CN1315111A - 使隔行扫描产生的图象序列的图象重复频率加倍的方法 - Google Patents

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Abstract

象点信号形式的半帧图象中用隔行扫描方法产生的图象序列的图象重复频率加倍的方法,其中至少存储每个当前半帧图象(A)前面的半帧图象(H),及其中按象点通过当前半帧图象(A)的象点信号和存储的半帧图象(H)的象点信号的比较来产生对该当前半帧图象(A)插补的第一半帧图象,其中通过对于每个象点构成与该象点垂直相邻的当前半帧图象(A)的象点的两个象点信号的平均值的图象来产生对当前半帧图象(A)插补的第二插补半帧图象,及其中根据该象点及垂直相邻的象点的象点信号的空间及时间变化来选择第一或第二插补半帧图象。

Description

使隔行扫描产生的图象序列 的图象重复频率加倍的方法
本发明涉及象点信号形式的半帧图象中使隔行扫描方法产生的图象序列的图象重复频率加倍的方法，其中至少存储每个当前半帧图象前面的半帧图象，及其中按象点对该当前半帧图象插补的第一半帧图象通过当前半帧图象的象点信号和存储的半帧图象的象点信号的比较来产生。
这种方法譬如可使用在电视机或计算机监视器中。目前通常对电视机每秒发送25帧图象。在该所谓全帧频率为25Hz的情况下，观看者感觉到图象帧几乎为分开的单个图象，由此感到强烈的闪烁。为了降低闪烁，采用了所谓隔行扫描方法，其中每个全帧图象分为两个相继传送的半帧图象来传送。一个全帧图象的两个半帧图象则各仅包括偶数行或奇数行。以此方式传送半帧频率为50Hz的半帧图象及在电视机显象管上显示。观看者感到这些半帧图象不是分开的，而是组合为相应的全帧图象。由此各个全帧图象不再被感到分开，这就导致主观感觉的闪烁的显著地降低。
但在该隔行扫描方法中经常出现各种闪烁干扰，如大面积闪烁及行间干扰，它们尤其在大显象管时起到干扰影响。因此当前常有人尝试，借助所谓100Hz技术来消除闪烁干扰，这在欧洲已广泛地用于大屏幕显象管的电视机。这里100Hz是半帧频率，这意味着，半帧频率被加倍，由此图象重复频率同样从25Hz倍增到50Hz。在此情况下，例如每个半帧频率被重复，或者对于每个半帧图象产生一个插补的半帧图象。然后这两个半帧图象组合得到一个全帧图象。在此情况下，当前半帧图象及插补半帧图象相继地以隔行扫描方式被显示在显象管上，或可根据所谓运行方式显示整个全帧图象。
一种简单的使图象重复频率加倍的公知方法是所谓的全帧图象重复。在此情况下存储前一全帧图象的两个半帧图象，及将存储的与相应当前半帧图象插补的半帧图象传送到显象管上。该方法对于静态图象区域能很好地适应。但在带有运动的图象区域中将出现锯齿状的垂直失真，这将导致运动区域的不清晰显示。
一种常用的方法是所谓的垂直内插法，在此法中一个半帧图象的没有的行在象点上将由当前半帧图象两个相邻行来内插。该方法形成相同的半帧图象重复，因为插补半帧图象是由当前半帧图象内插的。在该内插情况下将使自然的信息丢失，与全帧重复相比较不能达到完好的垂直分辨率。
通常使用上述两种方法的组合，其中根据一个变化检测器的检测结果在静止或运动图象区域上使用该一种或另一种方法。这里的问题在于，需要非常精确的变化检测器，以在全帧图象重复及半帧图象重复之间变换。在变化检测时很小的误差则可导致主体受干扰的内插误差。此外，在很小的运动时也必须转换到垂直内插，由此损失了垂直分辨率并使图象变得模糊。
另一种公知的方法是使用一个所谓的非线性中值滤波器。在此情况下，对当前半帧图象插补的半帧图象在象点上通过当前半帧图象的相邻象点信号与前一半帧图象的象点信号相比较来产生。该方法易于被实现及在静止及运动图象区域均可获得良好结果，只要一个运动主体具有一致的纹理及前景与背景具有足够区别。并且由该方法垂直亮度跳变被很好地重现。该方法的问题在于，在垂直运动上垂直亮度跳变将出现强的边缘闪烁。此外，使用该方法时一行宽度中的短线会丢失。这尤其当渐显字体时导致明显可见的失真。
本发明的任务是给出一种方法，借助它图象重复频率可被简单地加倍，及该方法可避免闪烁干扰，失真及垂直方向上的分辨率的损失。
该任务将在开始所述类型的方法上这样地解决，对于每个象点对当前半帧图象插补的第二插补半帧图象通过构成与该象点垂直相邻的当前半帧图象的两个象点信号的平均值来产生，及根据该象点及垂直相邻的象点的象点信号的空间及时间变化来选择第一或第二插补半帧图象。
在这种方法中，除第一插补半帧图象外，还通过在当前半帧图象的垂直相邻的象点之间垂直内插来产生第二插补半帧图象。再根据待内插的象点的空间及时间变化来使用第一或第二种方式。
通常情况下第一插补半帧图象可提供良好的效果。通过本发明则可这样地消除由在垂直运动上垂直亮度跳变而出现的边缘闪烁、短线的丢失及渐显字体的失真，即每当第一插补半帧图象不能提供满意的效果时，总可使用第二插补半帧图象。
在此情况下其优点在于，仅当大时间变化率时才需转换到相邻象点之间的内插，因为通常情况下第一插补半帧图象可提供良好的效果。变化检测器的小误差因此不会引起可察觉的明显干扰。主要当出现在垂直运动上垂直亮度跳变时通过转换到在当前半帧图象的相邻象点之间的内插可避免边缘的干扰闪烁。
在本发明的另一构型中，将根据该象点及相邻的象点的象点信号的空间及时间变化来产生一个权重系数，及根据该权重系选择一个在第一插补半帧图象的象点信号值及第二插补半帧图象的象点信号值之间的一个值。这体现了对于待产生的象点根据权重系数在第一插补半帧图象及第二插补半帧图象之间的软过渡。以此方式可避免在两个插补半帧图象之间的锐转换形成的虚象。
最好，根据该权重系数来选择象点信号的亮度值。因为设置的是用于产生一个黑白图象的亮度值，当产生插补半帧图象待产生的象点的亮度值时很小的误差将引起较大的主观敏感干扰。当根据权重系数选择亮度值时可简单地避免干扰。
