CN1249627A - 信息信号处理装置、图像信息转换装置和图像显示装置 - Google Patents

Abstract

一525i(隔行扫描)信号能转换成1050i或525p(逐行扫描)信号。计算电路利用从分支选择电路接收的预测分支的线性评估表达式和从系数存储器接收的系数,产生输出图像信号象素。系数存储器存储各等级的预获的系数。通过组合空间等级和运动等级分支来确定等级。行顺序转换电路转换计算电路的输出信号的扫描行结构并获得输出图像信号。用转换方法选择信号指定输出图像信号。对应于选择信号的信息从信息存储器库装载到系数存储器和寄存器。

Description

信息信号处理装置、图像信息转换 装置和图像显示装置

本发明涉及信息信号处理装置、图像信号转换装置和图像显示装置。

当输出图像信号以输出图像信号的扫描行结构不同于输入图像信号的扫描行结构的方式，随着输入图像信号被产生时，可以使用输出图像信号的专用电路。当执行积和(sum-of-product)计算时，会需要多个计算结果。为获得多个结算结果，可转换相应的计算电路。然而，当这些电路被转换时，该硬件规模会变得很大和该电路会变得过分冗余。

作为实际应用，当SD信号被转换成高质量和高分辨率的输出信号时，配置有相应于该输出信号类型的电路。对应于指定的输出信号使用相关的电路。在该方法中，硬件的规模变大和电路变得过量。为获得对应于输入图像信号的图像模式的输出图像信号，需要多个输出信号。考虑到具有525扫描行的隔行扫描(interlace)SD(standard definition，标准分辨率)图像信号被转换成具有1050扫描行的隔行扫描HD(high definitim，高分辨率)图像信号。由于扫描行数被加倍，在自然图像情况下，获得了具有高质量和高分辨率的输出图像信号。然而，由于输出图像信号是隔行扫描图像信号，在图形画面情况下，行闪烁变得很明显。这样，对应于输入图像信号的类型，输出图像信号的扫描行结构应当被转换。

作为已知的除去行闪烁的方法，一隔行扫描信号被转换成一逐行扫描信号(progressive signal)。然而，在该方法中，输入信号是线性内插的信号和被获得的是内插信号。这样，输出信号的分辨率就不能相对于输入信号的分辨率加以改进。另外，当内插方法(对于静止图像处理或运动图像处理)相应于运动的检测结果被转换时，在原始信号和内插信号之间的分辨率的差变大。特别是，当运动没有被正确检测时，图像质量会极大失真。

作为本发明的有关发明，本发明的申请人已经获得了如下美国专利。

1.USP 5,379,072：数字视频信号分辨率转换装置；

2 USP 5,666,164：图像信号转换装置。

本发明的一个目的是防止由于被转换的多个电路块而使硬件规模增加。换言之，本发明的一个目的是提供一种信息信号处理装置，它允许其中的信号处理电路的操作状态，对应于外部操作条件设置信号而改变。本发明的另一个目的是提供一种图像信息转换装置和图像显示装置，允许获得具有指定的扫描行结构的输出图像信号。

本发明的第一方面是一信息信号处理装置，包括：一信号处理电路，用于对输入信息信号执行一预定的处理；配置在该信号处理电路外侧的一控制信号源，用于提供一控制信号给该信号处理电路；一操作条件设置电路，用于对应于该控制信号产生一用于该信号处理电路的操作条件设置信号；和一信号改变电路，用于对应于该控制信号，改变该信号处理电路的操作状态。

信号处理电路可具有至少两个处理部分，信号处理部分对应于操作条件设置信号，使这些处理部分中的一个(称为指定的处理部分)的操作状态被改变，其他处理部分的操作状态对应于该指定处理部分的操作状态的变化而改变。

本发明的第二方面是一图像信息转换装置，用于随输入图像信号产生具有不同扫描行结构的多个输出图像信号，该装置包括：第一数据选择装置，用于选择呈现在产生的第一象素附近的输入图像信号的多个第二象素作为一输出图像信号；第二数据选择装置，用于选择呈现在产生的第一象素附近的输入图像信号的多个第三象素作为输出图像信号；一存储器装置，用于存储预先获得的评估表达式系数；一象素值产生装置，利用由该第一数据选择装置选出的第二象素和评估表达式系数的线性评估表达式产生第一象素；一等级鉴定装置，用于根据由第二数据选择装置选出的第三象素产生等级信息和提供该评估表达式系数到对应于该等级信息的象素值产生装置；一连接到该象素值产生装置的扫描行结构转换装置，用于转换一转换图像成为一指定的扫描行结构；和一控制装置，用于接收能指明输出图像信号的扫描行结构的一控制信号，并且对应于该控制信号转换由评估表达式系数、第一数据选择装置和第二数据选择装置选择的第二象素和第三象素。

本发明的第三方面是一图像显示装置，用于接收输入图像信号和在显示单元显示该输入图像信号，该装置包括有配置在输入图像信号源和显示单元之间的一图像信息转换单元，用于产生具有与输入图像信号不同的扫描行结构的多个输出图像信号，其中该图像信息转换单元包括：第一分支(tap)选择装置，用于选择呈现在产生的第一象素附近的输入图像信号的多个第二象素作为一输出图像信号；第二分支选择装置，用于选择呈现在产生的第一象素附近的输入图像信号的多个第三象素作为输出图像信号；一存储器装置，用于存储预先获得的评估表达式系数；一象素值产生装置，利用由第一分支选择装置选出的第二象素和评估表达式系数的一线性评估表达式产生第一象素；一等级鉴定(determining)装置，根据由第二分支选择装置选出的第三象素产生等级信息，和提供对应于等级信息的评估表达式系数到象素值产生装置；连接到该象素值产生装置的一扫描行结构转换装置，用于转换一转换图像成为一指定的扫描行结构；和一控制装置，用于接收能指明一转换方法的一控制信号，并且转换由对应于该控制信号的评估表达式系数、第一分支选择装置和该第二分支选择装置选择的第二象素和第三象素。

