動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法及裝置的制作方法

專利名稱：動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動態(tài)影像的去交錯方法及裝置，特別是有關(guān)于一種將動態(tài)影像以像素所組成的線段為單位，來進(jìn)行計算及判斷處理的具有適應(yīng)性功能的去交錯方法及裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)視頻產(chǎn)業(yè)從模擬轉(zhuǎn)移至數(shù)字時，會有愈來愈多的視頻處理設(shè)備必須具有將模擬信號轉(zhuǎn)移至數(shù)字信號的功能。以目前模擬電視的掃描標(biāo)準(zhǔn)而言，普遍受到采用的有National Television Standards Committee(NTSC)及Phase Alternation by Line(PAL)兩種。NTSC方式是以525條的掃描線來構(gòu)成一個圖框(frame)，或是稱為畫面，也就是以1秒30圖框(畫面)的速度重復(fù)顯示，并且以隔行掃描的方式來重現(xiàn)一個畫面。換句話說，在第1條掃描線完成后，緊接而來的并非第2線，而是以3、5、7的順序進(jìn)行，直至第525線，然后再回到第2線，然后以4、6、8的順序重復(fù)進(jìn)行，因此實際上所獲得光滑且清晰的圖框(畫面)，是由奇數(shù)、偶數(shù)、奇數(shù)的方式去構(gòu)成的，這就是「隔行掃描」也稱為「交錯掃描(Interlacing)」的編輯方式。
交錯視頻信號由兩個視場(field)所組成，其中每一個視場只包含影像的奇數(shù)線或影像的偶數(shù)線。在進(jìn)行影像捕捉(image capture)的過程中，電視攝影機(jī)會在一個瞬間輸出影像的奇數(shù)線，然后在16.7毫秒后，再輸出影像的偶數(shù)線。在輸出影像的奇數(shù)線及偶數(shù)線的過程之間，會產(chǎn)生一個時間的位移，而該時間的位移必須要在以圖框基準(zhǔn)來處理的系統(tǒng)中被定位。然此方式對于具有移動屬性的動態(tài)影像畫面而言，會在影像的邊緣產(chǎn)生鋸齒狀(serration)的影像，即所謂「毛邊」現(xiàn)象。此外，由于奇數(shù)場和偶數(shù)場是由一半的掃描線(即262.5條線)所組成，因此每個奇數(shù)場和偶數(shù)場只有原來影像一半的分辨率(resolution)，而且每個奇數(shù)場和偶數(shù)場是以1/60秒的速度來顯示。這樣的畫面以人眼來看，雖然不至于讓人眼的視覺感到不自然(motionartifacts)，但畫面一旦放大，便會感到掃描線粗大，甚至?xí)X得畫面模糊。
前述這些在「交錯掃描」或是「隔行掃描」所述的缺點，現(xiàn)在已經(jīng)可由一種稱為「順序掃描(progressive scan)」的技術(shù)來解決?！疙樞驋呙琛故且?、2、3連續(xù)至525條線，一次順序描繪出所有的掃描線，并且以1秒60格畫面的速度重現(xiàn)，因此其掃描速度是「隔行掃描」的兩倍，因而畫面是以525條掃描線在顯示器上顯示畫面，所以畫面非常纖細(xì)且清晰，這是「順序掃描」最大的優(yōu)點，因此目前先進(jìn)的影音設(shè)備大都已采用此方式來掃描及顯示。
然而，現(xiàn)行的NTSC系統(tǒng)的影像信號，到目前為止，仍是采用「交錯掃描」的方式為主，因此若將交錯掃描所組成的畫面在「順序掃描」的顯示系統(tǒng)來顯示時，例如將一經(jīng)由交錯掃描編輯成的DVD影片，直接在高分辨率電視(HDTV)上播放及顯示時，則只能顯示奇數(shù)場和偶數(shù)場的面面，因此會使得影像的分辨率變差(因為只有原來影像一半的分辨率)。為解決此問題，就必須使用「去交錯(De-interlace)」的技術(shù)來克服，換句話說，「去交錯」就是將交錯掃描轉(zhuǎn)換成順序掃描的一種方法。例如將標(biāo)準(zhǔn)分辨率電視(Standard Definition TV；SDTV)轉(zhuǎn)換至高分辨率電視(High Definition TV；HDTV)時，其利用去交錯及再取樣兩個步驟，將掃描線由480條交錯掃描(480i)提升至720條順序掃描(720p)，并且修正奇數(shù)線及偶數(shù)線的交錯掃瞄影像合并時的對準(zhǔn)誤差，以產(chǎn)生在視覺上可使人滿意的順序影像。
