CN100474917C - 插补扫描装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及插补扫描装置。在将隔行扫描图像变换成逐行扫描图像之际不进行正确的像素插补，以边缘部分的阴影，或斜线不连续地看到等图像质量劣化的改善为目的。为了实现上述目的，在将隔行扫描图像变换成逐行扫描图像之际，通过以针对显示装置的像素排列的精度进行动态搜索和动态补偿，进行高精度的扫描线插补，改善显示图像质量。

Description

插补扫描装置
技术领域
本发明涉及将隔行扫描信号变换成逐行扫描信号的逐行扫描变换电路，特别是涉及通过动态向量检测来生成插补信号的逐行扫描变换方法·装置。
背景技术
为要将2∶1隔行扫描信号变换成逐行扫描信号，有必要每隔一条插补扫描线。作为该插补方法之一有动态补偿型逐行扫描变换。如图2中所示，用帧或场(field)间的动态向量来插补扫描线(参照日本特开平6—121289号公报)。
动态向量表示当前的画面的某个部分从前一画面的何处移动。在块匹配法(block matching)中，从参照帧或参照场的搜索范围内提取与当前帧或当前场的对象块最相似的(也就是相关度最高的)最佳块，检测动态向量。因而，某个物体在1场期间以V(像素数/1场期间)的速度平行移动时，如果使1场前的图像移动推测移动量V，则成为场间的相关度最高的块(也就是场间的对象块与候补块的块内像素差分累计值成为最小)。
另一方面，彩色液晶显示器(LCD)或等离子体显示器(PDP)等显示器件，例如如图5中所示，将由三个RGB发光元件(以下称为RGB子像素，Sub pixel)组成的显示像素(以下称为像素，pixel)以规定的顺序在一个方向，在图的例子中水平方向(x方向)排列而构成1行，进而在与之正交的方向，也就是垂直方向(y方向)上将此行配置多个。借此构成在二维方向上扩展的显示画面，通过将这三个RGB子像素用作一个像素而使种种的彩色显示成为可能。
最近，用这种显示器件使高精细的文字描绘成为可能，所谓子像素字体绘制技术(Sub Pixel Font Rendering Technology)的新的描绘技术引人注目。该技术通过将RGB各子像素分别作为个别的单色像素处理而虚拟地谋求分辨率的提高(例如，参照日本特开2000—155551号公报)。对于将RGB子像素作为一个像素总括处理的现有技术的描绘，在子像素的排列方向上减小三倍的高精细描绘成为可能(在图5的例子中在水平方向上可以三倍的高精细描绘)。再者，关于文字显示，在微软的ClearType等中，已经进行这种所谓子像素描绘。
显示装置的一个像素的像素值由R、G、B各自的像素值来构成，在例如以8比特的灰度等级将R、G、B各个作为显示使用的情况下，R、G、B各个的像素值成为0～255的值。另一方面，在动态向量的搜索中，将这些R、G、B三个像素作为一个单位，用根据三个像素值所算出的亮度值Y来进行搜索。例如，像素值为R1、G1、B1的像素的亮度值Y，确定系数k1、k2、k3，由下式来计算。
Y＝k1×R1+k2×G1+k3×B1
基于通过在该亮度值下的搜索而求出的动态向量，历来将R、G、B的组看成一个像素，通过动态补偿来插补该像素。因为在现有的动态向量搜索中，未考虑显示机构的像素结构，故作为动态向量的像素精度，用计算量少的，整数像素精度或1/2像素精度。
例如，通过整数像素精度或1/2像素精度的动态向量搜索，在图3中，在查明场图像1的111的位置的像素在场图像3中在116的方向上移动一个像素的情况下，由于在场图像2中，成为移动1/2像素，所以在113的像素中分配了111的像素值的1/2，在114的位置上分配了111像素值的1/2。
也就是说，在图3中，如令111的位置的R、G、B的像素值分别为R1、G1、B1，则111的像素在112的方向上检测到移动一个像素的情况下，场图像2中的插补像素113的像素值R1′、G1′、B1′和插补像素114的位置的像素值R2′、G2′、B2′如下给出。
R1′＝R1×(1/2)
G1′＝G1×(1/2)
B1′＝B1×(1/2)
R2′＝R1×(1/2)
G2′＝G1×(1/2)
B2′＝B1×(1/2)
这样一来，因为扫描线插补与显示机构的像素结构无关地以像素单位来进行，故例如，在显示装置的水平方向的像素少的情况下，无法在水平方向上进行正确的像素插补，从而存在垂直边缘部分的阴影、或见到不连续的斜线等，不能充分得到基于扫描线插补引起的图像质量改善效果。
发明内容
本申请中公开的典型的发明如下。
