專利名稱：圖像處理裝置和圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理裝置和圖像處理方法，它們被設(shè)計成把信號轉(zhuǎn)換成逐行掃描(progressive)信號，這個信號由通過3-2下拉處理(pull-down process)或2-2下拉處理生成的隔行掃描(interlaced)信號和以例如60場/秒的速率隔行掃描的普通信號組成。
本申請要求申請日是2003年9月3日提交的日本專利申請第2003-311627號的優(yōu)先權(quán)，在此引入其全部內(nèi)容作為參考。
背景技術(shù)：
標準的電視信號，例如NTSC信號和高清晰度信號，都是隔行掃描信號。圖1A表示隔行掃描信號的掃描行，圖1B表示逐行掃描信號的掃描行，圖1C表示通過掃描行內(nèi)插來轉(zhuǎn)換隔行掃描信號而獲得的逐行掃描信號。在圖1A、1B和1C中，“o”代表掃描行，而“x”代表內(nèi)插的掃描行。
在圖1A、1B和1C中，箭頭V代表垂直方向，而箭頭t代表時間軸。如圖1A所示，隔行掃描信號的每一幀由在時間軸和垂直方向上相互錯位的2個場組成。相反，從圖1B中可以看出，逐行掃描信號沒有幀錯位。如果該隔行掃描信號具有在圖像的垂直方向上顯著(prominent)的頻率分量，那么隔行掃描信號可能有隔行干擾，例如行閃爍。而逐行掃描信號則無隔行干擾。
有一種消除隔行干擾的方法。在這種方法中，由周圍掃描行內(nèi)插隔行掃描過程中提取的任何掃描行，如圖1C所示。這種方法被稱為“逐行掃描轉(zhuǎn)換”或“雙密度轉(zhuǎn)換”。
逐行掃描轉(zhuǎn)換中執(zhí)行的掃描行內(nèi)插是運動自適應(yīng)內(nèi)插。即，如圖2所示，執(zhí)行場間內(nèi)插，而生成新的掃描行。更準確地講，對于靜止圖片(picture)，獲得代表水平方向上相鄰的兩個場像素的信號PA和PB的平均值，從而生成代表新像素x的信號PQ。另一方面，對于運動圖片，執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插，而生成新的掃描行。獲得代表垂直方向上相鄰的兩個場像素的信號PC和PD的平均值，從而生成代表新像素x的信號PQ。如果圖像是靜止圖片，則逐行掃描轉(zhuǎn)換能夠提供具有較少疊像(folding)失真和高分辨率的圖像。然而，如果圖像是運動圖片，則逐行掃描轉(zhuǎn)換導(dǎo)致具有明顯的疊像失真和非常低的分辨率的圖像。
假設(shè)將進行逐行掃描轉(zhuǎn)換的輸入信號是通過3-2下拉處理或2-2下拉處理生成的隔行掃描信號。那么，可以使用不同于運動自適應(yīng)內(nèi)插的方法。在此情況下，即使在圖像運動時，逐行掃描轉(zhuǎn)換也可以提供高品質(zhì)的圖像。應(yīng)注意的是，3-2下拉處理是圖3給出的幀頻轉(zhuǎn)換。使用這個下拉處理作為將逐行掃描信號A、B、C...，例如24幀/秒的電影數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成NTSC制式60場/秒的隔行掃描信號a、a’、a、b’、b、c’、c、c’...的方法。在圖3中，撇號(’)表示這個信號屬于偶數(shù)場還是屬于奇數(shù)場。同時，應(yīng)當(dāng)注意的是，2-2下拉處理是圖4示出的這樣的幀頻轉(zhuǎn)換。采用2-2下拉處理作為將逐行掃描信號A、B、C...，例如，30幀/秒的電影數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成NTSC制式60場/秒的隔行掃描信號a、a’、b、b’、c、c’...的方法。
如圖3所示，在3-2下拉處理中，原始圖像，即1幀圖像，被分成2個場或3個場。從圖4可以理解，在2-2下拉處理中，原始圖像，即1幀圖像，被分成2個場。因而，如果通過3-2或2-2下拉處理獲得的輸入信號的3-2或2-2模式已知，則通過只對從1幀和相同幀生成的相鄰的場執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插，就可以在3-2或2-2下拉處理中將輸入信號轉(zhuǎn)換為逐行掃描信號。不論圖像是靜止圖片還是運動圖片，這一點都能實現(xiàn)。場內(nèi)內(nèi)插是不同于圖2所示的場間內(nèi)插的過程。雖然如此，相類似的是，使用先前場的信號PA或隨后場的信號PB作為代表新像素的信號PQ，從而生成新的掃描行。因此，場內(nèi)內(nèi)插可以提供具有較少疊像失真和高分辨率的圖像。
可以通過編輯將普通的60場/秒的信號插入到通過3-2下拉處理或2-2下拉處理生成的隔行掃描信號中。這樣的將60場/秒信號納入(contain)逐行掃描信號的隔行掃描信號不可能通過場內(nèi)內(nèi)插而轉(zhuǎn)換成最佳的逐行掃描信號。這是必然的，因為在普通的60場/秒的信號中，從一個圖像生成的兩個相鄰場之間不存在從同一圖像生成的場，特別是當(dāng)普通的60場/秒的圖像表示運動圖片時。因而，這個隔行掃描信號只代表低品質(zhì)的圖像。假定通過2-2下拉處理而獲得并且包括代表圓形對象的60場/秒的信號的隔行掃描信號被轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號，如圖5所示。同時假定在2-2下拉處理中已經(jīng)執(zhí)行了場內(nèi)內(nèi)插。那么，所得圖像將包括圓形對象的兩個相同圖像，其彼此重疊，這只不過是因為普通的60場/秒的信號代表圓形對象的移動圖像。顯然，這個圖像的品質(zhì)明顯降低了。
