200529652 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明提供—種能增進於—影像中物體轉角處之方向性内插 的精確度的方法與裝置，尤指—削來控制—待内插像素之内插 方向的方法與裝置。 【先前技術】 傳統的内插方法係假設-待内插之二維影像是由複數個一維 影像所組成，且該二維影像也因此麵直地或水平軸插。如此 的處理可能在該影像巾帶來不想要的_狀鏡邊緣。於是同業 中有人發表某些方向性内插方法來解決上述問題。 如第1圖所示，ELA演算法（請參考·· “τ· D〇yle _ Μ·
Looymans，Progressive scan conversion using edge information，，，L·
Chiariglione，ed· Signal Processing of HDTV II，Elsevier Science
Publishers RV·，North-H〇lland，pp· 711_721，199〇)係為習知方向性 内插方法之典型。第1圖所示方向.13卜132、與133當中對應具 有最小“像素值差”的一對像素的方向首先被選出，其中“像素 值”係為“像素的值”之簡稱，而上述“像素值差，，就代表一對像 素的值的差異，以下皆以“像素值，，與“像素值差，，進行說明。這 200529652 些像素值通常代表每一像素的亮度（brightness)及/或色彩（c〇i〇r) 的階數，柯能代料—像素的輝度⑴她·) 及/或彩度 (chrominance)的階數，其中同業熟知的灰階（以咖㈣即該 等像素值的典型。舉例而言，假設像素⑴、123彼此她且形成 邊、、彖的^分，而像素11卜123的像素值差小於像素112、122 的像素值差，且小於像素113、121的像素值差。於是，方向性内 插須沿著方向m來進行崎算内插像素m的像素值。也就是 說，内插像素152的像素值係透過計算像f m、I23的像素值的 平均值而取得。如第2圖所示，像素2(U、202、與203係被垂直 地内插，而像素2H、212、與213係沿著-内插影像之物體21〇 的邊緣215被内插。第2圖所示像素中的陰影係象徵性地代表每 -像素於内插後的像素值。顯舰，本例中的顯狀邊緣的問題 已被方向性内插解決了。關於ELA演算法的變化的更多資訊，請 苓考美國專利案號5,742,348與6，133,957。 然而，上述習知的方向性内差帶來物體轉角處錯誤處理的新問 題。如第3圖所示，像素則、3〇2、與3〇3係分別沿著不適當的 方向311、312、與313被内插。像素301、302、與3〇3應該代表 一内插影像之物體300的直角的轉角處卻被不適當地内插了。於 内插之後，上述直角的轉角處基本上已變成圓形的轉角了。相似 地，像素304、305、與306也被不適當地内插了。 200529652 【發明内容】 因此本發明之目的之-在於提供一種用來控制一待内插像素 之内插方⑽方法與相繼置，崎決上制題。本發明之目的 另具有於-方向性内插程序當中或之後進行—交叉_程序，以 增進於一影像中物體轉角處之方向性内插的精確度。 本發明提供-種用來控制一待内插像素之内插方向之方法與 相關裝置。該待内插像素須嶋於—影像巾兩狀間，而該影像 具有複數個以矩陣格式排狀像素。需要說明的是，該兩列即一 第-列與m中第-、第二並不代表該兩列於該影像中 之排列順序、也不代表該兩列必，密相鄰，而僅代表兩個不同 列。依據一實施例，該方法具有計算複數個第一水平像素值差與 複數個第二水平像素值差，每―第—水平像素值差係為兩個位於 該第-狀像素之值異，每-第二水平像素值祕為兩個位 於該第二列之像素之值的差異。該複數個第一水平像素值差與該 複數個第二水平躲值差係分別對應該影像以該待内插像素為原 點之兩相對象限。該方法另具有比較該複數個第一水平像素值差 與一第一門檻值，且比較該複數個第二水平像素值差與一第二門 松值’以控制该内插方向是否正交（0rth0g0nai)於該第一列與該 200529652 本發明於提供上述方法之同時，賴應地提供一種帛來控制一 待内插像素之哺方向之裝置。