如前所述，雖然使用去交錯的技術(shù)可以將交錯掃描系統(tǒng)在順序掃描系統(tǒng)上顯示所產(chǎn)生分辨率不足的問題解決，但是同樣有一不可忽略的狀況，就是播放的影像總是在動的，若不理會此點，硬是將奇數(shù)場與偶數(shù)場重合，則靜態(tài)影像部分可得到鮮明的圖像，但是對動態(tài)影像的部分則一樣會有模糊及不自然的現(xiàn)象，所以高畫質(zhì)就不能顯示出來了。故在去交錯處理的技術(shù)上，有兩種基本的算法可以來選擇，即無移動補償(non-motion compensated)及移動補償(motion-compensated)。
1.無移動補償去交錯算法無移動補償?shù)娜ソ诲e算法有兩種最基本的線性轉(zhuǎn)換技術(shù)，分別為編織(Weave)及擺動(Bob)，其中編織是將兩個輸入視場重疊或是編織在一起，以產(chǎn)生一個順序圖框。編織對于靜態(tài)畫面，可以將不同視場的影像完全對準(zhǔn)，因而可得到一個沒有衰減的清晰去交錯影像；然而，在移動畫面的邊緣，卻會顯示出明顯的鋸齒狀或是毛邊，這是因為動態(tài)畫面會隨著時間而產(chǎn)生位移，故將奇數(shù)視場與偶數(shù)視場編織成一個圖框時，就會因為奇數(shù)視場與偶數(shù)視場之間有一時間位移，因而在將奇數(shù)視場與偶數(shù)視場編織在一起時，就會因為產(chǎn)生影像對準(zhǔn)誤差而出現(xiàn)具有鋸齒狀或是毛邊的模糊圖框，此現(xiàn)象如圖1所示。另一方面，擺動只接受輸入影像的其中一視場(例如只接受偶數(shù)線的影像)，而另一個視場(即奇數(shù)線的影像)則是被丟棄的，因此畫面在垂直方向的分辨率大小會從720×486像素(pixel)降低到720×243像素。這個只有一半分辨率的影像，將通過相鄰掃描線去填補另一線的空隙空間(voids)，以便將影像內(nèi)插回到720×486像素。擺動的優(yōu)點是它可克服不自然動作(motion artifacts)的畫面，并且有較小的計算需求，但其缺點是畫面的垂直分辨率在經(jīng)過內(nèi)插后，仍然只有原來影像的一半，因此順序畫面的細(xì)部分辨率就降低了。
2.移動補償去交錯算法由于去交錯的移動補償算法系運用到MPEG壓縮技術(shù)中的移動補償(Motion Compensation)的方法，故先對該項技術(shù)作摘要說明。在動態(tài)影像壓縮技術(shù)中，目前均使用MPEG的壓縮標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，所謂的MPEG即是Motion Pictures Experts Group的縮寫，其編輯規(guī)格分為視頻(Video)、聲音(Audio)及系統(tǒng)(System)三部分。在連續(xù)播放的影片中，其前后圖片的關(guān)聯(lián)性非常高，因此在一連串動態(tài)的原始影像序列中，其前后影像間具有空間的相關(guān)性與時間的相關(guān)性，而視頻壓縮就是根據(jù)這兩類數(shù)據(jù)的相關(guān)性，來進(jìn)行去除重復(fù)數(shù)據(jù)而達(dá)到壓縮的目的。去除空間上重復(fù)數(shù)據(jù)的方法，通常是根據(jù)人類視覺的特性，以空間轉(zhuǎn)換(例如離散式余弦轉(zhuǎn)換(DCT)等方法)再加上量化過程，將屬于高頻的部分濾除，以達(dá)到壓縮的效果。至于去除時間上的數(shù)據(jù)重復(fù)性，則是以運動估測(Motion Estimation)的原理，將時間上重復(fù)的數(shù)據(jù)找出后去除，以達(dá)到壓縮的目的。
在MPEG壓縮(或稱為編碼)過程中，采用了3種不同的方式來壓縮每個畫面，即I畫面(Intra-frame)、B畫面(Bi-directionalframe)跟P畫面(Predicted frame)。其中I畫面不需要考慮與其它畫面之間的關(guān)系，其所儲存的是一張完整的畫面；P畫面是以前面的I畫面作為參考圖像，畫面中有重復(fù)的部份就不再儲存，僅儲存不一樣的地方；B畫面的原理跟P畫面的原理相同，唯一之差別在于B畫面可以參考前面的I畫面，也可以參考后面的P畫面。
