專利名稱：通過(guò)掃描轉(zhuǎn)換改善電視信號(hào)垂直分辨率的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電視信號(hào)發(fā)送系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及應(yīng)用于電視接收機(jī)部分的通過(guò)掃描轉(zhuǎn)換改善電視信號(hào)垂直分辨率的方法和裝置。
人們對(duì)于在水平方向和垂直方向提高圖象分辨率的電視信號(hào)的發(fā)送具有越來(lái)越大的興趣。在垂直方向上，這樣的信號(hào)可能具有的行數(shù)是現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)行數(shù)的二倍。一個(gè)被發(fā)送信號(hào)的寬屏幕顯示中所出現(xiàn)的不好的效果，就是標(biāo)準(zhǔn)分辨率所導(dǎo)制的。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分辨率信號(hào)的觀眾可能會(huì)抱怨從相對(duì)于屏幕較近的地方觀看所顯示的圖象是模糊不清的。采用更高分辨率圖象可以克服上述不好的效果，但是現(xiàn)有的發(fā)送系統(tǒng)不易適用于高分辨率的圖象。
在隔行掃描系統(tǒng)中的連續(xù)的掃描中，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分辨率525行2∶1隔行掃描的NTSC電視信號(hào)由兩場(chǎng)組成，每一場(chǎng)含240個(gè)有效的行，隔一場(chǎng)(奇數(shù))的行在空間上相對(duì)于偶數(shù)場(chǎng)的行進(jìn)行間置，這樣480個(gè)有效的行在顯示屏幕上有規(guī)則地間隔開(kāi)來(lái)，相鄰的行來(lái)自不同的(奇數(shù)或偶數(shù))場(chǎng)。
從原理上講，這樣的行結(jié)構(gòu)能夠傳送一個(gè)靜止圖象，它有480線的垂直分辨率，然而一般的隔行掃描不能達(dá)到這個(gè)值，每一場(chǎng)僅有240行被顯示，且每一場(chǎng)僅顯示六十分之一秒。人眼/腦希望綜合兩個(gè)場(chǎng)，感知全部的480行，這在靜態(tài)圖象中比動(dòng)態(tài)圖象中更易完成，所感知的第一場(chǎng)的強(qiáng)度在第二場(chǎng)到達(dá)的60分之一秒后已衰減到初始值的50%，這導(dǎo)致了兩個(gè)結(jié)果(ⅰ)行結(jié)構(gòu)變成了可視的，(ⅱ)超過(guò)240行的垂直頻率在顯示中被部分混淆。
總的結(jié)果是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分辨525行隔行掃描顯示的被感知的垂直分辨率處于240線和480線之間、該衰減在先有技術(shù)中一般稱為“K(Kell)因數(shù)”，其中，被感知的垂直分辨率等于0.66(K因數(shù))×480＝320線。
對(duì)于靜止圖象而言，K因數(shù)可以被完全地消除，在每個(gè)60分之1秒場(chǎng)周期內(nèi)顯示所有的480行(從奇數(shù)場(chǎng)到偶數(shù)場(chǎng))，分辨率就可被恢復(fù)到480線。先前場(chǎng)發(fā)送的240行被存儲(chǔ)在場(chǎng)存儲(chǔ)器中，并且與本場(chǎng)發(fā)送一起被顯示。這個(gè)技術(shù)是已知的掃描轉(zhuǎn)換技術(shù)，然而該方法只能完美地應(yīng)用于靜態(tài)圖象，在處理動(dòng)態(tài)圖象時(shí)該方法還需要某些折衷的方案。
幾個(gè)電視接收機(jī)或投影電視制造商包括飛利蒲、日立、索尼和1kdgami等正在采用專門加倍技術(shù)。掃描轉(zhuǎn)換行加倍技術(shù)同樣地應(yīng)用到分量信號(hào)(例如亮度、色度)或來(lái)自任何一個(gè)源的被接收的NTSC信號(hào)上。該技術(shù)還可以應(yīng)用于電視接收機(jī)中、電纜衛(wèi)星信號(hào)釋碼器中，實(shí)際上是任一種位于或接近接收機(jī)的裝置中。該技術(shù)如果用在一個(gè)電視接收機(jī)中，場(chǎng)存儲(chǔ)器可用于其他的用戶特征，例如畫(huà)中或畫(huà)噪聲衰減。
然而在該技術(shù)中仍有一個(gè)要求，即對(duì)于動(dòng)態(tài)圖象來(lái)說(shuō)，掃描轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用要選擇一個(gè)最優(yōu)方案，這樣無(wú)論何時(shí)有運(yùn)動(dòng)圖象的可能，可感知的分辨率要被改善到超過(guò)320行的水平。
采用本發(fā)明的原理可以克服關(guān)于先有技術(shù)中的掃描轉(zhuǎn)換方法和裝置中的問(wèn)題，即通過(guò)分析圖象的動(dòng)態(tài)特征，優(yōu)化一個(gè)隔行掃描圖象的顯示。一種圖象分析的方式涉及測(cè)試在同一場(chǎng)中垂直相鄰的象素或更大的樣本部分，以確定它們的強(qiáng)度差別是否超過(guò)一個(gè)預(yù)定的閾值，如果上述差別大，則意味著可能有一個(gè)物體的邊或急劇的變化。
