專利名稱：下變換檢測裝置和下變換檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種下變換檢測裝置和下變換檢測方法，用于檢測隔行視頻信號是否是由下變換處理所生成的。
背景技術：
當將以24幀/秒格式記錄的商業(yè)影片轉(zhuǎn)換成以60場/秒格式記錄的NTSC視頻信號的時候，進行了2-3下變換處理，即從原始圖像的2個幀創(chuàng)建出5個場。當將以24幀/秒格式記錄的商業(yè)影片轉(zhuǎn)換成以50場/秒格式記錄的PAL視頻信號，以及將以30幀/秒格式記錄的商業(yè)影片轉(zhuǎn)換成以60場/秒格式記錄的NTSC視頻信號的時候，進行了2-2下變換處理，即從原始圖像的1個幀創(chuàng)建出2個場。
另一方面，當顯示隔行視頻信號時，例如60場/秒的NTSC信號和50場/秒的PAL信號，都需要進行將隔行視頻信號轉(zhuǎn)換為逐行視頻信號的隔行/逐行轉(zhuǎn)換(以下稱為IP轉(zhuǎn)換)。IP轉(zhuǎn)換用于生成隔行視頻信號中的缺少的行從而生成逐行信號。
在IP轉(zhuǎn)換中，用于創(chuàng)建缺少行的像素數(shù)據(jù)的方法包括，場內(nèi)內(nèi)插值(interpolation)和場間內(nèi)插值。場內(nèi)內(nèi)插值根據(jù)與該缺少行相鄰的兩行的像素數(shù)據(jù)對該缺少行的像素數(shù)據(jù)進行內(nèi)插值處理。場間內(nèi)插值則根據(jù)連續(xù)兩個場的該行的像素數(shù)據(jù)對該缺少行的像素數(shù)據(jù)進行內(nèi)插值處理。
然而，通過對下變換處理(例如2-2下變換處理)所生成的隔行信號(以下稱為下變換信號)進行場內(nèi)內(nèi)插值而進行IP轉(zhuǎn)換，將導致獲得的幀信號與下變換之前的原始圖像相比具有較低的垂直分辨率。此外，在場間內(nèi)插值的情況下，如果使用由不同幀創(chuàng)建的兩個場來生成一個幀信號，會由于梳狀噪音或其他類似原因而導致圖像質(zhì)量的惡化。
為了避免圖像質(zhì)量惡化，當對通過下變換處理生成的隔行信號進行IP轉(zhuǎn)換時，最好通過對由相同幀生成的兩個場信號進行結(jié)合來創(chuàng)建一個幀信號。這樣可以防止圖像質(zhì)量惡化。這種利用下變換信號的規(guī)律性來進行的IP轉(zhuǎn)換稱為反向下變換處理。
圖11示出了反向2-2下變換處理的一個例子。圖11示出了用于從30P(30幀/秒)的幀信號獲得60I(60場/秒)的場信號而進行的2-2下變換處理，以及用于從60I(60場/秒)的幀信號獲得60P(60幀/秒)的場信號而進行的反向2-2下變換處理。例如，2-2下變換處理由30P的幀1創(chuàng)建出包含幀1的奇數(shù)行的場圖像1T和包含幀1的偶數(shù)行的一個場圖像1B。另一方面，反向2-2下變換處理根據(jù)由相同幀創(chuàng)建出的場圖像1T和1B來內(nèi)插值出缺少行，從而創(chuàng)建出幀1-1和幀1-2兩個幀。對幀2和隨后的幀也進行相同的處理。
公開號為No.2004-242196的日本未審專利申請中描述了一種2-2下變換檢測裝置，可以檢測出隔行視頻信號是2-2下變換信號；以及一種逐行轉(zhuǎn)換裝置，其根據(jù)2-2下變換信號的檢測，利用根據(jù)相同幀所創(chuàng)建的兩個場進行IP轉(zhuǎn)換。圖10A示出了這里公開的2-2下變換檢測裝置的一個例子。
圖10A中的2-2下變換檢測裝置90包括像素差比較器91，失配像素數(shù)比較器92和下變換規(guī)律檢測器93。
像素差比較器91計算當前場信號b的像素b1的像素值和緊接在當前場信號b之后的場信號a的像素a1的像素值，并且如圖10B所示將該差值與閾值相比較。像素a1和b1所處的位置在屏幕上看起來基本上是相同的。具體的，像素a1和b1位于相同的水平位置，而包含像素b1的行相鄰地位于包含像素a1的行的下面。
如果比較結(jié)果表示像素b1和像素a1之間的像素值差超過了預定的閾值R1，則將一信號置為“1”，表示將像素的變化提供到失配像素數(shù)比較器92。另一方面，若差值在閾值R1以下，則將信號置為“0”，表示沒有像素的變化提供到失配像素數(shù)比較器92。
失配像素數(shù)比較器92從像素差比較器91接收信號，在一個場的期間內(nèi)對像素差比較器91檢測到的像素值變化的數(shù)目進行計數(shù)，然后在該場結(jié)束時將計數(shù)的數(shù)目與預定閾值R2相比較。若計數(shù)值超過了閾值R2，則失配像素數(shù)比較器92將設置為“1”的一個信號提供到下變換規(guī)律檢測器93，該設置為“1”的信號表示場信號a和b是由不同的幀生成的。另一方面，若計數(shù)值在閾值R2以下，則將設置為“0”的一個信號提供到下變換規(guī)律檢測器93，該設置為“0”的信號表示場信號a和b是由相同的幀生成的。
如果失配像素數(shù)比較器92的輸出信號的模式是1和0交替重復，例如“1010…”或“0101…”，則下變換規(guī)律檢測器93判斷2-2下變換信號具有規(guī)律。另一方面，若失配像素數(shù)比較器92的輸出信號沒有存在該重復模式，則下變換規(guī)律檢測器93判斷2-2下變換信號不存在規(guī)律。
