CN100385937C - 利用位移向量补偿的影像去交错方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种位移补偿以将一视频数据去交错化的方法与装置，该视频数据包含有第一、第二及第三场，该方法包含有：对该第一场的一第一像素与一第二目标场进行位移预测，并产生一第一位移向量，其中该第二目标场与该第二场相对应；依据该第一位移向量与该第二场，产生对应于该第一像素的一第一参考像素；以及依据该第一像素以及该第一参考像素，产生一目标帧的一目标像素。

Description

利用位移向量补偿的影像去交错方法与装置
技术领域
本发明涉及一种影像去交错化方法与装置，特别是涉及一种利用位移补偿(motion compensation)的影像去交错化的方法与装置。
背景技术
传统的交错式扫描(interlaced scanning)技术是将组成该帧的二个场作交错显示。该二个场是由奇场及偶场所组成。对于循序式扫描技术，又称为非交错式扫描而言，其则是先将一奇场与一偶场合并成为对应一个帧，然后以加倍的水平扫描频率来显示该帧，如此一来，画面的品质与稳定度都会提升。
在将两个场合并成为一个帧前，需要正确的检测出视频数据中各场间彼此的关系，亦即需检测出视频数据本身是否对应一影片模式(例如是为一3-2pull down影片模式或是一2-2pull down影片模式)，再施以正确的去交错化操作，若该视频数据为一影片模式，则将适当的两个相邻的场作合并，而若该视频数据不是一影片模式，则需要对该视频数据的每一场进行插补以正确地完成去交错化处理。已知技术单纯地利用场内插补(intra-fieldinterpolation)、场间插补(inter-fieldinterpolation)，或是位移调适(motion-adaptive)的处理方法，如美国专利第6577345号与第6512550号所披露。
然而，如何减低像素值判断错误的情形，而使去交错化处理后的影像具有较佳的画面品质，或是降低相关硬件成本，便成为一重要课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用位移补偿来对一视频数据进行去交错化处理的方法与装置，以提升画面品质并降低相关硬件成本。
本发明提供一种位移补偿以将一视频数据去交错化的方法，该视频数据包含有第一、第二及第三场(field)，该方法包含有：对该第一场的一第一像素与一第二目标场进行位移预测，并产生一第一位移向量，其中该第二目标场与该第二场相对应；依据该第一位移向量与该第二场，产生对应于该第一像素的一第一参考像素；以及依据该第一像素以及该第一参考像素，产生一目标帧(frame)的一目标像素。
一种影像去交错电路，用来去交错一视频数据，该视频数据包含第一、第二及第三场，该影像去交错电路包含有：一第一位移预测模块，用来对该第一场的一第一像素与一第二目标场进行位移预测，产生一第一位移向量，其中该第二目标场与一第二场相对应；一第一像素选择模块，依据该第一位移向量与该第二场，产生对应于一第一像素的一第一参考像素；以及一场合并模块，依据该第一像素以及该第一参考像素，以产生一目标帧(frame)的一目标像素。
本发明藉由正确的位移向量(motion vector)找到对应一像素的至少一个像素参考值，然后对该像素参考值作适当的加权混合(weightblending)，避免因为错误的预测结果而造成影像品质下降，因而能得到一个较为平顺的影像。
附图说明
图1为本发明影像去交错方法的第一实施例的流程图。
图2为本发明影像去交错电路200的功能方块图。
图3为本发明影像去交错方法的第二实施例的流程图。
图4为本发明影像去交错电路300的功能方块图。
具体实施方式
请同时参阅图1及图2，图1为本发明影像去交错方法的一第一实施例的流程图。本方法是利用位移补偿以进行去交错化运算。本发明方法由该视频数据中依序接收三个相邻的场，先后分别为第二场Fn-1、第一场Fn与第三场Fn+1。图2为本发明的影像去交错电路200的功能方块图。该影像去交错电路200包含有一场内插模块10、一位移预测模块11、一像素选择模块12、一判断逻辑模块14、一内存15与一场合并模块16。位移预测模块11包含有一位移预测单元11a；像素选择模块12包含有像素选择单元12a与12b；判断逻辑模块14包含有判断逻辑单元14a。该第一实施例的运作如下所述：
