CN1113530C - 电视机中的字框图像自动检测电路 - Google Patents

Abstract

一种字框图像检测装置，用于接收视频信号，并且提供至少指示由所接收的视频信号所表示的图像的有效图像部分的起始和终止行的输出信号，所述装置包括第一装置，包括将图像每个行的每个像素的亮度值和第一阈值进行比较的装置；计算超出第一阈值的像素数目的计数装置；以及至少能对每个行判定当前行是否为图像有效区中的行的装置；所述装置还包括根据第一装置的判定至少能确定图像有效区的起始和终止行的第二装置。

Description

电视机中的字框图像自动检测电路

本发明涉及电视机中字框图像自动检测的一种电路，本发明尤其适用于数字宽屏幕电视接收机。

宽屏幕电视机(16∶9)所带来的一个问题是，对于4∶3格式的图像，屏幕的左边和右边都能看到空白边的屏面。此外，如果源材料具有字框格式，则可视图像的顶部和底部出现黑条。解决后一个问题可通过放大字框图像，直到该图像覆盖了宽屏幕电视机的整个屏幕。图1的左边表示由16∶9的电视机在没有经过缩放的情况下显示一个4∶3的字框图像，而右边则表示经缩放后在相同电视机上显示的相同图像。如图所示，经缩放后，16∶9电视机的整个屏幕都被可视图像所覆盖。

为了能够缩放有效图像部分，需要得到关于所接收到的是字框图像还是一般的图像的信息。为此，现有技术的系统在发送器一方将所需的信息加到电视机接收的视频信号上。该信息在行23的前半部分被传送，并且可以在接收器一方被解码。从以下的事实中可以看出现有的这种技术方法所带来的一个问题：实际上只有某些广播机构将这些信息加到视频信号上，而且只能区分两种不同的字框格式，即14∶9和16∶9。

根据另一种现有的技术方法，电视接收机的用户可以将光标移到有效图像区的开端和终端，使得用户本身能提供纠正字框图像缩放所需的丢失信息。

考虑到现有的技术，本发明的目的是提供一种用于字框图像自动检测的电路，这种电路能检测不同字框图像格式的有效图像部分，检测字框图像中的副标题，并且可以采用简单的、因此也是成本合理的设计方案来实现。

为实现上述目的，本发明提供一种字框图像检测装置，用于接收视频信号，并且提供至少指示由所接收的视频信号所表示的图像的有效图像部分的起始和终止行的输出信号，所述装置包括：

第一装置，包括将图像的行的每个像素的亮度值和第一阈值进行比较的装置；计算超出第一阈值的像素数目的计数装置；以及至少对每个行判定当前行是否为图像的有效区行的装置，该判定至少依据计数装置所提供的计数值，

第二装置，用于根据第一装置对每个行所作的判定来至少确定图像有效区的起始和终止行，并用于提供表示所作的关于起始和终止行的判定的可靠性的一个可靠性信号，以及

第三装置，用于接收该可靠性信号和表示由第二装置所作的关于起始和终止行的判定的信号以产生确认的起始和终止行，其中所述第三装置根据对该可靠性信号的分析而自适应地调节所述第一阈值。

本发明的最佳实施例结合附图描述如下，附图包括：

图1说明4∶3的字框图像经缩放后可以由16∶9的电视接收机适当显示的方式；

图2为本发明电路最佳实施例的原理图；

图3为图2所示的测试装置的原理图；

图4为图2所示的控制装置的原理图；

图5为图3所示的基于行的部件装置的原理图；

图6为图5所示的低通滤波器的原理图；

图7为图3所示的基于字段的部件装置的原理图；

图8为图7所示的起始/结束行确认装置的原理图；

图9为图7所示的可靠性评估装置的原理图；

图10说明用于描述本发明最佳实施例的各种定义。

图11a、11b和11c分别说明图5所示直方图检测装置、标识检测装置和行类型检测装置的操作，并且

图12说明由图7所示的起始/结束行确认装置所执行的操作。

本发明字框检测电路1的最佳实施例包括测试装置2和控制器装置3。检测电路1最好在数字宽屏幕电视接收机中实施。

测试装置2接收亮度信号Y并由此检测关于当前所接收到的图像类型的各种特性。这些信息被提供给控制器装置3，而控制器装置则根据预定的标准，提供表示当前接收到的图像类型的输出。