如上所述，下變換檢測裝置判斷一個圖像是否在相鄰場之間變化并且觀察該判斷結(jié)果的規(guī)律性，從而檢測其是否為下變換信號。因此，為了準確地檢測下變換信號，圖10A所示的2-2下變換檢測裝置90需要通過像素差比較器91準確地判斷各像素單元的變化，并且通過失配像素數(shù)比較器92準確地判斷各場單元的變化。
在傳統(tǒng)的下變換檢測裝置中，例如圖10A所示的2-2下變換檢測裝置90，用于判斷圖像變化的閾值是固定的。如果用于判斷的閾值是固定的，那么即使當圖像的類型不同時，例如基本上靜態(tài)的圖像和急速移動的圖像，也仍然使用相同的閾值來進行判斷。因此，如果設置的閾值不適合輸入的場信號，那么就會導致盡管是下變換信號但下變化沒有被檢測到的狀態(tài)持續(xù)的情況發(fā)生，以及導致由于沒有檢測出輸入場信號不是下變換信號而認為檢測到下變換的狀態(tài)持續(xù)的情況發(fā)生。還可能導致在檢測到和未檢測到下變換之間出現(xiàn)的波動。這些情況的出現(xiàn)會導致在IP轉(zhuǎn)換之后的幀圖像質(zhì)量惡化。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種下變換檢測裝置，用于檢測輸入視頻信號是否是通過下變換處理而生成的下變換信號，該裝置包括像素比較器，至少進行如下比較將在輸入視頻信號中包含的第一場和在所述第一場之前一場的第二場之間進行像素比較，并判斷在所述第一場和所述第二場之間是否存在像素變化；場比較器，用于匯集(compile)像素比較器中的判斷結(jié)果，并根據(jù)像素比較器中的判斷結(jié)果來判斷在所述第一場和所述第二場之間是否存在圖像變化；以及下變換判斷器，根據(jù)場比較器中的判斷結(jié)果來判斷輸入視頻信號是否為下變換信號，其中根據(jù)輸入視頻信號是否是下變換信號的判斷的歷史，改變像素比較器中是否存在像素變化的判斷條件，和/或改變場比較器中是否存在圖像變化的判斷條件。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種下變換檢測方法，用于檢測視頻信號是否是通過下變換處理而生成的下變換信號，該方法包括，測量在視頻信號中包含的第一場和在所述第一場之前一場的第二場之間的像素差值，并將該差值與第一閾值相比較；根據(jù)與第一閾值的比較結(jié)果判斷在所述第一場和所述第二場之間是否存在像素變化，根據(jù)是否存在像素變化的判斷結(jié)果判斷在所述第一場和所述第二場之間是否存在圖像變化，根據(jù)是否存在圖像變化的判斷結(jié)果判斷輸入視頻信號是否為下變換信號，以及，根據(jù)輸入視頻信號是否為下變換信號的判斷的歷史，而改變是否存在像素變化的判斷條件和/或改變是否存在圖像變化的判斷條件。
這些裝置和方法能夠根據(jù)視頻信號動態(tài)地改變像素差異的判斷條件和圖像變化的判斷條件中的一個或兩個，從而實施下變換判斷。因此能夠避免由于諸如用于判斷圖像變化的閾值的判斷條件不適合輸入的場信號而導致的在IP轉(zhuǎn)換之后幀圖像質(zhì)量的惡化，本發(fā)明可提供一種下變換檢測裝置和下變換檢測方法，其具有在檢測下變換信號時的改進的準確性。


通過以下詳細描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述和其他目的、優(yōu)點及特性將變得更加清楚。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的逐行轉(zhuǎn)換裝置的框圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的2-2下變換檢測裝置的框圖；圖3A和3B示出了描述下變換檢測中的參考像素的視圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的2-2下變換檢測裝置的操作流程圖；圖5示出了輸入信號處理器的示例結(jié)構(gòu)的框圖；圖6示出了像素比較器的示例結(jié)構(gòu)的框圖；圖7示出了場比較器的示例結(jié)構(gòu)的框圖；圖8示出了下變換判斷器的示例結(jié)構(gòu)的框圖；圖9示出了下變換判斷器中的閾值變化操作的流程圖；圖10A示出了傳統(tǒng)的2-2下變換檢測裝置的框圖；圖10B示出了對傳統(tǒng)的下變換檢測中的參考像素的描述；圖11示出了對反向下變換處理的描述。
具體實施例方式
下面將參照示意性實施例來說明本發(fā)明。本領域技術人員應當知道，利用本發(fā)明的教導可以很容易地實現(xiàn)多種變換實施例，本發(fā)明并不局限于這些用于說明解釋目的的實施例。
下文中將參照附圖來描述本發(fā)明的特定實施例。下面的實施例將本發(fā)明應用于用于檢測2-2下變換信號的2-2下變換檢測裝置和用于檢測2-2下變換信號的逐行轉(zhuǎn)換裝置，并實現(xiàn)IP轉(zhuǎn)換。
圖1示出了逐行轉(zhuǎn)換裝置100的結(jié)構(gòu)，它包括根據(jù)本發(fā)明第一實施例的2-2下變換檢測裝置10。在該逐行轉(zhuǎn)換裝置100中，除所述2-2下變換檢測裝置10以外的元件均與傳統(tǒng)逐行轉(zhuǎn)換裝置中的相應元件相同。下面將說明所述逐行轉(zhuǎn)換裝置100的結(jié)構(gòu)。
