TWI489873B

TWI489873B - 影像偵測裝置與方法

Info

Publication number: TWI489873B
Application number: TW097112648A
Authority: TW
Inventors: Chi Feng Wang; Hui Hung Lin
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2015-06-21
Also published as: US20090252407A1; TW200943950A; US8401286B2

Description

影像偵測裝置與方法

本發明是有關於視訊處理技術，特別是指一種辨識影像位置的影像偵測裝置與方法。

數位電視提供了16：9的寬螢幕尺寸能有效擴大觀賞視野，讓觀賞者如同置身於影像畫面中。由於傳統類比電視多以長寬比為4：3的格式來製作視訊畫面，必須經由適當的轉換比例處理，才得以顯現在寬螢幕電視上。同理，若欲藉由傳統類比電視來觀看以16：9比例製作的高畫質視訊畫面，也需要對應的轉換比例處理。

參閱圖1，一般轉換比例處理會以最適切的比例來縮放原始畫面7，但是通常無法完全吻合所欲製作的格式比例。此時，多以增加黑色遮邊的方式來彌補不足處。因此，視訊畫面8通常包括影像內容81和遮邊內容82。

視訊的其中一種掃描方式為交錯式(interlaced)掃描，是指將每一畫面劃分為偶圖場(even field)與奇圖場(odd field)來傳送。當多媒體晶片接收此種視訊時，會對其進行解交錯(de－interlace)處理再呈現於顯示面板。而解交錯處理通常選用複數鄰近圖場進行動態補償與內插處理。若是沒有事先知道影像81和遮邊82的位置，而誤將其中一圖場的影像81和另一圖場的遮邊82做運算處理，將導致不正確的動態補償，也會內插出不預期的結果。

此外，多媒體晶片進行其他需回授(feedback)運算的影像處理時，由於必須比對目前與先前的圖場/圖框，可能造成交叉處理一圖場/圖框的影像81和另一圖場/圖框的遮邊82，而產生瑕疵現象，例如雜訊處理。故在解交錯或其他影像處理前，事先獲知影像81位置和遮邊82位置是一必要的準備工作。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以辨識影像位置和遮邊位置的影像偵測裝置與方法。

於是，本發明影像偵測裝置適用於接收一包含至少一畫面的視訊流，每一畫面包括複數列資料，而每一列資料具有複數畫素，且每一畫面呈現一影像和一遮邊，該影像偵測裝置包含：一特性單元，依序接收該等畫素以為每一畫素決定一畫素特性值，且每一畫素特性值相關於亮度分量及彩度分量；及一搜尋器，包括：一影像比較器，衡量目前畫素的畫素特性值，以判斷其是否屬於影像；及一遮邊比較器，衡量目前畫素的畫素特性值，以判斷其是否屬於遮邊；該搜尋器基於該影像比較器和該遮邊比較器的判斷來推測影像位置。

本發明影像偵測方法適用於一包含至少一畫面的視訊流，每一畫面包括複數列資料，而每一列資料具有複數畫素，且每一畫面呈現一影像和一遮邊，該影像偵測方法包含以下步驟：為該等畫素中的每一個決定一畫素特性值；衡量目前畫素的畫素特性值，以判斷其屬於影像或遮邊，其中，判斷目前畫素屬於遮邊的步驟是基於目前畫素與同一組內相鄰畫素的特性值差距小於一相似差值，且目前畫素與相鄰組內同一位置之畫素的特性值差距大於一迥異差值；及根據判斷結果推測影像位置。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

第一較佳實施例

參閱圖2，本發明影像偵測裝置適用於接收一包含複數畫面的視訊流，每一畫面的解析度為M×N，包括N列資料(例如：第1列、第2列...第n列...)，而每一列資料具有M畫素(例如：第1畫素、第2畫素...第m畫素...)。本較佳實施例包含一特性單元1、一搜尋器2及一確認器3。該搜尋器2包括一上搜尋單元21、一下搜尋單元22、一左搜尋單元23及一右搜尋單元24，而每一搜尋單元21、22、23、24包括一影像比較器211、221、231、241、一遮邊比較器212、222、232、242及一判斷器213、223、233、243。該確認器3包括一上確認單元31、一下確認單元32、一左確認單元33及一右確認單元34。

