專利名稱：場(chǎng)頻上變換的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與場(chǎng)頻上變換的方法和裝置有關(guān)。
場(chǎng)頻上變換的算法有許多種，在“采用加權(quán)中間濾波器的幀上變換”(“Fractionalframerateup-conversionusingweightedmedianfilters”，P.Haavistoetal.IEEETransactionsonConsumerElectronics，Vol.35，No.3，Angust1989)中所揭示的算法即為一例，這種算法用了加權(quán)中間濾波和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。然而，這些已知算法會(huì)形成不良的運(yùn)動(dòng)畫(huà)面和討厭的不自然情況。
本發(fā)明的目的是提供一種具有較好的運(yùn)動(dòng)畫(huà)面和不明顯的不自然情況的場(chǎng)頻上變換方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種采用本發(fā)明方法的裝置。
本發(fā)明提出的算法是在相繼的兩個(gè)50赫隔行掃描的場(chǎng)之間內(nèi)插一個(gè)中間場(chǎng)形成100赫顯示。當(dāng)然，這種算法也能用于其他場(chǎng)頻，例如60赫至120赫的變換。應(yīng)該注意的是，本申請(qǐng)并不是說(shuō)明為了提供100的輸出而加速現(xiàn)存場(chǎng)和內(nèi)插場(chǎng)的方法，因?yàn)檫@是很簡(jiǎn)單的、眾所周知的操作。
本發(fā)明能用來(lái)對(duì)場(chǎng)進(jìn)行內(nèi)插，提供如下所示的AABB掃描模式場(chǎng)類型A A B B A A B B* X* X* X* X* X* X* X* X場(chǎng)號(hào)1 2 3 4 1 2 3 4垂直↑|←40ms→|→時(shí)間其中＊為輸入樣本x為內(nèi)插樣本本發(fā)明所提出的100赫算法能結(jié)合任何隔行一順序掃描變換(順序掃描)算法一起使用，以產(chǎn)生ABAB掃描模式的場(chǎng)場(chǎng)類型A B A B A B A B*+*+X O XX O X*+*+X O XX O X場(chǎng)號(hào)1 2 3 4 1 2 3 4|←40ms→|垂直↑→時(shí)間其中+為順序掃描內(nèi)插＊為輸入樣本x為內(nèi)插樣本0為不在輸出端出現(xiàn)的輸入樣本這里，序列中的第二場(chǎng)是通過(guò)對(duì)兩個(gè)互相交換的輸入場(chǎng)采用100赫算法計(jì)算出來(lái)的，第三場(chǎng)采用順序掃描算法計(jì)算，第四場(chǎng)采用所述100赫算法計(jì)算。這種采用ABAB掃描方式的優(yōu)點(diǎn)是消除了行閃爍，而主要缺點(diǎn)是復(fù)雜程序增加，因?yàn)樾枰M(jìn)行100赫算法的順時(shí)和逆時(shí)運(yùn)算，還需要用順序算法。
下面的說(shuō)明是對(duì)于信號(hào)的亮度分量而言的。對(duì)于各種不同的顏色分量，可以采用類似的或更為簡(jiǎn)單的算法。
本算法通過(guò)一個(gè)自適應(yīng)線性濾波器從實(shí)際場(chǎng)中的各鄰近象元計(jì)算出中間場(chǎng)的每個(gè)象元x。這個(gè)自適應(yīng)線性濾波器的特征是所執(zhí)行的處理包括以下各步對(duì)于自適應(yīng)濾波器所要用到的每個(gè)象元分別計(jì)算出一個(gè)或幾個(gè)差值的和;
對(duì)于自適應(yīng)濾波器所要用到的每個(gè)象元分別計(jì)算出一個(gè)相應(yīng)的基本系數(shù);
對(duì)各基本系數(shù)進(jìn)行一維中間濾波;
對(duì)各基本系數(shù)進(jìn)行二維線性濾波;
對(duì)各基本系數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化;
計(jì)算出主內(nèi)插象元值;以及校正快速運(yùn)動(dòng)的內(nèi)插。
下面將對(duì)以上各步進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。對(duì)于大多數(shù)步來(lái)說(shuō)，可以采用幾種不同的處理算法。其中的兩種將標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)算法和簡(jiǎn)化算法。標(biāo)準(zhǔn)算法對(duì)于范圍很廣的各種圖象都能給出良好的結(jié)果。簡(jiǎn)化算法性能也很不錯(cuò)，但硬件實(shí)現(xiàn)卻更為簡(jiǎn)單。
