專利名稱：影像信號處理裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種影像信號處理裝置，其遷移了通過對受到視影轉(zhuǎn)換的影像進(jìn)行倍速轉(zhuǎn)換而生成的、每個由四個場形成的單位幀組成的影像信號的各被檢測像素的位置，以及該裝置的影像處理方法。
本申請基于2001年12月13日提出的日本申請專利No.2001-380765，并主張其優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，在此其全部內(nèi)容引入作為參考。
背景技術(shù)：
作為TV播放所用的傳統(tǒng)掃描制式，廣泛使用了每隔一行水平掃描線而掃描的隔行掃描制式。在此隔行掃描制式中，每一幀影像是由以下形成的由奇數(shù)掃描行構(gòu)成的場影像、和由偶數(shù)掃描行構(gòu)成的場影像，以便抑止造成全體屏幕顫抖的屏幕顫抖干擾，從而防止屏幕品質(zhì)的惡化。
隔行掃描制式是被世界各國的電視作為標(biāo)準(zhǔn)制式而采用的。例如，根據(jù)歐洲的電視放送的PAL(逐行倒相)制式，場頻是50Hz(幀影像25幀/秒，場影像50場/秒)。
特別地，PAL制式傳統(tǒng)采用倍速場頻制式其中通過實行間插等的處理，而將輸入影像信號的場頻從50Hz加倍而轉(zhuǎn)換成100Hz，因而，期待著更加地抑制屏幕顫抖干擾。
圖1是示出使用該倍場頻制式的倍速場轉(zhuǎn)換電路5的框圖。倍速場轉(zhuǎn)換電路5集成于具有輸入終端61、水平/垂直偏向電路62和CRT 63的電視接收機6。此倍速場轉(zhuǎn)換電路5有倍速轉(zhuǎn)換器51和幀存儲器52。
倍速轉(zhuǎn)換器51根據(jù)從輸入終端61輸入的PAL制式的50場/秒的影像信號寫入幀存儲器52。而且，倍速轉(zhuǎn)換器51以寫入速度的二倍的速度讀出寫入幀存儲器52的影像信號。這樣，50場/秒的影像信號的頻率被轉(zhuǎn)換成二倍頻率，從而可生成100場/秒的影像信號。
倍速轉(zhuǎn)換器51將已受到倍速轉(zhuǎn)換的影像信號輸出至CRT63。CRT63在屏幕上顯示輸入的影像信號。CRT 63中影像信號的水平和垂直偏向是基于由水平垂直偏向電路62生成的、頻率為輸入影像信號的二倍的水平/垂直矩形波而受控制的。
圖2A和圖2B示出對于倍速轉(zhuǎn)換前后的影像信號、各場和像素位置間的關(guān)系。在各圖中，橫軸表示時間，縱軸表示各像素在垂直方向的位置。圖2A中以白圓記號所示的影像信號是倍速轉(zhuǎn)換前的50場/秒的隔行影像信號，而圖2B中以黑圓記號所示的影像信號是倍速轉(zhuǎn)換后的100場/秒的隔行影像信號。
在圖2A所示的影像信號中，場f1和場f2是從膠片的單一單位幀而生成的信號。同樣地，場f3和場f4構(gòu)成同一單位幀。由于這些影像信號是隔行影像信號，故在相鄰的場間垂直方向上的像素位置不同。因此，無法在保持隔行特性的同時在每二個相鄰的場間生成一個新場。
因此，如圖2B所示，在場f1和場f2間新生成二個場f2′和f1′。在場f2和場f3間不生成新場，但在場f3和場f4間新生成二個場f4′和f3′。即一個單位幀是由形成兩幀的四個場來形成的。
在有些情形下，新生成的場f1′、f2′、...是將各像素值設(shè)想成各像素的周圍3像素的中間值、使用中值濾波器等而獲得的。這些新生成的場f1′、f2′、...與場f1、f2、...分別具有同樣的內(nèi)容。
具體地，倍速場轉(zhuǎn)換電路5在倍速轉(zhuǎn)換前的影像信號的場間、交替地提供其中各生成了二個新場的部分和其中未生成新場的部分。這樣可增加每單位時間的屏幕影像數(shù)，從而可抑制上述的屏幕顫抖干擾。
為了在通常的電視機上觀看由24單位幀/秒的靜止影像構(gòu)成的電影膠片，而進(jìn)行電視到電影的轉(zhuǎn)換(以下稱作視影轉(zhuǎn)換)，以得出隔行的電視信號。圖3A和圖3B示出對于視影轉(zhuǎn)換后的影像信號、假如影像沿水平方向移動各場和影像位置間的關(guān)系。橫軸表示影像在水平方向的位置，縱軸表示時間。在圖3A所示的倍速轉(zhuǎn)換前的影像信號中，場f1和f2形成單一單位幀，故影像顯示于相同的位置。此影像隨場遷移至場f3而沿水平方向(向右側(cè))移動。由于場f4如場f3形成同一單位幀的部分，故影像顯示于與場f3相同的位置。
若圖3A所示的視影轉(zhuǎn)換后的影像信號根據(jù)倍速場頻制式而受到倍速轉(zhuǎn)換，則如圖3B所示，在形成單一單位幀的場f1、f2、f1′和f2中，同一影像顯示于同一位置處。同樣地，在形成單一單位幀的場f3、f4′、f3′和f4中，同一影像顯示于同一位置處。