为了便于进一步解释最佳实施例，下面将定义用于以下说明中的一些术语及对应的缩写词。这些定义还在图10中被图示。

有效区      AA  字框图像的有效图像部分

字框区      LB  包含标识的字框图像部分(在图3中的标识为

                 “PANATV”)

字框副标题区  LBS 加副标题的字框图像部分(在图3中为带有句

                  子“字框”的字框部分)

非安全区      UNS 在有效区和字框区之间(在图3中为带有星

                  星、闪电、月亮和云彩的黑色图像部分)

预装区        PL  在整个字框图像的第一行之前的区域和字框

                  图像的最后一行的区域

图像首行      FLOP整个图像的第一行

图像末行      LLOP整个图像的最后一行

有效区起始行  SLAA有效图像部分第一行

有效区终止行  ELAA有效图像部分的最后一行

副标题起始行  SLST副标题部分的第一行

副标题终止行  ELST最后副标题的最后一行

有效区前半部分AAFH图像前半部分中行类型为AA的行数

有效区后半部分AASH在图像的后半部分中，行类型为AA的行

                  数

亮度信息      Y   电视信号的亮度信号

测试电路的主要任务是提供关于有效图像部分的起始和终止行的信息，并且最好也提供关于副标题图像部分的起始行和终止行的信息。此外，该电路还提供被检测信号可靠性的信息。测试装置2在逐个字段的基础上操作，因此，能从以前被测试字段的结果中独立地进行每次检测。

图3给出了图2所示的测试装置2的原理图。如图所示，测试装置或电路2最好包括基于行的部件装置或电路4以及基于字段的部件装置或电路5。

基于行的部件电路对整个图像的每个行进行操作。该部件的主要任务是在测试结果的基础上提供充分的信息，以确定当前行应属于图像参看图10的哪个可能的区域。该功能在下面将被称之为“行类型检测”。

图5更详细地说明图3的基于行的部件装置4。如图所示，基于行的部件装置4包括噪声消除滤波器装置6、直方图测试装置7、标识检测装置8和行类型检测装置9。噪声消除滤波器装置最好是低通滤波器装置，但也可以被省略。

图6给出了一个简单的两抽头有限冲激响应-滤波器，可用做滤波器装置6的一个示例。

如将被熟练的技术人员所理解的，该滤波器的操作可以被表示如下：

Y_out＝1/2Y_in ^-1+1/2Y_in.

直方图测试装置或电路7从低通滤波器6中接收输出信号，将一行的每个像素和黑-亮度阈值TH_DN_BN进行比较，并且对于超出黑-亮度阈值的每个像素由亮度计数器(BC)增1。整个行的最后计数表示基于黑-亮度阈值的行统计分析。

同样，标识检测装置或电路8也接收低通滤波器6的输出信号。标识检测测试电路8计数大于等于黑-亮度阈值的第一和最后一个像素之间的长度(LBFLP)。由于标识位于图像的一个小区域，并且具有被限定的长度，而在一般情况下，副标题大于标识的长度，根据上述的长度，是能够区分标识和副标题的。

图11说明直方图测试装置的操作，图11b表示标识检测装置8的操作，而图11c则表示根据装置7和8所计算的结果，行类型检测装置9做出的决定。

根据直方图测试装置或电路7以及标识检测装置或电路8所提供的信息，行类型检测电路9确定每个行的类型。如图11c所示，这种确认最好依据4个阈值。如果亮度计数器的数量小于字框阈值(THLB)，则该行的行类型为“字框”(LB)。反之，若亮度计数器大于或等于有效区阈值(THAA)，则该行为“有效区”(AA)行类型。如果亮度计数器小于有效区的结果，但大于或等于字框加副标题的阈值(THLBS)，则行类型为“非安全”(UNS)。在所有的其他情况下，行类型都是“字框加副标题”(LBS)。由于“字框加副标题”也可以是“包括标识的字框”，长度计数器被用来确定具有“字框加副标题”行类型的某个行是否为“字框加副标题”或仅仅是包括标识的“字框”行类型，因此也是简单的字框。如果长度计数器大于或等于字框加副标题长度阈值(THLBS)的长度，则该行类型为字框加副标题(LBS)。否则，行类型为字框(LB)。