這個問題已經(jīng)被公開號為2000-78535日本專利申請公開的技術(shù)特征所解決。該技術(shù)在不降低圖像的品質(zhì)的情況下，把信號轉(zhuǎn)換為期望的逐行掃描信號，即使這個信號包含通過3-2或2-2下拉處理而獲得的隔行掃描信號和普通的60場/秒的信號。在該技術(shù)中，從三個信號中選擇具有最小絕對值的一個信號，并使用該信號作為運動信號K。這三個信號是(i)隨后的場內(nèi)內(nèi)插信號，其是與時間在所關(guān)心的場之后的場的內(nèi)插掃描行相同的掃描行信號；(ii)先前的場內(nèi)內(nèi)插信號，其是與時間在所關(guān)心的場之前的場的內(nèi)插掃描行相同的掃描行信號；以及(iii)幀間匹配信號，其代表隨后的場內(nèi)內(nèi)插信號與先前的場內(nèi)內(nèi)插信號之差的絕對值。應(yīng)用運動信號K來獲得最佳信號。特別地是，場內(nèi)內(nèi)插信號和所關(guān)心的場的場內(nèi)內(nèi)插信號之間的混合比根據(jù)運動信號K而改變。“場內(nèi)內(nèi)插信號”由隨后的場內(nèi)內(nèi)插信號和先前的場內(nèi)內(nèi)插信號組成?！八P(guān)心的場的場內(nèi)內(nèi)插信號”是通過將兩條掃描行分別添加在所關(guān)心的場的內(nèi)插掃描行的上面和下面而生成的。
公開號為2000-78535的日本專利申請所公開的技術(shù)中，比較不同場的像素數(shù)據(jù)項，即在不同時間獲取的像素數(shù)據(jù)項。因此，屬于被插入的運動圖像的任何像素數(shù)據(jù)項隨時間而改變其值。所以，場內(nèi)內(nèi)插占優(yōu)勢。因此，除了可以在不降低圖像品質(zhì)的情況下轉(zhuǎn)換為理想的逐行掃描信號的插入圖像部分之外的任何圖像部分的品質(zhì)必然降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上面問題而做出的。本發(fā)明的目的是提供一種圖像處理裝置和一種圖像處理方法，其可以將通過3-2下拉處理、2-2下拉處理等生成的隔行掃描信號轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號，而不降低隔行掃描信號表示的圖像的品質(zhì)，即使該隔行掃描信號包括普通的60場/秒的信號。換句話說，該裝置和方法可以將60場/秒的信號和內(nèi)插信號的其余部分都轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號，而不降低圖像的品質(zhì)。值得注意的是，通過以指定順序重新排列原始圖像的幀(例如，電影的幀)，對隔行掃描信號的幀頻進行了調(diào)整。
為了達到這個目的，根據(jù)本發(fā)明的圖像處理裝置被設(shè)計成將隔行掃描信號轉(zhuǎn)換成為逐行掃描信號，該隔行掃描信號包含被轉(zhuǎn)換成具有與由以指定順序排列的原始圖像幀組成的圖像信號相同的幀頻的信號。該裝置包括信號生成單元，用于執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插，以從時間上跟隨當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行，或者從時間上先于當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行，生成逐行掃描場內(nèi)內(nèi)插信號；重影檢測單元，用于對每一個像素，確定場內(nèi)內(nèi)插信號中包含的所關(guān)心的像素是否構(gòu)成場內(nèi)內(nèi)插信號的重影部分的一個像素。
在該圖像處理裝置中，當(dāng)重影檢測單元確定所關(guān)心的像素構(gòu)成重影部分時，用對應(yīng)于所關(guān)心的像素的預(yù)先確定的轉(zhuǎn)換過的信號來替換由信號生成單元生成的對應(yīng)于所關(guān)心的像素的場內(nèi)內(nèi)插信號。
該圖像處理裝置還可以包括內(nèi)插信號生成單元，用于執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插，以從位于當(dāng)前場中的內(nèi)插掃描行的上面和下面的掃描行生成逐行掃描內(nèi)插信號，或者用于執(zhí)行場間內(nèi)插，以從時間上跟隨當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行、和時間上先于當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行，生成該信號。在這種情況下，當(dāng)重影檢測單元確定所關(guān)心的像素構(gòu)成重影部分時，用內(nèi)插信號中占據(jù)與所關(guān)心的像素有相同位置的像素替換場內(nèi)內(nèi)插信號中包含的所關(guān)心的像素。
為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的圖像處理方法被設(shè)計為將隔行掃描信號轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號，該隔行掃描信號包含被轉(zhuǎn)換成具有與由以指定順序排列的原始圖像幀組成的圖像信號相同的幀頻的信號。該方法包括執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插，以從時間上跟隨當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行，或者從時間上先于當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行，生成逐行掃描場內(nèi)內(nèi)插信號的步驟；以及重影檢測步驟，對每一個像素，確定場內(nèi)內(nèi)插信號中包含的所關(guān)心的像素是否構(gòu)成場內(nèi)內(nèi)插信號的重影部分的一個像素。
