專利名稱：適配內(nèi)插方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于適配內(nèi)插方法和裝置。
空間前掃(Proscan)轉(zhuǎn)換隔行掃描圖象(隔行掃描→漸近)通常顯現(xiàn)沿水平結(jié)構(gòu)的不清晰垂直過(guò)渡，并僅顯示不明顯的隔行掃描閃爍減弱。這通常是由于加在水平結(jié)構(gòu)上的兩行的垂直內(nèi)插或簡(jiǎn)單垂直平均所致。這類向上轉(zhuǎn)換的結(jié)果經(jīng)常是原始隔行掃描圖象比向上轉(zhuǎn)換的看上去好。另一方面，空-時(shí)向上轉(zhuǎn)換算法只能以可接受的方式適用于一定速度范圍的運(yùn)動(dòng)物體。對(duì)更大的速度，這些算法有不可容許的時(shí)間滯后，使運(yùn)動(dòng)物體的輪廓很不清晰。對(duì)于移動(dòng)或靜止圖象部分的不同最優(yōu)處理模式的組合有許多提議，但迄今仍未完全解決所包含的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)目的，是提供一種用于適配加權(quán)內(nèi)插的方法，其中可避免運(yùn)動(dòng)檢測(cè)這類問(wèn)題。
本發(fā)明采用了一種適配加權(quán)垂直內(nèi)插法，它取決于圖象中垂直濾波的估計(jì)位置。因此，考慮了隔行掃描信號(hào)之前和/或隨后的場(chǎng)的信息。這使得能夠顯著改善清晰度并大大降低隔行閃爍。而對(duì)運(yùn)動(dòng)圖象部分也能大大改善清晰度。
利用適配加權(quán)垂直內(nèi)插法，只借助現(xiàn)行場(chǎng)中的兩個(gè)相鄰行，計(jì)算出隔行掃描場(chǎng)的消失的行。這種算法使內(nèi)插值只能處于隔行掃描場(chǎng)的兩條相鄰行間的幅度范圍內(nèi)。因而這種內(nèi)插算法的主要任務(wù)包括找出兩個(gè)適當(dāng)?shù)募訖?quán)因子。這些加權(quán)因子最好借助相鄰場(chǎng)的信息計(jì)算或估算出。
本發(fā)明的向上轉(zhuǎn)換與已知的空-時(shí)或運(yùn)動(dòng)適配上變頻技術(shù)相比，有以下優(yōu)點(diǎn)-由于在上變頻濾波器中只涉及隔行掃描場(chǎng)的兩條相鄰行的兩個(gè)象元，不會(huì)發(fā)生時(shí)間滯后。運(yùn)動(dòng)物體的清晰度將被完全保存;
-加權(quán)因子的計(jì)算是一連續(xù)過(guò)程。象EP-A-92400762中描述的DIAG3X算法那樣的困難判定或帶非連續(xù)性的非線性均不會(huì)出現(xiàn)。本方法有更好的抗噪聲能力;
-僅用了一種算法。這避免了運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器及與之相關(guān)的問(wèn)題。因此，象忙邊、梳的形式的損壞、光圈效應(yīng)、混合模式等轉(zhuǎn)換產(chǎn)物，都將不會(huì)發(fā)生;
-該算法能達(dá)到很高的垂直清晰度。處理的圖象甚至可造成真正用一細(xì)點(diǎn)逐步掃描的圖象的印象。與此相比，隔行掃描圖象通常是用尺寸較大的點(diǎn)產(chǎn)生的，因而即使在場(chǎng)插入之后，整個(gè)幀也不如逐步掃描的清晰。
-若在最壞的情況下，加權(quán)因子完全算錯(cuò)了，只會(huì)出現(xiàn)某些行重復(fù)產(chǎn)物。
