專利名稱：數(shù)字電視圖像自動(dòng)寬高比格式檢測(cè)方法和裝置的制作方法
目前，由廣播臺(tái)發(fā)送的電視圖像具有不同的活動(dòng)圖像格式(4∶3,14∶9,16∶9,2∶1…帶有或者沒有輔助字幕)。當(dāng)采用4∶3視頻格式來(lái)發(fā)射這些寬高比格式時(shí)，顯示在4∶3電視屏幕上的具有(14∶9,16∶9,2∶1…帶有或者沒有輔助字幕)寬高比格式的圖像就會(huì)出現(xiàn)黑條。當(dāng)今的具有16∶9顯像管的16∶9電視機(jī)有一個(gè)極為重要的功能，那就是可以使接收的圖像變焦，以便充滿屏幕，并且消除或者減少黑條。
在PAL+-TV標(biāo)準(zhǔn)中提供了一種嵌入電視信號(hào)的寬銀幕信令信息。在多數(shù)其他TV標(biāo)準(zhǔn)中則沒有提供寬銀幕信令。因此，對(duì)于當(dāng)今的大多數(shù)電視機(jī)來(lái)說(shuō)，變焦功能是由用戶人工執(zhí)行的；但是，用戶可能會(huì)對(duì)一種自動(dòng)或者半自動(dòng)的信箱(1etterbox)檢測(cè)方法感興趣，它可以檢測(cè)出屏幕上實(shí)際活動(dòng)的部分，使得電視機(jī)能夠自動(dòng)執(zhí)行最佳的變焦操作。這種功能的優(yōu)勢(shì)是針對(duì)可能帶有輔助字幕的廣播，在這種情況下，僅僅對(duì)屏幕的上部變焦。
EP-A-0716542的文獻(xiàn)中公開了一種高精度的寬高比自動(dòng)識(shí)別裝置，其中所述的方案是檢測(cè)每個(gè)水平掃描周期中的平均亮度，并且將其與圖像中定義區(qū)域內(nèi)的平均亮度平均值相比較，由此檢測(cè)出一個(gè)信箱圖像的上沿和下沿。圖像的寬高比格式是根據(jù)上、下沿檢測(cè)步驟的結(jié)果來(lái)選擇的。盡管這種算法非常簡(jiǎn)單，但是存在一個(gè)缺點(diǎn)，那就是在圖像中部具有一些發(fā)光部分的黑暗場(chǎng)景(隧道式場(chǎng)景等等)的情況下可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的選擇操作。另外，如果采用平均值來(lái)確定上、下和中心區(qū)域，可能會(huì)覆蓋住原有的輔助字幕。
本發(fā)明的目的是提供一種自動(dòng)檢測(cè)接收電視信號(hào)的實(shí)際活動(dòng)視頻格式的增強(qiáng)算法。該算法應(yīng)該提供在接收的電視信號(hào)中存在寬高比格式的信息，以便相應(yīng)地執(zhí)行變焦操作。按照本發(fā)明，這一目的是以下述措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字電視圖像的自動(dòng)寬高比格式檢測(cè)方法，包括黑條分析步驟，其中為每一種可能的寬高比格式定義一個(gè)頂部和/或底部區(qū)域，在其中分析是否存在一個(gè)黑條；中心分析步驟，其中為每一種可能的寬高比格式定義一個(gè)中心區(qū)域，在其中分析是否存在活動(dòng)的圖像區(qū)域；水平過渡分析步驟，其中分析是否存在圖像的黑暗區(qū)域和活動(dòng)部分之間的水平邊界；格式選擇步驟，其中根據(jù)上述分析步驟的結(jié)果來(lái)選擇一種圖像寬高比格式。
原理上，本發(fā)明的方法包括以下四個(gè)步驟黑條分析步驟；中心分析步驟；水平過渡分析步驟；以及格式選擇步驟。這種算法在作出關(guān)于寬高比格式選擇的新的決定時(shí)具有很高的可靠性，并且避免了出乎意外的格式變化。這種算法非常簡(jiǎn)單，可以用很低的成本集成在一個(gè)芯片中。即使是對(duì)于噪聲很高的圖像(信噪比達(dá)到21dB)來(lái)說(shuō)，這種算法仍可以獲得很好的效果。該算法可具有非?？焖俚姆磻?yīng)。在圖像很差的情況下(黑暗圖像或者高噪聲圖像-20dB以下)，該算法不作出新的決定，而是等待一個(gè)好的機(jī)會(huì)才作出正確的選擇。可能會(huì)損害大多數(shù)公知算法特性的典型場(chǎng)景是一種像隧道場(chǎng)景那樣的中心部分發(fā)亮的黑暗場(chǎng)景，它不會(huì)妨礙本算法的特性，因?yàn)樗粷M足水平過渡的識(shí)別條件。
