的問題。除此之外，利用在
計算區域移動向量時附加產生的相關性量測值來估算全域移動向量，不僅能使全域移動向
量更具可靠性，同時也不需要額外的計算時間，進而能快速且正確地穩定影像序列，產生更
佳的數字影像穩定效果。 雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發明的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
權利要求
一種數字影像穩定方法，用于一影像序列，其中該影像序列包括符合一像素深度的多個影像，該方法包括劃分目前的該影像為多個目標區塊，并定義各該些目標區塊在前一張的該影像中所分別對應的一搜尋范圍；根據目前的該影像以及前一張的該影像所分別對應的多個原始位元平面定義各自的K個格雷碼位元平面，其中K為小于該像素深度的正整數；比較以各自對應的該K個格雷碼位元平面交錯組合成的該些目標區塊與相對的該搜尋范圍，以取得各該些目標區塊與該搜尋范圍之間的多個相關性量測值；利用各該些目標區塊的該些相關性量測值的一平均值與一最小值，估計表示目前的該影像相較于前一張的該影像移動的一全域移動向量；以及依據該全域移動向量計算反應該影像序列移動的一累加移動向量，并根據該累加移動向量從目前的該影像中決定一輸出影像。
2. 如權利要求1所述的數字影像穩定方法，其特征在于，各該些目標區塊彼此不相互 重疊，且小于或等于對應的該搜尋范圍的大小。
3. 如權利要求1所述的數字影像穩定方法，更包括 對各該些原始位元平面進行一格雷碼轉換；以及 取得經過轉換的K個原始位元平面以作為該K個格雷碼位元平面。
4. 如權利要求l所述的數字影像穩定方法，其特征在于，在比較以各自的該K個格雷碼 位元平面交錯組合成的該些目標區塊與相對的該搜尋范圍的步驟之前更包括選擇該些目標區塊其中之一；在所選擇的該目標區塊對應的該搜尋范圍中，定義多個候選區塊，其中各該些候選區 塊的大小符合該目標區塊；分別劃分所選擇的該目標區塊以及各該些候選區塊為多個宮格，其中各該些宮格表示 一像素；以及交錯指派各自對應的該K個格雷碼位元平面其中之一給每K個宮格，以分別組成所選 擇的該目標區塊與該些候選區塊的一交錯式格雷碼位元平面。
5. 如權利要求4所述的數字影像穩定方法，其特征在于，比較所選擇的該目標區塊與 相對的該搜尋范圍以取得該些相關性量測值的步驟包括對所選擇的該目標區塊與各該些候選區塊的該交錯式格雷碼位元平面進行一布林函 數運算，并以運算結果作為所選擇的該目標區塊的該些相關性量測值。
6. 如權利要求5所述的數字影像穩定方法，其特征在于，在進行該布林函數運算的步 驟之后更包括取得產生最小的該相關性量測值的一移動向量作為所選擇的該目標區塊的一區域移 動向量。
7. 如權利要求6所述的數字影像穩定方法，其特征在于，更包括 定義多個數值區間，且各該些數值區間分別對應于一累計權重值； 計算所選擇的該目標區塊的該些相關性量測值的該平均值與該最小值； 取得該平均值與該最小值的一差值； 判斷該差值所位于的該數值區間；以及給予所選擇的該目標區塊的該區域移動向量對應的該累計權重值。
8. 如權利要求7所述的數字影像穩定方法，其特征在于，估計表示目前的該影像移動 的該全域移動向量的步驟包括根據各該些目標區塊的該區域移動向量與相對的該累計權重值，統計出累計次數最高 的該區域移動向量；以及以累計次數最高的該區域移動向量作為目前的該影像的該全域移動向量。
9. 如權利要求1所述的數字影像穩定方法，其特征在于，計算該累加移動向量的步驟 包括計算在最初的該影像至目前的該影像之間利用每相鄰兩張影像所估計的該全域移動 向量的一總和；以及以該總和作為該累加移動向量。
10. 如權利要求1所述的數字影像穩定方法，其特征在于，該輸出影像的解析度小于目 前的該影像。
11. 如權利要求1所述的數字影像穩定方法，其特征在于，根據該累加移動向量決定該 輸出影像的步驟包括提供一調整閾值；在該累加移動向量小于或等于該調整閾值時，依據該累加移動向量決定該輸出影像；以及在該累加移動向量大于該調整閾值時，依據該累加移動向量的正負性以及該調整閾值 決定該輸出影像。
12. 如權利要求11所述的數字影像穩定方法，其特征在于，該調整閾值對應于目前的 該影像以及該輸出影像的解析度。