如圖3B所示，視影轉(zhuǎn)換后受到倍速轉(zhuǎn)換的影像信號，被顯示在從場f1到場f2同一位置處。另一方面，當(dāng)場從f2遷移至f3時，影像沿水平方向極大地移動。特別地，倍速轉(zhuǎn)換后的影像信號以每1/100秒1場的周期規(guī)則地形成場。因此，影像移動的時間帶比影像靜止的另一時間帶要短。當(dāng)由CRT實際地觀看節(jié)目時，影像的運動顯得不連續(xù)。為了消除這種運動的不連續(xù)性，例如基于塊匹配法將屏幕影像分割成每個由預(yù)定像素構(gòu)成的塊，并通過以塊為單位評價相似度而獲得運動向量。根據(jù)獲得的運動向量、對于各塊通過遷移像素位置，從而糾正運動。
然而，如圖4所示，設(shè)想在電視屏幕T中運動出現(xiàn)兩個方向的情形，即，物體的影像A移至圖中箭頭X1方向的左側(cè)，而背景B移至圖中箭頭X2方向的右側(cè)。在這種情況下，上述運動向量的方向不能被正確地檢測，因此不能消除上述影像的運動的不連續(xù)性。圖4中的附圖標(biāo)記C表示實行上述塊匹配的塊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對受到視影轉(zhuǎn)換的影像進(jìn)行倍速轉(zhuǎn)換的新穎的影像信號處理裝置及其方法，其能夠解決如上述的影像信號處理裝置及其方法所涉及的問題。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種影像信號處理裝置及其方法，其對于對受到視影轉(zhuǎn)換的影像進(jìn)行倍速轉(zhuǎn)換而生成的影像信號、甚至對于像在單一塊內(nèi)包括兩個方向運動這樣的變化多樣的影像，能夠在抑制屏幕顫抖干擾的同時平滑運動。
根據(jù)本發(fā)明而提供了一種影像信號處理裝置及其方法，其中輸入了通過對受到視影轉(zhuǎn)換的影像進(jìn)行倍速轉(zhuǎn)換而生成的、由四個場形成的單位幀構(gòu)成的影像信號，并基于計算出的像素信號電平的差分值來規(guī)定各場。遷移被檢測像素的位置，從而，在這樣規(guī)定的第一場中像素位置沿運動向量的反方向被遷移，在同樣規(guī)定的第四場中像素位置沿運動向量的方向遷移，而在同樣規(guī)定的第二和第三場中像素位置隨著場從第一場移向后續(xù)而逐步接近在所述第四場中被遷移的像素位置。
具體地，根據(jù)本發(fā)明的影像信號處理裝置被輸入了通過對受到視影轉(zhuǎn)換的影像做倍速轉(zhuǎn)換而生成的、由每個包括第一及后續(xù)的第二到第四場的四個場的單位幀構(gòu)成的影像信號，各單位幀從第一場開始，該裝置包括序列檢測器，其對于所述輸入的影像信號，在當(dāng)前場的檢測到的像素和當(dāng)前場之后一幀的場中同一位置處的檢測到的像素間、計算像素信號電平的差分值，并基于該差分值來規(guī)定構(gòu)成單位幀的各場；運動向量檢測器，其對于當(dāng)前場的檢測到的像素，檢測對于當(dāng)前場之后兩幀的場的運動向量；和影像控制器，其根據(jù)運動向量的向量值、在由序列檢測器規(guī)定的各場內(nèi)遷移影像信號的檢測到的像素的位置。其中影像控制器對于所規(guī)定的第一場沿運動向量的反方向來遷移檢測到的像素，影像控制器對于所規(guī)定的第四場沿運動向量的方向來遷移檢測到的像素，而影像控制器對于所規(guī)定的第二場和第三場而遷移檢測到的像素，以使像素以從第一場開始的順序、沿運動向量的方向或沿運動向量的反方向而逐步接近對于第四場而遷移的像素位置。
具體地，根據(jù)本發(fā)明的影像信號處理方法包括以下步驟輸入通過對受到視影轉(zhuǎn)換的影像做倍速轉(zhuǎn)換而生成的、由包含第一及后續(xù)的第二到第四場的四個場的單位幀構(gòu)成的影像信號，各單位幀從第一場開始；對于所述輸入的影像信號，基于在當(dāng)前場的檢測到的像素和當(dāng)前場之后一幀的場中同一位置處的檢測到的像素間、計算像素信號電平的差分值，來規(guī)定形成單位幀的各場；對于當(dāng)前場的檢測到的像素，檢測當(dāng)前場之后兩幀的場的運動向量；對于所規(guī)定的第一場沿運動向量的反方向來遷移檢測到的像素；對于所規(guī)定的第四場沿運動向量的方向來遷移檢測到的像素；和對于所規(guī)定的第二場和第三場而遷移檢測到的像素，以使像素以從第一場開始的順序、沿運動向量的方向或沿運動向量的反方向而逐步接近對于第四場而遷移的像素位置。
從下面結(jié)合附圖的描述，本發(fā)明的上述和其他目的、優(yōu)點和特點將會變得更加明顯。


圖1是示出應(yīng)用倍速場頻制式的倍速場轉(zhuǎn)換電路的框圖；圖2A和圖2B示出對于倍速轉(zhuǎn)換前后影像信號的各場和像素位置間的關(guān)系；圖3A和圖3B示出假如影像沿水平方向移動，各場和影像位置間的關(guān)系；圖4是用來說明在單一塊內(nèi)包括兩個方向運動的變化多樣的影像的視圖；
