自适应图像画面去交错装置及方法

摘要

一种自适应图像画面去交错装置及方法，包含一线段特征差值计算模块，其计算图像画面中线段的一线段特征差值；一移动向量计算模块，其计算图像画面中包含线段的宏块的移动向量；一内块数量计算模块，其计算图像画面中的内块数量；一触发值产生模块，其判断内块数量是否大于第一临界值，以选择触发值的产生方式；以及一图像画面处理模块，其判断触发值是否大于第二临界值，以选择去交错算法进行线段的去交错处理。

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像画面去交错装置及方法，特别涉及一种自适应图像画面去交错装置及方法。

背景技术

随着科技的发展，影音媒体的播放质量日益趋高，然而不同的图像处理方法，使得影音媒体在播放时，播放质量受到影响，其中一个明显的例子是将隔行扫描(interlace scan)的图像在逐行扫描(progressive scan)的图像播放平台播放。

隔行扫描图像由两个视场(field)组成，其中每一个视场只包含图像的奇数线或图像的偶数线，所以在隔行扫描图像之中，每个奇数视场图像和偶数视场图像其分辨率只有原来图像的一半。隔行扫描方式的优点在于动态图像显示流畅，但缺点则是屏幕会产生闪烁。相较之下，逐行扫描的扫描速度是隔行扫描的两倍，所以画面较为纤细且清晰，因此目前的影音设备大都以逐行扫描方式来扫描及显示图像。

现今模拟电视的扫描标准有National Television SystemCommittee(NTSC)以及Phase Alternation by Line(PAL)二种，其中NTSC系统的图像仍是采用隔行扫描的方式，若直接将NTSC系统的图像直接播放于逐行扫描的显示系统，只能分别显示奇数视场和偶数视场的画面，因此播放图像的分辨率只有原来图像一半的分辨率，图像的播放质量将大打折扣；另一方面，若直接将隔行扫描的DVD图像直接播放于逐行扫描的显示系统，亦会产生前述的情况。为解决隔行扫描图像在逐行扫描播放平台播放时播放质量降低的问题，必须针对隔行扫描图像进行去交错处理(De-interlace)。去交错处理可以说是将隔行扫描图像转换成逐行扫描图像的一种方法。

去交错处理包含两种基本的线性转换技术，分别是编织处理(Weave)及摆动处理(Bob)。如图1A所示，编织处理是将两个输入视场(一奇数视场和一偶数视场)重叠或编织在一起，以产生一个顺序帧。如图1B所示，摆动处理是仅接受输入图像的其中一个视场(例如只接受偶数线的图像)，而丢弃另一个视场(即奇数线的图像)，因此画面在垂直方向的分辨率会变成原始图像的一半，为了让图像恢复成为原始图像的分辨率，通过同视场的两条相邻扫描线去填补彼此间被丢弃的另一视场扫描线。

编织处理对于静态图像有不错的处理效果，然而对于动态图像而言，编织处理会产生图像对准误差(misalignment)，因此图像会出现锯齿状或是毛边的画面，使得播放质量下降；另一方面，摆动处理虽然可克服动态图像的图像对准误差，使动态图像较清晰及自然，但对于静态图像而言，经由摆动处理后的图像其垂直分辨率是降低后再以内插法补偿，使得画面容易模糊且较不锐利。

有鉴于此，提供一种自适应图像画面去交错方法及装置，使其能够针对隔行扫描图像的特性而选择适当的去交错演算处理方法，进而使动态图像或是静态图像都能够经由较佳的去交错处理以提升播放质量。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明提供一种自适应图像画面去交错方法及装置。

于是，依据本发明的自适应图像画面去交错装置包含一线段(LineSegment)特征差值计算模块、一移动向量计算模块、一内块(IntraBlock)数量计算模块、一触发值(Trigger Value)产生模块以及一图像画面处理模块。其中，线段特征差值计算模块计算图像画面中线段的线段特征差值，移动向量计算模块计算图像画面中包含线段的宏块(Macro Block)的移动向量，内块数量计算模块计算图像画面中的内块数量；触发值产生模块判断内块数量是否大于第一临界值，且当内块数量大于第一临界值时，依据线段特征差值产生一触发值，并当内块数量不大于第一临界值时，依据线段特征差值及移动向量产生触发值；图像画面处理模块判断触发值是否大于第二临界值，且当触发值大于第二临界值时，利用第一去交错算法进行线段的去交错处理，并当触发值不大于第二临界值时，利用第二去交错算法进行线段的去交错处理。

