專利名稱：將cif圖像轉(zhuǎn)換為ntsc圖像的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種將CIF(公用中分辨率圖像格式，CommonIntermediate Format)圖像轉(zhuǎn)換成NTSC(國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會，NationalTelevision Standards Committee)圖像的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換方法和設(shè)備，并且特別涉及將CIF圖像轉(zhuǎn)換為NTSC圖像的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換方法和設(shè)備，其可在實現(xiàn)例如MPEG(運動圖像專家組)-1、MPEG-2、MPEG-4、H.261或者H.263的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮(或者編碼/解碼)標(biāo)準(zhǔn)的電路中使用。
背景技術(shù)：
因為很多國家使用不同的TV(電視)系統(tǒng)，所以ITU-T(國際電信聯(lián)盟部門)規(guī)定了可國際通用的CIF(公用中分辨率圖像格式)。
CIF圖像(352×288像素)主要應(yīng)用在例如視頻電話或視頻會議的低比特率的視頻通信中。視頻電話系統(tǒng)允許呼叫方和被叫方在通信時可以通過屏幕看得見對方。視頻會議系統(tǒng)通過使用任意時間任意地點的多媒體數(shù)據(jù)(例如視頻、音頻、文本、圖形和圖像)產(chǎn)生這樣的效果，即似乎會議是在同一地點同一時間舉行的。
由于視頻數(shù)據(jù)的壓縮率近來已經(jīng)隨著通信網(wǎng)絡(luò)和視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展而增加，所以可通過通信信道傳送視頻數(shù)據(jù)。由于視頻系統(tǒng)隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展而小型化，所以可提供便攜式個人視頻系統(tǒng)。具體地說，隨著PC(個人計算機)和LAN(局域網(wǎng))的普及，視頻系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展為個人系統(tǒng)，而不是公共系統(tǒng)。
視頻電話或者視頻會議中使用的CIF圖像原來是適合PAL(逐行倒相制式，Phase Alternation by Line)顯示器而不適合NTSC(國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會)顯示器的標(biāo)準(zhǔn)圖像。當(dāng)CIF圖像在NTSC顯示器上顯示時，在屏幕上有48(＝288-240)行看不到。為了將CIF圖像(352×288像素)轉(zhuǎn)換為NTSC圖像(720×240像素)，必需先轉(zhuǎn)換視頻數(shù)據(jù)的行數(shù)。
圖1是示出了用于將288行的CIF圖像(352×288像素)轉(zhuǎn)換為240行的NTSC圖像(720×240像素)的常規(guī)垂直圖像轉(zhuǎn)換電路的方框圖。如圖1所示，常規(guī)垂直圖像轉(zhuǎn)換電路包括用于控制多路轉(zhuǎn)接器(multiplexer)8的計數(shù)器2、存儲前一輸入行Y(n-1)(其中n＝1、2、3、…288)的行緩沖器4、用于利用當(dāng)前輸入行Y(n)和前一輸入行Y(n-1)產(chǎn)生濾波器輸出F(n)的垂直濾波器6、和通過對當(dāng)前輸入行Y(n)和濾波器輸出F(n)進行多路轉(zhuǎn)接，輸出新行X(m)(其中m＝1、2、3、…、240)的多路轉(zhuǎn)接器8。
圖2是示出了圖1所示的垂直濾波器6的示意圖。圖2示出了為當(dāng)前輸入行Y(n)和前一輸入行Y(n-1)分配權(quán)重系數(shù)并產(chǎn)生濾波器輸出F(n)的原理。如圖2所示，垂直濾波器6包括用于存儲權(quán)重系數(shù)的系數(shù)裝置(coefficient set)10、用于使權(quán)重系數(shù)α與作為行緩沖器4的輸出的前一輸入行Y(n-1)(圖1所示)相乘的乘法器12、用于使權(quán)重系數(shù)(1-α)與當(dāng)前輸入行Y(n)相乘的乘法器14、和用于對乘法器12的輸出和乘法器14的輸出求和來產(chǎn)生濾波器輸出F(n)的加法器16。
圖3示出了將288行垂直行的CIF圖像轉(zhuǎn)換為240行垂直行的NTSC圖像的處理。參照圖3，因為輸入行數(shù)是288，而輸出行數(shù)是240，所以垂直換算率是240/288＝5/6。即6行輸入行需要被轉(zhuǎn)換為5行輸出行。
