一种3∶2下拉电影源视频的检测方法

摘要

一种3∶2下拉电影源视频的检测方法，通过包含场差度量模块、场差修正模块、场标号生成模块、场标号预测模块、场标号匹配模块和模式判断模块，对接收到的视频进行计算、修正、匹配以及判断，来检测其是否为3∶2下拉电影源视频。该方法能有效检测出混合编辑的视频中的电影源视频，在视频类型发生变化时能迅速正确地切换去隔行模式，在镜头切换处仍能进行可靠的检测，对静态和动态画面的识别准确率都很高，硬件实现简单、成本低。

说明书

技术领域

本发明属于计算视频、电视扫描格式转换技术领域，涉及一种数字电视系统中检测输入视频是否为3:2下拉电影源视频的方法，以便根据检测结果决定采取何种方法对隔行视频进行去隔行处理。

背景技术

由于图像信号带宽与扫描线的行数成正比，为了将带宽控制在可接受的范围内，过去的模拟电视技术采用了隔行扫描的方式，但这是以图像质量的下降为代价的，尤其是在图像垂直细节丰富或运动剧烈的区域，会有明显的爬行、行抖动和闪烁等瑕疵。由于隔行扫描电视存在很多固有的缺陷，随着用户对图像质量要求的提高，越来越多的电视厂商推出了逐行扫描电视，但在现行的电视系统中，传输的都是隔行信号，需要在接收端进行去隔行处理才能显示逐行视频，另外，即使未来的电视系统是基于逐行视频的，在发送端，也需要将大量珍贵的隔行扫描的视频资料转换为逐行格式。

在现行电视系统传输的隔行视频中，有相当一部分是由逐行视频转化而来的，称其为电影源视频，包括大部分电影，部分电视剧，广告，纪录片以及用电脑制作的动画片等。

电影源视频最初是指由桢率为24桢/秒的电影胶片转化得到的隔行视频。在NTSC制中，通过3:2下拉，将其转换为60场/秒的隔行视频信号。如图1所示，3:2下拉方法以4帧胶片为一个周期，第一帧拆分为奇场01和偶场E1后，再重复一次奇场01；第二帧拆分为偶场E2和奇场02；第三帧拆分为偶场E3和奇场03后，再重复一次偶场E3；第四帧则拆分为奇场04和偶场E4。这样不但保证了奇偶场相邻的基本原则，也将场频变换到了60场/秒。

对于电影源视频，由于其数据源是逐行的，只要能检测出来自同一帧的奇场和偶场信号，并将其合并后，就可以得到没有瑕疵的原始逐行视频。

但是通常的电视系统中混合传输着电影源视频和普通隔行视频信号，这就需要有效检测混合编辑的视频类型，在视频类型发生变化时能迅速正确地切换去隔行模式。现有的电影源视频的检测方法通常存在以下缺点：

1.在不同镜头、场景的连接处容易出错；

2.不能同时提高进入电影模式的速度与可靠性；

3.对静态或运动很微小的视频容易发生误判；

4.阈值是依赖于视频源的，但由于规律的复杂性，难以实现阈值的自适应。

发明内容

为了改进现有的电影源视频检测方法中存在的缺陷，本发明的目的在于，提供一种能区分3:2下拉电影源视频和普通隔行视频的检测方法。在混合编辑的视频类型中，尤其在视频类型发生变化时，该方法能够准确地检测出视频类型，并快速正确的切换去隔行模式。

本发明所采用的技术方案是，3:2下拉电影源视频的检测方法，通过包含场差度量模块、场差修正模块、场标号生成模块、场标号预测模块、场标号匹配模块和模式判断模块对接收到的视频类型进行检测，以判断其是否为3:2下拉电影源视频，该方法包括以下步骤，

将当前场和其前面第一个同奇偶性的场的数据输入场差度量模块，在场差度量模块中计算两场的场差，统计差异点的数目，并作为场差异度输出到场差修正模块；

场差修正模块根据前一场的模式判断结果，如果不是电影模式，则对接收到的场差异度不进行检测和修正，如果是电影模式，则对场差异度进行检测，当检测其为异常场差时，对其进行修正，经过修正的场差异度和前四场的修正场差异度一起作为当前的修正场差异向量，并输出到场标号生成模块，将生成的修正标志信号输出到模式判断模块；

场标号生成模块对接收到的修正场差异向量进行最小元素的检测，并将最小元素的位置作为该场的实际标号输出到场标号匹配模块，如果修正场差异向量的最小元素与其它四个元素的比值均小于一个阈值，则将场标号标志设置为0，否则将场标号标志设置为1，并将场标号标志输出到模式判断模块；

场标号预测模块从存储器中读取上一场的实际标号，求得当前场的预测标号，并输出到场标号匹配模块；

在场标号匹配模块中，将接收到的当前场的预测标号和实际标号进行比较，生成当前场的模式标志信号，从存储器读取上一场的场模式标志向量，生成该场的场模式标志向量，并输出到模式判断模块；