另一種分析方式涉及將來(lái)自同一場(chǎng)中的在垂直方向相鄰的象素依幅值排序、上述象素的數(shù)據(jù)垂直落入來(lái)自先前場(chǎng)的這些象素之間。這種分析方式可以稱為垂直黑斑分析。
圖象象素?cái)?shù)據(jù)的第三種分析方式涉及將本場(chǎng)的兩個(gè)相鄰象素的數(shù)據(jù)平均起來(lái)，并將得到的平均值與先前一場(chǎng)的中間象素?cái)?shù)據(jù)相比較，若這兩個(gè)值之差超過(guò)一個(gè)予定的閾值，則可能存在場(chǎng)景的變化或圖象的運(yùn)動(dòng)或其他的運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變。
根據(jù)本發(fā)明的其他特征，對(duì)于視頻信號(hào)的發(fā)送來(lái)說(shuō)，通過(guò)一個(gè)誤差信號(hào)的產(chǎn)生可以協(xié)助進(jìn)行圖象分析，誤差信號(hào)為象素?cái)?shù)據(jù)塊表明了運(yùn)動(dòng)的概率，一個(gè)誤差信號(hào)發(fā)生器可以位于電視發(fā)送系統(tǒng)鏈的任一部分，此處可直接從電視源獲得一個(gè)連續(xù)掃描信號(hào)。這個(gè)數(shù)據(jù)流可以在衛(wèi)星系統(tǒng)的一個(gè)備用的聲音通道中作為(例如)19.2千比特(kilobit)或作為其他較低位速率數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)來(lái)被發(fā)送。
進(jìn)一步說(shuō)，如果本發(fā)明欲與一個(gè)電視圖文接收機(jī)或譯碼器連用，則電視圖文發(fā)生器可以提供一個(gè)輸入到現(xiàn)在的掃描轉(zhuǎn)換裝置作為靜態(tài)圖象或圖象部分的顯示，例如用于聽(tīng)力減弱時(shí)的字幕顯示情況。這樣一個(gè)提供給判定執(zhí)行過(guò)程的輸入可以先進(jìn)行可選擇對(duì)象的選擇，并且強(qiáng)制來(lái)自下一場(chǎng)或先前場(chǎng)中的垂直方向的中間值的選擇。
在確定一個(gè)象素值或用于顯示的一行的更大的部分，許多可供選擇的對(duì)象可以被確定，并且從這些可供選擇的對(duì)象中根據(jù)上述分析法可以作出一個(gè)選擇。三個(gè)象素值的每一個(gè)用于測(cè)試的行部分包含一個(gè)選擇對(duì)象在同一場(chǎng)中的垂直象素和來(lái)自前一場(chǎng)中的中間垂直象素。另一個(gè)選擇對(duì)象可以通過(guò)來(lái)自同一場(chǎng)的兩個(gè)垂直方向相鄰象素的算術(shù)平均值來(lái)計(jì)算。第五個(gè)選擇對(duì)象包括在計(jì)算一個(gè)加權(quán)平均值中的中間象素值的二倍，即來(lái)自同一場(chǎng)中的相鄰象素的算術(shù)平均值和中間象素的加權(quán)平均值。
如果沒(méi)有或幾乎沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的跡象，則來(lái)自前一場(chǎng)的中間象素值將被顯示;如果有運(yùn)動(dòng)的跡象，但是相鄰象素值之差很小，則相鄰象素值的平均數(shù)將被顯示;如果有明顯的垂直變化的跡象，則要么中間象素值被選擇(如果它的值在兩個(gè)相鄰象素值之間的話)，要么加權(quán)平均值被采用(當(dāng)中間象素值不在兩個(gè)相鄰象素值之間時(shí));如果以相鄰象素值之間的差別中有變動(dòng)的明顯的量度，同時(shí)也存在運(yùn)動(dòng)變動(dòng)的明顯量度，則在兩個(gè)相鄰象素之間的或中點(diǎn)的象素值以及中間象素值被選擇用于顯示。
用于完成該優(yōu)化顯示的裝置包括一個(gè)場(chǎng)存儲(chǔ)器，一個(gè)行存儲(chǔ)器，象素值或行部分值計(jì)算器，象素分析電路和一個(gè)響應(yīng)象素分析電路的選擇電路;特別要說(shuō)明的是，判定、選擇和計(jì)算電路可以被體現(xiàn)在一個(gè)程序化微機(jī)或邏輯電路或任一種其他的簡(jiǎn)便形式中。在另一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字的“中點(diǎn)”值濾波器可以被用作在許多值中確定一個(gè)中點(diǎn)值。如同前文中所建議的那樣，場(chǎng)存儲(chǔ)的輸出可以被有選擇地用作其他用戶特征，例如顯示畫(huà)中畫(huà)的研究，掃描轉(zhuǎn)換器也可以在一個(gè)接收機(jī)中，一個(gè)電纜電視轉(zhuǎn)換器/譯碼器中，一個(gè)衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)中或任何其他的位于接收中或其附近的裝置中實(shí)施。進(jìn)一步說(shuō)，該處理過(guò)程可用于亮度，色度、復(fù)合NTSC信號(hào)或PAL信號(hào)(與合適的附加處理一起以補(bǔ)償在色度副載頻相位逐行的變化)。而且用于完成本發(fā)明分析原理的信號(hào)不必隔行掃描。然而在非隔行掃描的環(huán)境下，對(duì)于用作選擇顯示的計(jì)算可供選擇對(duì)象的內(nèi)插值來(lái)說(shuō)，當(dāng)來(lái)自前一場(chǎng)的兩個(gè)相鄰值可用在判定執(zhí)行分析時(shí)，它們不能提供比在本場(chǎng)中更好的信息。