该方法的另一构型的特征是，对于第二插补半帧图象的每个象点由它的亮度值及与该象点相邻的当前半帧图象及在先半帧图象的象点的亮度值来求得一个差值。该差值可作为象点中象点信号随时间变化的量度被使用。以此方式可简单地得到一个准则，即在相应的象点上这两个插补半帧图象中哪个能更好地适用。
在另一构型中，对于插补半帧图象的每个象点确定与该象点相邻的当前半帧图象的象点的亮度值的第一垂直差值。该垂直差值可简单地指示垂直亮度跳变的出现。
在又一个构型中，对于第二插补半帧图象的每个象点确定与该象点对应的象点及与该象点垂直相邻的在先半帧图象的象点的亮度值的第二及第三垂直差值。由此，能以简单方式指示在先半帧图象中插补半帧图象的待产生象点附近的垂直亮度跳变。
最好，通过将这三个垂直差值与一个预定阈值相比较产生出三个二进制垂直差值及三个相关的二进制方向值，它们指示在相应位置上亮度跳变的存在及其方向。通过将三个二进制垂直差值及三个相关的二进制方向值的比较能以简单的方式确定：所出现的亮度跳变是稳定的还是垂直运动的。
通过将这三个二进制垂直差值及三个二进制方向值的比较产生一个二进制跳变值，它指示在插补半帧图象的象点位置上亮度的跳变，及产生一个二进制运动值，它指示亮度跳变是否稳定。
借助该二进制跳变值及二进制运动值就可在第一插补半帧图象的图象信号值及第二插补半帧图象的图象信号值之间作出选择。
最好根据差值，二进制跳变值及二进制运动值来确定权重系数。由此可特别简单地选择权重系数。
在本发明的一个构型中，对当前半帧图象插补的半帧图象的象点信号的色度值对于每个象点通过在两个与它垂直相邻的当前半帧图象的象点的色度值之间取中值来产生。因为人眼对色度值的反应误差的反应没有对亮度误差的反应敏感，以此方式可特别简单地使图象重复频率加倍。
本发明另一构型的特征在于，按象点产生当前半帧图象及对它插补的半帧图象的另外的行。由此可使相应半帧图象的行栅与显象管的行栅相适配。以此方式也可使传送图象的一部分放大地显示。
在此情况下可通过线性内插由垂直相邻的象点来产生另外的行。当象点信号的色度值通过两个垂直相邻的象点的色度值之间的线性内插来产生时，这将特别有意义。在此情况下，对于放大所需的分量至少已提供了色度值，及可特别简单地提供其效率特征。
在本发明的一个构型中，插补半帧图象的产生可被抑制。因为譬如一些视频源已发送了具有高重复频率的图象，则对此根据本发明的方法应被抑制才有意义。
以下借助附图来详细描述本发明的实施例。附图为：
图1(a),(b),(c)：一个全帧图象的两个相继的半帧图象及由它们产生的全帧图象的概示图，
图2(a),(b)：第一及第二半帧图象并各组合了各自所属的插补半帧图象，
图3：一个图象重复频率加倍方法的流程图，
图4：插补亮度值的产生步骤，
图5：确定权重系数所需之值的产生步骤，
图6：图5中步骤的继续，
图7：产生权重系数的步骤，
图8：与待产生象点垂直相邻的当前半帧图象的两个象点及在先半帧图象的三个象点，
图9：根据差值赋给权重系数的示意图，
图10：用于实施该图象重复频率频率加倍方法的装置的一个概要表示的电路框图，
图11：图10中装置的一些组成部分的详细电路图，
图12：图11中半帧图象发生单元组成部分的电路框图，
图13：用于产生差值afd的变化检测器的电路框图，
图14：图12中用于产生二进制跳变值及二进制运动值的装置的电路框图，
图15：用于确定权重系数的装置的电路框图，
图16：用于亮度值加权地确定的装置的电路框图，
图17：用于比较当前半帧图象象点与在先半帧图象象点的装置的电路框图，
图18：对待产生的插补半帧图象象点赋值的表，
图19：用于在其两个象点之间线性内插色度值的装置的电路框图，
图20：用于在其相邻象点之间线性内插亮度值的装置的电路框图。
图1(a)及(b)表示在隔行扫描方法产生的全帧图象中的两个相互从属的半帧图象。各个半帧图象的行相互错开。如果它们相继快速地显示，则得到图1(c)中所示的作为这两个半帧图象组合的全帧图象。
图2(a)及(b)表示根据图1(a)，(b)的两个半帧图象，其中这两个半帧图象的每个象点用实线圆圈表示。在图2(a),(b)中对于每个半帧图象各表示出一个插补的半帧图象，其中每个插补半帧图象的各个象点用虚线圆圈表示。以此方式，由原始图象序列的每个半帧图象产生了一个全帧图象，它们如图2(a),(b)所示可整体显示或同样以隔行扫描方式显示。在此情况下，首先显示图2(a)的半帧图象，然后显示对此插补的半帧图象，接着显示图2(b)中插补的半帧图象及最后显示图2(b)中的半帧图象。
图3表示根据本发明的图象频率加倍方法的流程图。在步骤S10上开始该流程。然后在步骤S12上接收一个作为亮度Y及色度信号CR、CB的半帧图象信号结果的半帧图象A。接着在步骤S14上按象点产生插补半帧图象B的亮度值Y’，下面再详细描述。
在步骤S16上按象点通过半帧图象A的垂直相邻象点的亮度的线性内插产生插补半帧图象B的色度CR’、CB’。接着在步骤S18上根据亮度Y’及色度CR’、CB’的象点信号导出插补半帧图象B。然后在步骤S20上将半帧图象A作为辅助半帧图象H存储。
通常显象管的行数目与传送的行数目不一致。因此，接着在步骤S22上通过在相邻的行之间按象点线性内插来产生所需的行数目。以此方式，使相应半帧图象A、B的行栅与显象管的行栅相适配。此外步骤S22可用来放大所示图象。其中一个待内插的象点Xi将由垂直相邻的象点X1、X2通过下式来计算：
Xi=X2+Wi(X1-X2)。
在此情况下，Wi将根据行栅的变化及预定的放大率来选择。具体地，Wi将通过在原行栅中X1及X2之间的Xi在新行栅中的位置来确定：
Wi=abst/Zr。
其中Zr是在原行栅中象最X1、X2彼此的距离，及abst是在象点Xi与象点X2之间的距离。接着在步骤S24上检验：是否要处理另一半帧图象。当在步骤S24上识别出，有另一半帧图象需处理时，将返回到步骤S12。否则将进行到步骤S26及结束该方法。
图4表示根据图3的相应步骤S14的产生插补半帧图象B的各个象点的亮度值Y’的各个步骤。为清楚解释起见，图8表示与插补半帧图象的一个象点Xi相邻的当前半帧图象的象点Ad、Ac及辅助半帧图象的三个相邻象点He、Hd、Hc。