本发明是一种扫描线插补装置，包括用动态补偿将所输入的隔行扫描图像扫描变换成逐行扫描图像的扫描线插补部；搜索所述动态补偿用的动态向量的动态向量搜索部；以及控制所述动态向量搜索的搜索精度的控制部。特别地，所述控制部基于显示所述逐行扫描图像的显示部的像素结构确定所述搜索精度。借此，通过将动态搜索的精度取为对应于显示装置的像素结构的值而进行动态补偿，从而可以以子像素单位进行像素插补。
发明的效果
通过以上结构，可以减少边缘部分的阴影、或看到不连续的斜线等图像质量劣化地进行扫描线插补。
附图说明
图1是表示用本发明的、视频接收机的一个实施例的图。
图2是动态补偿型逐行扫描变换的示意图。
图3是用现有方法的扫描线插补方法的示意图。
图4是子像素扫描线插补的示意图。
图5是表示子像素和像素的配置之一例的局部放大示意图。
图6是表示动态向量的检测方法的例子的图。
图7是表示逐行扫描变换装置的一个实施例的图。
图8是表示逐行扫描变换装置的动作的程序框图。
具体实施方式
下面，通过图示说明本发明的实施例。
【实施例1】
图1中示出使用本发明的视频接收机的构成例。
输入到扫描线插补器101的信号是接收电视播放等之际的隔行扫描视频信号，或作为来自DVD等再现机的输出的隔行扫描视频信号。对于所输入的2:1隔行扫描图像，在动态向量搜索器102中搜索动态向量。动态向量表示当前的处理对象的画面的某个部分从其他画面或同一画面的哪个部位移动多少。虽然在该动态向量的检测中有若干种方法，但是块匹配法因为基于数字电路进行处理较为容易而用得很多。块匹配法将图像分成(M×N)个像素(例如8像素×8行)这样的块，以该块单位检测动态向量。
存储装置103在动态向量搜索中成为必要。记录参照帧或参照场。具体地说，储存当前帧或当前场、即时间上前后的帧或场的像素值信息。搜索精度控制器104参照显示装置105的显示像素结构，确定在动态向量搜索器102中用的搜索精度。显示装置105显示作为扫描线插补器的输出的逐行扫描视频信号。
在块匹配法中，如图6中所示，评价由当前帧或当前场内的(M×N)个像素所构成的对象块与其他候补块的相关度。候补块是在与当前帧或当前场在时间上不同的参照帧或参照场上被设定的、由(M×N)个像素所构成的块。相关度的评价是指可以评价对象块与候补块的类似的值。具体地说，通过累加计算求出处于同一位置的像素值彼此的差分绝对值。将所求出的相关度的评价值为最小的候补块与投影于参照帧或参照场上的对象块之间的位移作为动态向量检测。
作为该动态向量搜索时的搜索精度，在MPEG压缩等中，采用1像素精度或1/2像素精度。在本发明中，特征在于根据显示画面的像素结构使该动态向量搜索精度变化。搜索精度控制器104取得显示装置105的像素结构信息，控制动态向量搜索器102的动态向量搜索精度。
例如显示装置105在图5中所示的那种一个像素具有由R、G、B三种子像素所构成的垂直条带(stripe)的结构的情况下，将水平方向的动态向量搜索精度取为1/3像素。也就是说，按将像素间的距离以构成显示画面的一个像素的子像素的个数分割的值的精度进行动态搜索。再者，本发明的适用范围不限定于具有RGB垂直条带的显示器。因为将RGB的像素看做独立地进行动态搜索，故例如，在具有RGB水平条带的显示器的情况下，通过将垂直方向的动态向量搜索精度取为1/3像素精度，可以同样地应用。进而，只要像素结构以两种以上的像素为单位而构成就可以应用本申请。
动态搜索基于像素的亮度值信息来进行。1/3像素精度的动态向量搜索通过在水平方向·垂直方向上3倍地内插处理当前帧或当前场，和参照帧或参照场的像素来进行。该内插处理和动态搜索处理是与MPEG等中所用的动态搜索的1/2像素精度同一概念的处理。进行动态搜索之际的、块间的相关可以用存在于如上所述对应的位置的像素的RGB亮度值的值。此外，也可以仅靠特定的颜色的像素值(例如G的像素值)来进行动态向量搜索。
通过动态向量搜索，查明必须插补的扫描线上的像素，例如，在图4中场图像1的211的位置的像素在场图像3中在216的方向上移动2/3像素。在该情况下，在场图像2中，由于211的像素在212的方向上移动1/3像素，所以将211偏移到图中217的位置而进行像素插补就可以了。
通过像这样根据显示装置的像素结构将水平方向的动态搜索的精度取为1/3像素而进行动态补偿，在水平方向中以1/3像素精度的像素插补成为可能，可以减少例如垂直边缘部分的阴影、或不连续地看到斜线等的图像质量劣化地进行扫描线插补。如前所述，如果用现有方法，则小于一个像素的移动就用邻接的两个像素来表现。由此，例如，在对水平方向上一个像素的斜线所含有的图像进行扫描线插补的情况下，实际扫描线侧为一个水平像素宽度，与此相对，插补扫描线侧作为两个有阴影的水平像素宽度的斜线进行插补。通过用本发明，可以进行与显示图像的子像素结构一致的1/3像素精度的插补，在插补扫描线侧也可作为一个水平像素进行插补。