圖5是示出應(yīng)用本發(fā)明的影像信號處理裝置的部分塊的電路圖；圖6A和圖6B示出在倍速場轉(zhuǎn)換電路中倍速轉(zhuǎn)換前后的各場和像素位置間的關(guān)系；圖7示出假如影像沿水平方向移動，各場和影像位置間的關(guān)系；圖8是用來說明由序列檢測器來檢測序列的方法的視圖；圖9是用來說明在各場中的影像遷移的方法的視圖；圖10是示出在各場中的影像遷移的結(jié)果的視圖；圖11是用來說明在第一和第二場中沿運動向量的反方向來遷移各影像的方法的視圖；圖12是示出根據(jù)圖11所示的遷移方法來遷移影像的結(jié)果的視圖；圖13是示出影像信號處理裝置的構(gòu)成框圖，該裝置對于輸入的影像信號，重排構(gòu)成單位幀的場的順序、并將信號輸出至CRT；圖14是表示影像信號處理裝置的操作實例的視圖，該裝置重排形成單位幀的場的順序并輸出信號；圖15是用來說明圖14所示的影像信號處理裝置的操作實例的視圖，其中形成單位幀的場的順序被重排；圖16是示出影像信號處理裝置的操作的第二實例的視圖，該裝置重排形成單位幀的場的順序并輸出信號；圖17是表示影像信號處理裝置的操作的第三實例的視圖，該裝置重排形成單位幀的場的順序并輸出信號；和圖18是表示影像信號處理裝置的操作的第四實例的視圖，該裝置重排形成單位幀的場的順序并輸出信號。
具體實施例方式
以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。
本發(fā)明被應(yīng)用于根據(jù)PAL制式(逐行倒相制)的電視接收機內(nèi)建的影像信號處理裝置。
應(yīng)用本發(fā)明的影像信號處理裝置1具有圖5所示的結(jié)構(gòu)。
如圖5所示，影像信號處理裝置1具有第一影像存儲器11、第二影像存儲器12、序列檢測器13、運動向量檢測器14、影像遷移器15、影像逆遷移器16和開關(guān)17。
第一影像存儲器11被順次提供了通過對受到視影轉(zhuǎn)換的影像進(jìn)行倍速轉(zhuǎn)換而生成的、而且一個單位幀是由四個場形成的例如100場/秒的隔行影像信號。
第一影像存儲器11以場為單位對于每一幀而存儲所提供的影像。即，從第一影像存儲器11輸出影像信號比將影像信號提供給第一影像存儲器11滯后了一幀。
第二影像存儲器12有著與第一影像存儲器11同樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并以場為單位對于每一幀而存儲從第一影像存儲器11提供的影像信號。即，從第二影像存儲器12輸出影像信號比將影像信號提供給第二影像存儲器12滯后了一幀，即比將影像信號提供給第一影像存儲器11滯后了兩幀。此存儲于第二影像存儲器12的影像信號被提供給運動向量檢測器14。
序列檢測器13檢測提供給第一影像存儲器11的影像信號和從第一影像存儲器11輸出的影像信號，并比較每個像素影像信號的電平，以計算提供的信號和輸出的信號間的差分值。即，序列檢測器13以幀為周期來比較屏幕上單一部分處各像素的影像信號電平。序列檢測器13將關(guān)于影像信號電平的差分值的運算結(jié)果發(fā)送至影像遷移器15和影像逆遷移器16。
運動向量檢測器14檢測提供給第一影像存儲器11的影像信號和從第二影像存儲器12輸出的影像信號，并基于例如塊匹配法來檢測運動向量。在這種塊匹配法中，將屏幕分割成各個由預(yù)定像素構(gòu)成的塊，并通過在各個塊單位中評價相似度來獲得運動向量。運動向量檢測器14將對于每個像素或每個塊而檢測到的運動向量發(fā)送至影像遷移器15和影像逆遷移器16。
影像遷移器15從序列檢測器13接收影像信號電平的比較結(jié)果。影像遷移器15還接收由運動向量檢測器14檢測的運動向量。進(jìn)而，從第一影像存儲器11將比輸入影像信號延遲1幀的影像信號提供給影像遷移器15。影像遷移器15在所接收的運動向量的范圍內(nèi)、沿所接收的運動向量的方向來遷移所提供的影像信號的各像素位置。
影像逆遷移器16從序列檢測器13接收影像信號電平的比較結(jié)果。影像逆遷移器16接收由運動向量檢測器14檢測的運動向量。進(jìn)而，從第一影像存儲器11將比輸入影像信號延遲一幀的影像信號提供給影像逆遷移器16。影像逆遷移器16沿所接收的運動向量的反方向來遷移所提供的影像信號的各像素位置。注意，影像逆遷移器16即使在影像逆遷移器16與影像遷移器15一體化的情形中也可適用。
影像遷移器15和影像逆遷移器16將以場為單位來遷移像素位置的影像信號提供給開關(guān)17?；趶男蛄袡z測器13提供的影像信號電平的比較結(jié)果，開關(guān)17以場為單位來選擇必要的影像信號。由開關(guān)17選擇的影像信號被輸出至CRT 2。CRT 2在屏幕上顯示從開關(guān)17輸入的影像信號，并基于未被示出的水平/垂直偏向電路來控制影像信號在水平和垂直方向上的偏向。
在有些情形中，在影像信號處理裝置1中集成了倍速場轉(zhuǎn)換電路3，其對影像信號的場頻進(jìn)行倍速轉(zhuǎn)換。集成了倍速場轉(zhuǎn)換電路3可以通過改善分辨率來防止屏幕顫抖干擾。例如，在PAL制式中例如實行間插等處理，以將場頻為50Hz的影像信號轉(zhuǎn)換成二倍頻即100Hz的影像信號。
如圖5所示，倍速場轉(zhuǎn)換電路3具有連接至電視接收機的輸入終端31、倍速轉(zhuǎn)換器32和幀存儲器33。