該特性單元1接收一上搜尋結束位置reg_SEARCH_U 、一下搜尋起始位置reg_SEARCH_D 、一左搜尋結束位置reg_SEARCH_L 及一右搜尋起始位置reg_SEARCH_R ，且能藉以界定每一畫面的上搜尋範圍、下搜尋範圍、左搜尋範圍及右搜尋範圍，如圖3所示。

該特性單元1更依序接收各搜尋範圍的畫素與其等經一列緩衝器(line buffer)4延遲後的畫素，並計算每一畫素的畫素特性值，以輸出一上方特性值U、一下方特性值D、一目前特性值C、一左方特性值L，及一右方特性值R。而其等在上、下、左、右搜尋範圍內所對應畫素的位置關係分別如圖4(a)~(d)所示。

本實施例中，是將每一畫素分為一亮度分量y及二彩度分量u、v，並使每一畫素的畫素特性值設定為(1/4)．(2y +|u |+|v |)，其中u和v皆為符號(signed)資料型態，|X |代表X 的絕對值。這是因為亮度分量y是決定畫素特徵的主要因素，所以給予較大的權重。

但畫素的基底向量也可以選用其他基底向量來構成，不以此為限。而畫素特性值除了前述設定值，也可以採用其他能突顯畫素特徵的式子來表示，不以此為限。

本發明影像偵測裝置能分別從上、下、左和右搜尋範圍內偵測影像位置，在此，先說明關於上搜尋範圍的偵測方式，即上搜尋法。

上搜尋法

參閱圖5，本發明影像偵測方法之第一較佳實施例所執行的上搜尋法包含以下步驟：

步驟61：該影像比較器211評估上搜尋範圍的每一組資料(在本實施例中，每一組是指每一列)，以推測一代表影像起始列的第一上估位置。

而步驟61包括以下子步驟：

子步驟611：該影像比較器211計算一目前列資料中被評估為影像的畫素個數。當目前特性值C不落於一最大遮邊值reg_BLANK _max 與一最小遮邊值reg_BLANK _min 所界定的範圍，則評估對應畫素為影像畫素，此時，該影像比較器211令一上影像計數IMAGE_U_cnt 加1，如方程式(1)。這是因為遮邊的亮度通常較為低階，但並非極黑(即零亮度)。

IF ((C >reg_BLANK _max )∥(C <reg_BLANK _min ))IMAGE_U_cnt ++ (1)

子步驟612：該影像比較器211比較該上影像計數IMAGE_U_cnt 是否大於一水平影像判斷reg_H_IMAGE (例如是每一列資料之畫素個數的3/4)，以推測第一上估位置。

若結果為是，則推測目前列資料(假設為第n列)是影像起始列，且評定第一上估位置為第n列(如方程式(2)所示)，並跳到步驟63。若否，則不輸出第一上估位置，並令上影像計數IMAGE_U_cnt 重置為零，且跳回子步驟611，直到完成上搜尋範圍的評估。

IF (IMAGE_U_cnt >reg_H_IMAGE )return (n ) (2)

步驟62：該遮邊比較器212評估上搜尋範圍的每一組資料(在本實施例中，每一組是指每一列)，來推測遮邊結束於哪一列，以輸出一代表影像起始列的第二上估位置。較佳地，步驟61和步驟62是同時進行。

