CN1540994A - 可调式临界值的帧种类检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种可调式临界值的帧种类检测方法，是根据影像中帧场差异值的信息动态设定计数器临界值，由此判断影像中的帧种类是属于交错式帧(interlaced frame)或是顺序式帧(progressive frame)，以排除场差异所造成的判断错误，达到提高帧种类判断的精确度的目的。

Description

可调式临界值的帧种类检测方法

技术领域

本发明为一种可调式临界值的帧种类检测方法。是以一可调的临界值作为影像中的帧是交错式帧或顺序式帧的判断标准，以避免因场差异过大所造成的帧种类判断错误，达到提高帧判断的精确度的目的。

背景技术

目前视频画面的影像由每秒传送30个帧(frame)所组成，进而产生连续的动态影像，每一帧由多条扫描线组合而成(以National TelevisionSystem Committee；NTSC为例，传送525条扫描线)，也就是每一帧利用1/30秒来传送525条扫描线。

而上述视频的帧目前可分为二种，分别为交错式帧(interlaced frame)及顺序式(progressive frame)帧，其中交错式帧其扫描方式系将每一帧再分为顶图场(top-field)及底图场(bottom-field)，其中顶图场为偶数的扫描线，底图场则为奇数的扫描线，然后分成两次分别扫描，如先扫描顶图场再扫描底图场后产生一完整的帧；而顺序式(progressive)帧的扫描方式则为一次性传送整个帧(Frame)所有的扫描线，然后一线一线顺序扫描。

图一(a)及图一(b)分别为交错式帧10及顺序式帧11的影像示意图，由前述可知，由于交错式帧10的扫描方式为在不同的时间分别传送顶图场(偶数扫描线)及底图场(奇数扫描线)，因此会在如图一(a)中的方形影像100及三角形影像101的轮廓边缘产生如梳状的影像(一般称为梳状因子(comb factor))，分辨率较差，相对的画面品质亦较差；而由于顺序式帧11为同时传送整个帧，因此不会产生如图一(a)中的梳状因子。

由前述可知由于梳状因子的产生对于分辨率有极大的影响，因此在输出影像之前要进行一检测程序，以检测输入的帧为交错式帧还是顺序式帧，若检测为交错式帧，则画面在输出之前会有一解交错(deinterlacing)处理步骤以将梳状因子消除，以获得更佳的影像输出质量；若为顺序式帧，则不需经过解交错步骤而直接输出影像。

传统的检测程序如图二所示，首先在步骤201中，计数器设为零，输入一可计算出像素梳状因子值(comb factor)的帧函数式F(n)，接着进行步骤202，将所有像素代入此帧函数式F(n)中，步骤203，对所有像素进行扫描以计算像素的梳状因子值(comb factor)，此梳状因子值计算的数学公式将在下面描述；步骤204中，判断每一像素的梳状因子值是否大于临界值，若大于临界值，则进入步骤205中，将计数器值加1；若梳状因子值小于临界值，则进入步骤206，判断是否为最后一帧像素的梳状因子；若是，则进入步骤207；若否，则重复步骤203至步骤206；步骤207，判断计数器中数值是否小于临界值，若计数器中数值小于临界值时，则在步骤208判断其帧种类为顺序式帧，若计数器数值大于临界值时，则进入步骤209判断其帧种类为交错式帧；最后，结束检测程序。

图三所示为图二中步骤203计算一像素的梳状因子值的帧像素示意图，其中欲计算的像素30发生于图中所示之X(坐标(x，y))位置，且其像素值(pixel value)为“x”，而所示第一像素31与第二像素32为与像素30在不同图场的邻近像素，其中第一像素31的像素值为“b”、第二像素32之像素值为“e”，而其计算像素30梳状因子值的公式为：

梳状因子(Comb Factor(x，y))＝(b-x)×(e-x)-(b-e)²

虽然利用公式算出每一像素的梳状因子值然后与一设定的固定临界值作比较可判断此像素是否为梳状因子，最后再根据梳状因子的总数(即计数器数目)可判断出帧种类，但是此种方法也会造成误判。其原因是由于梳状因子的数目与顶场(top field)与底场(bottem field)的差异成比例关系，其差异的比例关系如图四所示，大致呈一正比的线性关系；也就是说如果一交错式帧包含有慢动作或较低频率的对象，那么场差异值较小，相对而言梳状因子数目也会较少。但若影像内容较复杂时，例如影像中包含有如树叶、碎石头等较复杂的对象时，即使在顶场及底场间没有时间差(亦即为顺序式帧)，其所算出的梳状因子的数目仍有可能会较大；因此，如果只使用一固定的临界值作为判断帧种类的依据，仍有可能会产生将一慢动作或较低频率的交错式帧误判为顺序式帧；或将一快动作或高频率的顺序式帧误判为一交错式帧的可能，因而造成将交错式帧未经解交错处理步骤即输出，使影像输出质量受损。

