一種檢測影像信號的方法與相關裝置的製作方法
2023-04-25 13:40:26
專利名稱：一種檢測影像信號的方法與相關裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種視頻檢測方法與相關裝置，特別涉及一種視頻檢測有無影像鋸齒現象及場位移的方法與相關裝置。
背景技術：
傳統的交錯式掃描(Interlaced Scan)技術於顯示一個影像幀(Frame)時，是將該影像幀中的奇數掃描線與偶數掃描線先後顯示。所以，每一個幀實際上是由二個場(Field)交錯而成，一個是由奇數掃描線組成的奇場(OddField)，另一個則是由偶數掃描線所組成的偶場(Even Field)。
而新近的循序式掃描(Progressive Scan)技術，又稱為非交錯式掃描(Non-interlaced)，則是先將兩個場合併為一個幀，再以加倍的水平掃描頻率依序掃描該幀，如此一來，幀的穩定度與精細感都會大幅提升。
由於不同場間的影像可能存在有時間差，因此，在將兩個場合併為一個幀前，一個很重要的課題便是要檢測出用以合併的兩個場間是否發生影像位移，亦即有無場位移(Field Motion)產生。若兩個場間有場位移，則將該兩個場合併為一個幀後，會造成該幀發生影像鋸齒(Sawtooth)的現象，而降低了幀的品質。
然而，在已知技術中，場位移的檢測方法與幀中影像鋸齒狀況的檢測方法並不相同(見US Patent 6580463)，而且這兩種不同領域的檢測方式在實作上都過於複雜。
發明內容
因此本發明的主要目的在於提供一種視頻檢測方法與相關裝置，藉由單一檢測方法，同時判斷該場所組成的一幀有無影像鋸齒現象，以及有無場位移。
本發明的視頻檢測裝置包含有一像素檢查裝置，用以處理一第一場中一目標掃瞄線的一目標像素數據，藉由比較於一第二場內與該目標掃瞄線相對應的一第一掃瞄線及一第二掃瞄線中的多個比對像素間的信號值差異，以產生一相對應於該目標像素的感測值；一計數裝置，耦合於該像素檢查裝置，用以依據該第一場中所有像素的感測值，以產生一相對應於該第一場的計數值；以及一判斷電路，耦合於該計數裝置，用以根據該計數值產生一相對應於該第一場的判斷值；其中該判斷值是代表該第一及第二場所組成的一幀有無影像鋸齒現象或是有無場位移或是兩者。
本發明的視頻檢測方法包含有比較位於一第一場的一目標掃瞄線中的一目標像素數據，以及在於一第二場內與該目標掃瞄線相對應的一第一掃瞄線及一第二掃瞄線中的多個比對像素間的信號值差異；依據這些信號值差異，產生一相對應於該目標像素的感測值；依據該第一場中所有像素的感測值，產生相對應於該第一場的一計數值；以及依據該計數值產生一判斷值；其中該判斷值是代表該第一及第二場所組成的幀有無影像鋸齒現象或是有無場位移或是兩者。
本發明整合了兩個領域的視頻檢測技術，大幅降低了檢測時的複雜度，並有效地降低實作時的成本。
附圖簡述
圖1為一幀的示意圖。
圖2為本發明的視頻檢測裝置的一實施例的示意圖。
圖3為本發明的視頻檢測方法的流程圖。
圖4為圖2中判斷電路產生該判斷值的一較佳實施例流程圖。
圖5為圖2中計數裝置的一實施例的示意圖。
圖6為圖2中運算單元的一實施例的示意圖。
附圖符號說明100 幀102、104、106、108、110、像素112、114、116、118、120、122、124、126、128、130200 視頻檢測裝置210 像素檢查裝置
212、214 延遲器216、218 減法器220 比較器222、224 低通濾波器230 計數裝置232 定限閥234 計數器240 判斷電路242 運算單元244 緩存器具體實施方式
在以下說明中所提到的本發明的實施例，在實作上可以應用模擬處理、數字處理、或是結合數字與模擬處理的技術，亦可應用軟體技術進行數位訊號的處理。
請參考圖1。圖1為一幀(Frame)100的示意圖。幀100是由一第一場Fn與一第二場Fn-1交錯而成，該第一場Fn中的水平掃描線包含有掃描線10、30等等，而在該第一場Fn之前的該第二場Fn-1中的水平掃描線則包含有掃描線20、40等等。像素102、104、...、128、130是為幀100中的部分像素。
