TWI343212B - Deinterlacing method and apparatus for digital motion picture - Google Patents

Description

⑼3212 七、 指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（五）圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 50-55數位動態影像去交錯方法之流程 八、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種視訊信號處理之方法和裝置，特 另J疋關於種數位動態影像之去交錯（deinterlacing)方 法和裝置。 【先前技術】 、動態視訊影像之表示方法基於組成影像之順序可以 分為漸進式（Pr〇greSsive)和交錯式（interlaced)兩種技 術’二者之基本差別在於組成圖框（frame)之婦描線（scan lines)取樣時點之不同。構成漸進式視訊影像中同一圖框 之所有像素（Picture elements或pixels)係取樣於同一 時點。而交錯式視訊影像之圖框則包含取樣於交替時點之 二組掃描線’相鄰掃描線係、取樣於不同之時點。以交錯式 技術表示之視訊每一圖框會產生二個稱為圖場⑴⑽) 之半圖框，+二個圖場共同構成視訊順序中之單—圖框。構 成圖框之第一個圖場和第二個圖場通常稱為偶數圖場 (even field)和奇數圖場(〇dd ，其各自包含卢數 條掃描線。例如，傳續之帝相知样旦/^ 夂 得 '.先之屯視和錄影機係使用交錯式技術 5 1343212 表不動態視訊影像’而電腦之監視器以及某些DVD播放器 則通常使用漸進式視訊技術。 貧矛力上某些應用需要將交錯式視訊影像顯示於漸進 ^影像裝置。此等剌需要將交錯式視訊影像轉換為漸 進式格^將交錯式視訊影像轉換為漸進式格式之程序即 柄為去父錯（deinterlacing)，其將上述之偶數圖場和奇 偶數圖場結合為單—圖框。數位動態影像之去交錯方法基 本^係设法在原始圖場中任意二相鄰之掃描線内插出預 估知描線上之所有像素值，此等漏掃描線上之像素本文 以I通稱為冊像素（predieted 。難像素值之 決定先判斷預估像素係位於移動中（動態像素）或是靜 土（靜態像素）之物體上。位於移動中物體之預估像素值 书以稱為擺動（Bob)之方式利用同一圖場上之鄰近像素内 插而得。位於靜止物體上之預估像素值則常以稱為編 =㈣之方式利用時序上相鄰圖場上之鄰近像素内插而 付在上述例子中’不論是以擺動方式或是編織方式所 取仔的預估像素，皆會完成—個預估圖場，而該預估 在後續處理中會與原始圖場合併以完成—完整之非交錯 式圖框（frame)。 a 第一圖顯示-習用之數位動態影像去交錯敦置1〇〇 之區塊不意圖。其中之擺動/編織偵測元件12 界值和前一圖場（包含於其中 β ° F 11〇^ , 甲之刼描線a存於知描線緩衝 )和目前圖場（暫存於視訊圖框緩衝區900)上之偯 素值之關係判㈣估像素係動態或靜態。此種僅提供= 6 1343212 « 臨界值之設計未特別考慮畫面令刻意呈現之人工線（諸如 球賽計分資訊之外框），且對於動態物體無法提供一個可 以先行偵測之機制以判斷執行擺動或是編織動作，故其去 交錯效果於動態影像上之表現並不理想。例如，由於影像 中些人造之水乎線難以用一組臨界值正確偵測，故常被 誤判為位於動態物體上之點，而以動態影像原則求取預估 像素值，此可能造成部份水平線消失於預估圖場中。 其它數位動態影像之去交錯方法或裝置亦曾被提 籲出。