显示装置因为具有R、G、B各自独立的视频信号输入，故当应用将本发明中所用的R、G、B的像素看做独立的子像素处理时，在显示装置侧不需要特别的处理或电路。在视频信号输出侧(在本发明中逐行扫描变换装置)，考虑与本申请的像素结构一致进行插补的各子像素的值而做出控制子像素的信号就可以了。
图8中示出表示本发明的逐行扫描变换装置的动作的程序框图。首先，由显示装置取得表示显示装置的像素结构的信号(301)。可以接收来自显示装置的信息，也可以读出预先储存的信息。接着，根据取得的像素结构信息确定动态向量的搜索精度(302)。作为逐行扫描变换装置的输入的隔行扫描信号，用所确定的动态搜索精度，使用实在的扫描线，搜索动态向量(303)。根据所搜索的动态向量，内插所插补的行上的像素，作为逐行扫描视频信号而被输出(304)。在这种插补方法中，虽然有时发生未插补的子像素，但是关于这种子像素，用所插补的附近的子像素像素值，使用内插等手段就可以了。
虽然在本实施例中，示出用块匹配的动态向量搜索例，但是本发明中的动态向量搜索不限定于块匹配，也可以用针对每个像素的动态向量搜索。
【实施例2】
虽然在实施例1中，作为视频接收机，示出包括显示装置的例子，但是本发明涉及逐行扫描变换装置，如图7中所示，显示装置与其他构成要素也可以是别的。在该情况下，从所连接的显示装置接收关于其像素结构的信息的通知，动态搜索控制器(104)可以以随时切换搜索精度的方式进行工作。当然也可以是将装置与其像素结构建立对应关系而预先储存于存储部，基于从显示部取得的型号等而确定精度的构成。
根据这种构成，在得到显示装置的像素结构、或型号信息等的情况下，可自动地切换动态向量搜索精度，进行适合于显示装置的逐行扫描变换。
此外，在显示装置与逐行扫描变换装置成为一体的情况下，显示装置的像素结构是已知的。由此，搜索精度控制器104的精度可以取为预先初期设定的固定值。
【实施例3】
在显示部的像素结构不明的情况下，或无法得到关于像素结构的信息的情况下，也可以考虑设置切换器以便可以将动态向量搜索的搜索精度固定于规定的像素精度(例如1像素精度)。
此外，也可以在搜索部中设置切换器，切换向扫描线插补器的来自动态向量搜索部的输入，以便可以选择使用现有技术那样的不用动态向量搜索进行扫描线变换的插补方法。在该情况下，通过在扫描线插补器中另外准备的变换方法可以实行扫描变换。
通过设置这种动态向量的搜索精度的切换器或者逐行扫描变换方法的切换器，由使用者的指示或自动地切换它们，由此，在包括显示部的像素结构不明的情况或无法得到关于像素结构的信息的情况下，可以适当地进行逐行扫描变换。
本发明的流程可以在计算机上通过读入程序而实现。此外也可以通过软件和硬件的协调处理来实现。

Claims (8)

1.一种扫描线插补装置，其特征在于，包括
用动态补偿将所输入的隔行扫描图像扫描变换成逐行扫描图像的扫描线插补部，
搜索所述动态补偿用的动态向量的动态向量搜索部，以及
控制所述动态向量搜索的搜索精度的控制部，
所述控制部基于显示所述逐行扫描图像的显示部的像素结构确定所述搜索精度。
2.根据权利要求1所述的扫描线插补装置，其特征在于，
所述像素结构是构成一个像素的子像素的数目，
所述控制部将所述搜索精度设定成所述子像素的数目的倒数的值。
3.根据权利要求1或2所述的扫描线插补装置，其特征在于，
从所连接的显示部接收关于所述显示部的像素结构的信息。
4.根据权利要求1所述的扫描线插补装置，其特征在于，
在所述像素结构在水平方向上由R、G、B三个子像素来构成的情况下，将水平方向的动态搜索精度取为1/3像素精度。
5.根据权利要求1所述的扫描线插补装置，其特征在于，
还包括切换部，该切换部切换在所述动态向量搜索部使用由所述控制部所确定的搜索精度的情况与使用规定的值的情况。
6.根据权利要求1所述的扫描线插补装置，其特征在于，
所述向量搜索通过块匹配来进行。
7.根据权利要求1所述的扫描线插补装置，其特征在于，还包括：
显示所述逐行扫描图像的显示部。
8.根据权利要求7所述的扫描线插补装置，其特征在于，
所述像素结构是构成一个像素的子像素的数目，
将所述搜索精度设定成所述子像素的数目的倒数的值
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