CN101277398B - 具有适应性边缘门坎值的反交错系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有适应性边缘门坎值的反交错系统及方法。其中，移动因子产生装置依据前一个图场及下一个图场，以产生一位置的移动因子。适应性边缘门坎值产生装置依据现行图场、前一个图场及下一个图场，以产生适应性边缘门坎值。判断装置依据移动因子、适应性边缘门坎值，用以判断该位置欲插置的像素。当移动因子大于适应性边缘门坎值时，利用现行图场的像素进行该位置欲插置像素的补点，当移动因子小于适应性边缘门坎值时，利用前一个图场及下一个图场的像素进行该位置欲插置像素的补点。

Description

具有适应性边缘门坎值的反交错系统及方法

技术领域

本发明涉及影像处理的技术领域，特别是涉及一种具有适应性边缘门坎值的反交错系统及方法。

背景技术

由于传播频宽的限制，目前电视影像的传播是采用奇图场/偶图场交互传播的方式。如图1所示，其中，奇图场(odd field)10及12仅具有奇数行的影像数据，而偶图场11及13则仅具有偶数行的影像数据。新一代电视由于垂直方向的分辨率的提高，所以电视内部需要线倍频器(line doubler)进行倍频处理，以提高垂直方向的分辨率。其中，最简单的倍频处理直接合并相邻的奇图场及偶图场，以成为一循序扫描图框(progressive scan frame)。然而，由于相邻的奇图场及偶图场有时间上的差异，故直接合并奇图场及偶图场所产生的循序扫描图框将使得移动中的物体影像产生锯齿的现象。

由于影像为动态画面时，直接合并奇图场及偶图场以产生的循序扫描图框将使得移动中的物体影像产生锯齿。针对上述问题，现有技术先判断该图场(field)是否为动态画面，若是，则使用单一图场插点(interpolation)成图框用以避免锯齿产生，若判断该图场为静态画面，则会直接使用前后两张图场合成用以避免闪烁。

现有技术的动态影像判断方式是利用固定的门坎值来判断该画面是否为动态画面。当移动量大于该门坎值时，则判定该画面为动态画面，当移动量小于该门坎值时，则判定该画面为静态画面。由于使用固定的门坎值，无法满足不同来源或不同影像画面，故常会有误判的情形。

针对使用固定的门坎值来判断一画面是否为动态画面所产生的问题，美国专利公告第US7,027,099 B2号则在频率域(frequency domain)分析画面是否为动态画面，以避免使用固定的门坎值所产生误判的情形，然而此方法需将画面转换至频率域(frequency domain)，进而增加许多计算量，而会引起成本增加的问题。由此可知，现有反交错系统及方法仍有改善的空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有适应性边缘门坎值的反交错系统及方法，从而可避免使用固定的门坎值来判断一画面是否为动态画面所产生误判问题，进而提升影像质量。

本发明的另一目的是提供一种具有适应性边缘门坎值的反交错系统及方法，从而可减少成本增加的问题，以大幅提升影像质量。

为达到上述目的，本发明提出一种具有适应性边缘门坎值的反交错系统，该反交错系统接收多个图场(field)所组成的一影像数据流，该每一图场是由一个二维阵列的像素所组成并利用多个列方向像素进行排列，该反交错系统加入多个像素是用以增加该图场的分辨率，其中，加入的前述每一像素是位在该图场的一位置，该反交错系统包含一移动因子产生装置、一适应性边缘门坎值产生装置及一判断装置。该移动因子产生装置接收一现行图场的前一个图场及下一个图场，用以产生该位置的一移动因子；该适应性边缘门坎值产生装置接收前述现行图场、前述前一个图场及前述下一个图场，用以产生该位置的一适应性边缘门坎值；该判断装置耦合至该移动因子产生装置及该适应性边缘门坎值产生装置，依据该位置的该移动因子、该适应性边缘门坎值，进而决定该位置欲插置的像素；其中，当该移动因子大于该适应性边缘门坎值时，利用该现行图场的像素进行该位置欲插置像素的补点，当该移动因子小于该适应性边缘门坎值时，利用该前一个图场及该下一个图场的像素进行该位置欲插置像素的补点。

本发明还提出一种具有适应性边缘门坎值的插值方法，该插值方法接收具有多个图场所组成的一影像数据流，该每一图场是由一个二维阵列的像素所组成并利用多个列方向像素排列，该插值方法是加入多个像素以增加该图场分辨率，其中，加入的该每一像素是位在该图场的一位置，该插值方法包含：一移动因子产生步骤，其接收一现行图场的前一个图场及下一个图场，以产生该位置的一移动因子；一适应性边缘门坎值产生步骤接收该现行图场、该前一个图场及该下一个图场，以产生该位置的一适应性边缘门坎值；一判断步骤依据该位置的该移动因子、该适应性边缘门坎值，用以决定该位置欲插置的像素；其中，当该移动因子大于该适应性边缘门坎值时，利用该现行图场的像素进行该位置欲插置像素的补点，当该移动因子小于该适应性边缘门坎值时，利用该前一个图场及该下一个图场的像素进行该位置欲插置像素的补点。

