CN101106686A

CN101106686A - 远端内插的去交错转换方法及装置

Info

Publication number: CN101106686A
Application number: CNA2007101476763A
Authority: CN
Inventors: 宋廉祥
Original assignee: Via Technologies Inc
Current assignee: Via Technologies Inc
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2027-08-31
Also published as: CN101106686B

Abstract

一种远端内插的去交错转换方法及装置。首先，以待内插的新像素的上方多个像素作为上窗口，下方多个像素作为下窗口。根据90°、－45°、45°的上窗口、下窗口像素数值差值为最小的二像素以内插产生新像素，并据以进行上窗口、下窗口的移动或不移动。本发明所述的远端内插的去交错转换方法及装置，用于去交错转换时避免产生锯齿状或模糊状线条，而让线条更平滑。

Description

远端内插的去交错转换方法及装置

技术领域

本发明有关一种去交错(de-interlacing)转换，特别是一种使用远端内插(remote interpolation)的去交错转换。

背景技术

一般的电视广播视频信号采用交错(interlaced)格式，例如NTS C、PAL、SECAM，其以奇数图场(field)及偶数图场依序交错显示于电视机屏幕，利用视觉暂留原理来显示出帧(frame)的视频内容。交错视频信号仅需使用低频宽即可传送可接受的视频品质；然而，其缺点为造成垂直解析度的降低、线条或区域的闪烁(flicker)现象。一般计算机显示器的视频信号则是采用非交错(non-interlaced)或循序(progressive)格式，其直接将帧的视频内容显示于计算机显示器上。

为了让交错视频信号能够显示于循序信号格式的显示器(例如计算机的显示器)上，必须先将交错视频信号转换为非交错/循序视频信号，此种格式转换处理过程称为去交错(de-interlacing)或倍频循序。通过去交错转换，将原本的奇数图场(field)及偶数图场结合产生一个帧。

视频信号的去交错转换方法可以归纳为下列几种：空间(spatial)转换、时间(temporal)转换及时空(spatial-temporal)混合转换。在空间转换中，仅使用同一图场的像素(pixel)(或称为图点或取样点(sample))以产生新的像素，因此，此种转换一般又称为图场内(intra-field)转换。在时间转换中，使用相邻不同图场的像素来产生新像素，因此，此种转换一般又称为图场间(inter-field)转换。至于时空混合转换，则是混合使用空间转换及时间转换以产生新像素。

在各种转换中，空间转换是基本且重要的一种转换方法，特别是当视频内容有移动，或者当时间转换不理想时。空间转换的基本原理根据希望产生新像素位置与相邻像素之间具有的相关性(correlation)性质，使用内插(interpolation)方法来产生新像素。

图1A及图1B显示传统的内插方法，其中列n-1及列n+1为图场中相邻的二像素列，列n为待内插产生的新像素列，其由相邻的像素经内插所产生。如图1A所示，新像素X由行k-1、行k、行k+1的相邻像素(如斜线所示者)经内插产生。图1B显示另一新像素X+1由行k、行k+1、行k+2的相邻像素(如斜线所示者)经内插产生。

上述传统内插的去交错转换会产生锯齿状(serrate)或模糊状线条，特别是位于影像边缘(edge)处。针对此问题，亟需提出一种新的转换方法，使得线条更平滑(smooth)。

发明内容

本发明提出一种远端内插方法，用于去交错转换时避免产生锯齿状(serrate)或模糊状线条，而让线条更平滑。

本发明提供一种远端内插的去交错转换方法。首先，以待内插的新像素的上方多个像素作为上窗口(up window)，下方多个像素作为下窗口(down window)。当位于一垂直角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，则以此二像素来内插产生新像素，于新像素产生后，上窗口、下窗口向右各移动一个像素距离。当位于一负角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，则以此二像素来内插产生新像素，于新像素产生后，下窗口向右移动至少两个像素距离，而上窗口不移动。当位于一正角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，则以此二像素来内插产生新像素，于新像素产生后，上窗口向右移动至少两个像素距离，而下窗口不移动。