经过行类型检测装置9执行的处理之后，字框图像的每个行都属于某个确定的区域，由行类型表示。根据这些信息，图3的基于字段部件装置5能确定有效图像部分以及图像的副标题部分的起始行和终止行。

正如熟练的技术人员所能理解的那样，由图3的基于行部件装置4所执行的分析的质量主要取决于阈值TH_DN_BN的正确选择。根据本发明以及下面将更详细介绍的情况，根据本发明，最好是在由图2的控制器装置3所执行的分析的基础上，能自适应地调节阈值TH_DN_BN。

由图5的行类型检测装置9输出的行类型信号被施加到图3的基于字段的部件装置5上。图7、图8和图9更详细地说明基于字段的部件装置5。

图3的基于字段的部件装置5接收图3的基于行的部件装置4的输出。该装置的任务是为图2的控制器装置3提供足够的信息，准备最后确定该实际图像具有哪种格式。如上所述，基于字段的部件装置的结果指示有效区图像的起始行和终止行，以及图像的副标题部分的起始行和终止行。

上述的信号在图7中被表示为起始/终止行确定装置13的输出信号。此外，基于字段的部件装置3输出可靠性信号，指示所提供的结果是否可靠。该信号在图7中被表示为可靠性评估装置14的输出。

下面将介绍图7的部分10、11、12、13和14的操作。异常消除装置10可以用非线性滤波器来实现，其任务是消除行类型确认中的异常性，并且根据字框图像的动态行为知识纠正行类型信号判别。

装置10根据下面的规则操作：

如果在具有相同的行类型的长度为k和m的两个行类型块之间，存在长度为n的不同行类型的任何混合而成的块，则该块用外部块的行类型替换。该块的长度用参数设置，在最佳实施例中，k和m的值为3，n的值为2。

根据以下的假定执行纠正任务：

可能会出现这样的情况，字框加副标题区以及纯字框区中的副标题行的统计行为类似有效区中行的统计行为。在这种情况下，假检测被纠正，当在字框加副标题行类型/字框行类型的两个块之间检测到有效区行类型的行组成的块时，有效区行类型确认被改变为字框加副标题的行类型。

为了在整个字框图像的开头和结尾纠正假确认，在预装区的块和有效区的块之间检测到的字框副标题和字框之间的混合块被纠正为有效区行类型。当源材料为4∶3的非字框图像时，这对于有效图像部分的起始和终止行确认来说是很重要的。

非安全消除装置装置11的任务是消除非安全的行类型确认。当行n被确认为非安全时，该块用行n-1的行类型替换行n的行类型。因为在不确定性的情况下，假定每个字段为4∶3的图像，当预装区后的第一行类型为非安全时，各个处理过程的起始值为有效区行类型。

异常消除装置12的操作类似装置10的操作。该块最好具有不同的参数设置，并且最好是所有提到的参数k、m、n都为1。

为了描述起始/结束行确认装置13的操作，请参看图8，该图表明，这种块最好包括计数器装置15以及起始/结束行确认过滤器装置16。

计数器15计数字框图像的前半部分(AAFH)中具有有效区行类型的行数，以及字框图像的后半部分(AASH)中具有有效区行类型的行数。这些计数器的值在以后被用来纠正起始/终止行确认块的判别结果。目的是使能进行更快的确认，如果实际图像为4∶3的非字框格式源材料。因此，需要定义具有有效区行类型阈值MA_AA_TH的行的最小值。如果AAFH计数器值大于或等于该阈值，则将有效区的起始行(SLAA)设置为整个图像部分的第一行(FLOP)，并且，如果AASH计数器的值大于或等于该阈值，则有效图像部分的结束行被设置为整个图像的最后一行(LLOP)。此外，对应的状态信号被设置为值真(T)。在任何情况下，这样做意味着起始/终止行确认块13的确认被重写，如果一个或两个条件为真时。