請參考圖2。圖2為本發明的視頻檢測裝置的一實施例的示意圖200。視頻檢測裝置200包含有一像素檢查裝置210，用以接收並處理一視頻數據；一計數裝置230，耦合於像素檢查裝置210，用以產生一計數值；以及一判斷電路240，耦合於計數裝置230，用以根據該計數值產生一判斷值。像素檢查裝置210包含有一第一延遲器212、一第二延遲器214、一第一減法器216、一第二減法器218、以及一比較器220。另外，像素檢查裝置210可在適當的位置使用低通濾波器濾除噪聲，例如在視頻數據的輸入端配置一低通濾波器，或是如圖2所示，在第一減法器216、第二減法器218與比較器220間，分別耦合一第一低通濾波器222以及一第二低通濾波器224。在實際上低通濾波器的位置與數目均可依需要而調整。像素檢查裝置210所接收到的視頻數據，可以是黑白視頻，亦可為模擬或數字格式的色差信號(Component Video)，如RGB、Y/I/Q、Y/U/V、Y/R-Y/B-Y、Y/Cr/Cb等等。第一延遲器212與第二延遲器214的功能主要是暫存先前的視頻數據，以分別提供延遲N條及N+1條掃描線後的視頻數據。N的數目可依不同的視頻規格而調整，例如在NTSC規格中N是262，在PAL規格中N是312。若當前輸入像素檢查裝置210的視頻數據流為圖1中該第一場Fn的一目標掃描線30，則第一延遲器212所提供的數據流為該第二場Fn-1的掃描線40，而第二延遲器214所提供的數據流則為該第二場Fn-1的掃描線20。如熟習此項技藝者所熟知，以其它硬體、軟體、或硬體與軟體混合處理的技術亦可達成相等的功效。
計數裝置230可包含有一定限閥(Threshold)232以及一計數器234，圖5所繪示即為計數裝置230的一實施例的示意圖。圖2中的判斷電路240可包含有一運算單元242及一緩存器244，其中運算單元242的一實施例的示意圖繪示於圖6。以下以流程圖方式說明本發明的視頻檢測裝置200的運作情形。
圖3所繪示為本發明的視頻檢測方法的流程圖300，其包含有以下步驟步驟302開始。
步驟304比較位於一第一場的一目標掃瞄線中的一目標像素數據，以及在一第二場內與該目標掃瞄線相對應的一第一掃瞄線及一第二掃瞄線中的多個比對像素間的信號值差異。
步驟306依據該目標像素數據與這些比對像素間的信號值比較結果，產生一相對應於該目標像素的感測值。
步驟308依據該第一場中所有像素的感測值，產生相對應於該第一場的一計數值。
步驟310依據該計數值產生一判斷值。
步驟312結束。
在步驟304中，像素檢查裝置210會計算位於一目標掃描線30中的一目標像素116的信號值，與鄰近掃描線中的多個比對像素的信號值(例如亮度值等)的差異。例如，像素檢查裝置210可利用第一減法器216將目標像素116的信號值減去掃描線40中的一比對像素126的信號值，且利用第二減法器218將目標像素116的信號值減去另一掃描線20中的一比對像素106的信號值，並將兩運算值傳送到比較器220。
請再參考圖1。目標像素116與比對像素106、126是位於幀100的同一垂直線上，如此一來，由第一減法器216與第二減法器218運算後所得到的結果，即代表目標像素116與鄰近掃描在線比對像素的信號值差異。
接著，在步驟306中，比較器220會對接收到的兩個差異值進行判斷，以產生一相對應於目標像素116的感測值。例如，當比較器220所接收到的兩個運算值均不為0且正負號相反時，則比較器220會輸出邏輯1信號(目標像素116與比對像素106、126有鋸齒現象)，而其它情況下則輸出邏輯0信號。
在本發明的一較佳實施例中，計數裝置230在步驟308會利用定限閥232計算由比較器220所傳來該第一場Fn的目標掃描線30中所有像素的感測值的總和，並與一第一臨界值相比較，以產生一相對應於目標掃瞄線30的比較值。對於該第一場Fn中的每一條掃描線而言，定限閥232均會產生一對應的比較值，並由計數器234進行加總，例如，若目標掃描線30中所有像素的感測值的總和大於該第一臨界值，則定限閥232會輸出邏輯1信號，反之則輸出邏輯0信號。計數器234會計算該第一場Fn中所有掃描線的比較值的總和，以產生一相對應於該第一場Fn的計數值CNT_Fn。當然亦可將定限閥232省略，直接由計數器234進行加總，則計數器234輸出的計數值代表該場的所有像素的感測值的總和。