在I畫面中，一般將畫面分割為16×16像素的區(qū)塊來處理，這些區(qū)塊稱為宏區(qū)塊(macro block)，每個宏區(qū)塊又可由4個8×8像素的亮度(Luminance；Y)區(qū)塊、一個8×8像素的Cr區(qū)塊及一個8×8像素的Cb區(qū)塊組成。這里的彩度(Chrominance)區(qū)塊Cr、Cb都是由16×16像素做部份取樣而成為8×8像素的區(qū)塊。接下來的步驟就先將每個8×8像素的區(qū)塊做離散式余弦轉(zhuǎn)換與量化，最后再以編碼的方式壓縮，而MPEG所使用的量化表以及編碼表都是固定的。
在P畫面中，所要儲存的數(shù)據(jù)主要是該目前畫面(current frame)和參考畫面(reference frame)的不同處，其中參考畫面即為前一個I畫面或P畫面。這是因為在同一張畫面中的任何一部份，往往可以在前一張畫面中的某一個位置找到，因此只要記錄那一個部份是從前一張畫面的那一部份移動過來的，就可以使需要儲存的畫面信息減少許多，這種技巧稱為運動補償。在P畫面中，同樣是以宏區(qū)塊為單位，每一個宏區(qū)塊照理可以在參考畫面的某一個范圍內(nèi)尋找和該宏區(qū)塊最接近的，也就是誤差最小的區(qū)塊，這個作法稱為區(qū)塊比對(blockmatching)，并將其與目前畫面所相對的位置坐標(biāo)訂為(0，0)。如果該宏區(qū)塊經(jīng)比對并找到最近似的區(qū)塊時，則只記錄該宏區(qū)塊在兩個畫面中的坐標(biāo)位移量，即(X位移量，Y位移量)，并標(biāo)示為(dx，dy)，而此就是所謂的移動向量(Motion Vector；MV)。至于B畫面則和P畫面的原理相同，只是它的每一個宏區(qū)塊的參考畫面可以是從前面的I畫面(或P畫面)，也可以是后面的P畫面(或I畫面)，或者是兩者的平均。
在解壓縮(即播放影像)時，先進(jìn)行反量化及反離散余弦轉(zhuǎn)換，將頻域的信號再轉(zhuǎn)換為空間的信號，如此可將信號回復(fù)成壓縮前的數(shù)據(jù)流，然后將這些數(shù)據(jù)流作整合后，送到影像重建緩沖器或稱視頻影像緩沖器中，最后依接收到的數(shù)據(jù)再還原成原來的畫面。此外，當(dāng)?shù)谝粡垶镮畫面時，則直接進(jìn)行還原的工作，隨后的畫面則透過內(nèi)存將畫面存起來，最后再透過移動補償?shù)姆绞剑瑢㈦S后只記錄差異值的畫面還原成壓縮前的狀態(tài)。
由前所述，移動補償在一時間中，將兩個具有時間位移視場中的像素位移到一共同點上，以組成一畫面，而決定每一個像素的位移量是經(jīng)由參考移動預(yù)估，其中移動向量的檢測和確認(rèn)是從一個視場(例如奇數(shù)線視場)到另一個視場(例如偶數(shù)線視場)，或是進(jìn)一步將視場分割成復(fù)數(shù)個宏區(qū)塊，然后以區(qū)塊匹配的程序來執(zhí)行。再此一提，以宏區(qū)塊作移動向量檢測時，實際上僅選用宏區(qū)塊中的亮度(即Y)區(qū)塊來執(zhí)行，而丟棄彩度(即Cr、Cb)區(qū)塊，最主要的原因為人類的眼睛對亮度的變化較敏感，而對彩度上的變化則相對遲鈍。因此在減少數(shù)據(jù)處理量的要求下，MPEG在進(jìn)行壓縮編碼時，僅以亮度區(qū)塊作為移動向量檢測的基準(zhǔn)。
由于現(xiàn)行的多功能數(shù)字光盤(DVD)仍是使用交錯掃描系統(tǒng)所拍攝的影像編輯而成，故其播放影像時仍是以交錯處理來構(gòu)成一畫面，因此當(dāng)使用高傳真(Hi-Fi)的數(shù)字電視播放光盤時，為了將交錯掃描轉(zhuǎn)換成順序掃描方式播放，均須在播放裝置上選擇以編織或是擺動的方法來播放。然而，當(dāng)選擇「編織」方式來播放時，對于移動的影像會產(chǎn)生影像對準(zhǔn)誤差，故會出現(xiàn)鋸齒狀或是毛邊的畫面；而當(dāng)選擇「擺動」方式來播放時，雖然可克服移動影像的影像對準(zhǔn)誤差，使動態(tài)影像可較清晰及自然，但卻犧牲了靜態(tài)影像的垂直分辨率，因此現(xiàn)行的影音播放系統(tǒng)與數(shù)字顯示系統(tǒng)之間，在經(jīng)過去交錯處理的過程中，無法兼顧動態(tài)畫面及靜態(tài)畫面的影像品質(zhì)。