根据本发明，因为一个信号处理电路能对应于一操作条件设置信号完成多个信号处理功能，与需要转换多个电路的结构相比较，硬件规模被降低了。在根据本发明的图像信息转换装置中，一输入图像信号能被转换成具有不同扫描行结构的多个输出图像信号中的指定的一个。这样，一输入图像信号能被转换成对应于该输入图像信号的一种图像模式的一输出图像。在此情况下，能防止硬件规模过大。另外，根据本发明，因为象素值是在每个等级中用最佳的评估预测表达式产生的，这样就能输出具有高图像质量的静止图像和运动图像。

从下面将要结合附图读到的对本发明的详细描述中，本发明的上述的和其他目的、特点和优点，会变得更加明显。

图1是用于解释本发明的基本结构和操作的方块图；

图2是根据本发明的图像信息转换装置的一个举例的方块图；

图3是根据本发明第一实施例的图像信息转换装置的结构的方块图；

图4是用于解释SD象素的位置和525p象素的位置之间的相互关系的示意图；

图5是用于解释SD象素的位置和1050i象素的位置之间的相互关系的示意图；

图6是用于解释行顺序转换电路的操作的波形示意图；

图7是在SD象素的位置和1050i象素的位置之间的相互关系的示意图和空间等级分支的举例；

图8是在SD象素的位置和1050i象素的位置之间的相互关系和空间等级分支的一个举例的示意图；

图9是在SD象素的位置和525p象素的位置之间的相互关系和空间等级分支的一个举例的示意图；

图10是在SD象素的位置和525p象素的位置之间的相互关系和空间等级分支的一个举例的示意图；

图11是在SD象素的位置和1050i象素的位置之间的相互关系和运动等级分支的一个举例的示意图；

图12是在SD象素的位置和525p象素的位置之间的相互关系和运动等级分支的一个举例的示意图；

图13是用于获得系数数据的结构的一个举例的方块图；

图14是本发明第二实施例的结构的方块图；

图15A，15B和15C是用于解释本发明第二实施例的场倍速处理的时序图；

图16是用于解释本发明第二实施例的场倍速处理的示意图；

图17是本发明第三实施例的结构的方块图；

图18是本发明第三实施例的第一功能的方块图；

图19是本发明第三实施例的第二功能的方块图；和

图20是本发明第三实施例的第三功能的方块图。

在参照图1解释本发明的实施例之前，将首先描述信息信号处理装置的基本结构和操作。在图1中，标号1是可调结构硬件。可调结构硬件1是一信号处理电路，能完成多个信号处理功能而无须改变该基本硬件结构。可调结构硬件1具有至少2个处理部分2。可调结构硬件1能改变该内部信号路径、分支结构、计算处理、和积和计算的系数。通过选择开关2提供信号给可调结构硬件1。

可调结构硬件1的功能可根据一操作条件设置信号(称作为配置数据)加以设置。对应于希望功能的配置数据从存储器3加载到可调结构硬件1的一寄存器中。当可调结构硬件1的多个处理部分的一个处理部分(称作为指定处理部分)的操作状态对应于该配置数据被改变时，剩余处理部分(称作为剩余处理部分)的操作状态对应于该指定处理部分的操作状态的变化而被改变。在存储器3中存储的该配置数据是以下列方法之一产生的。

作为产生配置数据的第一种方法，对应于用户的转换操作的指令由译码器4译码。作为产生配置数据的第二种方法，一状态传感器输出信号(例如，一输入信号特性的检测结果)由译码器5译码。作为产生配置数据的第三种方法，一输入信号选择开关2的选择结果由译码器6译码。作为产生配置数据的第四种方法，由可调结构硬件1产生的信号由译码器7译码。

当多个类型的配置数据被产生时，计算电路9可以计算该多个类型的配置数据并存储该计算的结果到存储器3。与计算电路9相关地配置有能存储状态历史的附加电路10。计算电路9的一个简单举例是一选择电路，用于选择多个类型的配置数据中的一个。

图1所示的信息处理装置对应于一指令或类似内容产生配置数据，并使得可调结构硬件1去完成对应于该产生的配置数据的功能。这样，就没有必要提供对应于该多个信号处理功能的电路。随之，该硬件规模被降低了。

接着将描述本发明第一实施例的图像信息转换装置。在第一实施例的图像信息转换装置中，具有525扫描行(以下称为525p信号)的输入隔行扫描图像信号被转换成比输入信号具有较高分辨率的输出图像信号。在该例中，能选择2种图像信号中的一种。第一种输出图像信号是具有1050扫描行(以下称为1050i信号)的一隔行扫描图像信号。第二种输出图像信号是具有525扫描行(以下称为525p信号)的一逐行扫描(非隔行扫描)图像信号。在这些输出图像信号中，在水平方向的象素数是输入图像信号的象素数的两倍。

具有不同分辨率的2种图像信号中的一种被有选择地输出，使得对应于一输入图像信号特性，能获得良好的信号转换结果。因为1050i信号是一隔行扫描信号，行闪烁是它的主题。这样，当输入图像信号是一自然图像时，能获得具有高质量的输出图像信号。然而，当一输入图像信号是一图形信息时，行闪烁是明显的。换言之，当一输入图像信号是一图形信息时，最好输出行闪烁不明显的逐行扫描图像信号。在这样的方式中，对应于输入图像信号的图像模式，可选择1050i信号和525p信号中的一种。用于选择1050i信号和525p信号中的一种的指令可由用户输入或对应于该输入图像信号自动地输入。

在第一实施例中，输入图像信号的分辨率通过由本发明的申请人推荐的等级分类适配处理被加以改进。在通常的图像信息转换装置中，具有高分辨率的信号由内插处理产生。如图2所示，通常，一输入525i SD(标准分辨率)信号被送到运动鉴定电路21，帧间内插电路22，和场内内插电路23。内插电路22和23的输出信号中的一种由转换电路24选择。选择的信号被送到行顺序转换电路25。该行顺序转换电路25接收SD信号的行数据L1和从转换电路24接收的行数据L2，并执行水平扫描行的倍速处理。行顺序转换电路25输出525p信号。

