CN1209918C - 图象处理设备和方法和信号转换输出装置 - Google Patents

图象处理设备和方法和信号转换输出装置 Download PDF

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Abstract

行加倍处理系统包括输入信号转换输出部分，用于接收顺序输入半帧，并基于顺序输入半帧输出从相同图象获得的多个半帧；和行加倍装置，用于利用从该输入信号转换输出部分输出的多个半帧产生一个行加倍的半帧。

Description

图象处理设备和方法和信号转换输出装置
技术领域
本发明涉及一种图象处理设备和方法和信号转换输出装置，用于执行行加倍半帧的扫描线数的处理。更明确地，本发明涉及一种图象处理设备和方法，用于产生一个半帧，在该半帧中通过使用多个半帧加倍扫描线数，也涉及一种用于这种图象处理设备中的信号转换输出装置。
背景技术
通过增加每个半帧的扫描线数来增加图像的垂直分辨率的技术被认为是用于在TV信号传输系统中提高图象质量的技术。加倍每个半帧的扫描线数的行加倍装置被认为是执行这种处理的装置。在行加倍装置中是利用三个半帧产生一个行加倍半帧的类型。这种类型的行加倍装置重新排列三个输入半帧并且，在任意的时间点，只处理从一帧获得的半帧。这种行加倍装置是基于在对各自的半帧有不同移动相位的普通摄像源输入上的行加倍的优化算法而配置的。
图1A和1B显示了通过行加倍装置的行加倍处理前和后获得的图象。基于如图1A中所示的处理前的图象，行加倍装置产生如图1B中所示的行加倍图象。
另一方面，例如，为了将具有每帧(525i)525扫描线的交错图象转换成每帧具有525(525p)扫描线的顺序图象，通常执行使用半帧间相关或者半帧内相关的处理。
在输入是525i的摄像源的地方，例如，五个连续半帧A、B’、C、D’和E的图象如图2中所示是彼此不同的。半帧A、C和E是帧的奇数半帧而半帧B’和D’是帧的偶数半帧。
在将525i的图象转换成525p的图象中，具有每半帧525扫描线的顺序图象通过结合半帧A(扫描线：262.5)和半帧B’(扫描线：262.5)的交错图象来获得，半帧A和半帧B’相互连续并且其内容随时间流逝而变化。
作为上述处理的结果，每半帧的扫描线数被加倍。由于连续半帧的图象内容随时间流逝而变化，所以联合图象(帧)的垂直分辨率也被加倍。
顺便提及，在作为行加倍处理的主题的输入图象来自胶片源时，即使由上面的行加倍装置执行了行加倍处理也不能获得有益的效果。原因如下。
NTSC TV系统是每秒30帧(每秒60个半帧)而电影等的胶片源通常是每秒24帧。因此，为了将胶片源转换成TV信号，通常执行诸如3-2下拉(3：2下拉)处理的帧数转换处理。
3-2下拉处理是重复读出胶片源的两个连续帧的第一个作为视频信号的三个半帧和读出下一帧作为两个半帧的读操作。例如，如图3中所示，读出第一帧作为视频信号的三个半帧A、A’和A并且读出下一帧作为视频信号的两个半帧B和B’。以这种方式，在3-2下拉处理中，具有相同的图象内容的连续半帧按数目3，2，3，2，3，....生成以形成视频信号。
因此，在通过3-2下拉处理获得的NTSC信号中，每三个或者两个半帧发生移动(移动相位)。结果，具有基于每个半帧发生不同移动的假设的算法的行加倍装置在通过诸如3-2下拉处理获得的NTSC信号上不能执行有效的行加倍处理。
到PAL信号的转换同样地用从胶片源的24帧中每秒钟产生50个半帧的方式执行。由于每两个半帧产生移动，所以行加倍装置也不能在通过以这样的方式转换胶片源而获得的PAL信号上执行有效的行加倍处理。
从上面描述中可以看出，如果在通过利用上述的从三个半帧中产生一个行加倍半帧的行加倍装置，由诸如3-2下拉或者2-2下拉这样的处理而产生的半帧上执行行加倍处理，下列问题就会产生。