起始/终止行确认过滤器16对具有相同或混合行类型的两个连续块进行确认。当长度为p并具有字框加副标题/字框的混合行类型或预装行类型的块后面跟着长度为1的有效区行类型的块时，就找到了有效图像部分的起始行(SLAA)。这一制定过程由图12表示。同样，当长度为p的具有字框行类型的块后面跟着长度h、行类型为字框加副标题的块时，就找到了副标题部分的起始行(SLST)。这两种判定只进行一次，意味着如果起始行被找到，则对于源材料的实际字段屏蔽装置13的处理过程。

反之，当长度为1并具有有效区行类型的块后面跟着长度为p并具有字框加副标题/字框的混合行类型或预装行类型的块时，就找到了有效图像部分的终止行(ELAA)。另外，当具有字框行类型的块找到了具有字框加副标题行类型且长度为1的块时，就找到了副标题部分的终止行。这两种判定可进行多次，这意味着如果找到终止行，则装置13这部分的处理不对字框图像的实际字段屏蔽。

如果作出判定，对应的状态信号被置值“真”。状态信号的缺省值为“假”。

在最佳实施例中，p为3且l为10，意味着最小判定基础是具有相同行类型的三个连续行。

如果有效图像部分的起始行和终止行没有被根据计数器装置15的值进行的纠正过程所重写，则将有效图像部分和副标题部分的起始和终止行以及对应的状态信号提供给控制器装置3。

可靠性评估装置14接收装置10和12的输出。图9中将更详细地介绍可靠性评估装置14。

如图所示，图7中的装置10的输出信号被施加到计数器装置17和18上，而图7中的装置12的输出信号则被施加到计数器装置19和20。计数器17计算具有非安全行类型的连续行的最大长度(unslength)。第二个计数器18计算行类型为非安全的和字框加副标题的行数(unslbsamount)。计数器19计算连续的字框加副标题行类型的行的最大长度(lbslength)，而计数器20则计算字框行类型的行数(lbamount)。这4个值和4个对应的阈值比较。这些阈值是：最大非安全行类型长度阈值MUNSL_TH，最大字框加副标题行类型长度阈值MLBSl_TH，字框加副标题和非安全行类型数量阈值ALBSUNS_TH以及字框行类型数量阈值ALB_TH。可靠性信号现在被设置为值“假”(意味着起始和终止行的值是不可靠的)，当下面条件中的一个为真时：

unslength       ＞    MUNSL_TH      (1)

lbslength       ＞    MLBSL_TH      (2)

unslbsamount    ＞    ALBSUNS_TH    (3)

lbamount        ＞    ALB_TH        (4)