附图说明

图1是视频摄影机信号的显示图场的示意图。

图2是本发明具有适应性边缘门坎值的反交错系统的方块图。

图3是本发明移动因子产生装置的方块图。

图4是本发明历史移动值产生装置的方块图。

图5是本发明适应性边缘门坎值产生装置的方块图。

图6是本发明边缘产生装置计算边缘值的示意图。

图7是本发明查表装置产生适应性边缘门坎值的示意图。

图8是本发明查表装置产生适应性边缘门坎值另一实施例的示意图。

元件符号说明

图场                                    10～13

移动因子产生装置                        210

适应性边缘门坎值产生装置                220

判断装置                                230

像素                                    240

移动差值计算装置                        211

历史移动值产生装置                      212

移动因子比较装置                        213

第一乘法器        410     第一加法器    420

第二乘法器        430     记忆装置      430

边缘产生装置      221

查表装置          222

具体实施方式

图2是本发明具有适应性边缘门坎值的反交错系统的方块图。该系统接收一由多个图场F所组成的影像数据流，每一图场F是由一个二维阵列的像素240所组成并以多个列方向像素排列，该系统增加多个像素240以增加图场F的分辨率，每一增加像素240是位在图场F的一位置，该系统包含一移动因子产生装置210、一适应性边缘门坎值产生装置220及一判断装置230。

该移动因子产生装置210接收一现行图场F[N](Current field)的前一个图场F[N-1]及下一个图场F[N+1]，以产生该位置的一移动因子Mot_fact。

该适应性边缘门坎值产生装置220接收一现行图场F[N]、前一个图场F[N-1]及下一个图场F[N+1]，以产生该位置的适应性边缘门坎值adaptive_motion_th。

该判断装置230耦合至该移动因子产生装置210及该适应性边缘门坎值产生装置220，依据该位置的移动因子Mot_fact、该适应性边缘门坎值adaptive_motion_th，以决定该位置欲插置像素的方法。

图3是本发明移动因子产生装置210的方块图。该移动因子产生装置210包含一移动差值计算装置211、一历史移动值(history motionvalue)产生装置212及一移动因子比较装置213。

该移动差值计算装置211接收该前一个图场F[N-1]及该下一个图场F[N+1]，计算同一位置信号差值，以产生该位置的一移动差值MotDif(Motion difference)。

该历史移动值产生装置212耦合至该移动差值计算装置211，依据该移动差值MotDif及该位置的一历史因子，以计算该位置的一奇数图场历史因子及一偶数图场历史因子。

图4是本发明历史移动值产生装置212的方块图。该历史移动值产生装置212包含一第一乘法器410、一第一加法器420、一第二乘法器430及一记忆装置440。

该记忆装置440用以储存前一个图场的每一像素的历史因子。其中，该每一像素的历史因子包含一奇数图场历史因子及一偶数图场历史因子。

当该现行图场F[N]为一奇数图场时，该位置的该现行奇数图场历史因子history_odd[i][j]为该记忆装置440中储存前一个图场相对于该位置的奇数图场历史因子history_odd_old[i][j]。且该位置的该现行偶数图场历史因子history_even[i][j]为MotDif和history_even_old[i][j]的加权值，MotDif为该移动差值计算装置211所产生的该移动差值，history_even_old[i][j]为该记忆装置中储存前一个图场相对于该位置的偶数图场历史因子，并将之写回至该记忆装置440中。

当该现行图场[N]为一偶数图场时，该位置的该现行偶数图场历史因子history_even[i][j]为该记忆装置440中储存前一个图场相对于该位置的偶数图场历史因子history_even_old[i][j]。且该位置的该现行奇数图场历史因子history_odd为MotDif和history_odd_old[i][j]的加权值，MotDif为该移动差值计算装置211所产生的该移动差值，history_odd_old[i][j]为该记忆装置440中储存前一个图场相对于该位置的奇数图场历史因子，并将之写回至该记忆装置440中。

该移动因子比较装置213耦合至该历史移动值产生装置212，以由该位置的该奇数图场历史因子及该偶数图场历史因子选择较大的作为该位置的移动因子Mot_fact。

图5是本发明适应性边缘门坎值产生装置220的方块图。该适应性边缘门坎值产生装置220包含一边缘产生装置221及一查表装置222。该边缘产生装置221接收现行图场F[N]、前一个图场F[N-1]及下一个图场F[N+1]以产生该位置的一边缘值edge_value。