在該圖像處理方法中，當(dāng)在重影檢測步驟中確定所關(guān)心的像素構(gòu)成重影部分時，可以用對應(yīng)于所關(guān)心的像素的預(yù)先確定的轉(zhuǎn)換過的信號來替換執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插的步驟中生成的對應(yīng)于所關(guān)心的像素的場內(nèi)內(nèi)插信號。
該圖像處理方法還可以包括通過執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插而從位于當(dāng)前場中的內(nèi)插掃描行的上面和下面的掃描行，或者通過執(zhí)行場間內(nèi)插而從時間上跟隨當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行、和時間上先于當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行，生成逐行掃描內(nèi)插信號的步驟。在這種情況下，當(dāng)在重影檢測步驟中確定所關(guān)心的像素構(gòu)成重影部分時，用內(nèi)插信號中包含的占據(jù)與所關(guān)心的像素相同位置的像素來替換場內(nèi)內(nèi)插信號中包含的所關(guān)心的像素。
在上述描述的圖像處理裝置和方法中，對每個像素都檢測場內(nèi)內(nèi)插信號中存在的重影，如果有的話，以便借助場內(nèi)內(nèi)插，將通過3-2下拉處理、2-2下拉處理等生成并包含普通的60場/秒的隔行掃描信號轉(zhuǎn)換為逐行掃描場內(nèi)內(nèi)插信號。如果檢測到重影，則用通過例如運動自適應(yīng)內(nèi)插生成的另一個信號中包含的對應(yīng)像素來替換構(gòu)成重影的像素。
根據(jù)本發(fā)明的圖像處理裝置和方法可以執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插，從而將包括通過3-2下拉處理、2-2下拉處理等生成的隔行掃描信號和普通的60場/秒的信號的混合信號轉(zhuǎn)換成逐行掃描場內(nèi)內(nèi)插信號。該裝置和方法可以針對每個像素可靠地將隔行掃描信號和普通的60場/秒彼此區(qū)分開。如果場內(nèi)內(nèi)插信號包含重影部分，則用通過例如運動自適應(yīng)內(nèi)插生成的另一個信號中包含的對應(yīng)像素來替換構(gòu)成重影部分的像素。從而，隔行掃描信號和普通的60場/秒的隔行掃描信號都可以轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號，而不降低圖像的品質(zhì)。


通過下面參照附圖對優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的這些及其他目的和特點將變得清楚。
圖1A是表示隔行掃描信號的掃描行的圖示；圖1B是表示逐行掃描信號的掃描行的圖示；圖1C是表示通過對隔行掃描信號執(zhí)行掃描行內(nèi)插而獲得的逐行掃描信號的掃描行的圖示；圖2是解釋場間內(nèi)插和場內(nèi)內(nèi)插的圖示；圖3是說明3-2下拉處理的圖示；圖4是說明2-2下拉處理的圖示；圖5是解釋將輸入信號轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號的過程中存在問題的圖示，該問題在輸入信號是通過2-2下拉處理而生成并且包括60場/秒的圖像的隔行掃描信號時產(chǎn)生；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的圖像處理裝置的示意結(jié)構(gòu)的方框圖；圖7是說明圖6所示的圖像處理裝置中包含的逐行轉(zhuǎn)換單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖；圖8是描述圖7所示的逐行轉(zhuǎn)換單元中提供的下拉誤差檢測單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖；圖9是表示各種行延遲信號的位置的圖示；圖10是描述可以在圖7所示的逐行轉(zhuǎn)換單元中提供的下拉誤差檢測單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖；以及圖11是說明五個行的二進制值模式的圖示。
具體實施例方式
參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。該實施例是圖像處理裝置和圖像處理方法。該裝置和方法可以將隔行掃描信號轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號而不降低圖像的品質(zhì)，即使隔行掃描信號是通過3-2下拉處理或2-2下拉處理而生成的，并且包括普通的60場/秒的信號。換句話說，該裝置和方法能夠?qū)?0場/秒的信號和其余的隔行掃描信號都轉(zhuǎn)換為理想的逐行掃描信號。
根據(jù)這一實施例的圖像處理裝置100如圖6所示配置。如圖6所示，圖像處理裝置100包括前端(front)圖像處理單元10、逐行轉(zhuǎn)換單元11、顯示驅(qū)動電路12和顯示器13。
前端圖像處理單元10從各種信號源接收圖像信號。該圖像信號是，例如，NTSC信號、PAL信號、來自BS數(shù)字調(diào)諧器的HDTV信號等等。按照信號格式，該圖像信號是隔行掃描信號，例如，525i(525行)信號，625i信號或1125i信號。