在標(biāo)準(zhǔn)算法中，與主內(nèi)插有關(guān)的象元是集合(A、B、C、D、E)，如

圖1所示。也可以使用另外一些采樣。本發(fā)明的另一種方案是只使用集合(A、B、C)或集合(A、D、E、H、K)來(lái)進(jìn)行內(nèi)插。
在圖1中，采樣點(diǎn)A-C、H、K以及x都處于垂直-時(shí)間(y，t)平面內(nèi)，而采樣點(diǎn)A、D、E以及x則都處于水平-時(shí)間(x，t)平面內(nèi)。內(nèi)插場(chǎng)IP位于相鄰的兩個(gè)輸入場(chǎng)IF之間。
算法中所要用到的各象元將采用以內(nèi)插象元x為原點(diǎn)、以象元和圖象行為基的座標(biāo)系統(tǒng)(y，x)來(lái)標(biāo)記。前一輸入場(chǎng)中的象元標(biāo)記為a(g，x)，而下一輸入場(chǎng)中的象元?jiǎng)t標(biāo)記為b(y，x)。因此，以上提到的圖1中各象元的座標(biāo)分別為A＝a(0，0)B＝b(-1，0)C＝b(1，0)D＝a(0，-1)
E＝a(0，1)差值和的計(jì)算是為在主內(nèi)插時(shí)所要用到的每個(gè)象元A、B、…分別指定一個(gè)相應(yīng)的、例如是三個(gè)(絕對(duì))差值的和SA、SB、…，用來(lái)確定該象元對(duì)內(nèi)插所起的作用。差值和越小，則說(shuō)明相應(yīng)的象元影響越大。首先，對(duì)在自適應(yīng)濾波器中所使用的每個(gè)象元相應(yīng)賦予一個(gè)或兩個(gè)主要差值。每個(gè)主要差值都與兩個(gè)象元有關(guān)，一個(gè)象元是輸入象元，另一個(gè)象元?jiǎng)t是以內(nèi)插象元x為中心最接近相對(duì)的(即偏離角最小的)輸入象元。例如，對(duì)于輸入象元C，亦即b(1，0)，主要差值為｜b(1，0)-a(-2，0)｜，而對(duì)于輸入象元E，亦即a(0，1)，則兩個(gè)主要差值分別為｜a(0，1)-b(-1，-1)｜和｜a(0，1)-b(1，-1)｜。
在含有D、A和E的行中的輸入象元都有兩主要差值(因?yàn)檫@一行對(duì)x是對(duì)稱的)，而所有其他象元?jiǎng)t只有一個(gè)主要差值。
雖然主要差值已經(jīng)反映了相應(yīng)象元的重要性，然而為了可靠起見(jiàn)，求出主要差值和兩個(gè)平行差值的絕對(duì)值的和。對(duì)于垂直偏離x的象元B和C來(lái)說(shuō)，兩個(gè)平行差值分別為主要差值的左一種和右一路的差值，而對(duì)于水平偏離x的象元D和E來(lái)說(shuō)，則兩個(gè)平行差值分別為主要差值的上一路和下一路的差值。對(duì)于具有兩個(gè)主要差值的象元來(lái)說(shuō)，取兩個(gè)相應(yīng)的差值和中其值為最小的那個(gè)作為差值和。
例如，賦予輸入象元C的差值和SC為SC＝｜b(1，0)-a(-2，0)｜+｜b(1，1)-a(-2，-1)｜+｜b(1，1)-a(-2，1)｜
而賦予輸入象元E的差值和SE則為SE＝min｛｜a(0，1)-b(-1，-1)｜+｜a(-2，1)-b(-3，-1)｜+｜a(2，1)-b(1，-1)｜，｜a(0，1)-b(1，-1)｜+｜a(-2，1)-b(-1，-1)｜+｜a(2，1)-b(3，-1)｜｝。
對(duì)于象元A來(lái)說(shuō)是一個(gè)特殊情況。象元A的三個(gè)差值既可以取為水平鄰接(如在標(biāo)準(zhǔn)算法中)也可以取為垂直鄰接，因此其差值和既可以象對(duì)于象元D和E那樣取最小值，也可以象標(biāo)準(zhǔn)算法那樣將這兩個(gè)和SA、SA′都分別保存下來(lái)，轉(zhuǎn)到算法的下一步來(lái)使用。
圖2A示出用來(lái)計(jì)算SA和SA′的采樣點(diǎn)。相應(yīng)，圖2B示出計(jì)算SB和SC的情況，圖2C示出計(jì)算SD的情況，圖2D示出計(jì)算SE的情況。對(duì)于SD和SE來(lái)說(shuō)，分別選為相應(yīng)的兩對(duì)和21、22的最小值。在簡(jiǎn)化算法中，主要差值并不對(duì)差值和有所影響，因?yàn)橹皇褂脙蓚€(gè)鄰近差值來(lái)決定差值和。
下一步計(jì)算基本系數(shù)是通過(guò)考慮到各差值和的總體分布情況而采用兩種方法中的一種方法根據(jù)相應(yīng)的差值和計(jì)算每個(gè)輸入象元A、B、…的基本系數(shù)VA、VB、…。標(biāo)準(zhǔn)算法的方法是根據(jù)遞逆增次序?qū)⒏鞑钪岛团帕谐蒘1至S6，按照由差值和確定的對(duì)總體影響的大小將每個(gè)和與值6、3、2、1或0聯(lián)系起來(lái)。例如采用下表如果沒(méi)有一個(gè)和小于門限，則取V1＝V2＝V3＝V4＝V5＝V6＝0如果有一個(gè)和小于門限，則取V1＝6，V2＝V3＝V4＝V5＝V6＝0