例如，第6, 4丨4, 719號美國專利提出一種利用中值濾 器（median Π lter)之交錯式對非交錯式轉換裝置和方 . 法，其聲稱利用中值濾器之去交錯方式可以得到更接近原 • 始影像之内插晝面。然此等方法之計算較為繁瑣，故會佔 用較多系統資源，例如記憶空間和計算時間等。 鑒於上述習知技術之缺失，其有必要提出改良之數位 動態影像去交錯方法和裝置，以改進諸如人造之水平線之 消失、動態影像表現不佳和佔用太多系統資源等問題。 【發明内容】 本發明提出之一種數位動態影像去交錯方法與裝 ί ’其可以進行人造之水平線之_，以避免誤判其為動 像’而忐有杈佳之動態表現，且可使用較少 源遂行動態物體之偵測。 3 依此，本發明提出-種數位動態影像去交錯方法，盆 依據第-像素值、第二像素值、第—臨界值和第;; "”值間之相對關係判定預估像素是否位於人造水平線 7 1343212 之上；以及若預估像素被判定係 以靜態影像原則求取預估像素之亮度值 鄰之交錯Mm / 象素分別位於時序上相 場，預估圖場和第^圖場’預估像素位於—預估圖 標像素、弟二像素和預估像素具有相同或接近之圖場座 人造出:種數位動態影像去交錯裝置，其包含 +、，泉偵測TL件m緩純和處 二;=:依據第一像素值、第二像素值、第-= 水相對關係判定預估像素是否位於人造 描"理L線緩衝區暫存包含該第-像素值之掃 产早糊以於人造水平線摘測元件判定預估 像===水平線上之時’以靜態影像原則求取預估 【實施方式】 ▲影像^錯料通常在^預估圖場巾—預 之免度值。利用此方法得出預估圖場内每一像辛之古戶 值，即達到去交伊$曰& 、，丁 ， 彳豕言之冗度 ή稱m佶日,。1下之1兄明’像素之亮度值可 := 像素值之差係指二像素值相減結果之絕 對值/即二像素料較大者減去較小者之結果。 交!示依據本發明一實施例之數位動態影像去 曰方法之〜程圖’其包含··計算第一 值之差（流程⑽將第一像素值和第二像素值== 8 1343212 與第-臨界值和第二臨界值間做比較(流矛呈⑵，其中之 第-臨界值大於第二臨界值；若第—像素值和第^象素 值之差大於第-臨界值或小於第二臨界值，則批預估像 上’且以靜態影像原則求取 之=度值（流程24); 像素值和第二像素值之差介 於第臨界值和第二臨界值之間’則判定預估像素非位於 心耗影像原則求取預估像素之亮度 第三圖顯示本實施例中各像素間在時序和空間上之 相對關係’其包含原始圖場中之交錯式第一圖場 去交錯運算產生之預估圖場Fpr以及 =中像素γ、第二像素π冊像素κ。預估圖 π pr和弟一圖％F2將構成一新圖框， 二的中之圓形表示像素，以實線連結者表示= 苟^业、，泉連結者則表不預估圖場。第一圖場F1和第二 圖場F2係、時序上相鄰之交錯式原始圖場，換言之^ 圖％ F1係'一偶數圖場，則第二圖場F2為一奇數圖 反若第一圖場F1係一奇數圖場，則」 位於第n、： _、第二 和預估像素“系分別 傻夺她j #弟一圖場F2和預估圖場Fpr内之鄰近 ’換言之’各像素相對於其所在圖場之圖場座且 =或Γ:垂直座標和水平座標。例如’在-較佳實 γ位於第—m料Y，座標為(m，n)，表示第-像素 ;"% F1中第m條掃描線上之第η個像素；而 9 1343212 第—像素z和預估像素K相對於其所在圖場之圖場座標亦 均分別為（m，η)。 流程22、24和26係在判斷預估像素是否位於人造水 平線之上並作相對之處置。位於人造水平線上之像素以傳 統之動態制方法常被誤判為位於動態物體上之點，而以 動態影像原則求取預估像素值，如前所述，此可能造成部 份水平線無端消失。流程22、24和26僅係示範判定預估

