CN1103090C

CN1103090C - 图像处理设备及其处理方法

Info

Publication number: CN1103090C
Application number: CN97109377A
Authority: CN
Inventors: 白浜旭; 宫崎慎一郎; 大野武司; 上木伸夫
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2003-03-12
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: DE69726552D1; MY119346A; EP0851388B1; KR100497556B1; US6219104B1; CN1187656A; EP0851388A2; DE69726552T2; KR19980064554A; EP0851388A3

Abstract

一种图像处理设备和方法，其中通过原始图像和转换图像的图像尺寸获得的内插间隔由加法器累积。奇数场和偶数场中，选择器分别选择[0.5]和[0]作为对应于奇/偶数场确定信号的偏移。垂直消隐间隔中，选择偏移作为输出。奇数场中，偏移值[0.5]被加到V_dp的累积值。从而，V_dp被再次累积。对应于累积值，获得行读地址n和线性内插系数q_n1和q_n2。当V_dp被累积时，对应于奇数场和偶数场的扫描开始点的偏移被相加。从而就保持了隔行精度。

Description

图像处理设备及其处理方法

技术领域

本发明涉及一种图像处理设备及其处理方法，用于以当采用场存储器进行行数变换处理以对每一行存取隔行信号时保持原始图像的隔行关系的方式执行内插处理。

背景技术

通常，视频信号以隔行方式被传送和处理。如所熟知，在对应于隔行制式的视频信号中，一帧由两场组成，即奇数场和偶数场。在偶数场中，被扫描的行正是奇数场中被跳过的行。在此情况下，奇数场的扫描开始位置与偶数场的扫描开始位置的差是作为时序差的0.5H(水平扫描频率)。时序差保持该隔行关系。

另一方面，图像的扩大及缩小也有必要。对视频信号，通过行数转换处理来对图像进行放大或缩小。行数转换处理是通过将视频信号一行一行地(每次1H)写入场存储器来完成的。由于视频信号是一行一行被写入的，所以奇数场和偶数场是以相同方式被写入场存储器的。换言之，每一奇数场和偶数场的特定行被写入场存储器的相同地址。这样，扫描开始位置的0.5H的偏差没有发生。接着，在场存储器的间隔中，没有保持上述隔行关系。

这样，当通过从场存储器读出数据来进行图像放大处理以增加场中的行数时，其产生的分辨率变坏。这是因为，当通过线性内插在场中的相邻两行来进行行数转换时，每场中行数关系的改变恶化了内插处理。然而，当为减少场中的行数进行图像缩小处理时，这样的问题不会发生。

这样，通常，当从场存储器中读出一行时，对于隔行时间周期(即0.5H)，场之间读出时序被改变。这样，在放大处理中分辨率变坏的问题已得到解决。当行数增加整数倍(例如，两倍)时，该方法是有效的。

图7A至7C表示以改变0.5H的不同读出时序来读出行及线性内插以便增加两部行数的示例。图7A至7C中的像素表示在各单独行上的水平位置的表示点是相同的。这种表示适于其它如下图案。“○”表示白电平像素，“×”表示黑电平像素。奇数场和偶数场的行上的像素是交错的。“●”表示亮度是50％或更少的暗灰度，影线“○”表示亮度是50％或更多的亮灰度。在图7A至7C中，顶部奇数行是举例用的第一行。

在图7A中所示的原始信号以这样的方式被写入场存储器，即以如同在图7B中所示的偶数场中的原始信号相同方式处理在奇数场中的原始信号。当行数被转换并增加两倍时，在对应于如图7B所示那些像素的箭头所表明的位置处进行内插处理。在每场的每个1/2行进行内插处理。当读取原始信号时，0.5H的时序受到控制。这样就获得如图7C所示的像素。用白电平像素和黑电平像素进行内插的像素变成灰度像素。这样，在用于增加两倍行数的转换处理中，用通常方法能恰当完成内插处理。