這種算法的一個(gè)缺點(diǎn)可見(jiàn)于這一事實(shí)，即垂直分辨率不會(huì)象在時(shí)間內(nèi)插法(如簡(jiǎn)單的場(chǎng)插入技術(shù))時(shí)那樣得到改善，但正是這些高垂直頻率造成了嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器問(wèn)題。若圖象中的高垂直頻率不能正確地被上變頻，隔行閃爍就不會(huì)消失。與運(yùn)算檢測(cè)器的錯(cuò)誤判定相比，這仍被認(rèn)為是不那么重要的。另外，電視與運(yùn)動(dòng)圖象有關(guān)，因而改進(jìn)運(yùn)動(dòng)圖象的質(zhì)量是更有意義的。
如上所述，根據(jù)公式(用于簡(jiǎn)化的符號(hào))Y＊(y，t)＝[α＊Y(y-d，t)+β＊Y(y+d，t)]/(α+β)，本發(fā)明的適配垂直內(nèi)插法只涉及兩相鄰行中的象元。這里，垂直內(nèi)插法由加權(quán)因子α和β控制，而α和β本身取決于現(xiàn)行及(兩個(gè))相鄰場(chǎng)的圖象信息。

圖1給出了主要處理的總體圖。
本發(fā)明的方法主要由一種適配內(nèi)插法組成，從而從現(xiàn)行場(chǎng)的相鄰行的垂直相鄰象元的相應(yīng)值，計(jì)算出待插入的現(xiàn)行行的象元值，且根據(jù)用于計(jì)算所述待插入行的所述象元值的一個(gè)或兩個(gè)時(shí)間相鄰場(chǎng)的相應(yīng)定位象元值的一個(gè)或多個(gè)梯度，來(lái)適配加權(quán)所述相鄰象元的值。
本發(fā)明的另一目的，是提供采用該發(fā)明方法的裝置。
本發(fā)明的裝置主要包括第一裝置，用于在現(xiàn)行場(chǎng)的所述梯度的控制下，從輸入象元的相應(yīng)延遲值計(jì)算所述修正梯度;
第二裝置，用于從相應(yīng)地延遲的輸入象元值來(lái)計(jì)算此梯度;
一算法電路，用于在現(xiàn)行場(chǎng)的所述梯度的控制下從所述修正梯度計(jì)算所述加權(quán)因子;
第三裝置，用于在所述加權(quán)因子的控制下從相應(yīng)地延遲的輸入象元值計(jì)算出現(xiàn)行行的所述象元值。
將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行描述。在附圖中圖1顯示了本發(fā)明的內(nèi)插法的原理;
圖2顯示了垂直過(guò)渡;
圖3顯示了精細(xì)垂直細(xì)節(jié);
圖4顯示了最精細(xì)的垂直細(xì)節(jié);
圖5是本發(fā)明的內(nèi)插器的框圖。
在圖1的顯示器1上，顯示了三行n-1、n(插入的)和n+1。行上的象元12是待從行n-1的象元11和行n+1的象元13內(nèi)插的。發(fā)光輸入象元Yin的值和已顯示在第一場(chǎng)存儲(chǔ)器15中的這類值及已顯示在第二場(chǎng)存儲(chǔ)器16中的這類值被饋入計(jì)算加權(quán)值α和β的計(jì)算電路14。
圖2可用于說(shuō)明α和β的計(jì)算。圖2A顯示了隔行場(chǎng)Fm中Y＝n處的垂直過(guò)濾。在過(guò)濾區(qū)可發(fā)現(xiàn)一不定范圍，其中可出現(xiàn)消失行n的象元值。該不定區(qū)可借助先前的場(chǎng)Fm-1的信息顯著地減小，只要此圖象部分沒(méi)有運(yùn)動(dòng)。通過(guò)測(cè)量此場(chǎng)Fm-1相對(duì)于待插入行Y＝n的向上垂直梯度△1和向下垂直梯度△2(見(jiàn)圖2B)，這些梯度△1a＝Y(jié)(y+2d，t-Tt)-Y(y，t-Tt)
和△2a＝Y(jié)(y，t-Tt)-Y(y-2d，t-Tt)Tt＝20ms，2d＝場(chǎng)內(nèi)的行距，可被用于計(jì)算α和β，即α＝︱△1a︱+ε和β＝︱△2a︱+ε在這些公式中，ε表示一小量，如1LSB，只是在△1和△2為零時(shí)提供一合理結(jié)果。