場延遲電路1和2是用于將60場/秒的場信號延遲一個場周期的存儲器。由于場延遲電路1和2延遲了到逐行轉(zhuǎn)換裝置100的輸入場信號，場信號a、場延遲電路1的輸出信號b、場延遲電路2的輸出信號c變?yōu)槿齻€連續(xù)場信號。在下面的描述中，場延遲電路1的輸出信號b被稱為當前場信號；場信號a是當前場信號b之后的場信號，被稱為后一場信號；場信號c是當前場信號b之前的場信號，并被稱為前一場信號。
該2-2下變換檢測裝置10通過對當前場信號b、后一場信號a和前一場信號c中包含的多個像素的像素值進行比較，來判斷輸入信號是否為下變換信號。如果輸入信號是下變換信號，則該2-2下變換檢測裝置10向場選擇器3提供場選擇信號，以便標明用于對缺少行進行內(nèi)插值的場。該場選擇信號是這樣的信號，該信號用于指出如下的場是否為后一場信號a和前一場信號c該場是通過2-2下變換處理、來自與當前場信號b相同的幀而生成的場。
該2-2下變換檢測裝置10還將下變換檢測信號輸出到輸出選擇器5，從而根據(jù)輸入場信號是否為2-2下變換信號來改變對缺少行進行內(nèi)插值的方式。下面將對該2-2下變換檢測裝置10的結(jié)構(gòu)和該2-2下變換檢測裝置10的判斷操作進行詳細說明。
場選擇器3根據(jù)2-2下變換檢測裝置10輸出的場選擇信號，提供后一場信號a或前一場信號c作為內(nèi)插值信號d。
逐行濾波器4接收當前場信號b、后一場信號a和前一場信號c，從而檢測圖像中的變化。如果檢測到圖像中存在變化，則該逐行濾波器4根據(jù)當前場信號b的像素通過場內(nèi)內(nèi)插值生成內(nèi)插值行。相反，如果沒有檢測到圖像中存在變化，則它根據(jù)當前場信號b的像素和后一場信號a的像素通過場間內(nèi)插值生成內(nèi)插值行。該逐行濾波器4將所生成的內(nèi)插值行作為內(nèi)插值信號e提供給輸出選擇器5。
該輸出選擇器5接收從2-2下變換檢測裝置10輸出的下變換檢測信號。在該下變換檢測中，輸出選擇器5選擇從場選擇器3輸出的內(nèi)插值信號d，并將其作為內(nèi)插值行信號輸出到上掃描轉(zhuǎn)換器6。相反，在沒有下變換檢測的情況下，輸出選擇器5選擇從逐行濾波器4輸出的內(nèi)插值信號e，并將其輸出到上掃描轉(zhuǎn)換器6。
該上掃描轉(zhuǎn)換器6對當前場信號b和輸出選擇器5輸出的內(nèi)插值行信號進行倍速轉(zhuǎn)換(double-speed conversion)，并將經(jīng)過該倍速轉(zhuǎn)換之后的當前場信號b和內(nèi)插值行信號合并從而以60幀/秒輸出幀信號。
下文中將參照圖2至9描述本實施例的2-2下變換檢測裝置10的結(jié)構(gòu)和操作。
圖2示出2-2下變換檢測裝置10的結(jié)構(gòu)。該2-2下變換檢測裝置10包括輸入信號處理器11、像素比較器12、場比較器13和下變換判斷器14。下面將參照圖4的流程圖來描述該2-2下變換檢測裝置10的全部操作。
首先，在步驟S111中，輸入信號處理器11接收三個連續(xù)場信號a、b、c，并輸出將由像素比較器12所使用的多個信號以便對像素值h_tap1、h_tap2、h_tap3、v_tap、vt_tap和t_tap中的變化進行檢測。
然后，在步驟S112中，像素比較器12利用從輸入信號處理器11輸出的多個信號來判斷每個像素在當前場b和后一場a之間是否相似。
在步驟S113中，場比較器13以場為單位對像素比較器12的判斷結(jié)果進行匯集。
然后，該流程對一個場內(nèi)的各像素重復步驟S112和S113，以及當對一個場的處理結(jié)束時，場比較器13根據(jù)一個場的匯集結(jié)果來判斷圖像在當前場b和后一場a之間是否相似(步驟S114和S115)。
在步驟S116中，下變換判斷器14從場比較器13接收判斷結(jié)果并檢測該判斷結(jié)果是否表示下變換信號具有規(guī)律性。如果下變換判斷器14檢測到下變換信號的規(guī)律性，則它將下變換檢測信號輸出到輸出選擇器5并將場選擇信號輸出到場選擇器3(步驟S117和S118)。另一方面，如果下變換判斷器14沒有檢測到下變換信號的規(guī)律性或如果下變換信號的規(guī)律性被破壞了，則它不將下變換檢測信號輸出到輸出選擇器5(步驟S119)。
在步驟S120中，下變換判斷器14根據(jù)場比較器13中的判斷結(jié)果歷史，判斷是否改變像素比較器12和場比較器13的閾值。當滿足閾值變化條件時，下變換判斷器14改變像素比較器12和場比較器13的閾值或改變它們中的任意一個的閾值。
下面將詳細描述圖2所示的2-2下變換檢測裝置10的各部件。
輸入信號處理器11接收三個連續(xù)的場信號a、b和c，并輸出多個信號，所輸出的這些信號用于在像素比較器12中檢測像素值的變化。具體的，它向像素比較器12輸出以下信號h_tap1、h_tap2和h_tap3，用于檢測水平方向上的像素值變化；v_tap，用于檢測垂直方向上的像素值變化；vt_tap，用于檢測垂直時域方向上的像素值變化；以及t_tap，用于檢測時域方向上的像素值變化。