本发明另提供一种远端内插的去交错转换装置，包括：二窗口暂存器，分别暂存相邻二像素列的像素，分别作为上窗口及下窗口；一比较器，用以比较决定该上窗口、下窗口的各种像素组合的像素数值差值为最小的二者，该各种像素组合包括：当位于一垂直角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时；当位于一负角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时；及当位于一正角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时；一内插装置，根据差值为最小的像素组合进行内插运算以产生一新像素，其中：若位于垂直角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，则以位于该垂直角度的该上窗口像素、该下窗口像素来内插产生该新像素；若位于负角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，则以位于该负角度的该上窗口像素、该下窗口像素来内插产生该新像素；及若位于正角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，则以位于该正角度的该上窗口像素、该下窗口像素来内插产生该新像素；其中，上述的比较器根据其比较结果产生二控制信号分别控制该二窗口暂存器，其中：若位于垂直角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，于该新像素产生后，该上窗口、下窗口向右各移动一个像素距离；若位于负角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，于该新像素产生后，该下窗口向右移动至少两个像素距离，而该上窗口不移动；及若位于正角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，于该新像素产生后，该上窗口向右移动至少两个像素距离，而该下窗口不移动。

本发明所述的远端内插的去交错转换方法及装置，用于去交错转换时避免产生锯齿状或模糊状线条，而让线条更平滑。

附图说明

图1A及图1B显示传统的内插方法。

图2A及图2B显示本实施例进行内插时所使用的窗口。

图3显示本发明实施例的流程图。

图4A至图4I显示本发明实施例的运作例示。

图5显示本发明实施例的系统方块图。

具体实施方式

本发明实施例提出一种去交错(de-interlacing)转换方法，用于交错(interlaced)的图场(field)视频信号中，以内插(interpolation)方法来产生新像素。

图2A及图2B显示本实施例进行内插时所使用的窗口。于图2A中，取新像素X相邻的左上方像素UL、正上方像素U、右上方像素UR作为上窗口(up window)，并取新像素X相邻的左下方像素DL、正下方像素D、右下方像素DR作为下窗口(downwindow)。本发明实施例的上窗口、下窗口虽各使用三个像素，然而也可以使用其他像素数目的窗口。于图2B中，上窗口(UL、U、UR)与下窗口(DL、D、DR)并非位于新像素X的正上方、下方；且通常其中有一个窗口(称为超前窗口)可能超前另一个窗口(称为落后窗口)，因此本发明又称为远端内插法(remoteinterpolation)，有别于传统的区域内插法(local interpolation)。

不论是图2A或图2B的情形，上窗口像素及下窗口像素彼此间形成至少三种配对组合：(1)位于90°角的像素U及像素D、(2)位于-45°角的像素UL及像素DR、(3)位于45°角的像素UR及像素DL。

图3显示本发明实施例的流程图。首先，决定上窗口、下窗口的三种组合中，哪一种组合的像素亮度(luma)数值为最接近(例如两者的差值为最小)(步骤30)。本实施例虽计算像素的亮度，然而，本发明也可以计算像素色度(chroma)来代替。上窗口、下窗口的三种组合如下：

(a)当上窗口其中一个像素与下窗口其中一个像素构成一个90°角度时，例如位于90°角的上窗口、下窗口像素(亦即，像素U及像素D)，若此组像素亮度数值为最接近时，则以此二像素来内插产生新像素(步骤31A)，例如取像素U及像素D的平均值(＝(U+D)/2)作为新像素的值。于产生新像素之后，上窗口、下窗口向右各移动一个(或以上)像素距离(步骤32A)，接下来即针对紧邻像素X的右方的像素进行另一次内插。

(b)当上窗口其中一个像素与下窗口其中一个像素构成一个负角度时，例如位于-45°角的上窗口、下窗口像素(亦即，像素UL及像素DR)，若此组像素亮度数值为最接近时，则以此二像素来内插产生新像素(步骤31B)，例如取像素UL及像素DR的平均值(＝(UL+DR)/2)作为新像素的值。于产生新像素之后，下窗口向右移动二个(或其他数目)像素距离，而上窗口不移动(步骤32B)。

(c)当上窗口其中一个像素与下窗口其中一个像素构成一个正角度时，例如位于45°角的上窗口、下窗口像素(亦即，像素UR及像素DL)，若此组像素亮度数值为最接近时，则以此二像素来内插产生新像素(步骤31C)，例如取像素UR及像素DL的平均值(＝(UR+DL)/2)作为新像素的值。于产生新像素之后，上窗口向右移动二个(或其他数目)像素距离，而下窗口不移动(步骤32C)。

在本实施例中，如果有两种(或以上)角度的上窗口、下窗口像素皆同样接近时，则依(a)、(b)、(c)的优先顺序。然而，也可以变更其优先顺序。

为了便于了解，以图4A至图4I为例说明本实施例的运作。在此例子中，共显示出三列，其中第一列及第三列为原图场的像素列，第二列为待进行远端内插的新像素列；第一列上方的数字代表新像素的顺序；每一像素格内的数值代表该像素的亮度值。

