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 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.
INP
11
MN
OUT
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 Y содержит последовательность кадров телевизионного изображения, которые анализируются, в результате чего строится массив корректирующих коэффициентов Y…Y 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 Y 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.