当运动鉴定电路21的鉴定结果是一静止图像时，转换电路24选择场间内插电路22的输出信号。当运动鉴定电路21的鉴定结果是一运动图像时，转换电路24选择该场内内插电路23的输出信号。例如，场间内插电路22用前面行信号产生一新的行信号。场内内插电路23用同一场的相邻行信号平场值产生一新的行信号。

然而，在通常的图像信息转换装置中，由于内插处理用SD信号在垂直方向执行，所以输出信号的分辨率不高于输入SD信号的分辨率。另外，当原始行被转换成内插行时，该分辨率的差变大。另一方面，在本发明的等级分类适配处理中，输入图像信号的图像信号电平被分类为对应于其三维(时间-空间)量纲分配的各等级。对应于各个等级的预先获悉的预测系数被存储到一存储装置中。根据预测表达式计算一最佳的估测值。这样，输出信号的分辨率就变得高于输入信号的分辨率。

在该技术中，当HD(高分辨率)象素被产生时，在其附近的当前SD象素被分类为多个等级。根据各个等级预先获悉预测系数。这样就获得了逼近真实值的HD象素。图3示出本发明第一实施例的图像信号转换装置的结构。该第一实施例的图像信号转换装置根据这样的技术将输入SD信号转换成输出HD信号。

在图3中，一输入SD信号(525i信号)被送到第一分支选择电路31、第二分支选择电路32、和第三分支选择电路33。第一分支选择电路31选择用于预测HD象素的SD象素(该SD象素被称之为预测分支)。第二分支选择电路32选择SD象素，该SD象素用于根据出现在要产生的HD象素附近的SD象素电平的分配模式去分类各个等级(此后SD象素被称为空间等级分支)。第三分支选择电路33选择SD象素，该SD象素用于根据出现在要产生的HD象素附近的SD象素去分类运动等级(此后SD象素被之为运动等级分支)。当利用出现在多个场中的SD象素鉴定一空间等级时，该空间等级包含有运动信息。

由第一分支选择电路31选择的预测分支被送到评估预测计算电路34。由第二分支选择电路32选择的空间等级被送到空间等级检测电路35。空间等级检测电路35检测一空间等级。该检测的空间等级被送到等级组合电路37。由第三分支选择电路33选择的运动等级分支被送到运动等级检测电路36。运动等级检测电路36检测一运动等级。该检测的运动等级被送到等级组合电路37。等级组合电路37组合该空间等级和运动等级并产生一最终的等级代码。

该等级代码作为一地址被送到系数存储器38。对应于该等级代码的系数数据被从系数存储器38中读出。该系数数据和预测分支被送到评估预测计算电路34。该评估预测计算电路34利用该预测分支(525i信号的象素)和该系数数据的线性评估表达式，根据SD数据计算HD数据(1050i信号的数据或525p信号的数据)。该评估预测计算电路34的输出信号(行数据L1和L2)被送到行顺序转换电路39。该行顺序转换电路39具有行存储器，能连续输出评估预测计算电路34的行数据L1和L2。行顺序转换电路39输出HD信号(1050i信号或525p信号)。

输出HD信号被送到CRT显示单元(未示出)。不管该输出的HD信号是1050i信号还是525p信号，该CRT显示单元能够利用根据选择的HD信号被转换的相关同步系统去显示该选择的信号。输入的SD信号是一广播信号或一再生单元(例如一VCR)的再生信号。这样，该CRT显示单元能够以较高的分辨率重现一图像。根据本发明第一实施例的图像信号处理装置能被设置在电视机内。

将被产生的1050i数据是逼近于525i信号行的行数据L1和远离于此的行数据L2。525p信号数据是与525i信号行相同位置处的行数据L1和远离于此的行数据L2。用于产生行数据L1的处理被称为模式1。用于产生行数据L2的处理被称为模式2。在水平方向的象素数被加倍。这样，行数据L1和行数据L2不代表特殊行。或者，行数据L1表示以模式1产生的象素数据行，而行数据L2表示以模式2产生的象素数据行。

图4是一场图像的局部放大图。图4示出525i信号和525p信号的象素的排列。在图4中，大点表示525i信号的象素，而小点表示525p信号的象素。这种关系也应用于其他附图。图4示出一特殊帧(F)的奇数(o)场的象素排列。在其他场中(偶数场)，525i信号行相对于从如图4所示的奇数场处空间偏离。从图4可以看清楚，根据第一实施例的图像信号转换装置产生行数据L1和行数据L2。行数据L1呈现在525i信号的每一行的相同位置处。该行数据L2呈现在2个垂直相邻525i信号行的中心位置处。该525p信号的每一行的水平方向中的象素数是525i信号的象素数的2倍。这样，在一时刻产生525p信号的4个象素数据。

图5是一场图像的局部放大图。图5示出525i和1050i信号象素的排列。在图5中，大点表示525i信号的象素，而小点表示1050i信号的象素。这种关系也应用于其他附图。图5示出特殊帧(F)的奇数场(o)的象素排列。在图5中，其他场(即偶数(e)场)由点划线表示。在其他场中，产生行数据L1′和L2′的象素。从图5可以看清楚，根据第一实施例的图像信号转换装置用525i信号行产生行数据L1和行数据L2。行数据L1和行数据L2具有隔行扫描的结构。525i信号行数是1050i信号行数的2倍。另外，在输出1050i信号的水平方向中的象素数是输入525i信号的象素数的2倍。因此，在一时刻产生1050i信号的4个象素数据。

由于评估预测计算电路34利用525i信号产生525p信号或1050i信号，所以输出信号的水平周期与输入信号的水平周期相同。行顺序转换电路39执行行倍速处理，用于加倍该水平周期，从而整理该行数据L1和L2的行顺序。图6示出用于输出525p信号的行倍速处理中的模拟波形。如上所述，该评估预测计算电路34产生行数据L1和L2。该行数据L1包含行a1、a2、a3等依次排列的内容。该行数据L2包含行b1、b2、b3等依次包含的内容。行顺序转换电路39在时间轴方向压缩每行的数据到1/2。行顺序转换电路39交替选择每行的压缩数据并产生行顺序数据(a0，b0，a1，b1，等)。为输出1050i信号，行顺序转换电路39产生满足隔行扫描关系的输出数据。这样，行顺序转换电路39的操作相应于转换信息被加以转换，该转换信息取决于输出信号是525p信号还是1050i信号。该转换信息被存储在寄存器40中。