13. —種數字影像穩定系統，包括一區域移動向量估算裝置，用以接收包括多個影像的一影像序列，且該些影像符合一 像素深度，并劃分目前的該影像為多個目標區塊，并定義各該些目標區塊在前一張的該影 像中所分別對應的一搜尋范圍，以及根據目前的該影像與前一張的該影像所分別對應的多 個原始位元平面定義各自的K個格雷碼位元平面，比較以各自對應的該K個格雷碼位元平 面交錯組合成的該些目標區塊與相對的該搜尋范圍，以取得各該些目標區塊與該搜尋范圍 之間的多個相關性量測值，其中K為小于該像素深度的正整數；一全域移動向量估算裝置，耦接至該區域移動向量估算裝置，用以利用各該些目標區 塊的該些相關性量測值的一平均值與一最小值，估計表示目前的該影像相較于前一張的該 影像移動的一全域移動向量；以及一移動更正裝置，耦接至該全域移動向量估算裝置，用以依據該全域移動向量計算反 應該影像序列移動的一累加移動向量，并根據該累加移動向量從目前的該影像中決定一輸 出影像。
14. 如權利要求13所述的數字影像穩定系統，其特征在于，各該些目標區塊彼此不相 互重疊，且小于或等于對應的該搜尋范圍的大小。
15. 如權利要求13所述的數字影像穩定系統，其特征在于，該區域移動向量估算裝置 更包括一格雷碼轉換單元，用以對各該些原始位元平面進行一格雷碼轉換，并取得經過轉換 的K個原始位元平面以作為該K個格雷碼位元平面。
16. 如權利要求13所述的數字影像穩定系統，其特征在于，該區域移動向量估算裝置 更包括一交錯式格雷碼位元平面產生單元，用以選擇該些目標區塊其中之一，并在所選擇的 該目標區塊對應的該搜尋范圍中定義多個候選區塊，分別劃分所選擇的該目標區塊以及各 該些候選區塊為多個宮格，以及交錯指派各自對應的該K個格雷碼位元平面其中之一給每 K個宮格，以分別組成所選擇的該目標區塊與該些候選區塊的一交錯式格雷碼位元平面，其 中各該些候選區塊的大小符合該目標區塊，且各該些宮格表示一像素。
17. 如權利要求16所述的數字影像穩定系統，其特征在于，該區域移動向量估算裝置 更包括一匹配單元，用以對所選擇的該目標區塊與各該些候選區塊的該交錯式格雷碼位元平 面進行一布林函數運算，并以運算結果作為所選擇的該目標區塊的該些相關性量測值。
18. 如權利要求17所述的數字影像穩定系統，其特征在于，該匹配單元取得產生最小 的該相關性量測值的一移動向量作為所選擇的該目標區塊的一區域移動向量。
19. 如權利要求17所述的數字影像穩定系統，其特征在于，該匹配單元計算所選擇的 該目標區塊的該些相關性量測值的該平均值與該最小值，而該全域移動向量估算裝置定義 多個數值區間，且各該些數值區間分別對應于一累計權重值，在取得該平均值與該最小值 的一差值后，判斷該差值所位于的該數值區間，以及給予所選擇的該目標區塊的該區域移 動向量對應的該累計權重值。
20. 如權利要求19所述的數字影像穩定系統，其特征在于，該全域移動向量估算裝置 根據各該些目標區塊的該區域移動向量與相對的該累計權重值，統計出累計次數最高的該 區域移動向量，并以累計次數最高的該區域移動向量作為目前的該影像的該全域移動向
21. 如權利要求13所述的數字影像穩定系統，其特征在于，該移動更正裝置計算在最 初的該影像至目前的該影像之間利用每相鄰兩張影像所估計的該全域移動向量的一總和， 并以該總和作為該累加移動向量。
22. 如權利要求13所述的數字影像穩定系統，其特征在于，該輸出影像的解析度小于 目前的該影像。
23. 如權利要求13所述的數字影像穩定系統，其特征在于，該移動更正裝置取得一調 整閾值，在該累加移動向量小于或等于該調整閾值時，依據該累加移動向量決定該輸出影 像，以及在該累加移動向量大于該調整閾值時，依據該累加移動向量的正負性以及該調整 閾值決定該輸出影像。
24. 如權利要求23所述的數字影像穩定系統，其特征在于，該調整閾值對應于目前的 該影像以及該輸出影像的解析度。
全文摘要
本發明提出一種數字影像穩定方法與系統。此方法是透過交錯式格雷碼位元平面的匹配比較來計算相鄰兩張影像之間的區域移動向量。并利用權重累計的方式從數個區域移動向量中決定出最適當的全域移動向量。最后以全域移動向量計算累加移動向量來對影像序列進行移動更正，進而產生穩定的輸出影像。
文檔編號H04N1/387GK101753774SQ20081018396
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月16日 優先權日2008年12月16日
發明者王忠信, 賴志群, 郭天穎 申請人:財團法人資訊工業策進會