此外，在光盤編輯過程中，如果將節(jié)目以靜態(tài)影像壓縮標(biāo)準(zhǔn)(JointPhotographic Experts Group；JPEG)或是只以MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)中的I畫面編輯在一片光盤，甚或是影像完全未經(jīng)壓縮時，則動態(tài)影像可能僅包含了I畫面的編碼數(shù)據(jù)，或是完全只有動態(tài)影像的影像數(shù)據(jù)，使得影音播放系統(tǒng)在播放此一光盤的影像時，無法檢測到移動向量數(shù)據(jù)。這種未提供任何影像壓縮標(biāo)準(zhǔn)編輯的光盤，可能對一些先進(jìn)的影音播放系統(tǒng)在播放的譯碼上產(chǎn)生不兼容，意即由于無法讀取到移動向量數(shù)據(jù)，因此產(chǎn)生所謂”挑片”的問題，致使影音播放系統(tǒng)無法播放此類未提供移動向量的影片，造成觀賞的不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種以動態(tài)影像的像素所組成的線段為去交錯單位的適應(yīng)性去交錯方法，其步驟包括首先，依據(jù)一以像素為單位的一線段寬度值，依序計算一目前畫面各以該線段寬度值為處理單位的線段的特征值。接著，依據(jù)該目前畫面各線段的特征值及其參考畫面上各相對應(yīng)位置的線段的特征值，依序計算一線段影像移動值。再接著比較該線段影像移動值與一臨界值，藉以決定該動態(tài)影像所使用的一去交錯算法，以作為執(zhí)行去交錯處理的依據(jù)，然后執(zhí)行該去交錯算法，藉以構(gòu)成該動態(tài)影像的輸出影像。
本發(fā)明尚提出一種動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯處理裝置，包括一特征值計算單元，用以接收一線段寬度值，并計算及輸出該動態(tài)影像一目前畫面的線段特征值；一線段影像移動值計算單元，用以接收該目前畫面的線段特征值，以及一與該線段特征值對應(yīng)的一參考畫面的線段特征值，并計算及輸出一線段影像移動值；一判斷單元，用以接收與比較該線段影像移動值與一臨界值，并輸出一決定訊息；以及一視頻影像處理單元，用以接收該決定訊息，并根據(jù)該決定訊息以選擇與執(zhí)行一去交錯算法，以輸出一完成去交錯處理的動態(tài)影像。
藉此，本發(fā)明的動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法及裝置能夠解決現(xiàn)行的影音播放系統(tǒng)(例如DVD Player)與數(shù)字顯示系統(tǒng)(例如HDTV或等離子電視)之間，在去交錯處理的過程中，無法兼顧動態(tài)影像及靜態(tài)影像的畫面品質(zhì)，以及使用不同影像編輯方式所產(chǎn)生的播放系統(tǒng)不兼容的問題，使得輸出影像畫質(zhì)達(dá)到提升。


圖1為去交錯處理的現(xiàn)有技術(shù)示意圖，其中A圖為無移動的去交錯影像；而B圖則為一移動影像的去交錯影像示意圖。
圖2為本發(fā)明的流程圖。
圖3為本發(fā)明具體實施例的流程4為本發(fā)明的線段影像移動值計算方法的示意圖。
圖5為執(zhí)行本發(fā)明的適應(yīng)去交錯處理功能方塊圖。
圖中符號說明10適應(yīng)性去交錯處理單元12特征值計算單元14線段影像移動值計算單元16判斷單元
18視頻影像處理單元20微處理單元30內(nèi)存單元32視頻影像緩沖單元34特征值緩沖單元40顯示單元具體實施方式

由于本發(fā)明中所利用到的一些壓縮標(biāo)準(zhǔn)及編碼相關(guān)的技術(shù)及方法，已于先前技術(shù)中詳細(xì)說明，故下述說明中對于壓縮技術(shù)的描述并不包括其完整流程。同時本發(fā)明對MPEG壓縮技術(shù)所沿用的現(xiàn)有編碼及譯碼技藝，在此僅作重點式的引用，以助本發(fā)明的闡述。而且下述內(nèi)文中的方塊圖，亦并未依據(jù)實際的相關(guān)位置及完整的連接圖來繪制，其作用僅在表達(dá)與本發(fā)明特征有關(guān)的示意圖。