借助從屬權(quán)利要求中提供的手段可以有益地提高和改進(jìn)權(quán)利要求1所定義的方法。利用權(quán)利要求2的措施可以(在一秒之內(nèi))快速檢測(cè)出電視圖像中出現(xiàn)的輔助字幕，以免干擾用戶。按照權(quán)利要求3的預(yù)處理步驟減少電視圖像中的噪聲影響，不會(huì)干擾用于信箱檢測(cè)的重要信息。在權(quán)利要求4到7中提出了易于實(shí)現(xiàn)的關(guān)于黑條分析步驟、中心分析步驟、輔助字幕分析步驟以及水平過渡分析步驟的有益的具體實(shí)施例。在水平分析步驟中，按照權(quán)利要求8的二進(jìn)制化步驟的優(yōu)點(diǎn)是避免不同的亮度等級(jí)對(duì)水平過渡分析步驟造成的影響。
按照權(quán)利要求8的梯度計(jì)算步驟的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)像素進(jìn)行分類，確定它們是否處在正確的水平邊界行上，處在非邊界行上，或者處在錯(cuò)誤的水平邊界行上。在權(quán)利要求9到16中給出了梯度計(jì)算步驟的具體細(xì)節(jié)。用來(lái)估算梯度計(jì)算步驟結(jié)果的一種簡(jiǎn)單方法是尋找水平過渡，如權(quán)利要求17中所述。在發(fā)現(xiàn)了水平過渡和黑條的存在并且已經(jīng)在中心檢測(cè)到活動(dòng)圖像部分時(shí)，根據(jù)在水平過渡之間對(duì)活動(dòng)視頻行的計(jì)數(shù)對(duì)寬高比的格式進(jìn)行選擇。具體的格式選擇方法如權(quán)利要求18所述。按照權(quán)利要求18的為每一種可能的寬高比格式提供計(jì)數(shù)器的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)某些場(chǎng)景可能產(chǎn)生一種新的寬高比格式的假像時(shí)，避免錯(cuò)誤地轉(zhuǎn)換到一新的寬高比格式。當(dāng)已選擇了一種新的寬高比格式時(shí)，就執(zhí)行一種簡(jiǎn)單的算法，根據(jù)選定的格式來(lái)檢查是否還有上述黑條。
在附圖中表示了本發(fā)明的具體實(shí)施例，并且在下文中給出了詳細(xì)的說(shuō)明。在附圖中

圖1表示在活動(dòng)電視部分中可能出現(xiàn)的4種不同寬高比格式的電視圖像；圖2表示一種信箱電視圖像，用來(lái)解釋圖像中的重要部分；圖3用來(lái)表示對(duì)不同圖像格式的變焦操作的說(shuō)明；圖4用方框形式的示意圖說(shuō)明了算法的功能；圖5表示一例信箱電視圖像，用來(lái)解釋黑條分析步驟；圖6表示一例信箱電視圖像，用來(lái)解釋中心分析步驟；圖7表示二進(jìn)制化步驟前、后的信箱電視圖像；圖8表示在信箱電視圖像中執(zhí)行梯度計(jì)算步驟的區(qū)域；圖9a)表示用于解釋梯度計(jì)算步驟的第一示意圖；圖9b)表示用于解釋梯度計(jì)算步驟的第二示意圖；圖10a)表示第一例梯度計(jì)算步驟；圖10b)表示第二例梯度計(jì)算步驟；圖11表示一場(chǎng)中的每視頻行的所有梯度值被相加后的結(jié)果；圖12用方框的形式表示了判定框的功能；圖13表示在格式檢測(cè)中難以進(jìn)行分析的典型的電視圖像。
按照典型的信箱格式，在圖像的底部和頂部具有黑條，并且在這些黑條與圖像其余部分之間具有強(qiáng)烈的水平過渡。另外，帶有輔助字幕的信箱圖像的特征是在底部的黑條中具有很高的亮度等級(jí)。
圖1表示了4∶3電視圖像的4種可能的電視格式。對(duì)應(yīng)著活動(dòng)電視圖像的寬高比分別將它們稱為4∶3格式，14∶9格式，16∶9格式，以及2∶1格式?？梢杂眠@4種基本格式對(duì)所有可能的電視格式進(jìn)行有效的分類。這樣就能簡(jiǎn)化算法并且使這種算法更加可靠。對(duì)于公知的PAL制式采用了以下的定義當(dāng)有效行的數(shù)量處在576和527之間時(shí)，圖像就具有4∶3格式；當(dāng)有效行的數(shù)量處在526和463之間時(shí)，圖像就具有14∶9格式；當(dāng)有效行的數(shù)量處在462和405之間時(shí)，圖像就具有16∶9格式；以及當(dāng)有效行的數(shù)量在405以下時(shí)，圖像就具有2∶1格式。另外，14∶9、16∶9和2∶1的格式都可以在底部的黑條中具有輔助字幕，在這些情況下應(yīng)在具有16∶9顯像管的電視接收機(jī)中執(zhí)行自動(dòng)變焦操作，僅僅切除上部的黑條。