在用于增加两倍行数的转换处理中，有若干种方法。作为第一种方法，由奇数场和偶数场覆盖的一帧图像是依次两场显示而没有场内内插处理。作为第二种方法，每场被读出两次，以便增加行数。然而，在这些方法中，如图8A所示的第一方法中，由于彼此延迟的图像在同一屏幕上被显示，因而使其活动不自然。在第二方法中，如图8B所示，足够的清晰度变坏。这样，不能说这些方法是好的。

另一方面，需要可变的放大处理，而不是固定的放大处理(例如，放大比率不是整数值，例如原始图像的4/3倍)。在此情况下，不能保持最佳的隔行关系。这样，分辨率会变坏或行会闪烁。从而，产生的图像的图像质量变差。

图9A至9C表示在进行4/3倍放大处理情况下的普通内插处理结果的举例。如图9B所示，在写入场存储器的原始像素信号(图9A)中奇数场和偶数场的隔行关系被丢失。所得到的信号被写入到场存储器中。当行数被转换和增加4/3倍时，在图9B所示箭头所指位置处进行内插处理。换言之，该内插处理是在每场的所有1/(4/3)行(即，所有3/4行)进行内插处理。当读出数据时，0.5H的时序受到控制。这样，就获得图9C所示像素。从而，由于原始像素信号的对称形状变成不对称，因此，所观察到的结果信号成为闪烁行。

这样，在通常方法中，当数据被写入场存储器时，没有保持隔行关系，从而，当图像以非整数值(例如4/3倍)的放大率进行放大时，所得到的图像相对原始图像被失真了。

发明内容

从而，本发明的一个目的是提供一种图像处理设备及其处理方法，其当采用用于一行一行地存取隔行信号的场存储器进行行数转换处理时，即使放大系数不是整数值，也能获得具有原始图像的隔行关系的内插处理结果。

为解决上述问题，本发明提供一种用于内插已被隔行的视频信号的图像处理设备：存储器装置，被划分为第一存储器和第二存储器，用于存储视频信号，其中对应于场的两相邻扫描行的信号被分别存储在所述第一和第二存储器的相同地址；读取装置，用于依据被读取的是奇数场还是偶数场的信号来改变所述存储器装置的一读开始地址，向所述第一和第二存储器提供相同的读地址，在同一时间从所述存储器装置中读取对应于同一场的两相邻扫描行的信号；内插装置，用于内插从所述存储器装置中读取的两信号。

另外，本发明还提供一种用于内插已被隔行的视频信号的图像处理方法，包括如下步骤：将视频信号存储到存储器，所述存储器被划分为第一和第二存储器，其中对应于该场的两相邻扫描行的信号被分别存储在所述第一和第二存储器的同一地址；依据从所述存储器读取的是奇数场还是偶数场的信号来改变一读开始地址，相同读地址被提供给所述第一和第二存储器，并在同一时间读取对应于同一场的两相邻扫描行的信号；和内插已被读出的两信号。

如上所述，根据本发明，由于当采用对应于每个奇数场和偶数场的扫描开始点的值对与每场的初始化和累积的内插间隔相对应的行数转换时执行内插处理，因此，内插处理的结果保持了隔行关系。

附图说明

本发明上述及其它目的、特点和优点，通过结合附图的以下详细描述会更加清楚，附图中：

图1是表示本发明图像处理设备的结构举例的框图；

图2是说明线性内插处理的示意图；

图3A和3B是场存储器映射举例的示意图；

图4是表示垂直内插地址/系数发生器结构举例的框图；

图5A至5C是用于说明增加两倍行数转换的示意图；

图6A至6C是用于说明增加4/3倍行数转换的示意图；

图7A至7C是用于说明增加两倍行数的常规转换的示意图；

图8A至8B是用于说明帧重叠处理和两倍读处理的示意图；和

图9A至9C是用于说明增加4/3倍行数的常规转换的示意图。

具体实施方式

正同将参照附图描述本发明的实施例。图1是根据本发明的图像处理设备的结构举例。在该实施例中，一放大/缩小比率已经指定给一输入图像信号。用相邻两行执行线性内插。通过适当选择将被内插的位置，保持隔行关系并从而改进图像质量。