如图4所示，根据下式计算当前半帧图象A相邻象点Ac、Ad的亮度Y的中值： M = A c + A d 2
然后在步骤30上检验，是否有一个在先的半帧图象A作为辅助半帧图象被存储，如果不是该情况，则接着在步骤S32上对象点Xi分配该中值M作为亮度值Y’。
当在步骤30上识别出有一个在先的半帧图象A作为辅助半帧图象被存储时，将进行到步骤S34。然后在步骤S34上，通过将当前半帧图象的垂直相邻象点Ad、Ac与辅助半帧图象的象点Hd的比较来确定第二插补半帧图象的值N。其中象点Ad、Ac、Hd的亮度值Y以大小次序排列。中间的亮度值Y作为N给出。
在步骤S36上将确定，象点Xi上的值N与象点Hd上的值Y的差别有多大，及在靠近象点Xi的位置上当前半帧图象A与辅助半帧图象H的差别有多大。为此将根据下式计算绝对差值afd： afd = | H d - N | + | 3 ( H d - A c ) + ( H c - A d ) | 4
在步骤S38上将检验：在当前半帧图象A或辅助半帧图象H中象点Xi的区域上是否存在一个垂直亮度跳变，需要时该亮度跳变具有怎样的方向及该亮度跳变是否稳定。为此，将确定一个二进制跳变值e及一个二进制运动值fe，以下再详细描述。在此情况下，当在象点Xi上确定出亮度跳变时对e分配值1。否则使e置为值0。当亮度跳变被识别为稳定时，二进制运动值fe得到值1，及当亮度跳变在垂直方向运动时它得到值0。
在步骤S40上将由绝对差值afd、二进制跳变值e及二进制运动值fe确定权重系数Wm。如果在象点Xi上存在运动的亮度跳变时、即当e=1及fe=0时，则对权重系数分配值1。否则权重系数Wm及差值afd之间的关系如图9中所示。横坐标指示差值afd及纵坐标指示权重系数Wm。在小于阈值T时权重系数Wm为值0。当大于限值T+D时，权重系数Wm为值1。对于T及T+D之间的afd值权重系数Wm线性地从0上升到1。在图9中代表性地给出值T及D。根据在步骤S38中是否确定出在位置Xi上具有稳定的亮度跳变，即当e=1及fe=1时，则这时在步骤S40中使用值Tls,Dls。当未确定出亮度跳变时，即e=0时，则使用值Tks,Dks。
在步骤S42中根据下式计算插补半帧图象的象点Xi的亮度Y’：
Y’=N+Wm(M-N)。
这将引起：当权重系数Wm的值为0时，Y’为值N，当权重系数Wm的值为1时，Y’为值M。随着权重系数Wm从0上升到1,Y’的值从N变化到M。
图5表示根据图4的步骤S38中概括的二进制跳变值e及二进制运动值fe。在步骤S44中，首先构成象点Ad及Ac的亮度值的差值d0并与阈值Te相比较。如果该垂直差值d0在幅值上超过阈值Te，则然后在步骤S46中，将二进制垂直差值e0置值1。接着执行步骤S48。当在步骤S44中识别出垂直差值d0在幅值上未超过阈值Te时，则然后在步骤S50中将二进制垂直差值e0置值0。接着也执行步骤S48。
在步骤S48中将检验：垂直差值d0是否大于Te。如果是大于，则然后在步骤S52中将二进制方向值S0置值1。接着执行步骤S54。如果在步骤S48中识别出垂直差值d0不大于Te，则然后在步骤S56中将二进制方向值S0置值0。接着也执行步骤S54。
在步骤S54中，以类似方式构成辅助半帧图象的象点He及Hd的亮度值之间的差值d1并与阈值Te相比较。如果该垂直差值d1在幅值上超过阈值Te，则然后在步骤S58中，将二进制垂直差值e1置值1。接着执行步骤S60。当在步骤S54中识别出垂直差值d1在幅值上未超过阈值Te时，则然后在步骤S62中将二进制垂直差值e1置值0。接着也执行步骤S60。
在步骤S60中将检验：垂直差值d1是否大于Te。如果是大于，则然后在步骤S64中将二进制方向值S1置值1。接着执行步骤S66。如果在步骤S60中识别出垂直差值d1不大于Te，则然后在步骤S68中将二进制方向值S1置值0。接着也执行步骤S66。
在步骤S66中，构成辅助半帧图象的象点Hd及Hc的亮度值之间的差值d2并与阈值Te相比较。如果该垂直差值d2在幅值上超过阈值Te，则然后在步骤S70中，将二进制垂直差值e2置值1。接着执行步骤S72。当在步骤S66中识别出垂直差值d2在幅值上未超过阈值Te时，则然后在步骤S74中将二进制垂直差值e2置值0。接着也执行步骤S72。
在步骤S72中将确定：垂直差值d2是否大于Te。如果是大于，则然后在步骤S76中将二进制方向值S2置值1。接着执行跳中的步骤S80。如果在步骤S72中识别出垂直差值d2不大于Te，则然后在步骤S78中将二进制方向值S2置值0。接着也执行图6中步骤S80。
图6表示图5中方法步骤的继续，即用于确定属于图4中步骤S38的二进制跳变值e及二进制运动值fe。在步骤S80中首先将二进制移动值fe置值0。接着在步骤S82中将检验：二进制方向值S0是否等于二进制方向值S1。如果是等于，则然后在步骤S84中检验二进制垂直差值e0及二进制垂直差值e1是否等于1。如果是该情况，接着在步骤S86中首先将二进制运动值fe置1。然后执行步骤S88。当在步骤S82中二进制方向值S0及S1未被识别为相等或在步骤S84中二进制垂直差值e0及e1未被识别为等于1，则直接进行到步骤S88。
在步骤S88中将检验：二进制方向值S0是否等于二进制方向值S2。如果是等于，则然后在步骤S90中检验二进制垂直差值e0及二进制垂直差值e2是否等于1。如果是该情况，接着在步骤S92中将二进制运动值fe置1。然后执行步骤S94，其中将二进制跳变值e置为二进制差值e0。当在步骤S88中二进制方向值S0及S2未被识别为相等或在步骤S90中二进制垂直差值e0,e2未被识别为等于1，则直接进行到步骤S94。再接着执行图4中步骤S40。
图7表示产生权重系数Wm的各个步骤，它们执行图4中的步骤S40。首先在步骤S96中将检验：二进制跳变值e是否等于值1。如果是等于，则然后在步骤S98中检验二进制运动值fe是否等于0。如果是该情况，接着在步骤S100中将权重系数Wm置1。然后进行到图4中的步骤S42。