以下參考圖3A和3B說明h_tap、v_tap、vt_tap和t_tap的定義。h_tap包含在水平方向上相鄰的三個像素的像素值，這三個像素是在相同行上的三個連續(xù)像素。如圖3A所示，如果用于內(nèi)插值的行是v，則h_tap1包含行v-1中包括的三個像素b11，b12和b13的像素值，該行v-1是當前場信號b中緊接著內(nèi)插值行v的前一行。h_tap3包含行v+1中包括的三個像素b31，b32和b33的像素值，該行v+1是當前場信號b中緊接著內(nèi)插值行v的后一行。h_tap2包含三個像素a21、a22和a23的像素值，這三個像素包括在后一場信號a的內(nèi)插值行v中。
v_tap包含多個像素的像素值，這些像素相鄰地位于當前場信號b中將被內(nèi)插值的像素的上面和下面。例如，如果將被內(nèi)插值的像素為圖3B中所示的b22，則v_tap包含b12和b32的像素值。
vt_tap包含多個像素的像素值，這些像素是相鄰地位于當前場信號b中將被內(nèi)插值的像素的上面和下面的像素；以及后一場信號a中與將被內(nèi)插值的像素具有相同坐標的像素。例如，如果將被內(nèi)插值的像素為圖3B中所示的b22，則vt_tap包含b12、b32和a22的像素值。
t_tap包含后一場信號a和前一場信號c中與當前場信號b中將被內(nèi)插值的像素位于相同坐標的多個像素的像素值。例如，如果將被內(nèi)插值的像素為圖3B中所示的b22，則t_tap包含a22和c22的像素值。
圖5示出該輸入信號處理器11的結(jié)構(gòu)例子。行延遲電路511是將輸入信號延遲一行的存儲器(水平掃描周期)。點延遲電路512至518是將輸入信號延遲一個點周期的存儲器。行延遲電路511和點延遲電路512至518的組合可以生成h_tap1、h_tap2、h_tap3、v_tap、vt_tap和t_tap。
像素比較器12利用h_tap1、h_tap2、h_tap3、v_tap、vt_tap和t_tap，以像素為單位判斷多個圖像在當前場b和后一場a之間是否相似。
水平像素比較器121至123利用h_tap1、h_tap2和h_tap3檢測多個圖像在水平方向上是否存在變化。垂直像素比較器124利用v_tap檢測多個圖像在垂直方向上是否存在變化。垂直和時域像素比較器125利用vt_tap來檢測多個圖像在當前場b和后一場a之間是否存在變化。時域像素比較器126利用t_tap來檢測多個圖像在前一場c和后一場a之間是否存在變化。
當針對后一場a的像素a21時，圖像變化檢測器127根據(jù)水平像素比較器121至123、垂直像素比較器124、垂直和時域像素比較器125以及時域像素比較器126的檢測結(jié)果，判斷圖像在當前場b和后一場a之間是否相似。
傳統(tǒng)的下變換檢測裝置，例如圖10A中所示的2-2下變換檢測裝置90，通過將相應于vt_tap和v_tap的像素進行比較來檢測圖像中的變化。另一方面，除了利用vt_tap和v_tap來進行比較和判斷以外，本實施例的2-2下變換檢測裝置10還利用h_tap1、h_tap2和h_tap3進行水平比較和判斷，利用t_tap來進行時域比較和判斷。
如果像素值在水平方向上變化很大，則意味著顯示圖像包括例如斜線和物體邊界的高頻部分(下稱為邊緣部分)。在這種邊緣部分中，邊緣部分也可能存在在垂直方向上。在這種情況下，由于存在該邊緣部分而導致像素值存在變化，因此在傳統(tǒng)下變換檢測裝置中對vt_tap的判斷極有可能會錯誤地判斷圖像存在變化，但實際上當前場和后一場之間并沒有圖像變化。
由于本實施例中的2-2下變換檢測裝置10利用h_tap進行水平方向上的比較和判斷，因此可以從所判斷的多個像素中排除那些像素值在水平方向上變化很大的像素。從而避免由于存在邊緣部分而導致的錯誤判斷，并提高對圖像變化判斷的準確度。
另外，本實施例的2-2下變換檢測裝置10利用t_tap進行時域方向上的判斷。利用t_tap進行判斷的優(yōu)點如下。
在其像素值在后一場a和當前場b之間變化極大的像素中，即，時域變化很大的像素中，當利用vt_tap進行的判斷檢測像素值中的變化時，不能確定該變化是由于圖像在場之間的變化而導致的，還是由于高頻圖像的邊緣部分而導致的。如果在圖像變化的判斷中加入這樣的像素，那么即使后一場a和當前場b都是從相同幀中生成的，也很可能發(fā)生圖像變化的錯誤判斷。
由于2-2下變換檢測裝置10利用t_tap進行時域比較和判斷，因此可以從所判斷的多個像素中排除那些像素值在時域方向上變化極大的像素。從而可能避免對具有很大時域變化的圖像作出錯誤判斷，并提高圖像變化判斷的準確度。
同時，如果像素值在后一場a和前一場c之間的變化很小，即當圖像時域變化很小時，可以假設在后一場a和當前場b之間的像素值變化也很小。如果在圖像變化的判斷中加入這樣的像素，則即使后一場a和當前場b是從不同幀中生成的，場比較器13也很難判斷這些圖像是否相似。
為了克服上述缺陷，2-2下變換檢測裝置10可以從多個圖像之間的相似性判斷中排除那些圖像時域變化較小的像素。因此可以提高場比較器13判斷圖像是否相似的準確度。這樣，即使在由于垂直高頻圖像導致的圖像變化很小的情況下，這種排除也可以避免利用vt_tap錯誤地作出認為存在圖像變化的判斷，從而提高了判斷圖像是否相似的準確度。