當(dāng)每次6行地重復(fù)48次轉(zhuǎn)換操作后，因為CIF視頻數(shù)據(jù)的行數(shù)是288，所以可從288行輸入行獲得240行輸出行。
通過使考慮了空間距離的權(quán)重系數(shù)與對應(yīng)的輸入行相乘而分別產(chǎn)生輸出行2、3和4。
輸出與輸入行1相同的輸出行1。
在計算了與輸入行2和3相關(guān)的空間距離并輸出垂直濾波值時就產(chǎn)生了輸出行2。
以與輸出輸出行2相同的方式產(chǎn)生輸出行3和4。
輸出與輸入行6相同的輸出行5。
如上所述，可使用單個行緩沖器轉(zhuǎn)換連續(xù)輸入的288行。
然而，因為輸出行5和輸出行6之間的空間距離B不同于其它輸出行之間的空間距離A，如圖4所示，會發(fā)生階梯效應(yīng)。因此不能獲得高質(zhì)量圖像。
因為新產(chǎn)生的輸出行5k和5k+1(k＝1、2、3、…、48)之間的空間距離不同于其它輸出行之間的空間距離，由于圖像垂直行方向上的階梯效應(yīng)，常規(guī)的垂直圖像轉(zhuǎn)換方法不能獲得高質(zhì)量的圖像。因為輸入行總是存儲在行緩沖器中，所以不能有效地利用功率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明鑒于上述和其它問題做出，本發(fā)明的一個目的是提供一種將CIF圖像轉(zhuǎn)換為NTSC圖像的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換方法，可在實現(xiàn)例如MPEG(運動圖像專家組)-1、MPEG-2、MPEG-4、H.261或者H.263的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮(或者編碼/解碼)標(biāo)準(zhǔn)的電路中應(yīng)用。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種將CIF(公用中分辨率圖像格式)圖像轉(zhuǎn)換為NTSC(國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會)圖像的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，通過提供可在用于例如MPEG(運動圖像專家組)-1、MPEG-2、MPEG-4、H.261或者H.263的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮(或者編碼/解碼)標(biāo)準(zhǔn)的電路中應(yīng)用的硬件，來減少CPU(中央處理單元)負荷。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過一種將CIF(公用中分辨率圖像格式)圖像轉(zhuǎn)換為NTSC(國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會)圖像的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換方法，可實現(xiàn)上述和其它目的，該方法包括在行緩沖器中存儲至少一行輸入行(Y(n))；從所述行緩沖器中讀取至少一行輸出行(Y(b))；從權(quán)重系數(shù)裝置中提取施加給所述至少一行輸入行(Y(n))和所述至少一行輸出行(Y(b))的系數(shù)；通過用于向所述至少一行輸入行(Y(n))和所述至少一行輸出行(Y(b))施加所提取的系數(shù)的過濾操作產(chǎn)生至少一行濾波行(F(n))；并且輸出通過對至少一行輸入行(Y(n))和至少一行濾波行(F(n))進行多路轉(zhuǎn)接得到的至少一行新行(X(m))。
優(yōu)選地，有選擇地在所述行緩沖器中存儲所述至少一行輸入行(Y(n))，并且選擇性地從所述行緩沖器中讀取所述至少一行輸出行(Y(b))。
優(yōu)選地，5行新行(X(m))從6行輸入行(Y(n))中產(chǎn)生。
優(yōu)選地，所述至少一行輸入行(Y(n))和所述至少一行輸出行(Y(b))所乘的權(quán)重系數(shù)比率是權(quán)重系數(shù)裝置中的{1∶0，4/5∶1/5，3/5∶2/5，2/5∶3/5，1/5∶4/5}。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，通過將CIF(公用中分辨率圖像格式)圖像轉(zhuǎn)換為NTSC(國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會)圖像的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，可實現(xiàn)上述和其它目的，該設(shè)備包括行緩沖控制器，設(shè)置在行緩沖器之前和之后，用于控制所述行緩沖器的讀和寫操作；行緩沖器，設(shè)置在行緩沖控制器之間，用于根據(jù)讀和寫控制信號(C1)來存儲至少一行輸入行(Y(n)中的至少一所選輸入行(Y(b-1))；系數(shù)裝置，用于存儲所述至少一行輸入行(Y(n))和至少一行行緩沖器輸出行(Y(b))所乘的權(quán)重系數(shù)；垂直濾波器，用于由至少一行輸入行(Y(n))和至少一行行緩沖器輸出行(Y(b))產(chǎn)生至少一行濾波行(F(n))；多路轉(zhuǎn)接器，用于通過對至少一行輸入行(Y(n))和至少一行濾波行(F(n))進行多路轉(zhuǎn)接，輸出至少一行新行(X(m))；和控制器，用于向所述行緩沖器控制器輸出所述讀和寫控制信號(C1)、輸出用于選擇與所述至少一行輸入行(Y(n))和所述至少一行行緩沖器輸出行(Y(b))相乘的權(quán)重系數(shù)的控制信號(C2)、并輸出用于控制所述多路轉(zhuǎn)接器的控制信號(C3)。