如果有兩個(gè)和小于門限，則取V1＝V2＝3，V3＝V4＝V5＝V6＝0否則則取V1＝3，V2＝2，V3＝1，V4＝V5＝V6＝0。
其中，V1是與最小和關(guān)聯(lián)的值，V2是與次最小和關(guān)聯(lián)的值，依此類推。以上這步規(guī)定了對(duì)于小差值給以大值，而在有幾個(gè)小差值的情況下所用到的象元要多于在總影響大的情況下所用到的。在標(biāo)準(zhǔn)算法中，門限為64(相對(duì)于8位量化所取的門限)。
在第二種處理方案中，與三個(gè)最小和S1、S2和S3相聯(lián)系的是值V1、V2、V3，這三個(gè)值取決于總共不超過(guò)門限的差值和的個(gè)數(shù)。因此，在上面的表中要?jiǎng)h去V4、V5和V6。
這樣，每個(gè)基本系數(shù)就根據(jù)相應(yīng)的差值和處在次序表中的位置設(shè)定為值Vn中的一個(gè)值。在以上這個(gè)例子中，如果SE為次最小差值和，而有四個(gè)差值和小于門限，那么它的基本系數(shù)VE就設(shè)定為V2＝2?；鞠禂?shù)VA可以是兩個(gè)值的和。例如，如果SA為最小差值和，SA′為第四最小差值和，而有兩個(gè)差值和小于門限，那么基本系數(shù)VA就設(shè)定為V1+V5＝3+0＝3。
計(jì)算基本系數(shù)的另一種方法硬件實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單。這種方法是將各差值和與一個(gè)增長(zhǎng)的門限相比較，當(dāng)一個(gè)差值和小于門限時(shí)，指定一個(gè)相應(yīng)的基本系數(shù)，而當(dāng)基本系數(shù)的和達(dá)到某個(gè)預(yù)定值時(shí)，則不再進(jìn)行處理。在一種方案中，門限相繼取為值8、16、32和64，對(duì)于小于8的差值和基本系數(shù)取為4，對(duì)于在8和16之間的差值和基本系數(shù)取為3，對(duì)于在16和32之間的差值和基本系數(shù)取為2，而對(duì)于在32和64之間的差值和則基本系數(shù)取為1;當(dāng)基本系數(shù)的和達(dá)到或超過(guò)10時(shí)停止對(duì)基本系數(shù)賦值的處理。例如，差值和及相應(yīng)基本系數(shù)的值可以是SA＝24，VA＝2+1＝3SA′＝34SB＝7，VB＝4SC＝55，VC＝1SD＝42，VD＝0SE＝19，VE＝2在這里，在VD被賦值以前處理就停止了，即使它是處于賦予值1的范圍內(nèi)，因?yàn)樵赩C賦為1時(shí)基本系數(shù)的和已經(jīng)達(dá)到了10。在簡(jiǎn)化算法中，對(duì)每個(gè)基本系數(shù)所賦的值始終為1(或者對(duì)于VA為2)，但門限仍象上述那樣相繼提高，當(dāng)基本系數(shù)的和達(dá)到例如2時(shí)停止處理。
系數(shù)的一維中間濾波是一個(gè)非必需的可選用步，對(duì)每個(gè)基本系數(shù)進(jìn)行一維中間濾波，以減小噪聲的影響和前幾步中由于圖象具有特別難以處理的結(jié)構(gòu)而引起的“談判”的影響。在標(biāo)準(zhǔn)算法中，中間濾波器用了一行中的三個(gè)采樣點(diǎn)，而這三個(gè)采樣點(diǎn)散布在一個(gè)五點(diǎn)采樣窗(10101)內(nèi)。最好采用由三個(gè)相鄰的采樣點(diǎn)構(gòu)成的較為簡(jiǎn)單的采樣窗，因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)相鄰差值取和已經(jīng)進(jìn)行過(guò)水平平滑。在簡(jiǎn)化算法中中間濾波可以省去。
下一步為系數(shù)的二維線性濾波，每個(gè)基本系數(shù)在中間濾波(如果使用的話)后通過(guò)一個(gè)二維線性濾波器。例如，這個(gè)二維線性濾波器可以是具有標(biāo)準(zhǔn)算法中所使用的如下形式的窗(其中各值均表示1/64的倍數(shù))464481284464這種濾波器對(duì)于每個(gè)系數(shù)都要求兩個(gè)行延遲、然而應(yīng)該注意到，由于上述各步的處理，基本系數(shù)的可能取值范圍和組合方式都是有限制的。這些限制可以用來(lái)使對(duì)存儲(chǔ)器的要求降至最低。在簡(jiǎn)化算法中，合適的窗例如可以具有以下形式(其中各值均表示1/16的倍數(shù))23632這一步的處理結(jié)果得到五個(gè)系數(shù)，標(biāo)為CA、CB、CC、CD和CE。
