TWI288896B - Method and apparatus of deinterlacing - Google Patents

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Description

1288896 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種影像處理技術,尤指一種影像去交錯之方法 與相關裝置。 【先前技術】 影像顯示技術大致上可區分為交錯式掃瞄(interlaced scan) -、循序式掃目田(pr〇gressive scan)兩大類。傳統的交錯式掃描技術 於顯不-個影侧框(frame)時,係先後娜由該影像圖框之奇 數知描線與偶轉鱗離紅二侧場(fidd)。循序式掃描又 %之為非父錯式掃描(跡indeed),則是先獅侧場合併為 個圖框,再以加倍的水平掃描頻率依序掃描該圖框中的所有掃 瞄線,以提升晝面的影像品質。 利用猶序式掃瞒方式顯示交錯式影像資料時,需進行去交錯 (de interiaemg )運算崎—圖場原有之連續兩娜線間_ 提升去交錯運算所插補出之掃描線喃 罝疋業界努力改進的重點之一。 【發明内容】 本發明之目的之—在於提供—種影像去交錯之方法與相關裝 1288896 置’以提升去交錯化後之影像品質。 在本發明之實施例中揭露了—種去交錯方法,用來產生對應 -目標圖場之-輸出圖框巾-目標位置之像素值,該方法包含 有:產生與該目標圖場之該目標位置相對應之—第—影像位移值 (mot10n value );決定該目標圖場之該目標位置是否有影像位移發 生,產生至少-第二影像位移值,每—第二影像位移值係對應與 該目標位置械應之-參考位置;以及依據該第―、第二影像位 移值以及該目標位置之影像位移檢測結果,進行―圖場間插補運 算與一圖勒翻運算兩者之―,綠生爾_框之該目標位 置之像素值。 本發明之魏編揭露-料交财法,絲產生對應一目 ^圖場之-輪_框中-目標位置之像素值,財法包含有:決 定_圖場之該目標位置是否細_ ; _該目標位置所 對應之^_合-預設條件;_該目触_像位移 標位置所聽之影像符合該職條件,進行—圖場間插補 〆產生雜出圖框之該目標錄的像素值。 本發明之實關另揭露―種去交贿置,用來產生對應一目 域場之-輪_框卜目標錢之像素值,該去交錯裝置包 1288896 3 衫像位移檢測器,用以檢測該目;4 右寻增—. 之該目標位置是否 “像位移’―影像特徵檢測器,用以 影像是否符合-料獅.1 彳禮置所對應之 器及該影轉徵檢元,私於鄉像位移檢挪 徵檢測器之於、、二里 影像位移檢測器與該影像特 ,決定該輸出難中該 補規則;以及-像素插補穿之像素插 不示怖補衣罝,耦合於該決定單 插補規則進行—祕〃 早依據雜素 了 Θ獨插補賴―圖場内插補運算兩者之—, 來產生該輸出驗之該目標位置之像素值。 【實施方式】 ^月所提出之去父錯方法係為—種鑛的概念,其簡述如 p田-目標位置之影像經檢測並判定為有影像轉,亦即該目 標,置之影像並非為靜止(_之影像時,若該目標位置所對應 之〜像符α特疋影像特徵(如哪細咖)之條件,則本發明之 去又錯方/i:會進行—圖場間插補運算(int_eldin_Glati〇n)來 產生該目標位置之像素。 請注意,以下所揭露之去交錯方法及裝置之實施例,適用於 各種移動適應性去交錯化(m〇ti〇nadaptivede interlacing)或移動 補僅去 乂錯化(m〇ti〇n compensati〇n de-interlacing )之應用。此外, 本說明書中所稱之像素值,在實作上可為像素之亮度值 1288896 (luminance)、彩度值(chrominanCe)或其他可供進行去交錯運瞀 之數值。 明多考弟1圖’其所繪示為本發明一實施例之去交錯裝置⑺〇 之功能方塊圖。去交錯裝置議包含有一低通濾波器110、—儲存 媒體120、一影像位移檢測器(m〇ti〇ndetect〇r) 13〇、—影像特徵 檢測态(image feature detector) 140、一決定單元 15〇、以及一像 素插補裝置160。低通濾波器110係用來對輪入去交錯裝置丨㈨之 視訊資料進行低通濾波處理,以使影像較為平順(咖她)。實作 上,去交錯裝置励柯在未使用低通遽波器11〇的情形下^妾 處理所輸人之視訊資料。儲存舰⑽侧來暫存進行去交錯運 算之過程中所需的像素資料,其通常係以—緩衝器(b峨d 記憶體來實現。在-實施财,影雜移檢· m會以逐像素 的方式(pixd-by-pixd)對所接收到之視訊資料進行影像位移檢 測,而影像特徵檢測器140則會檢測該視訊資料中之影像是否符 合特定之影像雜。接著’決料元W會依據影雜移檢測器 13〇及影像雜檢測H⑽兩者的檢測結果,來控制像素插補裂置 160進行相對應的像素插補運算,進而產生—輸出圖框(丘_)。 第2圖為-視訊資料200與相對應之一輸出圖框25〇之示意 圖。在第2圖中,輸出圖框25〇係對應於時間τ,峨訊資料· 1288896 中的四個連績圖场210、220、230及240則分別對應時間τ_2、Τ-1、 τ及Τ+卜掃瞄線212、222、232及242分別為圖場2l〇、22〇、 230及240中之第Ν-1條掃瞒線;掃目结線214、224、234及244 分別為圖場210、220、230及240巾之第Ν條掃聪線;而掃瞒線 216、226、236及246則分別為圖場210、220、230及240中之第 Ν+1條掃_。每-條掃描線均包含複數個像素。在本實施例中, 輸出圖框250係由去交錯裝置1〇〇對視訊資料2〇〇進行去交錯處 理所產生。-般而言,去交錯裝置1〇〇可直接以對應時間τ之目 標圖場230中之掃猫線232、234及236來作為輸出圖框-中的 掃目苗線252、256及260,但其實際運作並不偈限於此。至於輸出 圖框250之掃曝254及258上的像素,則係去交錯裝置腦對 視訊資料200進行去交錯運算所產生。 第3圖所緣示為描述本發明一實施例之去交錯方法之流程圖 300。以下將搭配流程圖·來說明去交錯裂置卿產生輸出圖框 250中一目標位置12之像素的運作方式。 在步驟31〇中’影像位移檢測器⑽會檢測對應輸出圖框⑽ 之目標圖場23G中的目標位置12是否有影像位移發生。實作上, 影像位移檢測器m可設計成用來檢測圖框間之影像位移 0血-fram_ion,以下簡稱圖框位移)或/及圖場間之影像位移 ⑧ 9 1288896 (i鲁脇motion ’以下簡稱圖場位移)。例如,影像位移檢測器 130可檢測目標圖場230與前一圖場220間對應於目標位置12之 差異程度(degree of difference ),來判斷目標圖場23〇之目標位置 12是否有圖場位移發生,或/及檢測目標圖場23〇與再前一圖場2⑺ 間對應於目標位置12之差異程度,來判斷目標圖場23〇之目標位 置12是否有圖框位移發生。如熟習此項技術者所悉知,前述之差 異程度可用二圖場帽應目標位置12之複數個像素之誤差絕對值 總和(sumofabsolute differences,SAD)’或其他熟習此項技術者 所熟知的方式來表示。 一般而言,影像位移檢靡13G在進行前述之影像位移檢測 時’可計算出對應目標圖場23〇之目標位置12之—影像位移值 (motion value)’並依據該影像位移值來判斷目標圖場挪之目標 位置12是否有影像位移發生。實作上,影像位移檢測請可^ 現有或未來的技術與電路來實現,其運作與實施方式係為与 像處理技術者所悉知,故在此衫加贅述。 .、… 在步驟320中,影像特徵檢測器140會檢測目標圖場2 目^置所對應之影像是否符合特定之影像特徵(例如,慢逮 ^ Sl〇Wm〇ti〇n)之影像或縮放中(z_ing)之影像) 實施例中,所謂的慢逮移動之影像,係指移動中(亦即被判斷為 1288896 非處於好止狀恶)但移動速度低於一臨界值之影像而言。至於移 動速度,可由該影像(通常係為一物體的一部份)在連續兩圖框 門之像素距離《δ亥影像在—預設時間内之移動距離佔整個晝面 之長度或/及禮之tb崎縣蚊。所謂的驗巾之影像,係指 逐漸放大之雜或顿縮奴影像而言。檢職雜動或縮放中 之影像的方式將於稍後進—步說明。 在步驟330中’決定單元15〇會依據影像位移檢測器彻及 影像特徵檢測器140的檢測結果,來決定像素插補裝置廳用以 產生輸出圖框250之目標位置12之像素值的插補規則。實際驗證 發現,當-目標位置所對應之影㈣為慢速移動之影像或縮放中 之影像等符合特定影像特徵之情形時,以圖場間插補運算 (inter-fiddinterp-te)來產生該目標位置之像素值,=使影像 之目標位置12 __有影像位移發生但是其所對應之影像亦符 合前述之特定影雜_,_定單元⑼會控娜素插婦置 160依據圖場22〇或/及施中對應目標位置12之像素值,來進行 —圖場間插補運算以產生輸_框25G中目標位置12之像素值^ #之«優独圖_插槪算(intra_随ώ鄉_⑻來產生該 目標位置之像素值的結果。因此,在本實酬中,當目標圖場⑽ 之目標位置12經檢測判斷為無影像位移發生,或者目標圖場挪 1288896 飭若目標圖場230之目標 所對應之影像不符合前述之特定旦置像特^挪為有影像位移,且其 制像素插繼爾據目=會控 ,即㈣ 謂豕230令既有像素的像素值(如 ^產與14之織),細卜w場内插補運 4產生輸_框25()中目標位置ί2之像素值。 =上’影像位移檢測器携於步驟則中比 健縣—臨界值之動作,亦可改由妓單元m於步驟330中 來進订。此外,前述之圖場内插補運算與圖場間插補運算分別有 許多不_實财法,本發稀物壬储定 或圖場間插補運算方式。 請注意’前述步驟·與步驟32〇之實施順序並無特定限制, 兩者:先後進行亦可同時進行。實作上,亦可僅在目標圖場230 之目“位置12於步驟巾被欺為有影像位移發生時,始進行 步驟320之檢測動作。此外,第1圖所示之影像位移檢測器13〇 與影像特織測ϋ⑽,僅制來朗本實_之妓錯運算的功 能方塊,實作上財以相贼糊之電路或晶#來實現。 針對特疋景>像特徵,此處係以慢速移動及縮放中之影像為 例對於縮放中衫像而言,其速度的變化情形通常是接近於等速 ⑧ 1288896 的,對於慢速移動之影像而言,係指其速度小於一速度臨界值。 當然,上述之敘述僅是本發明之實施例,並非限制本發明之應用 範圍。本發明仍可依據設計者之需求,針對各種影像特徵設計出 相對應的判斷條件,再針對各個欲插補像素之位置的影像特徵來 進行適當的去交錯運算。在―實補巾,前述之特定影像特徵是 可程式的。 睛麥考第4圖,其繪示為描述本發明另一實施例之去交錯方 法之流程圖。在本實施例中,前述影像特徵檢測器刚之功能 將藉由影像婦檢測H⑽與決定單元⑼兩者之搭配運作來實 現。流程圖400所包含之各步驟茲分述如下: 在步驟410中,影像位移檢測器130會產生與目標圖場23〇 之目標位置12姆紅—第―影像位雜(e_tmQtiGnvaiue) 步驟410之運作與前述之步驟310係實質 MVC。在本實施例中,兰 上相似,故不多加贅述。 在步驟420中,影傅 影像位移檢測H 13G會麵目標位置12周圍
近圖場(例如前一圖場220)中。 例如,本實施例中係選擇圖場 1288896 23〇中之位置10來作為該參考位置 可依據圖場230與前—圖場 樣地’影像位移檢測器⑽ .^ 間對應於參考位置10之差里寇 度,或圖場230與再前一圖場21〇附 老 1、私 度,來產生該第二影像位移值MVR。κ 1〇之差異程 所^未來暫存影像位移檢測㈣於去交錯過程中 所產生之部份第-影像位移值,以降低處理後續圖場時所需的運 异罝。舉例而言’触有-選定之參考位置所對應的第一影像位 移值已儲存於該緩衝器中,則影像位移檢測器,可直接以該來 考位置之第-影像位移值來作為其第二影像位移值。如此一來: 將可降低影像位移檢測器13〇的運算量。 請注意,在實作上步驟物與之實施順序並無特定限制。 接著’在步驟430中,決定單元15〇會依據該第一影像位移 值MVC與該第二影像位移值MVR間之變異程度(岭沈〇f variation) ’來判斷目標圖場MO之目標位置U之影像是否符合特 定的影像特徵。實作上,第-影像位移值MVC與第二影像位移值 間之麦異程度可用兩者之變化率(change rate)、標準化之變 化率、變異數(variance)、變異係數(coefficient of variation, 14 ⑧ 1288896 值)或其他的數值來衡量。當目標圖場230之目標位置12之影像 符合慢速移狀影像麵放巾之制轉前叙特定影像特徵=, 該第-影雜紐MVC_k娜值MVR間之變異程度 通系會介於-預設範圍之内。例如,假設目標圖場23〇之目標位 置12之影像係為—慢速移動之影像,則即使該第—影像位移值 MVC與第二影像歸值賺兩者侧之值均超過靜止影像所對 應之-臨界值,但兩者間之差異卻會保持在一定程度内,亦即, 該第-影像傳值MVC_k影像位移值mvr間之變異程度 會介於該預設範圍之内。然而,倘若目標圖場23〇之目標位置= 之影像係為—快速移動之影像,亦㈣影像移動的速度超過一預 =值’則該第-影像位移值MVC與該第二影像位移值職間之 雙異程度通常會超職驗細之—上限值。在本實施例中,決 ^元则_目標位置12與細之參她⑺之影像内 像特性(例如:位移或是速度或是加速度是否相似),來判 断目標位置12之影像是雜合_之特定影簡徵。 130 ^位置12疋蝴彡像位移發生。影像位移檢勒%可直接將 =4=魅生之該第—影像位_vc 亦了以其他4位移檢财絲進行檢測。 ⑧ 1288896 實作上,決定單元15〇也可依據該第一影像位移值Mvc與該 紅影像位移值MVR間之變異程度來檢測目標圖場咖之目標位 置U是否有影像位移發生。例如,若該第一影像位移值說與 該第二影像位频MVR狀麵程度低_倾細之一下限 值’則可判定目標圖場230之目標位置12沒有影像位移發生。 在步驟450中,決定單元150會依據步驟43〇及44〇的檢測 結果,來決定輸出圖框250之目標位置12所對應之像素插補規 則體而a,在本實施例中,只要影像位移檢測器請於步驟 440中將目標圖場23()之目標位置12判斷為沒有影像位移發生, 則蚊單元於步驟巾便會㈣插婦置膽進行一 圖场間插補運算以產生輸出圖框25G中目標位置12之像素值。 倘若步驟440的檢測結果是目標圖場230之目標位置12有影 像位移發生,但是步驟43G的檢測結果是該第-影像位移值MVC 與該第二影餘移值MVR間之麵健介於該預設麵之内,則 決定單元150會判定目標圖場23〇之目標位置12所對應之影像符 口則述之特^像特徵。因此,決定單元15()會控制像素插補裝 置160進行一圖場間插補運算以產生輸出圖框250中目標位置12 之像素值。換言之,只要該第一影像位移值MVC與該第二影像位 移值MVR間之變異程度小於該預設翻之該上雑,決定單元 ⑧ 1288896 .15〇都會控制像素插補震置勘以圖場間插補運算的方式來產生 輸出圖框250中目標位置12之像素值。 另外一種情形則是步驟440的檢測結果為目標圖場23〇之目 標位置12有影像位移發生,醇驟㈣的檢測結果為該第一影像 位移值MVC與該第二影像位移值MVR間之變異程度超過於該預 _設範圍之該上限值,則決定單元15〇會判定目標位置Ο所對應之 影像不符合前述之特定影像特徵。因此,決定單元⑼於步驟顿 中會控制像素插補裂置16〇利用目標圖場23〇中 值(如卿物銜㈣狀繼), 插補運异以產生輸出圖框25〇中目標位置12之像素值。 請注意,本發明並不限定步驟420中所選擇之參考位置的數 魯 目以及各參考位置與目標位置12間之距離。 當目標圖場230之目標位置12有影像位移發生,但其影像符 • 合前述之預設條件(如該影像係為慢速移動或縮放中之影像)時, 通常會出現-趨近或通過目標圖場23〇之目標位置^之影像邊緣 (edge)。該邊緣的移動速度通常會低於一預設值。實作上,決定 單元150可依據在麵步驟41〇與42〇中所產生之該第一影像位 移值影像婦值MVR,來觸是财—移動速度 17 1288896 低於該預設值之邊緣正通過目標圖場230之目標位置12。若有一 移動速度低於該預設值之邊緣正通過目標圖場23〇之目標位置 12 ’則该弟一影像位移值MVC及該第二影像位移值mvr間之變 異程度通常會小於該預設範圍之該上限值。 熟悉影像處理技術者應可理解,檢測一待插補像素之位置所 對應的影像是紐合前述之特定影雜_方法並不侷限於前述 之實施例。由前述可知,若該待插補像素之位置有影像位移,本 發明之貫施例所述之去交錯方法係依據該待插補像素之位置所對 應的影像是贿合特定之影像槪,來決定該待插補像素之位置 的像素插補規則。 、 以上所述縣本㈣之較佳實細,驗本㈣巾請專利範 圍所做之均等變化與修飾,皆應屬本發明之涵蓋範圍。 軌 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明-實補之去交钱置之功能方塊圖。 第2圖為-視訊資料與—相對應之輸_框之示意圖。 第3圖為本發明-實施例之去交錯方法之流程圖。 第4圖為本發明另-實施例之去交錯方法之流程圖。 1288896 【主要元件符號說明】 10、12、14 像素位置 100 去交錯裝置 110 低通濾波器 120 儲存媒體 130 影像位移檢測器 140 影像特徵檢測器 150 決定單元 160 像素插補裝置 200 視訊資料 210、220、230、240 圖場 212、214、216、222、224、226、 掃瞄線 232、234、236、242、244、246、 252、254、256、258、260 250 圖框 ⑧

Claims (1)

1288896 十、申請專利範圍: 1· 一種去交錯方法,用來產生對應一目標圖場之一輪出圖框中 一目標位置之像素值,該方法包含有: 產生與该目標圖%之該目標位置相對應之一第一影像位移值 (motion value ); 決定該目標圖場之該目標位置是否有影像位移發生;
產生至少一第二影像位移值,每一第二影像位移值係對應與該 目標位置相對應之一參考位置;以及 依據該第-、第二影像位移似及該目標位置之影像位移檢測 結果,進行-圖場間插補運算與一圖場内插補運算兩者之 一,來產生該輸出圖框之該目標位置之像素值。
2.如申請專利範圍帛i項所述之方法,其中該目標位置及各該 參考位置均包含至少一像素。 3.如申請專利範圍第i項所述之方法,其中產生該第—影像位 移值之步驟另包含有: 檢測该目標圖場與其前_ m IH na . w、別圖%間對應該目標位置之差異程 度,來產生該第一影像位移值。 、 20 ⑧ 1288896 4. 如申请專利細第i項所述之方法,其中產生該第一影像位 移值之步驟另包含有: 檢測該目標圖場與其前—圖場之前一圖場間對應該目標位置 之差異程度,來產生該第_影像位移值。 5. 如申請專利範圍第i項所述之方法,其中決定該目標圖場之 該目標位置是否有影像位移發生之步驟另包含有: 依據該第-影雜雜與—轉值之味絲,來麟該目 標圖場之該目標位置是否有影像位移發生。 6.如申請專利範圍第1項所述之方法,另包含有: 計算該第—影像位移值與該第二影像位移i間之-變異程 度;以及
若該變異程度小於一第一臨界值, 來產生該輪出圖框之該目標位 則進行該圖場間插補運算 置的像素值。 如申請專利範圍第6項所述之方法,其中 尸 應一慢速移動(slowmotion)之w w 3 如像吩,該變異程度脅 该弟一臨界值與小於該第一臨界值之一第-旷界值之門 目標位置係對 8·如申請專利範圍第6項所述之方法,其中告兮 ⑧ 1288896 應-較巾(zooming)之影像時,該變齡度會介於該第一 Bs界值與小於該第—臨界值之—第二臨界值之間。 弟二位移值 應之第二影 9·如申請專利範圍第1項所述之方法, 之步驟另包含有: 檢測圖場間對應-參考位置之差異程度,來產生一對 像位移值。 ’其中產生該第二位移值 ,來產生一對應之第二影 10·如申請專利範圍第1項所述之方法 之步驟另包含有: 檢測圖框間對應一參考位置之差異程度 像位移值。 11·如申請專利範圍第1項所述之方法,其另包含有· 計算該第-影像位移值與該第二影像位移朗之—妒 度;以及 若該變異程度超過一第一臨界值,則進行該圖場内、、 來產生該輸出圖框之該目標位置的像素2 補運# 輸出圖框中 一種去交錯方法,用來產生對應一目標圖場之— 一目標位置之像素值,該方法包含有: ⑧ 22 12. 1288896 決定該目標®場之該目標位置是否有影像位移; 判斷該目標位置所對應之影像是否符合_預設條件;以及 若該目標位置有影像位移且該目標位置所對應之影像符人咳 預設條件,進行-圖場間插補運算來產生該輸出圖框之該 目標位置的像素值。 13.如申請專概_ 12項所述之方法,其另包含有·· •若該目標位置有影像位移,且該目標位置所對應之影像不符合 該預設條件,則進行—_插補運算來產生該輸出圖框 之該目標位置的像素值。 H.如申§t補補第12項所述之方法,其巾該預設條件係指有 一邊賴近該目標_之該目標位置。 K如申請專利制第12項所述之方法,其中該徽條件係指有 -邊緣正騎該目標圖場之該目標位置。 16·如申請專纖_ 12項所述之方法,其中翻設條件係指有 移動速度低於-預設值之—邊緣正通過該目標圖場之該目標 1288896 .17.如申請專利範圍第12項所述之方法,其中該預設條件係指該 目標位置係對應一縮放中之影像。 18.如申請專利範圍第12項所述之方法,其中該預設條件係指該 ' 目標位置係對應一慢速移動之影像。 • 19.如申請專利範圍第12項所述之方法,其中決定該目標位置是 否有影像位移之步驟另包含有·· 疋 產生對應該目標位置之一第一影像位移值;以及 依據該第-影像位移值,判斷該目標位置是否有影像位移。 Μ. ^請專利範圍第19項所述之方法,其中該預設條件係指該 —影像位移值之變異程度介於1設範圍之内。 21.如中請專利範圍第19項所述之方法,其另包含有·· 產生至少-第二影餘移值,每_第二影像位健 考位置,且每一參考位置包含至少一像素;… 1 其中判斷該目標位置所對應之影像是否符合該預設條件之步 驟另包含有依據該第一、第二影像位移值來檢測該目伊位 置所對應之影像是否符合該預設條件。 ^ 24 ⑧ !288896 1去交錯裝置,絲產生對應—目標圖場之—輪出圖框中 目標位置之像素值,該去交錯袭置包含: 影像位移檢測器,用以檢測該目標圖場之該目標位置是否 有影像位移; 瓦 一影像特徵檢測II,用以檢_目標位置所對應之影像是否 符合一預設條件;
決疋早7C ’麵合於該影像位移檢測器及該影像特徵檢測 器,用來依據該影像位移檢測器與該影像徵 檢測結果,決定該輸出圖框中該目標位置之一 規則;以及 一像素插職置,齡⑽蚊單元,依_ 插補規則 進行-圖場間插補運算與—圖翻插補運算兩者之一, 來產生該輸出圖框之該目標位置之像素值。
23·如申請專利範圍第22項所述之去交錯裝置 係才曰遠目標位置係對應一縮放中之影像。 ’其中該預設條件 从如申請專利範圍第22項所述之去交錯裝置,其中該預設條件 係指該目標位置係對應一慢速移動之影像。 25 ⑧ 1288896 - 25.如申請專利範圍第22項所述之去交錯裝置,其中當該目標圖 場之該目標位置有影像位移且該目標位置所對應之影像符合該 預設條件時,該插補裝置會進行該圖場間插補運算來產生該輸 出圖框之該目標位置的像素值。 十一、圖式:
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