圖2為本發(fā)明的適應(yīng)性去交錯方法步驟的流程圖，步驟210讀取動態(tài)影像數(shù)據(jù)，同時亦接收一線段寬度值，以作為影像處理的共同基準(zhǔn)，其中線段寬度值是由影像中各個像素的Y值所組成。接著于步驟220依序計算目前畫面上每一相應(yīng)于該線段寬度的各線段的像素差值(即Y值之差值)，以作為一線段的特征值(δi，n，m)，其計算公式如方程式1所示δi,n,m=DIF(i:n:m)=Σk=1|ODD(n)_LINESEG(m)_PIX(k)-]]>EVEN(n+1)_LINESEG(m)_PIX(k)|···(1)]]>其中i表示為目前畫面；n表示為畫面的掃描線行數(shù)；m表示為此行中第幾個線段；j表示為線段的寬度(單位為像素)，且其寬度具有可調(diào)整性；k表示為像素于此線段的位置。
方程式1的計算方式將一畫面的奇數(shù)視場上某一行，例如第1行(即n行)，與偶數(shù)視場上的第2行(即n+1行)的某一符合選定的線段寬度的線段，例如線段的寬度為由4個像素所組成(即j＝4；k＝1～4)，依序計算兩視場間相鄰行數(shù)上相對像素位置的Y值差值的絕對值，并將各個Y值差值的絕對值相加后，以作為此一線段的特征值(δi，n，m)。在獲得線段的特征值(δi，n，m)后，接著于步驟230進(jìn)行線段影像移動值的計算，其系將步驟220所獲得的目前畫面的某一線段的特征值(δi，n，m)與前一畫面上相同像素位置及相同線段寬度的另一特征值(δi-l，n，m)相減，以作為一線段影像移動值。接著于步驟240比較該線段影像移動值與一臨界值。其中，此臨界值的訂定可依播放影像畫面品質(zhì)的要求或是播放系統(tǒng)的性能內(nèi)存的空間需求來決定，也就是說，臨界值為一可經(jīng)過程控制(programmable)改變的值。當(dāng)步驟240比較的結(jié)果為線段影像移動值本質(zhì)上大于該臨界值時，則于步驟250選擇擺動算法進(jìn)行去交錯處理；當(dāng)步驟240比較的結(jié)果為線段影像移動值本質(zhì)上小于該臨界值時，則交由步驟250選擇編織算法進(jìn)行去交錯處理，并且將線段的特征值(δi，n，m)儲存。如此依序以去交錯算法處理每一線段，以構(gòu)成完成去交錯處理的動態(tài)影像。
舉一具體的實施例來加以說明，請參考圖3及圖4A～F，其中圖3為本發(fā)明以線段為單位的適應(yīng)性去交錯處理的流程圖，而圖4A～F則為本發(fā)明以線段為單位的適應(yīng)性去交錯處理的計算過程示意圖，其中圖4的畫面分辨率以為8×8像素為例。當(dāng)播放系統(tǒng)提供一可讀取影像數(shù)據(jù)及線段寬度值后，例如讀取一目前畫面的線段寬度為4的影像數(shù)據(jù)，則其所讀取到該畫面的奇數(shù)視場線段的第1至第4個像素的Y值及偶數(shù)視場線段的第1至第4個像素的y值分別為(10，64，70，83)及(13，40，65，70)，而其余線段的像素Y值請參考圖4A所示。接著由步驟310依方程式1的計算方式計算出目前畫面的第一個線段的特征值(δi，n，m)，其計算過程及結(jié)果為δi，n，m＝∑(10-13+64-40+70-65+83-70)＝45
則目前畫面第一個線段的特征值為45，請參考圖4B所示，其中參考圖4B的參考畫面為前一畫面各線段的特征值。接著由步驟320將目前畫面的第一個線段的特征值(δi，n，m)與前一參考畫面的第一個線段的特征值(δi-l，n，m)相減并取絕對值以作為計算所得的線段影像移動值，此時，目前畫面的第一個線段的線段影像移動值為12(即45-33)，請參考圖4C所示。然后將線段影像移動值與一臨界值進(jìn)行比較，假設(shè)臨界值訂定為10時，則第一個線段的線段影像移動值大于第一臨界值，則認(rèn)定此一線段為具有位移的動態(tài)線段，因此由步驟330將目前畫面上第一個線段以擺動算法來執(zhí)行去交錯處理；再接著，由步驟350將目前畫面的一線段特征值(δi，n，m)儲存至用以計算線段影像移動值的前一參考畫面的一相對線段特征值的位置，以作為計算下一畫面的線段影像移動值時，將此一特征值(δi，n，m)作為前一畫面的特征值(δi-l，n，m)來計算，請參考圖4D，其中參考畫面中的第一線段位置的特征值已被取代為45。依同樣的過程，則目前畫面上各線段的特征值計算如圖4E所示，則目前畫面上第二個線段的線段影像移動值小于臨界值，故認(rèn)定此一線段為無位移的靜態(tài)線段，因此由步驟340將目前畫面上第二個線段以編織算法來執(zhí)行去交錯處理。則圖4E中的各個線段所執(zhí)行的去交錯方式，如圖4F中的目前畫面所示，亦即目前畫面的影像是依圖4F各個線段的去交錯方式所構(gòu)成。此時，參考畫面上的各線段特征值亦均由目前畫面的特征值所取代，請參考圖4F中的參考畫面示意圖。