優(yōu)選地，所述垂直濾波器包括乘法器，用于使權(quán)重系數(shù)與所述至少一行輸入行(Y(n))和所述至少一行行緩沖器輸出行(Y(b))相乘；和加法器，用于對所述乘法器的輸出求和以產(chǎn)生所述至少一行濾波行(F(n))。


本發(fā)明的上述和其它目的、特征和其它優(yōu)點將從下面與附圖結(jié)合的詳細說明中更容易理解，其中圖1是示出將CIF(公用中分辨率圖像格式)圖像轉(zhuǎn)換為NTSC(國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會)圖像的常規(guī)設(shè)備的框圖；圖2是示出了圖1所示的垂直濾波器的示意圖；
圖3是示出將6行輸入行轉(zhuǎn)換為5行輸入行的常規(guī)處理；圖4示出了轉(zhuǎn)換圖像時的階梯效應(yīng)；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于將CIF(公用中分辨率圖像格式)圖像轉(zhuǎn)換為NTSC(國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會)圖像的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換電路的示意圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明控制器的狀態(tài)機和對應(yīng)于狀態(tài)的行緩沖器的讀/寫操作；圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的使用等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換將6行輸入行轉(zhuǎn)換為5行輸出行的處理的原理圖；以及圖8示出了等同于理想圖像轉(zhuǎn)換結(jié)果的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換的結(jié)果。
具體實施例方式
下面將參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于將288行的CIF(公用中分辨率圖像格式)圖像轉(zhuǎn)換為240行的NTSC(國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會)圖像的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換電路的示意圖。如圖5所示，等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換電路包括控制器100、行緩沖器控制器102和106、行緩沖器104、系數(shù)裝置108、垂直濾波器110、和多路轉(zhuǎn)接器112?？刂破?00控制多路轉(zhuǎn)接器112、行緩沖器104、和系數(shù)裝置108。在行緩沖器104之前和之后的行緩沖器控制器102和106控制行緩沖器104的讀/寫操作。行緩沖器1 04存儲由控制信號C1從輸入行Y(n)(其中，n＝1、2、3、…、288)中選擇出的輸入行Y(b-1)(其中，b＝1、2、3、…、192)。系數(shù)裝置108存儲輸入行Y(n)和行緩沖器輸出行Y(b)所乘的權(quán)重系數(shù)。垂直濾波器110產(chǎn)生對應(yīng)于輸入行Y(n)和行緩沖器輸出行Y(b)的濾波行F(n)。多路轉(zhuǎn)接器11 2通過對當(dāng)前輸入行Y(n)和濾波行F(n)進行多路轉(zhuǎn)接，輸出新行X(m)(其中，m＝1、2、3、…240)。
垂直濾波器110是由乘法器和加法器組成的常規(guī)濾波器。即垂直濾波器110可以是圖2示出的常規(guī)濾波器6。
如圖6所示，控制器100包括6個簡單的狀態(tài)機，并且根據(jù)狀態(tài)機的狀態(tài)創(chuàng)建控制信號C1、C2和C3。
