CN1086068A - 视频信号处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于改善放大处理后的视频信号垂 直方向上的质量，其视频信号处理装置包括：将模拟 视频信号变换成数字视频信号的A/D变换器1；输 出经过扫描线内插的视频信号(内插信号)及与该信 号同步的原始信号的3维扫描线内插装置11；存储 原始信号的场存储器12；存储内插信号的场存储器 13；控制上述二存储器，并向切换信号生成装置15 传送垂直方向放大率的微机14；根据垂直方向放大 率产生切换信号的切换信号生成装置15；根据切换 信号切换并输出原始信号及内插信号的切换装置 16。

Description

本发明涉及视频信号处理装置，它用于将多台图像监视器组合成一个大画面，以显示一视频信号的众观电视系统中，用来将一视频信号进行分割，并作放大处理。
众观电视系统中使用的图像监视器从显像管直视型过渡到投影型和画面较大，并进一步发展成将视频信号进行分割和放大处理后，在多图像监视组合画面上显示的方式，而且该方式所需视频信号处理装置也日益要求图像高质量化。
图1示出已有的视频信号处理装置的方框图。1是将模拟视频信号变换为数字信号的A/D变换器。2是记录一场数字视频信号用的场存储器，近年来开发出图像专用存储器（例如，松下电子工业株式会社制造的MN4711F），通过将动作编程，从任何位置开始，以任意的整数倍放大处理场内的任意一个区域。3是控制部，通常使用微机。控制部3将场存储器编程，并进行放大处理。场存储器2和控制部3构成放大处理装置4。
图2中，（e）示出场存储器2中记录的视频信号映像，以该场内第m根扫描线上某一个点的数字视频信号为Rm，则其下第（m+1）根扫描线上水平方向位置相同的数字视频信号为Rm+1。图2（a）以图线示出该上下位置关系中数字视频信号的大小。图1中，由控制部3将场存储器2编程，重复垂直方向的地址几次，从而得到垂直方向放大几倍的视频信号数据。图2（b）、（c）、（d）以图线示出这样得到的垂直方向放大视频信号，分别放大2倍、3倍、4倍。
然而，在上述已有的结构中，由于仅仅将同一数值的信号显示多次，因而图象监视器上的画面成为镶嵌状，唯以看清。
本发明解决了上述问题，目的在于提供一种能改善放大处理后的视频信号在垂直方向上的图像质量的视频信号处理装置。
第1实施例的视频信号处理装置包括：将模拟视频信号变换成数字视频信号的A/D变换装置;以3维方式对变换后的数字视频信号进行扫描线内插后产生内插信号的3维扫描线内插装置;由存储原始信号用的第1场存储器、存储内插信号用的第2场存储器和进行控制，以便从任意位置开始，以任意整数倍放大处理第1及第2场存储器内任一区域的控制部组成的放大处理装置;根据垂直方向的放大率产生用于切换原始信号和内插信号的切换信号的切换信号生成装置;根据切换信号，切换并输出放大后的原始信号及放大后的内插信号的切换装置。
第2实施例的视频信号处理装置的特点是在第1实施例的视频信号处理装置中构成，当垂直方向的放大率为1时切换信号不变，只输出未经放大处理的当前信号。
第3实施例的视频信号处理装置包括：将模拟视频信号变换成数字视频信号的A/D变换装置;以3维方式对变换后的数字视频信号进行扫描线内插后产生内插信号的3维扫描线内插装置;由存储原始信号的第1场存储器、存储内插信号的第2场存储器和进行控制，以便从任意位置开始，以任意整数倍放大处理第1及第2场存储器内任一区域的控制部组成的装置;根据垂直方向的放大率，产生用于切换原始信号和内插信号的切换信号的切换信号生成装置;根据切换信号，切换并输出放大后的原始信号和放大后的内插信号的第一切换装置;根据切换信号，切换放大后的原始信号和放大后的内插信号，并输出与第1切换装置的输出信号不同的信号的第2切换装置;将第2切换装置的输出减去第1切换装置的输出的减法装置;产生由垂直方向的放大率和扫描线位置所决定的系数的系数生成装置;将减法装置输出的相减结果乘以由系数生成装置产生的系数的乘法装置;将第1切换装置的输出与乘法装置的输出相加的加法装置。