在圖2中，標(biāo)號(hào)10代表一個(gè)水平過渡，它僅僅出現(xiàn)在圖像的一部分中。標(biāo)號(hào)11代表中心的活動(dòng)圖像部分。標(biāo)號(hào)12代表整個(gè)圖像寬度上的一個(gè)水平過渡。標(biāo)號(hào)13表示頂部的黑條，而標(biāo)號(hào)14代表底部的黑條。
圖3表示了不同格式下的變焦操作。所示的第一種圖像具有4∶3的格式。此處不執(zhí)行變焦操作，以避免圖像出現(xiàn)明顯的失真。所示的第二種圖像具有16∶9的格式。在這種情況下將執(zhí)行變焦操作，在顯示的圖像中不會(huì)產(chǎn)生失真。在這種情況下，顯示在16∶9型顯示器上的電視圖像中不會(huì)出現(xiàn)黑條。所示的第三種圖像具有16∶9的格式，在底部的黑條中帶有活動(dòng)的輔助字幕。這里，變焦操作僅限于圖像的上部，以免蓋住輔助字幕。應(yīng)該指出，這種變焦操作本身并不是本發(fā)明的一部分，因?yàn)檫@種變焦操作方案是現(xiàn)有的，并且是本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的。
一般來(lái)說(shuō)，按照本發(fā)明的算法必須能夠在開始一個(gè)新的電視序列或電視接收機(jī)被轉(zhuǎn)換到一新的頻道等時(shí)檢測(cè)出一種新的特定格式。這種信息被提供給執(zhí)行變焦功能的數(shù)字視頻處理裝置。在這種情況下需要作出嚴(yán)格的規(guī)定，以避免不希望的格式變化。其次，這種算法必須能用一種簡(jiǎn)單的方式來(lái)分析新選擇的格式是否穩(wěn)定。另外，還需要對(duì)圖像中出現(xiàn)的輔助字幕進(jìn)行分析。這種檢測(cè)自始至終是有效的，并且在突然檢測(cè)到輔助字幕時(shí)按照輔助字幕的格式能夠執(zhí)行這種算法。此時(shí)，即使是沒有檢測(cè)到輔助字幕，仍然應(yīng)該保留這種格式。
圖4用框圖的形式表示了該算法的功能。標(biāo)號(hào)15代表一個(gè)預(yù)處理框。標(biāo)號(hào)16表示一個(gè)黑條分析框。標(biāo)號(hào)17指示的是一個(gè)中心分析框。標(biāo)號(hào)18代表輔助字幕分析框，而標(biāo)號(hào)19表示一個(gè)水平過渡分析框。標(biāo)號(hào)20代表一個(gè)判定框，用來(lái)接收前面的所有分析框的結(jié)果。判定框20通過輸出行FT提供檢測(cè)到的格式。它還通過相應(yīng)的行SL和EL提供關(guān)于活動(dòng)圖像部分的開始和結(jié)束行的信息。格式類型14∶9 ST,16∶9 ST以及2∶1 ST對(duì)應(yīng)著帶有活動(dòng)輔助字幕的格式。
以下要說(shuō)明各個(gè)框的功能。該算法將圖像的亮度信息作為輸入。
預(yù)處理框預(yù)處理框的構(gòu)思是大大減少噪聲的影響，而不會(huì)干擾信箱方向的重要信息。
為此而采用了一個(gè)高效的水平低通濾波器(不會(huì)減少黑條和圖像其余部分之間的過渡)。低通濾波器的屏蔽可以是下列濾波器屏蔽15·[11111]]]>這種濾波器屏蔽表示把一個(gè)當(dāng)前像素左、右的兩個(gè)相鄰像素和當(dāng)前像素加在一起，并且將結(jié)果除以5。所得的值就是當(dāng)前像素的新值。
黑條分析框?qū)τ诰哂泻跅l的每一種可能的格式(14∶9,16∶9和2∶1)定義了兩個(gè)區(qū)域，在其中將每個(gè)像素值與一個(gè)BLACKLEVEL(黑電平)參考值相比較，然后在像素亮度值低于BLACKLEVEL參考值的情況下令每個(gè)區(qū)域和每種格式的黑電平計(jì)數(shù)器遞增。在圖5中用陰影結(jié)構(gòu)顯示了這些區(qū)域，并且用參考符號(hào)Area B1i和Area B2i來(lái)表示。圖5中表示的下標(biāo)值“i”涉及到三種可能的格式14∶9(1)-16∶9(2)-2∶1(3)，因此，對(duì)于每一種格式這個(gè)框輸出兩個(gè)值B1Counti和B2Counti。結(jié)束行B1ENDi和起始行B2STAi在強(qiáng)黑條分析步驟中初始化為對(duì)應(yīng)于每一種格式中可能的最大活動(dòng)區(qū)域的值。以后，在發(fā)現(xiàn)了一種新格式時(shí)，采用由判定框20通過反方向的行提供的活動(dòng)圖像部分的起始和結(jié)束行信息對(duì)這些值進(jìn)行校正。黑條分析步驟中水平起始和結(jié)束的像素位置PelSTA和PelEND被用來(lái)避免來(lái)自節(jié)目提供者的標(biāo)志的干擾。