倍速轉(zhuǎn)換器32將從電視接收機經(jīng)輸入終端31輸入的視影轉(zhuǎn)換后的影像信號寫入幀存儲器33。倍速轉(zhuǎn)換器32以寫入速度的二倍的速度讀出寫入幀存儲器33的影像信號。結(jié)果，例如，根據(jù)PAL制式的50場/秒的影像信號的頻率被轉(zhuǎn)換成二倍頻，從而可生成100場/秒的影像信號。倍速轉(zhuǎn)換器32將受到倍速轉(zhuǎn)換的影像信號提供給影像信號處理裝置1。
圖6A和圖6B示出在倍速場轉(zhuǎn)換電路3中倍速轉(zhuǎn)換前后的各場和像素位置間的關(guān)系。在這些圖中，橫軸表示時間，縱軸表示像素在垂直方向的位置。
倍速轉(zhuǎn)換前的影像信號是根據(jù)PAL制式的50場/秒的隔行影像信號，并且如圖6A所示，每單位幀由兩個場形成。
另一方面，倍速轉(zhuǎn)換后的影像信號是100場/秒的隔行影像。因此如圖6B所示，在場t1和t2間新生成了二個場t2′和t1′。在場t2和場t3間不生成新場，但在場t3和場t4間新生成二個場t4′和t3′。因此在影像信號中，每單位幀是由四個場來形成的。
在有些情形中，新生成的場t1′、t2′、...是將各像素值設(shè)想成各像素的周圍3像素的中間值、使用中值濾波器等而獲得的。這些新生成的場t1′、t2′、...與場t1、t2、...分別具有同樣的內(nèi)容。其結(jié)果是，每單位幀是由四個場來形成的，從而可通過增加每單位時間的屏幕數(shù)來改善分辨率。于是可抑制屏幕顫抖干擾。
其次，說明根據(jù)本發(fā)明的影像信號處理裝置1的操作。
影像信號處理裝置1從倍速場轉(zhuǎn)換電路3順次被提供了在視影轉(zhuǎn)換后受到倍速轉(zhuǎn)換的、由四個場形成的單位幀構(gòu)成的影像信號。圖7示出假如影像沿影像信號的水平方向移動，各場和影像位置間的關(guān)系。在圖7中，橫軸表示影像在水平方向的位置，縱軸表示時間。已受過視影轉(zhuǎn)換的影像如圖7所示，以場t1、t2′、t1′和t2的順序、以一定的時間周期被提供給第一影像存儲器11，并且這些影像顯示于同一位置處。隨著場遷移至t3，影像也沿水平方向(向右側(cè))移動，并且這些影像以場t3、t4′、t3′和t4的順序被提供給第一影像存儲器11。
當(dāng)將例如場t3提供給第一影像存儲器11(以下稱作參照場)時，從第二影像存儲器12輸出了比參照場超前兩幀的場t1(以下稱作兩幀延遲場)。
運動向量檢測器14在參照場和兩幀延遲場間以像素或塊為單位而檢測運動向量。假如是圖7所示的實例，運動向量的向量方向是以兩幀延遲場作為基準(zhǔn)的水平方向(向右側(cè))，并且其向量的向量值為A。同樣地，當(dāng)參照場是場t5時，兩幀延遲場是t3，而運動向量的量值為B。通過重復(fù)這一程序，可順次獲得以各兩幀延遲場作為基準(zhǔn)的向量的方向和量值。運動向量檢測器14將獲得的運動向量的方向和量值順次發(fā)送至影像遷移器15和影像逆遷移器16。
序列檢測器13順序地檢測參照場和比從第一影像存儲器11輸出的參照場超前一幀的各場(以下稱作一幀延遲場)，并計算同一像素位置處的像素信號電平的差分值。
具體來說，如圖8所示，參照場t1′和一幀延遲場t1構(gòu)成單一單位幀，從而，例如像素位置a處的像素信號電平的差分值是0。其次，提供場t2作為參照場，于是場t2′成為一幀延遲場。因此，像素位置a處的像素信號電平的差分值同樣是0。
其次，提供場t3作為參照場，于是場t1′成為一幀延遲場。由于這兩個場分別形成不同單位幀的部分，故a點的像素信號電平的差分值不是0(以下將為1)。其次，提供t4′作為參照場，于是場t2成為一幀延遲場，從而，a點的像素信號電平的差分值同樣是1。
進(jìn)而，提供場t3′作為參照場，于是場t3成為一幀延遲場。由于這兩個場形成同一單位幀，故a點的像素信號電平的差分值再度是0。此傾向應(yīng)用于此后提供的參照場。計算出的差分值「0011」按此順序以四個場為周期重復(fù)。這樣一來，通過以每四個場為單位來檢測序列，有可能規(guī)定各場與前后場的關(guān)系。
若對于一幀延遲場來注視此傾向，則差分值從每單位幀的最初場的順序是「0011」。因此，如圖8所示，當(dāng)最初算出差分值為0時，此時檢測到的一幀延遲場被規(guī)定為單位幀的最初場(以下稱作第一場)。當(dāng)差分值連續(xù)為0時，此時檢測到的一幀延遲場被規(guī)定為第二場。當(dāng)最初算出1成為差分值時，此時檢測到的一幀延遲場被規(guī)定為第三場。當(dāng)差分值連續(xù)為1時，此時檢測到的一幀延遲場被規(guī)定為第四場。
序列檢測器13將各場與前后場的關(guān)系的規(guī)定結(jié)果發(fā)送至影像遷移器15和影像逆遷移器16。
影像遷移器15和影像逆遷移器16基于由序列檢測器13規(guī)定的各場與前后場的關(guān)系、沿向量方向來遷移所提供的影像信號的檢測到的像素的位置。在影像信號被提供給影像遷移器15之前，已判明了各個場對應(yīng)于第一場到第四場的那個場。因此可正確而容易地遷移檢測到的像素的位置。