为解决上述因使用固定临界值而造成帧种类的误判，提高影像种类判断的正确率，本发明提出一种可调式临界值的帧种类检测方法来达到更精确地判断交错式帧及顺序式帧。

发明内容

本发明为一种可调式临界值的帧种类检测方法。以影像中场差异的信息作一初步的判断操作，然后根据场差异值动态地调整计数器临界值，作为影像中帧种类是属于交错式帧(interlaced frame)或是顺序式帧(progressive frame)的判断标准，以排除场差异所造成的错误判断，并达到提高判断帧种类精确度的目的。

为达到上述目的，本发明的可调式临界值帧种类检测方法先设计数器为零，并在时间场n时输入帧一函数式F(n)，然后计算出帧(frame)所在的场差异值；再与一设定的场差异上限值(Fi-th)比较；当场差异值小于设定的场差异上限值(Fi-th)时，即可根据场差异值的信息动态地设定计数器临界值；然后算出帧中大于梳状因子临界值的梳状因子数目并与该设定之计数器临界值比较，并判断其帧种类是属于交错式帧或是顺序式帧；以决定是否进行解交错像素的步骤。

有关本发明的详细内容及技术，现配合附图说明如下。

附图说明

图一(a)为交错式帧的影像输出示意图；

图一(b)为顺序式帧的影像输出示意图；

图二为现有技术检测帧种类方法的流程示意图；

图三为计算一像素的梳状因子值的帧像素示意图；

图四为梳状因子数目与场差异值的示意图；

图五为本发明的可调式临界值帧种类检测方法优选实施例之一的流程示意图；及

图六为本发明实施例将场差异值再细分为四个临界值的示意图。

符号说明：

10  交错式帧；

100 方形影像；

101 三角形影像；

11  顺序式帧；

30  像素；

31  第一邻近像素；

32  第二邻近像素；

d1  第一场差异值；

d2  第二场差异值；

d3  第三场差异值；

d4  第四场差异值；

counter-th1 第一预定计数器临界值；

counter-th2 第二预定计数器临界值；

counter-th3 第三预定计数器临界值；

counter-th4 第四预定计数器临界值；

具体实施方式

图五为本发明可调式临界值帧种类检测方法的一优选实施例流程示意图，包括下列步骤：

首先，进行步骤501，设定计数器为零，输入一帧函数式F(n)，由于此帧函数式在现有技术中已涉及，在此不再赘叙。接着进行步骤502，计算出帧(frame)在时间场n时的场差异值，其场差异值公式可为：

其中，M及N分别代表帧(flame)的高度及宽度，F(x，2y，n)及F(x,2y+1，n)则分别代表其顶图场及底图场的像素值。

当算出场差异值后，即进入步骤503，将算出的场差异值与一设定的场差异上限值(Fi-th)比较；若场差异值大于或等于设定的场差异上限值时，即进入步骤512，判定其为交错式帧；若场差异值小于设定的场差异上限值(Fi-th)时，即进入步骤504，动态地调整计数器临界值，其调整方式将在下面进行描述；接着，在步骤505中将帧中所有像素代入帧函数式F(n)中，并计算出所有像素的梳状因子值506；于步骤507中判断梳状因子值是否大于或等于梳状因子临界值(comb TH)，若梳状因子值大于或等于梳状因子临界值时，即将计数器加1(步骤508)，若梳状因子值小于梳状因子临界值时，则进入步骤509；步骤509，判断是否为最后一像素，若是，即进入步骤510；若否，则重复步骤506，继续计算下一梳状因子值；步骤510，判断计数器数值是否小于或等于调整的计数器临界值，若是，则判定其为顺序式帧511，若否，则判定其为交错式帧512，最后，结束检测流程。