中心分析框?yàn)槊恳环N可能的格式在圖像的中間部位定義一個(gè)區(qū)域Li(參見圖6)，在其中將每個(gè)像素值與一個(gè)LIGHTLEVEL(亮電平)參考值相比較，并且在像素值超過LIGHTLEVEL參考值的情況下使相應(yīng)的亮電平計(jì)數(shù)器遞增。為每一種可能的格式提供一個(gè)亮電平計(jì)數(shù)器。這個(gè)框的輸出是一個(gè)LCOUNTi值，它表示像素的量值大于每一種格式的LIGHT LEVEL參考值。這里，也將起始行LSTAi和結(jié)束行LENDi在強(qiáng)中心分析步驟中初始化為對(duì)應(yīng)于每一種格式的可能最小活動(dòng)區(qū)域的值。此后，在發(fā)現(xiàn)了一種新格式時(shí)，采用由判定框20通過反方向的行提供的活動(dòng)圖像部分的起始和結(jié)束行信息對(duì)這些值進(jìn)行校正。
輔助字幕分析框在輔助字幕分析步驟中提供了另一個(gè)計(jì)數(shù)器，用來(lái)將黑條分析框中定義的區(qū)域B2i中的每個(gè)像素值與一個(gè)VLIGHTLEVEL參考值(極亮電平)相比較。這樣做是因?yàn)檩o助字幕主要是由可以用這種方式來(lái)檢測(cè)的極亮的亮度電平顯示的。另外還提供了一個(gè)極亮電平計(jì)數(shù)器，它在一個(gè)像素值超過了VLIGHTLEVEL參考值時(shí)遞增。輔助字幕分析框?yàn)槊恳环N格式提供一個(gè)結(jié)果值VLCOUNTi作為輸出。
水平過渡分析框這個(gè)框的作用是檢測(cè)黑條與屏幕活動(dòng)部分之間的完全水平邊界的存在。
為了檢測(cè)到這種邊界，并避免不同亮度電平的影響，對(duì)圖像二進(jìn)制化進(jìn)行分析。這是通過將每個(gè)像素與黑條分析步驟中的黑電平參考值相比較來(lái)完成的，并在像素值小于或者等于黑色電平參考值時(shí)分配數(shù)字“0”或者在像素值大于黑電平參考值時(shí)分配數(shù)字“1”。圖7表示了在二進(jìn)制化步驟前、后的圖像。在二進(jìn)制化步驟之后僅僅出現(xiàn)對(duì)應(yīng)著數(shù)字“0”和“1”的黑、白像素。接著在這種二進(jìn)制圖像上執(zhí)行梯度計(jì)算步驟。在其中計(jì)算每一行的每個(gè)像素值，用像素值指示出該像素是否處在準(zhǔn)確的水平邊界上，沒有處在水平邊界上，或者處在沒有對(duì)應(yīng)著準(zhǔn)確水平邊界的一個(gè)水平邊界上。
為了完成這種計(jì)算，需要為每一種格式定義一個(gè)梯度分析區(qū)域。這如圖8所示。其中標(biāo)號(hào)21對(duì)應(yīng)著格式“i”中的最大活動(dòng)圖像區(qū)域。標(biāo)號(hào)22相當(dāng)于格式“i”中的最小活動(dòng)圖像區(qū)域。用標(biāo)號(hào)23和24代表梯度分析區(qū)域。對(duì)于這種格式來(lái)說(shuō)，它們對(duì)應(yīng)著最大和最小活動(dòng)圖像之間的不同區(qū)域。
在圖9中表示了用來(lái)計(jì)算梯度值的一種可能的實(shí)例。圖9a)表示用于圖8中所示的梯度計(jì)算區(qū)域23的梯度計(jì)算步驟，圖9b)表示用于圖8的梯度計(jì)算區(qū)域24的梯度計(jì)算步驟。圖9中表示的框25是一個(gè)2×5矩陣，它表示將當(dāng)前像素之左和之右的兩個(gè)相鄰像素和這些像素上面的五個(gè)像素乘以對(duì)應(yīng)的數(shù)字“+1”或“-1”。把所有這些乘法運(yùn)算的結(jié)果加在一起，并且乘以一個(gè)系數(shù)1/5，將產(chǎn)生的結(jié)果提供給圖9中所示的加法器。在圖9中用灰色的方塊來(lái)表示相對(duì)于2×5矩陣的當(dāng)前像素位置。在框26和27中表示的是一個(gè)2×3矩陣。用框26和27中對(duì)應(yīng)的數(shù)字乘以包括當(dāng)前像素在內(nèi)的對(duì)應(yīng)的六個(gè)像素值。