對于各場的遷移方向，如圖9中黑箭頭所指示，影像信號在每個第一場中沿運動向量的反方向遷移，而影像信號在第二場和以后各場中沿運動向量的方向遷移。在第二場和以后各場中，遷移量從第二場起在各運動向量的向量值范圍內(nèi)逐步增大，因而遷移量在第四場中最大。即在本發(fā)明中，場沿運動向量的方向和反方向遷移、在彼此之間平衡，因而在遷移量最大的第四場中，遷移量被抑制，以減少運動向量檢測時的誤差。
運動向量檢測時的誤差就是檢測到的運動向量的方向有誤的情形，例如當(dāng)影像在單一塊內(nèi)包括兩個方向運動(例如，物體的影像向左方向移動，而背景向右方向移動)時。例如，如圖9中虛線箭頭所指示，在以下運動糾正實例中即各場中的影像信號僅沿運動向量的向量方向遷移，則在第四場中遷移量自身變得過大。若檢測到的運動向量的方向有誤，則因為在第四場中影像極大地移動，所以誤差在屏幕上顯著地呈現(xiàn)。
同時，在影像沿運動向量的方向和反方向遷移、在各場之間平衡的本發(fā)明中，如圖9所示，在第四場中遷移量可被抑制得很小。其結(jié)果，即使當(dāng)影像在單一塊內(nèi)包括兩個方向運動時檢測到的運動向量的方向有誤，也可不使此誤差醒目而實現(xiàn)平滑的運動。
在圖9所示的實例中，每當(dāng)場向第二場以后遷移時，各個影像的遷移量按檢測到的運動向量的1/4而增加，此處第二場的遷移量為0。在這種情況下，若向量值是A，則第二場的遷移量為0，第三場的遷移量為A×1/4，而第四場的遷移量為A×2/4。進(jìn)而在下個單位幀的第一場中，遷移量可設(shè)成運動向量A的1/4。同樣地，若下個單位幀的運動向量是B，則第二場的遷移量可設(shè)為0，第三場的遷移量可設(shè)為B×1/4，而第四場的遷移量可設(shè)為B×2/4。
通過這樣的影像遷移，遷移量可按時間而線性地增加，從而影像的運動可愈發(fā)平滑。
圖10示出在所有各場中的影像遷移的結(jié)果。隨著場遷移向后續(xù)場，影像也漸漸地沿水平方向移動。即，影像遷移器15可將與運動向量相當(dāng)?shù)倪w移量分散至各場。其結(jié)果，與遷移前的影像相比，當(dāng)從第四場遷移至第一場時，不用極大地移動影像也可能平滑地移動。
或者，如圖11所示，影像遷移器15可使影像信號在第一和第二場中沿運動向量的反方向遷移，而在第三場和以后場中沿運動向量的方向遷移。在這種情況下，在第一和第二場中，遷移影像以使遷移量隨著場從第一場移向后續(xù)場而逐步減少。在第三和第四場中，遷移量隨著場從第三場移向后續(xù)場而在運動向量的向量值范圍內(nèi)逐步增大，并在第四場中達(dá)到最大。其結(jié)果，與圖9所示的實例同樣，各場的影像向不同方向遷移，從而可抑制每一場的遷移量，并減輕運動向量檢測時的誤差。
在圖11所示的實例中，第三場的遷移量可設(shè)為0，每當(dāng)場向第三場以后遷移時，影像的遷移量按檢測到的運動向量的1/4而增加。在這種情況下，若向量值是A，則第三場的遷移量為0，第四場的影像被遷移了A×1/4。在下個單位幀的第一場中，遷移量可設(shè)為運動向量A的2/4，而第二場的遷移量設(shè)為1/4。同樣地，若下個單位幀的運動向量是B，則第三場的遷移量可設(shè)為0，而第四場的遷移量可設(shè)為B×1/4。
圖12示出如圖11所示的影像遷移的結(jié)果，同樣在圖12中，隨著場向后續(xù)場遷移，影像也漸漸地沿水平方向移動。
進(jìn)而，在影像遷移器15中可使影像在第一至第三場中沿運動向量的反方向遷移，而在第四場中沿運動向量的方向遷移。在這種情況下，遷移各影像以使遷移量從第一場起而逐步減少。
若集成化了倍速場轉(zhuǎn)換電路3的影像信號處理裝置1內(nèi)建于電視接收機，則有可能消除視影轉(zhuǎn)換后受到倍速轉(zhuǎn)換的影像信號所特有的運動中的不連續(xù)性。即，在如影像在單一塊內(nèi)包括兩個方向運動等各種情形中，影像信號處理裝置1可由倍速場轉(zhuǎn)換電路3來改善分辨率、抑制屏幕顫抖干擾、并使各影像的運動更平滑。
因而，由影像信號處理裝置1不僅在單獨實際使用的情形下、而且與倍速場轉(zhuǎn)換電路3一體化實際使用的情形下，都能得到顯著的效果。此外，對于早已集成化了倍速場轉(zhuǎn)換電路的電視接收機，若影像信號處理裝置1是后來內(nèi)建的，則可容易地實現(xiàn)版本升級。
根據(jù)本發(fā)明的影像信號處理裝置1不限于上述實施例。本發(fā)明也適用于影像信號處理裝置4，其對于輸入的影像信號重排形成單位幀的場的順序、并將信號輸出至CRT。圖13示出影像信號處理裝置4的塊結(jié)構(gòu)的實例。與上述影像信號處理裝置1相同的構(gòu)件被標(biāo)以同一附圖標(biāo)記，并因而省略了其詳細(xì)說明。
影像信號處理裝置4具有第一影像存儲器11、第二影像存儲器12、序列檢測器13、運動向量檢測器14、影像遷移器55、影像逆遷移器56和開關(guān)17。