逐行轉(zhuǎn)換單元11設(shè)計為將525i信號轉(zhuǎn)換為525p信號(即525行逐行掃描信號)、將625i信號轉(zhuǎn)換為625p信號、將1125i信號轉(zhuǎn)換為1125p信號。逐行轉(zhuǎn)換單元11可以將隔行掃描信號轉(zhuǎn)換為逐行掃描信號而不降低圖像的品質(zhì)，即使隔行掃描信號是通過3-2下拉處理或2-2下拉處理而生成的，并且包括普通的60場/秒的信號。也就是說，逐行轉(zhuǎn)換單元11可以將60場/秒的信號和其余的隔行掃描信號都進行轉(zhuǎn)換，而不引起圖像品質(zhì)的下降。逐行轉(zhuǎn)換單元11將如此獲得的逐行掃描信號提供給顯示驅(qū)動電路12。
顯示驅(qū)動電路12驅(qū)動顯示器13。通過顯示驅(qū)動電路12的驅(qū)動，顯示器13顯示從逐行轉(zhuǎn)換單元11提供的逐行掃描信號表示的圖像。顯示器13可以從各種類型的顯示器件中選擇，例如，陰極射線管、液晶顯示器和等離子體顯示器。
顯示驅(qū)動電路12可以包括分辨率轉(zhuǎn)換電路，該分辨率轉(zhuǎn)換電路將標準或低分辨率圖像轉(zhuǎn)換為包含標準或低分辨率圖像中并不包含的高頻帶分量的高分辨率的圖像。這樣的高分辨率轉(zhuǎn)換電路已在例如公開號為7-193789和11-55630的日本專利申請公開中披露。
逐行轉(zhuǎn)換單元11可具有如圖7所示的結(jié)構(gòu)。如圖7所示，將從前端圖像處理單元10提供的隔行掃描信號作為當(dāng)前信號輸入到逐行轉(zhuǎn)換單元11的一些組件中。逐行轉(zhuǎn)換單元11具有場延遲裝置20和21。場延遲裝置20將當(dāng)前信號延遲一場的時間，從而把當(dāng)前信號轉(zhuǎn)換成past-1(過去-1)信號。將該past-1信號提供給場延遲裝置21中。場延遲裝置21將past-1信號延遲一場的時間，而生成past-2信號。
逐行轉(zhuǎn)換單元11還包括運動檢測單元22、存儲器23、運動自適應(yīng)類型的內(nèi)插信號生成單元24、下拉檢測單元25、內(nèi)插信號選擇單元26、倍速轉(zhuǎn)換單元27和下拉誤差檢測單元28。運動檢測單元22比較past-1信號和past-2信號，檢測運動(如果存在運動的話)。也就是說，運動檢測單元22利用存儲器23中存儲的表示所關(guān)心的像素是否進行了運動的運動歷史。運動檢測單元22將運動檢測的結(jié)果提供給內(nèi)插信號生成單元24。根據(jù)運動檢測的結(jié)果，內(nèi)插信號生成單元24執(zhí)行場間內(nèi)插或場內(nèi)內(nèi)插，產(chǎn)生逐行掃描且運動自適應(yīng)的內(nèi)插信號。更具體地說，如果圖像保持靜止而根本不運動，則內(nèi)插信號生成單元24執(zhí)行場間內(nèi)插，其中，從任何兩個水平方向上相鄰的像素的平均值生成新像素，從而生成新的掃描行。如果圖像存在運動，則內(nèi)插信號生成單元24執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插，其中，從任何兩個垂直方向上相鄰的像素的平均值生成新像素，從而生成新的掃描行。因此，內(nèi)插信號生成單元24生成運動自適應(yīng)內(nèi)插信號，將該內(nèi)插信號提供給內(nèi)插信號選擇單元26和下拉誤差檢測單元28。
下拉檢測單元25從當(dāng)前信號、past-1信號和past-2信號中檢測3-2是下拉處理還是2-2下拉處理。更準確地說，如果輸入信號是通過3-2下拉處理或2-2下拉處理而隔行掃描的信號，則與任何場相鄰的場一定是從同一幀圖像生成的場。因此，通過確定這些場是否有相互移動，下拉檢測單元25可以檢測是3-2下拉處理還是2-2下拉處理。也就是說，下拉檢測單元25使這些場相關(guān)聯(lián)，從而檢測場的順序。通過3-2或2-2下拉處理而隔行掃描的信號可能包含普通的信號。只有確定了該信號是否具有等于或大于預(yù)置閾值的值，從而確定了這些場是否相關(guān)聯(lián)，才能使用這樣的隔行掃描信號。下拉檢測單元25產(chǎn)生下拉檢測信號，下拉檢測信號代表檢測下拉處理的結(jié)果。將這個信號提供給內(nèi)插信號選擇單元26和下拉誤差檢測單元28。
內(nèi)插信號選擇單元26從運動自適應(yīng)內(nèi)插信號、當(dāng)前信號、past-2信號和下拉檢測信號中確定應(yīng)該向倍速轉(zhuǎn)換單元27提供哪種內(nèi)插信號。輸入信號可以是通過3-2下拉處理或2-2下拉處理而隔行掃描的信號。在這種情況下，一定有從同一幀圖像生成的相鄰場。因此，內(nèi)插信號選擇單元26選擇代表這個相鄰場的信號(即當(dāng)前信號或past-2信號)作為內(nèi)插信號，并將其提供到倍速轉(zhuǎn)換單元27中。輸入可能不是通過3-2下拉處理或2-2下拉處理而隔行掃描的信號。如果是這種情況，則內(nèi)插信號選擇單元26選擇代表內(nèi)插信號生成單元24的輸出信號的信號作為內(nèi)插信號，并將其提供到倍速轉(zhuǎn)換單元27中。倍速轉(zhuǎn)換單元27以讀取輸入信號的速率的兩倍速率來交替地讀取內(nèi)插信號和past-1信號，從而生成逐行掃描的場內(nèi)內(nèi)插信號。將這個逐行掃描的場內(nèi)內(nèi)插信號提供給下拉誤差檢測單元28。
應(yīng)注意到，傳統(tǒng)逐行轉(zhuǎn)換單元向顯示驅(qū)動電路提供場內(nèi)內(nèi)插信號，而對場內(nèi)內(nèi)插信號根本不進行處理。輸入到傳統(tǒng)逐行轉(zhuǎn)換單元的圖像信號可以是通過3-2下拉處理或2-2下拉處理而生成并包含60場/秒的信號的隔行掃描信號。如果這樣的話，該60場/秒的信號不可避免地代表了彼此重疊的兩個圖像，這將降低圖像的品質(zhì)。