图4A显示进行第0个新像素的内插(行0的左边分别补上与行0相同的数值0)，其上窗口(如虚线所框者)的像素UL、U、UR数值分别为0、0、0；其下窗口(如虚线所框者)的像素DL、D、DR数值分别为0、0、0。根据规则(a)，由于位90°角的上窗口、下窗口像素(亦即，像素U及像素D)的像素亮度数值为最接近，因此以此二像素来内插产生新像素，例如取像素U(0)及像素D(0)的平均值0(＝(0+0)/2)作为新像素的值。于产生新像素之后，上窗口、下窗口向右各移动一个像素距离，如图4B所示。

图4B显示进行第1个新像素的内插，其上窗口(如虚线所框者)的像素UL、U、UR数值分别维持为0、0、0；其下窗口(如虚线所框者)的像素DL、D、DR数值分别为0、0、10。根据规则a，由于位90°角的上窗口、下窗口像素(亦即，像素U及像素D)的像素亮度数值为最接近，因此以此二像素来内插产生新像素，例如取像素U(0)及像素D(0)的平均值0(＝(0+0)/2)作为新像素的值。于产生新像素之后，上窗口、下窗口向右各移动一个像素距离，如图4C所示。

图4 C显示进行第2个新像素的内插，其上窗口(如虚线所框者)的像素UL、U、UR数值分别为0、0、0；其下窗口(如虚线所框者)的像素DL、D、DR数值分别维持为0、10、10。根据规则c，由于位45 °角的上窗口、下窗口像素(亦即，像素UR及像素DL)的像素亮度数值为最接近，因此以此二像素来内插产生新像素，例如取像素UR(0)及像素DL(0)的平均值0(＝(0+0)/2)作为新像素的值。于产生新像素之后，上窗口向右移动二个像素距离，而下窗口不移动，如图4D所示。

图4D显示进行第3个新像素的内插，其上窗口(如虚线所框者)的像素UL、U、UR数值分别为0、0、0；其下窗口(如虚线所框者)的像素DL、D、DR数值分别维持为0、10、10。根据规则(c)，由于位45°角的上窗口、下窗口像素(亦即，像素UR及像素DL)的像素亮度数值为最接近，因此以此二像素来内插产生新像素，例如取像素UR(0)及像素DL(0)的平均值0(＝(0+0)/2)作为新像素的值。于产生新像素之后，上窗口向右移动二个像素距离，而下窗口不移动，如图4E所示。

图4E显示进行第4个新像素的内插，其上窗口(如虚线所框者)的像素UL、U、UR数值分别为0、10、10；其下窗口(如虚线所框者)的像素DL、D、DR数值分别维持为0、10、10。根据规则(a)，由于位90°角的上窗口、下窗口像素(亦即，像素U及像素D)的像素亮度数值为最接近，因此以此二像素来内插产生新像素，例如取像素U(10)及像素D(10)的平均值10(＝(10+10)/2)作为新像素的值。于产生新像素之后，上窗口、下窗口向右各移动一个像素距离，如图4F所示。第5、6、7个新像素的内插分别显示于图4F、图4G、图4H，其细节不再赘述。其余新像素的产生依此原则类推，图4I显示整列新像素都已经产生。

图5显示本发明实施例的系统方块图。使用二窗口暂存器(例如缓冲器)50A、50B分别暂存图场中相邻二像素列的至少三个像素，分别作为上窗口、下窗口。以比较器5 2来比较决定上窗口、下窗口的三种组合(意即，(1)位于90°角的像素U及像素D、(2)位于-45°角的像素UL及像素DR、(3)位于45°角的像素UR及像素DL)，哪一种组合的像素数值为最接近(例如两者的差值为最小)。最接近的一组像素被送至内插装置54中进行内插运算(例如取两像素的平均值)，以产生新像素。比较器52根据其比较结果，以控制信号56A、56B来分别控制窗口暂存器50A、50B，使得窗口内的像素依照前述规则(a)、(b)或(c)来进行窗口像素的移动或不移动，准备进行下一个新像素的内插。

以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。

附图中符号的简单说明如下：

UL、U、UR：上窗口的左上方像素、正上方像素、右上方像素

DL、D、DR：下窗口的左下方像素、正下方像素、右下方像素

30-32C：发明实施例的步骤

50A、50B：窗口暂存器

52：比较器

54：内插装置

56A、56B：窗口移动的控制信号。

Claims

1.一种远端内插的去交错转换方法，其特征在于，包括：

以待内插的新像素的上方多个像素作为上窗口，下方多个像素作为下窗口；

当位于一垂直角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，则以位于该垂直角度的该上窗口像素、该下窗口像素来内插产生该新像素，并于该新像素产生后，该上窗口、下窗口向右各移动一个像素距离；