像素位於人造水平線上之方法，本發明並未限定於此。只 要是利用符合上述定義之第—像素值、第二像素值、第一 臨界值和第二臨界值間之相㈣係做人造水平線之判 定’均未脫離本發明之範β壽。 ▲第四圖顯示依據本發明另—實施例之數位動態影像 去交錯方法之流程圖，其包含：分別以第一像素值、第二 像素值和一動怨臨界值做比較（流程4〇);若第一像素值

和第二像素㈣切或者均小於軸態臨界值，則以靜能 影像原則求取預估像素之亮度值（流冑42);反之，若^ 二像素值和帛二像素值巾，其像素錄Α者大料縣鱼 品界值’另一像素值小於該動態臨界值以 原則求取預估像素之亮度值（流程44)。 本’、知例令之第一像素、第二像素和預估像素間時序 和空間上之相對關係亦如第三圖所示，在此不再贅述。 :五®顯示㈣本發m❹彳之數㈣態影像 父1方法此方法基本上係結合顯示於二 第四圖之方法，其包 α之万次才 ，、匕δ .什具弟一像素值和第二像素值之 1343212 差（/1¾ 50);將第一像素值和第二像素值之差分別與第 —臨界值和第二臨界值間做比較（流程51);若第一像素 值和第二像素值之差大於第一臨界值或小於第二臨界 值則判定預估像素位於人造水平線之上，且以靜態影像 原則求取預估像素之亮度值（流程52);分別以第一像素 值第一像素值和動態臨界值做比較（流程53);若第一 ，^值和第—像素值均大於或者均小於動態臨界值，則以 靜態影像原則求取預估像素之亮度值（流帛54);若第一 象素值和第一像素值中，其像素值較大者大於動態臨界 值另像素值小於動態臨界值，則以動態影像原則求取 預估像素之亮度值（流程55)。 習於斯藝者應能理解’本實施例之判斷原則係優先判 斷預估像素是否位於人造水平線之上。若漏像素被判定 :人ie水平線之上，則以靜態影像原則求取其亮度值。 ^預估像素被判定非位於人造水平線之上，再以如第四圖 方法决疋預估像素之亮度值。依據本發明之另一 動能之1像^先第四^所示之方法判定預估像素是否係 動之像素。右預估像素被判定為動態晝素，則再以如第 -圖所不之方法’決定預估像素是否位於人造水平線之 r求取預估像素之亮度值通常B以益 :編織(Weave)之方式自前一圖場 素值預測祕像素值mQ㈣之相關像 —素之=== = 1343212 素值之線性組合，其中第一像素值和第二像素值之權重可 以是各50%。 以動態影像原則求取預估像素之亮度值通常是以稱 為擺動（Bob)之方式自原圖場内之相關像素值預測預估像 素值。依據本發明一貫施例，以動態影像原則求取預估像 素之亮度值係直接使得預估像素值等於第二像素值。 第六圖顯示依據本發明一實施例之數位動態影像去 交錯裝置600。此數位動態影像去交錯裝置6〇〇包含掃描