步骤202场内插步骤：场内插模块10接收并依据第一场Fn的一第一像素求出一目标场F_mc中一像素P_mc的一场内插参考像素P_intra。其中，场内插参考像素P_intra可由已知的插补运算(intra-fieldinterpolation)来产生；
步骤204位移预测步骤：位移预测单元11a接收并依据第一场Fn与一前目标场F_mc-1进行位移预测，并产生对应第一场Fn的该第一像素的一第一位移向量MV_1与一第一相似度S1。其中，第一位移向量MV_1代表该第一像素与前目标场F_mc-1的可能对应像素的位移量，若第一位移向量MV_1的值为0，则表示该第一像素与目标场F_mc的一像素P_mc没有位移；第一相似度S1代表该第一像素与前目标场F_mc-1的可能对应像素的相似情形。一实施例中，第一相似度S1的求法可直接以该第一像素与其对应像素相减得出一差异值，当差异值越大表示第一相似度S1越小，当差异值越小表示第一相似度S1越大；
步骤206及208为像素选择步骤：
步骤206：像素选择单元12a接收并依据第一位移向量MV_1与一第二场Fn-1，产生对应于该第一像素的一第一参考像素P_inter_n-1；
步骤208：像素选择模块单元12b接收并依据第一位移向量MV_1及一第三场Fn+1，产生对应于该第一像素的一第二参考像素P_inter_n+1；
步骤210相似判断步骤：判断逻辑单元14a依据第一相似度S1来调整场内插参考像素P_intra、第一参考像素P_inter_n-1与第二参考像素P_inter_n+1的加权w1(weight)比例，以产生对应该第一像素的目标场F_mc的像素P_mc。在一实施例中，P_mc＝w1×P_inter+(1-w1)×P_intra，其中P_inter＝(1/2)×(P_inter_n-1+P_inter_n+1)。
步骤212：内存15接收目标场F_mc的像素P_mc，场合并模块16接收目标场F_mc的像素P_mc以及该第一像素进行合并，并输出一目标帧(frame)Fr_n的一目标像素；以及
步骤214：结束。
在另一实施例中，可不考虑场内插参考像素P_intra，则步骤202是可以省略的。在另一实施例中，可不考虑第二参考像素P_inter_n+1，则步骤208是可以省略的。在另一实施例中，不考虑场内插参考像素P_intra及第二参考像素P_inter_n+1，则步骤202、208及210是可以省略的。
若第一场Fn为一奇场，则目标场F_mc便是一偶场，以及若第一场Fn为一偶场，则目标场F_mc即为一奇场。
图3为本发明方法利用位移补偿进行去交错化处理的第二实施例的流程图。本发明方法由该视频数据中接收三个相邻的场，先后依序分别为第二场Fn-1、第一场Fn与第三场Fn+1。图4为本发明第二种影像去交错电路300的功能方块图。影像去交错电路300包含有一场内插模块10、一位移预测模块11、一像素选择模块12、一判断逻辑模块14、一内存15与一场合并模块16。其中，位移预测模块11包含有位移预测单元31、32及33；像素选择模块12包含有像素选择单元34、35、36及37；判断逻辑模块14包含有判断逻辑单元41、42、43及44。请同时参阅图3及图4，该第二实施例的运作如下所述：
步骤302与步骤202相同；
步骤304、306及308为位移预测步骤：
步骤304：位移预测单元31接收并依据第一场Fn与一前目标场F_mc-1进行位移预测，产生对应第一场Fn的该第一像素的一第一位移向量MV_1与一第一相似度S1；
步骤306：位移预测单元32接收第一场Fn与一第二场Fn-1，输出一第二位移向量MV_2与一第二相似度S2；
步骤308：位移预测单元33接收第一场Fn与一第三场Fn+1，输出一第三位移向量MV_3与一第三相似度S3；
步骤310、312、314及316为像素选择步骤：
步骤310：像素选择单元34依据第一位移向量MV_1与第二场Fn-1的相对应的像素，产生对应于该第一像素的一第一参考像素P_inter_n-1_a；