圖6示出像素比較器12的結(jié)構(gòu)例子。HPF611至614是對三個輸入信號進行(-1，2，-1)/2計算的濾波器。減法器621和622輸出兩個輸入信號之間的差。ABS631至636輸出輸入信號的絕對值。閾值比較器641至646對分別由ABS631至636輸出的信號進行閾值判斷，并當判斷結(jié)果為真則輸出“1”，而當判斷結(jié)果為假，則輸出“0”。
如果h_tap1在水平方向上像素值變化很小，且閾值比較器641的輸入信號小于閾值Thr1，則對h_tap1進行閾值判斷的閾值比較器641輸出“1”。相反，如果h_tap1在水平方向上像素值變化很大，且閾值比較器641的輸入信號大于閾值Thr1，則閾值比較器641輸出“0”。閾值比較器642和643分別對h_tap2和h_tap3的操作與上述相同。這些判斷操作可以從判斷對象中排除在水平方向上像素值變化很大的像素。
如果v_tap在垂直方向上像素值變化很小，且閾值比較器644的輸入信號小于閾值Thr4，則閾值比較器644輸出“1”；如果v_tap在垂直方向上像素值變化很大，且閾值比較器644的輸入信號大于閾值Thr4，則閾值比較器644輸出“0”。
如果后一場信號a的像素a22的像素值和當前場b的像素b12和b32的像素值之間的差別很大，且閾值比較器645的輸入信號大于閾值Thr5，則閾值比較器645輸出“1”。相反，如果像素a22的像素值和像素b12和b32的像素值之間的差別很小，且閾值比較器645的輸入信號小于閾值Thr5，則閾值比較器645輸出“0”。
如果t_tap在時域方向上像素變化很小，且閾值比較器646的輸入信號小于閾值Thr6，則閾值比較器646輸出“1”。如果t_tap在時域方向上像素變化很大，且閾值比較器646的輸入信號大于閾值Thr6，則閾值比較器646輸出“0”。這些判斷操作可以從圖像變化的判斷中排除那些圖像時域變化很大的像素。
在圖6中，圖像變化檢測器127由“與”門電路65構(gòu)成，該“與”門電路65對閾值判斷器641至646輸出的二進制信號進行邏輯“與”計算。當閾值判斷器641至646中的判斷結(jié)果均為真時，該“與”門電路65輸出“1”作為像素判斷信號。
雖然圖6示出了結(jié)構(gòu)例子，它設置了閾值從而使閾值比較器646在判斷中排除了一些t_tap在時域方向上像素變化很大的像素，但是本發(fā)明并不局限于此。為了從圖像變化判斷中排除那些時域圖像變化很小的像素，則當閾值比較器646的輸入信號等于或大于閾值Thr6時，閾值比較器646輸出“1”。另外，為了在圖像變化判斷中同時排除時域變化極大的像素和時域圖像變化很小的像素，該閾值比較器646可以具有兩個閾值。
場比較器13以場為單位對像素比較器12中的判斷結(jié)果進行匯集，并根據(jù)各場中的匯集結(jié)果判斷當前場b和后一場a中的變化。該場比較器13包括多個計數(shù)器，它將屏幕分為多個區(qū)域并按照各劃分區(qū)域?qū)ο袼乇容^器12中的判斷結(jié)果進行匯集。
計數(shù)器部分132包括多個計數(shù)器。為屏幕的每個劃分區(qū)域分配一個計數(shù)器。區(qū)域選擇器131接收從圖像比較器12輸出的像素判斷信號，并根據(jù)像素坐標選擇并輸出計數(shù)器部分132中的計數(shù)器。由此可以按照各劃分區(qū)域?qū)⑾袼乇容^器12的判斷結(jié)果整合(integrate)在一起。
場變化判斷器133根據(jù)計數(shù)器部分132中各劃分區(qū)域的整合結(jié)果，判斷圖像在當前場b和后一場a之間是否相似。具體來說，它選擇一個用于在各場間判斷圖像變化的劃分區(qū)域，對所選擇的劃分區(qū)域的圖像變化進行判斷，如果以像素為單位整合多個結(jié)果的整合值超過了預定的閾值，則判斷這些像素不相似?？蛇x地，也可以判斷像素變化的整合值是否超過了每個劃分區(qū)域的閾值，如果在任何區(qū)域中像素變化的整合值超過了預定閾值，則判斷這些圖像不相似。
傳統(tǒng)的下變換檢測裝置，例如圖10A所示的2-2下變換檢測裝置90，通過將整個屏幕中的像素變化的判斷結(jié)果進行整合來判斷是否存在圖像變化。但是，對整個屏幕中的像素變化的判斷結(jié)果進行整合存在一個問題，即整合值在整個屏幕中被平均化。
例如，由于該傳統(tǒng)下變換檢測裝置根據(jù)整個屏幕的整合結(jié)果來判斷是否存在圖像變化，并且由此整個屏幕中的整合值被平均化了，如果圖像僅在屏幕的一小部分中有運動部分，則因此該傳統(tǒng)的下變換裝置會錯誤地判斷不存在圖像變化。另一方面，本實施例的2-2下變換檢測裝置針對每個劃分區(qū)域來判斷像素的整合值是否超過了閾值，并當任何劃分區(qū)域中的整合值超過閾值時，可檢測出圖像的變化。從而可以避免由于圖像的主要區(qū)域中沒有變化而導致錯誤判斷。
在包含高頻成分的圖像中的一個區(qū)域中，由于存在邊緣部分很可能導致像素比較器12錯誤地對圖像變化作出判斷。因此，如果在圖像的主要區(qū)域中存在包含高頻成分的區(qū)域，則傳統(tǒng)的下變換檢測裝置將根據(jù)包含大量錯誤判斷的整個場的整合值來判斷是否在各場間存在圖像變化。因此，即使沒有圖像變化，傳統(tǒng)的下變換檢測裝置也會錯誤地判斷存在圖像變化。另一方面，本實施例的2-2下變換檢測裝置10從對圖像變化的判斷中排除了計數(shù)器部分132中具有很大整合值的計數(shù)器，并將其他計數(shù)器的整合值與預定閾值進行比較，從而通過排除了包含由于存在邊緣部分而導致錯誤判斷的區(qū)域而對圖像變化進行判斷。因此可以避免由于存在邊緣部分而導致的像素比較器12的錯誤判斷對場間圖像變化的判斷產(chǎn)生影響。