在该第一实施例中，预测分支由第一分支选择电路31根据在寄存器41中存储的第一分支位置信息被加以选择。空间等级分支由第二分支选择电路32根据在寄存器42中存储的第二分支位置信息被加以选择。运动等级分支由第三分支选择电路33根据在寄存器43中存储的第三分支位置信息被加以选择。例如，第一分支位置信息、第二分支位置信息、和第三分支位置信息被指定到多个编号的SD象素中。

存储到系数存储器38中的系数数据、存储到寄存器40中的用于指明一扫描行结构的控制信号、和存储到寄存器41、42和43中的分支位置信息被从信息存储器库(bank)44中加载。该信息存储器库44预先存储提供给系数存储器38和寄存器40-43的数据。一转换方法选择信号提供给该信息存储器库44。该信息存储器库44根据该选择信号，选择将被加载到系数存储器38和寄存器40-43的信息。在第一实施例中，用户根据图像模式选择525p信号和1050i信号中的一个。该转换方法选择信号根据用户的选择而被产生。或者，一输入图像信号的图像模式可以被检测。根据该选择结果该选择信号可以被自动产生。

应注意到，本发明不限于上述525p和1050i信号。可替换地，1050p信号也可以被输出。另外，扫描行数也不限于525和1050。

下面将描述上述的空间等级分支和运动等级分支的实际举例。图7和8示出在525i信号被转换成1050i信号的情况下，由第二分支选择电路32选择的分支(SD象素)。图7和8示出按时间顺序在垂直方向排列的帧F-1(由F-1/o指明的场)、其偶数场(由F-1/e指明的场)、帧F的奇数场(由F/o指明的场)、和其偶数场(由F/e指明的场)的象素的排列。

如图7所示，用于预测场F/o的行数据L1和行数据L2的空间等级分支包含在场F/o中。在此情况下，作为空间等级分支，使用将被产生的1025i信号的象素附近的525i信号的SD象素T1、T2和T3以及前面场F-1/e的SD象素T4、T5、T6和T7。如图8所示，当场F/e的行数据L1和行数据L2被预测时，作为空间等级分支，使用将被产生的1025i象素附近的场F/e的SD象素T1、T2和T3以及前面场F/o的SD象素T4、T5、T6和T7。在用于行数据L1的预测象素的模式1中，SD象素T7可以不被选择为等级分支。在用于行数据L2的预测象素的模式2中，SD象素T4可以不被选择为等级分支。

图9和图10示出在525i信号被转换成525p信号的情况下，由第二分支选择电路32选择的分支(SD象素)。图9和图10示出按时间顺序排列的帧F-1的奇数场(由F-1/o表示的场)、其偶数场(由F-1/e表示的场)、一帧的奇数场(由F/o表示的场)、和其偶数场(由F/e表示的场)的垂直方向上的象素排列。

如图9所示，作为用于预测场F/o的行数据L1和行数据L2的空间等级分支，使用在将被产生的525p信号的象素附近空间的场F/e的SD象素T1和T2、在将被产生的525p信号的象素附近空间的场F/o的SD象素T3、T4和T5、和前面场F-1/e的SD象素T6和T7。如图10所示，当场F/e的行数据L1和行数据L2被预测时，作为空间等级分支，使用在将被产生的525p信号的象素附近空间的场F/o的SD象素T1和T2、在将被产生的525p信号的象素附近空间的场F/e的SD象素T3、T4和T5和前面场F/o的SD象素T6和T7。在用于行数据L1的预测象素的模式1中，SD象素T7可以不被选择为等级分支。在用于行数据L2的预测象素的模式2中，SD象素T4可以不被选择为等级分支。

如图7、8、9和10所示，作为空间等级分支，除了在多个场的相同垂直位置处的SD象素外，还使用在水平方向中的至少一个SD象素。

图11和12示出由第三分支选择电路33选择的运动等级分支的举例。图11示出在525i信号被转换成1050i信号的情况下的运动等级分支。如图11所示，作为用于预测场F/o的行数据L1和行数据L2的运动等级分支，使用在将被产生的1025i信号的象素附近的场F/o的SD象素n1、n3和n5、下一个场F/e的SD象素n2、n4和n6、前面场F-1/e的SD象素m2、m4和m6、和前面场F-1/o的SD象素m1、m3和m5。SD象素m1的垂直位置匹配于SD象素n1的垂直位置。SD象素m2的垂直位置匹配于SD象素n2的垂直位置。SD象素m3的垂直位置匹配于SD象素n3的垂直位置。SD象素m4的垂直位置匹配于SD象素n4的垂直位置。

图12示出在525i信号被转换成525p信号情况下使用的运动等级分支。如图12所示，作为用于预测场F/o的行数据L1和L2的运动等级分支，使用在将被产生的525p信号的象素附近的场F/o的SD象素n1、n3和n5、下一场F/e的SD象素n2、n4和n6、前面场F-1/e的SD象素m2、m4和m6、以及前面场F-1/o的SD象素的m1、m3和m5。SD象素m1的垂直位置匹配于n1的垂直位置。SD象素m2的垂直位置匹配于SD象素n2的垂直位置。SD象素m3的垂直位置匹配于SD象素n3的垂直位置。SD象素m4的垂直位置匹配于SD象素n4的垂直位置。