用于隔行掃描的電視發(fā)送的實(shí)施例取決于這樣的假定，即在前一場(chǎng)中含有帶正確的空間信息(但不正確的時(shí)間信息)的數(shù)據(jù)行，它可以提供一個(gè)比本場(chǎng)中相鄰行的可能的任一內(nèi)插值更好的內(nèi)插值(該信息在時(shí)間上正確，在空間上不正確)。順序掃描(非隔行掃描)的電視信號(hào)不能提供空間和時(shí)間信息交換的可能性在非隔行掃描實(shí)施例中信噪比的改善可以通過(guò)下列方式取得，即根據(jù)(同一場(chǎng))垂直方向相鄰的象素或信號(hào)部分和(場(chǎng)間)水平方向相鄰的象素或信號(hào)部分之差的變化進(jìn)行預(yù)先的預(yù)測(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的其他特征，采用附加一個(gè)場(chǎng)存儲(chǔ)器的措施可提供改善圖象分析和其他的不同內(nèi)插值的機(jī)會(huì)。


圖1表示垂直分辨率對(duì)時(shí)間的放大了的曲線，其中用于同一場(chǎng)中兩個(gè)垂直相鄰的象素或信號(hào)部分(a)和(b)的象素或信號(hào)部分被顯示出，與來(lái)自前一場(chǎng)的中間象素(c)一起以表明內(nèi)插值(d)是本發(fā)明用于在本場(chǎng)中顯示的目的。象素被設(shè)定為一行的水平方向上最小可分辨元素，而信號(hào)部分可以是一整行。
圖2是掃描轉(zhuǎn)換裝置的框圖，該裝置用于根據(jù)本發(fā)明改善垂直分辨率。
圖3表示在非隔行掃描環(huán)境中，垂直分辨率對(duì)時(shí)間的放大了的曲線，其中對(duì)于內(nèi)插一個(gè)中間行來(lái)說(shuō)，在前一場(chǎng)中可獲得非空間上或非時(shí)間上的正確數(shù)據(jù)。
圖4表示在隔行掃描環(huán)境中(如圖1)垂直分辨率對(duì)時(shí)間曲線的放大了的圖，但是其中用于下一場(chǎng)和前一場(chǎng)的數(shù)據(jù)可以得到以用在本場(chǎng)的內(nèi)插一個(gè)中間行。
圖5是掃描轉(zhuǎn)換裝置的框圖，用作改善垂直分辨率，它包括兩個(gè)場(chǎng)存儲(chǔ)器。
圖6表示裝置框圖，該裝置提供一個(gè)優(yōu)先的或一個(gè)誤差數(shù)據(jù)信號(hào)，該信號(hào)與一個(gè)預(yù)兆圖象運(yùn)動(dòng)的象素塊有關(guān)，以幫助圖1中電路109或圖5中電路513所完成的判定執(zhí)行處理過(guò)程。
為了提高電視圖象的質(zhì)量，最好能使現(xiàn)有的顯示的行數(shù)加倍，那么所顯示的行的數(shù)目是被發(fā)送的行數(shù)目的兩倍，例如，在一個(gè)525行2∶1隔行掃描發(fā)送(每圖象場(chǎng)262又二分之一行)中，480個(gè)有效行而不是240個(gè)有效行同時(shí)被顯示(順序掃描，525行)，這個(gè)過(guò)程是掃描轉(zhuǎn)換的已知技術(shù)。在某種，特別是靜態(tài)圖象的條件下，掃描轉(zhuǎn)換不僅能從所顯示圖象中取消行結(jié)構(gòu)的可見(jiàn)性，還能提高垂直分辨率。
為了通過(guò)掃描轉(zhuǎn)換提高垂直分辨率，必須利用在前面一場(chǎng)(該場(chǎng)與本場(chǎng)垂直間置)中被發(fā)送的行，例如，如圖1所示，來(lái)自前面場(chǎng)的象素或行部分(c)可用于協(xié)助通過(guò)內(nèi)插確定象素或行部分(d)。在這種情況睛，被內(nèi)插的象素或行部分(d)所載帶的信息多于從本場(chǎng)中所獲得的信息，并且增加了垂直分辨率，特別是在圖象的非運(yùn)動(dòng)或靜止部分，單獨(dú)的象素或行部分(c)是一個(gè)用于作(d)的數(shù)據(jù)的理想插入值。然而在有運(yùn)動(dòng)的圖象區(qū)域中，有行(c)上的信息與在60分之1秒場(chǎng)延遲期間已位移的一部分場(chǎng)景有關(guān)，行(c)數(shù)據(jù)的直接使用去為行(d)插入值數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)的人工痕跡，在圖象的運(yùn)動(dòng)區(qū)域中，最好用來(lái)自本場(chǎng)的行(a)和(b)的唯一一個(gè)象素值去為行(d)插入數(shù)據(jù)值，而靜止的圖象區(qū)域中，用于行(c)的象素值是合適的。本發(fā)明提供了利用一個(gè)值(a)、(b)和(c)在行(d)上中逐個(gè)樣本值的的基礎(chǔ)上圖象象素信息的優(yōu)化內(nèi)插，這導(dǎo)致了用于改善垂直分辨率的實(shí)施掃描轉(zhuǎn)換器需要較低的成本。
圖2表示了內(nèi)插器的框圖，對(duì)于在行(d)上被內(nèi)插象素樣本來(lái)說(shuō)五個(gè)備用值同時(shí)被產(chǎn)生。這五個(gè)備用值基於近似適于圖象細(xì)節(jié)和運(yùn)動(dòng)的不同條件，備用值之間的選擇是這樣進(jìn)行的，即根據(jù)含五種測(cè)試的取樣樣本值a、b和c，執(zhí)行三種分析方式。五個(gè)測(cè)試結(jié)果的邏輯組合用以選擇最好的備用的內(nèi)插值。三種分析方式涉及到主要依幅值排序的問(wèn)題，用以確定中間值或中點(diǎn)值，有物體的一個(gè)邊緣急劇變動(dòng)分析(例如能夠垂直地證明)以及識(shí)別場(chǎng)景變化或一個(gè)運(yùn)動(dòng)圖象的運(yùn)動(dòng)分析。