当位于一负角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，则以位于该负角度的该上窗口像素、该下窗口像素来内插产生该新像素，并于该新像素产生后，该下窗口向右移动至少两个像素距离，而该上窗口不移动；及

当位于一正角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，则以位于该正角度的该上窗口像素、该下窗口像素来内插产生该新像素，并于该新像素产生后，该上窗口向右移动至少两个像素距离，而该下窗口不移动。

2.根据权利要求1所述的远端内插的去交错转换方法，其特征在于，上述的上窗口、下窗口并非位于该新像素的正上方、正下方。

3.根据权利要求1所述的远端内插的去交错转换方法，其特征在于，上述的上窗口包括左上方像素、正上方像素、右上方像素；上述的下窗口包括左下方像素、正下方像素、右下方像素。

4.根据权利要求3所述的远端内插的去交错转换方法，其特征在于，上述的垂直角度为90°，其相关像素为正上方像素及正下方像素，当位于90°角的该上窗口的正上方像素、下窗口的正下方像素的数值差值为最小时，以该正上方像素及正下方像素的平均值作为该新像素的像素值。

5.根据权利要求3所述的远端内插的去交错转换方法，其特征在于，上述的负角度为-45°，其相关像素为左上方像素及右下方像素，当位于-45°角的该上窗口的左上方像素、下窗口的右下方像素的数值差值为最小时，以该左上方像素及右下方像素的平均值作为该新像素的像素值。

6.根据权利要求3所述的远端内插的去交错转换方法，其特征在于，上述的正角度为45°，其相关像素为右上方像素及左下方像素，当位于45°角的该上窗口的右上方像素、下窗口的左下方像素的数值差值为最小时，以该右上方像素及左下方像素的平均值作为该新像素的像素值。

7.一种远端内插的去交错转换装置，其特征在于，包括：

二窗口暂存器，分别暂存相邻二像素列的像素，分别作为上窗口及下窗口；

一比较器，用以比较决定该上窗口、下窗口的各种像素组合中像素数值差值为最小的二者，该各种像素组合包括：

当位于一垂直角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时；

当位于一负角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时；及

当位于一正角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时；

一内插装置，根据差值为最小的像素组合进行内插运算以产生一新像素，其中：

若位于垂直角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，则以位于该垂直角度的该上窗口像素、该下窗口像素来内插产生该新像素；

若位于负角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，则以位于该负角度的该上窗口像素、该下窗口像素来内插产生该新像素；及

若位于正角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，则以位于该正角度的该上窗口像素、该下窗口像素来内插产生该新像素；

其中，上述的比较器根据其比较结果产生二控制信号分别控制该二窗口暂存器，其中：

若位于垂直角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，于该新像素产生后，该上窗口、下窗口向右各移动一个像素距离；

若位于负角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，于该新像素产生后，该下窗口向右移动至少两个像素距离，而该上窗口不移动；及

若位于正角度的该上窗口、下窗口像素的数值差值为最小时，于该新像素产生后，该上窗口向右移动至少两个像素距离，而该下窗口不移动。

8.根据权利要求7所述的远端内插的去交错转换装置，其特征在于，上述的上窗口、下窗口并非位于该新像素的正上方、正下方。

9.根据权利要求7所述的远端内插的去交错转换装置，其特征在于，上述的上窗口包括左上方像素、正上方像素、右上方像素；上述的下窗口包括左下方像素、正下方像素、右下方像素。

10.根据权利要求9所述的远端内插的去交错转换装置，其特征在于，上述的垂直角度为90°，其相关像素为正上方像素及正下方像素，当位于90°角的该上窗口的正上方像素、下窗口的正下方像素的数值差值为最小时，以该正上方像素及正下方像素的平均值作为该新像素的像素值。

11.根据权利要求9所述的远端内插的去交错转换装置，其特征在于，上述的负角度为-45°，其相关像素为左上方像素及右下方像素，当位于-45 °角的该上窗口的左上方像素、下窗口的右下方像素的数值差值为最小时，以该左上方像素及右下方像素的平均值作为该新像素的像素值。

12.根据权利要求9所述的远端内插的去交错转换装置，其特征在于，上述的正角度为45°，其相关像素为右上方像素及左下方像素，当位于45°角的该上窗口的右上方像素、下窗口的左下方像素的数值差值为最小时，以该右上方像素及左下方像素的平均值作为该新像素的像素值。