由第一分支选择电路32选择的空间等级分支被送到空间等级检测电路35。空间等级检测电路35检测该选择的空间等级分支的电平分配模式。在此情况下，空间等级检测电路35将每个象素的8位SD数据压缩成2位SD数据。例如，空间等级检测电路35对应于ADRC(Adaptive Dynamic RangeCoding，自适应动态范围编码)方法压缩作为空间等级分支的SD象素数据。作为信息处理装置，其他压缩装置，例如DPCM(predictive encoding method，预测编码方法)或VQ(vector quantizing method，矢量量化方法)可被用于代替ADRC方法。

该ADRC方法是一种用于VCR(盒式录象机)的为高效编码处理开发的自适应再量化方法。根据本发明的第一实施例，由于该ADRC方法允许用短字长有效表示一信号电平的本地模式，所以该ADRC方法被用于产生一空间等级分类代码。在该ADRC方法中，在最大值MAX和最小值MIN之间的长度，根据下述表达式(1)，由指定位长等分。

DR＝MAX-MIN+1

Q＝{(L-MIN+0.5)×2/DR}      …(1)

这里，DR表示空间等级分支的动态范围；L表示每个空间等级分支的象素数据电平；Q表示一再量化代码；和{}表示舍位处理。

由第一分支选择电路选择的运动等级分支被送到运动等级检测电路36。运动等级检测电路36计算在该运动等级分支的空间相同位置处的象素值差的绝对值的平均值参数(param)。 $\mathrm{param}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}|\mathrm{mi}-\mathrm{ni}|}{n}---\left(2\right)$

这里，n表示被分配的位数。

在第一实施例中，n是6。通过该平均值参数与预定阈值的比较，确定作为运动系数的运动等级。在(param≤2)的情况下，该运动等级是0。在(2＜param≤4)的情况下，该运动等级是1。在(4＜param≤8的情况下，该运动等级是2。在(param＞8)的情况下，该运动等级是3。当运动等级是0时，该运动是最小的(该运动等级表示静止图像)。如该运动等级变大，则该运动总量变大。该鉴定的运动等级提供给等级组合电路37。可替换地，该运动等级也可以根据运动矢量检测。

等级组合电路37组合从空间等级检测电路35接收的空间等级和从运动等级检测电路36接收的运动等级，并产生一组合的等级代码。该组合的等级代码作为一地址被送到系数存储器38。对应于该等级代码的系数数据被从系数存储器38读出。该运动等级被送到寄存器42。对应于该运动等级改变分支位置信息。

当输入信号没有运动或有一小的运动时，该被检测的运动等级是0或1。如图7、8、9和10所示，在此情况下，空间等级分支呈现在两场中。当一输入信号具有相对大运动时，该被检测的运动等级是2或3。在此情况下，空间等级分支仅由作为将被产生的一象素的相同场中的SD象素组成。另外，根据该运动等级，该第一等级分支选择电路31的分支位置信息(寄存器41)可被改变。这样，根据该运动等级，可以交替改变预测分支，根据该运动等级可以改变预测分支和空间等级分支这两者。

通过获取525i信号的模式和HD信号(1050i信号或525p信号)的模式之间的相互关系，所获得的每个等级的系数数据被存储到系数存储器38中。该系数数据是用于根据线性评估表达式将525i信号转换成具有较高分辨率的信号的信息。稍后将描述用于获得该系数数据的方法。

对应于等级代码等级的系数数据从系数存储器38其中的地址中读出。该系数数据被送到评估预测计算电路34。该评估预测电路34利用从第一分支选择电路31接收的预测分支(象素值)T1，T2，…，和Ti，以及系数数据w1，w2，…，和wi，计算线性组合表达式(表达式(3))，并获得行数据L1。同样，该评估预测计算电路34获得行数据L2。应注意到，行数据L1的系数数据不同于行数据L2的系数数据。

L1＝w1T1+w2T2+…wiTi    …(3)

这样，对每个等级，用于根据SD数据评估HD数据的系数数据被预先得知并被存储到系数存储器38中。根据预测分支和系数数据，对应该SD数据的HD数据被计算和输出。这样，不同于SD数据的内插处理，逼近真实HD数据的图像信号能被获得。

接着，参照图13，将描述用于产生存储到系数存储器中的系数数据的(learning，获取)方法。为获取系数数据，对应于已知的HD图像(1050i信号或525p信号)的SD图像由两维变薄(thin-out)滤波器50(在此情况下，SD象素的象素数是HD图像的1/4)产生。例如，在HD数据的垂直方向中的象素由垂直变薄滤波器变薄，使得在该场的垂直方向的频率被减半。另外，在HD数据的水平方向的象素由水平变薄滤波器变薄。

从两维变薄滤波器50输出的SD信号被送到第一分支选择电路51、第二分支选择电路52和第三分支选择电路53。作为在图3示出的信号转换装置的分支选择电路31、32和33，分支选择电路51、52和53分别选择预测分支，空间等级分支和运动分支。来自分支选择电路51的预测分支被送到标准等式加法电路55。来自分支选择电路52的空间等级分支被送到空间等级检测电路55。来自分支选择电路3的运动等级分支被送到运动等级检测电路56。

作为信号转换装置的空间等级检测电路35，空间等级检测电路55根据ADRC方法压缩该空间等级分支的数据并产生空间等级代码。作为信号转换装置的运动等级检测电路36，运动等级检测电路56利用运动等级分支产生一运动等级代码。等级组合电路57组合该空间等级代码和运动等级代码并产生一最终的等级代码。该最终的等级代码被从等级组合电路57送到标准等式加法电路58。

接着，为说明该标准等式加法电路58的操作，将描述用于获取用来将多个SD象素转换成HD象素的转换表达式的处理和利用一预测表达式进行的信号转换处理。首先，为说明该获取过程，将描述利用n象素的预测处理。对于每个等级，具有系数数据w1，…和wn的n分支的线性评估表达式由下述表达式(4)给出。

y＝w1x1+w2x2…+wnxn      …(4)

其中x1，x2，…和xn表示被选择作为预测分支的SD象素的电平；而y表示HD象素的电平。

用于每个等级的多个信号数据被获取。当数据信号数是m时，是根据表达式(4)提供下述表达式(5)的。

yk＝w1×k1+k2+…+wn×kn    …(5)