影像遷移器55從序列檢測器13接收影像信號電平的比較結(jié)果。影像遷移器55接收由運動向量檢測器14檢測的運動向量。進(jìn)而，影像遷移器55在所接收的運動向量的向量值的范圍內(nèi)、沿運動向量的向量方向來遷移從第二影像存儲器12提供的影像信號的像素位置。即，影像遷移器55遷移那些比輸入影像信號延遲兩幀的影像信號。
影像逆遷移器56從序列檢測器13接收影像信號電平的比較結(jié)果。影像逆遷移器56接收由運動向量檢測器14檢測的運動向量。進(jìn)而，影像逆遷移器56在所接收的運動向量的向量值的范圍內(nèi)、沿運動向量的反方向來遷移提供給第一影像存儲器12的影像信號的像素位置。即，影像逆遷移器56遷移與輸入影像信號相同的那些影像信號，因此與影像遷移器55所遷移的影像信號有兩幀的時間差。在有些情形中，影像逆遷移器56與影像遷移器55一體化而構(gòu)成。
由影像遷移器55和影像逆遷移器56遷移的影像信號都被輸入開關(guān)17?；趶男蛄袡z測器13提供的影像信號電平的比較結(jié)果，開關(guān)17以場為單位來選擇必要的影像信號。由開關(guān)17選擇的影像信號被輸出至CRT 2。
其次，參照圖14來說明應(yīng)用本發(fā)明的影像信號處理裝置4的操作。
影像信號處理裝置4從倍速場轉(zhuǎn)換電路3順次被輸入了在視影轉(zhuǎn)換后受到倍速轉(zhuǎn)換的、由四個場形成的單位幀構(gòu)成的影像信號。影像信號處理裝置4規(guī)定所提供的影像信號的第一和第二場、基于第二影像存儲器12來延遲這些場、并在這些場中沿運動向量的向量方向來遷移影像信號。進(jìn)而，影像信號處理裝置4規(guī)定所提供的影像信號的第三乃至第四場、不延遲這些場而在這些場中沿運動向量的反方向來遷移影像信號。
提供給影像信號處理裝置4的影像信號以場t1、t2′、t1′和t2的順序、以預(yù)定的時間周期而排列。隨著場遷移至t3，影像移動至由運動向量A定義的位置，并且這些影像以場t3、t4′、t3′和t4的順序被提供給影像信號處理裝置4。隨著場移至t5，影像移動至由運動向量B定義的位置，并且這些影像以場t5、t6′、t5′和t6的順序被提供給影像信號處理裝置4。
運動向量檢測器14從輸入影像信號處理裝置4的影像信號中，以每兩幀為周期檢測運動向量。例如，當(dāng)從第二影像存儲器12輸出場t1時，將場t1之后兩幀的場t3提供給第一影像存儲器11。因而，運動向量檢測器14最先獲得場t1和t3間的運動向量。
其次，當(dāng)從第二影像存儲器12輸出場t2′時，將場t4′提供給第一影像存儲器。因而，在場t2′和t4′間檢出運動向量。即，運動向量檢測器14以圖14所示括弧中所寫的編號順序而順次檢出運動向量。
在時間帶(1)中檢出運動向量，之后，將場t1輸入影像遷移器55。將場t3輸入影像逆遷移器56。影像遷移器55沿向量方向來遷移場t1的影像信號，或設(shè)遷移量為0而將此影像信號輸出至開關(guān)17。輸入影像逆遷移器56的場t3的影像信號被延遲兩幀后沿向量方向遷移，于是不實行任何處理。
同樣地，在時間帶(2)中檢出運動向量，之后，將場t2’輸入影像遷移器55。影像遷移器55沿向量方向來遷移此場t2′的影像信號，并將該信號輸出至開關(guān)17。輸入影像逆遷移器56場t4′被延遲兩幀，之后沿向量方向遷移該影像信號，于是不實行任何處理。
在時間帶(3)中在場t1′和t3′間檢出運動向量，之后，將場t1′輸入影像遷移器55。將場t3′輸入影像逆遷移器56。在這種情況下，影像逆遷移器56沿運動向量的反方向來遷移此輸入的場t3′的影像信號。注意，場t1′由于其影像由影像逆遷移器56遷移而不必受處理。
同樣地，在時間帶(4)中，輸入的場t4由影像逆遷移器56沿運動向量的反方向來遷移。
進(jìn)而，在時間帶(5)中在場t3和t5間檢出運動向量，之后，將場t3輸入影像遷移器55。將場t5輸入影像逆遷移器56。影像遷移器沿向量方向來遷移場t3的影像信號，或設(shè)遷移量為0。盡管此場t3已被輸入了影像逆遷移器56一次，但影像逆遷移器56卻不實行任何處理，以防止一個場被重復(fù)遷移。
同樣地，在時間帶(6)中，輸入的場t4′的影像信號由影像遷移器55沿向量方向來遷移。
從上述的處理程序可理解，影像信號處理裝置4在檢出運動向量后，交替地遷移提供給影像遷移器55和影像逆遷移器56的場的影像信號。
圖15示出根據(jù)在影像信號處理裝置4中遷移量來重排各場的結(jié)果。在圖15中，在構(gòu)成單位幀的場(例如，場t3、t4′、t3′和t4)中，輸入影像信號的順序與圖14所示的輸入影像信號的順序有所變化。這示意著在形成單位幀的場中，不論從哪個場最先開始遷移，都可得到同一結(jié)果。
即，與前述的影像信號處理裝置1同樣，在影像在單一塊內(nèi)包括兩個方向運動等情形的變化多樣的影像中，影像信號處理裝置4能夠抑制屏幕顫抖干擾、同時使各影像更平滑。