該待嶋像素助插於—影像中 兩列之間，而該影像具有複數個以矩陣格式制之像素。該兩列 即-第-顺-第二列，其中第―、第二並不代表該兩列於該影 像中之排列順序、也不代表該兩列必然緊密相鄰，而僅代表兩個 不同列。依據該實補，該裝置具有—運算單元，用來計算複數 個第一水平像素值差與魏個第二水平像素值差，每-第一水平 像素值差縣兩條於該第—狀像素之制差異，每—第二水 平像素值錢為兩個位於該第二狀像素之值的差異。該複數個 第水平像素值差與該複數個第二水平像素值差係分別對應該影 像以補内插像素為原點之兩械象限。該裝置另具有—處理單 元^電連接於該運算單元，时控制_插方向。該處理單元比 ^亥複數個第-水平像素值差與—第―服值，且比較該複數個 第二水平像素值差與m值，啸繼_方向是否正交 於該第一列與該第二列。 本&月的好處之一是，該被内插之影像中物體轉角處之方向性 内插的精確度確實被改善了。 【實施方式】 &月提t、$重用來控制一待内插像素之内插方向之方法與 200529652 裝置。該待内插像素須内插於—影射兩列之間，而該影像具有 複數個以矩陣格式湖之像素。需要·的是，實關中的該兩 列即-第-列與-第二列，其中第―、第二並不代表該兩列於該 影像中之排列順序、也不代表該兩列必然緊密相鄰，而僅代表兩 個不同列。於以下的實施例中，該複數轉素就—列—列地排列 成-個二維_。本發明的方絲增賴影像財向性内差程序 之精確度，其中該方向_餘相目的之—是透過產生複數個 額外的像素來增加該影像的解析度。尤須留意岐，只要不妨礙 本發明的實施’町實酬巾的缝程射叹基紐八演算 法、ELA料摘變化、或其它方向性_鮮法。本發明的方 法能依據财向性_程序赴職附轉叙_方向。本發 明之目的另具有於該方向_插程序當巾或之後進行—交又债測 矛序以&進於錄像巾物體轉肖處之方向軸插的精確度。 制時參考第4圖、第5圖、與第6圖。第㈣依據本發明 貫施例之像素内插的方法的流賴。第5 _用來實現第4 #二方法之視口孔處理m〇〇的方塊示意圖。視訊處理裝置5〇〇 ^有一方向性内插單元別，用來進行該方向性鳴程序，一儲存 早疋520 ’用來儲存該影像的資料，以及—控繼置別，而控制 =!有一運算單元530a與一處理單元53〇ρ。尤須留意的 疋异早兀53〇a與處理單元53〇ρ可以整合為_單—模組而成 200529652 為上述的控繼置53〇。糾，運算單元53Ga /或處理單元53〇p 也可以一被設置於方向性内插單元51〇。方向性内插單元5i〇可產 生-暫時方向Dir—Temp，而控制裝置53〇依據第5圖所示像素資 料’即第5圖所示影像資料的一部分，以及暫時方向Dir—T卿來 輸出向Dir_Coir。第6 ϋ為依據本實施姻於儲存單元 52〇中之像素資料的運算函數“Α”的—_性示意圖，其中運算 函數“AM系由運算單元53〇a所提供。如第6圖所*，本實施例 的運算函數“A”鱗算兩像素的像素㈣水平像素值差。如前面 所述，“像素值”係為“像素的值，，之簡稱，“像素值差，，就代表 一對像素的值的差異，而上述“水平像素值差，，就代表一對水平 排列之像素的值的差異，以下續U “像素値”、“像素值差”、與“水 平像素值差”進行說明。這些像素值通常代表每一像素的亮度 (brightness)及/或色彩（⑺lor)的階數，亦可能代表每一像素 的輝度（luminance)及/或彩度（chr〇mhlance)的階數，其[卜同 業熟知的灰階（graylevel)即該等像素值的典型。本發明之方法說 明如下： 步驟410 :以計算單元530a計算複數個第一水平像素值差 |Α5-Α4|,|Α5-Α3,,|Α5-Α2|,|Α5-Α1|,與複數個第 二水平像素值差|B5-B6|, |B5-B7|，|B5-B8|, |B5_B9U.…’每一第一水平像素值差|Α5·Α4|, IA5.A3UA5.A2UA5.A1I,......