根據(jù)控制信號C1，行緩沖器控制器102確定是否在行緩沖器104中存儲當(dāng)前輸入行Y(n)作為所選輸入行Y(b-1)，行緩沖器控制器106確定是否讀取行緩沖器輸出行Y(b)進行垂直濾波。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的控制器100的狀態(tài)機和與狀態(tài)對應(yīng)的行緩沖器104的讀/寫操作。如圖6中所示，根據(jù)控制信號C1，作為輸入行Y(n)的行2、3、4、和5分別在狀態(tài)S2、S3、S4和S5被存入行緩沖器104中作為所選輸入行Y(b-1)。另一方面，根據(jù)控制信號C1，在狀態(tài)S3、S4、S5和S6中從行緩沖器1 04中讀取行2、3、4、和5作為行緩沖器輸出行Y(b)，讀取操作的結(jié)果被發(fā)送到垂直濾波器110。與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)使用的常規(guī)緩沖器相比，根據(jù)本發(fā)明使用的緩沖器去掉了兩次寫操作和兩次讀操作，由此減少了功率消耗。
控制信號C2從系數(shù)裝置108中選擇當(dāng)前輸入行Y(n)所乘的權(quán)重系數(shù)α和行緩沖器輸出行Y(b)所乘的權(quán)重系數(shù)(1-α)。
控制信號C3控制多路轉(zhuǎn)接器112，通過選擇當(dāng)前輸入行Y(n)和基于垂直濾波的濾波行F(n)中的一個，輸出新行X(m)。
圖7示出了在將288行的CIF(公用中分辨率圖像格式)圖像轉(zhuǎn)換為240行的NTSC(國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會)圖像時，用于使輸出行X(m)之間的空間距離均等的新的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換處理。
用于使輸出行X(m、m+1、m+2、Λ)之間的間隔均等的權(quán)重系數(shù)集合是{1∶0，4/5∶1/5，3/5∶2/5，2/5∶3/5，1/5∶4/5}。在6行輸入行向5行輸出行轉(zhuǎn)換時使用該權(quán)重系數(shù)集合。基于6行輸入行執(zhí)行使用修正的縮減原理(downscaling concept)的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換。
步驟1.以1∶0的比率輸出與輸入行1相同的輸出行1。
步驟2.當(dāng)輸入行2和3之間的空間距離被(以4/5∶1/5)計算并且輸出濾波值時產(chǎn)生輸出行2。
步驟3.當(dāng)輸入行3和4之間的空間距離被(以3/5∶2/5)計算并且輸出濾波值時產(chǎn)生輸出行3。
步驟4.當(dāng)輸入行4和5之間的空間距離被(以2/5∶3/5)計算并且輸出濾波值時產(chǎn)生輸出行4。
步驟5.當(dāng)輸入行5和6之間的空間距離被(以1/5∶4/5)計算并且輸出濾波值時產(chǎn)生輸出行5。
重復(fù)上述步驟1到5，直到產(chǎn)生240行的NTSC圖像。
在現(xiàn)有技術(shù)中，輸出行5和6之間的空間距離不同于其它輸出行之間的空間距離。然而，可以看到由上述處理產(chǎn)生的輸出行5和6之間的空間距離D等于其它輸出行之間的空間距離(例如C)。根據(jù)本發(fā)明的新的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過消除圖4所示的現(xiàn)有技術(shù)中的輸出行5k和5k+1(在此k＝1、2、3、…、48)之間的階梯效應(yīng)，可獲得與使用圖8所示的理想轉(zhuǎn)換濾波器時相同的高質(zhì)量圖像。
因為輸出行5k和5k+1之間的空間距離不同于其它輸出行之間的空間距離，所以在將CIF圖像轉(zhuǎn)換成NTSC圖像時常規(guī)的垂直圖像轉(zhuǎn)換電路不能獲得高質(zhì)量圖像。然而，在將CIF圖像轉(zhuǎn)換成NTSC圖像時，根據(jù)本發(fā)明的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換方法和設(shè)備，可使用使全部空間間隔彼此相等的修正權(quán)重系數(shù)集合{1∶0，4/5∶1/5，3/5∶2/5，2/5∶3/5，1/5∶4/5}和修正垂直圖像轉(zhuǎn)換電路獲得高質(zhì)量圖像，其中全部輸出行X(m)之間的空間距離彼此相等。此外，根據(jù)本發(fā)明的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換方法和設(shè)備，通過減少從行緩沖器中讀取輸入行Y(n)或者將輸入行Y(n)寫入行緩沖器的操作數(shù)目，來減少垂直圖像轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的功率消耗。
從上述描述中顯而易見，等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換方法和設(shè)備可被設(shè)計為在滿足與現(xiàn)有技術(shù)相同的處理速度和硬件尺寸的要求的同時消耗低的功率。此外，等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換方法和設(shè)備通過從圖像中消除階梯效應(yīng)可獲得高質(zhì)量圖像。