模式判断模块接收修正标志信号、场标号标志和场模式标志向量，如果修正标志信号和场标号标志均为1，且场模式标志向量为全向量，则视频为电影源视频，模式判断结果为1，否则，模式判断结果为0，将模式判断结果输出到去隔行模式控制系统，控制去隔行模式进入电影模式或普通模式。

本发明的特点还在于，在场差修正模块中，对场差异度进行检测的方法为，根据前一场的修正场差异向量求出场差修正值，如果从场差度量模块输入的场差异度大于一个跟场差修正值相对应的阈值，则认为该场差为异常场差。

本发明的另一特点在于，在场差修正模块中，对异常场差的修正方法为，根据镜头标志确定是否需要对异常场差进行修正，如果是，则用场差异修正值取代场差异度。

本发明的有益效果是：能有效区分混合编辑的视频中的电影源视频类型，在视频类型发生变化时能迅速正确地切换去隔行模式，在镜头切换处仍能进行可靠的检测，对静态和动态画面的识别准确率都很高，部分阈值实现了自适应，硬件实现简单、成本低。

附图说明

图1是3:2下拉方法的示意图；

图2是本发明的检测方法流程示意图；

图3是场差调整模块的示意图；

图4是电影源视频的去隔行处理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，3:2下拉方法以4帧胶片为一个周期，第一帧拆分为奇场01和偶场E1后，再重复一次奇场01；第二帧拆分为偶场E2和奇场02；第三帧拆分为偶场E3和奇场03后，再重复一次偶场E3；第四帧则拆分为奇场04和偶场E4。这样不但保证了奇偶场相邻的基本原则，也将场频变换到了60场/秒。

参见图2，本发明的检测方法通过包含场差度量模块1、场差修正模块2、场标号生成模块3、场标号预测模块4、场标号匹配模块5和模式判断模块6对接收到的视频类型进行检测，具体包括以下步骤，

1.将当前场和其前面第一个同奇偶性的场的数据输入场差度量模块1，在场差度量模块1中计算两场的场差，统计差异点的数目，并作为场差异度输出到场差修正模块2；

对第n场信号f_n，用f_n(i，j)表示它在第i行，第j列的亮度值，它之前第一个同奇偶性的场是f_n-2，先求f_n和f_n-2的绝对差异dif_n

dif_n(i，j)＝|f_n(i，j)-f_n-2(i，j)|

然后利用固定阈值thDif对绝对差异dif_n进行二值化，得到差异点标志difP_n(i，j)，差异点标志difP_n(i，j)为1表示两场图像(i，j)位置上的点像素值不同，差异点标志difP_n(i，j)为0表示两场图像(i，j)位置上的点像素值相同，它们的微小差异只是由噪声引起的。差异点标志difP_n(i，j)根据下面的公式进行计算

用f_n和f_n-2两场中差异点的数目difC_n来表示f_n场的前向同性场差异度，根据下面的公式进行计算

$>>>difC>n>>=>>\Sigma >>i>,>j>\; >>difP>n>>>(>i>,>j>)>>.>>>$

2.场差修正模块2根据前一场的模式判断结果，如果不是电影模式，则对接收到的场差异度不进行检测和修正，如果是电影模式，则检测异常场差异度，并根据对其进行选择性的修正。经过修正的场差异度和前四场的修正场差异度一起作为当前的修正场差异向量，并输出到场标号生成模块3，将生成的修正标志信号输出到模式判断模块6；

1)异常场差异度的检测

用异常标志abnorm表示场差异度是否异常，根据下面的公式计算abnorm

$>>abnorm>=>\begin{array}{}>>>1>>>if>>>dif>>C>n>>\ge >co>\times >difModB>>>>>0>>>else>>>>>>>>>\end{array}$

其中，异常标志abnorm＝1表示场差异度异常，场差异度异常的场称为异常场；异常标志abnorm＝0表示场差异度正常。co(1＜co＜2)是一个提前设定的系数。difModB是基准场差异度，其计算如下一部分所示。

2)修正场差异度和基准场差异度的计算

如果上一场的检测结果是电影模式，并且异常场的个数abnDif为0，则根据下式计算小场差异度修正值difModS和基准场差异度difModB：

difModS＝min(M_n-1)

$>>difModB>=>>>(over>>\Sigma >>m>=>1>>5>>>M>>n>->1>>>>(>m>)>>->difModS>)>>4>>>>$

用mDifC_n表示修正场差异度，根据下式计算mDifC_n：

其中，PN_n是当前场的预测标号。

修正场差异向量M_n-1中保存f_n-5，f_n-4，f_n-3和f_n-1五场修正后的前向同性场差异度mDifC_n-5，mDifC_n-4，mDifC_n-3，mDifC_n-2和mDifC_n-1，即

M_n-1＝[mDifC_n-5，mDifC_n-4，mDifC_n-3，mDifC_n-2，mDifC_n-1]

3)、修正标志的产生

根据异常场差异度产生的原因，可以将视频中的异常场差异度分为两类：一类是视频类型由电影源视频变为非电影源视频时出现的异常场差异度；另一类是电影源视频内部出现的异常场差异度，例如由镜头切换引起的异常场差异度。为了区分对待两类异常场差异度，以便在出现第一类异常场差异度时，快速退出电影模式去隔行，而在出现第二类异常场差异度时，保持在电影模式去隔行方法，采用如图3所示的方法。