图6是该边缘产生装置221计算该位置的边缘值edge_value的示意图。如图6所示，该位置是位于该现行图场F[N]，并以X代表。该现行图场F[N]为ODD2，前一个图场F[N-1]为EVEN1，该下一个图场F[N+1]为EVEN3。该边缘产生装置221可依据如公式(6)以计算该位置的边缘值edge_value：

edge_value＝[4*(Ye13+Ye33)-Ye12-Ye14-Ye22

             -Ye23-Ye24-Ye32-Ye33-Ye34]/8。    (6)

在其它实施例中，该边缘产生装置221依据亦可依据现有的技术产生该边缘值edge_value。

该查表装置222耦合至该边缘产生装置221，以依据该位置的该边缘值edge_value，产生该位置的该适应性边缘门坎值adaptive_motion_th。

图7是该查表装置222产生该位置的该适应性边缘门坎值adaptive_motion_th的示意图。亦即，该查表装置222接收该边缘产生装置221所产生的该边缘值edge_value，比对表而产生该适应性边缘门坎值adaptive_motion_th。

图8是该查表装置222产生该位置的该适应性边缘门坎值adaptive_motion_th的另一实施例的示意图。该适应性边缘门坎值adaptive_motion_th可为一组值，亦即，该查表装置222接收该边缘产生装置221所产生的该边缘值edge_value，比对表A而产生一适应性边缘高门坎值adaptive_hi_th，比对表B而产生一适应性边缘低门坎值adaptive_lo_th。在本实施例中，该适应性边缘门坎值adaptive_motion_th由适应性边缘高门坎值adaptive_hi_th及适应性边缘低门坎值adaptive_lo_th所组成。

该判断装置230耦合至该移动因子产生装置210及该适应性边缘门坎值产生装置220，依据该位置的该移动因子Mot_fact、该适应性边缘门坎值adaptive_motion_th，以决定该位置欲插置像素的方法。

当该移动因子大于该适应性边缘门坎值时，表示该现行图场F[N]为一动态画面，故利用该现行图场F[N]的像素进行该位置欲插置像素的补点。

当该移动因子小于该适应性边缘门坎值时，表示该现行图场F[N]为一静态画面，故利用该前一个图场F[N-1]及该下一个图场F[N+1]的像素进行该位置欲插置像素的补点。

由上述说明可知，现有技术在判断一张影像是否为动态画面或是动态画面时，常仅利用固定的门坎值来判断，此可适用于一般简单的影像。然而当影像内容复杂时，现有技术常常会产生误判的情形，而使用错误的插点方式，不是导致合成影像上有锯齿现象产生，就是导致合成影像有模糊现象。而本发明除了对每一像素进行的边缘值edge_value判断，同时利用移动因子产生装置210以由前一个图场F[N-1]与下一个图场F[N+1]产生移动差值MotDif，并进一步参考历史因子，而产生该像素的移动因子Mot_fact。由于现行图场F[N]中该像素与前一个图场F[N-1]与下一个图场F[N+1]中相对应像素会有一定的关连性，故本发明可较现有技术更能准确判断影像是否为动态画面或是静态画面，而采取正确的补点方法，以提升影像质量。同时，本发明在判断边缘值edge_value时是对每一像素均执行，故其门坎值是随每一像素而不同，更能反映出影像的真实状况，而得到较佳的判断结果。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所要求保护的范围应以权利要求书的范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (13)

1.一种具有适应性边缘门坎值的反交错系统，该反交错系统接收多个图场所组成的一影像数据流，该每一图场是由一个二维阵列的像素所组成并利用多个列方向像素进行排列，该反交错系统加入多个像素是用以增加该图场的分辨率，其中，该加入多个像素中的每一像素是位在该图场的一位置，该反交错系统包含：