运里k＝1，2…m。

在m＞n的情况下，由于系数数据wi，…和wn不是唯一给定的，一误差矢量的成分由下述表达式(6)确定。使表达式(7)的解最小化的系数数据被获得。换言之，利用了最小平方法。

ek＝yk-{w1×k1+w2×k2+…+wn×kn}.    (6)

这里，k＝1，2，…，m。 $e^2=\underset{k=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{e}_k^2----\left(7\right)$

接着，获得表达式(7)相对于wi的偏微分系数。为作到这些，获得的系数wi，使得下述表达式(8)的解变成“0”。 $\frac{{\∂e}^2}{\∂\mathrm{wi}}=\underset{k=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}2\left(\frac{\∂e_k}{\∂\mathrm{wi}}\right)e_k=\underset{k=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}2x_{\mathrm{id}}\·e_k---\left(8\right)$

接着，当xij和yi由下述表达式(9)和(10)被确定时，该表达式(8)能被由下述表达式(11)表达的矩阵表示。 $X_{\mathrm{ji}}=\underset{p=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{\mathrm{pi}}\·x_{\mathrm{pj}}---\left(9\right)$ $Y_i=\underset{k=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{\mathrm{ki}}\·y_k-----\left(10\right)$ $\left[\begin{array}{cccc}{x}_{11}& x_{12}& \·\·\·& x_{1n}\\ x_{21}& x_{22}& \·\·\·& x_{2n}\\ \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·\\ x_{n1}& x_{n2}& \·\·\·& x_{\mathrm{nn}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{w}_1\\ w_2\\ \·\·\·\\ w_n\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{Y}_1\\ Y_2\\ \·\·\·\\ Y_n\end{array}\right]----\left(11\right)$

该表达式(11)一般被称作为标准表达式。标准等式加法电路58利用从等级代码组合电路57接收的等级代码、从分支选择电路51接收的预测分支(SD象素x1，…和xn)、和对应于输入SD数据的HD象素y，执行标准表达式的加法。

在所有的数据已经被输入之后，标准等式加法电路58输出标准表达式数据到预测系数鉴定电路59。预测系数鉴定电路59利用一通常的矩阵解，求解关于该wi的标准表达式并获得系数数据。预测系数鉴定电路59将该获得的预测系数数据写入系数存储器60。

作为上述专门处理的结果，系数数据被存储到系数存储器60中，该系数数据允许对每个等级预测一个值，该值统计上最逼近所考虑的HD象素y。在系数存储器60中存储的系数数据被加载到图像信号转换装置的系数存储器38中。这样，根据线性评估表达式，利用SD数据产生HD数据的专门处理就被完成了。

在用于获得上述系数数据的一获取装置中，作为输入HD信号，使用1050i信号或525p信号。用于选择1050i信号和525p信号中的一个的转换方法选择信号被送到两维变薄滤波器50和分支选择控制电路54。两维变薄滤波器50的变薄处理的状态对应于转换方法的指定信号被加以改变。分支选择控制电路54产生一控制信号，使得第一分支选择电路51选择预测分支、第二分支选择电路52选择空间等级分支、和第三分支选择电路53选择运动等级分支。根据一运动等级代码，分支选择控制电路54选择空间等级分支。

采用上述图像信号转换装置，根据输出HD信号的扫描行结构(1050i信号和525p信号)，由该分支选择控制电路54产生的控制信号，使得该第一分支选择电路51、第二分支选择电路52、和第三分支选择电路53去选择相关的分支。

接着将描述本发明的第二实施例。在本发明的第二实施例中，多个场存储器被配置在该第一实施例的行顺序转换电路39中，以使得利用行顺序处理执行场倍速处理。这样，作为输出图像信号的扫描行结构的525p信号和/或1050i信号和场倍速525i信号能被输出。利用场倍速处理，能获得具有较平滑运动的输出图像信号。在一等级分类处理中，根据线性评估表达式产生场倍速图像。这样，不同于重复输出相同场的处理或利用连续两场的平均图像的内插处理，能够防止输出图像变得不平滑和清晰度失真。

如第一实施例，在第二实施例中，当设置一扫描行结构的信号指明一场倍速信号时，预测分支、空间等级分支、运动等级分支和系数数据被选择。另外，指明该场倍速处理的信息被送到等价于在第一实施例中的行顺序转换电路的扫描行结构转换电路。

图14示出，在已经设置场倍速处理的情况下的扫描行结构转换电路的构成的一例。在如第一实施例的相同处理中，在水平方向上的象素数被加倍的图像信号被送到串联连接的场存储器71和72。该场存储器71和72按时间顺序排列3个连续场的信号，并提供结果信号给等级分类适配处理/顺序扫描转换电路73。该等级分类适配处理/顺序扫描转换电路73分别提供第一输出信号和第二输出信号到场存储器74和场存储器75。该场存储器74和75的每个压缩场周期到1/2。场开关76选择场存储器74和75的输出信号中的一个并输出一场倍速信号。

该等级分类适配处理/顺序扫描转换电路73产生如图15A所示的2个信号。在图15A中，每个锯齿波形表示一场的信号；A和B表示525i信号的A场和B场(空间相位)；而A和B的前缀(1，1.5，2，…)表示在帧周期被表示为1的情况下的时间周期。与输出信号1相同的输入信号的顺序为场1A、1.5A、2A、2.5A、…等。

该等级分类适配处理/顺序扫描转换电路73产生不包含在输入信号中的依次为场图像1B、1.5A，2B，…的输出信号2。在图16中，如由三角形象素标明的，在两场之间按时间顺序呈现的场图像由等级分类适配处理产生。例如，在输入信号的场1A和场1.5B之间按时间顺序呈现的场1B被产生。另外，在场1.5B和场2A之间按顺序呈现的场1.5B也被产生。

场存储器74和75加倍等级分类适配处理/顺序扫描转换电路73的输出信号1和2的场速。如图15B所示，场倍速处理压缩场周期为1/2并重复输出该相同场。场开关76选择场倍速信号(1)和场倍速信号(2)并产生一最终的输出信号。在图15B中，阴影线的场表示由场开关76选择的场。如图15C所示，场开关76输出具有半场周期的场1A、1B、1.5A、1.5B等。