如果这4个条件没有一个为“真”，可靠性信号被置为值“真”，这意味着起始和终止行的值是可靠的。

如果行类型为非安全的连续行的长度大于阈值MUNSL_TH，则条件(1)为真。该判定的理由是，如果不能判定属于某个特定的区域，则判定被延迟到能作出安全的判定。

条件(2)基于这样的知识，字框图像中副标题的高度不会超过某个给定的界限。

如果行类型为非安全和字框加副标的行数大于或等于阈值ALBSUNS_TH，则条件(3)为真。在这种情况下，假定整个图像包括黑色区域，因此也包括非安全部分。

最后，字框行类型的数量不可能超出某个界限，这是条件(4)的基础。

可靠性评估部分包括最多4个条件。显然这一部分在任何情况下都可以被扩展。尽管硬件复杂性不高，但经模拟证实上述的4个条件是足够的。

可靠性信号和起始、终止行以及对应的状态信号一起被施加到图2的控制器电路3。

下面结合图4更详细地介绍控制器装置3。

如图4所示，在最佳实施例中，图2的控制器装置3包括数字转换器装置21、不合理性检查装置22以及最终判定块装置23。

数字转换器装置21接收由图7的起始/终止行判定装置13输出的上述信号。图7中的可靠性评估装置14输出的可靠性信号直接被最终判定块23接收。

如上所述，控制器装置最好包括系统行为的知识以及过去的知识，并根据从测试装置中接收到的信息以及多个处理步骤，提供最终确认的有效图像部分和副标部分的起始和终止行。

控制器装置最后输出的信号被用来正确地缩放图像，用于这种缩放的一种电路可以被使用，该电路在共同未决的欧洲申请“电视接收机的数字信号处理电路”中被描述。

由于这种电路通常只提供有限数目的不同缩放因子，因此，最好将起始和终止行信号量化。这一量化过程是由数字转换器装置21实现的。在量化过程中最好不丢失相关的信息。例如，如果有效图像部分的尺寸找不到可用的缩放因子来将其放大到准确的屏幕尺寸，则选择能将有效图像部分放大到最接近全屏幕尺寸的缩放因子，不会因为放大有效图像部分而在有效图像部分的顶部和底部丢失相关的信息。

数字转换器装置输出的量化的起始和终止行信号被送到不合理性检查装置22。

不合理性检查装置检查被检测的起始和终止行的不可能的或不可靠的组合。

例如，不合理性检查装置的评估根据这样的知识：有效图像区的终止行至少为大于有效图像的起始行的某个预定的行数。相同的关系对于副标题区的起始和终止行也同样存在，各自的关系在关于副标区的起始和终止行的有效图像区的起始和终止行之间也同样存在。

不合理性检查装置21通过状态信号状态AC通知最终判定块装置，所提供的有效图像部分和副标题部分的起始和终止行是否可以被认为是有效的。

最终判定块装置的任务是判定实际图像属于哪一种格式。最终判定块的基本思想是等待安全和稳定的信号，然后设置最终的起始和终止行。只要信号是稳定的，就不会改变。在这种环境中的稳定意味着在给定的时间周期内，信号不改变其值。

具体来说，最终判定块装置23评估由不合理性检查装置22提供的状态信号AC。如果状态AC信号为“假”，则实际测试结果没有被评估并且最终信号没有改变。反之，如果状态AC信号为“真”，则测试部件所提供的可靠性信号被评估。在“假”可靠性信号的情况下，最终信号不改变，并且，对实际图像的进一步处理被屏蔽。如果可靠性信号为“真”，则能够作进一步的处理。

Claims (9)

1.一种字框图像检测装置，用于接收视频信号，并且提供至少指示由所接收的视频信号所表示的图像的有效图像部分的起始和终止行的输出信号，所述装置包括：

第一装置(4)，包括将图像的行的每个像素的亮度值和第一阈值进行比较的装置(7)；计数超出第一阈值的像素数目的计数装置(7)；以及至少对每个行判定当前行是否为图像的有效区的行的装置(9)，该判定至少依据计数装置(7)所提供的计数值，

第二装置(5)，用于根据第一装置对每个行所作的判定来至少确定图像的一个有效区的起始和终止行，并用于提供表示所作的关于起始和终止行的判定的可靠性的一个可靠性信号，以及

第三装置(3)，用于接收该可靠性信号和表示由第二装置(5)所作的关于起始和终止行的判定的信号以产生确认的起始和终止行，其中所述第三装置(3)根据对该可靠性信号的分析而自适应地调节所述第一阈值。

2.根据权利要求1的字框图像检测装置，其中所述用于判定的装置(9)进一步对图像的每个非有效区行判定对应的行是否为图像的副标题部分的行，并且

所述第二装置还判定图像的副标题部分的起始和终止行。

3.根据权利要求1或2的字框图像检测装置，其中所述第一装置进一步包括对每个行在具有超出第一阈值的亮度值的第一和最后像素之间检测距离的装置(8)，其中所述用于判定的装置(9)判定任何非有效区的行为副标题行，如果所述距离大于第二阈值。