在快速運(yùn)動(dòng)校正這一步對(duì)快速運(yùn)動(dòng)進(jìn)行校正，這在算法的一些實(shí)施方案中要涉及引入更多的象元來(lái)進(jìn)行內(nèi)插。通過(guò)對(duì)每一個(gè)象元計(jì)算五個(gè)系數(shù)的和S，再用一個(gè)簡(jiǎn)單的線性定則產(chǎn)生一個(gè)快速運(yùn)動(dòng)指示CF，進(jìn)行快速運(yùn)動(dòng)檢測(cè)?？焖龠\(yùn)動(dòng)指示CF例如可以取為CF＝max〔1/2＊Smax-s，0〕取其中Smax為系數(shù)和的額定最大值(實(shí)際上，Smax為二維線性濾波器輸入端的各系數(shù)乘以該濾波器的直流增益之和的最大值)。
在標(biāo)準(zhǔn)算法中，將快速運(yùn)動(dòng)指示的值的1/5直接加到五個(gè)系數(shù)中的每一個(gè)系數(shù)上，在快速運(yùn)動(dòng)區(qū)域產(chǎn)生一種模糊效果，這要比不加校正而得到的重象好一些。具體地說(shuō)，可以將值(48＊6-S)/5(如果該值大于零的話)加到各個(gè)經(jīng)濾波的系數(shù)上。
在算法的其他實(shí)施方案中，快速運(yùn)動(dòng)指示給出了用來(lái)提供附加模糊的另一些系數(shù)的值。例如，在簡(jiǎn)化算法中，值為CF/4的系數(shù)賦給了a(-2，-1)、a(2，1)、b(-1，1)了b(1，-1)。在另一種方案中，系數(shù)CF指定為四個(gè)象元的中位數(shù)，而在還有一種方案中，CF則指定為在一個(gè)5×3的窗內(nèi)取平均所得到的平均值?？焖龠\(yùn)動(dòng)指示也能從一些已經(jīng)通過(guò)了一個(gè)濾波器(并不是以上給出的二維窗)的系數(shù)導(dǎo)出。特別是采用一個(gè)五象元的十字形窗(即無(wú)對(duì)角線元的窗)已經(jīng)取得了良好的結(jié)果，而對(duì)于主通路上的系數(shù)濾波則仍采用較大的窗。這樣修改的優(yōu)點(diǎn)是快速運(yùn)動(dòng)指示不大會(huì)“漏入”接近但并非快速運(yùn)動(dòng)客體部分的區(qū)域中。
計(jì)算系數(shù)的最后一步是系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)每個(gè)象元的經(jīng)濾波系數(shù)的集合依次用一個(gè)常量進(jìn)行換算，供得經(jīng)換算后的系數(shù)之和等于”1”。實(shí)際上也可以通過(guò)將內(nèi)插象元的值除以各系數(shù)的和來(lái)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，作為整個(gè)處理過(guò)程的最后一步。
主內(nèi)插象元值的計(jì)算這一步，一旦在各系數(shù)已經(jīng)算得并加以標(biāo)準(zhǔn)化后就不言而喻了。內(nèi)插象元x的值即為各系數(shù)與相應(yīng)的輸入象元值的乘積之和。
原則上本發(fā)明的方法是通過(guò)采用自適應(yīng)內(nèi)插對(duì)場(chǎng)頻進(jìn)行上變換的方法，在這種方法中內(nèi)插場(chǎng)(IP)的每一個(gè)象元(x)的值都是用一個(gè)自適應(yīng)濾波器計(jì)算的，這個(gè)自適應(yīng)濾波器的輸入是在時(shí)空上包圍所要內(nèi)插的這個(gè)象元(x)的原象元的值，這種方法包括下列各步對(duì)于在自適應(yīng)濾波器中所要用到的、與所要內(nèi)插的象元(x)有關(guān)的象元(A、B、C、D、E)計(jì)算(32;DA1-DAⅢ、411-418、421-426)相應(yīng)的一個(gè)或幾個(gè)絕對(duì)象元值差的和(SA、SA′、SB、SC、SD、SE);
對(duì)于每個(gè)在自適應(yīng)濾波器中所要用到的象元分別計(jì)算(33;430-436)取決于所述和的基本系數(shù)(VA、VB、VC、VD、VE)，所述和越小，相應(yīng)的象元在自適應(yīng)濾波器中起的作用越大;
對(duì)每個(gè)基本系數(shù)進(jìn)行水平-垂直線性濾波(351-356;441-445)，形成經(jīng)濾波的系數(shù)(CA、CB、CC、CD、CE);
通過(guò)將在自適應(yīng)濾波器中所要用到的各象元值分別乘以(371-375;491、493、495、497、499)相應(yīng)的經(jīng)濾波的系數(shù)后再加以組合(38;492、494、496、498)計(jì)算所要內(nèi)插的象元(x)的值;
計(jì)算(36;481、482、487、LD+1T)校正值，在快速運(yùn)動(dòng)的情況下這些校正值與每個(gè)經(jīng)濾波的系數(shù)或與所要內(nèi)插的象元(x)的值加以組合(485);
