專利名稱：運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說來涉及電視機(jī)，特別涉及一種運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻信號(hào)處理系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻信號(hào)處理系統(tǒng)可用于各種不同的用途。這些用途的例子有隔行/逐行掃描轉(zhuǎn)換器，制式轉(zhuǎn)換器，亮度和色度信號(hào)分離器等等。在這類系統(tǒng)中，運(yùn)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生之后用以控制經(jīng)處理視頻信號(hào)的參數(shù)，例如，選擇、混合或調(diào)合兩個(gè)或多個(gè)經(jīng)處理的視頻信號(hào)從而產(chǎn)生混合信號(hào)，由此減少了因景物運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的看得見的瑕疵。
在一般的應(yīng)用中，運(yùn)動(dòng)的檢測是通過測定連續(xù)圖象幀上相應(yīng)各象素的(亮度)信號(hào)電平的差值進(jìn)行的。從這個(gè)差值的絕對值可以估計(jì)出圖象在那個(gè)位置是否運(yùn)動(dòng)及其運(yùn)動(dòng)量。遺憾的是，幀差信號(hào)在給定圖象位置的值還與對比度的大小有關(guān)。對比度減小時(shí)，幀差值也減小。為確保不僅可以檢測出對比度較大的運(yùn)動(dòng)象素而且可以檢測出對比度小的運(yùn)動(dòng)象素，通常的作法是將幀差信號(hào)限定在范圍較小的數(shù)值，以此來補(bǔ)償對比度的變化。
一般的作法是將幀差信號(hào)“限制”或限定到較小的幅值(例如7個(gè)量化級)，這時(shí)就可以認(rèn)為這個(gè)較小的幅值代表整個(gè)運(yùn)動(dòng)。由于如此產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)信號(hào)只有7個(gè)量化電平，用而可以用較小的字長(例如3比特)表示，而且因此運(yùn)動(dòng)信號(hào)對存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)要求比起存儲(chǔ)“高清晰度”(例如255電平，8比特)運(yùn)動(dòng)信號(hào)時(shí)的要求就比較適當(dāng)了。
如上所述產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信號(hào)和補(bǔ)償對比度變化之后，通常的作法是進(jìn)一步在運(yùn)動(dòng)信號(hào)處理器中對運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行“分布”處理?！胺植肌币辉~是指往運(yùn)動(dòng)信號(hào)中加入從內(nèi)插中的象素周圍的象素抽取的運(yùn)動(dòng)樣品的過程。在某種意義上說，這個(gè)過程“分布”或“擴(kuò)大”了運(yùn)動(dòng)檢測范圍，使其大于其運(yùn)動(dòng)在側(cè)定中的特定象素。測定運(yùn)動(dòng)時(shí)采用大量象素，具有這樣的好處，即檢測出在運(yùn)動(dòng)的象素的可能性提高了，這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)信號(hào)的“分布”使所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)檢測“孔”或“窗口”增加所致。
實(shí)際上，運(yùn)動(dòng)信號(hào)的分布可以是瞬時(shí)分布或空間分布的。瞬時(shí)分布是通過將前一些場和/或以后各場的運(yùn)動(dòng)信號(hào)的影響包括進(jìn)來獲得的。空間分布可以通過在垂直方向上(逐行)和/或在水平方向上(逐個(gè)象素)的前一些和/或以后的運(yùn)動(dòng)樣品的運(yùn)動(dòng)信號(hào)的影響包括進(jìn)來進(jìn)行。此外還可以通過將瞬時(shí)和空間(水平和/或垂直)分布分量兩者混合起來“分布”運(yùn)動(dòng)信號(hào)。
如上所述，運(yùn)動(dòng)信號(hào)處理是對運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行瞬時(shí)和/或空間分布，以利用四周的運(yùn)動(dòng)信息。這樣可以減小運(yùn)動(dòng)在例如連續(xù)各幀的相應(yīng)象素雖然表示運(yùn)動(dòng)物體的不同部分卻碰巧具有相同的信號(hào)值的情況下被遺漏掉的可能性。