行加倍装置将半帧作为具有不同图象来处理，尽管它们实际上具有相同的图象。因此，和由3-2下拉处理获得的NTSC信号一起，不能识别出行加倍图象信号是从同样帧的三个半帧中获得的。
进一步地，如果假设要被处理的连续半帧的图象彼此不同，执行半帧内处理，则分辨率下降。
进一步地，一旦线频率(线速率)被加倍，原始的胶片图象不能再恢复。
为了在恢复的原始图象中获得最好的图象质量，文件源的每一帧应该作为静止帧被处理。然而，传统的行加倍装置不执行这样的处理。即尽管胶片源的每一帧(包括两个或者三个半帧)需要作为静止帧处理，但当原始图象被恢复时，行加倍装置为实现最高的分辨率而不操作。
用于解决上述问题的唯一方法是完全的重新设计行加倍装置。然而这样即昂贵又费时。
发明内容
考虑到上面的情况已经产生了本发明，因此本发明的目的是提供一种图象处理设备和方法和信号转换输出装置，能够通过利用行加倍装置执行行加倍处理而不导致恶化。
为了解决上面的问题，本发明的图象处理设备包括：信号转换输出装置，用于接收顺序输入半帧，并基于顺序输入半帧，输出从相同图象获得的多个半帧；和行加倍装置，用于利用从信号转换输出装置输出的多个半帧产生一个行加倍半帧。
在具有上述结构的图象处理设备中，信号转换输出装置接收顺序输入半帧，并基于顺序输入半帧输出从相同图象获得的多个半帧。行加倍装置利用从信号转换输出装置输出的多个半帧产生一个行加倍半帧。
用这种方式，在图象处理设备中，行加倍装置利用从相同图象获得的多个半帧产生一个行加倍的半帧。
本发明的图象处理方法包括：半帧输出步骤，接收顺序输入半帧，并基于顺序输入半帧，输出从相同图象获得的多个半帧；和行加倍步骤，利用由半帧输出步骤输出的多个半帧产生一个行加倍半帧。
用这种方式，在图象处理方法中，行加倍步骤利用从相同图象获得的多个半帧产生一个行加倍半帧。
本发明的信号转换输出装置接收顺序输入半帧，并基于顺序输入半帧输出多个从相同图象获得的半帧到用于使用多个半帧产生一个行加倍半帧的行加倍装置。
用这个信号转换输出装置，行加倍装置使用从相同图象获得的多个半帧产生一个行加倍半帧。
图面说明
图1A和1B显示行加倍处理前后获得的图象；
图2显示摄像源的半帧图象；
图3显示通过3-2下拉处理从胶片源获得的半帧图象；
图4是显示本发明实施例的行加倍处理系统的结构的方框图；
图5是显示在图4的行加倍系统中提供的行加倍装置的具体示例的方框图；
图6是显示用于NTSC信号的第一到第三输出半帧的信号定时的表格；
图7是显示用于PAL信号的第一到第三输出半帧的信号定时的表格。
具体实施方式
下面将结合附图详细描述本发明的实施例。
即使通过传统的行加倍装置执行行加倍处理，本发明也能产生静止帧。进一步地，能够恢复原始胶片源图象。
在下面如图4中所示的实施例中，本发明被应用到提供有输入信号转换输出部分10、两个半帧存储器2和3，和行加倍装置1的行加倍处理部分(行加倍处理系统)。
行加倍装置1是用于通过加倍每一个半帧的垂直线数来增加标准NTSC信号或者PAL信号的垂直分辨率的装置。行加倍装置1基于输入的三个半帧产生一个行加倍半帧的图象。对于标准NTSC信号，例如，垂直线数由行加倍装置1从525i增加到1050i或者525p。即对于标准NTSC信号，线数从每半帧262.5增加到每半帧525。通过这个处理，能够获得以上参照图1A和1B描述的效果。
两个(即，第一和第二)半帧存储器2和3是用于将三个半帧输入到行加倍装置1的图象存储装置。可以提供相当于第一和第二半帧存储器2和3的SDRAM空间，以替代半帧存储器。第一和第二半帧存储器2和3也是将三个半帧输入到行加倍装置传统上所必须的。因此，第一和第二半帧存储器2和3和行加倍装置1是实现传统行加倍处理所必须的部分，因此本质上图4的行加倍处理系统的新的组件是输入信号转换输出部分10。