係為兩個位於該第 200529652 一列之像素(610, 611)，（610, 612)，（610, 613)，（610， 614)，......之值的差異，每一第二水平像素值差 \B5-B6\, IB5-B7I，|B5-B8|, |B5-B9|,……係為兩個位 於該第二列之像素(62〇,奶)，（62〇, 622)，（62〇, 623)， (620, 624)，......之值的差異。其中複數個第一水平 像素值差|A5-A4|，|A5-A3|，|A5-A2|，|A5-A1|，···…與 複數個第二水平像素值差丨B5-B6|，|B5_B7|，|B5-B8|， lB5_B9l，……係分別對應該影像以待内插像素605 · 為原點之兩相對象限π、ιν。如計算單元53〇a内所 定義且如第6圖所示，用來以運算函數“A”取得水 平像素值差|A5-A4|，|A5-A3|，|A5-A2|，|A5_AU …… 與阳剑，晬刹，陴视丨，丨私則丨，……的複數個 像素 610、611、612、613、614、……與像素 62〇、 621、622、623、624、······自該影像中依據暫時方 向Dir—Temp是否向左或向右傾斜而被選出。舉例而⑩ 言，第6圖係顯示暫時方向Dir—Temp向左傾斜時， 運算函數“A”於運算所用的像素_、611、612、 613、614、......與像素 620、621、622、623、624、 。 步驟420 : 若任一第—水平像素值差|A5_A4|，|A5.A3|，|Α5·Α2|， 丨八5^1丨，……大於一第一門檻值Τ1且任一第二水 平像素值差归5七6丨，|B5-B7|，|Β5-Β8|，归5必|，…… 12 200529652 大於一第二門檻值τ2，以處理單元53〇{)控制該内 插方向不正交於該第一列與該第二列。 步驟430 .右热—第一水平像素值差|Α5-Α4|，|Α5-Α3|，|Α5-Α2|， |Α5-Α1丨，……大於第一門檻值Τ1或無一第二水平 像素值差丨B5-B6UB5-B7|，|B5-BS|，|B5_B9丨，……大 於第二門捏值T2，以處理單元53〇p控制該内插方 向正交於該第一列與該第二列。 為了簡單易懂’第—門檻值乃與第二聰值η可等於一丘 同繼Τ ° _目_，卿彡顯爾蝴_綠 而以方賴不的像素係為方向性缝單元別所進行的方向性内 插的來源像素。第6騎示像素中的陰影縣難地代表每一像 像素值。該影像之第—列像素的像素值係被標示為 ^^-αΓ，Α3, .··...A11，而該影像之第二列像素的像素 為像素值B〇, Bl，m，取B11。於本實施例中，像 ，，A3,A4,M係分別對應於來源像素⑽，啦啦δ11 I 6ΓΓ Β5, Β6, Β?，Βδ，Β9 620, 621, 待内插像素6°5係以， 兀0所取得，依據第6圖所示的影像，暫時方向
Dir一Temp係向左傾斜。 辛 曰才万门 錯等處n卜_ '、、 弟圖所示習知物體轉角處的 …、心早兀娜可依據該影像之像素資料計算水平像素 13 200529652 值是 |A5-A4|’ |A5-A3|，|A5-A2|，|A5-A1|，......與 |B5-B6|，|B5-B7|, |B5-B8|, |B5-B9|, ......。而處理單元53〇p可比較處理單元瑪所 計算的水平像素值差丨八5-八4丨，丨A5-A3|, |A5-A2|，|A5-A1|，與 IB5-B6UB5-B7UB5-B8UB5-B9I，......其中之-與門梭值[以決 定暫時方向Dn·一Temp是否正確。門植值τ可依據實驗結果來定義 或事先由各麵試影像的試雜序絲得。若任—水平像素值差 ΙΑ5-Α4Ι，ΙΑ5-Α3Ι，|Α5-Α2|, |Α5-Α1|, ......大於門檻值 Τ 且任 I 水平 像素值差丨卿6丨，丨则7丨，丨则8丨，丨腕9丨，……大於門健τ，則# 方向性内插單元510所輸出的暫時方向加一Temp是正確的，此時 暫時方向加―代表待内插像素奶處存在-向左傾斜的邊 緣，於是待内插像素605應該沿著暫時方向加〜被内插。