再次把乘法運(yùn)算的結(jié)果相加，并且在框26和27之下的下一計(jì)算級(jí)中計(jì)算出該結(jié)果的絕對(duì)值。將兩個(gè)絕對(duì)值進(jìn)行比較，并且在下一計(jì)算級(jí)中選出最大值。在加法器中從框25的結(jié)果值中減去這一結(jié)果值。最終的結(jié)果對(duì)應(yīng)著需要的梯度值。如果當(dāng)前像素處在完全正確的水平過渡上，梯度值就是“+1”，如果它處在完全錯(cuò)誤的水平過渡上，梯度值就是“-1”。與僅執(zhí)行按照框25的計(jì)算相比，框26和27考慮到精確的梯度值。在圖10a)和10b)中表示了用這種梯度計(jì)算步驟計(jì)算出的具體圖像內(nèi)容的實(shí)例。在圖10的兩部分中，梯度計(jì)算都是按照?qǐng)D9a)的方法來(lái)執(zhí)行的。
把每一行中所得的梯度值加在一起，其數(shù)值相當(dāng)于有效梯度(Grad1i和Grad2i正)的數(shù)值減去其他構(gòu)造(Grad1i和Grad2i負(fù)或者零)的數(shù)值。然后用最大的正值為可能是強(qiáng)水平過渡的那一行號(hào)給出一個(gè)指示?？梢蕴峁┮粋€(gè)僅僅用來(lái)檢測(cè)強(qiáng)水平過渡的最小門限值。圖11表示為一個(gè)圖像的全場(chǎng)執(zhí)行的這種計(jì)算。然而，這種計(jì)算僅僅需要在圖8所示的區(qū)域23和24中進(jìn)行。檢測(cè)到的強(qiáng)水平過渡大約處在行22和265處。這些行對(duì)應(yīng)著活動(dòng)圖像部分的起始行SL和結(jié)束行EL。這兩個(gè)行號(hào)出現(xiàn)在圖4中框19的輸出端。
判定框在圖12中表示了判定框。這個(gè)框的作用是對(duì)來(lái)自前面各框的所有輸出作出判定(檢測(cè)到哪一種格式)。因此需要執(zhí)行七項(xiàng)測(cè)試。測(cè)試0用來(lái)檢查圖像中是否存在4∶3格式。最后再說(shuō)明這項(xiàng)測(cè)試。
測(cè)試1是在沒有輔助字幕的圖像中測(cè)試是否存在14∶9格式。
第一測(cè)試(1st)是在帶有活動(dòng)輔助字幕的圖像中測(cè)試是否存在14∶9格式。
測(cè)試2是在沒有輔助字幕的圖像中測(cè)試是否存在16∶9格式。
第二測(cè)試(2st)是在帶有活動(dòng)輔助字幕的圖像中測(cè)試是否存在16∶9格式。
測(cè)試3是在沒有輔助字幕的圖像中測(cè)試是否存在2∶1格式。
第三測(cè)試(3st)是在帶有活動(dòng)輔助字幕的圖像中測(cè)試是否存在2∶1格式。
在滿足以下條件時(shí)，測(cè)試1,2,3是肯定的當(dāng)以前尚未識(shí)另到格式i時(shí)·B1Counti和B2Counti應(yīng)該超過定義的值·LCounti應(yīng)該超過定義的值·VLCounti應(yīng)該保持小于定義的門限值·位于兩個(gè)完全水平邊界(GradCount1i和GradCount2i)上的像素應(yīng)該是充分的。
當(dāng)以前已經(jīng)識(shí)別到格式i時(shí)·B1Counti和B2Counti的值應(yīng)該保持大于定義的值。當(dāng)滿足以下條件時(shí)，測(cè)試1st,2st,3st就是肯定的當(dāng)還沒有識(shí)別到格式“1st”時(shí)·B1Counti和B2Counti應(yīng)該超過定義的值·LCounti應(yīng)該超過定義的值·VLCounti應(yīng)該超過定義的門限·位于兩個(gè)準(zhǔn)確水平邊界(GradCount1i和GradCount2i)上的像素應(yīng)該是充分的。
當(dāng)以前已經(jīng)識(shí)另到格式i時(shí)·B1Counti的值應(yīng)該保持大于定義的值。
另外，當(dāng)檢測(cè)到活動(dòng)的輔助字幕時(shí)，就禁止與同一種沒有活動(dòng)輔助字幕的格式有關(guān)的測(cè)試。
當(dāng)測(cè)試1到3st都不是肯定的，測(cè)試0就產(chǎn)生肯定的結(jié)果。