输入信号转换输出部分10起顺序地接收半帧并基于输入半帧，输出从相同图象获得的多个半帧的信号转换输出装置的作用。具体地，利用第一和第二半帧存储器2和3，输入信号转换输出部分10基于连续输入的输入信号将构成相同帧(相同图像)的三个半帧输出到下游的行加倍装置1。图5显示输入信号转换输出部分10的具体结构。在下面的描述中，从输入信号转换输出部分10输出到行加倍装置1的三个半帧将被称为“第一到第三输出半帧”。
如图5中所示，输入信号转换输出部分10提供有检测装置11和第一和第二转换器12和13。第一和第二半帧存储器2和3被连接到输入信号转换输出部分10。
在这个输入信号转换输出部分10中，作为输入到输入信号转换输出部分10的输入信号的半帧(在下文中被称为“输入半帧”)Fin被输入到检测装置11以及第一转换器12和第二转换器13。输入半帧Fin也被输入到第一半帧存储器2。输入半帧(输入信号)Fin是当前半帧数字输入信号。
输入信号被输入到的检测装置11是用于基于输入信号在第一和第二转换器12和13上执行转换控制的部分。即，第一转换器12和第二转换器13根据检测装置11的检测结果而被控制。例如，检测装置11检测作为输入信号的输入源是否是胶片源和它是否在3-2下拉序列的当前的半帧相位中，并且基于检测结果控制第一和第二转换器12和13。基于检测装置11的检测结果在第一转换器12和第二转换器13上执行的控制将在描述第一转换器12和第二转换器13中被详细描述。
另一方面，输入到第一半帧存储器2的输入半帧变成从输入信号转换输出部分10作为第二输出半帧Fout2输出的半帧。第一半帧存储器2将在一个半帧周期之前接收的半帧F1输出到第二半帧存储器3。第二半帧存储器3将在一个半帧周期之前接收的半帧F2输出到第二转换器13。以这样延迟的半帧输出，从第一半帧存储器2输出的半帧F1从输入半帧Fin延迟一个半帧周期并且从第二半帧存储器3输出的半帧F2从输入半帧Fin延迟两个半帧周期。
第二转换器13用于选择当前输入半帧和两个半帧延迟的半帧中的一个，并且用来输出第一输出半帧Fout1和第三输出半帧Fout3。
具体地，基于从检测装置11提供的转换控制信号C2的转换控制，第二转换器13将从第二半帧存储器3提供的输入半帧Fin和半帧F2中的一个输出到下游阶段。
作为涉及在第二转换器13上转换控制的功能，检测装置11在顺序输入的输入半帧图象的重复周期中检测规定的相位。第二转换器13基于由检测装置11产生的相位信息而被控制。例如，以这种控制，当输入半帧Fin是通过执行3-2下拉处理而获得的偶数半帧时，第二转换器13响应从检测装置11提供的转换控制信号C2(例如，信号“1”)输出输入半帧Fin。当输入半帧Fin是通过执行3-2下拉处理而获得的奇数半帧时，第二转换器13响应从检测装置11提供的转换控制信号C2(例如，信号“0”)输出从第二半帧存储器3提供的半帧F2。
“通过执行3-2下拉处理获得的奇数半帧”是通过3-2下拉处理从胶片源的一个帧读出的三个半帧的第一和第三个，或者是同样读出的两个半帧的第一个；例如，是如图3中所示的两个半帧A或者半帧B’中的一个。“通过执行3-2下拉处理获得的偶数半帧”是通过3-2下拉处理从胶片源的一个帧读出的三个或者两个半帧的第二个半帧；例如，是如图3中所示的半帧A’或者B。
从第二转换器13输出的半帧F2然后从输入信号转换输出部分10被输出，作为第三输出半帧Fout3，并且也被提供给第一转换器12。如果输入信号(输入源)不是胶片源，第二转换器13基于从检测装置11提供的转换控制信号C2输出从第二半帧存储器3提供的半帧F2，作为第三输出半帧Fout3，而不考虑输入半帧Fin。
如上所述，第一转换器12也接收输入半帧Fin。如果输入信号不是胶片源，第一转换器12被转换以便于输出输入信号。如果输入信号是胶片源信号，第一转换器12被转换以便于输出第二转换器13的输出信号。