本發(fā)明適用于采用NTSC(國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會)制式的例如視頻電話或者視頻會議的低功率實時系統(tǒng)中。
雖然為解釋目的而公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可進行各種改進、增加和替代，但卻未脫離隨附權(quán)利要求所公開的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換方法，用于將CIF圖像轉(zhuǎn)換成NTSC圖像，該方法包括在行緩沖器中存儲至少一行輸入行(Y(n))；從行緩沖器中讀取至少一行輸出行(Y(b))；從權(quán)重系數(shù)裝置中提取施加給所述至少一行輸入行(Y(n))和所述至少一行輸出行(Y(b))的系數(shù)；通過向所述至少一行輸入行(Y(n))和所述至少一行輸出行Y(b)應(yīng)用所提取的系數(shù)而進行的濾波操作產(chǎn)生至少一行濾波行(F(n))；以及輸出通過對所述至少一行輸入行(Y(n))和所述至少一行濾波行(F(n))進行多路轉(zhuǎn)接得到的至少一行新行(X(m))。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換方法，其中有選擇地在所述行緩沖器中存儲所述至少一行輸入行(Y(n))，并且有選擇地從所述行緩沖器中讀取所述至少一行輸出行(Y(b))。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換方法，其中從6行輸入行(Y(n))中產(chǎn)生5行新行(X(m))。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換方法，其中所述至少一行輸入行(Y(n))和所述至少一行輸出行(Y(b))所乘的權(quán)重系數(shù)比率是權(quán)重系數(shù)裝置中的{1∶0，4/5∶1/5，3/5∶2/5，2/5∶3/5，1/5∶4/5}。
5.一種等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，用于將CIF圖像轉(zhuǎn)換為NTSC圖像，該設(shè)備包括行緩沖控制器，設(shè)置在行緩沖器之前和之后，用于控制所述行緩沖器的讀和寫操作；行緩沖器，設(shè)置在所述行緩沖器控制器之間，用于根據(jù)讀和寫控制信號(C1)存儲至少一行輸入行(Y(n))中的至少一行被選輸入行(Y(b-1))；系數(shù)裝置，用于存儲至少一行輸入行(Y(n))和至少一行行緩沖器輸出行(Y(b))所乘的權(quán)重系數(shù)；垂直濾波器，用于從所述至少一行輸入行(Y(n))和所述至少一行行緩沖器輸出行(Y(b))產(chǎn)生至少一行濾波行(F(n))；多路轉(zhuǎn)接器，用于通過對所述至少一行輸入行Y(n)和所述至少一行濾波行(F(n))進行多路轉(zhuǎn)接，輸出至少一行新行(X(m))；和控制器，用于輸出所述讀和寫控制信號(C1)給所述行緩沖器控制器、輸出用于選擇所述至少一行輸入行(Y(n))和所述至少一行行緩沖器輸出行(Y(b))所乘的權(quán)重系數(shù)的控制信號(C2)、并且輸出用于控制所述多路轉(zhuǎn)接器的控制信號(C3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述垂直濾波器包括乘法器，用于使所述至少一行輸入行(Y(n))和所述至少一行行緩沖器輸出行(Y(b))與所述權(quán)重系數(shù)相乘；和加法器，用于對所述乘法器的輸出求和以產(chǎn)生所述至少一行濾波行(F(n))。
全文摘要
一種將CIF(公用中分辨率圖像格式)圖像轉(zhuǎn)換成NTSC(國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會)圖像的等間隔垂直圖像轉(zhuǎn)換方法和設(shè)備。在行緩沖器中存儲至少一行輸入行(Y(n))。從所述行緩沖器中讀取至少一行輸出行(Y(b))。從權(quán)重系數(shù)裝置中提取施加給至少一行輸入行(Y(n))和至少一行輸出行(Y(b))的系數(shù)。通過將所提取系數(shù)施加給所述至少一行輸入行(Y(n))和所述至少一行輸出行(Y(b))而進行的濾波操作產(chǎn)生至少一行濾波行(F(n))。通過對所述至少一行輸入行(Y(n))和所述至少一行濾波行(F(n))進行多路轉(zhuǎn)接輸出至少一行新行(X(m))。
文檔編號H04N11/06GK1681312SQ200510051299
公開日2005年10月12日 申請日期2005年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月6日
發(fā)明者金注亨 申請人:C&S技術(shù)有限公司