而步驟62包括以下子步驟：

子步驟621：該遮邊比較器212計算一目前列資料中被評估為遮邊的畫素個數。當該目前特性值C和鄰近特性值L、D的差異之於一相似差值reg_ALIKE 和一迥異差值reg_DIFFER 的關係滿足方程式(3)時，代表該對應目前特性值C的畫素與左側畫素特徵相近，且與下側畫素特徵迥異，所以評估對應畫素為遮邊畫素，此時，該遮邊比較器212令一上遮邊計數BLANK_U_cnt 加1。

子步驟622：該遮邊比較器212比較上遮邊計數BLANK_U_cnt 是否大於或等於一水平遮邊判斷reg_H_BLANK (如：每一列資料之畫素個數的3/4)，以推測第二上估位置。

若結果為是，則推測第n列可能是遮邊結束列，且評定第二上估位置為第n+1列(如方程式(4)所示)，並跳到步驟63。若否，則不輸出第二上估位置，並令下影像計數IMAGE_D_cnt 重置為零，且跳回子步驟621，直到完成上搜尋範圍的評估。

步驟63：在上搜尋範圍的處理過程中，該判斷器213是逐列地綜合該等比較器211、212的推測來決定一代表影像起始列的上粗估位置ROUGH_U 。其推測情況有三：

情況一：當該判斷器213接收到第一上估位置，便將其視為上粗估位置ROUGH_U ，而不考慮第二上估位置；這也意謂著，如果同時接收到該等上估位置，仍會以第一上估位置來更新。

情況二：當該判斷器213沒接收到第一上估位置且接收到第二上估位置，是將第二上估位置當作上粗估位置ROUGH_U ；

情況三：當兩者都沒接收到，則不更新上粗估位置ROUGH_U ，並跳到步驟65。

值得注意的是，情況一的執行原因有二。一是當處理目前列(第n列)時，若是同時接收到第一和第二上估位置(方程式(2)、(4)成立)，此等值將分別是n和n+1。對上搜尋範圍而言，希望得到的是較早出現的影像起始列，所以以第一上估位置為輸出。

另一是因為若是第n行是純紅色影像且與第n+1行的畫素特徵差異較大時，遮邊比較器212可能誤判第n行為遮邊結束列。但是只要是一般影像大多能使方程式(1)、(2)成立，所以影像比較器211的可信度較高。因此，本實施例採用第一上估位置來更新上粗估位置ROUGH_U 。

步驟64：該上確認單元31確認該上粗估位置ROUGH_U 是否確實為代表影像起始列的一上確切位置EXACT_U 。

參閱圖6，而步驟64的確認程序包括以下子步驟：

子步驟641：該上確認單元31評估該上粗估位置ROUGH_U 是否合理。若否，則維持上確切位置EXACT_U ，並跳到步驟65；若是，則跳到子步驟642。

該上確認單元31的一可能實施態樣是，例如，在一特定應用中，已知影像位置大約從一畫面的第26行開始，且該上確認單元接收一上位置合理值reg_REASON_U 為20，以表示第20行之後才是合理偵測的影像位置。若是接收的上粗估位置ROUGH_U 為9，則判斷為不合理。

而另一可能實施態樣是該上確認單元31具有一畫素平均器，能對列資料的目前特性值C做加總平均。若是上粗估位置ROUGH_U 所對應的列資料平均值不屬於影像(也就是落於最大與最小遮邊值reg_BLANK _max 、reg_BLANK _min 所界定的範圍)，則該上確認單元31判斷為不合理。

子步驟642：該上確認單元31判斷上粗估位置ROUGH_U 是否相同於已確認的上確切位置EXACT_U 。若是，則維持上確切位置EXACT_U ，並跳到步驟65。若否，則跳到子步驟643。

子步驟643：上確認單元31判斷上粗估位置ROUGH_U 是否相同於一上暫定位置。若否，維持上確切位置EXACT_U ，且以上粗估位置ROUGH_U 為更新後的上暫定位置TEMP_U ，並令一暫定計數為零，且跳到步驟65；若是，跳到子步驟644。