線緩衝區（line buffer)610、人造水平線偵測元件620、 動態偵測元件630、以及處理單元（pr〇cessing uni t)640。第六圖亦顯示視訊圖框緩衝區9〇〇和顯示緩衝 區910，用以例示依據本發明之數位動態影像去交錯裝置 和其他單元或外部裝置之連接關係。掃描線緩衝區610連 接視訊圖框緩衝區900、人造水平線偵測元件62〇、動態 偵測元件630、以及處理單元64Q，其接收並儲存來自視 =圖框緩衝區_之影像資料並提供時序上屬於前一圖 場之像素資料（位於掃描線上）予人造水平線偵測元件 620、動態偵測元件630、以及處理單元640使用。人造 水平線偵測元件62〇連接視訊圖框緩衝區900、掃描線緩 ί ί品二10矛處理單元，其依據視訊圖框緩衝區9〇〇内 之目前圖場像素和掃描線緩衝區61〇内之前 判斷^績素是否位於人造料線之上，並制斷之結果 π 640 °動怨伯測元件630連接視訊圖框缓衝 £ 9 〇、㈣線緩衝區㈣和處理單元_，其依據視訊 圖2衝^ 900内之目前圖場像素和掃描線緩衝區610内 ::圖场像素判斷預估像素是否係位於動態物體上之 4Π者？為動態像素)，並將判斷之結果送至處理單元 。處理單元64〇連接視訊圖框緩衝區9〇〇、掃描線緩 _ 人&水平線偵測元件620、動態偵測元件630 ^不㈣區910 ’其依據人造水平線㈣元件620和動 ^ 1、^兀件630之判斷結果以動態影像原則（即B〇b方式） 像原則（即Weave方式）處理視訊圖框緩衝區議 ▲之目場資訊和掃描線緩衝區61Q内之前―圖場 仏求取預估像素之亮度值，並傳送至顯示緩衝區910。 人，平線_元件62〇可以利用揭示於第二圖之 ▲ /判斷去乂錯之預估像素是否位於人造水平線之上。換 :之，人造水平線债測元件62G可以依據前-圖場像辛 值、目前圖場像素值、 ^ 關係判定預估像素是否位於人造二:二界：= 目前圖場像素值之差大於第-臨界：或 ^上 界值之時’即判定預估像素係位於人造水平線 “動態制元件⑽可以利用揭示於第四圖之 斷去父錯之預估像素是否係動態像素。意即，㈣ :二:以依據前一圖場像素值、目前圖場像素值和二動 二界，相對關係判定該預估像素是否係動態像： 如n圖場像素值和目前圖場像素㈣之 大j 動態臨界值，且其中之較小者小於域臨界 = 13 112 定預估像素係動態像素。 列元：依據人造水平線偵測元件620和動態偵 先夫考人結果決定預估像素之預怙方式。其可以 測元件620之判斷結果，意即當人 t 貞# 62G判定㈣料位於人造水平線上 日、影像原則處理’· f人造水平線朗元件62〇判 定預估像素非位於人造水平線上時，再參考 _之判斷結果決定預估像素之預估方式。依據本發明之 其他貫施例’處理單元⑽亦可以優先參考動態偵測元件 630之判斷結果’當其結果為動態像素時，再參考人造水 平線谓測元件㈣《判斷結果決定預估像素之預估方 式。此外’處理單元64G可以則愚示於上之靜態影像原則 $動態影像原則求取預估像素值。例如，對於靜態像素以 刖圖场像素值和目前圖場像素值之線性組合來代表預 估像素值；對於動態像素則令預估像素值等於目前圖場 像素值。 本實施例中所提及之前一圖場像素、目前圖場像素和 預估像素之時序和空間相對關係亦如第三圖所示，其中前 圖％像素和目前圖場像素分別相對於圖中之第二像素z 和第一像素Y。 視訊圖框緩衝區900和掃描線緩衝區610可以是諸如 動 fe 11¾機 s己憶體（dynamic random access memory 或 DRAM) 之獨立記憶元件或是其一部份。人造水平線偵測元件 620 '動態偵測元件630、以及處理單元640可以是諸如 1343212 特定用途積體電路（application specific integrated circuit或ASIC)中之邏輯模組或是數位信號處理器 (digital signal processor 或 DSP)中之程式模組。顯示 緩衝區910可以是和本發明之數位動態影像去交錯裝置 同一系統甚至同一晶片内之視訊記憶緩衝區，亦可以 是外接視訊裝置之視訊記憶緩衝區。 以上實施例僅係可能之實作範例。許多變異或修改均 可在不脫離本揭示之原理下達成。該等變異或修改均應視 •為在本揭示範疇之内而為所附之申請專利範圍所保護。 【圖式簡單說明】 本發明之諸多特色可經由以下圖式更進一步被理 解，其中： 第一圖顯示一習用之數位動態影像去交錯裝置之區 塊不意圖； 第二圖顯示依據本發明一實施例之數位動態影像去 交錯方法之流程圖； _ 第三圖顯示依據本發明各像素之間時序和空間上之 相對關係； 第四圖顯示依據本發明另一實施例之數位動態影像 去交錯方法之流程圖； 第五圖顯示依據本發明又一實施例之數位動態影像 去父錯方法之流程圖；以及 第六圖顯示依據本發明一實施例之數位動態影像去 交錯裝置。 【主要元件符號說明】 15 1343212 20-26 數位動態影像去交錯方法之流程 40-44 數位動態影像去交錯方法之流程 50-55 數位動態影像去交錯方法之流程 100 習知數位動態影像去交錯裝置 110 掃描線緩衝區 120 擺動/編織偵測元件 140 處理單元 600 數位動態影像去交錯裝置 610 掃描線緩衝區 620 人造水平線偵測元件 630 動態偵測元件 640 處理單元 900 視訊圖框緩衝區 910 顯示緩衝區 F1 第一圖場 F2 第二圖場

Fpr 預估圖場 K 預估像素 Y 第一像素 Z 第二像素 16

Claims (1)