当在步骤S98中识别出二进制运动值fe不为值0，或由此它涉及在位置XI上的稳定亮度跳变，则对阈值T赋于值T1s及对值D赋于D1s。然后在步骤S104中根据下式计算权重系数Wm： W m = ( afd - T ) D
当在步骤S96中识别出二进制跳变值e不等于值1，则在位置XI上不出现亮度跳变。然后进行到步骤S106，其中对阈值T赋于值Tks及对值D赋于Dks。接着再根据上述等式计算权重系数Wm。
接着在步骤S108中将检验：权重系数Wm是否大于0。如果是大于，则然后在步骤S110中检验权重系数Wm是否小于1。如果是该情况，接着进行到图4中步骤S42。否则在步骤S112中将权重系数Wm置为1，然后进行到图4中步骤S42。当在步骤S108中识别出权重系数Wm不是大于0，则在步骤S114中将权重系数Wm置为0。然后亦进行到图4中步骤S42。
图10概要地作为实施例表示实施该图象重复频率加倍方法的装置的电路框图。该装置具有一个接收部分10，它用信号导线S与一个半帧图象存储器12相连接。该半帧图象存储器12用两个信号导线S1及S2与一个去耦器14连接。该去耦器14用一个信号导线S1与一个中间行发生器16相连接及用两个信号导线S1,S2与一个半帧图象发生器18相连接。另一个中间行发生器20用三个信号导线S1,S2,S3与半帧图象发生器18相连接，及用另一个信号导线S与一个耦合器22相连接。中间行发生器16用一个信号导线S1也与耦合器22相连接，后者用一个信号导线S与一个控制单元24相连接。此外，该装置具有一个控制器26，它与中间行发生器16,20相连接及与半帧图象发生器18相连接，及一个存储器控制器28与控制器26及与半帧图象存储器12相连接。
接收部分10接收按行的象点信号形式的一个图象序列的各个半帧图象，及将它们通过信号导线S传送到半帧图象存储器12。该存储器暂时存储当前半帧图象A及将它通过信号导线S1传送到去耦器14。半帧图象存储器12也通过信号导线S2传送在前半帧图象A前面存储的半帧图象H给去耦器14。该去耦器14将传送的半帧图象A,H的象点信号分离成亮度分量Y及色度CR,CB分量。当前半帧图象A的象点的色度分量CR,CB通过信号导线S1传送到中间行发生器16。
中间行发生器16按象点地计算一个对当前半帧图象A插补的半帧图象的各行的色度值CR’,CB’。其中插补半帧图象的各行相对当前半帧图象A的各行这样地错开，即插补半帧图象的一行总具有与它相邻当前半帧图象A的两行。插补半帧图象的一行的待产生象点的色度值CR’,CB’在此情况下通过线性内插由与待产生象点各垂直相邻的当前半帧图象A的象点的色度值CR,CB来计算。这样计算出的插补半帧图象的象点的色度值CR’,CB’通过信号导线S1传送到耦合器22。
去耦器14通过信号导线S1将当前半帧图象A的象点的亮度值Y及通过信号导线S2将在先半帧图象H的亮度值Y传送给半帧图象发生器18。该半帧图象发生器18执行包括在步骤S14中的图4的步骤S28至S42，按象点来产生插补半帧图象的亮度值Y’。
通过信号导线S1,S2,S3将当前半帧图象A、插补半帧图象及在先半帧图象H的亮度值Y’传送给中间行发生器20，后者在需要时产生相应于图3中步骤S22的用于放大整个图象的另外行的亮度值Y，Y’。相关的色度值CR,CB,CR’,CB’在需要时由中间行发生器16产生。这些当前半帧图象A及对其插补的半帧图象的象点的色度值CR,CB,CR’,CB’及亮度值Y,Y’将通过信号导线S1及S传送到耦合器22。该耦合器将各个彼此相关的亮度值Y,Y’及色度值CR,CB,CR’,CB’及相组合及将这样产生的象点信号通过信号导线S传送到控制单元24，该控制单元控制在电视机显象管上形成图象。控制器26控制两个中间行发生器16,20、半帧图象发生器18及通过存储器控制器28控制半帧图象存储器12。
图11表示图10中装置一部分组成部分的示意图。半帧图象存储器12具有一个开关30，第一半帧图象存储器32，第二半帧图象存储器34及一个双连开关36。去耦器14具有第一去耦单元38及第二去耦单元40。半帧图象发生器18具有一个半帧图象发生单元42及一个旁路开关44。
开关30将传送的半帧图象交替地引导到第一半帧图象存储器32及第二半帧图象存储器34。双连开关36将这样交替地来回转接，即由相应的半帧图象存储器32、34将各个当前半帧图象A传送到第一去耦合单元38，及将各个在先的半帧图象H传送到第二去耦合单元40。
去耦合单元40将在先半帧图象H的象点的亮度值Y传送到半帧图象发生单元42。此外在先半帧图象H的象点的亮度值Y被传送到旁路开关44的一个触点。以此方式，当对当前半帧图象A插补的半帧图象不能产生对图象质量的改进时，半帧图象发生单元42可被旁路开关44旁路。以此方式，例如可实现一种电影模式，其中两个半帧图象出自同一全帧图象。在此情况下，半帧图象发生单元42是多余的及可用旁路开关44旁路。在图11中所表示的状态是半帧图象发生单元42未被旁路开关44旁路。
第一去耦合单元38将当前半帧图象A的象点的亮度值Y传送到半帧图象发生单元42。该半帧图象发生单元42由当前半帧图象A及在先半帧图象H的象点的亮度值Y产生出插补半帧图象的亮度值Y’,及将它传送到旁路开关44的一个触点。当前半帧图象A的两个垂直相邻象点及在其中间的在先半帧图象H的象点的亮度值Y,Y’按行地传送给中间行发生器20。
中间行发生器20在需要时通过相应于图3的步骤S22的线性内插产生附加行象点的亮度值，这些附加行是使当前半帧图象或插补半帧图象的行栅与显象管的行栅适配或用于放大显示图象所需的，及将这样产生的用于相应半帧图象的象点信号传送到耦合器22。第一去耦合单元38将当前半帧图象A的象点的色度值CR,CB传送给中间行发生器16，它以类似中间行发生器20的方式通过线性内插产生与改变的行栅或所需的放大相适应的行。在此情况下该中间行发生器16不仅按象点地产生当前半帧图象及插补半帧图象的行，而且可能产生用于放大图象所需的附加行。象点的色度值CR,CB,CR’,CB’然后被传送给耦合器22。通过开关30及双连开关36的适当开关顺序，在此情况下可相继地传送当前半帧图象及插补半帧图象，由此耦合器22可再给出隔行扫描方法中的图象。但当前半帧图象A及插补半帧图象的行也可交替地传送给耦合器22，由此可根据所谓逐行扫描方法产生一个全帧图象。