選擇作為在行(d)上顯示的五個(gè)不同的值可依下述方法計(jì)算得到(ⅰ)(a+b)/2用于同一場(chǎng)中相鄰的垂直的象素的平均值，適用于a、b值接近時(shí)的運(yùn)動(dòng)的情況;
(ⅱ)(a+2c+b)/4用于該場(chǎng)和前一場(chǎng)的加權(quán)平均值，適用于有弱的運(yùn)動(dòng)跡象的情況(ⅲ)(b)適用于有運(yùn)動(dòng)跡象并且(b)值在(c)和(a)值之間的情況;
(ⅳ)(a)適用于有運(yùn)動(dòng)跡象并且(a)值在(c)值和(d)之間的情況;
(ⅴ)(c)適用于無(wú)移動(dòng)跡象的情況;
所執(zhí)行的五個(gè)測(cè)試與排序有關(guān)，如下面的測(cè)試(ⅰ)-(ⅲ);急劇變動(dòng)的分析，如下面的測(cè)試(ⅳ);運(yùn)動(dòng)變動(dòng)分析，如下面的測(cè)試(ⅴ)(ⅰ)ab是/否
(ⅱ)bc是/否(ⅲ)ca是/否(ⅳ) a-b x1是/否(ⅴ) (a+b)/2-c x2是/否頭三個(gè)測(cè)試(ⅰ)-(ⅲ)識(shí)別取樣樣本序列;測(cè)試(ⅳ)與測(cè)試(ⅴ)一起顯示有關(guān)的運(yùn)動(dòng)。如果a-b是小的，且(a+b)/2-c是大的，則說(shuō)明圖象中有明顯的運(yùn)動(dòng)跡象。
最適合內(nèi)插的選擇是基於這五個(gè)測(cè)試1.a-b小(a+b)/2-c小所有三個(gè)值相似，無(wú)運(yùn)動(dòng)跡象，選擇c;
2.a-b小(a+b)/2-c大明顯的運(yùn)動(dòng)跡象，選擇(a+b)/23.a-b大(a+b)/2-c小一個(gè)垂直邊緣變動(dòng)的跡象，如果c在a、b之間，選擇c;否則選擇(a+2c+b)/4;
4a-b大(a+b)/2-c大急劇變動(dòng)或運(yùn)動(dòng)變動(dòng)跡象，選擇a、b、c的中間值。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，它所顯示的是用于完成上述掃描轉(zhuǎn)換方法的典型裝置。根據(jù)圖2，行存儲(chǔ)器100存儲(chǔ)用于本被接收的象素或行部分的數(shù)據(jù)。樣本a、b被一個(gè)行隔開(kāi)，這樣可表示垂直方向相鄰的象素或更大的信號(hào)部分。場(chǎng)存儲(chǔ)器101存儲(chǔ)含262或261行數(shù)據(jù)的前一場(chǎng)，其延遲長(zhǎng)度依據(jù)不同的場(chǎng)而變化，以保證象素?cái)?shù)據(jù)c從場(chǎng)存儲(chǔ)器101中輸出以作為本場(chǎng)的相鄰象素a和b的空間上的中間值。象素?cái)?shù)據(jù)從c被延遲一個(gè)場(chǎng)的場(chǎng)存儲(chǔ)器中輸出，以便它能成為來(lái)自前一場(chǎng)的象素或行部分a和b的中間值或垂直間置的象素或行部分。
樣本合成電路102可以是任一種現(xiàn)有技術(shù)中已知的用來(lái)完成已指示的運(yùn)算功能的運(yùn)算邏輯電路，或者包含(將電路102-110全部合起來(lái)考慮)一個(gè)數(shù)據(jù)處理器，用以確定所有的運(yùn)算包括垂直相鄰樣本a和b的算術(shù)平均的判定操作;電路103提供一個(gè)包括來(lái)自前一場(chǎng)中的中間樣本c的值兩倍的加權(quán)平均值。
比較器或判定電路104-106檢測(cè)樣本a、b、c的相對(duì)幅度，這樣它們可以被排列，從而得到中點(diǎn)值。用于確定中點(diǎn)值的數(shù)字濾波器104a可以代替比較器或判定電路104-106，它們的輸出被提供給判定電路109，同時(shí)提供的還有由判定電路107和108執(zhí)行的另外兩個(gè)測(cè)試的結(jié)果。
判定電路107將兩個(gè)垂直方向相鄰的象素樣本之差與一個(gè)預(yù)定的閾值聯(lián)系起來(lái)，以確定該差是大還是小，如果是大的，該差值意味著一個(gè)急劇的垂直變化。
判定電路108與來(lái)自本場(chǎng)的平均值與來(lái)自前一場(chǎng)的平均值之比較有關(guān)。如果大，則兩個(gè)場(chǎng)之差代表在場(chǎng)景中的一個(gè)變化或一個(gè)運(yùn)動(dòng)變化;如果在場(chǎng)間樣本的一整行都變了，則在整個(gè)場(chǎng)景中可能存在變化，而不是在一個(gè)場(chǎng)景中僅有一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)。
按照數(shù)據(jù)處理器109，基於上述測(cè)試，特別是基於依這些測(cè)試得到的結(jié)論，一種選擇方式可被作出，這樣，對(duì)于用于顯示的一個(gè)特別的輸入的選擇方式而言，選擇電路110可以實(shí)時(shí)地依接收到的電視信號(hào)更好地操作。