具体地，基于从检测装置11提供的转换控制信号C1进行转换控制的第一转换器12将从第二转换器13提供的半帧F2(也就是与第三输出半帧Fout3相同的半帧)和输入半帧Fin中的一个输出到下游阶段。具体地，当输入半帧Fin(输入源)是胶片源时，第一转换器12响应从检测装置11提供的转换控制信号C1(例如，信号“1”)输出从第二转换器13提供的半帧F2。当输入源不是胶片源时，第一转换器12响应从检测装置11提供的转换控制信号(例如，信号“0”)输出输入半帧Fin。然后，从第一转换器12输出的半帧从输入信号转换输出部分10被输出，作为第一输出半帧Fout1。
行加倍装置1基于从在上述方式中按照输入半帧Fin和输入源操作的输入信号转换输出部分10提供的第一到第三输出半帧Fout1、Fout2和Fout3，输出行加倍的一个半帧的图象。
行加倍处理系统的组件已经在上面描述了。接下来，将依据输入信号(输入半帧图象或者输入源)的流程描述行加倍处理系统的操作。
在此之前，将描述在通过执行3-2下拉处理获得的NTSC信号上执行普通操作的传统示例。在传统的情况下，输入到行加倍装置的三个半帧具有如图6中所示的五个不同的模式(底部)。
三个半帧的上述模式相当于这种情况的模式，其中，输入信号转换输出部分10的检测装置11检测信号输入源是普通摄像源，并且第一转换器12作为第一输出半帧Fout1输出输入半帧Fin，而第二转换器13作为第三输出半帧Fout3输出从第二半帧存储器3提供的半帧F2。
五个模式如下。例如，在图6底部的第一列中，当前帧的一个半帧(半帧A)和直接前面一帧的两个半帧(半帧Z’和Z)组成三个(1加2)半帧。在下一列中，当前帧的两个半帧(半帧A’和A)和直接前面一帧的一个半帧(半帧Z’)组成三个(2加1)半帧。在第三列中，当前帧的三个半帧(半帧A、A’和A)组成三个(3加0)半帧。随后，以相同的方式，1加2半帧，2加1半帧，3加0半帧，...组成三个半帧。
如果以上述的方式在通过执行3-2下拉处理获得的NTSC信号上执行普通操作，则第一到第三输出半帧Fout1、Fout2和Fout3可以是在执行3-2下拉处理之前组成不同帧的半帧。因此，如上所述，行加倍装置不能有效地执行行加倍处理。
相反，本发明通过在行加倍装置1的直接上游提供输入信号转换输出部分10，能够解决传统装置的问题。接下来，将根据输入信号的流程描述行加倍处理系统的操作。描述将在输入信号是通过执行3-2下拉处理获得的输入信号的情况下进行。
接收输入信号，检测装置11检测输入源(输入信号)是否是胶片源并且是否在3-2下拉序列的当前半帧相位。
如果检测输入源是胶片源，检测装置11利用转换控制信号C1转换第一转换器12以便使第一转换器12输出从第二转换器13提供的半帧F2。
进一步地，基于输入源的相位信息，检测装置11输出信号“0”或者“1”到第二转换器13，作为转换控制信号C2。“0”或者“1”的转换控制信号C2具有如在图6顶部所示的定时。如果输入半帧Fin是通过执行3-2下拉处理获得的第二半帧则检测装置输出“1”，如果输入半帧Fin是另外的半帧，则输出“0”。术语“第二半帧”意思是通过3-2下拉处理从胶片源的一帧中读出的三个半帧中的第二个。
如果检测装置11输出“1”，第二转换器13输出输入半帧Fin，它接着作为第三输出半帧Fout3被输出，并也作为第一输出半帧Fout1通过第一转换器12被输出。
如果检测装置11输出“0”，第二转换器13输出从第二半帧存储器3提供的半帧F2。半帧F2接着作为第三输出半帧Fout3被输出，并也作为第一输出半帧Fout1通过第一转换器12被输出。