图12表示图11中半帧图象发生单元42的组成部分。一个平均值组件46一方面直接地及另一方面在中间连接一个开关48及一个行存储器50的情况下与图11中的第一去耦单元38相连接。一个中值组件52在中间连接一个开关54及一个行存储器56的情况下与图11中的去耦单元40相连接。此外，该中值组件52一方面直接地及另一方面在中间连接一个开关48及一个行存储器50的情况下与第一去耦单元38相连接。另外，行存储器50与图11中中间行发生器20相连接。平均值组件46及中值组件52均与一个权重单元58相连接。
用于产生权重系数Wm的单元60具有一个变化检测器62、一个亮度跳变检测器64及一个求值单元66。变化检测器62一方面直接地及另一方面在中间连接一个开关48及一个行存储器50或开关54及行存储器56的情况下与图11中第一去耦单元38或第二去耦单元40相连接。这同样使用于亮度跳变检测器64。变化检测器62还与中值组件52相连接。变化检测器62及亮度跳变检测器64与求值单元66相连接，后者再与权重单元58相连接。
中间值组件46按象点构成当前半帧图象A一个直接传送行及一个存储在行存储器50中的在先行的垂直相邻象点Ad,Ac的亮度值Y的平均值M。用于插补半帧图象的每个象点的平均值M将传送到权重单元58中。
中值组件52相应于图4中步骤S34通过将当前半帧图象A的两个相继行的垂直相邻象点Ad,Ac的亮度值Y与在先半帧图象H位置上的象点Hd的亮度值相比较按象点地构成值N，如下面还要详细描述的。对于插补半帧图象相应象点的值N将被传送到权重单元58及变化检测器62。
变化检测器62接收当前半帧图象A的两个相继行的象点Ad,Ac及在先半帧图象H的两个相继行的象点Hd,Hc的亮度值Y及用于待产生象点的值N。由它们根据相应于图4中步骤S36的式子来确定差值： afd = | H d - N | + | 3 ( H d - A c ) + ( H c - A d ) | 4
如下面还要详细描述的。接着该差值afd被传送给求值单元66。亮度跳变64按象点地执行在图4的步骤S38中所述的对垂直亮度跳变的检验，同样如下面还要详细描述的，并将求得的二进制跳变值e及二进制运动值fe传送给求值单元66。
求值单元66根据绝对差值afd，二进制跳变值e及二进制运动值fe产生一个权重系数Wm，如图4的步骤S40中所述。该权重系数Wm将被传送到权重单元58，后者按照图4的步骤S42中的等式：
Y’=N+Wm(M-N)
根据权重系数Wm由值N及M产生插补半帧图象相应象点的亮度值Y’。
图13表示根据图12的变化检测器62的电路框图。加法器68的一个输入端与图12中的行存储器56相连接。加法器68的另一输入端将以反相输入中值组件52的输出信号。加法器68的输出端与一个组件70以构成幅值。组件70的输出端与加法器72的输入端相连接。
加法器74的一个输入端与图12中的行存储器56相连接。其另一输入端接收图11中第一去耦单元38的相反符号的信号。加法器74的输出端与一个乘法器76相连接，该乘法器将输入值乘以系数3。乘法器76的输出端与一个加法器78相连接。
另一加法器80的一个输入端与图11中的第二去耦单元40相连接。加法器80的第二输入端接收图12中行存储器50的符号反向的信号。加法器80的输出端与加法器78的第二输入端相连接。加法器78的输出端与一个除法器82相连接，该乘法器使输入值除以4。
乘法器82的输出端与一个构成幅值的组件84相连接。加法器72的第二输入端与组件84的输出端相连接。加法器72的输出端与图12中的求值单元66相连接。
加法器68将图8中象点Hd的亮度值与图12的中值组件52的符号反向的输出信号N相加。组件70由该差值构成幅值及将该值传送给加法器72。加法器74将象点Hd的亮度值与图8的象点Ac符号反向的亮度值相加。组件70由该差值构成幅值及将该值传送给加法器72。乘法器76将该差值乘以3及将其结果传送到加法器78。加法器80将象点Hc的亮度值与图8的象点Ad符号反向的亮度值相加及将该差值输出给加法器78。加法器78将输入给它的两个输入值相加及将结果传送给除法器82。除法器82将该值除以4，及组件84由除法器82的输出值构成幅值及将该幅值传送给加法器72。加法器72将输入到它的输入值相加及将结果作为差值afd传送给图12的求值单元66。
图14表示根据图12的亮度跳变检测器64的电路框图。加法器86的一个输入端与图11中的第一去耦单元38相连接。加法器86的另一输入端通过一个符号反向器与图12的行存储器50相连接。加法器86的输出端与一个比较器88及一个比较器90相连接。此外比较器88,90与一个输入单元92相连接。两个比较器88,90的输出端与一个或门94的输入端连接。或门94的输出端与图12的求值单元66相连接。
加法器96的一个输入端与图11中的第二去耦单元40相连接。加法器96的另一输入端通过一个符号反向器与图12的行存储器56相连接。加法器96的输出端与两个比较器98,100相连接。此外比较器98。100与输入单元92相连接。两个比较器98,100的输出端与一个或门102的输入端连接。此外比较器98的输出端与一个具有反相输出端的异或门104相连接及通过开关106与一个中间存储器108相连接。该中间存储器108与另一个具有反相输出端的异或门110相连接。异或门104,110的各另一输入端与比较器90的输出端相连接。
异或门104的反相输出端与一个三输入与门112相连接。与门112的另两个输入端和或门102及或门94相连接。