為了避免這種情況，圖7所示的逐行轉(zhuǎn)換單元11具有下拉誤差檢測單元28，該下拉誤差檢測單元28連接到倍速轉(zhuǎn)換單元27的輸出端。下拉誤差檢測單元28估算(evaluate)輸入其中的逐行掃描場內(nèi)內(nèi)插信號。如果下拉誤差檢測單元28檢測到了重影(double image)誤差，則該下拉誤差檢測單元28用運動自適應(yīng)內(nèi)插信號替換場內(nèi)內(nèi)插信號。下拉誤差檢測單元28對每個像素估算場內(nèi)內(nèi)插信號，以便檢測在下拉處理中產(chǎn)生的誤差。因此，一旦檢測到重影誤差，下拉誤差檢測單元28以像素為單位用運動自適應(yīng)內(nèi)插信號替換場內(nèi)內(nèi)插信號。如果下拉檢測單元25確定輸入信號是通過3-2下拉處理或2-2下拉處理而隔行掃描的信號，并且如果內(nèi)插信號選擇單元26使用當(dāng)前信號或past-2信號作為要內(nèi)插的像素，則檢測到重影。
下拉誤差檢測單元28可以如圖8所示配置。下拉誤差檢測單元28接收從倍速轉(zhuǎn)換單元27提供的場內(nèi)插信號。在下拉誤差檢測單元28中，行延遲裝置30場內(nèi)插信號延遲一行的時間。通過另外三個行延遲裝置31、32和33進一步延遲場內(nèi)插信號，并且每個行延遲裝置都將其延遲一行的時間。結(jié)果，從行延遲裝置33、32、31和30分別輸出信號A、B、C和D。從倍速轉(zhuǎn)換單元27提供的信號稱為信號E。這些信號A到E具有圖9所示的位置關(guān)系。如圖9所示，虛線表示通過場內(nèi)內(nèi)插生成的掃描行，而實線表示輸入到下拉誤差單元28的信號的掃描行。
對于通過3-2下拉處理或2-2下拉處理生成的任何隔行掃描信號，在水平方向上彼此相鄰的行屬于同一幀圖像。因此這些行是高度相關(guān)的。對于任何60場/秒的信號，在垂直方向上彼此相鄰的行(即屬于逐行掃描場內(nèi)插信號的行)一定是非常相關(guān)的。利用這個事實，下拉誤差檢測單元28(如圖8所示)區(qū)分通過3-2或2-2下拉處理而隔行掃描的信號和60場/秒的信號。
如圖8所示，下拉誤差檢測單元28具有絕對差值計算單元34至37、單行絕對差值平均計算單元38、觸發(fā)器(FF)電路39至42、平均像素值計算單元43和重影檢測單元53。每個絕對差值計算單元34至37配置成求兩條相鄰行中的像素數(shù)據(jù)之間的絕對差值。更確切地，絕對差值計算單元34計算信號A和B之間的絕對差值。絕對差值計算單元35計算信號B和C之間的絕對差值。絕對差值計算單元36計算信號C和D之間的絕對差值。絕對差值計算單元37計算信號D和E之間的絕對差值。單行絕對差值平均計算單元38求絕對差值計算單元34至37所計算出的絕對差值的平均值。將單行絕對差值平均計算單元38求出的平均值提供到FF電路39中。FF電路39至42把5個相鄰像素的絕對差值的平均值提供給平均像素值計算單元43。平均像素值計算單元43求出5個像素的平均值。將平均像素值計算單元43計算出的平均值提供到重影檢測單元53。
如圖8所示，下拉誤差檢測單元28還具有絕對差值計算單元44至46、雙行絕對差值平均計算單元47、觸發(fā)器(FF)電路48至51、平均像素值計算單元52。每個絕對差值計算單元44至46配置為求一行的像素數(shù)據(jù)項和其下一行之后那一行的像素數(shù)據(jù)項之間的絕對差值。更確切地，絕對差值計算單元44計算信號A和C之間的絕對差值。絕對差值計算單元45計算信號B和D之間的絕對差值。絕對差值計算單元46計算信號C和E之間的絕對差值。雙行絕對差值平均計算單元47求絕對差值計算單元44至46所計算出的絕對差值的平均值。將雙行絕對差值平均計算單元47求出的平均值提供給FF電路48中。FF電路48至51把5個相鄰像素的絕對差值的平均值提供給平均像素值計算單元52。單元52求出5個相鄰像素的平均值。將單元52計算出的平均值提供給重影檢測單元53。
重影檢測單元53比較從平均像素值計算單元43提供的平均值與從平均像素值計算單元52提供的平均值。從平均像素值計算單元52提供的平均值可能比平均像素值計算單元3所提供的平均值小。這意味著，任何一行和其下一行之后那一行之間的相關(guān)性比任何兩個相鄰行的相關(guān)性都更顯著。在這種情況下，重影檢測單元53確定已生成兩個互相重疊的相同的圖像。重影檢測單元53生成指示這一結(jié)論的重影信號。將重影信號提供給并入下拉誤差檢測單元28中的輸出選擇單元55。
下拉誤差檢測單元28還包括兩行延遲裝置54。兩行延遲裝置54從內(nèi)插信號生成單元24接收運動自適應(yīng)內(nèi)插信號，并且將這個信號延遲兩行的時間。因此，將由兩行延遲裝置54延遲了兩行時間的運動自適應(yīng)內(nèi)插信號提供給輸出選擇單元55。輸出選擇單元55不但接收運動自適應(yīng)內(nèi)插信號，而且還接收來自重影檢測單元53的重影信號、來自下拉檢測單元25的下拉檢測信號和來自行延遲裝置31的信號C。當(dāng)輸出選擇單元55接收來自重影檢測單元53的重影信號時，該裝置用運動自適應(yīng)內(nèi)插信號所表示的位于相同位置的像素來替換信號C(場內(nèi)內(nèi)插信號)所表示的像素，從而防止產(chǎn)生重影誤差。
參考圖10，描述可以在圖7中逐行轉(zhuǎn)換單元11中提供以替換圖8所示電路的下拉誤差檢測單元28。如圖8所示的檢測單元一樣，行延遲裝置60將從倍速轉(zhuǎn)換單元27提供的場內(nèi)內(nèi)插信號延遲一行的時間。經(jīng)過如此延遲的信號在行延遲裝置61、62和63中進一步延遲，在每個行延遲裝置中都延遲一行的時間。從而，獲得了信號A、B、C、D和E。