在原始信号(V_active)一场中的有效行数和被转换的原始信号(V_size)的有效行数提供给除法器1。从系统控制器(未示出)提供对应于用户的建立值或系统的建立值的那些值。当在525行/50Hz制式中的有效行数是240时，图像放大4/3倍和行数增加到320行，V_active变成240和V_size变成320行，在除法器1中，通过V_active/V_size获得垂直内插间隔V_dp。该垂直内插间隔V_dp被送到垂直内插地址/系数发器2。

对应输入图像信号，通过预定装置(未示出)提取表示图像信号的垂直消隐间隔的垂直消隐脉冲V_blk和每1H产生的行时钟f_H。该垂直消隐脉冲V_blk和行时钟f_H被提供给垂直内插地址/系数发生器2。

垂直地址/系数发生器2对应接收的垂直内插间隔V_dp、垂直消隐脉冲V_blk、和行时钟f_H产生内插垂直地址n和垂直内插系数q_n1。另外，还产生q_n1的1的补码的q_n2。稍后将描述垂直地址/系数发生器2的处理过程。

如上所述，根据本发明的该实施例，通过线性内插处理对图像进行放大/缩小。如图2所示，对应于放大前的坐标中像素A_n和A_n+1获得放大后在坐标中的像素X_n的位置。根据像素A_n和A_n+1对像素X_n的内部分隔点的比率，根据公式(1)获得像素X_n的数据。作为内部分隔点的比率，使用垂直内插系数q_n1和1的补码q_n2。

X_n＝q_n2·A_n+q_n1·A_n-1……(1)根据图像信号的扫描，从图1的终端3连续提供行数据A_t。数据A_t由例如亮度信号Y、色差信号U/V、或RGB信号的像素数据组成。如果必要，行数据A_t可在前置级(未示出)滤波。

行数据A_t被写入一行一行地存取的场存储器4和5。存储器4和5的行地址偏差一行。图3A和3B所示为存储器4和5的地址映射举例。在图3A和3B中，在一场中，对应有效行数N的垂直方向中有N-1个行的地址。在一场中的有效行数(N)取决于视频信号的标准。例如，在525行/60Hz制式的情况下，在一场中的有效行数是240行。在625行/50Hz制式的情况下，一场的有效行数是288行。

在该例中，从行1至行(N-1)的行数据被写入图3A所示的场存储器5中，从行2至行N的行数据被写入图3B所示的场存储器4中。换言之，相对于相同行地址n，行A_n被写入场存储器5，而行A_n-1被写入场存储器4。

对应于从上述垂直内插地址/系数发生器2输出的垂直内插地址n，从场存储器4和5的相同地址中读取行数据。从场存储器4读出的行数据提供给由乘法器6a和6b加法器6c组成的积和计算器6的乘法器6a的第一输入端。从场存储器5读取的行数据提供给乘法器6b的第一输入端。

内插系数q_n1提供给乘法器6a的第二输入端。内插系数q_n2提供给乘法器6b的第二输入端。在乘法器6a和6b中，内插系数和行数据相乘。所乘结果送到加法器6c的第一和第二输入端。加法器6c的所加结果就是积和计算器6c的计算结果。这样，积和计算器6计算上述公式(1)并获得行数据X_n。

随后将描述上述结构的垂直内插地址/系数发生器2。在该实施例中，发生器2适当选择行的内插位置。图4表示垂直内插地址/系数发生器2的结构举例。垂直内插间隔V_dp提供给终端10。行时钟f_H和垂直消隐脉冲V_blk分别提供给端点11和12。时钟f_H是用于将稍后描述的寄存器13和15的工作时钟。垂直消隐脉冲V_blk提供给寄存器13和15以及将稍后描述的选择器16。