各種比較器或判定電路103-105和選擇電路110，數(shù)字中點(diǎn)值濾波器或選擇電路都是已知的，例如美國(guó)專利U.S.4713785中，從C.Hentschel著的“減小閃爍的方法的理論和主觀的比較”(Thetheoreticalandsubjectivecomparisonofflicker-reductionmethods)(刊登在“E.B.U技術(shù)評(píng)論”1987、8第70-79頁(yè)上)中可以獲知。
選擇電路110的輸出端輸出一個(gè)內(nèi)插值的電視信號(hào)數(shù)據(jù)流，用以作為一個(gè)行部分的最后顯示。它在時(shí)間上的任一點(diǎn)可能是五個(gè)數(shù)據(jù)值中的任一個(gè)，所顯示的來(lái)自判定電路109的三個(gè)輸入代表八個(gè)并行數(shù)據(jù)選擇中的一個(gè)，在此，五個(gè)可供選擇的對(duì)象僅有一個(gè)實(shí)際上在已描述的實(shí)施例中被選擇。
上述的掃描轉(zhuǎn)換裝置和方法主要涉及隔行掃描信號(hào)發(fā)送，在非隔行掃描電視信號(hào)發(fā)送系統(tǒng)中，根據(jù)圖3，來(lái)自本場(chǎng)的樣本a和b將與來(lái)自前一場(chǎng)位于同一行上的樣本c和e比較，行d的中間值a和b的值d的內(nèi)插，比較將不可能很成功，因?yàn)闃颖綼、b、c、e中沒(méi)有一個(gè)能提供如同d的實(shí)際值一樣的空間上的精確數(shù)據(jù)，然而，利用預(yù)定的演算，考慮a與b、b與e、a與e之間的變化，所得到的內(nèi)插值d的近似程度可能比a與b簡(jiǎn)單平均起來(lái)的值更好，而且，通過(guò)用a和c值作為下一場(chǎng)f或e值的預(yù)定值，用b作為下一場(chǎng)g值的預(yù)定值，則在接收器中信噪比可以得到改善。
參照?qǐng)D4，顯示了垂直分辨率對(duì)時(shí)間的另一曲線，但是，其中要假設(shè)來(lái)自下一場(chǎng)的另一個(gè)空間上的正確值e可以得到，作為在本場(chǎng)中除了來(lái)自前一場(chǎng)c值之外的又一行d的內(nèi)插值。
參照?qǐng)D5，另外一場(chǎng)存儲(chǔ)器或延遲器500被表示出，與場(chǎng)存儲(chǔ)器502相連。與圖1的實(shí)施例相比較，場(chǎng)存儲(chǔ)器500提供圖4的樣本e。
為提供樣本b的一行存儲(chǔ)器501的輸入落后于場(chǎng)存儲(chǔ)器500(一個(gè)262/261行存儲(chǔ)器)，另外的樣本e是時(shí)間上間置但空間上在被內(nèi)插的行d上，例如，樣本e。場(chǎng)存儲(chǔ)器500的延遲加上行存儲(chǔ)器501的延遲等于場(chǎng)存儲(chǔ)器502的延遲。結(jié)果，樣本e代表空間上正確，但時(shí)間上屬于下一場(chǎng)的信息，(樣本c屬于前一場(chǎng))。這樣，另外的內(nèi)插值可以被產(chǎn)生用于輸入到選擇器512，即(e)選擇器位置6(c+e)/2選擇器位置6(a+b+c+e)/4現(xiàn)在選擇器位置2在上述的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，考慮圖1的實(shí)施例，值e等價(jià)于c，但在前一場(chǎng)與本場(chǎng)之間有場(chǎng)景變化的情況下，值e是個(gè)更好的值。同理，在本場(chǎng)和下一場(chǎng)之間有場(chǎng)景變化的情況下，值c是個(gè)更好的值。值(c+e)/2可以用作替換單獨(dú)的c或e，這樣就具有噪聲減少和自然的瞬時(shí)平滑。同理，(a+b+c+e)/4可以是比(a+2c+b)/4(前面提及)值的更優(yōu)的值。
另一個(gè)判據(jù)可以從樣本e中衍生出來(lái)c-e x3它最大的用途是從靜態(tài)垂直脈沖中識(shí)別運(yùn)動(dòng)。
其他的可以從樣本e中衍生出來(lái)的有用的判定執(zhí)行判據(jù)包括aebe(a+b)/2-e x2a(c+e)/2b(c+e)/2(a+b)/2-(c+e)/2 x2
從所有這些測(cè)試(除如圖2所示的測(cè)試外中，將選擇運(yùn)算輸入以進(jìn)行滿意的操作是不可能的。根據(jù)邏輯電路506-511，對(duì)于有兩個(gè)場(chǎng)存儲(chǔ)器的實(shí)施例，最好的6個(gè)測(cè)試結(jié)果。
ⅰabⅱa(c+e)/2ⅲb(c+e)/2ⅳ a-b x1ⅴ (a+b)/2-(c+e)/2 x2ⅵ (c-e) x3其中x1、x2、x3是預(yù)定的測(cè)試極限值。
按ⅰ-ⅲ的順序，a和b的相對(duì)值與樣本c和e的平均值都是預(yù)先確定的。
參照?qǐng)D6，所顯示的裝置是用于提供一個(gè)輔助輸入信號(hào)給圖1的判定執(zhí)行電路109或圖5的電路513。在電視信號(hào)發(fā)送鏈中圖象源(例如電視演播室)和信號(hào)編碼器606(用于編排和多路傳輸或?qū)σ恍盘?hào)編碼以發(fā)送給接收機(jī))之間的某一點(diǎn)上，一個(gè)誤差信號(hào)發(fā)生器601-605被提供用來(lái)從一個(gè)實(shí)際的和模擬的順序式掃描高分辨率電視信號(hào)中產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)ERROR，行等分電路602將圖象源600的輸入一分為二;而行加倍器603(根據(jù)本發(fā)明圖1和圖5)模擬現(xiàn)在的掃描轉(zhuǎn)換輸出;延遲器601補(bǔ)償在電路602和603的延遲;在組合器604上，一個(gè)ERROR信號(hào)被產(chǎn)生，它涉及到源圖象和加倍器輸出的模擬(處理過(guò)的)的圖象的差別。根據(jù)表605，一比特或兩比特的輔助數(shù)據(jù)流被產(chǎn)生用于發(fā)送電視信號(hào)塊，人們希望這樣的誤差信號(hào)是一個(gè)指示在一個(gè)預(yù)定的電視信號(hào)塊中運(yùn)動(dòng)可能性的數(shù)據(jù)信號(hào)。