另外，依本发明的自适应图像画面去交错方法包含计算图像画面中线段的线段特征差值，并且计算图像画面中包含线段的宏块的移动向量，以及计算图像画面中的内块数量。接着，判断内块数量是否大于第一临界值，当内块数量大于第一临界值时，依据线段特征差值产生触发值，并且当内块数量不大于第一临界值时，依据线段特征差值及移动向量产生触发值。然后，判断触发值是否大于第二临界值，当触发值大于第二临界值时，利用第一去交错算法进行线段的去交错处理，并且当触发值不大于第二临界值时，利用第二去交错算法进行线段的去交错处理。

承上所述，依据本发明的自适应图像画面去交错方法及装置，包含一触发值产生模块以及一图像画面处理模块，能够针对图像画面中的线段特征差值、移动向量及内块数量，选择适当的去交错处理方法如摆动算法或编织算法，使得图像画面得以有较佳的显示效果。

附图说明

图1为一示意图，显示公知编织处理去交错方法以及摆动处理去交错方法；

图2为一示意图，显示依本发明较佳实施例的自适应图像画面去交错装置；

图3为一示意图，显示依本发明较佳实施例的自适应图像画面去交错方法；以及

图4为一示意图，显示依本发明较佳实施例的自适应图像画面去交错方法中目前画面以及参考画面之中不同视场的像素值。

组件符号说明：

11：视频图像缓冲模块

12：图像输出模块

13：图像显示模块

2： 自适应图像画面去交错装置

21：线段特征差值计算模块

22：移动向量计算模块

23：内块数量计算模块

24：触发值产生模块

25：图像画面处理模块

S01-S12：自适应图像画面去交错方法

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的自适应图像画面去交错装置。

如图2所示，本发明较佳实施例的自适应图像画面去交错装置2包含一线段特征差值计算模块21、一移动向量计算模块22、一内块数量计算模块23、一触发值产生模块24以及一图像画面处理模块25。另外，自适应图像画面去交错装置2可包括一视频图像缓冲模块11以及一图像输出模块12，分别用以提供图像画面及输出去交错后所产生的输出图像，并且还可包括一图像显示模块13，其接收并显示图像输出模块12所产生的输出图像。当然，其它熟悉该项技术者所熟知的等效修改或变更，亦应包含于本发明的范畴，例如图像显示模块可以是包含于自适应图像画面去交错装置中(图中未显示)。

线段特征差值计算模块21计算图像画面中线段的线段特征差值，移动向量计算模块22计算图像画面中包含线段的宏块的移动向量，内块数量计算模块23计算图像画面中的内块数量。触发值产生模块24判断内块数量是否大于第一临界值，且当内块数量大于第一临界值时，依据线段特征差值产生触发值，并当内块数量不大于第一临界值时，依据线段特征差值及移动向量产生触发值。图像画面处理模块25判断触发值是否大于第二临界值，且当触发值大于第二临界值时，利用第一去交错算法进行线段的去交错处理。其中第一去交错算法可为摆动(Bob)算法，并当触发值不大于第二临界值时，利用第二去交错算法进行线段的去交错处理，其中第二去交错算法可为编织(Weave)算法。

以下将参考图3与图4所示，说明依本发明较佳实施例的自适应图像画面去交错方法，须注意，本方法可以实施于上述的自适应图像画面去交错装置2中，故以下说明将配合前述各模块及其组件符号。

依本发明较佳实施例的自适应图像画面去交错方法包含以下步骤S01至步骤S12。在步骤S01中，图像画面从视频图像缓冲模块11读取，其中图像画面可为一经译码后的MPEG图像画面，亦可为一P帧(Predicted frame)资料，且P帧资料内包含移动向量。

在步骤S02中，线段特征差值计算模块读入参考画面以及目前画面的宏块内的像素数据后，选定一线段宽度值使得宏块所对应的图像范围中，每个扫描线内可再分为固定大小的线段。通过比较不同画面但相同线段位置的线段特征值，并以此比较结果作为线段特征差值。

线段特征值(δ_i，n，m)可由画面内选定大小的线段中，计算两不同视场间相邻扫描线中，相对位置的像素值差绝对值，再将各个像素值差绝对值相加后以产生，其计算公式如式【1】所示：

$>{}_{}>=>Dif>>(>i>:>n>:>m>)>>=>>\Sigma >>k>=>1>>j>>>|>Odd>>(>n>)>>\_>LineSeg>>(>m>)>>\_>Pix>>(>k>)>>>s>$

-Even(n+1)_LineSeg(m)_Pix(k)|                     【1】

其中i表示目前画面，n表示画面的扫描线行数，m表示为此扫描线中第几个线段，j表示为线段的宽度(单位为像素)，且其宽度具有可调整性；k表示像素在此线段的位置。

计算目前画面的线段特征值(δ_i，n，m)以及参考画面的线段特征值(δ_i-1，n，m)后，将目前画面以及参考画面的线段特征值二者之差取绝对值即是线段特征差值，线段特征差值(Δ_i，n，m)计算公式如式【2】所示：