運(yùn)動(dòng)信號(hào)經(jīng)分布之后，傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻處理系統(tǒng)中的最后處理程序是產(chǎn)生瞬時(shí)和空間內(nèi)插過的視頻信號(hào)，并借助于已處理的運(yùn)動(dòng)信號(hào)將這些視頻信號(hào)混合起來?；旌系囊环N方法是將已處理的信號(hào)加到通常叫做“軟開關(guān)”或“衰減器”電路的控制輸入端上。瞬時(shí)均化和空間均化過的視頻信號(hào)加到“軟開關(guān)”的相應(yīng)信號(hào)輸入端。在運(yùn)動(dòng)信號(hào)的控制下，軟開關(guān)在運(yùn)動(dòng)信號(hào)低(表示圖象區(qū)是靜止的)時(shí)選擇瞬時(shí)內(nèi)插過的信號(hào)，在運(yùn)動(dòng)信號(hào)高(表示圖象區(qū)在運(yùn)動(dòng))時(shí)選擇經(jīng)空間內(nèi)插的信號(hào)。至于運(yùn)動(dòng)信號(hào)值在高與低之間時(shí)，軟開關(guān)“調(diào)和”或按比例混合空間和瞬時(shí)信號(hào)，形成視頻輸出信號(hào)。這個(gè)“調(diào)和”過程使空間和瞬時(shí)信號(hào)的選擇有一個(gè)平穩(wěn)的過渡，從而減小在一個(gè)內(nèi)插信號(hào)轉(zhuǎn)換成另一個(gè)內(nèi)插信號(hào)的過程中產(chǎn)生看得見的瑕疵的傾向。


圖1是上述系統(tǒng)的一個(gè)典型實(shí)施例。待內(nèi)插的輸入信號(hào)Yin加到由串聯(lián)連接的262H延遲件10、1-H延遲件12和另一個(gè)262H延遲件14組成的幀存儲(chǔ)器上。均化器16均化1-H信號(hào)，提供空間內(nèi)插信號(hào)YS，這是表示待評價(jià)的象素上下各行上各象素平均數(shù)的信號(hào)。另一個(gè)均化器18均化幀信號(hào)和未延遲的信號(hào)，提供瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)YT，這個(gè)信號(hào)表示前一場和后一場相應(yīng)各象素的平均數(shù)。在靜止區(qū)，瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)YT對輸出信號(hào)Yest的估計(jì)最佳，至于圖象運(yùn)動(dòng)部分，則需要采用空間內(nèi)插信號(hào)YS以防止運(yùn)動(dòng)瑕疵。
信號(hào)的選擇由軟開關(guān)20進(jìn)行，軟開關(guān)20由減法器22、乘法器24和加法器26組成，減法器20從YS減去YT，乘法器24將減法器得出的差值與運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT相乘，加法器26將信號(hào)YT加到乘法器的輸出以產(chǎn)生估計(jì)或內(nèi)插視頻輸出信號(hào)Yest。運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT由減法和絕對值電路28產(chǎn)生，電路28將輸入信號(hào)和幀延遲信號(hào)相減，并取絕對差值以產(chǎn)生表示基本運(yùn)動(dòng)的信號(hào)加到運(yùn)動(dòng)信號(hào)處理器30，處理器30可增加諸如運(yùn)動(dòng)分布之類的處理并輸出經(jīng)處理的運(yùn)動(dòng)的信號(hào)MOT。
乘法器在軟開關(guān)中進(jìn)行的換算達(dá)到這樣的效果，即當(dāng)運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT表示最大運(yùn)動(dòng)時(shí)，在增益等于1的情況下讓信號(hào)YS-YT通過，于是信號(hào)YT在加法器中被取消，且輸出信號(hào)Yest等于YS。相反，在靜止區(qū)，運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT為零，因而輸出的估計(jì)信號(hào)成了瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)YT。運(yùn)動(dòng)介于零加全運(yùn)動(dòng)之間時(shí)，輸出信號(hào)是瞬時(shí)和空間估計(jì)信號(hào)YT和YS按比例混合的信號(hào)。
圖1的系統(tǒng)，盡管對高質(zhì)量的視頻輸入信號(hào)有效，但對質(zhì)量較差信號(hào)的噪聲很敏感，特是圖象靜止時(shí)更是如此。在靜止信號(hào)的情況下，例如帶附加噪聲的測試圖形，在YS與YS值之間的大差值中會(huì)出現(xiàn)在水平方向從邊緣開始的高比對度。同時(shí)，噪聲較低的電平會(huì)使運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT顯著波動(dòng)，估計(jì)信號(hào)Yest，因而圖象，會(huì)在這種邊緣處顯著波動(dòng)。另一個(gè)問題是，對比度小的運(yùn)動(dòng)圖象可能不會(huì)產(chǎn)生全運(yùn)動(dòng)信號(hào)。在此情況下，軟開關(guān)于是會(huì)讓某些瞬時(shí)平均信號(hào)YT通過，從而使精細(xì)的細(xì)節(jié)模糊和損壞。