修正标志flagMod的初始值为1，异常场个数abnDif表示该场之前连续的异常场的数目，其初始值为0。当异常场个数abnDif＝0时，如果异常标志abnorm＝1，则异常场个数abnDif加1；当异常场个数abnDif＝1时，如果异常标志abnorm＝1，则异常场个数abnDif加1，否则令异常场个数abnDif＝0；当异常场个数abnDif＝2或abnDif＝3时，如果异常标志abnorm＝1，则异常场个数abnDif加1，否则令异常场个数abnDif＝0；当异常场个数abnDif＝4时，令异常场个数abnDif＝0，如果异常标志abnorm＝1，则令修正标志flagMod＝0，否则令预测标号PV＝5，并令场模式标志向量的前四位为1。

3.场标号生成模块3对接收到的修正场差异向量进行最小元素的检测，并将最小元素的位置作为该场的实际标号输出到场标号匹配模块5，如果修正场差异向量的最小元素与其它四个元素的比值均小于一个阈值，则将场标号标志设置为0，否则将场标号标志设置为1，并将场标号标志输出到模式判断模块6；

场标号生成方法

根据修正场差异向量M_n计算当前场的实际标号TN_n

$>>>TN>n>>=>\begin{array}{}>>>1>>>if>>>min>>(>>M>n>>)>>=>dif>>C>>n>->4>>>>>>>2>>>if>>>min>>(>>M>n>>)>>=>dif>>C>>n>->3>>>>>>>3>>>if>>>min>>(>>M>n>>)>>=>dif>>C>>n>->2>>>>>>>4>>>if>>>min>>(>>M>n>>)>>=>dif>>C>>n>->1>>>>>>>5>>>if>>>min>>(>>M>n>>)>>=>dif>>C>n>>>>>>>>\end{array}$

修正场差异向量M_n的最小元素为min(M_n)，次小元素为sec min(M_n)，根据下式求场标号标志flagtn_n，并将其输出到模式判断模块。

4.场标号预测模块4从存储器中读取上一场的实际标号，求得当前场的预测标号，并输出到场标号匹配模块5；

场标号预测方法

该模块根据前一场的实际标号TN_n-1生成当前场的预测标号PN_n

$>>>PN>n>>=>\begin{array}{}>>>>TN>>n>->1>>>->1>>>if>>>>TN>>n>->1>>>=>5,4,3,2>,>>>>>5>>>if>>>>TN>>n>->1>>>=>1>>>>>.>>>\end{array}$

5.在场标号匹配模块5中，将接收到的当前场的预测标号和实际标号进行比较，生成当前场的模式标志信号，从存储器读取上一场的场模式标志向量，生成该场的场模式标志向量，并输出到模式判断模块6；

场标号匹配方法

根据当前场的实际标号TN_n，当前场的预测标号PN_n和上一场的场模式标志向量fldflag_n-1，可用下式求出当前场的场模式标志向量fldflag_n，其中，Lf表示场模式标志向量的长度

fldflag_n(i)＝fldflag_n-1(i+1)    i＝1，2，…，Lf-1

$>>>fldflag>n>>>(>Lf>)>>=>\begin{array}{}>>>1>>>if>>>T>>N>n>>=>>PN>n>>>>>>0>>>else>>>>>>>.>>>\end{array}$

6.模式判断模块6接收修正标志信号、场标号标志和场模式标志向量，如果修正标志信号和场标号标志均为1，且场模式标志向量为全向量，则视频为电影源视频，模式判断结果为1，否则，模式判断结果为0，将模式判断结果输出到去隔行模式控制系统，控制去隔行模式进入电影模式或普通模式。

模式判断算法

fm_n为1表示视频是电影源视频，为0表示视频是普通视频

如图3所示，修正标志flagMod的初始值为1。异常场个数abnDif表示该场之前连续的异常场的数目，其初始值为0。当异常场个数abnDif＝0时，如果异常标志abnorm＝1，则异常场个数abnDif加1，并用修正场差异度mDifC_n代替场差异度difC_n；当异常场个数abnDif＝1时，如果异常标志abnorm＝1，则异常场个数abnDif加1，并用修正场差异度mDifC_n代替场差异度difC_n，否则令异常场个数abnDif＝0；当异常场个数abnDif＝2或abnDif＝3时，如果异常标志abnorm＝1，则异常场个数abnDif加1，否则令异常场个数abnDif＝0；当异常场个数abnDif＝4时，令异常场个数abnDif＝0，如果异常标志abnorm＝1，则令修正标志flagMod＝0，否则令预测标号PV＝5，并令场模式标志向量的前四位为1。

如图4所示，对已经确定为电影源视频的视频，如果场实际标号为1，3和5，则读取前一场数据，合并为一帧；如果场实际标号为2和4，则读取后一场数据合并为一帧，这样就将60场/秒的隔行视频转化成了60帧/秒的逐行视频。