對(duì)所要內(nèi)插的象元(x)的值或各運(yùn)動(dòng)校正系數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化(39;483、487、484、486)。
原則上本發(fā)明的裝置是通過(guò)采用自適應(yīng)內(nèi)插對(duì)場(chǎng)頻進(jìn)行上變換的裝置，在這種裝置中內(nèi)插場(chǎng)(IP)的每一個(gè)象元(x)的值都是用自適應(yīng)濾波計(jì)算的，自適應(yīng)濾波的輸入是在時(shí)空上包圍所要內(nèi)插的這個(gè)象元(x)的原象元的值，這種裝置包括第一計(jì)算器(32;DA1-DAⅢ、411-418、421-426)，用來(lái)對(duì)于在自適應(yīng)濾波中所要用到的、與所要內(nèi)插的象元(x)的值有關(guān)的象元(A、B、C、D、E)計(jì)算相應(yīng)的一個(gè)或幾個(gè)絕對(duì)象元值差的和(SA、SA′、SB、SC、SD、SE);
第二計(jì)算器(33;430-436)，用來(lái)對(duì)于每個(gè)在自適應(yīng)濾波中所要用到的象元分別計(jì)算取決于所述和的基本系數(shù)(VA、VB、VC、VD、VE)，所述和越小，相應(yīng)的象元在自適應(yīng)濾波中起的作用越大;
水平-垂直線濾波器(351-356;441-445)，用來(lái)對(duì)每個(gè)基本系數(shù)進(jìn)行水平-垂直濾波，形成經(jīng)濾波的系數(shù)(CA、CB、CC、CD、CE);
組合器(38;392、494、496、498)，用來(lái)從在乘法器(371-375;491、493、495、4987、499)中已經(jīng)分別乘以相應(yīng)的經(jīng)濾波的系數(shù)的在自應(yīng)濾波中所要用到的各象元值計(jì)算所要內(nèi)插的象元(x)的值;
第三計(jì)算器(36;481、482、487、LD+1T)，用來(lái)計(jì)算校正值，這些校正值在快速運(yùn)動(dòng)的情況下與每個(gè)經(jīng)濾波的系數(shù)或所要內(nèi)插的象元(x)的值組合(485);
標(biāo)準(zhǔn)化器(39;483、487、484、486)，用來(lái)調(diào)整所要內(nèi)插的象元(x)的值或各運(yùn)動(dòng)校正系數(shù)的值。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將結(jié)合附圖加以說(shuō)明。在這些附圖中圖1示出了各采樣點(diǎn)的時(shí)空位置;
圖2示出了有關(guān)差值和的采樣點(diǎn)位置;
圖3為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)算法的一種裝置的簡(jiǎn)化方框圖;
圖4為實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化算法的一種裝置的方框圖。
在圖3中，輸入信號(hào)，例如625行或1250行、50赫、2∶1的電視信號(hào)，饋至延遲器31，延遲器31輸出下面計(jì)算所要用到的采樣A至E。延遲器31可以用如圖4中所示的場(chǎng)延遲器FD、行延遲器LD和采樣點(diǎn)延遲器1T構(gòu)成。延遲器的電路能方便地適應(yīng)對(duì)采樣點(diǎn)配置的任何要求。這些采樣至乘法器371-375和差值和電路32。差值和電路32計(jì)算出和SA、SA′、SB、SC、SD和SE，送至系數(shù)計(jì)算器33，得到相應(yīng)的基本系數(shù)VA、VB、VC、VD和VE。
每個(gè)基本系數(shù)分別通過(guò)由中間濾波器341-345和緊接的二維濾波器351-356構(gòu)成的相應(yīng)支路。每條支路的輸出信號(hào)即為經(jīng)濾波的系數(shù)，在通過(guò)快速運(yùn)動(dòng)校正級(jí)36后都分別加上了相應(yīng)的校正值，從而產(chǎn)生模糊的效果。
在緊接的乘法器371-375中，采樣值A(chǔ)-E被校正的系數(shù)加權(quán)，而后在加法器38中相加。加法器38的輸出信號(hào)在緊接的除法器39中被除以在輸入端303上的校正的系數(shù)的和(相應(yīng)的加法器未在圖中示出)，從而得到了標(biāo)準(zhǔn)化。最終得出的采樣值x從輸出端302輸出。
可以對(duì)一些處理的次序加以調(diào)整。例如，標(biāo)準(zhǔn)化可以與加權(quán)處理結(jié)合執(zhí)行。此外，也可以省去一個(gè)或幾個(gè)處理步(例如快速運(yùn)動(dòng)校正、中間濾波、二維濾波)。