為解決傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的上述問題，有人提出了不對運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測和處理而采用不同形式處理方法的方案。Hurst.Jr在1991年9月3日頒布的題為“隔行/逐行掃描轉(zhuǎn)換器的間隙線發(fā)生器”的美國專利5046164中就介紹了這種方法。Hurst.Jr的設(shè)備進(jìn)行空間/瞬時(shí)信號(hào)選擇時(shí)應(yīng)用了中值濾除原理。中值濾除時(shí)，將多個(gè)視頻信號(hào)相比較，選取信號(hào)值為中值的信號(hào)作為輸出。在Hurst.Jr的系統(tǒng)中，由一個(gè)延遲電路提供多個(gè)位于待產(chǎn)生的間隙線周圍的圖象線。比較電路將延遲視頻信號(hào)的各相對值加以比較。消除最大和最小兩極端的信號(hào)，再把其余的信號(hào)按預(yù)定的比例混合，以提供合成間隙線。
Hursr.Jr的系統(tǒng)簡練，而且特別有效。中值濾波器在這種應(yīng)用中具有一些頗為需要的特性。其中有用的一種性能是連續(xù)性，例如，連續(xù)變化差的輸入產(chǎn)生連續(xù)變化著的輸出。這樣就無需使用軟開關(guān)，而運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)系統(tǒng)中通常就是采用軟開來避免人為突變。另一個(gè)有價(jià)值的性能是增益局限于1，就是說，任何輸入中的變化都不會(huì)在輸出中產(chǎn)生更大的變化。這后一種性能使中值濾波系統(tǒng)具有對噪聲極好的抗干擾能力，因?yàn)樵肼暤挠绊懣偛粫?huì)超出噪聲值。
這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于，中值濾波系統(tǒng)不能起任何形式的運(yùn)動(dòng)“分布”作用，因?yàn)檫@種系統(tǒng)中沒有明顯的運(yùn)動(dòng)信號(hào)。缺乏這種能力，非運(yùn)動(dòng)自適當(dāng)系統(tǒng)可能會(huì)漏掉對某些類型的運(yùn)動(dòng)(例如會(huì)使特定象素位置的亮度電平不發(fā)生變化的對角線運(yùn)動(dòng))的象素進(jìn)行內(nèi)插。
本發(fā)明一方面是認(rèn)識(shí)到了上述問題，另一方面是要提出解決上述問題的方法。體現(xiàn)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻處理系統(tǒng)有一個(gè)視頻源，用以提供瞬時(shí)內(nèi)插視頻信號(hào)YT、空間內(nèi)插視頻信號(hào)YS和表示運(yùn)動(dòng)的信號(hào)M。系統(tǒng)中配備了各種電路裝置，用以從所述瞬時(shí)和空間內(nèi)插信號(hào)產(chǎn)生差值信號(hào)，用以根據(jù)運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT對稱地限定差值信號(hào)，和用以將得出的信號(hào)與瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)混合起來以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻輸出信號(hào)。
在本發(fā)明的原理有效益的實(shí)際應(yīng)用中，差值信號(hào)的對稱幅定是由中值濾波器進(jìn)行的。
按照本發(fā)明原理的另一種應(yīng)用，在只要滿足存儲(chǔ)器適當(dāng)要求的情況下就能享有對高清晰度運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)分布的好處，這是通過對運(yùn)動(dòng)信號(hào)在進(jìn)行瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)分布之前進(jìn)行二次取樣達(dá)到的。
本發(fā)明形成運(yùn)動(dòng)經(jīng)補(bǔ)償?shù)囊曨l信號(hào)的方法包括下列步驟提供瞬時(shí)內(nèi)插視頻信號(hào)YT、空間內(nèi)插視頻信號(hào)YS和表示運(yùn)動(dòng)的信號(hào)MOT;從瞬時(shí)和空間內(nèi)插信號(hào)形成差值信號(hào);根據(jù)運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT對稱限幅差值信號(hào)，從而形成對稱限幅差值信號(hào);將對稱限幅差值信號(hào)與瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)組合起來，形成運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻輸出信號(hào)。
在本發(fā)明的方法有效益的應(yīng)用中，對稱限定所述差值信號(hào)的步驟包括下列步驟將差值信號(hào)加到中值濾波器的第一輸入端;
將運(yùn)動(dòng)信號(hào)加到所述中值濾波器的第二輸入端;
倒相運(yùn)動(dòng)信號(hào)，形成負(fù)的運(yùn)動(dòng)信號(hào);
將經(jīng)倒相的運(yùn)動(dòng)信號(hào)加到所述中值濾波器的第二輸入端。
在本發(fā)明的方法另一個(gè)有效益的應(yīng)用中，增設(shè)了另一個(gè)步驟，即對運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行二次取樣和瞬時(shí)分布處理，二次取樣在瞬時(shí)分布之前進(jìn)行。