接下來在步驟310中，如熟習此項技藝者所熟知，在實作上本發明的判斷電路240如圖6所示，可直接以一臨界值判斷之，或是直接藉由兩臨界值判斷之，若介於兩臨界值之間，則再藉由其它相關信息輔助判斷之。例如，在本發明的一較佳實施例中，判斷電路240的運算單元242接收到計數器234所傳送過來的計數值CNT_Fn後，會將該計數值CNT_Fn與該第一場Fn之前的多個場Fn-1、Fn-2的計數值進行運算，以產生一判斷值。一緩存器244所暫存的數據包含有在該第一場Fn之前的該第二場Fn-1的計數值CNT_Fn-1，以及在該第二場Fn-1之前的一第三場Fn-2的計數值CNT_Fn-2。換言之，計數值CNT_Fn、CNT_Fn-1、以及CNT_Fn-2即為三個相鄰的場的計數值。運算單元242在步驟310中對該計數值CNT_Fn與暫存於緩存器244中的計數值CNT_Fn-1及CNT_Fn-2進行運算後所產生的該判斷值，即代表該第一場Fn與該第二場Fn-1之間有無場位移發生，亦代表該第一場Fn與該第二場Fn-1所交錯而成的幀100中有無影像鋸齒現象發生。
以下以流程圖方式說明在本發明的一較佳實施例中，判斷電路240對這些計數值(即CNT_Fn、CNT_Fn-1及CNT_Fn-2)進行運算而產生該判斷值的過程。
請參考圖4。圖4為圖2中判斷電路240產生該判斷值的一較佳實施例流程圖400，其包含有以下步驟步驟402開始。
步驟404利用運算單元242判斷該第一場的計數值CNT_Fn是否大於一第二臨界值，若否，則進行步驟416。
步驟406判斷該第一場的計數值CNT_Fn是否大於一第三臨界值，若是，則進行步驟414。
步驟408判斷CNT_Fn與CNT_Fn-2相減後的絕對值是否小於一第四臨界值，若是，則進行步驟412。
步驟410判斷CNT_Fn與CNT_Fn-1相減後的絕對值是否小於一第五臨界值，若是，則進行步驟416。
步驟412判斷CNT_Fn減去CNT_Fn-1後的值是否小於一第六臨界值，若是，則進行步驟416；若否，則進行步驟414。其中該第六臨界值為一負數值。
步驟414輸出邏輯1信號作為該判斷值，代表該第一場Fn與該第二場Fn-1之間有場位移產生，亦代表存有影像鋸齒現象。
步驟416輸出邏輯0信號作為該判斷值，代表該第一場Fn與該第二場Fn-1之間無場位移產生，亦代表沒有影像鋸齒現象。
步驟418結束。
如熟習此項技藝者所熟知，每一場的計數值與其前一場兩者間的變化幅度有關，因此，視頻數據中的場序列模式或所謂的影片模式(Film Mode)，亦會影響到連續場間的計數值變化。
在本發明的視頻檢測方法的一較佳實施例中，運算單元242會利用該第一場Fn和與其鄰接的兩個先前場(Fn-1、Fn-2)的計數值的變化關係，來輔助運算單元242判斷該第一場Fn與該第二場Fn-1間是否有場位移(或由該第一場Fn與該第二場Fn-1所交錯而成的幀100中有無影像鋸齒現象)。如此一來，不論輸入的視頻數據是NTSC規格、PAL規格、或是不規則的影片模式，只要該第一場Fn與該第二場Fn-1間有場位移發生(或是幀100存在影像鋸齒現象)，本發明的運算單元242都能檢測出來。
前述流程圖400的步驟僅為本發明的判斷電路240產生該判斷值的一較佳實施例，熟習此項技藝者可依需要自行調整流程圖400中的各項參數。其判斷的步驟也可以做對應的調整或調動。
在本發明的另一實施例中，像素檢查裝置210在計算目標像素116與其它比對像素間的信號值差異時，除了可採用像素為基(Pixel-based)的計算方式，亦可採用邊緣檢測(Edge Detection)的方式作為計算的基礎。換言之，像素檢查裝置210的兩個減法器(216、218)均可分別以一邊緣檢測器(Edge Detector)取代。例如，像素檢查裝置210可以目標像素116作為邊緣檢測的中心，找出與掃描線20上相對應的像素所形成的一第一邊緣，以及與掃描線40上相對應的像素所形成的一第二邊緣。當比較器220檢查出該第一邊緣與該第二邊緣兩者的斜率乘積為負數時，則輸出邏輯1信號，而其它的情況下則輸出邏輯0信號。前述的邊緣檢測器可應用熟習此項技藝者所熟知的各種邊緣檢測方式，找出目標像素116與前後掃描在線的像素所形成的兩條邊緣線，以供比較器220依預設方式產生相對應於目標像素116的該感測值。
另外，在本發明的另一實施例中，計數裝置230可僅包含一計數器234，而不需要定限閥232。在此情況下，計數器234會加總該第一場Fn中所有像素的感測值，並將加總的結果輸出作為相對應於該第一場Fn的計數值CNT_Fn』。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明專利的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種視頻檢測裝置，該檢測裝置包含有一像素檢查裝置，用以處理一第一場中一目標掃瞄線的一目標像素，藉由比較於一第二場內與該目標掃瞄線相對應的一第一掃瞄線及一第二掃瞄線中的多個比對像素間的信號值差異，以產生相對應於該目標像素的一感測值；一計數裝置，耦合於該像素檢查裝置，用以依據該像素檢查裝置輸出的感測值，以產生相對應於該第一場的一計數值；以及一判斷電路，耦合於該計數裝置，用以根據該計數值產生一判斷值。
2.如權利要求1所述的檢測裝置，其中，該判斷值是代表該第一及第二場所組成的一幀有無影像鋸齒現象、或有無場位移或兩者。
3.如權利要求1所述的檢測裝置，其中，該計數裝置是一計數器，用以加總該第一場中所有像素的感測值，以產生該計數值。
4.如權利要求1所述的檢測裝置，其中，該計數裝置另可包含有一定限閥，用以比較該第一場中一掃瞄線的所有像素的感測值的總和與一第一臨界值，以產生一相對應於該掃瞄線的比較值；以及一計數器，耦合於該定限閥，用以計算該第一場中所有掃瞄線的比較值總和，以產生該計數值。
5.如權利要求1所述的檢測裝置，其中，該判斷電路另可包含有一緩存器，用以儲存與該第一場相接鄰且位於該第一場之前的多個場的計數值；一運算單元，耦合於該緩存器，用以對該第一場以及儲存於該緩存器中的計數值進行運算，以產生該判斷值。
6.如權利要求1所述的檢測裝置，其中，該像素檢查裝置包括一第一延遲器，用以輸出該第一掃瞄線的比對像素；一第二延遲器，用以輸出該第二掃瞄線的比對像素；一第一減法器，接收該目標像素及該第一掃瞄線的比對像素，並輸出一第一信號差異值；一第二減法器，接收該目標像素及該第二掃瞄線的比對像素，並輸出一第二信號差異值；以及一比較器，接收該第一與第二信號差異值，並輸出該目標像素的該感測值。
7.一種視頻檢測方法，其包含有比較位於一第一場的一目標掃瞄線中的一目標像素數據，以及在一第二場內與該目標掃瞄線相對應的一第一掃瞄線及一第二掃瞄線中的多個比對像素間的信號值差異；依據該目標像素數據與這些比對像素間的信號值比較結果，產生一相對應於該目標像素的感測值；依據該第一場中所有像素的感測值，產生相對應於該第一場的一計數值；以及依據該計數值產生一判斷值。
8.如權利要求7所述的方法，其另包含有加總該第一場中一掃瞄線的所有像素的感測值，並比較這些感測值的總和與一第一臨界值，以產生一相對應於該掃瞄線的比較值；以及計算該第一場中所有掃瞄線的比較值總和，以產生該計數值。
9.如權利要求7所述的方法，其另包含有對該第一場的計數值，以及與該第一場相接鄰且位於該第一場之前的多個場的計數值進行運算，以產生該判斷值。
10.如權利要求7所述的方法，其中，該判斷值是代表該第一及第二場所組成的一幀有無影像鋸齒現象、或有無場位移或兩者。
全文摘要
一種視頻檢測方法，其包含有比較位於一第一場的一目標掃瞄線中的一目標像素數據，以及在於一第二場內與該目標掃瞄線相對應的一第一掃瞄線及一第二掃瞄線中的多個比對像素間的信號值差異；依據該目標像素數據與這些比對像素間的信號值比較結果，產生一相對應於該目標像素的感測值；依據該第一場中所有像素的感測值，產生相對應於該第一場的一計數值；以及依據該計數值產生一判斷值；其中該判斷值是代表該第一及第二場所組成的幀有無影像鋸齒現象以及有無場位移。
文檔編號H04N5/14GK1630338SQ200310120649
公開日2005年6月22日 申請日期2003年12月16日 優先權日2003年12月16日
發明者趙柏偉 申請人:瑞昱半導體股份有限公司