下面將參照?qǐng)D4的方框圖以以上提到的簡(jiǎn)化算法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在這個(gè)方框圖中，除了補(bǔ)償延遲對(duì)算法具有影響的那些地方，沒(méi)有示出補(bǔ)償延遲器。為了提供計(jì)算各差值和所需的采樣值，要求有一整套的場(chǎng)延遲器(FD)、行延遲器(LD)和采樣點(diǎn)延遲器(1T)。
這些采樣值分別饋送到相應(yīng)的差值電路DA1-DAⅢ。每個(gè)差值電路都含有一個(gè)減法器和一個(gè)緊接的絕對(duì)值計(jì)算器。然后，通過(guò)使用分別對(duì)緊接的加法器411、412、417、418的第二輸入進(jìn)行延遲的相應(yīng)2采樣點(diǎn)延遲器(2T)423、424、425、426，或者通過(guò)在加法器413、414、415和416中分別對(duì)相應(yīng)的兩個(gè)電路DA3+DA4、DA5+DA6、DA7+DA8和DA9+DAI的輸出求和、再將相應(yīng)的兩個(gè)加法器413+414、415+416的輸出分別饋送到最小值電路421、422的方式形成各個(gè)差值和。加法器411和412、最小值電路421和422以及加法器417和418分別輸出和SC、SB、SD、SE、SA′、SA。應(yīng)該注意，在這里每個(gè)和中只涉及兩個(gè)差值，分別在主要差值的兩側(cè)。對(duì)于和SA、SA′、SB、SC來(lái)說(shuō)，這里所示的是在兩采樣點(diǎn)延遲器2T兩端的滾動(dòng)基上執(zhí)行的。
各基本系數(shù)的計(jì)算分別在緊接的比較器431-436內(nèi)以及在系數(shù)計(jì)算器430內(nèi)進(jìn)行。對(duì)于每個(gè)和來(lái)說(shuō)，比較器將和與四個(gè)門限“8”、“16”、“32”和“64”進(jìn)行比較，得出五個(gè)答案中的一個(gè)答案，用一個(gè)三位的數(shù)表示。因此，這些比較器就效果來(lái)說(shuō)就是一些非線性量化器。系數(shù)計(jì)算器430根據(jù)輸入的全部六個(gè)經(jīng)量化的值，計(jì)算出五個(gè)相應(yīng)的系數(shù)VC、VB、VD、VE和VA。起初，系數(shù)計(jì)算器430計(jì)算出六個(gè)一位的值，其中兩個(gè)與最小(經(jīng)量化后)輸入值相應(yīng)的為“1”，而其他四個(gè)為“0”。然后，取系數(shù)VA為與SA和SA′相應(yīng)的兩個(gè)一位的值的和，而其他系數(shù)則直接就是其本身的一位的值。應(yīng)該注意，如果這幾個(gè)和中只有一個(gè)小于最高門限“64”，則只有一個(gè)系數(shù)被設(shè)置為“1”，而如果所有的和都超過(guò)“64”，則所有的系數(shù)均被設(shè)置為“0”。
對(duì)于每個(gè)基本系數(shù)，濾波電路441-445分別根據(jù)前面給出的窗進(jìn)行五點(diǎn)空間濾波運(yùn)算。要注意的是，每個(gè)濾波器都需要兩個(gè)只有一位或兩位的行延遲器。
對(duì)于快速運(yùn)動(dòng)校正來(lái)說(shuō)，在加法器483中形成的濾波器441-445輸出的經(jīng)濾波的系數(shù)值的和S通過(guò)運(yùn)動(dòng)系數(shù)值電路487計(jì)算出快速運(yùn)動(dòng)系數(shù)CF＝max〔1-s，0〕。這個(gè)系數(shù)在乘法器482中對(duì)從接在平均四個(gè)象元值b(1，-1)、b(-1，1)、a(2，1)和a(-2，-1)的組合器481后的一個(gè)延遲一行和一個(gè)采樣點(diǎn)的延遲器LD+1T輸出的模糊信號(hào)F進(jìn)行作用。這個(gè)延遲器是補(bǔ)償理論上在系數(shù)濾波器441-445產(chǎn)生的延遲所必需的。這同樣可以通過(guò)從以上提到的那套延遲器中各適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)取出這四個(gè)象元值加到組合器481來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是在任何情況下，這個(gè)信道的末端都會(huì)需要一個(gè)附加的行延遲器。