如圖10所述，下拉誤差檢測單元28包括平均值計算單元64、二進制數(shù)據(jù)生成單元65、重影檢測單元66、觸發(fā)器電路67至70、集成重影檢測單元71、兩行延遲裝置72和輸出選擇單元73。平均值計算單元64求信號A、B、C、D和E的平均值，二進制數(shù)據(jù)生成單元65將信號A、B、C、D和E分別轉(zhuǎn)換為二進制信號A’、B’、C’、D’和E’。更準確地說，如果像素數(shù)據(jù)比信號A、B、C、D和E的平均值大，則二進制數(shù)據(jù)生成單元65產(chǎn)生“1”，而如果像素數(shù)據(jù)比信號A、B、C、D和E的平均值小，則二進制數(shù)據(jù)生成單元65產(chǎn)生“0”。如果五行的二進制值模式與規(guī)定模式相同，則重影檢測單元66確定產(chǎn)生了重影誤差。
如圖11示出五行的二進制值模式。圖11二進制值模式可以是“1，0，1，0，1”也可是“0，1，0，1，0”。這意味著，任何一行和其下一行之后那一行比任何兩個相鄰行更相關(guān)。在這種情況下，重影檢測單元66確定發(fā)生了重影誤差。所以，重影檢測單元66將確定的結(jié)果提供給觸發(fā)器(FF)電路67，也提供給集成重影檢測單元71。觸發(fā)器(FF)電路67至70將相鄰像素的4個確定結(jié)果信號提供給集成重影檢測單元71中。從而，5個相鄰像素的5個確定結(jié)果被提供給集成重影檢測單元71中。集成重影檢測單元71根據(jù)5個確定結(jié)果信號確定是否確實產(chǎn)生了重影誤差。如果，例如，5個相鄰像素的二進制值模式與上面提及的重影的模式相同，則集成重影檢測單元71確定產(chǎn)生了重影誤差。
將由兩行延遲裝置72延遲了兩行的時間的運動自適應(yīng)內(nèi)插信號提供給輸出選擇單元73中。輸出選擇單元73不但接收運動自適應(yīng)內(nèi)插信號，還接收來自集成重影檢測單元71的重影信號、來自下拉檢測單元25的下拉檢測信號和來自行延遲裝置31的信號C。當(dāng)輸出選擇單元73接收來自集成重影檢測單元71的重影信號時，該裝置用運動自適應(yīng)內(nèi)插信號所表示的位于相同位置的像素來替換信號C(場內(nèi)內(nèi)插信號)所表示的像素，從而防止產(chǎn)生重影誤差。
如上所述，本實施例的逐行轉(zhuǎn)換單元11將輸入信號，即通過3-2或2-2下拉處理而生成的含有普通的60場/秒的信號的隔行掃描信號，轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號。為了把輸入信號轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號，逐行轉(zhuǎn)換單元11生成場內(nèi)內(nèi)插信號和運動自適應(yīng)內(nèi)插信號，并確定場內(nèi)內(nèi)插信號是否具有以像素為單位的重影誤差。如果檢測到重影誤差，則針對每個像素，用運動自適應(yīng)內(nèi)插信號替換場內(nèi)內(nèi)插信號。從而，逐行轉(zhuǎn)換單元11消除了嚴重降低圖像品質(zhì)的重影誤差。因此，逐行轉(zhuǎn)換單元11可以將普通的60場/秒的信號和輸入信號的其余部分都轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號，而不降低圖像品質(zhì)。
本發(fā)明并不只局限于上面描述的實施例。在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以作出各種轉(zhuǎn)換和修改。
上面描述的實施例中使用了關(guān)于5個相鄰的掃描行的數(shù)據(jù)和關(guān)于5個水平方向上相鄰的像素的數(shù)據(jù)，來檢測到重影誤差。作為替換，可以使用關(guān)于任何其他數(shù)目個相鄰掃描行的數(shù)據(jù)和關(guān)于任何其它數(shù)目個水平方向上相鄰的像素的數(shù)據(jù)，來達到相同的目的。
在上面描述的實施例，幀頻是60場每秒。然而，本發(fā)明也可以適用于任何其它模式的信號，例如幀頻為50場每秒的PAL信號。
此外，本發(fā)明不但可以適用于通過3-2下拉處理和2-2下拉處理生成的信號，而且可以適用于通過以指定順序排列原始信號的多個幀來改變其幀頻的信號。
如上所述，當(dāng)下拉檢測單元25檢測到重影誤差時，用運動自適應(yīng)內(nèi)插信號替換場內(nèi)內(nèi)插信號。作為替換，在發(fā)明中，可以用任何其它模式的信號來替換場內(nèi)內(nèi)插信號。例如，可以用另一個場內(nèi)內(nèi)插信號來替換該場內(nèi)內(nèi)插信號。
根據(jù)上面的描述，在本發(fā)明中，可以為每個像素選擇場內(nèi)內(nèi)插信號或運動自適應(yīng)內(nèi)插信號。這使得有可能在不降低圖像品質(zhì)的情況下，將通過3-2或2-2下拉處理而生成并包括例如普通的60場/秒的信號的隔行掃描信號轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號。也就是說，本發(fā)明可以將60場/秒的信號和內(nèi)插信號的其余部分都轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號，而不降低圖像品質(zhì)。