在圖15所示的實例中，影像的遷移量可被排列為使場t1的遷移量設(shè)為0、而場t1′的遷移量設(shè)為檢測到的運動向量的量值A(chǔ)的1/4。進(jìn)而，在下個單位幀的第一場中，遷移量可設(shè)為運動向量A的2/4，而在第二場中，遷移量可設(shè)為運動向量A的1/4。同樣地，若下個單位幀的運動向量是B，則第三場的遷移量可設(shè)為0，而第四場的遷移量可設(shè)為B×1/4。其結(jié)果，輸出的影像信號與圖15所示遷移影像的實例相同，從而遷移量可按時間而線性地增加，于是影像的運動可愈發(fā)平滑。
場的重排不限于圖15所示的實例。在形成單位幀的四個場內(nèi)(例如，以場t3、t4′、t3′和t4的順序來排列輸入的影像信號)，可自由地設(shè)定影像信號被遷移的向量方向和向量值。
例如象圖16所示，有可能遷移影像信號而使輸出的影像信號以場t4、t3、t4′和t3′的順序沿水平方向排列。而且，例如圖17所示，有可能遷移影像信號而使輸出的影像信號以場t4′、t3′、t4和t3的順序沿水平方向排列。進(jìn)而，例如圖18所示，有可能遷移影像信號而使輸出的影像信號以場t3′、t4、t3和t4′的順序沿水平方向排列。
在圖16到18所示的實例中，若遷移量以向量值的1/4為單位而增減，則遷移量可按時間而線性地增減，從而影像的運動更加改善。
應(yīng)用本發(fā)明的上述影像信號處理裝置不限于應(yīng)用根據(jù)PAL制式的電視接收機的情形。例如，本發(fā)明適用于這種電視接收機其輸入了根據(jù)NTSC(全國電視制式委員會)制式的60場/秒(30單位幀/秒)的隔行影像信號。或者本發(fā)明適用于根據(jù)SECAM制式的電視接收機。
進(jìn)而，本發(fā)明不限于內(nèi)建于電視接收機的影像信號處理裝置，而可以是連接至電視接收機的內(nèi)建信號轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明不限于參照附圖而說明的上述實施例。在不脫離添附的權(quán)利要求書及其主旨的情況下，可以進(jìn)行本發(fā)明的各種變更、置換或等同物，這一點對于業(yè)內(nèi)人員將是明顯的。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上述，根據(jù)本發(fā)明的影像信號處理裝置及其方法，輸入了通過對受到視影轉(zhuǎn)換的影像做倍速轉(zhuǎn)換而生成的、每個由四個場形成的單位幀構(gòu)成的影像信號，并基于計算出的像素信號電平的差分值來規(guī)定各場。遷移檢測到的像素的位置，從而，在這樣規(guī)定的第一場中被檢測的像素位置沿運動向量的反方向遷移，在同樣規(guī)定的第四場中像素位置沿運動向量的方向遷移，而在同樣規(guī)定的第二和第三場中像素位置隨著場從第一場移向后續(xù)而逐步接近在所述第四場中遷移的像素位置。
這樣一來，根據(jù)本發(fā)明的影像信號處理裝置及其方法對于影像在單一塊內(nèi)包括兩個方向運動等情形的變化多樣的影像，能夠在抑制屏幕顫抖干擾的同時平滑影像的運動。
權(quán)利要求
1.一種影像信號處理裝置，其被輸入了通過對受到視影轉(zhuǎn)換的影像進(jìn)行倍速轉(zhuǎn)換而生成的、并由每個包含第一及后續(xù)的第二到第四場的四個場的單位幀形成的影像信號，各單位幀從第一場開始，該影像信號處理裝置包括序列檢測器，其對于所述輸入的影像信號，在當(dāng)前場的檢測到的像素和所述當(dāng)前場之后一幀的場中同一位置處的檢測到的像素間、計算信號電平的差分值，并基于該差分值來規(guī)定形成單位幀的各場；運動向量檢測器，其對于所述當(dāng)前場的檢測到的像素，檢測對于所述當(dāng)前場之后兩幀的場的運動向量；和影像控制器，根據(jù)所述檢測到的運動向量的向量值、在由所述序列檢測器規(guī)定的各場內(nèi)遷移影像信號的所述檢測到的像素的位置，其中所述影像控制器對于所述規(guī)定的第一場沿所述運動向量的反方向來遷移所述檢測到的像素，所述影像控制器對于所述規(guī)定的第四場沿所述運動向量的方向來遷移所述檢測到的像素，和所述影像控制器對于所述規(guī)定的第二場和第三場而遷移所述檢測到的像素，以使像素以從第一場開始的順序、沿所述運動向量的方向或沿運動向量的反方向而逐步接近對于所述第四場而遷移的像素位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述影像控制器將所述第二場的遷移量設(shè)為0。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中每當(dāng)所述第二場有后續(xù)場時，遷移量即按所述檢測到的運動向量的向量值的1/4而增加，并基于所述當(dāng)前場之前兩幀的場而將所述第一場的遷移量設(shè)為所述運動向量的向量值的1/4。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述影像控制器將所述第三場的遷移量設(shè)為0。