步骤312：像素选择单元35依据第二位移向量MV_2与第二场Fn-1的相对应的像素，产生对应于该第一像素的一第三参考像素P_inter_n-1_b；
步骤314：像素选择单元36依据第三位移向量MV_3与一第三场Fn+1的相对应的像素，产生对应于该第一像素的一第四参考像素P_inter_n+1_a；
步骤316：像素选择单元37依据第一位移向量MV_1与一第三场Fn+1的相对应的像素，产生对应于该第一像素的一第二参考像素P_inter_n+1_b；
步骤318、320、322及324系为一相似度判断步骤：
步骤318：判断逻辑单元41依据该第一及第二相似度S1、S2，来调整第一参考像素P_inter_n-1_a以及第三参考像素P_inter_n-1_b的加权比例w1，并依据该加权w1分别产生一第五参考像素P_inter_n-1以及一第四相似度S4。在一实施例中，其求法为S4＝w1×S1+(1-w1)×S2，P_inter_n-1＝w1×P_inter_n-1_a+(1-w1)×P_inter_n-1_b；
步骤320：判断逻辑单元42依据该第一及第三相似度S1、S3，判断第四参考像素P_inter_n+1_a、以及第二参考像素P_inter_n+1_b的加权比例，以产生一第六参考像素P_inter_n+1以及一第五相似度S5；
步骤322：判断逻辑单元43依据该第四及第五相似度S4、S5，判断第五参考像素P_inter_n-1、以及第六参考像素P_inter_n+1的加权比例，以产生一第七参考像素P_inter以及一第六相似度S6；
步骤324：判断逻辑单元44依据该第六相似度S6来调整场内插参考像素P_intra与第七参考像素P_inter的加权比例w6，以产生对应该第一像素的目标场F_mc的像素P_mc。本实施例中，P_mc＝w6×P_inter+(1-w6)×P_intra；
步骤326：内存15接收目标场F_mc的像素P_mc，场合并模块16接收目标场F_mc的像素P_mc以及该第一像素进行合并，并输出一目标帧(frame)Fr_n的一目标像素；以及
步骤328：结束。
上述步骤是该第二实施例的一较佳实施例，当然亦可省略部分步骤，例如省略步骤302或/及部分的位移预测步骤或/及部分的像素选择步骤或/及部分的相似度判断步骤等。
其中，一实施例中，判断逻辑单元41的判断方法：当第一及第二相似度S1、S2皆大于一临界值时，则P_inter_n-1＝w1×P_inter_n-1_a+(1-w1)×P_inter_n-1_b，其中，加权w1＝(S1/(S1+S2))；若第一相似度S1大于该临界值且第二相似度S2小于该临界值，则P_inter_n-1＝P_inter_n-1_a；此外，第四相似度S4以上述的判断方式求出。其中该判断逻辑单元42、43及44的判断方法可类似。
本实施例中，前一场所求出的目标场系用来辅助求出目前处理中场的相对应目标场，因此上述操作流程便可用来计算出视频数据中复数个场的相对应目标场，最后达到去交错化的目的。第二实施例还利用三个场Fn-1、Fn、Fn+1来预测一目标场中各像素的其它可能像素值(亦即P_inter_n+1_a与P_inter_n+1_b)，因此当执行后续加权运算来设定该目标场中各像素的像素值时，本实施例可产生较佳的运算结果来达到避免不恰当的可能像素值对实际像素值的影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (12)

1.一种方法，用来去交错一视频数据，该视频数据包含有第一、第二及第三场，该方法包含有：
对该第一场的一第一像素与一第二目标场进行位移预测，并产生一第一位移向量，其中该第二目标场与该第二场相对应；
依据该第一位移向量与该第二场，产生对应于该第一像素的一第一参考像素；以及
依据该第一像素以及该第一参考像素，产生一目标帧的一目标像素。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在该位移预测步骤中，还产生一第一相似度，该方法还包含有：
进行该第一场的场内插，产生一场内插参考像素；以及
依据该第一相似度，调整这些参考像素的加权比例，以产生一位移补偿像素，用以取代该第一参考像素。