盡管參照為了說明的目的而選擇的特定實施例描述了本發(fā)明，但是很顯然，在不脫離本發(fā)明的基本思想和范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對其進行多種修改。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理裝置，用于將隔行掃描信號轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號，該隔行掃描信號包含被轉(zhuǎn)換成具有與由以指定順序排列的原始圖像幀組成的圖像信號相同的幀頻的信號，該裝置包括信號生成單元，用于執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插，以從時間上跟隨當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行，或者從時間上先于當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行，生成逐行掃描場內(nèi)內(nèi)插信號；重影檢測單元，用于對每一個像素，確定場內(nèi)內(nèi)插信號中包含的所關(guān)心的像素是否構(gòu)成場內(nèi)內(nèi)插信號的重影部分的一個像素。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，隔行掃描信號中包含的信號已通過3-2下拉處理或2-2下拉處理轉(zhuǎn)換為隔行掃描信號。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，當(dāng)重影檢測單元確定所關(guān)心的像素構(gòu)成重影部分時，用對應(yīng)于所關(guān)心的像素的預(yù)先確定的轉(zhuǎn)換過的信號來替換由信號生成單元生成的對應(yīng)于所關(guān)心的像素的場內(nèi)內(nèi)插信號。
4.如權(quán)利要求3所述的圖像處理裝置，還包括內(nèi)插信號生成單元，用于執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插，以從位于當(dāng)前場中的內(nèi)插掃描行的上面和下面的掃描行生成逐行掃描內(nèi)插信號，或者用于執(zhí)行場間內(nèi)插，以從時間上跟隨當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行、和時間上先于當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行，生成該信號，其中，當(dāng)重影檢測單元確定所關(guān)心的像素構(gòu)成重影部分時，用對應(yīng)于所關(guān)心的像素的內(nèi)插信號來替換對應(yīng)于所關(guān)心的像素的場內(nèi)內(nèi)插信號。
5.如權(quán)利要求4所述的圖像處理裝置，其中，內(nèi)插信號生成單元具有用于檢測當(dāng)前場的運動的運動檢測單元，當(dāng)運動檢測單元檢測到當(dāng)前場的運動時，執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插，從而生成內(nèi)插信號；當(dāng)運動檢測單元沒有檢測到當(dāng)前場的運動時，執(zhí)行場間內(nèi)插，從而生成內(nèi)插信號。
6.如權(quán)利要求5所述的圖像處理裝置，還包括轉(zhuǎn)換信號檢測單元，用于確定圖像信號與轉(zhuǎn)換過的信號是否幾乎相同；以及重影檢測/替換單元，配置為接收由信號生成單元生成的場內(nèi)內(nèi)插信號以及由內(nèi)插信號生成單元生成并用作內(nèi)插信號的內(nèi)插信號，并且在轉(zhuǎn)換信號檢測單元確定圖像信號與轉(zhuǎn)換過的信號幾乎相同時，檢測場內(nèi)內(nèi)插信號中的重影部分，并根據(jù)重影檢測單元的確定結(jié)果，用內(nèi)插信號替換重影部分。
7.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，重影檢測單元基于與一條包括所關(guān)心的像素的相鄰掃描行相交的直線上預(yù)定的一些像素的相關(guān)性，來確定場內(nèi)內(nèi)插信號中包含的所關(guān)心的像素是否構(gòu)成重影部分，所述相鄰掃描行包括存在所關(guān)心的像素的掃描行。
8.如權(quán)利要求7所述的圖像處理裝置，其中，當(dāng)任何行和其下一行之后那一行上的像素比任何兩個相鄰行上的像素更相關(guān)時，重影檢測單元確定所關(guān)心的像素構(gòu)成重影部分。
9.如權(quán)利要求7所述的圖像處理裝置，其中，重影檢測單元檢測同一掃描行上所關(guān)心的像素和其他像素之間的相關(guān)程度，從而確定所關(guān)心的像素是否構(gòu)成重影部分。
10.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，重影檢測單元獲得與一條包括所關(guān)心的像素的相鄰掃描行交叉的直線上一些像素的二進制值模式，并且基于該二進制值模式，確定場內(nèi)內(nèi)插信號中包含的所關(guān)心的像素是否構(gòu)成了重影部分，所述相鄰掃描行包括存在所關(guān)心的像素的掃描行。
11.如權(quán)利要求10所述的圖像處理裝置，其中，重影檢測單元將與一條存在所關(guān)心的像素的掃描行相交的直線上存在的每個像素，根據(jù)該像素的值大于還是小于該直線中存在的像素的平均值，而轉(zhuǎn)換成二進制值，從而獲得二進制值模式。
12.如權(quán)利要求10所述的圖像處理裝置，其中，重影檢測單元獲得包括所關(guān)心的像素的掃描行上相鄰像素的二進制值模式，從而確定所關(guān)心的像素是否構(gòu)成重影部分。