子步驟644：該上確認單元31判斷該暫定計數是否大於一暫定計次臨界值。若否，則維持上確切位置EXACT_U ，並令暫定計數加1；若是，則以該上暫定位置為更新後的上確切位置EXACT_U 。

步驟65：重複步驟61到步驟64，進行下一畫面的上搜尋程序，直到該影像偵測裝置停止接收該視訊流。

執行步驟64是因為可能判斷器213每次接收到上粗估位置ROUGH_U 的值不穩定，所以當該值異動時，對異動後的值重新計次。直到同一大小值的連續重複出現次數大於暫定計次臨界值時，才正式更新上確切位置EXACT_U 為該上粗估位置ROUGH_U 。

下搜尋法

而本發明影像偵測方法之第一較佳實施例以下搜尋法來偵測下搜尋範圍的影像結束列。

步驟61’是影像比較器221藉由影像畫素個數(即下影像計數IMAGE_D_cnt )的計算來推測目前組(在本實施例中，目前組是指第n列)是否為影像列，以輸出一第一下估位置(第n列)，如方程式(5)、(6)。且會對整個下搜尋範圍執行偵測，以得到影像結束列。

IF ((C >reg_BLANK _max )∥(C <reg_BLANK _min ))IMAGE_D_cnt ++ (5)

IF (IMAGE_D_cnt >reg_H_IMAGE )save (n ) (6)

步驟62’是遮邊比較器222藉由遮邊畫素個數(即下遮邊計數BLANK_D_cnt )的計算來推測目前組(在本實施例中，目前組是指第n列)是否為遮邊起始列，以輸出一第二下估位置(第n-1列)，如方程式(7)、(8)。

而步驟63’之判斷器223的作動相似於步驟63之判斷器213，此乃基於對下搜尋範圍而言，希望得到的是較晚出現的影像結束列，且影像比較器221評估是否為影像畫素的可信度較高，所以以第一上估位置為優先輸出。此外，該下確認單元32的確認方式與該上確認單元31相同，所以不再多做說明。

左/右搜尋法

在左搜尋範圍中是以特性值C、R、U的位置來分別取代上搜尋範圍中特性值C、D、L的位置。而在右搜尋範圍中是以特性值C、L、U的位置來分別取代下搜尋範圍中特性值C、U、L的位置。且是相對於上/下搜尋法以45度鏡射的方式來實現，故在此不予贅述。

第二較佳實施例

第二較佳實施例採用不同於第一較佳實施例的左/右搜尋法，在此，先就左搜尋法做說明。

左搜尋法

步驟64”的左確認單元33的作動類似第一較佳實施例，所以本段落僅介紹左搜尋單元23的作動(步驟61”~步驟63”)。其中，步驟61”的影像比較器231用以推測影像起始於哪一行，步驟62”的遮邊比較器232用以推測遮邊結束於哪一行，而步驟63”的判斷器233綜合該等比較器231、232的推測來粗估影像起始行。

該影像比較器231是基於特性值C之於最大遮邊值reg_BLANK _max 和最小遮邊值reg_BLANK _min 的關係，來評估左搜尋範圍的每一組資料(在本實施例中，每一組是指每一行)以推測影像起始於哪一行。其沿著目前列資料的畫素逐點偵測，直到(C >reg_BLANK _max )∥(C <reg_BLANK _min )成立或是左搜尋範圍結束，即停止目前列的逐點偵測，且比較該成立位置與一左推測影像位置，比較方式如下：情況1：當成立位置小於一左推測影像位置，令一左影像計數IMAGE_L_cnt 為1，並以成立位置來更新目前畫面已記錄的左推測影像位置；情況2：該二位置相等時，令左影像計數IMAGE_L_cnt 加1，並維持目前畫面已記錄的左推測影像位置；情況3：當大於時，令左影像計數IMAGE_L_cnt 減1，並維持目前畫面已記錄的左推測影像位置。但是，如果減1後所得為0，該影像比較器231會將左影像計數IMAGE_L_cnt 重置為1，並以成立位置來更新目前畫面已記錄的左推測影像位置。