在執(zhí)行目前畫面上的每一線段的去交錯處理的過程中，播放系統(tǒng)會持續(xù)檢測讀入的影像數(shù)據(jù)是否為奇數(shù)視場與偶數(shù)視場的終點，若影像數(shù)據(jù)包括了視場終點訊息時，則由步驟380來執(zhí)行下一畫面的讀取或是停止去交錯處理；若是影像數(shù)據(jù)未包括了視場終點訊息時，則再檢視影像數(shù)據(jù)是否為一掃描線的終點。若影像數(shù)據(jù)為一掃描線的終點訊息時，則由步驟360來讀取下一掃描線的影像數(shù)據(jù)；若影像數(shù)據(jù)并非為掃描線的終點時，則由步驟370來讀取下一線段的影像數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行此線段特征值的計算。依此流程圖的順序執(zhí)行目前畫面上的每一線段的去交錯處理，以獲得一動態(tài)影像。
接下來是本發(fā)明的適應(yīng)性去交錯處理裝置的具體實施例說明。如圖5所示，其為執(zhí)行本發(fā)明的適應(yīng)去交錯處理的功能方塊圖，包括一適應(yīng)性去交錯處理單元10，可與一微處理單元20、一記憶單元30(可包含一視頻影像緩沖單元32，以及一特征值緩沖單元34)，以及一顯示單元40相連接。其中，適應(yīng)性去交錯處理單元10更包括一特征值計算單 12、一線段影像移動值計算單元14、一判斷單元16，以及一視頻影像處理單元18。首先，由適應(yīng)性去交錯處理單元10中的特征值計算單元12接收及讀取來自視頻影像緩沖單元32中的影像數(shù)據(jù)，其中視頻影像緩沖單元32中的影像數(shù)據(jù)，可以是經(jīng)由一輸入單元(未顯示于圖中)將光盤片(例如DVD光盤片)上的影像數(shù)據(jù)譯碼后，將每一動態(tài)畫面儲存于內(nèi)存單元30中。當(dāng)特征值計算單元12在讀取影像數(shù)據(jù)的同時，微處理單元20會傳遞一線段寬度的訊息至適應(yīng)性去交錯處理單元10，以使適應(yīng)性去交錯處理單元10中的特征值計算單元12、線段影像移動值計算單元14、判斷單元16，以及一視頻影像處理單元18均知道線段寬度是由幾個像素所組成，以作為特征值(δi，n，m)計算的基準(zhǔn)。接著，特征值計算單元12依方程式1執(zhí)行該線段的特征值的計算，并且將線段的特征值的計算結(jié)果(δi，n，m)送到線段影像移動值計算單元14。當(dāng)線段影像移動值計算單元14接收到目前畫面的一線段特征值(δi，n，m)時，其亦自記憶單元30中的特征值緩沖單元34讀取同一影像位置的參考畫面(例如一前一畫面)的特征值(δi-l，n，m)，將兩個特征值相減并取絕對值之和，以獲得一線段影像移動值，并且將該線段影像移動值送至判斷單元16。判斷單元16在接獲來自微處理單元20所傳遞的臨界值訊息后，將該線段影像移動值與該臨界值進(jìn)行比較，然后將比較結(jié)果送到視頻影像處理單元18。其中，若視頻影像處理單元18接收到的比較結(jié)果為線段影像移動值本質(zhì)上大于臨界值時，送出目前所執(zhí)行去交錯處理所需的影像地址到視頻影像緩沖單元32，其中影像地址的內(nèi)容包括了奇數(shù)視場及偶數(shù)視場的編碼內(nèi)容；待視頻緩影像緩沖單元32將各個影像編碼數(shù)據(jù)自內(nèi)存單元30中依序傳送到視頻影像處理單元18后，再以擺動算法完成目前畫面的一線段的影像的去交錯處理，最后再將處理過的影像送到顯示單元40(例如HDTV、PDP或液晶顯示電視)中顯示；另一方面，特征值計算單元12會將先前計算所得到的目前畫面的特征值(δi，n，m)儲存至記憶單元30中，以利于計算下一畫面的線段影像移動值時，將此一特征值(δi，n，m)作為前一畫面的特征值(δi-l，n，m)來計算。接著，視頻影像處理單元18亦會將自內(nèi)存單元30所提供的影像數(shù)據(jù)，送到特征值計算單元12中，以便讀取下一線段的影像數(shù)據(jù)。