優(yōu)選地，在像素比較器12中根據(jù)利用h_tap在水平方向上的判斷和利用t_tap在時域方向上的判斷，在場比較器13中進行比較部分132的選擇操作。例如，如果像素比較器12按照圖6中的結(jié)構(gòu)例子配置為通過對t_tap的判斷，從判斷對象中排除在時域方向上像素值變化很大的像素，則優(yōu)選地配置場比較器13的結(jié)構(gòu)以便從對圖像變化的判斷中排除計數(shù)器部分132中具有很大整合值的計數(shù)器。該結(jié)構(gòu)可以根據(jù)時域方向上像素變化不是很大的區(qū)域中的整合結(jié)果來判斷當前場b和后一場a之間是否存在變化，其中所述區(qū)域是像素比較器12中不太可能存在錯誤判斷的區(qū)域。因此可能提高場比較器13中判斷場變化的準確性。
圖7示出了場比較器13的結(jié)構(gòu)例子。圖7示出了將圖像區(qū)域水平分割為三個區(qū)域的情況。計數(shù)器部分132包括L計數(shù)器711，用于對圖像左側(cè)區(qū)域中像素上像素比較器12的判斷結(jié)果進行匯集；M計數(shù)器712，用于對圖像中間區(qū)域中的判斷結(jié)果進行匯集；和R計數(shù)器713，用于對圖像右側(cè)區(qū)域中的判斷結(jié)果進行匯集。
圖7示出了這樣的情況，即，場變化判斷器133排除了計數(shù)器部分132中整合值很大的區(qū)域并根據(jù)其他區(qū)域中的整合值檢測圖像中的變化。L/M/R最小值選擇器72從L計數(shù)器711、M計數(shù)器712和R計數(shù)器713的整合值中選出最小值。閾值比較器73將該L/M/R最小值選擇器72所選擇的最小值與預定閾值Thr7進行比較。如果與閾值Thr7的比較滿足最小值＞Thr7的關系式，則判斷這些圖像不相似，并向下變換判斷器14輸出“1”。另一方面，如果比較結(jié)果滿足最小值＜Thr7的關系式，則判斷這些圖像相似并且向下變換判斷器14輸出“0”。場判斷信號是提供給下變換判斷器14的1位信號。
圖7示出一個結(jié)構(gòu)，其排除了計數(shù)器部分132中整合值很大的區(qū)域。為了排除計數(shù)器部分132中整合值較小的區(qū)域，場變化判斷器133可以選擇具有很大整合值的計數(shù)器。
另外，為了針對各劃分區(qū)域判斷像素變化中的整合值是否超過了閾值，可以排除該L/M/R最小值選擇器72，且閾值比較器73對所有計數(shù)器進行閾值比較。
下變換判斷器14接收由場比較器13提供的場判斷信號，并判斷其是否具有2-2下變換信號的規(guī)律性。具體來說，如果輸入的場判斷信號在每個場中具有1和0交替重復的模式，例如“1010…”或“0101…”，則下變換判斷器14判斷存在2-2下變換信號的規(guī)律。另一方面，如果缺少場判斷信號的重復形式，則下變換判斷器14判斷不存在2-2下變換信號的規(guī)律。
另外，如果下變換判斷器14檢測到該下變換信號的規(guī)律性，則它通過判斷當前正在處理的當前場信號b是否與后一場信號a或前一場信號c相似，以便向輸出選擇器5提供下變換檢測信號，并向場選擇器3提供場信號。該場選擇信號用于將后一場信號a或前一場信號c表示為用于生成內(nèi)插值行的場。具體來說，如果緊接著的前一場判斷信號的判斷結(jié)果為“1”，則當前場信號b和后一場信號a是由同一幀所生成的，并且，由于根據(jù)該下變換信號的規(guī)律性，當前正在處理的場信號的判斷結(jié)果被假設為“0”，因此設置場選擇信號以標示后一場信號a。相反，如果緊接著的前一場判斷信號的判斷結(jié)果為“0”，則當前場信號b和后一場信號a是由不同幀所生成的，并且，由于根據(jù)下變換信號的規(guī)律性，當前正在處理的場信號的判斷結(jié)果被假設為“1”，因此設置場選擇信號以標示前一場信號c。
相反，如果下變換判斷器14沒有檢測到下變換信號的規(guī)律性，或該下變換規(guī)律性被破壞，則它不向輸出選擇器5輸出下變換檢測信號。
另外，該下變換判斷器14還判斷是否需要根據(jù)上述下變換判斷的判斷結(jié)果的歷史來改變像素比較器12和場比較器13的閾值。當滿足改變閾值的條件時，下變換判斷器14將改變像素比較器12和場比較器13的閾值，或改變它們其中一個的閾值。
在傳統(tǒng)的例如圖10A所示的2-2下變換檢測裝置90的下變換檢測裝置中，用于判斷圖像變化的閾值是固定的。如果用于該判斷閾值是固定的，那么即使當圖像類型截然不同，例如完全靜態(tài)圖像和劇烈運動圖像時，也將使用相同的閾值來進行判斷。因此，如果所設置的閾值不適用于輸入的場信號，它將導致盡管確實是下變換信號但卻不能將檢測到下變換這樣的狀態(tài)進行延續(xù)，以及由于沒有檢測到輸入的場信號不是下變換信號而導致將其檢測為下變換這樣的狀態(tài)得到延續(xù)。它還導致在檢測到和未檢測到下變換之間發(fā)生波動。這些情況的存在將使幀圖像質(zhì)量在IP轉(zhuǎn)換之后變得惡化。