第4实施例的视频信号处理装置的特点是在第3实施例的视频信号处理装置中设置将乘法装置的输出切换成恒为零的装置。
根据第1及第2实施例，由于轮换显示作为当前视频信号的原始信号和3维扫描线内插处理后用于使视觉清晰的内插信号，所以垂直方向的分辨率改善，放大处理后的视频信号的图像质量提高。
又根据第2实施例，在放大图像至标准图像的切换或者相反的切换过程中，能免除同步信号的混乱。
根据第3和第4实施例，通过运算处理在原始信号和内插信号之间进行线性内插，从而使垂直方向各阶段的信号平滑，能再现自然的放大图像。
再根据第4实施例，则不仅能进行线性内插，再现更为自然的放大图像，还能将乘法装置的输出切换成恒为零，不作线性内插，也可得到清晰的图像。
图1是已有视频信号处理装置的方框图;
图2显示出用于说明已有视频信号处理装置动作的信号处理顺序;
图3是本发明第1及第2实施例的视频信号处理装置的方框图;
图4是用于说明第1及第2实施例的视频信号处理装置动作的时序图;
图5示出说明第1及第2实施例的视频信号处理装置动作的信号处理顺序;
图6是本发明第3实施例的视频信号处理装置的方框图;
图7示出用于说明第3实施例的视频信号处理装置动作的放大4倍时的信号处理顺序;
图8示出用于说明第3实施例的视频信号处理装置动作的放大5倍时的信号处理顺序;
图9示出用于说明第4实施例的视频信号处理装置动作的放大5倍时的信号处理顺序;
图3是本发明第1实施例的视频信号处理装置的方框图。
1是将模拟视频信号变换为数字信号的A/D变换器;11是3维扫描线内插装置，输出原始信号和同步于原始信号，并经扫描线内插的视频信号（内插信号）。该3维扫描线内插装置由于存储器和场存储器等构成，在全活动画面的情况下，计算前后行的平均信号，在静止画面的情况下，计算前一场的信号，在介于上二情况之间时，乘以由变化情况所决定的系数，从而产生内插信号，并输出。水平方向各点的图像信息和垂直方向各点的图像信息作为两个元度，加上前一场图像信息的时间元，称为3维。
12是存储上述原始信号的第1场存储器，13是存储上述内插信号的第2场存储器。14是控制部，通常采用微机。控制部14将第1场存储器12、第2场存储器13编程，进而将编程垂直方向放大率传送给切换信号生成装置15。17是放大处理装置，由第1场存储器12、第2场存储器13和控制部14构成，可以从任意位置开始，以任意的整数倍对第1和第2场存储器12、13中任一区域进行放大处理。切换信号生成装置15根据垂直方向放大率产生切换信号。切换装置16依照上述切换信号，切换原始信号和内插信号。
对于上述结构的视频信号处理装置，再用图4和图5说明其动作。
首先，模拟视频信号由A/D变换器1变换成数字信号后，输入3维扫描线内插装置11。3维扫描线内插装置11进行变化情况检测，并输出利用上、下行及前一场的信号进行扫描线内插的视频信号（内插信号）以及同步于内插信号的原始信号。上述两种信号又分别存储在场存储器12、13中。
场存储器12、13与已往的例子相同，采用图像专用存储器，其动作程序化，可从任意位置开始，以任意整数倍放大处理场内的任一区域。控制部14设定场存储器12、13中的寄存器，藉此指定放大率和放大信号的读出位置，进而向切换信号生成装置15传送垂直方向的放大率n。
切换信号生成装置15输出与放大率n相应的切换信号，其情形如图4所示。图4中，（a）、（b）、（c）、（d）、（e）分别示出放大率n＝2、n＝3、n＝4、n＝5、n＝1时的切换信号，L电平时为原始信号，H电平时为内插信号。此时，若n为偶数，则在n/2的水平扫描周期内分别保持H电平和L电平，若n为奇数，则在（n+1）/2的水平扫描周期内为L电平，在（n-1）/2的水平扫描周期内为H电平。根据该切换信号，切换装置16切换原始信号和内插信号，输出放大后的视频信号。