4.根据权利要求1或2的字框图像检测装置，其中所述第一装置进一步包括滤波器装置，用于对所接收的视频信号进行滤波。

5.根据权利要求1或2的字框图像检测装置，其中所述第三装置还根据从以前的测试中得到的知识以及/或者根据存放在第三装置(3)中的规则，来产生有效区图像部分以及/或者副标题区图像部分的确认的起始和终止行。

6.根据权利要求1或2的字框图像装置，其中所述第三装置(3)进一步根据从以前测试中得到的知识以及/或者存放在第三装置中的规则，自适应地调节所述第一阈值。

7.一种集成电路，该集成电路包括一种字框图像检测装置，该字框图像检测装置用于接收视频信号并提供至少指示由所接收的视频信号所表示的图像的有效图像部分的起始和终止行的输出信号，所述字框图像检测装置包括：

第一装置(4)，包括将图像的行的每个像素的亮度值和第一阈值进行比较的装置(7)；计数超出第一阈值的像素数目的计数装置(7)；以及至少对每个行判定当前行是否为图像的有效区的行的装置(9)，该判定至少依据计数装置(7)所提供的计数值，

第二装置(5)，用于根据第一装置对每个行所作的判定来至少确定图像的一个有效区的起始和终止行，并用于提供表示所作的关于起始和终止行的判定的可靠性的一个可靠性信号，以及

第三装置(3)，用于接收该可靠性信号和表示由第二装置(5)所作的关于起始和终止行的判定的信号以产生确认的起始和终止行，其中所述第三装置(3)根据对该可靠性信号的分析而自适应地调节所述第一阈值，

其中所述集成电路进一步包括根据字框图像检测装置提供的起始和终止行标识来控制图像的缩放的装置。

8.一种电视接收机，该电视接收机包括一种字框图像检测装置，该字框图像检测装置用于接收视频信号并提供至少指示由所接收的视频信号所表示的图像的有效图像部分的起始和终止行的输出信号，所述字框图像检测装置包括：

第一装置(4)，包括将图像的行的每个像素的亮度值和第一阈值进行比较的装置(7)；计数超出第一阈值的像素数目的计数装置(7)；以及至少对每个行判定当前行是否为图像的有效区的行的装置(9)，该判定至少依据计数装置(7)所提供的计数值，

第二装置(5)，用于根据第一装置对每个行所作的判定来至少确定图像的一个有效区的起始和终止行，并用于提供表示所作的关于起始和终止行的判定的可靠性的一个可靠性信号，以及

第三装置(3)，用于接收该可靠性信号和表示由第二装置(5)所作的关于起始和终止行的判定的信号以产生确认的起始和终止行，其中所述第三装置(3)根据对该可靠性信号的分析而自适应地调节所述第一阈值。

9.一种电视接收机，该电视接收机包括一个集成电路，该集成电路包括一种字框图像检测装置，该字框图像检测装置用于接收视频信号并提供至少指示由所接收的视频信号所表示的图像的有效图像部分的起始和终止行的输出信号，所述字框图像检测装置包括：

第一装置(4)，包括将图像的行的每个像素的亮度值和第一阈值进行比较的装置(7)；计数超出第一阈值的像素数目的计数装置(7)；以及至少对每个行判定当前行是否为图像的有效区的行的装置(9)，该判定至少依据计数装置(7)所提供的计数值，

第二装置(5)，用于根据第一装置对每个行所作的判定来至少确定图像的一个有效区的起始和终止行，并用于提供表示所作的关于起始和终止行的判定的可靠性的一个可靠性信号，以及

第三装置(3)，用于接收该可靠性信号和表示由第二装置(5)所作的关于起始和终止行的判定的信号以产生确认的起始和终止行，其中所述第三装置(3)根据对该可靠性信号的分析而自适应地调节所述第一阈值。

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