接著，比較左影像計數IMAGE_L_cnt 是否大於一垂直影像判斷reg_V_IMAGE 。若比較結果為是，該影像比較器231更比較目前畫面與先前畫面的左推測影像位置，選擇較小者作為更新值，並將更新值視為一第一左估位置，且產生一為1值的第一左有效信號。若比較結果為否，則維持先前畫面的左推測影像位置，並令該第一左有效信號為0。

另一方面，該遮邊比較器232是基於特性值C、U、R 之於相似差值reg_ALIKE 、迥異差值reg_DIFFER 和一參考遮邊值reg_BLANK _ref 的關係，來評估左搜尋範圍的每一組資料(在本實施例中，每一組是指每一行)以推測遮邊結束於哪一行。與該影像比較器231的作動大致相同，不同處在於逐點偵測條件是，且最後是將更新值加1才輸出一第二左估位置，並輸出一對應的第二左有效信號。

而該判斷器233綜合該等比較器231、232的輸出來推測一代表影像起始行的左粗估位置ROUGH_L 。其推測情況有四：情況一：當該等左有效信號均為1時，比較第一左估位置與第二左估位置，以選取其中較小者當作左粗估位置ROUGH_L ；情況二：當第一和第二左有效信號分別為1、0時，以第一左估位置為左粗估位置ROUGH_L ；情況三：當第一和第二左有效信號分別為0、1時，以第二左有效信號為左粗估位置ROUGH_L ；情況四：當兩者均為0，維持原先的左粗估位置ROUGH_L 。

由以上描述可發現，第一左有效信號、第二左有效信號與左粗估位置ROUGH_L 都是以較小的可能值來更新，這是因為對左搜尋範圍而言，希望得到的是較早出現的影像起始行，也就是愈接近該畫面左側邊者。

再者，右搜尋單元24是以與左搜尋單元23的對稱方式來處理該等特性值U、C、L，且為在本發明所屬技術領域中具有通常知識者能推論而得，故在此不予贅述。

綜上所述，本發明位置影像偵測裝置僅藉由一條列緩衝器4來輔助實現，並使用該等搜尋單元21、22、23、24來研判視訊內容是否為影像，且以該等確認單元31、32、33、34加以驗證，使辨識機制更為嚴謹，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧特性單元

2‧‧‧搜尋器

21‧‧‧上搜尋單元

211‧‧‧影像比較器

212‧‧‧遮邊比較器

213‧‧‧判斷器

22‧‧‧下搜尋單元

221‧‧‧影像比較器

222‧‧‧遮邊比較器

223‧‧‧判斷器

23‧‧‧左搜尋單元

231‧‧‧影像比較器

232‧‧‧遮邊比較器

233‧‧‧判斷器

24‧‧‧右搜尋單元

241‧‧‧影像比較器

242‧‧‧遮邊比較器

243‧‧‧判斷器

3‧‧‧確認器

31‧‧‧上確認單元

32‧‧‧下確認單元

33‧‧‧左確認單元

34‧‧‧右確認單元

4‧‧‧列緩衝器

61~65‧‧‧步驟

611~612‧‧‧子步驟

621~622‧‧‧子步驟

641~644‧‧‧子步驟

61’~64’‧‧‧步驟

61”~64”‧‧‧步驟

圖1是一示意圖，說明使用適當比例縮放原始畫面以呈現於所欲製作的視訊畫面；圖2是一本發明影像偵測裝置之第一較佳實施例的方塊圖；圖3是一示意圖，說明本較佳實施例之搜尋範圍；圖4(a)~(d)是示意圖，說明本較佳實施例之各搜尋法所使用特性值的相對位置關係；圖5是一本發明影像偵測方法之第一較佳實施例的流程圖；及圖6一流程圖，說明本較佳實施例之上確認單元的確認程序。