附圖中舉例了本發(fā)明的上述和其它特點(diǎn)，其中
圖1是傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻處理系統(tǒng)的方框圖;
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻處理系統(tǒng)的方框圖;
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)逐行掃描轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方框圖。
作為本發(fā)明的一些更突出特點(diǎn)的概要，圖2的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)系統(tǒng)200有一個(gè)視頻源202(在虛線框內(nèi))，該視頻源提供瞬時(shí)內(nèi)插視信號(hào)YT、空間內(nèi)插視頻信號(hào)YS和表增運(yùn)動(dòng)的信號(hào)MOT。選擇電路或輸出信號(hào)形成電路250(在虛線框內(nèi))是為從瞬時(shí)和空間內(nèi)插視頻信號(hào)YT和YF形成等值信號(hào)DIFF而設(shè)的。對稱限幅器252是為根據(jù)運(yùn)動(dòng)信號(hào)M對稱限幅或“限制”差值信號(hào)DIFF并將得出的信號(hào)加到瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)YT從而形成運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻輸出信號(hào)Yest而設(shè)的。
采用運(yùn)動(dòng)受控的對稱限幅(這可借助于例如是值濾波器來完成)有下列好處(1)運(yùn)動(dòng)的后生現(xiàn)象減小了;(2)對噪聲比較不敏感;和(3)小對比度運(yùn)動(dòng)的再現(xiàn)性良好。
更詳細(xì)地說，圖2運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻信號(hào)處理系統(tǒng)200的視頻源202有一個(gè)由串聯(lián)連接的262H延遲元件203、一行(1-H)遲遲元件204和另一個(gè)262H延遲元件206組成的有引出線的幀存儲(chǔ)器。亮度輸入信號(hào)Yin加到串聯(lián)連接線路，瞬時(shí)內(nèi)插輸出信號(hào)YT則由均化器208產(chǎn)生，由均化器。208均化輸入信號(hào)和在延遲元件206輸出端產(chǎn)生的幀延遲(525H)信號(hào)?？臻g內(nèi)插信號(hào)YS，由均化器210產(chǎn)生，由均化器210均化分別在延遲元件202和204的輸出端的262H延遲信號(hào)。
表示運(yùn)動(dòng)的信號(hào)MOT由減法器和絕對值電路212產(chǎn)生，絕對值電路212取輸入信號(hào)Yin與延遲元件206所產(chǎn)生的幀延遲輸出(525H)信號(hào)之間的差值，再取該差值信號(hào)的絕對值。這個(gè)可以說是“經(jīng)整流”的信號(hào)表示運(yùn)動(dòng)，它加到運(yùn)動(dòng)處理器214上，該處理器可對運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行諸如垂直、水平、對角線或瞬時(shí)“分布”或組合式的各種分布。
垂直運(yùn)動(dòng)分布可通過在垂直方向上均化運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行。垂直和水平分布都可以通過均化某給定場象素陣列的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行。瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)分布中通過均化兩個(gè)或多個(gè)場的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行。采用運(yùn)動(dòng)分布有這樣的好處，即可以通過在運(yùn)動(dòng)評會(huì)時(shí)增加運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的數(shù)目來減少運(yùn)動(dòng)誤差。
在圖2的系統(tǒng)中，運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT并不象在傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)中那樣壓縮到幾個(gè)比特，而是保持在高(例如8比特)分辨力的狀態(tài)。這一點(diǎn)就比上述傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)系統(tǒng)有利得多，傳統(tǒng)系統(tǒng)的分辨力由于低對比度運(yùn)動(dòng)的影響只局限于兩個(gè)或三個(gè)比特。較高的分辨力能有效地減少在靜止和活動(dòng)物體畫面中的可見運(yùn)動(dòng)后生現(xiàn)象。這一點(diǎn)是完全可能的，因?yàn)樵诒鞠到y(tǒng)中，運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT并不是象現(xiàn)有系統(tǒng)那樣用來操縱開關(guān)，而是用來設(shè)定和控制對稱限幅電路252的限幅值。