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述影像控制器將所述第四場的遷移量設(shè)為所述檢測到的運動向量的向量值的1/4，基于所述當(dāng)前場之前兩幀的場而將所述第一場的遷移量設(shè)為所述運動向量的向量值的2/4，并基于所述當(dāng)前場之前兩幀的場而將所述第二場的遷移量設(shè)為所述運動向量的向量值的1/4。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中若所述差分值順續(xù)變?yōu)?，則所述序列檢測器將在先輸入的當(dāng)前場規(guī)定為第一場。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述運動向量檢測器對于包括預(yù)定像素數(shù)量的每個塊，基于塊匹配法而檢測所述運動向量。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述輸入信號是根據(jù)PAL制式的隔行影像信號。
9.一種影像信號處理方法，包括以下步驟輸入通過對受到視影轉(zhuǎn)換的影像進(jìn)行倍速轉(zhuǎn)換而生成的、并由每個包括第一及后續(xù)的第二到第四場的四個場的單位幀形成的影像信號，各單位幀從第一場開始；對于所述輸入的影像信號，基于所計算的在當(dāng)前場的檢測到的像素和所述當(dāng)前場之后一幀的場中同一位置處的檢測到的像素之間的像素信號電平的差分值來規(guī)定形成單位幀的各場；對于所述當(dāng)前場的檢測到的像素，檢測對于所述當(dāng)前場之后兩幀的場的運動向量；對于所述規(guī)定的第一場沿所述運動向量的反方向來遷移所述檢測到的像素；對于所述規(guī)定的第四場沿所述運動向量的方向來遷移所述檢測到的像素；和對于所述規(guī)定的第二場和第三場而遷移所述檢測到的像素，以使所述像素以從所述第一場開始的順序、沿所述運動向量的方向或沿運動向量的反方向而逐步接近對于所述第四場而遷移的像素位置。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中將所述第二場的遷移量設(shè)為0。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中每當(dāng)所述第二場有后續(xù)場時，遷移量即按所述檢測到的運動向量的向量值的1/4而增加，并基于所述當(dāng)前場之前兩幀的場而將所述第一場的遷移量設(shè)為所述運動向量的向量值的1/4。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中將所述第三場的遷移量設(shè)為0。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中將所述第四場的遷移量設(shè)為所述檢測到的運動向量的向量值的1/4，基于所述當(dāng)前場之前兩幀的場而將所述第一場的遷移量設(shè)為所述運動向量的向量值的2/4，并基于所述當(dāng)前場之前兩幀的場而將所述第二場的遷移量設(shè)為所述運動向量的向量值的1/4。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中若所述差分值順續(xù)變?yōu)?，將在先輸入的當(dāng)前場規(guī)定為第一場。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中對于包括預(yù)定像素數(shù)量的每個塊，基于塊匹配法而檢測所述運動向量。
16.如權(quán)利要求9所述的方法，其中輸入了具有場頻從50場/秒轉(zhuǎn)換成100場/秒的二倍頻的PAL制式的隔行影像信號、作為所述影像信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種影像信號處理裝置和一種影像處理方法，包括以下步驟在當(dāng)前場的檢測像素和當(dāng)前場之后一幀的場中同一位置處的檢測像素間，計算像素信號電平的差分；根據(jù)所獲得的該差分值來識別構(gòu)成幀的各場；檢測由當(dāng)前場的檢測像素和當(dāng)前場之后兩幀的場的檢測像素所定義的運動向量；在被檢測的運動向量的范圍內(nèi)，在被識別的第一場沿被運動向量的反方向來遷移檢測像素；在被識別的第四場沿運動向量的方向來遷移檢測像素；沿運動向量的方向或沿運動向量的反方向遷移檢測像素，以便在第一場的檢測像素逐步接近在被識別的第二場和第三場直到在第四場被遷移的像素位置。
文檔編號H04N5/253GK1605196SQ0282505
公開日2005年4月6日 申請日期2002年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月13日
發(fā)明者星野隆也, 猿樂壽雄, 染谷郁男, 近藤真, 西堀一彥, 青山幸治, 茂木幸彥, 上木伸夫, 黑川益義 申請人:索尼株式會社