一移动因子产生装置，接收一现行图场的前一个图场及下一个图场，用以产生该位置的一移动因子，当中，该移动因子产生装置更包含：

一移动差值计算装置，接收该前一个图场及该下一个图场，用以产生该位置的一移动差值；

一历史移动值产生装置，其耦合至该移动差值计算装置，依据该移动差值及该位置的一历史因子，用以计算该位置的一现行奇数图场历史因子及一现行偶数图场历史因子；以及

一移动因子比较装置，耦合至该历史移动值产生装置，用以从该位置的该现行奇数图场历史因子及该现行偶数图场历史因子中选择较大的一个，用以作为该移动因子；

一适应性边缘门坎值产生装置，接收前述现行图场、前述前一个图场及前述下一个图场，用以产生该位置的一适应性边缘门坎值，当中，该适应性边缘门坎值产生装置包含：

一边缘产生装置，接收该现行图场、该前一个图场及该下一个图场以产生该位置的一边缘值；以及

一查表装置，耦合至该边缘产生装置，用以依据该位置的该边缘值，产生该位置的该适应性边缘门坎值；以及

一判断装置，耦合至该移动因子产生装置及该适应性边缘门坎值产生装置，依据该位置的该移动因子、该适应性边缘门坎值，用以决定该位置欲插置的像素；

其中，当该移动因子大于该适应性边缘门坎值时，利用该现行图场的像素进行该位置欲插置像素的补点，当该移动因子小于该适应性边缘门坎值时，利用该前一个图场及该下一个图场的像素进行该位置欲插置像素的补点。

2.根据权利要求1所述的反交错系统，其中，该历史移动值产生装置更包含：

一记忆装置，用以储存该前一个图场的每一像素的历史因子。

3.根据权利要求2所述的反交错系统，其中，该每一像素的历史因子包含一奇数图场历史因子及一偶数图场历史因子。

4.根据权利要求3所述的反交错系统，其中，当该现行图场为一奇数图场时，该位置的该现行奇数图场历史因子为该记忆装置中储存前一个图场相对于该位置的该奇数图场历史因子。

5.根据权利要求4所述的反交错系统，其中，当该现行图场为前述奇数图场时，该位置的该现行偶数图场历史因子为该移动差值和该记忆装置中储存前一个图场相对于该位置的该偶数图场历史因子进行加权运算的结果。

6.根据权利要求3所述的反交错系统，其中，当该现行图场为一偶数图场时，该位置的该现行偶数图场历史因子为该记忆装置中储存前一个图场相对于该位置的该偶数图场历史因子。

7.根据权利要求6所述的反交错系统，其中，当该现行图场为前述偶数图场时，该位置的该现行奇数图场历史因子为该移动差值和该记忆装置中储存前一个图场相对于该位置的该奇数图场历史因子进行加权运算的结果。

8.一种具有适应性边缘门坎值的插值方法，该插值方法接收具有多个图场所组成的一影像数据流，该每一图场是由一个二维阵列的像素所组成并利用多个列方向像素排列，该插值方法是加入多个像素以增加该图场分辨率，其中，该加入多个像素中的每一像素是位在该图场的一位置，该插值方法包含：

一移动因子产生步骤，接收一现行图场的前一个图场及下一个图场，以产生该位置的一移动因子，其中，该移动因子产生步骤更包括：

一移动差值计算步骤，接收该前一个图场及该下一个图场，用以产生该位置的一移动差值；

一历史移动值产生步骤，依据该移动差值及该位置的一历史因子，用以计算该位置的一现行奇数图场历史因子及一现行偶数图场历史因子；以及

一移动因子比较步骤，依据该位置的该现行奇数图场历史因子及该现行偶数图场历史因子中选择较大的一个，以作为该移动因子；

一适应性边缘门坎值产生步骤，接收该现行图场、该前一个图场及该下一个图场，以产生该位置的一适应性边缘门坎值，其中，该适应性边缘门坎值产生步骤更包含：

一边缘产生步骤，依据该现行图场、该前一个图场及该下一个图场，以产生该位置的一边缘值；以及

一查表步骤，依据该位置的该边缘值，以产生该位置的该适应性边缘门坎值；以及

一判断步骤，依据该位置的该移动因子、该适应性边缘门坎值，用以决定该位置欲插置的像素；

其中，当该移动因子大于该适应性边缘门坎值时，利用该现行图场的像素进行该位置欲插置像素的补点，当该移动因子小于该适应性边缘门坎值时，利用该前一个图场及该下一个图场的像素进行该位置欲插置像素的补点。

9.根据权利要求8所述的插值方法，其中，该每一像素的历史因子包含一奇数图场历史因子及一偶数图场历史因子。

10.根据权利要求9所述的插值方法，其中，当该现行图场为一奇数图场时，该位置的该现行奇数图场历史因子为前一个图场相对于该位置的该奇数图场历史因子。

11.根据权利要求10所述的插值方法，其中，当该现行图场为前述奇数图场时，该位置的该现行偶数图场历史因子为该移动差值和前一个图场相对于该位置的偶数图场历史因子的进行加权运算所得。

12.根据权利要求9所述的插值方法，其中，当该现行图场为一偶数图场时，该位置的该现行偶数图场历史因子为该前一个图场相对于该位置的该偶数图场历史因子。

13.根据权利要求12所述的插值方法，其中，当该现行图场为前述偶数图场时，该位置的该现行奇数图场历史因子为该移动差值和该前一个图场相对于该位置的该奇数图场历史因子进行加权运算所得。

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