另一方面，若視頻影像處理單元18接收到判斷單元16所傳送的比較結(jié)果為線段影像移動值本質(zhì)上小于臨界值時，則送出目前所執(zhí)行去交錯處理所需的線段影像地址到視頻影像緩沖單元32，待視頻影像緩沖單元32將各個影像編碼數(shù)據(jù)自內(nèi)存單元30中依序傳送回視頻影像處理單元18后，再以編織算法完成目前畫面的一線段的影像的去交錯處理，然后再將處理過的影像送到顯示單元40中顯示。其中，視頻影像處理單元18在持續(xù)執(zhí)行去交錯處理時，亦持續(xù)檢測特征值計算單元12所讀取的影像編碼數(shù)據(jù)，當(dāng)檢視到編碼數(shù)據(jù)內(nèi)容包括視場的終點時，則結(jié)束去交錯處理程序，否則，繼續(xù)執(zhí)行下一個畫面上各個線段的去交錯處理。
在本發(fā)明的適應(yīng)性去交錯處理裝置中，由于須對每一線段的特征值進(jìn)行存取的動作，因此需要使用一定空間的內(nèi)存(例如線段特征值緩沖器34)來存取特征值。以一個720×460像素的畫面而言，其影像的分辨率為331,200個像素，若以每一個像素作為一個線段寬度(即最小線段寬度)進(jìn)行本發(fā)明的適應(yīng)性去交錯處理時，需使用約340KByte的內(nèi)存空間。同時，因為特征值的存取是以取代的方式執(zhí)行，即讀取前一畫面的一線段特征值(δi-l，n，m)，經(jīng)過計算并求得一線段影像移動值(δi，n，m)后，再以目前畫面的線段特征值作為下一畫面所需的參考畫面特征值(δi-l，n，m)。因此，本發(fā)明的適應(yīng)性去交錯處理裝置中的線段特征值緩沖器34，可依線段寬度作不同的調(diào)整，且其最大值不超過畫面的分辨率值。然而，這個線段特征值緩沖器34所使用的空間，相對于一個使用256M Byte的影像處理內(nèi)存而言，其所占的比例是微乎其微，因此無論其使用的內(nèi)存空間系是由內(nèi)存單元30中撥出，或是將其嵌入于去交錯處理裝置10中，均可不需增加大量硬件而獲得良好的效能。
眾所周知，當(dāng)影像的去交錯處理的單位愈小時，則可獲得愈佳的畫面品質(zhì)，但相對的，其所需進(jìn)行的去交錯演算的計算與判斷次數(shù)也就大幅度的增加。若去交錯處理僅使用軟件程序來進(jìn)行去交錯處理時，會造成影像播放的延遲，而產(chǎn)生不自然的畫面。因此必須使用硬件快速存取的特性，方能解決影像延遲的問題，而本發(fā)明在使用有限的內(nèi)存來提供特征值的存取空間的裝置，不但可有效的解決影像延遲的問題，并且可以獲得一絕佳的動態(tài)影像畫面。
本發(fā)明前述圖5中所表示的適應(yīng)去交錯處理的功能方塊圖中，除了顯示單元40外，雖區(qū)分成不同的單元，但這并不表示這些單元一定是獨立存在的裝置，這些單元可依產(chǎn)品的界面規(guī)格與需求，作不同的配置與組合。例如，使用在高階的影像處理工作平臺或是可播放DVD影片的個人計算機(jī)(PC)時，適應(yīng)性去交錯處理單元10可嵌入(embedded)于高階系統(tǒng)的中央處理單元(CPU)內(nèi)或是可單獨制造成一裝置(例如一芯片；chip)而與CPU相連；而若使用在播放機(jī)時，例如DVD Player，則適應(yīng)性去交錯處理單元10可與內(nèi)存單元30及微處理單元40整合于一芯片上等等。隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)提升，單芯片系統(tǒng)(System on a Chip；SoC)的技術(shù)亦日益成熟，因此本發(fā)明的去交錯處理單元可進(jìn)一步的與不同應(yīng)用系統(tǒng)相整合。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請專利權(quán)利；同時以上的描述，對于熟知本技術(shù)領(lǐng)域的專門人士應(yīng)可明了及實施，因此其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在所述的申請專利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法，其特征在于，包括依據(jù)以像素為單位的一線段寬度值，依序計算一目前畫面各以該線段寬度值為處理單位的線段的特征值；依據(jù)該目前畫面各線段的特征值及該目前畫面的一參考畫面上各相對應(yīng)位置的線段的特征值，依序計算一線段影像移動值；比較該線段影像移動值與一臨界值，藉以決定該動態(tài)影像所使用的一去交錯算法，以作為執(zhí)行去交錯處理的依據(jù)；以及執(zhí)行該去交錯算法，藉以構(gòu)成該動態(tài)影像的輸出影像。