异或门110的反相输出端与一个三输入与门114的输入端相连接。或门102通过一个开关116及一个中间存储器118和与门114的第二输入端相连接。与门114的第三输入端和或门94的输出端相连接。
与门112的输出端及与门114的输出端与一个或门120的输入端相连接。或门120的输入端与图12的求值单元66相连接。
加法器86将图8中象点Ac的亮度值与象点Ad的符号反向的亮度值相加。该差值d0被传送到两个比较器88及90。这些比较器88及90将值d0与一个阈值Te相比较，该阈值由输入单元92输入。输入单元例如可为一个可编程寄存器。
当比较器88确定出值d0小于-Te时，它将一个二进制输出值1输出给或门94的输入端。当比较器90确定出值d0大于Te时，它将一个二进制输出值1输出给或门94的输入端。其它情况下各比较器88,90二进制值0。
当比较器88,90中一个将二进制输出值1输出给或门94时，则在图8中位置Xi上出现了亮度跳变。然后或门94输出一个等于1的二进制差值e0。其它情况下e0等于0。该二进制差值e0作为二进制跳变值e输出给图12中的求值单元66。此外比较器90的二进制输出信号作为二进制方向值S0输出给具有反相输出端的异或门110的一个输入端。
加法器96将图8中象点Hc的亮度值与象点Hd的符号反向的亮度值相加。该差值d2被传送到两个比较器98,100的输入端。这些比较器88及90将差值d2与阈值Te相比较，该阈值由输入单元92输入。
当值d2小于-Te时，比较器100将一个二进制输出值1输出给或门102。当值d2大于Te时，比较器98将一个二进制值1输出给或门102。当比较器98,100的输出值问时，则在图8中的象点Hc及Hd之间具有亮度跳变，及或门102输出一个等于1的二进制差值e2。比较器98的输出值作为二进制方向值S2传送。
在上面一个步骤中构成图8中象点He及Hd的亮度之间的差值d1及以相应方式与阈值Te相比较。由此产生的二进制差值e1及二进制方向值S1各被存储在中间存储器118或108中。
具有反相输出端的异或门104将二进制方向值S0与二进制方向值S2相比较。当这两个二进制方向值S0及S1相等时，该异或门104将二进制值1输出给与门112。类似地，当个二进制方向值S0及S1具有相等值时，具有反相输出端的异或门110将二进制值1输出给与门114。当两个二进制差值e0,e2均具有值1并当具有反相输出端的异或门104将值1传送给与门112时，该与门将二进制值1传送给或门120。该情况是，在图8中象点Ad及Ac或Hd及Hc之间在同一方向上出现亮度跳变。
类似地，当异或门110的输出值及两个二进制差值e0,e1均具有值1时，与门114将二进制值1传送给或门120。当与门112及与门114中至少一个的输出值为二进制值1时，或门120将二进制值1作为二进制运动值fe输出给图12中的求值单元66，否则值fe等于0。
图15表示根据图12的求值单元66的电路框图。加法器122的输入端与图13中加法器72的输出端相连接。加法器122的另一输入端通过一个符号反向器与一个多路器124的输出端相连接。多路器124的控制端与图14中的或门94相连接。此外，该多路器124与一个输入单元126相连接。加法器122的输出端及多路器124的另一输出端与一个除法器128相连接。除法器128的输出端与一个组件130相连接，后者的输出端与一个多路器132的一个输入端相连接。多路器132的另一输入端接收二进制值1。一个与门134的一个输入端与图14中的或门94相连接。与门134的另一输入端通过一个反相器与图14中的或门120相连接。与门134的输出端与多路器132的控制输入端相连接。多路器132的输出端与图12中的权重单元58相连接。
当多路器124通过其控制输入端从图14中的或门94接收到一个等于1的二进制跳变值e时，它将等于T1s的值T以反向符号输出给加法器122及将等于D1s的值D输出给除法器128。当e等于0时，多路器124将等于Tks的值T以反向符号输出给加法器122及将等于Dks的值D输出给除法器128。加法器122将来自图13中加法器72的绝对差值afd与来自多路器124的具有反向符号的值T相加。除法器128然后将该差值afd-T除以由多路器124传送来的值D及将商值传送给组件130。当该输入值大于0及小于1时，组件130将该输入值不变地输出；当该输入值小于0时，它输出值0；及当该输入值大于1时，它输出值1。组件130的该值及值1供给到多路器132。
来自图14中或门94的的二进制跳变值e被传送到与门134的一个输入端。来自图14中或门120的的二进制运动值fe被反向地传送到与门134的另一个输入端。当二进制跳变值e为值1及二进制运动值fe为值0时，与门134将二进制值1输出给多路器132。多路器132由此将值1作为权重系数Wm传送给图12中的权重单元58。其它情况下，与门134将值0输出给多路器132。在此情况下，多路器132将由组件130传送来的值作为权重系数Wm传送给图12中的权重单元58。
图16表示根据图12的权重单元58的电路框图。加法器136的一个输入端与图12中平均值组件46的输出端相连接。加法器136的另一输入端通过一个符号反向器与图12的中值组件52的输出端相连接。加法器136的输出端与一个乘法器138的输入端相连接。乘法器138的另一输入端与图15中的多路器132相连接。乘法器138的输出端与加法器140的一个输入端相连接。加法器140的另一输入端与图12的中值组件52的输出端相连接。加法器140的输出端与图11中旁路开关44的一个触点相连接。
加法器136将图12中平均值组件46构成的平均值与取反向符号的图12的中值组件52构成的中值相加。该差值M-N在乘法器138上与来自图15中多路器132的权重系数Wm相乘。加法器140将该乘积与图12的中值组件52构成的中值N相加，及它将这样产生的作为插补半帧图象的相关象点的亮度值Y，传送到旁路开关44的一个触点上。