3.如权利要求1所述的方法，其中，在该位移预测步骤中，还产生一第一相似度，该方法还包含有：
依据该第一位移向量与该第三场，产生对应于该第一像素的一第二参考像素；以及
依据该第一相似度，调整这些参考像素的加权比例，以产生一位移补偿像素，用以取代该第一参考像素。
4.如权利要求1所述的方法，其中，在该位移预测步骤中，还产生一第一相似度，该方法还包含有：
对该第一场与该第二场进行位移预测，并产生一第二位移向量及一第二相似度；
依据该第二位移向量与该第二场，产生对应于该第一像素的一第三参考像素；以及
依据这些相似度，调整这些参考像素的加权比例，以产生一位移补偿像素，用以取代该第一参考像素。
5.如权利要求1所述的方法，其中，在该位移预测步骤中，还产生一第一相似度，该方法还包含有：
对该第一场与该第二场进行位移预测，并产生一第二位移向量及一第二相似度；
依据该第二位移向量与该第二场，产生对应于该第一像素的一第三参考像素；
对该第一场与该第三场进行位移预测，并产生一第三位移向量及一第三相似度；
依据该第三位移向量与该第三场，产生对应于该第一像素的一第四参考像素，以及
依据这些相似度，调整这些参考像素的加权比例，以产生一位移补偿像素，用以取代该第一参考像素。
6.如权利要求3或4或5所述的方法，该方法在产生位移补偿像素步骤之前，还包含有：
进行该第一场的场内插，产生一场内插参考像素。
7.一种影像去交错电路，用来去交错一视频数据，该视频数据包含第一、第二及第三场，该影像去交错电路包含有：
一第一位移预测单元，用来对该第一场的一第一像素与一第二目标场进行位移预测，产生一第一位移向量，其中该第二目标场与该第二场相对应；
一第一像素选择单元，依据该第一位移向量与该第二场，产生对应于一第一像素的一第一参考像素；以及
一场合并模块，依据该第一像素以及该第一参考像素，以产生一目标帧的一目标像素。
8.如权利要求7所述的影像去交错电路，其中，该第一位移预测单元产生一第一相似度，该影像去交错电路还包含有：
一场内插模块，用来依据该第一场，产生一场内插参考像素；以及
一判断逻辑单元，依据该第一相似度，调整这些参考像素的加权比例，以产生一位移补偿像素，用以取代该第一参考像素。
9.如权利要求7所述的影像去交错电路，其中，该第一位移预测单元产生一第一相似度，该影像去交错电路还包含有：
一第二像素选择单元，依据该第一位移向量与该第三场，产生对应于该第一像素的一第二参考像素；
一判断逻辑单元，依据该第一相似度，调整这些参考像素的加权比例，以产生一位移补偿像素，用以取代该第一参考像素。
10.如权利要求7所述的影像去交错电路，其中，该第一位移预测单元产生一第一相似度，该影像去交错电路还包含有：
一第二位移预测单元，对该第一场与该第二场进行位移预测，并产生一第二位移向量及一第二相似度；
一第三像素选择单元，依据该第二位移向量与该第二场，产生对应于该第一像素的一第三参考像素；以及
一判断逻辑单元，依据这些相似度，调整这些参考像素的加权比例，以产生一位移补偿像素，以取代该第一参考像素。
11.如权利要求7所述的影像去交错电路，其中，该第一位移预测单元产生一第一相似度，该影像去交错电路还包含有：
一第二位移预测单元，对该第一场与该第二场进行位移预测，并产生一第二位移向量及一第二相似度；
一第三像素选择单元，依据该第二位移向量与该第二场，产生对应于该第一像素的一第三参考像素；
一第三位移预测单元，对该第一场与该第三场进行位移预测，并产生一第三位移向量及一第三相似度；
一第四像素选择单元，依据该第三位移向量与该第三场，产生对应于该第一像素的一第四参考像素，以及
一判断逻辑单元，依据这些相似度，调整这些参考像素的加权比例，以产生一位移补偿像素，以取代该第一参考像素。
12.如权利要求9或10或11所述的影像去交错电路，还包含有：
一场内插模块，用来依据该第一场，输出一场内插参考像素，
其中，所述判断逻辑单元，依据所述相似度，调整进一步包括场内插参考像素的所述参考像素的加权比例，以产生一位移补偿像素，以取代该第一参考像素。
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