另一方面，本實施例的2-2下變換檢測裝置10通過動態(tài)地設置用于圖像變化判斷的閾值，來防止上述問題狀態(tài)延續(xù)。
圖8示出了下變換判斷器14的結(jié)構(gòu)例子。移位寄存器81通過在每個場中進行一次移位操作，來接收場比較器13提供的場判斷信號并累計該信號，從而保留了場判斷的歷史。雖然圖8示出的例子中移位寄存器81的階數(shù)是10，但是它并不局限于此。由于如果移位寄存器81的階數(shù)較小時很容易發(fā)生在檢測和未檢測到下變換之間的波動，因此檢測準確性將隨著階數(shù)的增加而增加。但是，如果移位寄存器81的階數(shù)很大時，由于在檢測出下變換之前需要更多數(shù)量的場，因此進入下變換檢測狀態(tài)的延時也變長了。實際的階數(shù)的數(shù)目應當被確定為這些互相沖突因素的折衷方案，通常應當為4階到10階。
模式判斷器82獲取存儲在移位寄存器81中的值，并判斷它是否與下變換模式“1010…”或“0101…”相匹配。如果它與該下變換模式匹配，則該模式判斷器82向輸出選擇器5提供下變換檢測信號，并向場選擇器3提供場選擇信號。如果它與該下變換模式不匹配，則該模式判斷器82不向輸出選擇器輸出下變換檢測信號。
下變換檢測信號歷史存儲器83存儲該下變換檢測信號的歷史。閾值設置部分84判斷是否改變閾值，所述閾值是由像素比較器12中閾值比較器641至646以及場比較器13中的閾值比較器73所使用的，以及，如果判斷需要改變這些閾值，則輸出閾值設置信號1和閾值設置信號2。優(yōu)選在以下情況下改變閾值，(1)沒有檢測到下變換的狀態(tài)持續(xù)較長時間；(2)檢測到下變換的狀態(tài)持續(xù)較長時間；以及(3)在下變換檢測和未檢測到的狀態(tài)之間頻繁變化。
(1)如果沒有檢測到下變換的狀態(tài)持續(xù)了較長時間，則逐步改變該閾值從而放寬下變換檢測的條件。如果下變換檢測信號的歷史持續(xù)指示“0”且圖像匹配狀態(tài)持續(xù)，則改變閾值從而使得更容易地檢測到圖像變化。例如可以作出以下改變，例如逐步減小閾值比較器72的閾值Thr7，分別逐步增加閾值比較器641至643的閾值Thr1至3，諸如此類。相反，如果下變換檢測信號的歷史持續(xù)指示“1”且圖像變化狀態(tài)持續(xù)，則可以改變閾值從而使檢測到圖像變化變得更難。
如果輸入信號為下變換信號，則該信號被檢測到且利用從場選擇器3輸出的內(nèi)插值信號進行IP轉(zhuǎn)換，從而在不使圖像質(zhì)量惡化的情況下生成幀圖像。本實施例的2-2下變換檢測裝置10改變閾值，從而放寬下變換檢測的條件，最終提高了下變換狀態(tài)的檢測準確性。
(2)如果檢測到下變換的狀態(tài)持續(xù)較長時間，則逐步改變閾值從而使下變換檢測的條件更為嚴格。例如可以作出以下改變，例如逐步減小閾值比較器72的閾值Thr7。將不是下變換信號的圖像錯誤地檢測為下變換信號將導致圖像質(zhì)量嚴重惡化，例如上掃描轉(zhuǎn)換器6輸出的幀圖像中的梳狀噪聲。本實施例的2-2下變換檢測裝置10通過使其容易地脫離下變換狀態(tài)從而防止所述的嚴重的圖像質(zhì)量惡化。
(3)如果在下變換檢測到和未檢測到的狀態(tài)之間頻繁變化，則將閾值臨時改變?yōu)椴粰z測下變換的值。如果在下變換檢測到和未檢測到的狀態(tài)之間頻繁變化，則上掃描轉(zhuǎn)換器6輸出的幀圖像將在以下兩種幀圖像之間變化，所述的兩種幀圖像是利用場選擇器3輸出的內(nèi)插值信號進行IP轉(zhuǎn)換之后的幀圖像，和利用由逐行濾波器4生成的內(nèi)插值信號進行IP轉(zhuǎn)換后的幀圖像。由于這兩個幀圖像具有不同的分辨率，因此頻繁變換將導致圖像質(zhì)量惡化，例如顯示圖像的閃變。本實施例2-2下變換檢測裝置10通過改變閾值來防止由于在下變換檢測到和未檢測到的狀態(tài)之間頻繁變化而導致圖像質(zhì)量的惡化。
下文中將參照圖9的流程圖來描述閾值設置部分84中的閾值設置操作。首先，在步驟S211中，閾值設置部分84察看下變換檢測信號的歷史。如果在步驟S212中檢測到在下變換檢測到和未檢測到的狀態(tài)之間的頻繁變化，則在步驟S213中迅速將該閾值改變?yōu)楹茈y檢測到下變換的閾值。然后，如果在步驟S214中持續(xù)檢測到下變換檢測到的狀態(tài)，則在步驟S215中逐步改變閾值，從而使該下變換檢測更難。如果在步驟S216中檢測到下變換未檢測到的狀態(tài)的持續(xù)，則在步驟S217中改變閾值從而使得下變換檢測更容易。
上述各實施例描述了將本發(fā)明應用于2-2下變換檢測裝置和檢測2-2下變換信號并進行IP轉(zhuǎn)換的逐行轉(zhuǎn)換裝置中的情況。本發(fā)明還可應用于2-3下變換檢測裝置和按照與2-2下變換檢測裝置相同的方式檢測2-3下變換信號并進行IP轉(zhuǎn)換的逐行轉(zhuǎn)換裝置。
很明顯本發(fā)明并不局限于上述各實施例，本領域技術人員在不背離本發(fā)明的保護范圍和精神的情況下可以對它們進行修改和變化。
權利要求