用上述操作，第一和第三输出半帧Fout1和Fout3总是相同的半帧。作为输出信号定时的第二输出半帧Fout2不被转换。同样，第一和第三输出半帧Fout1和Fout3被转换并且以可靠的方式作为第二输出半帧Fout2的补充半帧。
用上述处理，如在图6的上部分所示，第一到第三输出半帧Fout1、Fout2和Fout3变成从相同图象(帧)获得的半帧图象。行加倍装置1能够连续地处理信号以便产生静止图象。
在输入信号不是通过执行3-2下拉处理获得的输入信号，而是普通的摄像源等时，检测装置11利用转换控制信号C1转换第一转换器12，以便使第一转换器12输出输入半帧Fin。进一步地，检测装置11输出信号“0”，作为转换控制信号C2到第二转换器13。
结果，第一转换器12总是输出作为第一输出半帧Fout1接着被输出的输入半帧Fin。第二转换器13输出从第二半帧存储器3提供的半帧F2(即从输入半帧Fin延迟两个半帧周期的半帧)。半帧F2接着作为第三半帧Fout3被输出。在这时，从第一半帧存储器2输出的半帧F1(即从输入半帧Fin延迟一个半帧周期的半帧)接着作为第二输出半帧Fout2被输出。
输入信号转换输出部分10的单独部分在上述方式中按照输入信号操作。结果，如果它接收通过执行3-2下拉处理获得的胶片源，输入信号转换输出部分10输出从相同图象(帧)获得的第一到第三半帧Fout1、Fout2和Fout3到下游行加倍装置1。如果它接收普通摄像源等，则输入信号转换输出部分10将输出在中间具有一个半帧延迟的第一到第三输出半帧Fout1、Fout2和Fout3到下游行加倍装置1。
以上述操作，行加倍处理系统能够在考虑到NTSC 3-2下拉半帧序列和PAL 2-2下拉半帧序列优化了的胶片源图象上执行行加倍处理。
并且，行加倍处理系统能够大大地增加图象中的运动物体的垂直分辨率。当胶片源和用于普通摄像源的行加倍装置1的处理方法不能互相符合的时候，这能够进行校正。
本发明无需重新设计现有的行加倍装置。输入信号转换输出部分10能够很容易地实现，因此能够降低它的成本。不需要增加新的存储器，因为第一和第二半帧存储器2和3已经被用作传统的行加倍处理系统的一部分，并且逻辑电路能够变得很小。进一步地，在胶片源的判读中有明显的改进效果，并且因此能够最大程度地利用胶片摄像的优点。
本发明也能够用于通过2-2下拉处理获得的图象。在2-2下拉处理的情况中，从胶片源的24帧中每秒钟产生50个半帧，并产生具有每两个半帧移动的PAL信号。
在通过执行诸如2-2下拉处理而获得的PAL信号上执行普通操作时，输入到行加倍装置的三个半帧是从如在图7底部所示的不同帧获得的三个半帧。相反，依靠本发明的输入信号转换输出部分10的上述操作，输入到行加倍装置1的三个半帧是从如在图7上部所示的相同帧获得的三个半帧。
在本发明图象处理设备中，信号转换输出装置接收顺序输入半帧，并基于输入半帧输出从相同图象获得的多个半帧。行加倍装置利用从信号转换输出装置输出的多个半帧产生一个行加倍的半帧。用这种方式，行加倍装置利用从相同图象获得的多个半帧能产生一个行加倍的半帧。
本发明的图象处理方法包括步骤：接收顺序输入半帧并基于输入半帧输出从相同图象获得的多个半帧的半帧输出步骤；和利用通过半帧输出步骤输出的多个半帧产生一个行加倍的半帧的行加倍步骤。用这种方式，行加倍步骤能够利用从相同图象获得的多个半帧产生一个行加倍的半帧。
本发明的信号转换输出装置接收顺序输入半帧，并基于输入的半帧将从相同图象获得的多个半帧输出到用于利用多个半帧产生一个行加倍半帧的行加倍装置。用这种方式，行加倍装置能够利用从相同图象获得的多个半帧产生一个行加倍的半帧。

Claims (3)

1.一种图象处理设备，包括：
信号转换输出装置，用于接收顺序输入半帧，并基于该顺序输入半帧而输出从相同图象获得的多个半帧；和
行加倍装置，用于利用从信号转换输出装置输出的多个半帧产生一个行加倍半帧；