格式選擇框在圖12中用標(biāo)號(hào)29來(lái)表示格式選擇框。為了作出選擇，在框29中采用了7個(gè)計(jì)數(shù)器。它們對(duì)應(yīng)著不同的測(cè)試TestOCount(4∶3),Test1Count,Test1stCount,Test2Count,…。每一項(xiàng)測(cè)試都會(huì)給出“真”或者“假”的結(jié)果。然而，對(duì)于一個(gè)圖像來(lái)說(shuō)，所有的測(cè)試只會(huì)有一個(gè)“真”的結(jié)果。這一“真”值會(huì)使涉及到這種測(cè)試的計(jì)數(shù)器遞增。同樣，每個(gè)計(jì)數(shù)器的遞增會(huì)使其他的所有計(jì)數(shù)器復(fù)位。因此，新的格式選擇實(shí)際上是在一個(gè)計(jì)數(shù)器達(dá)到一個(gè)適當(dāng)?shù)膮⒖贾禃r(shí)完成的。這個(gè)值可以根據(jù)不同的格式切換過程(該算法的速度和靈敏度)來(lái)確定。
如上所述，在圖像中存在活動(dòng)輔助字幕的情況下，這種算法可以提供圖像活動(dòng)部分的實(shí)際結(jié)束行，如果用戶表示他不需要這些輔助字幕，就可以通過變焦操作來(lái)抑制輔助字幕。
上述的各個(gè)框顯然可以用適當(dāng)?shù)挠布娐坊蛘呦鄳?yīng)的計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)上述實(shí)施例可以作出多種修改，并且都被認(rèn)為是處在權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。例如，對(duì)梯度計(jì)算步驟就可以進(jìn)行多種修改。相鄰像素的數(shù)量是可以改變的。用來(lái)計(jì)算梯度值的矩陣也是可以改變的。還可以采用任選的舍入步驟來(lái)減少計(jì)算量，等等。
當(dāng)用來(lái)運(yùn)算的圖像過于暗淡而無(wú)法選擇合適的格式時(shí)，它就要等待更明亮的圖像才能作出判定。
當(dāng)在圖像中存在大量的噪聲時(shí)，這種算法的最佳狀態(tài)可以達(dá)到高達(dá)21dB的信噪比，該算法選擇了可靠性，噪聲越大，越不容易檢測(cè)到正確格式。但是它不會(huì)作出錯(cuò)誤的判定，而是保持在4∶3格式下，這樣就能讓用戶自己來(lái)選擇變焦操作。
如同圖13中所示圖像，那些用其他算法可能產(chǎn)生問題的圖像也可以進(jìn)行測(cè)試。在這種圖像上無(wú)法檢測(cè)到實(shí)際的格式，信箱檢測(cè)器在作出判定之前需要等待。在上述的算法中，利用水平過渡分析不會(huì)作出錯(cuò)誤的判定，而是等待以后再作出正確的判定。
在VCR中也可以使用這種算法。按照這種算法的格式選擇步驟，例如可以用16∶9的格式來(lái)保存電影。這樣可以減少圖像質(zhì)量的損失。實(shí)際上，如果用4∶3的格式來(lái)存儲(chǔ)寬銀幕的電影，用戶必須要執(zhí)行變焦操作，這樣就會(huì)增加劣質(zhì)的影響。但是，如果電影原來(lái)就是按照寬銀幕的格式來(lái)存儲(chǔ)的，就不需要變焦操作，這樣的質(zhì)量效果會(huì)比較好。
權(quán)利要求
1．?dāng)?shù)字電視圖像的自動(dòng)寬高比格式檢測(cè)方法，其特征是包括-黑條分析步驟，其中為每一種可能的寬高比格式定義一個(gè)頂部和/或底部區(qū)域(B1i,B2i)，在其中分析是否存在一個(gè)黑條(13,14)；-中心分析步驟，其中為每一種可能的寬高比格式定義一個(gè)中心區(qū)域(Li)，在其中分析是否存在活動(dòng)的圖像區(qū)域；-水平過渡分析步驟，其中分析是否存在圖像的黑暗區(qū)域和活動(dòng)部分之間的水平邊界(10,12)；-格式選擇步驟，其中根據(jù)上述分析步驟的結(jié)果來(lái)選擇一種圖像寬高比格式。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其特征是還包括輔助字幕分析步驟，其中為每一種可能的寬高比格式定義一個(gè)底部區(qū)域(B2i)，在其中分析是否存在發(fā)亮的區(qū)域。
3．按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征是還包括預(yù)處理步驟，其中對(duì)數(shù)字電視圖像執(zhí)行一種水平低通濾波操作。