然后在乘法器491-499中濾波器441-445輸出的五個(gè)經(jīng)濾波的系數(shù)CC、CB、CD、CE和CA分別與相應(yīng)于采樣A、B、C、D和E的五個(gè)象元值b(-1，-1)、b(-3，-1)、a(-2，-2)、a(-2，0)、a(-2，-1)(但延遲了一行和一個(gè)象元以補(bǔ)償在系數(shù)濾波器441-445中的理論延遲)相乘。所得到的各部分和在加法器492-498中加在一起，然后再在加法器485中與乘法器482輸出的部分和MC(快速運(yùn)動(dòng)校正結(jié)果)相加，形成尚未標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)插值Ⅳ。最后，該內(nèi)插值在除法器486中被除以由加法器484從加法器483和電路487的輸出所計(jì)算得的所有系數(shù)的和CA+CB+CC+CD+CE。這個(gè)操作具有與對(duì)系數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化相同的作用。
采用本發(fā)明就能避免諸如重象和“鼠齒”結(jié)構(gòu)的不自然現(xiàn)象。
本發(fā)明可以用于電視接收機(jī)或盒式錄象機(jī)或其他顯示單元。所給出的算法適用于不同的電視標(biāo)準(zhǔn)或輸入信號(hào)特征。此外，如果作相應(yīng)的改動(dòng)，也能執(zhí)行50赫到75赫的上變換。
權(quán)利要求
1.一種采用自適應(yīng)內(nèi)插的場(chǎng)頻上變換方法，其中一個(gè)內(nèi)插場(chǎng)(IP)的每個(gè)象元(x)均由一個(gè)自適應(yīng)濾波器算出，這個(gè)濾波器的輸出是在時(shí)空上包圍所要內(nèi)插的那個(gè)象元(x)的各原象元的值，所述方法的特征是它包括以下各步處理對(duì)于在所述濾波器中所要用到的、與所要內(nèi)插的象元(x)有關(guān)的象元(A、B、C、D、E)計(jì)算(32；DA1-DAⅢ、411-418、421-426)一個(gè)或四個(gè)絕對(duì)的象元值的差值和(SA、SA′、SB、SC、SD、SE)；對(duì)于每個(gè)在所述自適應(yīng)濾波器中的所要用到的象元按照所述差值和計(jì)算(33；430-436)相應(yīng)的基本系數(shù)(VA、VB、VC、VD、VE)，所述差值和越小，則相應(yīng)的象元在所述自適應(yīng)濾波器中所起的作用越大；對(duì)每個(gè)所述基本系數(shù)進(jìn)行水平-垂直線性濾波(351-356；441-445)，得到經(jīng)濾波器的系數(shù)(CA、CB、CC、CD、CE)；通過(guò)將在所述自適應(yīng)濾波器中所要用到的各象元值分別乘以(371-375；491、493、497、499)相應(yīng)的所述經(jīng)濾波的系數(shù)再加以組合(38；492；494、496、498)，計(jì)算所要內(nèi)插的象元(x)的值；計(jì)算(36；481、482、487、LD+1T)校正值，這些校正值在快速運(yùn)動(dòng)的情況下與每個(gè)所述經(jīng)濾波的系數(shù)或與所要內(nèi)插的所述象元(x)的值組合(485)；對(duì)所要內(nèi)插的所述象元(x)的值或?qū)\(yùn)動(dòng)校正系數(shù)的值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理(39；483、487、484、486)。
2.按權(quán)利要求1所提出的方法，其特征是所述方法還包括在所述水平-垂直線性濾波前對(duì)所述基本系數(shù)(VA、VB、VC、CD、VE)進(jìn)行水平方向上的中間濾波(341-345)，特別是采用一個(gè)五樣點(diǎn)窗“10101”加以處理。
3.按權(quán)利要求1或2所提出的方法，其特征是其中所述自適應(yīng)濾波器只加到一個(gè)亮度分量上。
4.按任何以上權(quán)利要求1至3所提出的方法，其特征是其中所述計(jì)算差值和的處理包括計(jì)算在所述自適應(yīng)濾波器中所要用到的象元的每?jī)蓚€(gè)象元之間的主要差值，其中一個(gè)象元為輸入象元，而另一個(gè)象元為一個(gè)盡量接近以所要內(nèi)插的象元(x)為中心與這個(gè)輸入象元相對(duì)亦即偏離角最小的象元;對(duì)于每個(gè)所述主要差值計(jì)算與該差值平行的兩個(gè)平行差值，對(duì)于垂直偏離x的象元(B、C)所述平行差值是在主要差值左側(cè)和右側(cè)的差值，而對(duì)于水平偏離x的象元(D、E)所述平行差值是在主要差值上側(cè)和下側(cè)的差值;對(duì)于具有兩個(gè)主要差值的象元取相應(yīng)的兩個(gè)差值和中最小的作為差值和。
5.按任何以上權(quán)利要求1至4所提出的方法，其特征是其中所述計(jì)算差值和的處理包括對(duì)于在所述自適應(yīng)濾波中所要用到的那些相對(duì)所要內(nèi)插的象元(x)時(shí)間上相鄰、空間位置相同的象元(A)計(jì)算涉及水平和垂直相鄰象元的兩個(gè)所述差值和(SA、SA′)，在計(jì)算所述基本系數(shù)時(shí)或者用這兩個(gè)差值和或者用其中最小的那個(gè)差值和。