2.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法，其中該依序計算一目前畫面各線段的特征值，更包括儲存該些特征值，以作為一下一畫面的該線段影像移動值計算時的該下一畫面的該參考畫面上各相對應(yīng)位置的線段的特征值。
3.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法，其中該各線段的特征值為相鄰視場所對應(yīng)的相鄰行數(shù)上，具有該相同線段寬度值的線段的各相同像素位置的亮度值(Y值)差值的絕對值之和。
4.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法，其中該線段影像移動值是該目前畫面的特征值與該參考畫面的特征值之差值的絕對值。
5.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法，其中比較該線段影像移動值與一臨界值，包括若該線段影像移動值本質(zhì)上大于該臨界值時，選擇一擺動算法作為該動態(tài)影像去交錯處理依據(jù)；以及若該線段影像移動值本質(zhì)上小于該臨界值時，選擇一編織算法作為該動態(tài)影像去交錯處理依據(jù)。
6.一種動態(tài)影像去交錯方法的決定方法，其特征在于，包括計算該動態(tài)影像的一目前畫面各線段的影像移動值，以指示該動態(tài)影像各線段相對于一參考畫面各相同像素位置的線段的移動程度；以及比較各線段該影像移動值與一可調(diào)整的臨界值，藉以決定該動態(tài)影像各線段所使用的去交錯算法，其中若該影像移動值本質(zhì)上大于該臨界值時，選擇一第一去交錯法以進(jìn)行去交錯處理；以及若該影像移動值本質(zhì)上小于該臨界值時，選擇一第二去交錯法以進(jìn)行去交錯處理。
7.如權(quán)利要求6所述的動態(tài)影像去交錯方法的決定方法，其中計算一目前畫面各線段的該影像移動值，包括以該目前畫面各線段，計算一第一線段特征值，其中該線段長度單位為像素，并且可供調(diào)整；以及以該第一線段特征值與該目前畫面的該參考畫面各相同長度與像素位置的線段的第二線段特征值求得一差值，并求取該差值的絕對值，以作為該目前畫面各線段的該影像移動值。
8.如權(quán)利要求7所述的動態(tài)影像去交錯方法的決定方法，其中該第一線段特征值以及第二線段特征值為相鄰視場所對應(yīng)的相鄰行數(shù)上，具有該相同線段寬度值的線段的各相同像素位置的亮度值(Y值)差值的絕對值之和。
9.一種動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯處理裝置，其特征在于，包括一特征值計算單元，用以接收一線段寬度值，并計算及輸出該動態(tài)影像一目前畫面的線段特征值；一線段影像移動值計算單元，用以接收該目前畫面的線段特征值，以及一與該線段特征值對應(yīng)的一參考畫面的線段特征值，并計算及輸出一線段影像移動值；一判斷單元，用以接收與比較該線段影像移動值與一臨界值，并輸出一決定訊息；以及一視頻影像處理單元，用以接收該決定訊息，并根據(jù)該決定訊息以選擇與執(zhí)行一去交錯算法，以輸出一完成去交錯處理的動態(tài)影像。
全文摘要
本發(fā)明提出一種動態(tài)影像的適應(yīng)性去交錯方法與裝置，其依據(jù)一線段寬度值，依序計算目前畫面上各線段的特征值，接著再依序計算目前畫面上各線段特征值與其參考畫面上各相應(yīng)線段的線段特征值之差值，以獲得一線段影像移動值；再接著處理線段影像移動值與臨界值，以決定一去交錯算法，并執(zhí)行該去交錯算法，以構(gòu)成一高畫質(zhì)的動態(tài)影像。同時儲存目前畫面上各線段特征值，以作為下一畫面的線段影像移動值計算時的前一畫面上各相應(yīng)線段的特征值。通過調(diào)整線段寬度值與臨界值，可控制所使用去交錯算法的種類，以及每次去交錯處理的數(shù)據(jù)量，以獲得良好的動態(tài)影像畫質(zhì)與操作彈性。
文檔編號G09G5/00GK1536890SQ20041000389
公開日2004年10月13日 申請日期2004年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
發(fā)明者曹盛哲, 熊家豪, 邱安德 申請人:威盛電子股份有限公司