4．按照權(quán)利要求1到3之一的方法，其特征是，在黑條分析步驟中定義的頂部和/或底部區(qū)域中，將每個(gè)像素值與一個(gè)黑色電平參考值相比較，每當(dāng)該像素值低于黑色電平參考值時(shí)使一個(gè)黑色值計(jì)數(shù)器遞增，并且在黑色值計(jì)數(shù)器超過一個(gè)對(duì)應(yīng)的參考值時(shí)檢測(cè)到有一個(gè)黑條(13,14)。
5．按照權(quán)利要求1到4之一的方法，其特征是，在中心分析步驟所定義的中心區(qū)域(Li)中，將每個(gè)像素值與一個(gè)光電平參考值相比較，每當(dāng)該像素值高于光電平參考值時(shí)使一個(gè)光值計(jì)數(shù)器遞增，并且在光值計(jì)數(shù)器超過一個(gè)對(duì)應(yīng)的參考值時(shí)檢測(cè)到有一個(gè)活動(dòng)圖像區(qū)域。
6．按照權(quán)利要求4或5的方法，其特征是，在黑條分析步驟所定義的底部區(qū)域(B2i)中，將每個(gè)像素值與一個(gè)光電平參考值相比較，每當(dāng)該像素值高于光電平參考值時(shí)使一個(gè)光值計(jì)數(shù)器遞增，并且在光值計(jì)數(shù)器超過一個(gè)對(duì)應(yīng)的參考值時(shí)檢測(cè)到有一個(gè)輔助字幕。
7．按照權(quán)利要求1到6之一的方法，其特征是在水平過渡分析步驟中執(zhí)行一個(gè)二進(jìn)制化步驟，將圖像中一個(gè)定義區(qū)域內(nèi)的每個(gè)像素值與黑色電平參考值相比較，當(dāng)像素值低于黑色電平參考值時(shí)將兩個(gè)數(shù)、例如“0”和“1”當(dāng)中的第一數(shù)分配給該像素，并且在像素值高于黑色電平參考值時(shí)將兩個(gè)數(shù)當(dāng)中的第二數(shù)分配給該像素。
8．按照權(quán)利要求1到7之一的方法，其特征是執(zhí)行一個(gè)梯度計(jì)算步驟，為每個(gè)像素分配一個(gè)數(shù)、例如“+1”，“0”，“-1”，用來(lái)指示該像素是否處在正確的水平邊界行上、未處在水平邊界行上或者處在不對(duì)應(yīng)于正確水平邊界行的一特殊結(jié)構(gòu)上。
9．按照權(quán)利要求8的方法，其特征是在梯度計(jì)算步驟中分析多個(gè)相鄰的像素，這其中包括當(dāng)前像素左、右的像素和處在當(dāng)前視頻行中的這些像素上方的像素。
10．按照權(quán)利要求9的方法，其特征是梯度計(jì)算步驟包括乘法步驟，用相鄰的像素值乘以按照下列矩陣的數(shù)，并將所有結(jié)果值相加，其中相鄰像素是當(dāng)前像素左、右的兩個(gè)像素，當(dāng)前像素，以及當(dāng)前視頻行的像素之上的視頻行中的五個(gè)像素(1/5)×-1-1-1-1-1+1+1+1+1+1.]]>
11．按照權(quán)利要求9或10的方法，其特征是梯度計(jì)算步驟包括乘法步驟，用相鄰像素值乘以按照下列矩陣的數(shù)，并分別將每個(gè)矩陣的所有結(jié)果值相加，其中相鄰像素是當(dāng)前像素左、右的一個(gè)像素，當(dāng)前像素，以及當(dāng)前視頻行中對(duì)應(yīng)的像素之上的一個(gè)視頻行中的三個(gè)像素，其中確定每個(gè)和數(shù)的絕對(duì)值，并且從兩個(gè)絕對(duì)值當(dāng)中選擇最大值-10+1000+10-1000.]]>
12．按照權(quán)利要求11的方法，其特征是把權(quán)利要求11和10的結(jié)果值相加，由此產(chǎn)生在權(quán)利要求8的梯度計(jì)算步驟中分配給當(dāng)前像素的數(shù)，這個(gè)數(shù)被有選擇地舍入。
13．按照權(quán)利要求8的方法，其特征是在梯度計(jì)算步驟中分析多個(gè)相鄰的像素，這其中包括當(dāng)前像素左、右的像素和處在當(dāng)前視頻行中的這些像素之下的像素。
14．按照權(quán)利要求13的方法，其特征是梯度計(jì)算步驟包括乘法步驟，用相鄰像素值乘以按照下列矩陣的數(shù)，并將所有結(jié)果值相加，其中相鄰像素是當(dāng)前像素左、右的兩個(gè)像素，當(dāng)前像素，以及當(dāng)前視頻行的像素之下的一個(gè)視頻行中的五個(gè)像素(1/5)×+1+1+1+1+1-1-1-1-1-1.]]>