更詳細(xì)地說，減法器254提供的差值信號(hào)(YS-YT)加到對稱限幅器252上，限幅器252的另一個(gè)輸入端接收運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT和(由倒相器250提供的)負(fù)(倒相)運(yùn)動(dòng)信號(hào)。因此，差值信號(hào)(YS-YT)不是象上述傳統(tǒng)的系統(tǒng)那樣與運(yùn)動(dòng)信號(hào)相乘，而是對稱限幅或“限制”到相當(dāng)于±MOT的電平。接著經(jīng)內(nèi)插或評價(jià)的亮度輸出信號(hào)Yest由加法器258形成，即由該加法器將瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)YT與對稱限幅器252的輸出組合起來。
鑒于運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT是從幀差信號(hào)獲得的，因而在高對比度運(yùn)動(dòng)的情況下大，在低對比度運(yùn)動(dòng)的情況下小。在這兩種情況下，有運(yùn)動(dòng)存在時(shí)，運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT會(huì)大于差值信號(hào)YS-YT的幅值，于是沒有限幅或限制作用產(chǎn)生。在這種線路接法中，對稱限幅器顯示出增益為1的特性，從而使信號(hào)中促使運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT波動(dòng)的噪聲會(huì)促使不大于噪聲的輸出信號(hào)Yest波動(dòng)。因此，這種系統(tǒng)即減小了傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)(例如圖1)的運(yùn)動(dòng)后生現(xiàn)象，對噪聲又不每感，而且由于內(nèi)插系統(tǒng)是中值濾波型的，因而低對比度運(yùn)動(dòng)的再現(xiàn)情況良好。
在圖2的系統(tǒng)中，由于運(yùn)動(dòng)主號(hào)MOT的字長增加(8比特高分辨力)電路的復(fù)雜性有點(diǎn)增加。但與乘法器相比比，對稱限幅器較簡單，因而在某種程度上補(bǔ)償了這一點(diǎn)。實(shí)際上，對稱限幅器可采用三輸入端的中值濾波器。通常，一般三輸入端濾波器要求對三個(gè)輸入端成對加以比較以確定要選哪一個(gè)輸入端。所舉實(shí)施例的發(fā)下特點(diǎn)有好處，即采用適用作對稱限幅器252的中值濾波器就無需對三個(gè)輸入端成對加以比較。這是因?yàn)樵趫D2(圖3亦然)的實(shí)例中，大家知道輸入(+MOT)總是大于另一個(gè)輸入(-MOT)，因而要確定輸出只需要進(jìn)行兩交比較。
圖3中以線路350(在虛線方框中)示出了采用圖2的對稱限幅器252的好處。這種線路起三輸入端中值濾波器的作用但只需要進(jìn)行兩次比較，不象一般的三輸入端中值濾波器那樣通常需要進(jìn)行三次比較。傳遞函數(shù)可用下式表示Yout＝Max[-MOT，Min(YS-YT，+MOT)](1)這個(gè)關(guān)系式表明，經(jīng)對稱限幅或中值濾波過的亮度信號(hào)Yout等于較大(Max)負(fù)值運(yùn)動(dòng)信號(hào)(-MOT)和較小(Min)運(yùn)動(dòng)信號(hào)+MOT以及差值信號(hào)YS_YT。圖3中，這個(gè)功能是采用最小值選擇器354和最大值檢測器352組合起來實(shí)現(xiàn)的，選擇器354選擇差值信號(hào)YS-YT和運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT兩者中的最小值，檢測器352則選擇倒相運(yùn)動(dòng)信號(hào)(-MOT)與最小值選擇結(jié)果兩者之中的較大者。
圖2的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)性處理系統(tǒng)200是通用設(shè)備，它可用在例如隔行/非隔行掃描(例如逐行掃描)轉(zhuǎn)換器中，用在制式轉(zhuǎn)換器(例如NTST/PAL轉(zhuǎn)換器)中，用在行頻/場頻倍增器中，用在亮度/包度信號(hào)分離器和其它這類用途中。
圖3中，逐行掃描轉(zhuǎn)換器有一個(gè)幀存儲(chǔ)器(在虛線方框中)包括串聯(lián)連接的262H延遲存儲(chǔ)器322、1-H延遲存儲(chǔ)器324和另一個(gè)262H延遲存儲(chǔ)器326，從而提供延遲2262H、236H和全幀525H的視頻輸出信號(hào)。應(yīng)該理解的是，這些延遲都是為NTSC制式信號(hào)的。至于其它系統(tǒng)則可選用適當(dāng)?shù)难舆t。舉例說，在PAL系統(tǒng)中，每幀有625行。因此在這種系統(tǒng)中，應(yīng)選用312H、1H和312H的延遲，因而總的延遲為312H、313H和625H。