图5与图4一样，以一场内第m根扫描线上某一点的数字视频信号为Rm，下一扫描线上同一水平位置的数字视频信号为Rm+1。此外，与该原始信号同步的内插信号分别为Im、Im+1，以虚线表示。图5中，（a）、（b）和（c）分别表示垂直方向放大率n＝1、n＝2、n＝3的情况。如图5所示，图3的控制部14设定场存储器12、13的寄存器时将原始信号和内插信号的放大率定为同一数值，但读出位置设定成使内插信号迟后读出。延迟时间当n是偶数时为n/2水平扫描周期，n为奇数时为（n-1/）2水平扫描周期。
如上所述，根据该实施例，设置了3维扫描线内插装置11、存储经扫描线内插后的视频信号的场存储器13、存储原始信号的场存储器12和用于切换放大处理后的原始信号及放大处理后的内插信号的切换装置16，从而能交替显示原始信号和内插信号，得到垂直方向分辨率提高的放大图像。
以下说明本发明的第2实施例。第2实施例与第1实施例以相同的结构，实现对输入视频信号不作放大处理而输出的装置，其组成如图3所示。其动作与第1实施例大致相同，因而省略其说明。但是，场存储器12，13的寄存器设定取放大率n＝1，且n＝1时切换信号生成装置15的输出恒为L电平。此外，这时的动作与图4（e）、图5（a）所示的相同，即垂直方向的放大率n＝1时，切换信号不变，仅输出未经放大处理的原始信号。
如上所述，根据本实施例，利用与第1实施例相同的结构，可显示对输入的视频信号未作放大处理的标准图像。此外，从放大图像至标准图像（或者从标准图像至放大图像）的转换中，场存储器12、13引起的延迟相同，因而能实现不打乱同步的切换。
以下参照附图说明本发明的第3实施例。
图6中，1是A/D变换器;11是3维扫描线内插装置;12、13是场存储器;14是微机;17是放大处理装置，由第1和第2场存储器12、13及控制部14构成;15是切换信号生成装置。以上装置与图3中的完全相同，其详细说明省略。
与图3的不同之处在于，去除切换装置16，增加下列装置：切换场存储器12输出的放大原始信号和场存储器13输出的放大内插信号的第1切换装置20;切换上述原始信号和上述内插信号，得到与第1切换装置20输出的信号不同的信号的第2切换装置21;将第2切换装置21的输出减去第1切换装置20的输出的减法装置22;产生由减法装置输出的减法结果、垂直方向放大率和扫描线位置所决定的系数的系数生成装置24;将上述减法结果与系数相乘的乘法装置23;将第1切换装置20的输出与乘法装置23的输出相加的加法装置25。
下面参照图7和图8说明上述结构的第3实施例的动作。
图7和图8与图5一样，以一场内第m条扫描线上某一点的数字视频信号为Rm，下一扫描线上相同水平位置处的数字视频信号为Rm+1。与原始信号同步的内插信号分别为Im、Im+1，以点划线表示。此外，图7作为垂直方向放大率n为偶数的例子，示出n＝4时的动作，图8作为n为奇数的例子，示出n＝5时的动作。
图7中，在切换信号第一次成为H电平时，场存储器12输出Rm，场存储器13输出Im，切换装置20输出Rm，切换装置21输出Im，因此，减法器22得出（Im-Rm）。此时若输出信号水平扫描序号为L0，系数生成装置24的输出为0，则乘法器23的输出为0，加法器25输出Rm。接着，在水平扫描线序号为L0+1时，若系数生成装置24输出为1/2，则加法器25仿上输出Rm+（Im-Rm）/2。进而当水平扫描线序号为L0+2时，场存储器12输出Rm+1，场存储器13输出Im，切换信号为L电平，切换装置20输出Im，切换装置21输出Rm+1。此时若系数为0，则与上同理加法器25的输出信号为Im。
同理，序号为L0+3时，输出信号为Im+（Rm+1-Im）/2;序号为L1时，输出Rm+1;序号为L1+1时，输出Rm+1+（Im-Rm+1）/2。
图8示出垂直放大率n为奇数，即n＝5时的情形，但作为场存储器13的输出的内插信号不存在偶数放大率时那样输出原信号的情况。此时，系数生成装置24的输出和已放大视频信号的输出如表1所示。
表1