提供给终端10的垂直内插间隔V_dp被存储在寄存器13中。该垂直内插间隔V_dp通过加法器14提供给寄存器15。该垂直内插间隔V_dp通过寄存器15延迟一个时钟f_H。所得到的垂直内插间隔V_dp通过选择器16提供给加法器14的第二输入端。换言之，垂直内插间隔V_dp通过加法器14累积。

另一方面，用于确定输入视频信号奇/偶数场的奇/偶信号被送到选择器17。当输入视频信号是在奇数场时，该奇/偶信号在“H(高)”电平。当输入信号在偶数场时，奇/偶信号在“L(低)”电平。另外，对应于在偶数场扫描开始点的第一值和对应于在奇数场扫描开始点的第二值被送到选择器17。第一值和第二值是分别对应于表示一水平间隔的1H的[0.5]和[0]。相应于该奇/偶信号，当输入视频信号在奇数场时，选择第一值并输出。当输入视频信号在偶数场时，选择第二值并输出。输出数据送到选择器16。

在选择器16中，选择器17的输出数据被选择作为垂直消隐间隔中的输入数据。这样，寄存器15的初始值被指定作为对应于奇/偶信号的第一值或第二值。另外，垂直内插间隔V_dp在每次垂消隐间隔内被初始化。换言之，通过选择器17对应于奇/偶信号而选择的第一值或第二值是对应于垂直内插间隔V_dp的偏移值。采用第一值或第二值来执行初始化处理。这样，当第一值是[0.5]和第二值是[0]时，在有效行间隔中寄存器15的奇数场和偶数场中的每行输出数据如下：

奇数场：0.5，0.5+_dp，0.5+2_dp，…，5+(N-1)_dp

偶数场：0，_dp，2_dp，…，(N-1)_dp

寄存器15的输出数据的整数部分被作为垂直内插地址n提供给终端18。另一方面，寄存器15的输出信号信号的小数部分被作为垂直内插系数q_n1提供给终端19。该小数部分，即垂直内插系数q_n1，被通过减法器20从1中减去。所得到的数据被作为系数q_n2提供给终端21。

这样，根据本发明，预定的偏移被加到对应于奇数场和偶数场的垂直内插间隔V_dp。从而，内插处理的开始位置偏移预定的偏移。下面将参照图5和6概念性地描述本发明的内插处理。

图5A至5C表示隔行信号的行数被转换并每场增加两倍，从而图像被放大两倍的举例。在此情况下，在一场中内插间隔是1/2行间隔。如图5A所示，在奇数场中的像素被写入场存储器4和5。在该例中，在奇数场中，由选择器17已经选定[0.5]作为偏移值。这样，如图5B的左部分所示，第一内插位置被偏移0.5H。另一方面，在偶数场中，如图5B的右部分所示，由于已选定[0]作为偏移值，该内插处理从第一行开始。

图5C表示内插结果的举例。在奇数场和偶数场这二者中，在第一内插位置产生的像素是第一行。在奇数场中，第一行是内插“×”和“×”的输出。第二行是作为“×”的输出。第三行是内插1/2“×”和1/2“○”的输出。第四行是作为“○”的输出。如此等等。这样，获得了如图5C所示的内插结果。类似地，在偶数场中，第一行是作为“×”的输出。第二行是内插1/2“×”和1/2“○”的输出。如此等等。随后获得了如图5C所示的内插结果。

这样，就获得了奇数场和偶数场组成的一帧图像，其类似于图5A所示原始图像的图像。

接下来，图6A至6C表示放大比率不是整数值，例如，原始图像被放大4/3倍的举例。在此情况下，内插间隔是一场的行间隔的3/4倍。在该例中，如图6B所示，在奇数场中的内插开始位置从偶数场的内插开始位置偏移0.5H。

