CN100405819C - 逐行扫描和隔行信号之间的检测和选择 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用来在逐行扫描以及隔行信号间自动检测和选择的装置，该装置具有施加到一个逐行帧检测器12、一个隔行去除器14和一个与隔行去除器14有着同样延迟时间的补偿延迟13的输入视频信号11。所述逐行帧检测器确定该输入视频信号是隔行信号还是逐行扫描信号。如果确定了该施加信号为隔行的，那么就选择隔行去除器14的输出。另一方面，如果确定了该施加信号为逐行扫描的，那么就选择通过补偿延迟后的该输入视频信号。在两种情况下，如果该装置被用在编码器中，则逐行视频信号19的所选输出可以会被传输，或者如果该装置被用在解码器中，则逐行视频信号19的所选输出可以被施加到显示装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用来在逐行扫描信号和隔行信号间检测和选择的装置。
背景技术
历史上，电视广播信号被以一种隔行的形式发射和接收，使得在第一半帧中，首先发射一幅图像的奇数行，跟着发射偶数行以使得两次发射的相继隔行的半帧拼凑成电视图像的一帧。在这样一种系统中，在接收方的隔行显示器通常为阴极射线管。然而，随着个人计算机(PC)系统的使用，显示器上的像素是被逐行地扫描并供给能量的，例如，使用PC图形卡的逐行方式，以及例如，等离子显示器。对于用户的观看，有摆脱隔行显示而逐渐趋向于逐行显示的趋势，其中用户不但观看下载到或上载到其PC中的影片和内容，也在PC监视显示器上观看通常的广播电视。
与PC系统有关的这样的逐行显示可以是，例如，液晶显示器(LCD)或等离子显示器。然而，因为隔行显示和逐行显示之间的差别，因此在实践中，逐行显示不能无像差地显示隔行的内容。这样的像差被称为“隔行失真(interlace artefact)”，它出现在任何有运动且特别是快速运动的地方。这些失真信号所具有的形式为移动物体的边缘呈之字形锯齿状。在把那些逐行显示器设置成以逐行方式完全显示隔行信号的系统中，这样的失真信号对观看者来说很讨厌，所以采用了一种被称为是去除隔行的过程并且在EP-A-0160063中对这种过程进行了说明。
在目前的广播中，经常需要将逐行的、电影类的序列插入到隔行信号中，例如，将广告插入到传统扫描的隔行广播的节目中去。
早已得知在电视电影技术中，有可能在一种被称为3:2下拉(pulldown)的过程中将每秒24帧的视频转换成每秒30帧的视频信号。该过程在每第四半帧重复一次以便因此将电影转换成一种准隔行格式的图像。因为这些重复的半帧容易被检测出来，所以发射的广播信号在接收端易于倒转到它们初始的格式。这样，大多数编码器将这种3:2下拉结构倒转到初始的每秒24个逐行的帧。为了将每秒24帧转换成每秒25帧的视频，该每秒24帧的电影要播放的加快4.17％以便提供每秒25帧。通过这样一种手段，每一电影帧被转换成两个连续的视频半帧，因此提供了一种电影帧和视频帧之间的一一匹配。计算机图形、卡通视频和许多其他视频源典型地使用具有每秒25或更少运动周期的逐行帧产生。当这样的逐行得出的内容与每秒50次运动周期的隔行(电视摄像机)视频信号相混时，将产生困难。
从1993年12月10日出版商Elsevier出版的信号处理：图像通信的一篇由A.Bock撰写的文章“Motion Adaptive Standards ConversionBetween Formats Of Similar Field Rates(具有相似半帧速率格式间的运动变化适应标准转换)”得知要使逐行扫描信号通过一个隔行去除器(de-interlacer)。在图1中以框图的形式显示了这种运动自适应隔行去除器(motion-adaptive de-interlacer)。
参考图1，输入1上的隔行视频信号被施加到了运动检测器2、垂直滤波器3和时间滤波器4上。该运动检测器设有运动信号输出5，它控制开关6，开关6在该垂直滤波器的输出7和时间滤波器的输出8间选择，这样便提供了逐行视频信号输出9。这样隔行视频信号输入经历了两种滤波过程。垂直滤波器3对当前半帧进行采样为了提供半帧间的过滤，并由此在快速运动的区域对视频采样进行插值。运动检测器2以逐个像素为基础选择适当的过滤信号。因为该运动检测器检测视频帧间帧的区别，所以即使被施加信号被变成逐行的格式，所述的垂直过滤信号仍被用在移动图像区域中。对逐行扫描信号进行这样的过滤在输出9产生了比输出1所施加信号更低的垂直分辨率。