15．按照權(quán)利要求13或14的方法，其特征是梯度計(jì)算步驟包括乘法步驟，用相鄰的像素值乘以按照下列矩陣的數(shù)，并分別將每個(gè)矩陣的所有結(jié)果值相加，其中相鄰像素是當(dāng)前像素左、右的一個(gè)像素，當(dāng)前像素，以及當(dāng)前視頻行中對(duì)應(yīng)的像素之下的一個(gè)視頻行中的三個(gè)像素，其中確定每一和數(shù)的絕對(duì)值，并且從兩個(gè)絕對(duì)值當(dāng)中選擇最大值000-10+1000+10-1.]]>
16．按照權(quán)利要求15的方法，其特征是把權(quán)利要求14和15的結(jié)果值相加，由此產(chǎn)生在權(quán)利要求8的梯度計(jì)算步驟中分配給當(dāng)前像素的數(shù)，這個(gè)數(shù)被有選擇地舍入。
17．按照權(quán)利要求8到16之一的方法，其特征是在每個(gè)視頻行上把梯度計(jì)算步驟中分配給每個(gè)像素的數(shù)相加，并把水平過渡分配給具有最大值的那些行。
18．按照權(quán)利要求17的方法，其特征是，當(dāng)已經(jīng)在中心檢測(cè)到了黑條和活動(dòng)圖像區(qū)域的存在，并且-當(dāng)活動(dòng)視頻行的數(shù)量處在576和527視頻行之間時(shí)，選擇4∶3的寬高比格式-當(dāng)活動(dòng)視頻行的數(shù)量處在526和463視頻行之間時(shí)，選擇14∶9的寬高比格式-當(dāng)活動(dòng)視頻行的數(shù)量處在462和405視頻行之間時(shí)，選擇16∶9的寬高比格式-當(dāng)活動(dòng)視頻行的數(shù)量處在405視頻行以下時(shí)，選擇2∶1的寬高比格式。
19．按照權(quán)利要求1到18之一的方法，其特征是為每一種可能的寬高比格式都提供一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)在格式選擇步驟中選定了對(duì)應(yīng)的寬高比格式時(shí)，該計(jì)數(shù)器就被遞增，當(dāng)沒有選定對(duì)應(yīng)的寬高比格式時(shí)，計(jì)數(shù)器就被復(fù)位，并且在一個(gè)新的寬高比格式的計(jì)數(shù)器達(dá)到了預(yù)定的參考值時(shí)表明新的寬高比格式選擇有效。
20．按照權(quán)利要求19的方法，其特征是執(zhí)行一個(gè)確認(rèn)步驟，以檢測(cè)新的的寬高比格式選擇是否穩(wěn)定，當(dāng)以前沒有檢測(cè)到輔助字幕時(shí)，該確認(rèn)步驟特別包括黑條分析步驟和有選擇地包括輔助字幕分析步驟。
21．一種用來(lái)執(zhí)行前述權(quán)利要求之一的方法的裝置，其特征是包括-黑條分析單元，其中為每一種可能的寬高比格式定義一個(gè)頂部和/或一個(gè)底部區(qū)域(B1i,B2i)，在其中分析是否存在一個(gè)黑條(13,14)；-中心分析單元，其中為每一種可能的寬高比格式定義一個(gè)中心區(qū)域(Li)，在其中分析是否存在活動(dòng)的圖像區(qū)域；-水平過渡分析單元，其中分析是否存在圖像的黑暗區(qū)域和活動(dòng)部分之間的水平邊界(10,12)；-格式選擇單元，其中根據(jù)上述分析結(jié)果來(lái)選擇一種圖像寬高比格式。
22．按照權(quán)利要求1到20的方法的用途，其特征是在一個(gè)錄像裝置中檢測(cè)被記錄圖像的格式，以便適當(dāng)?shù)乜刂朴涗洸僮鳌?br> 23．按照權(quán)利要求1到20的方法的用途，其特征是在一個(gè)電視接收機(jī)中檢測(cè)接收到的電視圖像的格式，以便控制變焦操作，從而使圖像適應(yīng)顯示格式。
全文摘要
數(shù)字電視圖像自動(dòng)寬高比格式檢測(cè)方法和裝置。該方法執(zhí)行黑條分析步驟,為每一可能寬高比格式(14∶9,16∶9,2∶1)定義頂部和/或底部區(qū)域(B文檔編號(hào)H04N5/44GK1220546SQ9812346
公開日1999年6月23日 申請(qǐng)日期1998年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月28日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·韋特布魯赫 申請(qǐng)人:德國(guó)湯姆遜-布朗特公司