在第二实施例中，由等级分类适配处理产生场1B、1.5A等。然而，为更精确地表示按时间顺序的变化，可以输出场1A、1.17B、1.33A、1.5B等。

图17示出本发明第三实施例的结构。每个具有8位的信号A、B、C和D被送到一选择器100。对应于信号A、B、C和D的输出信号被从选择器100分别送到乘法装置101、102、1 03和104。乘法装置101、102、103和104用每个8位的系数X、Y、Z和W分别乘选择器100的输出信号。乘法装置101至104的每个输出相乘的结果，作为高次位部分(high order bit portion)和低次位部分。乘法装置101至104的高次位部分和低次位部分被送到选择器105。选择器105连接乘法单元101至104的输出到加法装置111、112、113和114。加法装置111、112、113和114的每个具有4个输入。

从加法装置114提供一进位到加法装置113。从加法装置113输出的进位送到加法装置112。从加法装置112输出的进位送到加法装置111。加法装置111输出一进位到外侧。选择器105具有一种功能，用于直接提供乘法装置101至104的输出信号作为输出信号115。选择器100和105的选择操作由配置数据指明。

图18示出由选择器100和105根据配置数据完成的第一功能。选择器100分别提供信号A、B、C和D到乘法装置101、102、103和104。乘法装置101、102、103和104分别利用系数X、Y、Z和W乘以信号A、B、C和D。选择器105直接提供乘法单元101至104的输出信号作为信号115。这样，选择器105输出4个积：A×X、B×Y、C×Z和D×W。

图19示出用于完成第二功能的结构。选择器100将乘法装置101至104的相乘结果的高次位部分提供给加法装置111，并把乘法装置101至104的相乘结果的低次位部分提供给加法装置112。选择器105不提供数据给加法装置113和114。这样，加法装置111和112输出A×X+B×Y+C×Z+D×W。

图20示出用于完成第三功能的结构。16位输入信号被分为高次8位部分A和低次8位部分B。高次位部分A和低次位部分B被提供给选择器100。选择器100提供高次位部分A给乘法装置101和103。选择器100提供低次位部分B给乘法装置102和104。16位系数的高次8位部分C作为系数X提供给乘法装置101。高次位部分C作为系数Y也被提供给乘法装置102。该16位系数的低次8位部分D作为系数Z提供给乘法装置103。低次8位部分D作为系数W也提供给乘法装置104。

选择器105将该乘法装置104的输出信号的低次位部分提供给加法装置114的一个输入。选择器105不提供数据给加法装置114的其他3个输入。加法装置114输出积BD的低次8位。该积BD的低次8位是16位输入数据AB和16位系数CD的低次8位的相乘结果。

选择器105将乘法装置104的输出信号的高次位部分(积BD的高次8位)、乘法装置103的输出信号的低次位部分(积AD的低次8位)、和乘法装置102的低次位部分(积BC的低次8位)提供给加法装置113。选择器105不提供数据加给法装置113的剩余输入。这样，加法装置113获得(BD的高次位部分+AD的低次位部分+BC的低次位部分)的相加结果。该相加结果是16位输入数据AB和16位系数CD的相乘结果的低次8位。

选择器105将乘法装置103的输出的高次位部分(积AD的高次8位)、乘法装置102的输出信号的高次位部分(积BC的高次8位)、和乘法装置101的低次位部分(积AC的低次8位)提供给加法装置112。选择器105不提供数据给加法装置112的剩余输入。这样，加法装置112输出(AD的高次位部分+BC的高次位部分+AC的低次位部分)的相加的结果。该相加结果是16位输入数据AB和16位系数CD的相乘结果的高次8位。

选择器105将乘法装置101的输出信号的高次位部分提供给加法装置111的一个输入。选择器105不提供数据给加法装置111的剩余的3个输入。加法装置111输出积AC的高次8位。该积AC的高次8位是16位输入数据AB和16位系数AD相乘结果的高次8位。这样，利用该第三功能，16位输入信号和16位系数的相乘结果能被输出。

根据本发明，因为利用同一电路能完成多个信号处理功能，因此，同需要转换多个电路的结构相比较，硬件规模能被降低。还有，在本发明的图像信息转换装置中，输入图像信号能被转换成具有不同扫描行结构的多个输出图像信号中有选择的一个。例如，当输入图像模式是自然图像时，该输入图像被转换成具有高图像质量的1050i输出图像。当输入图像信号是行闪烁明显的图形模式时，该输入图像被转换成525p输出图像。当希望平滑移动图像时，该输入图像被转换成场倍速输出图像。

根据本发明，当图像信息被转换时，对应于输入图像信号的多个象素被检测等级。利用在每个等级中为最佳的一评估预测表达式，产生象素值。这样，与通常的图像信息转换装置所获得的图像质量比较，静止图像和运动图像具有较高的图像质量。另外，由于等级信息包含运动信息，因此，静止图像和运动图像的检测操作和转换操作可被省略。当图像被转换时，能防止图像质量的差别变大。这样由于运动检测误差的图像失真能被明显抑制。

虽然已经利用本发明的最好模式的实施例示出和描述了本发明，但本领域的技术人员必当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的前述内容进行各种形式和细节上的改变、省略和增加。

Claims (14)

1.一种信息信号处理装置，包括：

一信号处理电路，用于对输入的信息信号执行预定的处理；

一配置在所述信号处理电路外侧的控制信号源，用于提供一控制信号给所述信号处理电路；

一操作条件设置电路，用于相应于所述控制信号给所述信号处理电路产生一操作条件设置信号；和

一信号改变电路，用于根据所述控制信号改变所述信号处理电路的操作状态。

2.一种信息信号处理装置，包括：

一信号处理电路，用于对一输入信息信号执行预定处理；

一配置在所述信号处理电路的外侧的控制信号源，用于提供一控制信号给所述信号处理电路；和

一操作条件设置电路，用于相应于所述控制信号给所述信号处理电路产生一操作条件设置信号，

其中所述信号处理电路的操作状态相应于所述控制信号而改变；和

其中所述信号处理电路具有至少2个处理部分，所述信号处理部分使得该处理部分的至少一个(称作为指定的处理部分)的操作状态对应于该操作条件设置信号而被改变，其他处理部分的操作状态相应于该指定处理部分的操作状态的变化而被改变。