在步骤504中，计数器临界值的动态调整，其一实施例如图六所示，并参照图四，由图四中可知场差异值的大小与梳状因子数目的大小大致呈一线性的比例关系，因此，可将场差异值再细分为数个场差异数值以分出数个范围，在本实施例中分为四个，分别为第一场差异值dl、第二场差异值d2、第三场差异值d3及第四场差异值d4；其中第一场差异值即为前述的场差异上限值(Fi-th)，当计算出的场差异值介于第一场差异值d1与第二场差异值d2之问时，则其计数器的临界值动态调整至第一预定计数器临界值(Counter-thl)，当计算出的场差异值介于第二场差异值d2与第三场差异值d3之间时，则其计数器的临界数值动态调整至第二预定计数器临界值(Counter-th2)；当计算出的场差异值介于第三场差异值d3与第四场差异值d4之间时，则其计数器的临界值动态调整至第三预定计数器临界值(Counter-th3)；若计算出的场差异值介于第四场差异值d4与0之间时，则其计数器的临界值动态调整至第四预定计数器临界值(Counter-th4)。

值得一提的是，将该场差异值与一场差异上限值比较可提供一快速的帧种类辨别方式，若场差异值未超过场差异上限值，须经由图五步骤504至步骤510来判断此帧为交错式帧或为顺序式帧；但若场差异超过场差异上限值，则可直接辨别为交错式帧而不需经由图五步骤504至步骤510的步骤。

以上为本发明可调式临界值帧种类检测方法实施例的详细说明，本发明先计算出帧(frame)在时间n时的场差异值与一场差异上限值作一判断比较，然后再动态地调整计数器的临界值，以改善对交错式帧或顺序式帧的判断，提高帧种类判断的正确率。

综上所述，充份表明本发明可调式临界值帧种类检测方法在目的及功效上深富实施的进步性，极具产业价值，且为目前市场上前所未见的新发明。

但以上所述，仅为本发明的优选实施例，应不能以之限定本发明的实施范围，例如计数器不仅能分成四个临界值，更能依需要分成更多或更少个临界值。即大凡依本发明权利要求所作的同等变化与修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围。

Claims (6)

1、一种可调式临界值的帧种类检测方法，包括：

输入一帧；

计算该帧在一时间场时的场差异值；

根据该场差异值动态调整计数器临界值；

计算帧所有像素的梳状因子值；

判断该梳状因子值是否大于梳状因子临界值，若梳状因子值大于梳状因子临界值时，即将计数器加一；

根据计数器数值及该调整的计数器临界值判断出该帧种类；及

结束检测。

2、如权利要求1所述的可调式临界值帧种类检测方法，根据该场差异值动态调整计数器临界值的步骤，包括：

将该场差异值与一设定场差异上限值比较；

若该场差异值大于或等于该设定场差异上限值时，即判定其为交错式帧；及

若该场差异值小于该设定场差异上限值时，即动态的调整计数器临界值。

3、如权利要求1所述的可调式临界值帧种类检测方法，计算帧所有像素的梳状因子值的步骤，是将该像素代入一帧函数式中，以计算出该像素的梳状因子值。

4、如权利要求1所述的可调式临界值帧种类检测方法，在根据计数器数值及该调整的计数器临界值判断出该帧种类的步骤中，若计数器数值大于该调整的计数器临界值，则判定其为交错式帧，若小于该调整的计数器临界值，则判定其为顺序式帧。

5、如权利要求1或2项所述的可调式临界值帧种类检测方法，其中，该动态调整计数器临界值的步骤中包括：

将场差异临界数值再细分为数个临界值，且每一临界值至其邻近临界值之间的范围对应至一预定的计数器临界值；及

根据该场差异值，设定其计数器临界数值至对应的预定计数器临界值。

6、如权利要求5项所述的可调式临界值帧种类检测方法，其中，将场差异临界值分为第一场差异值、第二场差异值、第三场差异值及第四场差异值，当计算出的场差异值介于第一场差异值与第二场差异值之间时，则该计数器临界值动态调整至第一预定计数器临界值，当计算出的场差异值介于第二场差异值与第三场差异值之间时，则其计数器的临界值动态调整至第二预定计数器临界值；当计算出的场差异值介于第三场差异值与第四场差异值之间时，则其计数器临界值动态调整至第三预定计数器临界值；当计算出的场差异值介于第四场差异值与零值之间时，则其计数器临界值动态调整至第四预定计数器临界值。

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