Δ_i，n，m＝|(δ_i，n，m)-(δ_i-1，n，m)|             【2】

在目前画面以及参考画面之中，不同视场的像素值。当线段宽度为4时，目前画面的奇数视场中，其第一线段内第1至第4个像素值为(10，64，70，83)，偶数视场中第一线段的第1至第4个像素值为(13，40，65，70)，依式【1】可计算出目前画面第一个线段的特征值为45，计算过程如下式【3】所示。另外，参考画面的奇数视场中，其第一线段内第1至第4个像素值为(11，10，64，70)，偶数视场中第一线段的第1至第4个像素值为(10，13，40，65)，依式【1】可计算出参考画面第一个线段的特征值为33，计算过程如下式【4】所示。计算出目前画面以及前画面的线段特征值之后，依式【2】计算出线段特征差值为12，计算过程如下式【5】所示。

δ_i，n，m＝∑(|10-13|+|64-40|+|70-65|+|83-70|)＝45      【3】

δ_i-1，n，m＝∑(|11-10|+|10-13|+|64-40|+|70-65|)＝33    【4】

Δ_i，n，m＝|(δ_i，n，m)-(δ_i-1，n，m)|＝|45-33|＝12     【5】

在步骤S02计算出线段特征差值后，在步骤S03中，移动向量计算模块读入宏块内的移动向量，与线段特征差值计算模块处理的线段位于同一宏块。由于移动向量值是记录同一时间中不同视场间的某一特定块的位移量(displacement)，因此移动向量是以一具体的坐标值(coordinates value)来表示，并且依序读取块的移动向量值，就能重建画面。另外，块大小一般可为8×8像素或16×16像素，也可使用其它大小的像素来组成，其视执行去交错处理装置的性能及所提供的内存大小而调整。

在撷取到移动向量后，移动向量计算模块以移动向量的X轴长度与移动向量的Y轴长度相加，作为移动向量的一直角长度。例如，所撷取的移动向量值为(1，-32)，此表示块在X轴正向位移1个像素，而在Y轴方向负向位移32个像素，此移动向量的直角长度为33，其计算如式【6】：

              |1|+|-32|＝33                     【6】

在步骤S03计算出移动向量的直角长度后，进入步骤S04。在步骤S04中，内块数量计算模块计算一个完整的图像画面之中，所有被标记为内块的宏块的数量。若宏块被标记为内块，代表宏块内并无移动向量，所以宏块的图像内容不是由移动向量以及移动向量参考的块所构成，而是直接由宏块内记载的像素数据所构成，换句话说，图像画面中被标记为内块的宏块越多，图像画面与参考画面的相关性越少。

在步骤S05中，触发值产生模块是判断步骤S04之中，内块数量计算模块所计算的内块数量是否大于第一临界值。如果当内块数量大于第一临界值时则进入步骤S06，并在步骤S06中，依据线段特征差值产生一触发值；如果内块数量不大于第一临界值时则进入步骤S07，并在步骤S07之中，依据线段特征差值以及移动向量产生一触发值。执行步骤S06或是步骤S07产生触发值之后，进入步骤S08。

在步骤S08中，图像画面处理模块判断在步骤S06或是步骤S07所产生的触发值是否大于第二临界值。若触发值大于第二临界值时，则进入步骤S09，并在步骤S09中，针对步骤S02中所处理的目前画面线段，利用第一去交错算法进行去交错处理，其中第一去交错算法可为摆动(Bob)算法；如果触发值不大于第二临界值时，则进入步骤S10，并在步骤S10之中，针对步骤S02中所处理的目前画面线段，利用第二去交错算法进行去交错处理，其中第二去交错算法可为一编织(Weave)算法。执行步骤S09或是步骤S10执行去交错算法后，进入步骤S11。

在步骤S11中，判断整个图像画面是否已经处理完毕，若有还未处理的线段以及图像则进入步骤S02继续处理，若已经处理完毕则进入步骤S12。

在步骤S12中，结束去交错处理流程，并可将去交错后的图像输出至图像输出模块，以便将去交错后的图像构成一输出图像，进而输出至各种显示设备。

综上所述，依据本发明的自适应图像画面去交错方法及装置，包含一触发值产生模块以及一图像画面处理模块，能够针对图像画面中的线段特征差值、移动向量及内块数量，选择适当的去交错处理方法如摆动算法或编织算法，使得图像画面得以有较佳的显示效果。

以上所述仅为举例性，而非为限制性的。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行等效修改或变更，均应包含于所附的权利要求中。