图17表示图12的中值组件52的电路框图。比较器142的一个输入端与图11中第一去耦单元38相连接。比较器142的另一输入端与图12中行存储器50相连接。比较器142的输出端与一个组件144相连接。
另一比较器146的一个输入端也与图12中行存储器50相连接。比较器146的另一输入端与图12中行存储器56相连接。比较器146的输出端与组件144相连接。
第三比较器148的一个输入端与图12中行存储器56相连接，及另一输入端与图11中去耦单元38相连接。比较器148的输出端与组件144相连接。
组件144的输出端与一个多路器150相连接，后者的输出端与图12中的权重单元58及变化检测器62相连接。此外，多路器150的三个输入端与图11中去耦单元38及图12中的行存储器50,56相连接。
比较器142将由去耦单元38刚传送的当前半帧图象A的行象点Ac的亮度值与在先传送的并存储在行存储器50中的当前半帧图象A的行象点Ad的亮度值相比较。当象点Ad的亮度值大于象点Ac的亮度值时，比较器142将一个相应于二进制值1的信号输出给组件144。比较器146将象点Ad的亮度值与存储在行存储器56中的在先半帧图象H的行象点Hd的亮度值相比较，及比较器148将象点Ac与象点Hd的亮度值相比较。当象点Hd的亮度值大于象点Ad的亮度值时，比较器146将二进制值1的信号输出给组件144，及当象点Ac的亮度值大于象点Hd的亮度值时，比较器148将相应于二进制值1的信号输出给组件144。在其它情况下比较器142,146,148将输出二进制值0给组件144。
组件144是一个所谓查找表，它将由比较器142,146,148输入的二进制值与表中存储的值相比较，对此下面还要详细描述。根据输入的二进制值将对一个2比特字长的二进制值ST赋于一个存储在表中的值及传送给多路器150。然后多路器150根据该二进制值ST将作为中值N的象点Ac,Ad或Hd的亮度值传送给图12中的权重单元58及变化检测器62。
图18表示一个表，借助它组件144根据由比较器142,146,148输入的值确定二进制值ST。在该表第一栏中登入的是比较器142的输出值，在第二栏中是比较器146的输出值及在第三栏中是比较器148的输出值。在第四栏中登入的是由这三个输出值产生的二进制值ST。此外，在图18的表第五栏中表示每个象点，它们的亮度值Y作为与二进制值ST对应的中值N输出到权重单元58及变化检测器62。
在此情况下根据该表可以确定：这三个象点Ac,Ad或Hd中的哪个具有这三个象点Ac,Ad或Hd的平均亮度值N。然后将该平均亮度值作为中值N输出。
图19表示图11中中间行发生器16的电路框图。加法器152的一个输入端与图11中第一去耦单元38相连接。加法器152的另一输入端通过一个符号反向器与一个行存储器154相连接，后者通过一个开关156也与第一去耦单元38相连接。加法器152的输出端与一个乘法器158的一个输入端相连接，该乘法器的另一输入端通过一个除法器160与图10中控制器26相连接。乘法器158的输出端与除法器162的一个输入端相连接，后者另一输入端与图10的控制器26相连接。除法器162的输出端与加法器164的一个输入端相连接。加法器164的另一输入端与行存储器154相连接。加法器164的输出端与图11中耦合器22相连接。中间行发生器16对于两个色度CR,CB各具有一个与图19相应的电路布置。
加法器152将刚传送的行象点的色度值与符号反向的、在先传送的并存储在行存储器154中的行的垂直相邻象点的色度值相加。该差值被传送给乘法器158。图10中的控制单元26将一个值abst输出给除法器160，它将该值除以2及将值abst/2输出给乘法器158。该值abst相应于待内插象点与当前半帧图象在先象点Ad之距离，即abst可取值0及一个相应于原行栅两倍的值之间的值。乘法器158将两个输入值相乘，及将乘积输出给除法器162。除法器162从图10的控制器26接收一个值Zr，该值相应于全帧图象的原行栅。除法器162将由乘法器158传送给它的值除以值Zr及将其结果输出给加法器164。加法器164将它从行存储器154得到的值与来自除法器162的值相加。加法器164将该和值作为待内插象点的亮度值输出到图11中耦合器22。如在当前半帧图象A的相继行之间需要内插多个行象点时，则在当前行的色度值被传送到之间行发生器16之前，开关156将打开，由此在行存储器154中的在先行的色度值不会被当前行的色度值改写。
图20表示图11的中间行发生器20的电路框图。乘法器166的每个输入端与图11中第一去耦单元38及与图12中行存储器50相连接。该乘法器166的输出端与一个加法器168相连接通过一个符号反向器与一个加法器170相连接。此外加法器170与图12中的权重单元58相连接。加法器170的输出端与一个乘法器172相连接。
加法器174的一个输入端直接与图10的控制器26相连接及它的另一输入端通过一个符号反向器与图10的控制器26相连接。加法器174的输出端通过一个符号反向器与一个加法器176相连接，后者的另一输入端与图10的控制器26相连接。加法器176的输出端与一个多路器178相连接，后者的第二输入端与图10的控制器26相连接。比较器180的输入端与加法器174相连接。比较器180的输出端与多路器166,178的控制输入端相连接。
多路器178的输出端与乘法器172的另一输入端相连接，后者的输出端与除法器182的一个输入端相连接。除法器182的第二输入端与图10中的控制器26相连接。除法器182的输出端与加法器168的第二输入端相连接，后者的输出端与图11中的耦合器22相连接。