6.按任何以上權(quán)利要求1至5所提出的方法，其特征是其中所述對(duì)每個(gè)象元計(jì)算校正值(MC)的處理(36;481、482、487、LD+1T)包括產(chǎn)生所述經(jīng)濾波的系數(shù)的一個(gè)和S以及將該和與一個(gè)快速運(yùn)動(dòng)指示CF相加(484)，這個(gè)快速運(yùn)動(dòng)指示可以是CF＝max〔1/2＊Smax-s，0〕，其中Smax為系數(shù)和的一個(gè)標(biāo)稱最大值。
7.按任何以上權(quán)利要求1至5所提出的方法，其特征是其中所述計(jì)算校正值(MC)的處理(36;481、482、487、LD+1T)是用一個(gè)五象元的十字窗進(jìn)行處理。
8.與按任何以上權(quán)利要求1至7所提出的一種方法有關(guān)的采用自適應(yīng)內(nèi)插的場(chǎng)頻上變換裝置，其中一個(gè)內(nèi)插場(chǎng)(IP)的每個(gè)象元(x)均通過(guò)對(duì)輸入的在時(shí)空上包圍所要內(nèi)插的那個(gè)象元(x)的各原象元的值進(jìn)行自適應(yīng)濾波算出，所述裝置的特征是它包括第一計(jì)算器(32;DA1-DAⅢ、411-418、421-426)，用來(lái)對(duì)在所述自適應(yīng)濾波中所要用到的、與所要內(nèi)插的象元(x)有關(guān)的象元(A、B、C、D、E)計(jì)算一個(gè)或幾個(gè)絕對(duì)的象元值的差值和(SA、SA′、SB、SC、SD、SE);第二計(jì)算器(33;430-436)，用來(lái)對(duì)每個(gè)在所述自適應(yīng)濾波中所要用到的象元根據(jù)所述差值和計(jì)算相應(yīng)的基本系數(shù)(VA、VB、VD、VE)，所述差值和越小，則相應(yīng)的象元在所述自適應(yīng)濾波中所起的作用越大;水平-垂直線性濾波器(351-356;441-445)，用來(lái)對(duì)每個(gè)所述基本系數(shù)進(jìn)行二維濾波，得到經(jīng)濾波的系數(shù)(CA、CB、CC、CD、CE);組合器(38;492、494、496、498)，用來(lái)從在乘法器(371-375;491、493、487、499)中已與相應(yīng)的所述經(jīng)濾波的系數(shù)分別相乘后的各個(gè)在自適應(yīng)濾波中所要用到的象元值計(jì)算出所要內(nèi)插的象元(x)的值;第三計(jì)算器(36;481、482、487、LD+1T)，用來(lái)計(jì)算校正值，這些校正值在快速運(yùn)動(dòng)的情況下與每個(gè)所述經(jīng)濾波的系數(shù)或與所要內(nèi)插的所述象元(x)的值組合(485);標(biāo)準(zhǔn)化器(39;483、487、484、486)，用來(lái)調(diào)整所要內(nèi)插的所述象元(x)的值或運(yùn)動(dòng)校正系數(shù)的值。
9.按權(quán)利要求8所提出的裝置，其特征是所述裝置還包括中間濾波器(341-345)，插在所述第二計(jì)算器(33;430-436)和所述水平-垂直線性濾波器(351-356;441-445)之間，用來(lái)對(duì)所述基本系數(shù)(VA、VB、VC、VD、VE)進(jìn)行水平方向的濾波，特別是用一個(gè)五采樣點(diǎn)的窗“10101”進(jìn)行濾波。
全文摘要
本發(fā)明提供的場(chǎng)頻上變換算法改善了在以前算法中出現(xiàn)的不良運(yùn)動(dòng)畫(huà)面和討厭的不自然(如重像和“鼠齒”結(jié)構(gòu))現(xiàn)象。本發(fā)明的算法用一個(gè)自適應(yīng)線性濾波器從實(shí)際場(chǎng)中的鄰近象元來(lái)計(jì)算內(nèi)插場(chǎng)中的每個(gè)象元。該算法包括對(duì)于在自適應(yīng)濾波器中所要用到的每個(gè)象元計(jì)算一個(gè)或幾個(gè)差值和，從而再計(jì)算基本系數(shù)；系數(shù)進(jìn)行一維中間濾波；對(duì)系數(shù)進(jìn)行二維線性濾波；對(duì)系數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；計(jì)算主內(nèi)插象元的值；以及在快速運(yùn)動(dòng)的情況下對(duì)內(nèi)插進(jìn)行校正。
文檔編號(hào)H04N5/44GK1092924SQ9311459
公開(kāi)日1994年9月28日 申請(qǐng)日期1993年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月19日
發(fā)明者米查勒·肯尼, 多米尼契·馬德勒尼 申請(qǐng)人:湯姆森電子消費(fèi)品公司