否 則，方向性内插單元51〇所輸出的暫時方向版一丁卿是錯誤的， ^是待内插像素605應該沿著垂直方向被内插。隨著方向性内插 早兀510所彳貞測之不同斜率的邊緣的改變，用來侧該等邊緣的 水平像素值差的數量也跟著改變。也就是說，用來取得該等水平籲 像素值差的像素之選擇可依據方向性内插單元別所谓測之斜率 範圍來實施。 假e又暫㈣向Di〔Temp係向右傾斜，依據該第—實施例，本 . 1月的方法與裝置仍可相似地運作。若任一水平像素值差⑽一AN， |A5 A7|? |A5 A8|? |A5-A9|, ······大於門檀值T且任-水平像素值 14 200529652 差_4丨，丨軸丨，_2丨抓叫，……大於門檻值τ，則方向性 内插早兀510所輪出的暫時方向此一及叫是正確的，此時新時方 向此一Temp代雜内插像素6〇5處存在一向右傾斜的邊緣^是 待内插« 605應該沿著暫時方向被内插。否則，方向 ί·生内插早兀510所輸出的暫時方向加一及叫是錯誤的，於是待内 插像素605應該沿著垂直方向被内插。
於該第一實施例中，雖然步驟41〇係以-重複使用之像素61( 與其它位於該第-列之像素6u,612,613,6H ...”計算第一水 平像素值差丨Α5·Α4|，丨gw丨，丨μ，|Α5 Αι丨，，且以—重複 使用之像素62〇與其它位於該第二列之像素切，必，必 624,…計算第二水平像素值差丨B5-B6|，|B5-B7|，|B5-B8|，
|B5'B91, .....·，此非本發明之限制。處理單元53〇p可透過運算單 7L 530a取得各種不同的水平像素健，來進行料水平像素值差 其中之一與—如同共關檻值τ之預定門紐之間的比較。 第7圖所示的第二實施例係與第6圖所示的第一實施例相似， 其差異在於絲取得該等水平像素健的像素的選擇。於本發明 的第二實施例中，步驟410所計算之每一第一水平像素值差 IA5-A4I，|A4-A3|, |A3-A2|, |A2-A1|, ...... 611), (611,612),(612,613),(613,614),.……之值的差異，步驟 41〇 所計 15 200529652 异之每一第二水平像素值差|B5_B6|，|B6_B7|，IB'B8丨，|別Bp丨，…… 係為兩相鄰像素(62〇, 621)，（621，622)，（622, 623)，（623, 624)，…… 之值的差異。於該兩實施例中，被選擇用來取得該等水平像素值 差之複數個像素 61〇, 611，612, 613, 614,......與 620, 621，622, 623， 624?……係位於該影像之兩相鄰的列。此外，複數個像素61〇, 611， 612,613,614,……與 62〇, 621，622, 623, 624, ······係分別位於該 影像以待内插像素605為原點之兩相對象限π、IV，其中兩相對 象限π、iv之對稱中心就是待内插像素6〇5。請注意，上述兩相鲁 鄰的列的相鄰關係是指在進行内插之前的影像中的相鄰關係。 依據本發明的另一實施例，即該第一、第二實施例的組合，步 驟410係如該第一實施例以一重複使用之像素61〇與其它位於該 第列之像素611，612, 613, 614,......計算第一水平像素值差 |A5-A4|，|A5-A3|，丨A5-A2|，|A5-A1|，……，且步驟 410 所計算之每 一第二水平像素值差丨BS七6丨，丨B6_B?丨，丨B?B8丨，丨B&B9丨，……係為 _ 兩相鄰像素(620, 621)，（621，622)，（622, 623)，（623, 624)，……之值 的差異。 第8圖所示的第三實施例係與第6圖所示的第一實施例相似， 其差異在於該第三實施例除了如同該第一實施例考慮像素值A0， A1，A2,A3,……All與B0, Bl，B2, B3,……Bll之外，也考慮該 16 200529652 影像中一第三列之像素值C0, C1，C2, C3,……C11與該影像中— 第四列之像素值D0，D1，D2，D3,……D11。