由此判定所述输入半帧源是否是胶片源，并且所述多个半帧的输出至少部分基于所述判定，
其中该信号转换输出装置输出从相同图象获得的三个半帧，并且其中行加倍装置利用从信号转换输出装置输出的三个半帧产生一个行加倍半帧，
其中该信号转换输出装置包括检测装置，用于在顺序输入半帧的重复周期中检测规定的相位，并且其中信号转换输出装置根据检测装置的相位检测结果输出从相同图象获得的多个半帧，
其中被输入到信号转换输出装置的顺序输入半帧是经过3-2下拉处理或者2-2下拉处理的半帧，
该图象处理设备进一步的包括图象信号存储装置，用于延迟输入半帧并且输出被延迟的半帧，其中信号转换输出装置包括转换装置，用于通过它们之间的转换，输出从图象信号存储装置输出的被延迟的半帧和输入半帧中的一个，并且其中信号转换输出装置根据输入半帧，通过切换转换装置输出从相同图象获得的多个半帧，
其中，如果顺序输入半帧是经过3-2下拉处理或者2-2下拉处理的半帧，信号转换输出装置输出从相同图象获得的多个半帧，并且如果顺序输入半帧是没有经过任何下拉处理的半帧，信号转换输出装置以与输入次序相同的次序，输出顺序输入半帧作为多个半帧。
2.一种图象处理方法，包括步骤：
接收顺序输入半帧，并基于该顺序输入半帧输出从相同图象获得的多个半帧的半帧输出步骤；和
利用由半帧输出步骤输出的多个半帧产生一个行加倍半帧的行加倍步骤；
由此判定所述输入半帧源是否是胶片源，并且所述多个半帧的输出至少部分基于所述判定，
其中半帧输出步骤输出从相同图象获得的三个半帧，并且其中行加倍步骤利用由半帧输出步骤输出的三个半帧产生一个行加倍半帧，
其中半帧输出步骤包括检测步骤，用于在顺序输入半帧的重复周期中检测规定的相位，并且其中半帧输出步骤根据检测步骤的相位检测结果输出从相同图象获得的多个半帧，
其中在半帧输出步骤中输入的顺序输入半帧是经过3-2下拉处理或者2-2下拉处理的半帧，
该图象处理方法进一步的包括图象信号存储步骤，用于延迟输入半帧并且输出被延迟的半帧，其中半帧输出步骤包括转换步骤，用于通过它们之间的转换，输出在图象信号存储步骤输出的被延迟的半帧和输入半帧中的一个，并且其中半帧输出步骤根据输入半帧，通过切换转换步骤输出从相同图象获得的多个半帧，
其中，如果顺序输入半帧是经过3-2下拉处理或者2-2下拉处理的半帧，半帧输出步骤输出从相同图象获得的多个半帧，并且如果顺序输入半帧是没有经过任何下拉处理的半帧，半帧输出步骤以与输入次序相同的次序，输出顺序输入半帧作为多个半帧。
3.一种信号转换输出装置，接收顺序输入半帧，并基于该顺序输入半帧输出从相同图象获得的多个半帧到用于利用多个半帧产生一个行加倍半帧的行加倍装置；
由此判定所述输入半帧源是否是胶片源，并且所述多个半帧的输出至少部分基于所述判定，
其中信号转换输出装置输出从相同图象获得的三个半帧，并且其中行加倍装置利用三个半帧产生一个行加倍半帧，
该信号转换输出装置包括检测装置，用于在顺序输入半帧的重复周期中检测规定的相位，其中信号转换输出装置根据检测装置的相位检测结果输出从相同图象获得的多个半帧，
其中顺序输入半帧是经过3-2下拉处理或者2-2下拉处理的半帧，
该信号转换输出装置包括转换装置，用于通过它们之间的转换输出输入半帧和从用于延迟输入半帧并输出被延迟的半帧的图象信号存储装置输出的被延迟的半帧中的一个；并且
根据输入半帧，通过切换转换装置输出从相同图象获得的多个半帧，
其中如果顺序输入半帧是经过3-2下拉处理或者2-2下拉处理的半帧，信号转换输出装置输出从相同图象获得的多个半帧，如果顺序输入半帧是没有经过任何下拉处理的半帧，以与输入次序相同的次序输出顺序输入半帧，作为多个半帧。
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