这样，当在逐行显示器上观看时，将逐行扫描信号加到隔行去除器上在输出9产生比输出1所施加信号更低的垂直分辨率。如上所述，将隔行信号施加到逐行显示器上而不去除隔行会产生讨厌的失真。当在逐行显示器上观看时，施加通过隔行去除器的隔行信号会产生比所施加信号更高的垂直分辨率。
如果使用了压缩，在编码前对视频图像去除隔行具有额外的好处，即节省了比特率，这是因为诸如MPEG-2和H.264的大多数压缩算法对逐行视频信号比对隔行视频信号更有效。
应该理解的是隔行可以在编码器处或者在解码器处执行。
去除隔行通常使用某种形式的垂直-时间滤波，其缺点是不但改变了被隔行的帧，也改变了逐行的帧。其最终结果往往是在有运动的地方，逐行帧的垂直分辨率减小。
发明内容
本发明试图提供一种装置和方法，其可被用于编码器或解码器，其中，隔行和逐行扫描信号可以被自动地进行检测。
根据本发明的第一方面，提供了一种用来检测和选择逐行扫描信号以及隔行信号的装置，包括：
输入视频信号部件；
连接到所述输入视频信号部件并设置来检测施加到所述输入视频信号部件的输入视频信号是逐行扫描信号还是隔行信号的帧检测器；
连接到所述输入视频信号部件的隔行去除器部件，设置来对被施加的隔行信号去除隔行；以及
连接到所述输入视频信号部件的补偿延迟部件，设置来根据该隔行去除器部件的延迟时间提供一个延迟；
其中所述帧检测器部件被设置来根据所施加的信号分别是逐行扫描信号还是隔行信号，从所述补偿延迟部件和所述隔行去除器部件的一个中选择一个输出。
优选地，该输入视频信号为一个625行的TV信号。
有利地，该帧检测器部件为一种逐行帧检测器部件，包括了：
第一和第二条件累加器部件，它们每个被设置来接收所述输入视频信号并且它们中的每个被设置来为每个视频半帧执行函数：
if((x＞y AND x＞z)OR(x＜y AND x＜z))then
field_sum＝field_sum+|x-y|+|x-z|
其中x，y和z为所施加视频信号的视频亮度采样的条件累加；
AND和OR是布尔运算符；并且
|x|是观察采样x的绝对值；
其中这些采样被施加到第一条件累加器部件的延迟为：
采样x-零延迟；
采样y-312行延迟；
采样z-313行延迟；
且这些采样被施加到第二条件累加器部件的延迟为：
采样x-625行延迟；
采样y-312行延迟；
采样z-313行延迟；
且第一和第二条件累加器部件的每个输出被连接到设置来根据这些条件检测该输入视频信号为逐行还是隔行扫描的比较器部件：
| 条件 | 结果 |
| Next_field_sum/previous_field_sum＞0.25ANDNext_field_sum/previous_field_sum＜4 | 当前的半帧是隔行帧的一部分 |
| Next_field_sum/previous_field_sum＞＝4 | 当前的半帧是有之前半帧的逐行帧的一部分 |
| Next_field_sum/previous_field_sum＜＝0.25 | 当前的半帧是有之后半帧的逐行帧的一部分 |
由此如果当前的半帧被检测为隔行帧的一部分，该帧检测器部件从所述隔行去除器部件选择一个输出，否则从所述补偿延迟部件选择一个输出。
有利地，该装置被用在解码器和编码器中的一个之中。
根据本发明的第二方面，提供了一种在逐行扫描信号以及隔行信号间自动检测和选择的方法，包括的步骤有：将输入视频信号施加到逐行帧检测器、补偿延迟和隔行器的每一个上，所述逐行帧检测器被设置来检测该施加的输入视频信号是逐行扫描信号还是隔行信号，该隔行去除器部件被设置来将施加的隔行视频信号去除隔行，并且该补偿部件被设置来根据该隔行去除器部件的延迟时间去提供一种延迟，所述逐行帧检测器部件从该补偿延迟部件或从该隔行去除部件中根据所施加信号分别是逐行扫描信号还是隔行信号来选择一个输出。
附图说明
现将借助示例，参考附图对本发明进行说明。
图1显示的是一种已知动作-适应隔行去除器的方框示意形式；
图2显示的是一种符合本发明的在逐行扫描信号和隔行信号间自动检测和选择的装置；以及
图3显示的是一种在本发明中使用的逐行帧检测器的方框示意图。
在这些附图中，相同参考数字表示相同部分。
具体实施方式
图2中显示的装置具有一个用于输入视频信号的输入11，它被施加到逐行帧检测器12、补偿延迟13和隔行去除器14的每一个上。
该隔行去除器可参考上述图1显示和描述。隔行去除器具有其固有的反应时间，典型地为一半帧的持续时间，并且该补偿延迟具有的延迟类似隔行去除器14的延迟时间，由此典型地该补偿延迟可同样引入了一半帧的延迟。