1.一種下變換檢測裝置，用于檢測輸入視頻信號是否是由下變換處理所生成的下變換信號，所述裝置包括像素比較器，至少在輸入視頻信號中包含的第一場和位于所述第一場之前一場的第二場之間進行像素比較，并判斷在所述第一場和所述第二場之間是否存在像素變化；場比較器，用于匯集像素比較器中的判斷結(jié)果，并根據(jù)像素比較器中的判斷結(jié)果來判斷在所述第一場和所述第二場之間是否存在圖像變化；以及下變換判斷器，根據(jù)場比較器中的判斷結(jié)果判斷輸入視頻信號是否是下變換信號，其中根據(jù)輸入視頻信號是否是下變換信號的判斷的歷史，改變像素比較器中是否存在像素變化的判斷條件，和/或改變場比較器中是否存在圖像變化的判斷條件。
2.根據(jù)權利要求1的下變換檢測裝置，其中如果所述判斷的歷史表明下變換信號在檢測到的狀態(tài)和未檢測到的狀態(tài)之間出現(xiàn)變化，則改變像素比較器中的判斷條件和/或場比較器中的判斷條件，從而使下變換信號的檢測變得困難。
3.根據(jù)權利要求1的下變換檢測裝置，其中如果所述判斷的歷史表明檢測到下變換信號的狀態(tài)在繼續(xù)，則改變像素比較器中的判斷條件和/或場比較器中的判斷條件，從而使下變換信號的檢測變得困難。
4.根據(jù)權利要求1的下變換檢測裝置，其中如果所述判斷的歷史檢測到未檢測到下變換信號的狀態(tài)在繼續(xù)，則改變像素比較器中的判斷條件和/或場比較器中的判斷條件，從而使下變換信號的檢測變得容易。
5.根據(jù)權利要求1的下變換檢測裝置，其中所述像素比較器還在所述第一場和/或所述第二場中進行水平像素比較，從而判斷在所述第一場和所述第二場之間是否存在像素變化。
6.根據(jù)權利要求1的下變換檢測裝置，其中所述像素比較器還在所述第一場和位于所述第一場之前兩場的第三場之間對像素進行比較，從而判斷在所述第一場和所述第二場之間是否存在像素變化。
7.根據(jù)權利要求1的下變換檢測裝置，其中所述場比較器通過根據(jù)像素在各場中的位置對判斷結(jié)果進行劃分從而匯集像素判斷器中的判斷結(jié)果，并根據(jù)劃分和匯集后的判斷結(jié)果來判斷在所述第一場和所述第二場之間是否存在圖像變化。
8.一種下變換檢測方法，用于檢測視頻信號是否是由下變換處理所生成的下變換信號，所述方法包括測量包含在視頻信號中的第一場和位于所述第一場之前一場的第二場之間的像素差值，并將所述差值與第一閾值相比較；根據(jù)與所述第一閾值的比較結(jié)果判斷在所述第一場和所述第二場之間是否存在像素變化；根據(jù)是否存在像素變化的判斷結(jié)果判斷在所述第一場和所述第二場之間是否存在圖像變化；根據(jù)是否存在圖像變化的判斷結(jié)果來判斷輸入視頻信號是否為下變換信號；以及根據(jù)輸入視頻信號是否為下變換信號的判斷的歷史，改變是否存在像素變化的判斷條件，和/或改變是否存在圖像變化的判斷條件。
9.根據(jù)權利要求8的下變換檢測方法，其中如果所述判斷的歷史表明下變換信號在檢測到的狀態(tài)和未檢測到的狀態(tài)之間出現(xiàn)變化，則改變是否存在像素變化的判斷條件和/或是否存在圖像變化的判斷條件，從而使下變換信號的檢測變得困難。
10.根據(jù)權利要求8的下變換檢測方法，其中如果所述判斷的歷史表明檢測到下變換信號的狀態(tài)在繼續(xù)，則改變是否存在像素變化的判斷條件和/或改變是否存在圖像變化的判斷條件，從而使下變換信號的檢測變得困難。
11.根據(jù)權利要求8的下變換檢測方法，其中如果所述判斷的歷史檢測到未檢測到下變換信號的狀態(tài)在繼續(xù)，則改變是否存在像素變化的判斷條件和/或是否存在圖像變化的判斷條件，從而使下變換信號的檢測變得容易。
12.根據(jù)權利要求8的下變換檢測方法，還包括在所述第一場和/或所述第二場中水平地測量像素差值，并將所述差值與第二閾值相比較；以及根據(jù)與所述第一閾值和所述第二閾值的比較結(jié)果判斷在所述第一場和所述第二場之間是否存在像素變化。
13.根據(jù)權利要求8的下變換檢測方法，還包括測量第一場和位于所述第一場之前兩場的第三場之間的像素差值，并將所述差值與第二閾值相比較；和根據(jù)與所述第一閾值和所述第二閾值的比較結(jié)果判斷在所述第一場和所述第二場之間是否存在像素變化。
14.根據(jù)權利要求8的下變換檢測方法，包括通過根據(jù)像素在各場中的位置對判斷結(jié)果進行劃分從而匯集存在像素變化的判斷結(jié)果，并根據(jù)劃分和匯集后的判斷結(jié)果來判斷在所述第一場和所述第二場之間是否存在圖像變化。
全文摘要
一種下變換檢測裝置，包括像素比較器，至少在后一場和當前場之間進行像素比較，并判斷在后一場和當前場之間是否存在像素變化；場比較器，用于匯集像素比較器中的判斷結(jié)果，并根據(jù)像素比較器中的判斷結(jié)果來判斷在后一場和當前場之間是否存在圖像變化；以及下變換判斷器，根據(jù)場比較器中的判斷結(jié)果來判斷輸入視頻信號是否為下變換信號。下變換判斷器根據(jù)輸入視頻信號是否為下變換信號的判斷的歷史，改變在像素比較器中是否存在像素差異的判斷條件和/或改變在場比較器中是否存在圖像變化的判斷條件。
文檔編號H04N7/01GK1825939SQ20061000941
公開日2006年8月30日 申請日期2006年2月22日 優(yōu)先權日2005年2月22日
發(fā)明者冨士和浩 申請人:恩益禧電子股份有限公司