於該第三實施例中， 用來取得水平像素值差|A5-A4|，|A5-A3|，|A5-A2|，|A5-A1|，…， |Β5·Β6|9 |Β5-Β7|, |Β5-Β8|? |Β5-Β9|? ······ ? |C5-C4|? |C5-C3|? |C5^C2|? lC5-C1l，……，and lD5-D6l，|D5-D7|，|D5_D8|，|D5-D9|，……的全部 像素 610, 611，612, 613, 614, ······，620, 621，622, 623, 624,……， 630’ 631，632, 633, 634, ···…and 640, 641，642, 643, 644, ····,，皆位 於該影像中四個連續的列。請注意，上述四個連續的列的連續關修 係是指在進行内插之前的影像中的連續關係。依據該第三實施 例，相關步驟410、420、與430則修正如下。 步驟410,：以計算單元530a計算複數個第一水平像素值差 |A5-A4|? |A5-A3|, |A5-A2|, |A5-A1|?......、複數個第二 水平像素值差|B5-B6|，阳收丨，|B5_BS|， IB5-B9I，......、複數個第三水平像素值差|C5-C4|， |C5-C3|? |C5-C2|? |C5-C1|? ······、與複數個第四水平像鲁 素值差|D5_D6|，丨〇5_〇7丨，防观丨，丨D5_D9|，……，每一 第一水平像素值差IA5-A4I，|ASA# 丨八^八1丨，......係為兩個位於該第一列之像素(61〇， 611)，（610, 612)，（610, 613)，（610, 614)，······之值的 差異，每一第二水平像素值差丨B5_B6|，|B5-B7|， |B5 B8|? |B5-B9|?......係為兩個位於該第二列之像 17 200529652 素(620, 621)，（620, 622)，（620, 623)，（620, 624)，······ 之值的差異，每一第三水平像素值差|C5-C4|，|C5-C3|， |C5-C2|? |C5-C1|?......係為兩個位於一第三列之像 素(630, 631)，（630, 632)，（630, 633)，（630, 634)，…… 之值的差異，每一第四水平像素值差|D5-D6|，|D5-D7|， |D5»〇8|，|D5_D9|，·“…係為兩個位於一第四列之像 素(640, 641)，（640, 642)，（640, 643)，（640, 644)，… 之值的差異。其中第一水平像素值差|A5-A4|，|A5-A3|， _ |A5-A2|? |A5>A1|?……與第三水平像素值差|C5-C4|， |C5-C3|? |C5-C2|? |C5-C1|?……係對應該影像以待内 插像素605為原點之象限II，而第二水平像素值差 |B5-B6|? |B5^B7|? |B5-B8|? |B5^B9|? .••…與第四水平 像素值到D5-D6|，|d5_D7|，|D5_D8|，|D5_D9|，··· ···係 對應該影像以待内插像素6〇5為原點之象限IV。相 似地，如計算單元邊内所定義且如帛S圖連同第· 6圖所示，用來以運算函數“A”取得水平像素值差 1^^4|, IA5-A3I，|A5-A2|, |A5-A1|,……與|Β5·Β6|， Ιβ5-Β7|, ΙΒ5-Β8Ι，|Β5-Β9|, 與丨C5-C4|，|C5-C3|， lC5-C2|, |C5-C1|, .·...· #|D5-D6|, |D5-D7|, |D5-D8|, |D5_D91，的« _、611、6U、613、614、...... 與像素㈣、621、622、必、624、......