所施加的输入视频信号可为隔行扫描信号和逐行扫描信号的结合物。在一种实施例中，该逐行帧检测器为每一帧确定该帧是否为逐行扫描或通过检查相邻半帧间的相关性确定其是否为隔行扫描。如果在两幅连续的半帧间有强相关性，但在连续的第二和第三半帧间有弱相关性，那么就确定所施加视频信号为逐行扫描，但如果在连续三幅半帧间有强相关性，那么就确定所施加视频信号为隔行扫描信号。
该逐行帧检测器12提供了一种选择信号15以控制一个开关16，开关16分别选择补偿延迟13的输出17或是选择隔行去除器14的输出18，由此提供在输出19上提供的逐行视频信号。这样，如果检测器12检测出逐行扫描，开关16被激活以便切换到该补偿延迟的输出17，由此旁路该隔行去除器并因此保持了垂直-时间分辨率。如果，另一方面，该检测器检测到当前帧为隔行的，那么开关16被切换到输出18以便从隔行去除器14选择输出。
这样，通过本发明，如果施加的输入视频信号为隔行的，隔行去除器14被选择由此在逐行显示器上提供了比该施加输入视频信号更高的垂直分辨率，并且，同样避免了讨厌的隔行失真。另一方面，如果该输入视频信号是逐行扫描的，那么就避免了隔行去除器并且逐行显示器上显示出来的分辨率在该装置的输入和输出间没有变化，从而避免了如已有技术中的，如果所施加的输入视频信号通过一个隔行去除器供给，则在输入和输出间将出现更低的垂直分辨率。
逐行帧检测器12在图3中更详细地显示，其中该输入视频信号作为输入x被施加到第一条件累加器31以及312行延迟32。延迟32的输出被施加到第一条件累加器31作为输入y并施加到第二条件累加器33作为输入y。延迟32的输出也被施加到了一行延迟34，它为条件累加器31和33提供输出z。延迟34的输出也被施加到了312行延迟35，312行延迟35使其输出作为输入x施加到第二条件累加器33。
第一条件累加器31的输出为next_field_sum，它作为第一输入被施加到比较器36上并且第二条件累加器33的输出为previous_field_sum，它作为第二输入被施加到了比较器36。
应该理解延迟32、34、35设置用于625行电视信号，但那些本领域的技术人员将理解可以使用用在其他视频扫描格式中的其他延迟。
条件累加器31和33相同并对每一视频半帧执行下面的数学函数。
if((x＞y AND x＞z)OR(x＜y AND x＜z))then
field_sum＝field_sum+|x-y|+|x-z|
其中x，y和z为该施加视频信号的视频亮度采样的条件累加；
AND和OR是布尔运算符；并且
|x|是观察采样x的绝对值；
在每一半帧的结尾，累加的field_sum值在比较器36中被比较，比较器36决定该输入视频信号为逐行还是为隔行扫描，该比较器基于下面的条件作出这样的决定：
| 条件 | 结果 |
| Next_field_sum/previous_field_sum＞0.25ANDNext_field_sum/previous_field_sum＜4 | 当前的半帧是隔行帧的一部分 |
| Next_field_sum/previous_field_sum＞＝4 | 当前的半帧是有之前半帧的逐行帧的一部分 |
| Next_field_sum/previous_field_sum＜＝0.25 | 当前的半帧是有之后半帧的逐行帧的一部分 |
该比较器的输出是选择信号15。
如果该当前的半帧被确定为隔行帧的一部分，该选择信号选择输出18上的被去除隔行的信号，否则旁路该隔行去除器并且该选择信号将选择通过该补偿延迟而延迟了的输入视频信号的输出17。
这样，本发明以逐帧的方式检测该进入视频帧为逐行的还是为隔行扫描。如果该进入视频帧为逐行扫描的，除了在延迟13中的延迟之外，其将通过该装置而不变。另一方面，如果该帧被确定为隔行扫描的，其将通过一个去除隔行过程。因此该装置允许在无用户相互作用下自动确定输出为隔行还是逐行扫描视频，并且在做这样的确定时，无论该施加的视频信号是隔行还是逐行扫描的都进行最优处理。
尽管该装置目前被认为通常用在解码器处，但它也可以被用在编码器或解码器处。因此本发明的使用对诸如那些使用PC图形卡以及等离子显示器的任何逐行扫描装置都有用。
当隔行信号作为所述输入视频信号被施加时，处理后的视频帧的垂直分辨率比原始隔行信号的垂直分辨率更高，这就允许使用例如3/4x3/4D1(全分辨率数字TV信号)的更向下的采样(在垂直方向)的视频分辨率。本发明通过将隔行失真信号从使用隔行输入视频信号的地方去除掉，减少了包含在该视频内的信息，导致需要获得同等视觉质量的比特率的减少，从而获得了另一个优点。