可用此技術(shù)正確處理的最精細(xì)的垂直細(xì)節(jié)，由兩行的寬度給定，如圖3A和3B所示。對(duì)正確的內(nèi)插，必須引入一修正，它在梯度△1和△2的符號(hào)與現(xiàn)行場(chǎng)中的梯度△3＝Y(jié)(y+d，t)-Y(y-d，t)的符號(hào)不同時(shí)，使△1和△3為零。這意味著若△3≥0，則△1a＝Maximum(△1a，0)△2a＝Maximum(△2a，0)否則△1a＝Minimum(△1a，0)△1a＝Minimum(△2a，0)對(duì)更細(xì)的垂直細(xì)節(jié)，該算法變成如圖4A和4B所示的簡(jiǎn)單垂直平均。在給定的情況下，△1和△2均為零。
對(duì)該算法的試驗(yàn)給出了顯著改善的清晰度，但對(duì)某些運(yùn)動(dòng)會(huì)出現(xiàn)階距為兩行的階梯結(jié)構(gòu)(行重復(fù)產(chǎn)物)。該產(chǎn)物主要是由于α和β的反對(duì)稱時(shí)間計(jì)算。因而最好把處理擴(kuò)展到另一時(shí)間方向上(場(chǎng)Fm+1)，其中按下列公式計(jì)算第二組△1和△2。
△1b＝Y(jié)(y+2d，t+Tt)-Y(y，t+Tt)△2b＝Y(jié)(y，t+Tt)-Y(y-2d，t+Tt)它們帶有取決于△3的同樣修正。而加權(quán)因子則為α＝︱△1a︱+︱△1b︱+εα＝︱△2a︱+︱△2b︱+ε這種改進(jìn)算法的結(jié)果表明，α和β的對(duì)稱時(shí)間計(jì)算使運(yùn)動(dòng)影象更好，但沿某些運(yùn)動(dòng)的對(duì)角結(jié)構(gòu)仍有一些階梯產(chǎn)物?？朔@些失真可有不同的方案。檢測(cè)運(yùn)動(dòng)對(duì)角結(jié)構(gòu)或在重組的幀中對(duì)階梯作圖案識(shí)別會(huì)很有用，但卻很復(fù)雜。
一種簡(jiǎn)單的方案，是根據(jù)運(yùn)動(dòng)促使適配插入成為垂直平均。梯度△1和△2在幀和幀之間的變化已給出了對(duì)運(yùn)動(dòng)的顯示，因而運(yùn)動(dòng)顯示因子可簡(jiǎn)化為σ＝[︱△1a-△1b︱+︱△2a-△2b︱]/Maximum(∑︱△i︱，δ)其中∑︱△i︱＝︱△1a︱+︱△1b︱+︱△2a︱+︱△2b︱，δ＝1LSB加權(quán)因子則變?yōu)棣粒?1-σ)(︱△1a︱+︱△1b︱)+σ＊∑︱△i︱+εβ＝(1-σ)(︱△2a︱+︱△2b︱)+σ＊∑︱△i︱+ε為更好地防止噪聲和改進(jìn)效率，在這些公式中引入了第二項(xiàng)，以<p>
在第六減法器592中把第五線路延遲器的輸出從其輸入中減去。此減法器的輸出代表現(xiàn)行場(chǎng)的梯度△3，并被饋送算法電路57和同時(shí)控制四個(gè)開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)控制器56。在算法電路57，利用或不利用運(yùn)動(dòng)顯示因子σ，從上述輸入信號(hào)算出加權(quán)因子α和β。
對(duì)于Y＊的計(jì)算，公式(a＊A+b＊B)/(a+b)可變換成＝(a＊A+b＊B+a＊B-a＊B)/(a+b)＝(a＊(A-B)+(a+b)B)/(a+b)＝(a/(a+b)＊(A-B)+B最好用后一公式計(jì)算插入象元值11。算法電路57的α和β輸出在第二加法器591中被加起來(lái)。該加法器的輸出經(jīng)一倒數(shù)值電路582并在第二乘法器593中被乘以值α。該乘法器的輸出提供了第一乘法器595的第二輸入。第五線路延遲器581的輸入在第五減法器594中被從該延遲器的輸入中減去并在第一加法器596中被加到第一乘法器595的輸出上。
也可把兩個(gè)以上的直接垂直相鄰的象元用于本發(fā)明的內(nèi)插法。
本發(fā)明可用于電視、VCR及色度信號(hào)。
本發(fā)明的內(nèi)插法的結(jié)果表明，它在包含細(xì)節(jié)的變焦的圖象序列中可明顯提高清晰度并降低隔行閃爍。在測(cè)試圖(如“菲利浦測(cè)試圖”)中，隔行閃爍可完全消除。
與EP-A-92400762中描述的DIAG3X算法相比，本發(fā)明所提出的適配垂直內(nèi)插法能大大改進(jìn)圖象清晰度并降低隔行閃爍。所提的算法在硬件復(fù)雜性、垂直分辨率、垂直清晰度和殘留產(chǎn)物之間達(dá)到了微妙的平衡。圖象的質(zhì)量未因上變頻算法的引入而受到影響。
權(quán)利要求
1.用于適配內(nèi)插的方法，從現(xiàn)行場(chǎng)(Fm)的相鄰行(n-1，n+1)的垂直相鄰象元(11，13)的相應(yīng)值來(lái)計(jì)算等被插入的現(xiàn)行行(y，n，Li)的象元值(12)，其特征在于所述相鄰象元(11，13)的值根據(jù)一或兩個(gè)時(shí)間相鄰場(chǎng)(Fm-1，F(xiàn)m+1)的相應(yīng)定位的象元值的一個(gè)或多個(gè)梯度(△1，△2)而得到適配加權(quán)(α，β)，以計(jì)算待插入的所述行(y，n，Li)的所述象元值(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于構(gòu)成兩個(gè)垂直相鄰象元(11，13)的象元對(duì)被用于計(jì)算待插入的所述象元值(12)，從而使所述象元對(duì)的各象元(11，13)的加權(quán)因子(α，β)與時(shí)間相鄰場(chǎng)(Fm-1，F(xiàn)m+1)的相應(yīng)現(xiàn)行象元和該場(chǎng)(Fm-1，F(xiàn)m+1)的相應(yīng)垂直相鄰象元之間的相應(yīng)梯度(△1a，△1b，△2a，△2b)相適應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于一個(gè)如1LSB的小數(shù)值被加到所述加權(quán)因子(α，β)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中之任一項(xiàng)的方法，其特征在于所述梯度(△1a，△1b，△2a，△2b)在現(xiàn)行場(chǎng)的現(xiàn)行象元(12)和垂直相鄰象元(11，13)之間的現(xiàn)行場(chǎng)梯度(△3)的控制下得到了修正。
5.如權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述加權(quán)因子(α，β)包含所述修正梯度(
1a，
1b，
2a，
2b)的絕對(duì)值。
全文摘要
空間前掃轉(zhuǎn)換隔行掃描圖象通常呈現(xiàn)沿水平結(jié)構(gòu)的不清晰垂直過(guò)濾，并僅不明顯地減小了隔行閃爍。本發(fā)明的適配加權(quán)垂直內(nèi)插法取決于圖象中垂直過(guò)濾的估計(jì)位置。因此，考慮了隔行掃描信號(hào)的前一和后一場(chǎng)的信息。這至少對(duì)靜止的圖象部分可大大改善清晰度并減小隔行閃爍。在運(yùn)動(dòng)圖象部分也可大大改進(jìn)清晰度。隔行場(chǎng)的消失行?？芍唤柚F(xiàn)行場(chǎng)的兩相鄰行，用適配加權(quán)垂直插入法計(jì)算。
文檔編號(hào)H04N5/44GK1081050SQ9310744
公開(kāi)日1994年1月19日 申請(qǐng)日期1993年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月22日
發(fā)明者維爾納·布瓦 申請(qǐng)人:湯姆森電子消費(fèi)品公司