1343212 十、申請專利範圍： 1.—種數位動態影像去交錯方法，其包含： 依據-第-像素值、—第二像素 態二水平線之上，靜 其中該第-臨界值大於該第二臨界值 忒第二像素分別位於時序上相 / '、口 二圖場，該預估像素位於一預估 -圖揚『該預_場和該第 -“構成依新的非交錯圖框，且該第—像素 素和該預估像素具有相同之圖場座標。…4-像 事利範圍第1項所述之數位動態影像去交 曰/ z、中*s玄第一像素值和該第二像素值之 值大於該第—臨界值或 之、·巴對 預估像素職於人造水平線；;f界值之％’則判定該 去交範㈣1或2項所述之數位動態影像 素之古中上述之靜態影像原㈣指使得該預估像 合广+於该第-像素值和該第二像素值之線性組 供方請相範㈣3項所述之數㈣態影像去交 ^值^之靜g影像賴係減得該預估像素之 =寺於该第—像素值和該第二像素值各佔5〇%之線性 17 錯二如利範圍第1項所述之數位動態影像去交 之相對’二:,第一像素值、該第二像素值、和-動態臨界值 ^糸判疋3預估像素是否係動態像素；以及 求取：=:ί素被判定係動態像素，則以動態影像原則 亮度值’否則轉態影像原則求取該 β專，11第5項所述之數位動態影像去交 大於兮動ϋ/叫象素值和該第二像素值中之較大者 且該第—像素值和該第二像素值中之 ^。㈣臨界值’則判定該預估像素係動態像 伊方請專利範圍第6項所述之數位動態影像去交 =法’其中上述之動態影像原則係指使得該冊像素之 免度值等於該第二像素值。 ” ^如申請專利範圍们項所述之數位動態影像去交 隹a万法，更包含： “若該預估像素被判定係非位於人造水平線之上，則以 動怨影像原則求取該預估像素之亮度值。 9. 一種數位動態影像去交錯裝置，其包含·· 一—人造水平線偵測元件，其依據一第一像素值、一第 二像素值、-苐-臨界值和—第二臨界值間之相對闕係判 疋一預估像素是否位於人造水平線之上； 該视訊緩衝 掃描線緩衝區，連接至一視訊緩衝區 18 1343212 ί二像素值之圖場’而該掃描線緩衝區則暫 匕δ邊第一像素值之掃描線；以及 —4理單元1⑽該人造水平線彳貞測元件判宗 ，估像素係位於人造水平線上之時，以靜態影 取該預估像素之亮度值； ο像原則求 其中該第一臨界值大於該第二臨界值，該 和該第二像素分別位於時序上相鄰之交錯式第m 構=預:像素位於一預估圖場，該預估圖:二 θ琢冓成新的非交錯式圖框，且該第一像 一像素和該預估像素具有相同之圖場座標。…Λ 請第9項所述之數 錯裝置，其令當該第—像素值和該第二像素值 值大於該第-臨界值或小於該第二臨界值之時，該= 早線㈣70件判定該預估像素係位於人造水平線之上^ 像二範圍第9或Μ項所述之數位動態影 像素之亮度值等於哕筮文侍垓預估 组合。 ^卜像素值和該第二像素值之線性 2U摘述之數位錢影像去 之亮度㈣錢得該預估像素 性組合。 像素值和以二像素值各佔5⑽之線 13·如申請專利範圍第9項所述之數位動能土丄 錄裝置’更包含-動態偵測元件，其二 19 σ亥弟二像素值、連 素是否係動態像;臨界值ί相對關係判定該預估像 定兮 A /、中该處理單元於該動態偵測元件判 估像i t ΐ:f動態像素之時’以動態影像原則求取該預 六扭1 壯\如中請專利範圍第13項所述之數位動態影像去 ’其中當該第—像素值和該第二像素值中之較大 於錢纽界值’ a該第—像素值和該第二像素值中 又j者小於戎動態臨界值之時，該動態偵測元件判定該 預估像素係動態像素。 士申明專利範圍第13或14項所述之數位動態影 ^交錯裝置’其中上述之動態影像原則係指使得該預估 象素之亮度值等於該第二像素值。

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