Claims (4)
1.一种用来检测和选择逐行扫描信号以及隔行信号的装置，包括：
输入视频信号部件；
连接到所述输入视频信号部件的隔行去除器部件，用来将施加的隔行信号去除隔行；
连接到所述输入视频信号部件的补偿延迟部件，用来根据所述隔行去除器部件的延迟时间提供一个延迟；
连接到所述输入视频信号部件的帧检测器部件，用来检测施加到所述输入视频信号部件的输入视频信号是逐行扫描信号还是隔行信号；
作为逐行帧检测器部件的所述帧检测器部件包括：
第一和第二条件累加器部件，它们每个被设置来接收所述输入视频信号并且它们每个被设置来为每个视频半帧执行函数：
if((x＞y AND x＞z)OR(x＜y AND x＜z))then
field_sum＝field_sum+|x-y|+|x-z|
其中x、y和z为所述被施加视频信号的视频亮度采样的条件累加；
AND和OR是布尔运算符；并且
|x|是观察采样x的绝对值；
其中所述采样被施加到所述第一条件累加器部件的延迟为：
采样x-零延迟；
采样y-312行延迟；
采样z-313行延迟；
且所述采样被施加到所述第二条件累加器部件的延迟为：
采样x-625行延迟；
采样y-312行延迟；
采样z-313行延迟；
且所述第一和第二条件累加器部件的每个输出被连接到设置来根据这些条件检测所述输入视频信号为逐行还是隔行扫描的比较器部件：
其中，如果所述当前的半帧被检测为隔行帧的一部分，则所述帧检测器部件从所述隔行去除器部件选择一个输出，否则从所述补偿延迟部件选择一个输出。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述输入视频信号是625行TV信号。
3.根据前述任何权利要求所述的装置，其中所述装置被用在解码器和编码器的一个中。
4.一种在逐行扫描信号以及隔行信号间自动检测和选择的方法，包括的步骤有：将输入视频信号施加到一个逐行帧检测器、一个补偿延迟和一个隔行去除器的每一个上；所述隔行去除器部件将被施加的隔行视频信号去除隔行；所述补偿部件根据所述隔行去除器部件的延迟时间提供一个延迟；并且所述逐行帧检测器部件包括了第一和第二条件累加器部件，它们每个接收所述输入视频信号并且它们每个为每个视频半帧执行函数：
if((x＞y AND x＞z)OR(x＜y AND x＜z))then
field_sum＝field_sum+|x-y|+|x-z|
其中x、y和z为所述被施加的视频信号的视频亮度采样的条件累加；
AND和OR是布尔运算符；并且
|x|是观察采样x的绝对值；
其中这些采样被施加到所述第一条件累加器部件的延迟为：
采样x-零延迟；
采样y-312行延迟；
采样z-313行延迟；
且这些采样被施加到所述第二条件累加器部件的延迟为：
采样x-625行延迟；
采样y-312行延迟；
采样z-313行延迟；
且所述第一和第二条件累加器部件的每个输出被连接到根据这些条件检测所述输入视频信号为逐行还是隔行扫描的比较器部件：
其中，如果当前的半帧被检测为隔行帧的一部分，则该帧检测器部件从所述隔行去除器部件选择一个输出，否则从所述补偿延迟部件选择一个输出。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: L.M. ERICSSON CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: TANDBERG TELEVISION Effective date: 20090605 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20090605 Address after: Stockholm Patentee after: Erisson Address before: Norway lisak Patentee before: Tandberg Television ASA |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080723 Termination date: 20180221 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |