CN1605197A - 图像信号处理装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种对经历了电视电影转换的图像进行双速转换的图像信号处理装置及其方法，其中，根据相对于各个检测像素所计算的像素信号电平之间的差值，来指定第一场，在跟随第一场之后的场中，计算沿移动向量的向量方向上从所检测的像素的位置位移的写入像素位置，把所计算的写入像素位置与移动向量相对应地加以存储，根据从与所存储的写入像素位置和移动向量相对应的第一场中所读取的像素数据，来计算插值像素数据，并且将所计算的插值像素数据写入到写入像素位置中。

Description

图像信号处理装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于移动通过执行双速转换所生成的每一个检测像素的的位置的图像信号处理装置及其方法。
本申请是基于2001年12月13日提交的、序号为2001-380762的先前的日本专利申请的，并要求该专利申请的优先权，这里引用其全部内容作为参考。
背景技术
作为一种用于电视广播的传统扫描***，已经广泛使用一种隔行扫描水平扫描行的隔行扫描***。在这种隔行扫描***中，每一帧图像都由奇数编号的扫描行组成的场图像和由偶数编号的扫描行组成的场图像来形成，以抑制造成整个屏幕闪烁的屏幕闪烁干扰，从而防止了屏幕质量的劣化。
在全世界的国家中，已经采用隔行扫描***来作为一种电视的标准***。例如，根据欧洲电视广播中的PAL(逐行倒相)制，场频率为50Hz(帧图像：25帧/秒，场图像：50场/秒)。
具体地讲，传统上，PAL制采用一种双速场频率***，其中，通过执行插值处理等，把所输入的图像信号的场频率进行从50Hz到100Hz的双倍转换，期望进一步抑制屏幕闪烁干扰。
图1是一个方框图，描述了使用双速场频率***的双速场转换电路5。把双速场转换电路5集成于电视接收器6中，该电视接收器6拥有输入端61、水平/垂直偏转电路62、以及CRT 63。这个双速场转换电路5拥有双速转换器51、以及帧存储器52。
双速转换器51将根据PAL制的50场/秒的图像信号写入进帧存储器52中。同样，双速场转换器51还以两倍于写入速度的速度读取写入进帧存储器52中的图像信号。因此，把50场/秒的图像信号的频率转换成双倍频率，使得能生成100场/秒的图像信号。
双速转换器51把经过双倍转换的图像信号输出到CRT 63。CRT 63把所输入的图像信号显示到屏幕上。根据水平/垂直偏转电路62所生成的并拥有两倍于所输入的图像信号的频率的频率的水平/垂直锯齿波，来控制CRT 63中的图像信号的水平和垂直偏转。
图2A和2B描述了双速转换之前和之后每一场和相对于图像信号的像素位置之间的关系。在每一图中，横坐标代表时间，纵坐标代表垂直方向上每一像素的位置。在图2A中白圈标记所指示的图像信号为双速转换之前50场/秒的隔行扫描图像信号，而在图2B中黑圈标记所指示的图像信号为双速转换之后100场/秒的隔行扫描图像信号，
在图2A中所示的图像信号中，场f1和f2是从电影的一个单一单元帧中所生成的信号。同样，场f3和f4构成一个单一单元帧。由于这些图像信号为隔行图像信号，所以相邻帧之间的垂直方向上的像素位置不相同。因此，不可能在每两个相邻场之间创建新的场，从而维持了隔行的特征。
因此，如图2B中所示，在场f1和f2之间重新生成两个场f2’和f1’。在场f2和f3之间没有生成新的场，但在f3和f4之间生成了两个新的场f4’和f3’。也就是说，一个单元帧由形成两个帧的4个场所组成。
在某些情况中，通过使用中值滤波器等，获得那些新近生成的场f1’、f2’、...，假设每一个像素值是包围每一像素的3个像素之中的中间值。新近生成的场f1’、f2’、...分别拥有与场f1、f2、...相同的内容。
特别是，在双速转换之前，双速场转换电路5在图像信号的场之中，交替地提供了两部分：一部分为在其的每一部分中均生成两个新场，另一部分为在其的每一部分中均没有生成新场。因而，可以增加每单位时间的屏幕图像的数量，以便能够抑制先前所描述的屏幕闪烁干扰。
为了在普通电视机上观看由24单元帧/秒的静止图像组成的电影片，执行电视到电影的转换(以下将其称为电视电影转换)，以获得隔行电视信号。图3A和3B描述了在图像沿水平方向移动的情况下，相对于电视电影转换之后的图像信号，每一场和图像位置之间的关系。横坐标代表水平方向上的图像的位置，而纵坐标代表时间。在图3A中所示的双速转换之前的图像信号中，场f1和f2形成一个单一单元帧，以致于能够在相同的位置处显示图像。当场向场f3位移时，这一图像沿水平方向(向右侧)移动。由于场f4形成与场f3相同的单元帧部分，所以在与场f3中相同的位置处显示图像。
如果根据双速场频率***来对在电视电影转换之后的图3A中所示的图像信号进行双速转换，则在形成一个单一单元帧的场f1、f2’f1’、以及f2中的相等的位置处显示相等的图像，如图3B中所示。相类似，在形成一个单一单元帧的场f3、f4’、f3’、以及f4中的相等的位置处显示相等的图像。
图4A显示了在图像沿水平方向移动的情况下，在双速转换之前的电视信号(以下将其称为TV信号)中，各个场和图像位置之间的关系。在图4A中，场f1、f2、f3、...分别形成独立的单元帧，以便于能够在不同的位置处显示图像。当场从f1向f2、f3、...移动时，这一图像沿水平方向(右方向)移动。
如果根据双速场频率***对图4A中所示的电视信号的图像信号进行双速转换，则在构成一个相等的单元帧的场f1和f2’中的一个相等的位置处显示一个相等的图像，如图4B中所示。相类似，在构成一个相等的单元帧的场f1’和f2中的一个相等的位置处显示一个相等的图像。
然而，如图3B中所示，在电视电影转换之后，从场f1到场f2，将图像显示在一个相等的位置处。当场f2向场f3移动时，图像沿水平方向较大地移动。相类似，在通过使TV信号经历双速转换所获得的图像信号中，如图4B中所示，将图像显示在从场f1到场f2’的一个相等的位置处。当场f2’向场f1’移动时，图像沿水平方向较大地移动。
特别是，在输出图像信号中，以1/100秒的周期有规则地构造每一场。因此，图像移动的时间范围短于图像静止的时间范围。如果通过CRT来实际观看节目时，图像的移动看上去不连续。
例如，在图像的变化中，在图像正沿水平方向移动的同时，像素值发生变化，需要消除以上所描述的图像的不连续性。特别是，人们已经希望通过其中减少了缓冲器容积的结构，来实现对所述不连续性的消除。
发明内容
本发明的一个目的是，提供一种新型的图像信号处理装置及其方法，该装置及其方法能够通过一种对经过如上所述的电视电影转换的图像进行双速转换的图像信号处理装置及其方法，来解决所涉及的问题。
本发明的另一个目的是，提供一种图像信号处理装置及其方法，该装置及其方法能够通过一种结构来消除移动中的不连续性，所述结构能够，针对通过对，特别是在各种图像中的，图像进行双速转换所生成的图像信号，当抑制屏幕的闪烁干扰的同时，有效地利用缓冲器。
本发明提供了一种图像信号处理装置及其方法，其中，根据相对于各个检测像素所计算的像素信号电平之间的差值，来指定第一场，在紧随第一场之后的场中，计算沿移动向量的向量方向的从所检测的像素的位置处移动的写入像素位置，把所计算的写入像素位置与移动向量相对应地加以存储，根据从与所存储的写入像素位置和移动向量相对应的第一场中读取的像素数据，来计算插值像素数据，并且将所计算的插值像素数据写入到写入像素位置中。
更具体地讲，根据本发明的图像信号处理装置包括：顺序检测器，用于相对于其中每一个单元帧开始于第一场的双速转换的图像信号，来计算当前场中所检测的像素与为该当前场之后的一个帧的场中的相同位置处的所检测的像素之间的信号电平中的差值，并且基于所述差值，来指定所述第一场；移动向量检测器，用于相对于当前场中的所检测的像素，来为所述当前帧之后的一个帧或两个帧的场，检测移动向量；像素位置操作器，用于，当写入场跟随第一场时，使用在移动向量的向量量值范围内逐渐增加的位移量，计算将当前场中所检测的像素的位置在紧随所述第一场之后的写入场中的沿移动向量的向量方向上向其位移一个位移量的写入像素位置；存储器，用于存储为每一写入场所计算的写入像素位置，以便对应于移动向量；像素数据操作器，用于与写入像素位置以及与该写入像素位置相对应地存储在存储器中的移动向量相对应地，从写入场之前和之后的每一个第一场中读取像素数据，并基于所读取的像素数据来计算插值像素数据；以及图像控制器，用于在写入场中将由像素数据操作器所计算的插值像素数据写入到写入像素位置中。
另外，根据本发明的图像信号处理方法包括下列步骤：输入其中每一个单元帧起始于第一场的经双速转换的图像信号；相对于所输入的图像信号，计算当前场中的已检测像素与作为当前场之后的一个帧的场中的相同位置处的已检测像素之间的信号电平中的差值，并根据所述差值，来指定所述第一场；相对于当前场中的已检测像素，检测用于作为当前帧之后的一个帧或两个帧的场的移动向量；当写入场跟随第一场时，使用在移动向量的向量量值范围内逐渐增加的位移量，来计算把当前场中的已检测像素的位置在紧随第一场之后的写入场中沿移动向量的向量方向上向其移动了一个位移量的写入像素位置；存储为每一写入场所计算的写入像素位置，以便与移动向量相对应；与写入像素位置以及与该写入像素位置相对应地在存储步骤中所存储的移动向量相对应地，从写入场之前和之后的每一个第一场中读取像素数据，并基于所读取的像素数据来计算插值像素数据；以及在写入场中将在读取像素数据和计算插值像素数据的步骤中所计算的插值像素数据写入到写入像素位置中。
通过下面结合附图对实施例的描述，本发明的上述及其它的目的、优点以及特征，将变得更加明显。
附图说明
图1是一个方框图，显示了将双速场频率***用于双速场转换电路；
图2A和2B显示了双速转换之前和之后的每一场和像素位置之间的关系；
图3A和3B显示了在图像沿水平方向移动的情况下，每一场和图像位置之间的关系；
图4A和4B显示了在输入电视信号的情况下，当图像沿水平方向移动时，每一场和图像位置之间的关系；
图5是显示将本发明用于图像信号处理装置的方框电路图；
图6是显示根据本发明的图像信号处理装置的图像位移器形成部分的方框电路图；
图7A和7B显示了双速场转换电路中的双速转换之前和之后的每一场和像素位置之间的关系；
图8显示了在电视电影转换后的图像中图像沿水平方向移动的情况下，每一场和图像位置之间的关系；
图9显示了在由TV信号所形成的图像中图像沿水平方向移动的情况下，每一场和图像位置之间的关系；
图10是用于解释对序列进行检测的方法的视图；
图11A和11B以一维方式描述了图像位移器的操作处理；以及
图12A～12C是一些表格，其以像素值显示了图像位移器的具体操作实例。
具体实施方式
现在，将参照附图详细描述应用了本发明的图像信号处理装置及其方法。
现在，将参照附图详细描述本发明的一个实施例。
将本发明用于内置于根据PAL(逐行倒相)制***的电视接收器中的图像信号处理装置。
应用了本发明的图像信号处理装置1具有图5中所示的结构。
图像信号处理装置1具有第一图像存储器11、第二图像存储器12、顺序检测器13、移动向量检测器15、以及图像位移器16，如图5中所示。
例如，顺序地将100场/秒的隔行图像信号提供给第一图像存储器11，所述信号是对经历电视电影转换的图像进行双速转换所生成的，并具有由4个场形成的单元帧。例如，顺序地将100场/秒的隔行图像信号提供给第一图像存储器11，所述信号是对电视信号进行双速转换所生成的，并具有由2个场形成的单元帧。
第一图像存储器11以场为单位，为每一个帧存储所提供的图像信号。也就是说，在将图像信号提供给第一图像存储器11之后的一个帧之后，将图像数据从第一图像存储器11加以输出。
第二图像存储器12具有与第一图像存储器11相同的内部结构，并以场为单位，为每一个帧存储从第一图像存储器11所提供的图像信号。也就是说，在把图像数据提供给第二图像存储器12之后的一个帧之后，即，在把图像数据提供给第一图像存储器11之后的两个帧之后，把图像数据从第二图像存储器12加以输出。将存储在第二图像存储器12中的图像数据D1提供给移动向量检测器15和图像位移器16。
顺序检测器13检测提供给第一图像存储器11的图像数据和从第一图像存储器11输出的图像数据，并比较每一个像素的图像信号电平，以便计算在所提供的和所输出的数据之间的差值。也就是说，在屏幕的一个单一部分、按帧周期，顺序检测器13比较每一个像素的图像信号电平。顺序检测器13把关于这一差值的计算结果发送到图像位移器16。除了对每一场的说明外，如上所述，顺序检测器13确定是电视电影转换信号还是TV信号，并将确定结果作为移动量信息发送到数据选择器14和图像位移器16。
向数据选择器14输入提供给第一图像存储器11的图像数据和从第一图像存储器11输出的图像数据。根据从顺序检测器13所接收的确定结果，数据选择器14从所提供的图像数据中选择一个图像数据。即，如果顺序检测器13确定为电视电影转换信号，则选择提供给第一图像存储器11的图像数据。否则，如果顺序检测器13确定为TV信号，则选择从第一图像存储器11输出的图像数据。以下将把由数据选择器14所选择的图像数据称为图像数据D2。数据选择器14将所选择的图像数据D2输出到移动向量检测器15。
还可以把本实施例应用于这样一种连接形式：其中，选择从第一图像存储器11输出的图像数据或从第二图像存储器12输出的图像数据。
例如，移动向量检测器15根据一种块匹配方法，来检测图像数据D1和图像数据D2、以及移动向量。在这一块匹配方法中，把屏幕划分成若干个块，每一个块由预定的像素所组成，以及，以块为单位，通过评估相似性来获得移动向量。从第二图像存储器12输出的图像数据D1是参照场的2个帧延迟的场。从数据选择器14输出的图像数据D2严格为参照场本身，或为参照场的1个帧延迟的场。
具体地讲，移动向量检测器15能通过检测图像数据D1和图像数据D2之间的移动向量来检测参照场和2个帧延迟的信号之间的移动向量，以及能检测参照场的1个帧延迟的场和参照场的2个帧延迟的信号之间的移动向量。换句话说，可以根据从顺序检测器13所接收的确定结果，来控制检测每一移动向量的场间隔。
移动向量检测器15根据所提供的图像数据D1和D2，来计算包括所检测的移动向量的错误信息的标志F1。例如，在上述的块匹配方法中，当估计块之间的相似性时，获得差的绝对和。根据这一计算处理所获得的差的绝对和，或根据每一像素的差的绝对值来计算所检测的移动向量的误差值，并把这一误差值取作为标志F1。
移动向量检测器15把所检测的移动向量和标志F1发送到图像位移器16。
图像位移器16从顺序检测器13接收包括对图像信号电平进行比较的结果的移动量信息。图像位移器16接收由移动向量检测器15所检测的移动向量和标志F1。另外，将来自第二图像存储器12的图像数据D1以及来自数据选择器14的图像数据D2提供给图像位移器16。图像位移器16沿向量方向、在所接收的移动向量的向量量值的范围内，移动所提供的图像信号的每一像素位置。以下，将详细描述图像位移器16的内部配置的一个实例。
在某些情况下，可以把对图像信号的场频率进行双速转换的双速场转换电路3集成在图像信号处理装置1中。对双速场转换电路3进行集成，是为了防止因改进分辨率所产生的屏幕闪烁干扰。例如，按PAL制进行插值等的处理，是为了把具有50Hz的场频率的图像数据转换成具有100Hz的双倍频率的图像数据。
双速场转换电路3具有连接于电视接收器、双速转换器32、以及帧存储器33的输入端31，如图5中所示。
双速转换器32将通过输入端31从电视接收器所输入的经过电视电影转换之后的图像数据或电视信号写入进帧存储器33中。双速转换器32按双倍于写速度的速度，读取写入进帧存储器33中的图像数据。结果是，例如，把根据PAL制的50场/秒的图像信号的频率转换成双倍频率，以便于能生成100场/秒的图像信号。双速转换器32向图像信号处理装置1提供经过双速转换的图像信号。
接下来，将参照图6描述图像位移器16的内部结构的详细实例。图像位移器16具有位移缓冲器读控制器161、位移缓冲器写控制器162、位移缓冲器163、数据缓冲器读控制器164、第一缓冲器165、第二缓冲器166、以及数据操作器167。
把移动向量从移动向量检测器15发送到位移缓冲器读控制器161，并从顺序检测器13发送移动量信息。位移缓冲器读控制器161根据移动向量、移动量信息、以及用于地址计算的内部计数器，来生成位移缓冲器读控制信号RS1。位移缓冲器读控制信号RS1由用于顺序地读出数据的地址信号以及使能信号构成。例如，在通过帧存储器等实现位移缓冲器163的情况下，位移缓冲器读控制器161分别计算X和Y坐标的地址信号，来作为绝对坐标值。另一方面，在通过最小需要程度的存储器，例如通过行存储器等实现位移缓冲器163的情况下，位移缓冲器读控制器161分别计算X和Y坐标的地址信号，来作为绝对坐标值。
当内部地址计算计数器的值的X和Y坐标为(CX1，CY1)以及所提供的移动向量的X和Y坐标为(VX，VY)时，位移缓冲器读控制信号RS1的地址(SX，SY)由下列表达式加以表示。
SX＝CX1+(VX×α)    ...(1.1)
SY＝CY1+(VY×α)    ...(1.2)
在这两个表达式中，α是移动量信息，并将其表示为等于或大于0以及等于或小于1的数。在第一场中，最小化α，并每次顺序地增加跟随的后一个场。如果输入电视电影转换信号，则可以线性地增加α，例如，0、1/4、2/4、3/4、...。同样，如果输入了TV信号，则可以线性地增加α，例如，0、1/2、...。
位移缓冲器读控制器161向位移缓冲器写控制器162和位移缓冲器163提供所生成的缓冲器读取控制信号RS1。
将来自移动向量检测器15的标志F1、来自位移缓冲器163的标志F’以及来自位移缓冲器读控制器161的位移缓冲器读取控制信号RS1提供给位移缓冲器写控制器162。位移缓冲器写控制器162根据标志F和F’的放大倍数来确定写入中的优先级顺序。另外，位移缓冲器写控制器162还根据所提供的位移缓冲器读控制信号RS1，来获得写入地址，并把以上所述的写入地址和所确定的优先级顺序作为位移缓冲器写入控制信号RS2，提供到位移缓冲器163。
位移缓冲器163由移动向量缓冲器和标志缓冲器所构成。移动向量缓冲器用于存储和提供移动向量。标志缓冲器用于存储和提供标志。这些缓冲器根据同样的控制信号进行读取和写入。注意，位移缓冲器163仅需要存储移动向量和标志，因此可望减少缓冲器的容量。
位移缓冲器163可以为存储一个帧的数据的帧存储器，或可以由最小需要程度的存储器(例如由与移动向量能采用的可能范围相对应的行存储器)构成。
位移缓冲器163首先初始化标志缓冲器。写入进标志缓冲器中的标志包括指示是否已经写入数据的标记信息。由“NM”和“OK”两种类型来表示标记信息。“NM”指示在初始化时还没有写入数据，而“OK”指示已经写入数据。如果位移缓冲器读取控制信号RS1的“使能”为有效，则位移缓冲器163利用进行对应的地址来向位移缓冲器写控制器162发送标志F’。如果位移缓冲器写入控制信号RS2的“使能”为有效，则位移缓冲器163根据地址值把移动向量写到向量缓冲器，以及把标志F1写到标志缓冲器。另外，位移缓冲器163还按编号的顺序排列所存储的移动向量(以下将把其中按编号的顺序排列的移动向量称为移动的移动向量)，并顺序地读取处理标志F2。然后，位移缓冲器163把处理标志F2分别提供给数据缓冲器控制器164和数据操作器167。
将来自位移缓冲器163的移动的移动向量提供给数据缓冲器读控制器164。把移动量信息从顺序检测器13发送到数据缓冲器读控制器164。数据缓冲器读控制器164根据所输入的移动向量来操作缓冲器控制信号S11和缓冲器控制信号S12。缓冲器控制信号S11和S12每一个均由用于顺序地读取数据的地址信号和使能信号构成。例如，如果通过帧存储器等实现第一缓冲器165和第二缓冲器166，则数据缓冲器读控制器164分别计算X和Y坐标的地址信号，来作为绝对坐标。或者，如果通过最小需要程度的存储器(例如行存储器等)来实现第一缓冲器165和第二缓冲器166，则数据缓冲器读控制器164分别计算X和Y坐标的地址信号，来作为绝对坐标。
数据缓冲器读控制器164根据内部地址计算计数器的值和移动向量，来生成缓冲器控制信号S11。同样，数据缓冲器读控制器164还根据缓冲器控制信号S11和移动向量，来生成缓冲器控制信号S12。
例如，假设在缓冲器控制信号S11的地址处的X和Y坐标为(AX1，AY1)，缓冲器控制信号S12的地址处的X和Y坐标为(AX2，AY2)，如果输入了TV信号，则移动向量为(VX，VY)，以及内部地址计算计数器的值为(CX’，CY’)。然后，缓冲器控制信号S11的地址由下列表达式加以表示。
AX1＝CX’-INT(VX/2)    ...(2.1)
AY1＝CY’-INT(VY/2)    ...(2.2)
在这两个表达式中，函数INT意味着在小数点后四舍五入的位置。
缓冲器控制信号S12的地址(AX2，AY2)由下列表达式加以表示。
AX2＝AX1+VX    ...(2.3)
AY2＝AY1+VY    ...(2.4)
数据缓冲器读控制器164把包括所计算的地址的缓冲器控制信号S11提供给第一缓冲器165。同样，数据缓冲器读控制器164也把包括所计算的地址的缓冲器控制信号S12提供给第二缓冲器166。
第一缓冲器165顺序地存储从第二图像存储器12所发送的图像数据D1。第一缓冲器165根据所提供的缓冲器控制信号S11来读取所存储的图像数据D1。也就是说，当所提供的缓冲器控制信号S11的“使能”为有效时，第一缓冲器165根据包括在缓冲器控制信号S11中的地址，来读取所存储在第一缓冲器165中的图像数据D1。以下将把所读取的图像数据D1称为位移数据SD1。第一缓冲器165把位移数据SD1传输到数据操作器167。
第一缓冲器165可以为用于存储一个帧的数据的帧存储器，或可以由最小需要程度的存储器(例如由基于移动向量的范围的行存储器)所构成。另外，第一缓冲器顺序地读取数据，因此可以通过FIFO存储器等加以实现。
第二缓冲器166顺序地存储从数据选择器14发送的图像数据D2。第二缓冲器166与所提供的缓冲器控制信号S12相对应地读取所存储的图像数据D2。即，当所提供的缓冲器控制信号S12的“使能”为有效时，第二缓冲器166根据包括在缓冲器控制信号S12中的地址，读取存储在第二缓冲器166中的图像数据D2。以下将把所读取的图像数据D2称为位移数据SD2。第二缓冲器166把位移数据SD2发送到数据操作器167。
第二缓冲器166可以为用于存储一个帧的数据的帧存储器，或可以由最小需要程度的存储器(例如由基于移动向量的范围的行存储器)构成。在这一情况下，所构成的***将与随机给定的地址相对应地随机地读取数据。
数据操作器167根据所提供的位移数据SD1和SD2来计算校正数据H1，该校正数据H1涉及从位移缓冲器163所提供的处理标志F2。数据操作器167把所操作的校正数据H1顺序地输出到CRT2。
校正数据H1可以通过直接输出位移数据SD1和SD2或通过取位移数据SD1和SD2之间的平均值，来进行操作。另外，也可以利用移动向量的值，以取平均权重的形式来计算移动数据M1。
接下来，将描述根据本发明的图像信号处理装置1的操作。
图7A和7B显示了双速场转换电路3中的双速转换之前和之后的每一场和像素位置之间的关系。在这两个图中，横坐标代表时间，而纵坐标代表垂直方向上的每一像素的位置。
根据PAL制，双速转换之前的图像数据为50场/秒的隔行图像信号，以及每一单元帧由2个场形成，如图7A中所示。
另一方面，双速转换之后的图像数据为100场/秒的隔行图像信号。因此，如图7B中所示，在场t1和t2之间生成了两个新的场t2’和t1’。在场t2和t3之间没有生成场，但在场t3和t4之间生成了两个新的场t4’和t3’。因此，在图像数据中，每一个单元帧是由4个场所形成的。
在某些情况中，通过使用中值滤波器等，来获得那些新生成的场t1’、t2’、...，假设每一个像素值是在包围每一像素的3个像素之中的中间值。新生成的场t1’、t2’、...分别具有与场t1、t2、...相同的内容。因此，每一个单元帧由4个场所形成，以便于可以通过增加每单位时间屏幕图像的个数，来改善分辨率。因此，能够抑制屏幕闪烁干扰。
图8显示了在电视电影转换后经过以上所述的双速转换的图像数据中图像沿水平方向移动的情况下，每一场和图像位置之间的关系。在图8中，横坐标代表水平方向上图像的位置，而纵坐标代表时间。如图8中所示，以固定的时间间隔，按t1、t2’、t1’、以及t2的顺序，把已经进行了电视电影转换的图像提供给第一图像存储器11。把这些图像显示在一个相等的位置上。当场位移到t3时，图像沿水平方向(右方向)位移，并按t3、t4’、t3’、以及t4的顺序，把图像提供给第一图像存储器。
例如，在这一情况中，如果提供给第一图像存储器的场为场t3，则从第二图像存储器12输出的并且为参照场之前的两个帧的场(以下将其称为两帧延迟场)为场t1。
图9显示了通过使TV信号经历双速转换所获得的图像数据中图像沿水平方向移动的情况下，每一场和图像位置之间的关系。在形成一个单一单元帧的场t1和t2’中，在相等的位置处显示相等的图像。同样，在形成一个单一单元帧的场t1’和t2中，在相等的位置处显示相等的图像。
移动向量检测器14以象素或块为单位，在参照场和两帧延迟场之间，相对于在图8中所示的电视电影转换之后经历了双速转换的信号，来检测移动向量。在图8中所示的情况中，移动向量的向量方向是关于两帧延迟场的水平方向(右方向)，并且向量量值为A。同样，在参照场为t5的情况下，两帧延迟场为t3，移动向量的向量量值为B。通过重复这一流程，关于两帧延迟场，顺序地获得移动向量的向量方向和向量量值是可能的。移动向量检测器14把所获得的移动向量的向量量值和向量方向顺序地发送到图像位移器16。
移动向量检测器以象素或块为单位，在参照场和一帧延迟场之间，相对于通过使图9中所示的TV信号经历双速转换所获得的信号，来检测移动向量。在图9中所示的实例的情况中，关于一帧延迟场，移动向量的向量方向为水平方向(右方向)，并且当参照场为t1’时，向量量值为C。同样，在参照场为t4’的情况下，一帧延迟场为t1’并且移动向量的向量量值为D。通过重复进行这一流程，对于一帧延迟场，顺序地获得移动向量的向量方向和向量量值是可能的。移动向量检测器74把所获得的移动向量的向量量值和向量方向顺序地发送到图像位移器16。
顺序检测器13顺序地检测从第一图像存储器11输出的并且为参照场之前的一个帧的场(以下将其称为一帧延迟场)，并且对在相等的像素位置处的像素信号电平之间的差值进行操作。
也就是说，如图10中所示，在电视电影转换后的图像的情况下，参照场t1’和一帧延迟场t形成一个单一单元帧，因此，在像素位置的点a处的像素信号电平之间的差值为0。当接下来把场t2提供为参照场时，一帧延迟场为场t2’，而且在点a处的像素信号电平之间的差值也为0。
当接下来把场t3提供为参照场时，一帧延迟场为场t1’，这两个场分别形成不同单元帧的部分。因此，在点a处的像素信号电平之间的差值不为0(以下假设为1)。当接下来把场t4’提供为参照场时，一帧延迟场为场t2，而且在点a处的像素信号电平之间的差值也为1。
另外，当把场t3’提供为参照场时，一帧延迟场为场t3，以及这两个场形成一个单一单元帧。因此，在点a处的像素信号电平之间的差值再次为0。同样的倾向出现在以后所提供的参照场中，以致于所操作的差值按4个场的周期、以“0011”的顺序重复进行。因此，通过检测以4个场为单位的这种顺序，来利用前后场指定每一个场的关系是可能的。
对于一帧延迟场，在观察到这一倾向的情况下，按从每一单元帧的第一场的顺序，差值为“0011”。因此，当首先计算差值“0”时，把所检测的一帧延迟场指定为单元帧的第一场(以下将其称为第一场)。当差值“0”继续时，把所检测的一帧延迟场指定为第二场。当首先计算将为差值的“1”时，把所检测的一帧延迟场指定为第三场。当差值“1”继续时，把所检测的一帧延迟场指定为第四场。
即使是在输入了TV信号的情况下，也需要确定每一场是对应于第一场还是对应于第二场。然而，由于在通过双速场转换电路3进行双速转换时确定相对应的场，所以不需要进行以上所述的顺序检测。即，当从双速场转换电路3输入了TV信号时，已经指定了第一场和第二场。
图11A以一维曲线显示了图像位移器16的在输入了其中每一单元帧由两个场形成的TV信号的情况下的特定的操作实例，图11A中的操作实例显示这样一种情况：其中，输入了TV信号，图像数据D1为第一场，以及图像数据D2为图像数据D1之后的一个帧的第一场。在图11A中，从0开始的编号为指示像素位置的地址，和纵坐标代表像素值(＝像素信号电平)。
在本发明中，如图11B中所示，把校正数据写入进第二场(以下将其称为写入场)中，其中，该第二场位于在时间上互不相同的图像数据D1和D2之间的中间位置，因此在各种图像中，移动看上去很平滑。具体地讲，在图11A中所示的实例中，当从其中凸位置存在于左侧的图像数据D1过渡到其中凸位置存在于中心处的图像数据D2时，在以上所述的写入场中，创建了使整个移动看上去平滑的图像。
图12A～12D通过使用像素值描述了图11A中所示的图像位移器16的具体操作实例。图12A显示了输入到图像位移器16的图像数据D1和D2，并且编号为指示像素位置的地址。由于每一像素具有辉度，所以相对于所提供的图像数据D1把像素值分配给每一个编号。
即，在图12A中所示的操作实例中，在编号为0～11的地址处，图像数据D1由相继的，例如，100、100、200、...像素值分别加以表示。
在编号为0～11的地址处，位于图像数据D1之后的图像数据D2由相继的，例如，100、100、100、...像素值分别加以表示。
图12A中所示的移动向量，表示相对于图像数据D1和D2之间的各个像素的图像数据D1的各部分的向量量值。例如，具有在图像数据D1的编号为1的地址处的像素值100的像素也处于位于一个场之后的图像数据D2的编号为1的地址处。因此，移动向量为0。例如，具有在图像数据D1的编号为2的地址处的像素值200的像素向编号为4的地址处移动。因此，移动向量为2，其由4-2＝2获得。图11A中所示的箭头指示针对每一像素的移动向量。
图12A中所示的标志F1是其中图像数据D1的所检测像素和图像数据D2的所检测像素之间的差的绝对值的一些例子。在图12A中所示的例子中，具有在图像数据D1的编号为2的地址处的像素值200的像素向图像数据D2的编号为4的地址处移动，因此，200的像素值不变。因此，差的绝对值为0。另一方面，具有在图像数据D1的编号为7的地址处的像素值110的像素向图像数据D2的编号为10的地址处移动。因此，差的绝对值为10
图12B对位移缓冲器读取控制信号RS1进行了描述。图12B中的例子描述了这样一种情况：根据先前的表达式(1.1)，从地址计算计数器的值起位移正1的值是CX1，例如，0、1、2、3...，并且把移动量值信息α设置为1/2。把地址计算计数器的数值CX1与指示图像数据D1的地址的编号相对应地加以输出。
例如，如果当生成位移缓冲器读取控制信号RS1时地址计算计数器的数值为2，则根据图12A，对应于数2的像素位置的移动向量为2。因此，根据先前的表达式(1.1)，从2+2×1/2＝3，得出位移缓冲器读取控制信号RS1的数量为3。相类似，如果地址计算计数器的数目为3，则根据图12A，对应于数目3的移动向量为2。将其代入先前的表达式(1.1)中，并从3+2×1/2＝4，得出位移缓冲器读取控制信号RS1的数值为4。
即，所生成的位移缓冲器读控制信号RS1的数值指示将向其写校正数据H1的写入场的地址的编号。
相对于所计算的位移缓冲器读取控制信号RS1的地址，读出标志F’，以检测把移动向量写入位移缓冲器163的状态。如果尚未在该地址写由位移缓冲器163存取的移动向量时，把“NM”作为标志F’返回。另一方面，相对已在其处写了移动向量的地址，返回差的绝对值。
例如，在图12B的例子中，位移缓冲器163指出：在位移缓冲器读取控制信号RS1的编号为0～8的地址处，没有以标志F’的形式写数据。在编号为9的地址处，首先返回作为标志F’的指示没有写数据的“NM”，接下来，返回作为标志F’的差的绝对值。这意味着把多个移动向量写于位移缓冲器163的编号为9的地址处。从图11A中可以发现这一点，其中把基于图像数据D1的数值6和9的移动向量集中在图像数据D2的编号为9的地址处。
在作为“NM”返回了标志F’的位移缓冲器163的地址处，与地址的编号相一致地顺序地写移动向量。如果标志F’具有一个数值值，则把标志F’和相应于地址编号的标志F互相比较，并使具有较小数值值的一个有效。因此，可以把具有较小误差的移动向量写入位移缓冲器163，同时图像数据D1过渡到图像数据D2。因此，对于涉及在一个单一像素位置处的多个位移向量的如此的各种图像来说，能高精度地校正移动。
位移缓冲器写控制器162根据所提供的标志F’确定应把移动向量写入位移缓冲器163的地址。例如，在编号9处，标志F为10和标志F’为0。由于给予具有较小数值值的标志优先权，所以基于编号为6的地址的、并最初被写的移动向量“3”，于编号9处，直接保存在位移缓冲器163中。
位移缓冲器写控制器162把相应于该地址的编号与移动向量相关联，以准备位移缓冲器写控制信号RS2，并把信号RS2写入位移缓冲器163。在写之后，位移缓冲器163把移动向量存储在相应编号的地址处，如图12B的下部所示。
图12C描述了按地址编号的顺序重新排列存储在位移缓冲器163中的移动向量的结果。另外，处理标志F2描述了每一地址处的标记信息。如果把“OK”作为处理标志F2加以输出，则表示已经把数据写于相应编号的地址处。作为选择，如果把“NM”作为处理标志F2加以输出，则表示没有把数据写于相应编号的地址处。例如，在编号为2的地址处没有写数据，因此，把“NM”作为处理标志F2加以输出。
把从位移缓冲器163读出的移动的移动向量提供于数据缓冲器读控制器164，并把处理标志F2提供于数据操作器167。
数据缓冲器读控制器164使用先前的表达式(2.1)～(2.4)，根据所提供的移动的移动向量，创建缓冲器控制信号S11和S12。例如，如果把地址计算计数器的值设置成相应于位移缓冲器163的一个地址的数值，则根据图12C，在编号为3的地址处，移动的移动向量为2。因此，根据先前的表达式(2.1)，缓冲器控制信号S11为2，以及根据先前的表达式(2.3)，缓冲器控制信号S12为4。在编号为6的地址处，移动的移动向量也为3。因此，缓冲器控制信号S11为5，缓冲器控制信号S12为8。
把如以上所描述的所计算的缓冲器控制信号S11提供给第一缓冲器165，从第一缓冲器165读相应于缓冲器控制信号S11的数值的地址处的像素值。于是，把所读的像素值提供给数据操作器167等，并将其作为位移数据SD1链接于该地址，如图12C中的中部所示的。
相类似，把缓冲器控制信号S12提供给第二缓冲器166，从第二缓冲器166读相应于缓冲器控制信号S12的数值的像素值。把所读的像素值作为位移数据SD2链接于该地址，如图12C中部所示的，并将其提供给数据操作器167等。
图12C的下部描述了其中把校正数据H1设置成位移数据SD1和SD2之间的平均值的情况。数据操作器167根据相应的位移数据SD1和SD2，相对那些作为将加以传输的处理标志F2于其处输出“OK”的编号，计算校正数据H1。在于其处输出“NM”的编号为2的地址处，直接保存相邻编号1处的地址的像素值。
可以通过把所生成的校正数据H1写入针对数值的地址的每一个地址的写入场，创建图11A中所示的图像。
在把本发明用于其的图像信号处理装置1中，把能够平滑时间上互不相同的各部分图像数据之间的图像移动的最佳校正数据写入一个写入场。因此，能够有效消除图像移动的不连续性，甚至是在像素值随图像的移动(例如沿水平方向)而变化的各种图像中。
在既输入了电视电影转换的图形信号也输入了TV信号的情况下，图像信号处理装置1中，能够适应各种图像，有效地消除移动的不连续性。因此，可以把这一装置内置于向其输入电影信号和电视信号的电视接收机中。另外，如果把该装置新近内置于已经购买的电视接收机中，则能够容易地升级这一电视接收机的版本，以致于可以更好地提高多用性。
而且，把本发明应用于其的图像信号处理装置仅需要把标志和移动向量存储于位移缓冲器163中。因此，能够明显减少缓冲器的容量，以致于可以通过有效的结构消除移动的不连续性。
注意，本发明决不局限于以上所描述的实施例。例如，本发明适用于这样的***：其中，把位移缓冲器读控制器161从图6中所示的图像位移器16去除，省掉位移缓冲器读取控制信号RS1、标志F1、以及标志F’，并确定优先级顺序。如果将写于各地址的数据段在这一图像位移器16中互相重叠，则把时间上较后加以计算的数据段重写在已经被写的其它数据段上。但是，当读取标志时，控制是不需要的，可以更多地简化电路。
本发明不局限于针对符合PAL制的电视接收机的应用，而且还适用于向其输入60场/秒(30单元帧/秒)隔行扫描信号的、符合NTSC(National TVsystem Committee)制的电视接收机。本发明也适用于符合SECAM制的电视接收机。
不仅可以把本发明内置于电视接收机中，而且还可以将其内置于与电视接收机相连的信号转换器中。
本发明可用于把经由Internet传送的信号显示在PC上的情况，以及对媒体或图像格式进行转换的情况。
尽管已描述了以硬件，例如以电路的形式，实现本发明的情况，当然，也可以按处理器上的软件的形式实现本发明。
本发明不局限于以上参照附图所描述的实施例。这一领域的技术人员将很容易地意识到：在不背离所附权利要求及本发明宗旨范围的情况下，可以对本发明加以修改、替换，或以等价的形式代替本发明。
产业上的可利用性
在根据本发明的图像信号处理装置及其方法中，根据相对各被检测像素所计算的像素信号电平之间的差值，指出一个第一场，在跟随第一场的一个场中，计算沿移动向量的向量方向从被检测像素的位置位移了的写入像素位置，把所计算的写入像素位置与移动向量相一致地加以存储，根据与所存储的写入像素位置和移动向量相一致地从第一场所读的像素数据，计算插值像素数据，并且把所计算插值像素数据，写入到写入像素位置中。因此，使用一个可以有效使用缓冲器的结构消除移动的不连续性，同时抑制屏幕闪烁干扰，甚至是在多种图像的情况下，是可能的。

Claims (18)

1.一种图像信号处理装置，包括：
顺序检测器，用于相对于其中每一个单元帧开始于第一场的双速转换的图像信号，来计算当前场中所检测的像素与为该当前场之后的一个帧的场中的相同位置处的所检测的像素之间的信号电平中的差值，并且基于所述差值，来指定所述第一场；
移动向量检测器，用于相对于当前场中的所检测的像素，来为所述当前帧之后的一个帧或两个帧的场，检测移动向量；
像素位置操作器，用于，当写入场跟随第一场时，使用在移动向量的向量量值范围内逐渐增加的位移量，计算将当前场中所检测的像素的位置在紧随所述第一场之后的写入场中的沿移动向量的向量方向上向其位移一个位移量的写入像素位置；
存储器，用于存储为每一写入场所计算的写入像素位置，以便对应于移动向量；
像素数据操作器，用于与写入像素位置以及与该写入像素位置相对应地存储在存储器中的移动向量相对应地，从写入场之前和之后的每一个第一场中读取像素数据，并基于所读取的像素数据来计算插值像素数据；以及
图像控制器，用于在写入场中将由像素数据操作器所计算的插值像素数据写入到写入像素位置中。
2.根据权利要求1所述的图像信号处理装置，其中，像素数据操作器在位于写入场之前的第一场中，读取从写入像素位置沿与移动向量相反的方向上位移的像素位置处的像素数据，并在位于写入场之后的第一场中，读取从写入像素位置沿移动向量的方向上位移的像素位置处的像素数据。
3.根据权利要求2所述的图像信号处理装置，其中，如果输入通过对电视信号进行双速转换所生成的并且具有每个均由2个场形成的单元帧的图像信号，则将按其对写入像素位置进行位移的量设置为通过将移动向量的向量量值除以2所获得的量。
4.根据权利要求1所述的图像信号处理装置，其中，数据操作器将插值像素数据设置成从第一场中读取的像素数据的平均值。
5.根据权利要求1所述的图像信号处理装置，还包括：标志操作器，用于计算包括所检测的移动向量的误差信息的标志，其中
当写入插值像素数据时，图像控制器基于所计算的标志来确定优先级顺序。
6.根据权利要求5所述的图像信号处理装置，其中，标志操作器计算在当前场中所检测的像素的像素数据和从为当前场之后的一个帧或两个帧的场中的对应的检测像素的像素位置处沿移动向量的向量方向上位移了向量量值的像素位置处的像素数据之间的差的绝对值，来作为标志。
7.根据权利要求1所述的图像信号处理装置，其中，图像控制器根据在还没有向其写入插值像素数据的写入像素位置周围的另一个写入像素位置处的插值像素数据，来确定还没有向其写入插值像素数据的写入像素位置处的插值像素数据。
8.根据权利要求1所述的图像信号处理装置，其中，当写入场跟随第一场时，像素位置检测器，按照通过将所检测的移动向量的向量量值除以形成单元帧的场的个数所得到的量，来增加对写入像素位置进行位移所用的位移量。
9.根据权利要求1所述的图像信号处理装置，其中，存储器擦除为每一写入场所存储的写入像素位置和移动向量。
10.一种图像信号处理方法，包括下列步骤：
输入其中每一个单元帧起始于第一场的经双速转换的图像信号；
相对于所输入的图像信号，计算当前场中的已检测像素与作为当前场之后的一个帧的场中的相同位置处的已检测像素之间的信号电平中的差值，并根据所述差值，来指定所述第一场；
相对于当前场中的已检测像素，检测用于作为当前帧之后的一个帧或两个帧的场的移动向量；
当写入场跟随第一场时，使用在移动向量的向量量值范围内逐渐增加的位移量，来计算把当前场中的已检测像素的位置在紧随第一场之后的写入场中沿移动向量的向量方向上向其移动了一个位移量的写入像素位置；
存储为每一写入场所计算的写入像素位置，以便与移动向量相对应；
与写入像素位置以及与该写入像素位置相对应地在存储步骤中所存储的移动向量相对应地，从写入场之前和之后的每一个第一场中读取像素数据，并基于所读取的像素数据来计算插值像素数据；以及
在写入场中将在读取像素数据和计算插值像素数据的步骤中所计算的插值像素数据写入到写入像素位置中。
11.根据权利要求10所述的图像信号处理方法，其中，在位于写入场之前的第一场中，读取在从写入像素位置处沿与移动向量相反的方向上进行位移的像素位置处的像素数据，并在位于写入场之后的第一场中，读取在从写入像素位置处沿移动向量的方向上进行位移的像素位置处的像素数据，并根据所读取的像素数据，来计算插值像素数据。
12.根据权利要求11所述的图像信号处理方法，其中，如果输入了通过对电视信号进行双速转换所生成的并且具有每个均由2个场所形成的单元帧的图像信号，则将对写入像素位置进行位移的量设置为通过把移动向量的向量量值除以2所获得的量。
13.根据权利要求10所述的图像信号处理方法，其中，将插值像素数据设置成从第一场中所读取的像素数据的平均值。
14.根据权利要求10所述的图像信号处理方法，还包括用于计算包括所检测的移动向量的误差信息的标志的步骤，其中根据所计算的标志来确定当写入插值像素数据时的优先级顺序。
15.根据权利要求14所述的图像信号处理方法，其中，计算在当前场中已检测像素的像素数据和从作为当前场之后的一个帧或两个帧的场中的对应的已检测像素的像素位置处沿移动向量的向量方向上位移了向量量值的像素位置处的像素数据之间的差的绝对值，来作为标志。
16.根据权利要求10所述的图像信号处理方法，其中，根据在还没有向其写入插值像素数据的写入像素位置周围的另一个写入像素位置处的插值像素数据，来确定还没有向其写入插值像素数据的写入像素位置处的插值像素数据。
17.根据权利要求10所述的图像信号处理方法，其中，当写入场跟随第一场时，按照通过将所检测的移动向量的向量量值除以形成单元帧的场的个数所获得的量，来增加对写入像素位置进行位移所用的位移量。
18.根据权利要求10所述的图像信号处理方法，其中，擦除为每一写入场所存储的写入像素位置和移动向量。
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