與像素630、 18 200529652 631、632、633、634、······與像素 640、641、642、 643、644、……自該影像中依據暫時方向DirJTemp 是否向左或向右傾斜而被選出。舉例而言，第8圖 連同第6圖係顯示暫時方向Dir—Temp向左傾斜時， 運算函數“A”於運算所用的像素61〇、611、612、 613、614、……與像素 620、621、622、623、624、…… 與像素630、631、632、633、634 '……與像素64〇、 641 、 642 、 643 、 644 、 。 _ 步驟420’ 若任一第一水平像素值差丨AS,，|A5-A3|，|A5-A2|， 丨......大於一第一門檻值T1且任一第二水 平像素值差|B5_B6|，|B5_B7|，|B5-B8j，|Β5_Β9|，…· 大於一弟一門植值Τ2且任一第三水平像素值差 |C5-C4|，|C5-C3|，|C5-C2|，|C5-C1|，······大於一第三 門檻值Τ3且任一第四水平像素值差丨DS_D6|，丨〇5七7丨， |D5-D8|9 |D5-D9|?……大於-第四門播值科，以處修 理單元530p控制該内插方向不正交於該第一、第 二、第三、與第四列。 步驟430’ ： 若無一第一水平像素值差|Α5-Α4|，|Α5·Α；4 丨ASA1丨，……大於第一門檻值T1或無一第二水平 · 像素值差丨B5-B6|，|B5-B7|，|B5_B8|，|B5-B9|，···…大 於第二門檻值T2或無一第三水平像素值差丨C5_C4|， 19 200529652 |C5-C3|，|C5-C2|，|C5-C1|，……大於第三門檻值T3 或無一第四水平像素值差|D5_D6|，|D5-D7|，|D5_D8|， 丨D5-D9I，......大於第四門檻值T4,以處理單元530p 控制該内插方向正交於該第一、第二、第三、與第 四歹q。 為了減少本發明的方法與裝置的計算複雜度，關於複數個水平 像素值差|A5-A4|，|A5-A3|，|A5-A2|，|A5-A1|，……與|B5-B6|， _ |B5-B7|，|B5-B8|，|B5-B9|，......與|C5-C4|，|C5-C3|，|C5-C2|， 丨C5-C1丨，……與丨D5_D6I，丨05七71，|DS»D8|,防綱，……當中的某 幾項之计异與比較可以被省略。於本發明的第四實施例中，只有 水平像素值差|A5-A4|，|A5_A2|，···…與|b5_b6|，|B5-B8|，……與 |C5 C4|，|C5-C2|，......與|D5-D6|，|D5-D8|，……被納入考慮。於本 發明的第五實施例中，只有水平像素值差卜鸿卜輯…… 與|B5-B6|，|B5-B8|，······與|C5-C3|，|C5-C1|，······與|D5-D7|， _ 防例，······被納入考慮。在本發明的其它變化中，該複數個水 平像素值差的各種簡化計算都可以被採用。 ，本發明的方法與裝置能债測該方向性内插單元所產生之不適 田的内插方向’因此本發明的方法與裝置就確實地增進該被内插 之影像中物體轉角處之方向性内插的精確度。 20 200529652 以上所述僅為本發明之較佳實施士 所做之均輸與修飾，_本物_=專利範園 【圖式簡單說明】 第1圖為f知方向㈣插方法所_的影像的-部分的象徵性 示意圖。 第2圖為習知不_方向性内插方法所啸的影像的—部分的 象徵性示意圖。 第3圖為習知方向性内插方法所内插的影像的—部分的象徵性 示意圖。 “圖為依據本發明的-實施例之像素内插的方法的流程圖。 =5圖為依據該實關之視訊處理裝置的方塊示意圖。 第6圖為本發明用於—儲存單元中之像素資料的運算函數的一 第一象徵性示意圖。 第7圖為本發明驗—儲存單元中之像素資料的運算函數的一 第二象徵性示意圖。 第8圖為本發明餘—儲存單元巾之像素資制運算函數的一 第三象徵性示意圖。 【主要元件符號說明】 5〇〇視訊處理裝置 200529652 510方向性内插單元 520儲存單元 530控制裝置 530a運算單元 530p處理單元 22