在奇数场中，第一行是内插“×”和“×”的输出。第二行是内插3/4∶1/4比率的“×”和“○”的输出。第三行是作为“○”的输出。如此等等。“×”和“○”为3/4∶1/4比率的内插行的灰度逼近黑。这样，就获得图6C所示的内插结果。另一方面，在偶数场中，第一行是作为“×”的输出。第二行是3/4∶1/4比率的“×”和“○”的内插输出。第三行是内插“○”“和○”的输出。这样就获得图6C的右部所示的内插结果。

这样，如图6C所示，由奇数场和偶数场组成一帧的图像，就获得与如图6A所示的如原始图像的相同图像。这样就不会象图9C所示相关技术那样产生失真。这样，根据本发明，即使进行放大比率不是整数的行数转换处理，也能保持隔行精度。

在上述实施例中，描述了用于垂直两行的线性内插处理。然而，应注意到，本发明不限于这种处理。换言之，本发明可应用于任意行而不是两行的内插处理。

如上所述，根据本发明，当采用对具有隔行精度的信号进行一行一行存取的场存储器来转换行数时，由于奇数场内插开始位置相对偶数场偏移0.5H。这样，既使转换比率不是整数值，也能获得最佳隔行关系。

这样，根据本发明，当图像被放大时，既使进行转换比率不是整数值的行数转换处理，也能防图像清晰度恶化和行闪烁。

参照附图已经描述了本发明的特定实施例，但应理解，本发明不限于这些实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明所附权利要求所限定的范围和精神的情况下，就能作出各种改变和修改。

Claims

1.一种用于内插已被隔行的视频信号的图像处理设备：

存储器装置，被划分为第一存储器和第二存储器，用于存储视频信号，其中对应于场的两相邻扫描行的信号被分别存储在所述第一和第二存储器的相同地址；

读取装置，用于依据被读取的是奇数场还是偶数场的信号来改变所述存储器装置的一读开始地址，向所述第一和第二存储器提供相同的读地址，在同一时间从所述存储器装置中读取对应于同一场的两相邻扫描行的信号；

内插装置，用于内插从所述存储器装置中读取的两信号。

2.根据权利要求1所述的图像处理设备，

其中从所述内插装置输出的信号是在所述存储器装置存储的信号的放大信号。

3.根据权利要求2所述的图像处理设备，

其中所述读取装置包括：

发生装置，用于根据被读取的是奇数场还是偶数场的信号来产生一初始值；和

累积装置，用于将放大比率的倒数累积到已被产生的初始值。

4.根据权利要求3所述的图像处理设备，

其中所述读取装置进一步包括：

用于将所述累积装置的输出数据的整数部分作为读地址提供给所述第一和第二存储器的装置。

5.根据权利要求4所述的图像处理设备，

其中所述内插装置用内插系数乘以被读取的两信号、加所得到的信号、以及输出该相加的信号。

6.根据权利要求5所述的图像处理设备，

其中所述读取装置进一步包括：

用于将所述累积装置的输出数据的小数部分作为内插系数给所述内插装置的装置。

7.一种用于内插已被隔行的视频信号的图像处理方法，包括如下步骤：

将视频信号存储到存储器，所述存储器被划分为第一和第二存储器，其中对应于该场的两相邻扫描行的信号被分别存储在所述第一和第二存储器的同一地址；

依据从所述存储器读取的是奇数场还是偶数场的信号来改变一读开始地址，相同读地址被提供给所述第一和第二存储器，并在同一时间读取对应于同一场的两相邻扫描行的信号；和

内插已被读出的两信号。

8.根据权利要求7所述的图像处理方法，

其中已被内插的信号是在存储器中存储的信号的放大信号。

9.根据权利要求8所述的图像处理方法，

其中所述读地址是依据所读出的是奇数场还是偶数场的信号的一初始值，所述读地址是放大比率的倒数被累积到已被产生的初始值的值，累积值的整数部分是所述读地址。

10.根据权利要求9所述的图像处理方法，

其中通过用内插系数乘以被读取的两信号、加该所得到的信号、和输出该相加的信号来进行所述内插步骤。

11.根据权利要求10所述的图像处理方法，

其中，所述内插系数是累积结果的小数部分。