預(yù)定的電視信號(hào)塊最好在水平方向的寬度比垂直方向的高度大，例如16個(gè)象素寬8個(gè)象素高，其原因是所使用的在垂直方向偏轉(zhuǎn)變化的數(shù)據(jù)比反映水平方向變化的數(shù)據(jù)有更大的精確性。
誤差信號(hào)發(fā)生器601-605的輸出輔助數(shù)據(jù)(ASSISTDATA)可能是單一比特的指示器，指示在該塊中的動(dòng)態(tài)圖象還是靜態(tài)象更為可能;如果輸入含兩比特的信息，則該信號(hào)可以提供一個(gè)編碼信號(hào)，其中一個(gè)值可以識(shí)別一個(gè)清楚的靜態(tài)圖象，其他三個(gè)值識(shí)別運(yùn)動(dòng)的可能性的一個(gè)指示。
信號(hào)編碼器606可能包括(例如)在一個(gè)電纜電視系統(tǒng)或一個(gè)B型多路模擬分量衛(wèi)星編碼器的一個(gè)分離的數(shù)據(jù)通道上的一個(gè)輔助的數(shù)據(jù)發(fā)送。在后一情況下，一個(gè)19.2千比特的輔助數(shù)據(jù)可能在4個(gè)或6個(gè)聲音通道中的一個(gè)中有選擇地發(fā)送。電路109或513接收的誤差信號(hào)數(shù)據(jù)流可以協(xié)助或者甚至可以優(yōu)先完成所接收的電視信號(hào)的分析。
進(jìn)一步說(shuō)，信號(hào)編碼器可以根據(jù)申請(qǐng)?zhí)枮?55317題目為“高清晰度B-MAC電視信號(hào)發(fā)送系統(tǒng)”(HighdefinitionB-MACtelevisionsignalsystem)申請(qǐng)人為KeithLucas的專利申請(qǐng)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)該申請(qǐng)，信號(hào)編碼器602提供水平方向分辨率改善的電視信號(hào)，而本發(fā)明改善垂直分辨率，所以這些發(fā)明相互補(bǔ)充可用在一個(gè)直接的廣播衛(wèi)星系統(tǒng)中。
在接收機(jī)或其附近，或者與一個(gè)圖文電視信號(hào)發(fā)送(用于展示被發(fā)送的動(dòng)態(tài)電視信號(hào))相連接，圖文電視發(fā)生器610可以提供一個(gè)優(yōu)先的信號(hào)TEXT，它可能與一個(gè)圖文電視字符或一個(gè)預(yù)定的字符塊或一個(gè)圖象部分或一個(gè)顯示的幀相對(duì)應(yīng)。該幀，幀部分或字符被顯示一段時(shí)間周期或輸出信號(hào)圖文電視的周期，這樣，一個(gè)靜態(tài)圖象被提供作為這樣的圖象部分。照這種方式，信號(hào)TEXT迫使用于作c或e的數(shù)據(jù)被顯示并且優(yōu)先選取任一個(gè)其他的選擇對(duì)象。置言之，如果圖象部分是預(yù)定大小象似一個(gè)圖文電視字符的大小，則無(wú)輔助信號(hào)TEXT的信號(hào)圖文電視將優(yōu)先選擇用于象素d的c值或e值。
權(quán)利要求
1.在電視信號(hào)接收機(jī)或其附近，用于在有運(yùn)動(dòng)圖象的情況下通過(guò)內(nèi)插改善垂直分辨率的掃描轉(zhuǎn)換方法包括以下步驟(ⅰ)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，用于來(lái)自本場(chǎng)的象素中被一個(gè)垂直的線分隔的相鄰的象素；(ⅱ)存儲(chǔ)至少一個(gè)數(shù)據(jù)，用于前一場(chǎng)的在垂直位置上最接近于步驟(ⅰ)的相鄰圖象象素的一個(gè)象素；(ⅲ)將步驟(ⅰ)和(ⅱ)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)按幅值大小排序；(ⅳ)確定步驟(ⅰ)的相鄰象素值之差是否超過(guò)了一個(gè)第一預(yù)定值；(ⅴ)通過(guò)計(jì)算場(chǎng)之間數(shù)據(jù)值之差是否超過(guò)一個(gè)第二預(yù)定值來(lái)確定一個(gè)圖象運(yùn)動(dòng)的情況；(ⅵ)從步驟(ⅰ)或(ⅱ)的至少兩個(gè)象素?cái)?shù)據(jù)值來(lái)數(shù)學(xué)地計(jì)算一個(gè)平均值；(ⅶ)從步驟(ⅰ)或(ⅱ)或(ⅵ)中的平均值中選擇一個(gè)值作為用于顯示的內(nèi)插值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的掃描轉(zhuǎn)換方法，其特征還包括下列步驟(ⅷ)存儲(chǔ)至少一個(gè)數(shù)據(jù)，用于下一場(chǎng)在垂直位置最接收步驟(ⅰ)的相鄰象素?cái)?shù)據(jù)的一個(gè)象素，并且在步驟(ⅲ)中將步驟(ⅰ)和步驟(ⅱ)與步驟(ⅲ)數(shù)據(jù)的平均值而不是步驟(ⅱ)一起按幅值排序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的掃描轉(zhuǎn)換方法，其特征還包括以下步驟(ⅷ)提供一個(gè)誤差信號(hào)，指示在一個(gè)預(yù)定電視數(shù)據(jù)塊中運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)的可能性，以幫助步驟(ⅴ)的確定。