3.一种利用输入图像信号产生具有不同扫描行结构的多个输出图像信号的图像信息转换装置，该装置包括：

第一数据选择装置，用于选择呈现在产生的第一象素附近的该输入图像信号的多个第二象素作为一输出图像信号；

第二数据选择装置，用于选择呈现在产生的该第一象素附近的该输入图像信号的多个第三象素作为该输出图像信号；

存储器装置，用于存储预先获得的评估表达式系数；

象素值产生装置，利用由所述第一数据选择装置选择的第二象素和该评估表达式系数的线性评估表达式产生该第一象素；

等级鉴定装置，用于根据由所述第二数据选择装置选择的第三象素产生等级信息，和根据该等级信息提供该评估表达式系数给所述象素值产生装置；

连接到所述象素值产生装置的扫描行结构转换装置，用于将一转换图像转换成一指定的扫描行结构；和

控制装置，用于接收一控制信号，该控制信号指定该输出图像信号的一扫描行结构，并对应于该控制信号转换由评估表达式系数、所述第一数据选择装置和所述第二数据选择装置选择的该第二象素和第三象素。

4.根据权利要求3的图像信息转换装置，

其中所述扫描行结构转换装置被控制，以转换一行顺序处理或一场倍速处理。

5.根据权利要求3的图像信息转换装置，

其中该输入图像信号是一具有N扫描行的隔行扫描信号，和

其中该输出图像信号是一具有N扫描行的逐行扫描信号或几乎具有N扫描行的一隔行扫描信号。

6.根据权利要求3的图像信息转换装置，

其中该输入图像信号是一具有N扫描行的隔行扫描信号，和

其中该输出图像信号是具有N扫描行的一逐行扫描信号或具有N扫描行的一场倍速隔行扫描信号。

7.一种利用一输入图像信号产生多个输出图像信号的图像信息转换装置，包括：

存储器装置，用于存储第一选择位置信息、第二位置信息、对应于所要求等级的评估表达式系数和用于要求的输出图像信号数的扫描行结构信息；

信息设置装置，用于从所述存储器装置中根据想要的信号转换处理选择信息，并加载该选择的信息到一第一选择位置信息寄存器、一第二选择位置信息寄存器、一评估表达式系数存储器和一扫描行结构信息寄存器；

第一数据选择装置，用于选择与产生的第一象素位置具有预定关系的多个第二象素，作为对应于由所述信息设置装置设置的第一选择位置信息的输出图像信号；

第二数据选择装置，用于选择与产生的第一象素位置具有预定关系的多个第三象素，作为对应于由所述信息设置装置设置的第二选择位置信息的输出图像信号；

象素值产生装置，用于通过由所述第一数据选择装置选择的第二象素和该评估表达式系数的线性评估表达式，产生该第一象素；

等级鉴定装置，用于根据由所述第二数据选择装置选择的第三象素产生等级信息，并提供对应于该等级信息的评估表达式系数给所述象素值产生装置；和

连接到所述象素值产生装置的扫描行结构转换装置，用于将一转换图像转换成指定的扫描行结构。

8.根据权利要求7的图像信息转换装置，

其中所述的扫描行结构转换装置被控制，以转换一行顺序处理或场倍速处理。

9.根据权利要求8的图像信息转换装置，

其中该输入图像信号是一具有N扫描行的隔行扫描信号；和

其中该输出图像信号是一具有N扫描行的逐行扫描信号或一几乎具有N扫描行的隔行扫描信号。

10.根据权利要求9的图像信息转换装置，

其中该输入图像信号是一具有N扫描行的隔行扫描信号；和

其中该输出图像信号是一具有N扫描行的逐行扫描信号或具有N扫描行的场倍速隔行扫描信号。

11.一种用于接收输入图像信号并在一显示单元显示该输入图像信号的图像显示装置，该装置包括：

配置在输入图像信号源和显示单元之间的一图像信息转换单元，用于利用该输入图像信号产生具有不同扫描行结构的多个输出图像信号；

其中所述图像信息转换单元包括：

第一分支选择装置，用于选择呈现在产生的第一象素附近的该输入图像信号的多个第二象素作为一输出图像信号；

第二分支选择装置，用于选择呈现在产生的第一象素附近的该输入图像信号的多个第三象素作为该输出图像信号；

存储器装置，用于存储预先获得的评估表达式系数；

象素值产生装置，用于通过由所述的第一分支选择装置选择的该第二象素和该评估表达式系数的线性评估表达式产生该第一象素；

等级鉴定装置，用于根据由所述第二分支选择装置选择的该第三象素产生等级信息，并提供对应于该等级信息的评估表达式系数给所述象素值产生装置；

连接到所述象素值产生装置的扫描行结构转换装置，用于将一转换图像转换成一指定的扫描行结构；和

控制装置，用于接收一控制信号，该控制信号指定一转换方法，并对应于该控制信号转换由所述评估表达式系数、所述第一分支选择装置和所述第二分支选择装置所选择的第二象素和第三象素。

12.根据权利要求11的图像显示装置，

其中所述扫描行结构转换装置被控制，以转换行顺序处理或场倍速处理。

13.根据权利要求11的图像显示装置，

其中该输入图像信号是一具有N扫描行的隔行扫描信号；和

其中该输出图像信号是一具有N扫描行的逐行扫描信号或一几乎具有N扫描行的隔行扫描信号。

14.根据权利要求11的图像显示装置，

其中该输入图像信号是一具有N扫描行的隔行扫描信号；和

其中该输出图像信号是一具有N扫描行的逐行扫描信号或一具有N扫描行的场倍速隔行扫描信号。

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