待轉(zhuǎn)換到逐行掃描形式的視頻輸入信號(hào)Yin借助于噪聲降低電路310(在虛線方框中)加到幀延遲存儲(chǔ)器320上。該幀存儲(chǔ)器提供視頻輸入信號(hào)空間和瞬時(shí)內(nèi)插所需要的所有延遲。噪聲降低電路與幀延遲電路配合對輸入信號(hào)和全部經(jīng)延遲的輸出信號(hào)進(jìn)行瞬的(幀)遞歸濾波。噪聲降低電路310有一個(gè)從幀延遲信號(hào)Y525減去輸入信號(hào)Yin的減法器312。得出的差值信號(hào)由限幅器314加以限定，然后在加法器316中與輸入信號(hào)相加，形成加到幀存儲(chǔ)器320的噪聲減少了的亮度輸入信號(hào)。工作時(shí)，減法器312產(chǎn)生輸入信號(hào)與幀延遲噪聲減少了的亮度信號(hào)之間的差值。該差值小(即運(yùn)動(dòng)不大或沒有運(yùn)動(dòng))時(shí)，限定器314讓該差值通過，且由加法器316將差值信號(hào)加到輸入信號(hào)Yin上。結(jié)果，輸入信號(hào)Yin幾乎被取消，而由幀延遲信號(hào)代替。然而，當(dāng)運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)時(shí)，減法器312的輸出會(huì)是較大的信號(hào)。因此限幅器314會(huì)限定差值信號(hào)從而促使輸入信號(hào)Yin必乎是專用的，因?yàn)椴钪敌盘?hào)會(huì)由限幅器314加以限定。為使這一點(diǎn)能夠發(fā)生，在限幅器314不限幅時(shí)選取限幅器的增益小于1(例如限幅器小信號(hào)增益)，從而使存儲(chǔ)器320的存儲(chǔ)內(nèi)容始終朝輸入信號(hào)Yin的平均值轉(zhuǎn)換。限幅器314增益的一個(gè)例子為八分之七(7/8)。
圖3處理器中的運(yùn)動(dòng)信號(hào)是在運(yùn)動(dòng)檢測器和二次取樣電路330中借助于減法器332和絕對值電路334產(chǎn)生的。減法器332將不延遲視頻信號(hào)與幀延遲視頻信號(hào)相減，絕對值電路334取差值信號(hào)的絕對值。由于差值是取絕對值的，因而無論是從不延遲信號(hào)減去延遲信號(hào)或從延遲信號(hào)減去不延遲信號(hào)都無所謂。
接著，絕對值電路的輸出加到“二次取樣”電路336上。二次取樣電路336在本發(fā)明的實(shí)例中是具有減小存儲(chǔ)器大小和水平運(yùn)動(dòng)可分布這雙重特點(diǎn)的那一種。不要忘了在本系統(tǒng)中，運(yùn)動(dòng)信號(hào)是高分辨力(清晰度)(例如8比特)的而不是低分辨力(清晰度)的(例如3比特)。而且，在本系統(tǒng)中，運(yùn)動(dòng)信號(hào)是稍晚才在單元340中瞬時(shí)分布的，而這就要彩幀延遲存儲(chǔ)器。高清晰度運(yùn)動(dòng)信號(hào)是所需的如此大容量的存儲(chǔ)器意味著成本上的一個(gè)負(fù)擔(dān)，因?yàn)檫@增加了存儲(chǔ)單元的數(shù)目的。圖3系統(tǒng)的好處即在于解決了這個(gè)問題。具體地說，我們發(fā)現(xiàn)，如果將四個(gè)水平毗鄰的象素的運(yùn)動(dòng)信號(hào)混合起來，同時(shí)用四象素中最大的幀差值表示整組象素的運(yùn)動(dòng)，則性能的下降程度不大或等于零。這樣做使運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生一種局部水平分布的現(xiàn)象，圖3中的二次取樣方框336即體現(xiàn)了這一點(diǎn)。這可以這樣付諸實(shí)施，例如，將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)每次4比特地移入珍寄存器中，再將數(shù)據(jù)加到幅值比較器以選取四個(gè)數(shù)據(jù)樣品中最大的一個(gè)，從而產(chǎn)生“水平分布”運(yùn)動(dòng)輸出信號(hào)。這樣做的好處是，8比特形式的這種二次取樣運(yùn)動(dòng)信號(hào)所需用的存儲(chǔ)器時(shí)相當(dāng)于本來2比特額定運(yùn)動(dòng)信號(hào)所需用的存儲(chǔ)器。這樣，節(jié)約的效果達(dá)到這樣的程度，即連續(xù)瞬時(shí)遞歸分布所需用的存儲(chǔ)器的容量減少了四倍。
接著，由單元330產(chǎn)生的經(jīng)檢測和亞取樣的運(yùn)動(dòng)信號(hào)加到運(yùn)動(dòng)信號(hào)處理器340上。為確保空間內(nèi)插過的視頻信號(hào)YS中的運(yùn)動(dòng)都包括進(jìn)來讓動(dòng)信號(hào)在單元342中延遲262H，再在單元343中延遲1-H，以獲取對應(yīng)于產(chǎn)生空間內(nèi)插信號(hào)YS的各行運(yùn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)值最小的一個(gè)(262H或263H)經(jīng)最小值選擇器36選取，再(由最大值選擇器347將其)與不經(jīng)延遲的運(yùn)動(dòng)信號(hào)相比較，然后用這些信號(hào)較大的一個(gè)作為經(jīng)處理的運(yùn)動(dòng)輸出信號(hào)MOT。