Figure 931178282_IMG2
如上所述，根据本实施例，设置了切换放大后的原始信号和内插信号的第1切换装置20、第2切换装置21、将第2切换装置21的输出减去第1切换装置20的输出的减法装置22、系数生成装置24、将减法结果乘以系数的乘法装置23、将第1切换装置20的输出与乘法装置23的输出相加的加法装置25，从而可在原始信号和内插信号之间进行线性内插，使垂直方向上各阶段的信号平滑，再现更加自然的放大图像。
以下参照附图说明本发明的第4实施例。
第4实施例在图6的第3实施例中，增加了使系数生成装置24的输出恒为零的功能，即增加了使乘法装置23的输出恒为零的功能，其方框图及详细的动作说明均省略。
图9中示出放大5倍时的视频信号输出结果。
这时，系数生成装置24的输出和已放大视频信号的输出如表2所示。
表2
Figure 931178282_IMG3
如上所述，根据本实施例，可对是否进行第3实施例的线性内插方便地进行切换。这种功能的设置是因为在线性内插下虽然可得到较自然的放大图像，但从清晰度考虑，不进行线性内插较佳。
第1及第2实施例的视频信号处理装置轮换显示作为当前视频信号的原始信号和为视频清晰而采用3维扫描线内插处理后的内插信号，因而垂直方向的分辨率改善，放大处理后的视频信号质量提高。
此外，第2实施例的视频信号处理装置在将放大图像切换至标准图像，或者作反切换时，可不打乱同步信号。
第3及第4实施例的视频信号处理装置通过运算对原始信号和内插信号作线性内插，从而能使垂直方向各阶段的信号平滑，再现更为自然的放大图像。
第4实施例的视频信号处理装置不仅能进行线性内插，再现更自然的放大图像，还能将乘法装置的输出切换成零，不进行线性内插，也能得到清晰的图像。
本发明能以其它各种形式实施，而不致脱离其精神或主要特征。因此，上述实施例在各方面都只是一种例示，不成为限定性的解释。本发明的范围如权利要求所示，说明书对此不作约束。权利要求范围内的变形或变更都属于本发明的范围。

Claims (4)

1、一种视频信号处理装置，其特征在于，它包括：将模拟视频信号变换成数字视频信号的A/D变换装置；以3维方式对变换后的数字视频信号进行扫描线内插后产生内插信号的3维扫描线内插装置；由用于存储原始信号的第1场存储器、用于存储内插信号的第2场存储器和进行控制，以便从任意位置开始，此任意整数倍放大处理第1及第2场存储器内任一区域的控制部组成的放大处理装置；根据垂直方向的放大率，产生用于切换原始信号和内插信号的切换信号的切换信号生成装置；根据切换信号，切换并输出放大后的原始信号及放大后的内插信号的切换装置。
2、如权利要求1所述的视频信号处理装置，其特征在于，当垂直方向的放大率为1时切换信号不变，只输出未经放大处理的当前信号。
3、一种视频信号处理装置，其特征在于，它包括：将模拟视频信号变换成数字视频信号的A/D变换装置;以3维方式对变换后的数字视频信号进行扫描线内插后产生内插信号的3维扫描线内插装置;由存储原始信号的第1场存储器、存储内插信号的第2场存储器和进行控制，以便从任意位置开始，以任意整数倍放大处理第1及第2场存储器内任一区域的控制部组成的装置;根据垂直方向的放大率产生用于切换原始信号和内插信号的切换信号的切换信号生成装置;根据切换信号，切换并输出放大后的原始信号和放大后的内插信号的第1切换装置;根据切换信号，切换放大后的原始信号和放大后的内插信号，并输出与第1切换装置的输出信号不同的信号的第2切换装置;将第2切换装置的输出减去第1切换装置的输出的减法装置;产生由垂直方向的放大率和扫描线位置所决定的系数的系数生成装置;将减法装置输出的相减结果乘以由系数生成装置产生的系数的乘法装置;将第1切换装置的输出与乘法装置的输出相加的加法装置。
4、如权利要求3所述的视频信号处理装置，其特征在于，设置将乘法装置的输出切换成恒零的装置。
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