加法器174从值abst中减去值Zr，其中该加法器从图10中的控制器26得到这两个值。加法器176从由图10中的控制器26得到的值Zr中减去值由加法器174得到的abst-Zr，即加法器176构成值2Zr-abst。加法器176将该值传送到多路器178的一个输入端，该多路器通过其第二输入端接值abst。当比较器180识别出由加法器174得到的差值abst-Zr大于0时，它将二进制值1输出到两个多路器166,178的控制输入端。在此情况下，多路器166将它从第一去耦单元38得到的象点Ac的亮度值输出给两个加法器168,170，加法器170从它由图2中权重单元58得到的亮度值Y’中减去象点Ac的亮度值，及将该差值输出到乘法器172。在此情况下，该乘法器172从多路器178得到值2.Zr-abst，及将该值乘以从加法器170得到的值。除法器182将它从乘法器172得到的值除以从图10中的控制器26得到的值Zr。除法器182将这样得出的值传送给加法器168，后者在该值上加象点Ac的亮度值，及将其结果作为待内插的象点输出给耦合器22。
当比较器180识别出差值abst-Zr小于0时，它将二进制值0输出到两个多路器166,178的控制输入端。在此情况下，多路器166将它从图12的行存储器50得到的象点Ad的亮度值输出给两个加法器168,170，加法器170从它由图2中权重单元58得到的亮度值Y’中减去象点Ad的亮度值，及将该差值输出到乘法器172。在此情况下，该乘法器172从多路器178得到由听0的控制器26输入的值abst，及将两个输入值相乘。除法器182将该乘积除以从图10中的控制器26得到的值Zr。除法器182将其结果值传送给加法器168，后者在该值上加由多路器166得到的象点Ad的亮度值。加法器168及将该和值作为待内插的象点输出给图11的耦合器22。

Claims (17)

1．象点信号形式的半帧图象中使隔行扫描方法产生的图象序列的图象重复频率加倍的方法，
其中至少存储每个当前半帧图象(A)前面的半帧图象(H)，及其中按象点通过当前半帧图象(A)的象点信号和存储的半帧图象(H)的象点信号的比较来产生对该当前半帧图象(A)插补的第一半帧图象，其特征在于：
通过对于每个象点构成与该象点垂直相邻的当前半帧图象(A)的两个象点信号的平均值来产生对当前半帧图象(A)插补的第二插补半帧图象，及
根据该象点及垂直相邻的象点的象点信号的空间及时间变化来选择第一或第二插补半帧图象。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于：根据该象点及相邻的象点的象点信号的空间及时间变化来产生一个权重系数(Wm)及根据该权重系数(Wm)选择一个在第一插补半帧图象的象点信号值(N)及第二插补半帧图象的象点信号值(M)之间的一个值。
3．根据权利要求2的方法，其特征在于：根据该权重系数(Wm)来选择象点信号的亮度值。
4．根据权利要求3的方法，其特征在于：对于第一插补半帧图象的每个象点由它的亮度值及与该象点相邻的当前半帧图象(A)及在先半帧图象(N)的象点的亮度值来求得一个差值(afd)。
5．根据权利要求4的方法，其特征在于：该差值(afd)作为变化的量度被使用。
6．根据权利要求2至5中一项的方法，其特征在于：对于插补半帧图象的每个象点确定与该象点相邻的当前半帧图象(A)的象点的亮度值的第一垂直差值(d0)。
7．根据权利要求2至6中一项的方法，其特征在于：对于插补半帧图象的每个象点确定与该象点对应的象点及与该象点垂直相邻的在先半帧图象(H)的象点的亮度值的第二及第三垂直差值(d1,d2)。
8．根据权利要求7的方法，其特征在于：通过将这三个垂直差值(d0,d1,d2)与一个预定阈值相比较产生出三个二进制垂直差值(e0,e1,e2)及三个相关的二进制方向值(s0,s1,s2)，它们指示在相应位置上亮度跳变的存在及其方向。
9．根据权利要求8的方法，其特征在于：通过将这三个二进制垂直差值(e0,e1,e2)及三个二进制方向值(s0,s1,s2)的比较产生一个二进制跳变值(e)，它指示在插补半帧图象的象点位置上亮度的跳变，及产生一个二进制运动值(fe)，它指示亮度跳变是否稳定。
10．根据权利要求9的方法，其特征在于：根据差值(afd)，二进制跳变值(e)及二进制运动值(fe)来确定权重系数(Wm)。
11．根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：对当前半帧图象(A)插补的半帧图象的象点信号的色度值对于每个象点通过在两个与它垂直相邻的当前半帧图象(A)的象点的色度值之间的线性内插来产生。
12．根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：按象点产生当前半帧图象(A)及对它插补的半帧图象的另外行。
13．根据权利要求12的方法，其特征在于：通过线性内插由垂直相邻的象点来产生另外的行。
14．根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：插补半帧图象的产生可被抑制。
15．根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：图象重复频率这样地被加倍，即以隔行扫描方法相继地传送当前半帧图象(A)及插补半帧图象。
16．根据权利要求1至14中一项的方法，其特征在于：图象重复频率这样地被加倍，即作为全帧图象共同地传送当前半帧图象(A)及插补半帧图象。
17．象点信号形式的半帧图象中使隔行扫描方法产生的图象序列的图象重复频率加倍的装置，
具有至少一个半帧图象存储器(32,34)，用于存储每个当前半帧图象(A)前面的半帧图象(H)，及
具有一个中值组件(52)，它按象点通过当前半帧图象(A)的象点信号和存储的半帧图象(H)的象点信号的比较来产生对该当前半帧图象(A)插补的第一半帧图象，其特征在于：
平均值组件(46)，它通过对于每个象点构成与该象点垂直相邻的当前半帧图象(A)的两个象点信号的平均值来产生对当前半帧图象(A)插补的第二插补半帧图象，及
设有一个单元(60)，它检测该象点及垂直相邻的象点的象点信号的空间及时间变化及根据所检测的空间及时间变化来选择第一或第二插补半帧图象。
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