從在接收機(jī)中或其附近，用于增加將被顯示的電視圖象的垂直分辨率的掃描轉(zhuǎn)換方法包括以下步驟(ⅷ)提供一個(gè)誤差信號(hào)，指示在一個(gè)預(yù)定電視數(shù)據(jù)塊中運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)的可能性，以幫助步驟(ⅴ)的確定。
4.在接收機(jī)中或其附近，用于增加將被顯示的電視圖象的垂直分辨率的掃描轉(zhuǎn)換方法包括以下步驟存儲(chǔ)一個(gè)被接收電視信號(hào)的一個(gè)預(yù)定的部分，該部分包括一個(gè)場(chǎng)的信號(hào)的一部分和從被接收信號(hào)中移出的一個(gè)行;將被移出的一場(chǎng)的被接收的電視信號(hào)的一部分，被移出的一行的一部分和現(xiàn)在正被接收的信號(hào)的一部分依據(jù)值大小排序;測(cè)試被接收的信號(hào)部分用于急劇垂直變動(dòng);測(cè)試被接收的信號(hào)部分用于物體運(yùn)動(dòng);計(jì)算從另一行移出的一行的被接收信號(hào)的部分的平均值;計(jì)算從另一行或場(chǎng)移出的被接收的一行和一場(chǎng)的信號(hào)的部分的一個(gè)加權(quán)平均值;根據(jù)排序和測(cè)試的結(jié)果，選擇被接收信號(hào)的一部分，或被接收信號(hào)的一部分的已計(jì)算的平均值，或加權(quán)平均值用于顯示。
5.用于增加所顯示的電視圖象垂直分辨率的掃描轉(zhuǎn)換器、包括用于存儲(chǔ)包含從被接收信號(hào)中移出的一場(chǎng)和一行的一部分信號(hào)的一個(gè)被接收電視信號(hào)的預(yù)定部分的裝置;用于根據(jù)值，將被移出的一場(chǎng)被接收電視信號(hào)的一部分，被移出的一行的一部分和現(xiàn)在正被接收的信號(hào)的一部分排序的裝置;用于計(jì)算從一個(gè)另外一場(chǎng)或一行移出的一行或一場(chǎng)被接收的電視信號(hào)的一部分值的至少一個(gè)平均值的裝置;測(cè)試裝置，用于對(duì)垂直變動(dòng)，黑斑、物體運(yùn)動(dòng)測(cè)試被接收信號(hào)并且，選擇裝置，根據(jù)被接收信號(hào)的測(cè)試裝置，選擇被接收信號(hào)的一部分或被接收信號(hào)的一部分的計(jì)算平均值中至少一個(gè)用于顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的掃描轉(zhuǎn)換器，其中的信號(hào)存儲(chǔ)裝置包括一個(gè)行存儲(chǔ)器和一個(gè)場(chǎng)存儲(chǔ)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的掃描轉(zhuǎn)換器，其中數(shù)值排序裝置包括一個(gè)數(shù)字濾波器，用于確定從另一個(gè)行或場(chǎng)中移出的一行或場(chǎng)被接收信號(hào)的許多預(yù)定部分的中點(diǎn)值。
8.一個(gè)誤差信號(hào)發(fā)生器用于提供一個(gè)誤差信號(hào)輸入到權(quán)利要求6所述的掃描轉(zhuǎn)換器的測(cè)試裝置中，誤差信號(hào)發(fā)生器根據(jù)一個(gè)圖象源輸出的高分辨率信號(hào)，用以提供一個(gè)誤差信號(hào)，指示具有預(yù)定大小的電視信號(hào)塊的運(yùn)動(dòng)的可能性。
9.根據(jù)權(quán)利要求9的誤差信號(hào)發(fā)生器包括一個(gè)圖文電視發(fā)生器用于提供同時(shí)的圖文電視信號(hào)和誤差信號(hào)輸出，就一圖文電視字符，一預(yù)定字符塊或一整個(gè)幀而言，該誤差信號(hào)優(yōu)先選擇裝置的被選擇輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的誤差信號(hào)發(fā)生器，電視信號(hào)的有預(yù)定大小的塊包括在象素的寬度上大于行的長(zhǎng)度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的一個(gè)誤差信號(hào)發(fā)生器包括一個(gè)圖文電視發(fā)生器，用以提供一個(gè)能表征字符圖文電視信號(hào)輸出，該圖文電視信號(hào)優(yōu)先取得選擇裝置的被選擇輸出用作該圖文電視字符的象素的內(nèi)插值。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的掃描轉(zhuǎn)換器，其中信號(hào)存儲(chǔ)裝置包括第一和第二場(chǎng)存儲(chǔ)器，第一場(chǎng)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)本場(chǎng)以前的一場(chǎng)的數(shù)據(jù)，第二場(chǎng)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)本場(chǎng)以前的一場(chǎng)的數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求5的掃描轉(zhuǎn)換器，用于顯示的所接收信號(hào)部分的計(jì)算出的平均值包括從另外兩個(gè)場(chǎng)中取出的兩場(chǎng)象素的平均值，以及從另外兩場(chǎng)中取出的兩場(chǎng)象素和本場(chǎng)中垂直方向相鄰的象素的平均值。