我們發(fā)現(xiàn)，純粹的瞬時(shí)遞歸運(yùn)動(dòng)分布能很好地抑制運(yùn)動(dòng)后生現(xiàn)象。這是在運(yùn)動(dòng)信號(hào)處理器340中通過在單元344中使1-H延遲元件343輸出端的運(yùn)動(dòng)信號(hào)延遲另一個(gè)場(262H)進(jìn)行的，這樣就產(chǎn)生一個(gè)幀的總延遲量。單元345將此幀延遲信號(hào)乘上一個(gè)小于/的分?jǐn)?shù)(例如15/16)。同時(shí)由最大值檢測器341選取進(jìn)來的運(yùn)動(dòng)信號(hào)用作幀延遲件的輸入。這促使某特定象素的運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT的信號(hào)值在運(yùn)動(dòng)物體已通過從而使運(yùn)動(dòng)“瞬時(shí)”分布之后的一段時(shí)間內(nèi)逐漸“消失”(例如減小)。
運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)亮度輸出信號(hào)Y2是借助于均化器360形成的，即由均化器360均化未經(jīng)延遲和幀延遲的視頻信號(hào)0-H和525H，由此形成瞬時(shí)內(nèi)插視頻信號(hào)YT。另一個(gè)均化器均化幀延遲存儲(chǔ)器320提供的延遲信號(hào)262H和263H，形成空間內(nèi)插視頻信號(hào)YS。減法器370從瞬時(shí)和空間內(nèi)插信號(hào)YT和YS形成差值信號(hào)YS-YT。接著，中值濾波器350根據(jù)處理器340所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT并根據(jù)例相器364提供的倒相運(yùn)動(dòng)信號(hào)(-MOT)對稱限幅(或限制)差值信號(hào)YS-YT的幅值。接著，將運(yùn)動(dòng)限幅差值信號(hào)與瞬時(shí)均化信號(hào)YT混合起來形成內(nèi)插(或“估計(jì)”)輸出信號(hào)Y2。
和前一個(gè)實(shí)例一樣，對稱限幅器可采用不同的形式。例如，可以采用一般形式的三輸入端中值濾波器，由這種濾波器每次三對地進(jìn)行比較，從而提供對應(yīng)于三輸入信號(hào)中值的輸出信號(hào)。但如前面說過的那樣，還可以簡化到如圖3所示的那樣只需要進(jìn)行兩次比較，因?yàn)槭孪纫阎?，運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT總是等于或大于運(yùn)動(dòng)信號(hào)-MOT。在本實(shí)例中，中值濾波器有一個(gè)最小值選擇器354和一個(gè)最大值選擇器352，前者選擇運(yùn)動(dòng)信號(hào)MOT和差值信號(hào)YS-YT中最小的一個(gè)，后者選擇倒相運(yùn)動(dòng)信號(hào)-M和最小值選擇器的輸出兩者中較大的一個(gè)。
逐行掃描視頻輸出信號(hào)Your由一對時(shí)間壓縮電路308和382以及多路轉(zhuǎn)換開關(guān)386產(chǎn)生。為確保不內(nèi)插視頻輸入信號(hào)Y1與內(nèi)插運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信號(hào)Y2之間瞬時(shí)對準(zhǔn)，由延遲元件322使視頻延遲信號(hào)延遲一個(gè)場。不同插場延遲視頻信號(hào)Y1和內(nèi)插運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信號(hào)Y2接著分別在壓縮電路380和382中以2∶1的壓縮因數(shù)進(jìn)行時(shí)間壓縮。時(shí)間壓縮之后，經(jīng)處理的信號(hào)借助于多路轉(zhuǎn)換開關(guān)386進(jìn)行交叉，從而提供行頻為輸入信號(hào)的兩倍的逐行掃描視頻輸出信號(hào)YOUT，且其中每隔一行對應(yīng)于視頻輸入信號(hào)，且其中在中間的各行都加以內(nèi)插并對其進(jìn)行自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，我們知道，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償輸出信號(hào)是這樣產(chǎn)生的先從空間和瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)形成差值信號(hào)，然后按運(yùn)動(dòng)信號(hào)的變化對稱限幅差值信號(hào)，最后將限幅信號(hào)與瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)混合起來。在圖2和圖3中舉出了本發(fā)明這樣的兩上實(shí)例，其中差值信號(hào)YT是通過從空間的內(nèi)插信號(hào)YS減去瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)YT獲得的，輸出信號(hào)則通過將限幅信號(hào)和瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)加起來產(chǎn)生的。但本發(fā)明并不一定非要按這種作法不可。作可另一個(gè)方案，如果用減法器代替輸出端的加法器從瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)YT減去經(jīng)限幅的差值信號(hào)，也可以從瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)YT減去空間內(nèi)插信號(hào)YS。