13.一種圖像處理方法，用于將隔行掃描信號轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號，該隔行掃描信號包含被轉(zhuǎn)換成具有與由以指定順序排列的原始圖像幀組成的圖像信號相同的幀頻的信號，該方法包括執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插，以從時間上跟隨當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行，或者從時間上先于當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行，生成逐行掃描場內(nèi)內(nèi)插信號的步驟；以及重影檢測步驟，對每一個像素，確定場內(nèi)內(nèi)插信號中包含的所關(guān)心的像素是否構(gòu)成場內(nèi)內(nèi)插信號的重影部分的一個像素。
14.如權(quán)利要求13所述的圖像處理方法，其中，隔行掃描信號中包含的信號已通過3-2下拉處理或2-2下拉處理轉(zhuǎn)換為隔行掃描信號。
15.如權(quán)利要求13所述的圖像處理方法，還包括當(dāng)在重影檢測步驟中確定所關(guān)心的像素構(gòu)成重影部分時，用對應(yīng)于所關(guān)心的像素的預(yù)先確定的轉(zhuǎn)換過的信號來替換執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插的步驟中生成的對應(yīng)于所關(guān)心的像素的場內(nèi)內(nèi)插信號的步驟。
16.如權(quán)利要求15所述的圖像處理方法，還包括通過執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插而從位于當(dāng)前場中的內(nèi)插掃描行的上面和下面的掃描行，或者通過執(zhí)行場間內(nèi)插而從時間上跟隨當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行、和時間上先于當(dāng)前場并且與當(dāng)前場的內(nèi)插掃描行位于相同位置的掃描行，生成逐行掃描內(nèi)插信號的步驟，其中，當(dāng)在重影檢測步驟中確定所關(guān)心的像素構(gòu)成重影部分時，在替換場內(nèi)內(nèi)插信號的步驟中，用在產(chǎn)生內(nèi)插信號的步驟中產(chǎn)生的對應(yīng)于所關(guān)心的像素的內(nèi)插信號來替換場內(nèi)內(nèi)插信號中包含的所關(guān)心的像素。
17.如權(quán)利要求16所述的圖像處理方法，其中，產(chǎn)生內(nèi)插信號的步驟包括檢測當(dāng)前場的運動的步驟，當(dāng)在檢測運動的步驟中檢測到當(dāng)前場的運動時，執(zhí)行場內(nèi)內(nèi)插，從而生成內(nèi)插信號；當(dāng)在檢測運動的步驟中沒有檢測到當(dāng)前場的運動時，執(zhí)行場間內(nèi)插，從而生成內(nèi)插信號。
18.如權(quán)利要求13所述的圖像處理步驟，其中，在重影檢測步驟中，基于與一條包括所關(guān)心的像素的相鄰掃描行相交的直線上預(yù)定的一些像素的相關(guān)性，來確定場內(nèi)內(nèi)插信號中包含的所關(guān)心的像素是否構(gòu)成重影部分，所述相鄰掃描行包括存在所關(guān)心的像素的掃描行。
19.如權(quán)利要求18所述的圖像處理方法，其中，在重影檢測步驟中，當(dāng)任何行和其下一行之后那一行上的像素比任何兩個相鄰行上的像素更相關(guān)時，確定所關(guān)心的像素構(gòu)成重影部分。
20.如權(quán)利要求18所述的圖像處理方法，其中，在重影檢測步驟中，檢測同一掃描行上所關(guān)心的像素和其他像素之間的相關(guān)程度，從而確定所關(guān)心的像素是否構(gòu)成重影部分。
21.如權(quán)利要求13所述的圖像處理方法，其中，在重影檢測步驟中，獲得與一條包括所關(guān)心的像素的相鄰掃描行交叉的直線上一些像素的二進制值模式，然后基于該二進制值模式，確定場內(nèi)內(nèi)插信號中包含的所關(guān)心的像素是否構(gòu)成了重影部分，所述相鄰掃描行包括存在所關(guān)心的像素的掃描行。
22.如權(quán)利要求21所述的圖像處理方法，其中，在重影檢測步驟中，將與一條存在所關(guān)心的像素的掃描行相交的直線上存在的每個像素，根據(jù)該像素的值大于還是小于該直線中存在的像素的平均值，而轉(zhuǎn)換成二進制值，從而獲得二進制值模式。
23.如權(quán)利要求21所述的圖像處理方法，其中，在重影檢測步驟中，獲得包括所關(guān)心的像素的掃描行上相鄰像素的二進制值模式，從而確定所關(guān)心的像素是否構(gòu)成重影部分。
全文摘要
一種圖像處理裝置，其可以將通過3－1或2－2下拉處理生成的隔行掃描信號轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號，而不降低隔行掃描信號表示的圖像的品質(zhì)，即使該隔行掃描信號包含普通的60場/秒的信號。該裝置具有逐行轉(zhuǎn)換單元11。逐行轉(zhuǎn)換單元11生成場內(nèi)內(nèi)插信號和運動自適應(yīng)內(nèi)插信號，以將通過3－2或2－2下拉處理生成的包括普通的60場/秒的信號的隔行掃描信號轉(zhuǎn)換成逐行掃描信號。然后對于每個像素，逐行轉(zhuǎn)換單元11確定場內(nèi)內(nèi)插信號是否包含重影誤差。如果檢測到重影誤差，則對于每個像素，逐行轉(zhuǎn)換單元11用運動自適應(yīng)內(nèi)插信號替換場內(nèi)內(nèi)插信號。
文檔編號H04N11/20GK1620131SQ20041010384
公開日2005年5月25日 申請日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月3日
發(fā)明者田中鐵朗 申請人:索尼株式會社