14.一個(gè)電視系統(tǒng)，含有用于增加所顯示的電視圖象垂直分辨率的掃描轉(zhuǎn)換器和一個(gè)誤差信號(hào)發(fā)生器，該掃描轉(zhuǎn)換器包括用于存儲(chǔ)所接收的電視信號(hào)的預(yù)定部分的裝置，該預(yù)定部分含從所接收信號(hào)中取出的一場(chǎng)和一行的一部分;用于根據(jù)已移出的一場(chǎng)被接收電視信號(hào)的一部分值、已移出一個(gè)行的該部分的值，現(xiàn)在正被接收的信號(hào)的一部分的值，依其值大小排序的裝置;測(cè)試裝置，用于對(duì)垂直變動(dòng)、黑斑、物體運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)測(cè)試被接收到的信號(hào);響應(yīng)被接收信號(hào)測(cè)試裝置的選擇裝置，用于選擇所顯示的被接收信號(hào)的一部分或被接收信號(hào)部分的已計(jì)算的平均值;誤差信號(hào)發(fā)生器，用于提供一個(gè)誤差信號(hào)輸入到掃描轉(zhuǎn)換器的測(cè)試裝置;響應(yīng)圖象源的高分辨率信號(hào)輸入的誤差信號(hào)發(fā)生器用于提供一個(gè)誤差信號(hào)，該信號(hào)指示在預(yù)定大小的視頻信號(hào)塊中有運(yùn)動(dòng)可能性。
15.用于通過(guò)內(nèi)插改善電視信號(hào)垂直分辨率的掃描轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟(ⅰ)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，用于被本場(chǎng)中一個(gè)垂直線分隔的相鄰象素，(ⅱ)存儲(chǔ)至少一個(gè)數(shù)據(jù)，用于在垂直位置上最接近于步驟(ⅰ)的垂直相鄰象素?cái)?shù)據(jù)的前一場(chǎng)的象素和下一場(chǎng)的象素，(ⅲ)將步驟(ⅰ)和(ⅱ)的數(shù)據(jù)依幅值排序，(ⅳ)確定步驟(ⅰ)的垂直相鄰象素的值之差是否超過(guò)一個(gè)第一預(yù)定值，(ⅴ)確定在至少兩個(gè)場(chǎng)之間被存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之差是否超過(guò)一個(gè)第二預(yù)定值，(ⅵ)從步驟(ⅰ)或步驟(ⅱ)或(ⅰ)和(ⅱ)值的算術(shù)組合后的值之間選擇一個(gè)作為用于顯示的內(nèi)插值。
16.用于增加所顯示的電視信號(hào)的垂直分辨率的掃描轉(zhuǎn)換器包括，行存儲(chǔ)器，用于提供從另一行中移出的一行的被接收信號(hào)的部分;一個(gè)第一和第二場(chǎng)存儲(chǔ)器分別與該行存儲(chǔ)器的輸入和輸出耦合，用于提供在該行存儲(chǔ)器中從被存儲(chǔ)信號(hào)移出的一場(chǎng)被接收信號(hào)的一部分，用于將從一行和一場(chǎng)中移出的一行和一場(chǎng)信號(hào)的部分之值排序的裝置;測(cè)試裝置，用于測(cè)試對(duì)垂直變動(dòng)、黑斑和物體運(yùn)動(dòng)而言的被接收信號(hào)部分;響應(yīng)被接收信號(hào)測(cè)試裝置的選擇裝置，用于選擇所顯示的被接收信號(hào)的一部分或被接收信號(hào)部分的已計(jì)算的平均值。
全文摘要
改善電視圖象垂直分辨率的掃描轉(zhuǎn)換裝置包括一存儲(chǔ)先前發(fā)送場(chǎng)的場(chǎng)存儲(chǔ)器，一行存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)含最近象素的在前行的有代表性的電視數(shù)據(jù)。在一隔行掃描系統(tǒng)中，先前場(chǎng)中被發(fā)送的兩個(gè)垂直相鄰象素和中間象素用于提供五個(gè)選擇值。視頻數(shù)據(jù)可由排序測(cè)試，垂直急劇變動(dòng)測(cè)試和運(yùn)動(dòng)測(cè)試來(lái)測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，五個(gè)選擇值中的一個(gè)可被選出作為與現(xiàn)在發(fā)送場(chǎng)的垂直相鄰值一起用于顯示的內(nèi)插值。選擇過(guò)程可由一輔助信號(hào)幫助進(jìn)行，該信號(hào)指示預(yù)定數(shù)據(jù)塊運(yùn)動(dòng)的可能性。
文檔編號(hào)H04N7/01GK1044022SQ8910859
公開(kāi)日1990年7月18日 申請(qǐng)日期1989年10月11日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月11日
發(fā)明者克里斯托弗·亨利·伯奇 申請(qǐng)人:亞特蘭大科研公司