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻信號(hào)處理系統(tǒng)，包括視頻源(202)，用以提供瞬時(shí)內(nèi)插視頻信號(hào)(YT)、空間內(nèi)插視頻信號(hào)(YS)和表示運(yùn)動(dòng)的信號(hào)(MOT)；其特征在于電路裝置(305)，用以從所述瞬時(shí)和空間內(nèi)插信號(hào)形成差值信號(hào)(DIFF)，用以根據(jù)運(yùn)動(dòng)信號(hào)(MOT)的變化對稱限幅差值信號(hào)，并用以將得出的經(jīng)稱限幅的差值信號(hào)(Y3)與瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)混合起來，從而形成運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)輸出信號(hào)(Y2)。
2.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征還在于所述電路裝置(350)有一個(gè)中值濾波器(252)供對稱限幅所述差值信號(hào)之用;且所述中值濾波器的第一輸入端是供接收所述差值信號(hào)(DIFF)而連接的，第二輸入端是為接收所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)(MOT)而連接的，第三輸入端是為接收倒相表示運(yùn)動(dòng)的信號(hào)(-MOT)而連接的，輸出端則用以提供所述得出的經(jīng)對稱限幅的差值信號(hào)(Y3)。
3.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征還在于第二電路裝置(214)，用以對所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行二次取樣和瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)分布兩者中的至少一種處理。
4.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征還在于，為對稱限幅所述差處理系統(tǒng)(DIFF)所述電路裝置(350)包括最小值選擇器(354)，用以選擇所述差值信號(hào)(DIFF)和所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)(MOT)兩者是較小的一個(gè);最大值選擇器(352)，用以選擇所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)的倒相信號(hào)(-MOT)和所述最小值選擇器所選擇的信號(hào)兩者中較大的一個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征還在于，所述電路裝置包括裝置(256)，用以對所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)(MOT)進(jìn)行倒相;裝置(254)，用以將所述瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)和所述空間內(nèi)插信號(hào)相減，形成所述差值信號(hào)(DIFF)。對稱限幅器(252)，為接收所述差值信號(hào)和所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)以提供所述經(jīng)對稱限幅的輸出信號(hào)而連接;裝置(358)，用以將所述瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)與所述經(jīng)對稱限幅的信號(hào)混合起來以形成所述運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視頻輸出信號(hào)(yest)。
全文摘要
視頻源(202)提供瞬時(shí)內(nèi)插視頻信號(hào)(YT)、空間內(nèi)插視頻信號(hào)(YS)和表示運(yùn)動(dòng)的信號(hào)(MOT)。差值信號(hào)(DIFF)從瞬時(shí)和空間內(nèi)插信號(hào)獲得之后由對稱限幅器(252)根據(jù)運(yùn)動(dòng)信號(hào)幅值的變化對稱限幅，然后與瞬時(shí)內(nèi)插信號(hào)混合形成具有下列特點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)視輸入信號(hào)(Yest)(1)諸如細(xì)節(jié)部分模糊和損壞之類的運(yùn)動(dòng)后生現(xiàn)象有所減少；(2)對噪聲的敏感性有所減??；(3)提高了低對比度運(yùn)動(dòng)的再現(xiàn)性。
文檔編號(hào)H04N5/44GK1104398SQ94104040
公開日1995年6月28日 申請日期1994年4月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月22日
發(fā)明者T·J·克里斯托弗 申請人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司