边缘检测方法、移动检测方法、像素插补方法及相关装置

摘要

公开了应用升频取样的边缘检测方法、移动检测方法、像素插补方法及相关装置。像素插补方法用来在目标画面中插补产生目标像素的像素值。像素插补方法包含：对所述目标画面进行升频取样，产生相对应于所述目标画面的升频画面；以及依据所述升频画面来对所述目标像素进行插补。依据本发明，可以改善边缘或移动检测的准确度以及所插补出的图像的画质。

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术，尤其涉及应用升频取样的边缘检测方法、应用升频取样的移动检测方法、或应用升频取样的像素插补方法及相关装置。

背景技术

像素插补运算是一种应用相当广泛的图像处理技术。举例而言，在进行图像去交错化(deinterlacing)处理或是图像缩放(image scaling)处理时，便会利用像素插补运算来产生所需的像素值。因此，像素插补运算的成效对插补出的图像的画质有相当大的影响。然而，过去一般所使用的像素插补方法，在画面中出现某些特定图案时，有可能会导致图像品质不佳的情形。

请参阅图1，图1显示现有技术中，在进行场内像素插补时进行边缘检测的一例的示意图。在一场(例如奇场或偶场)中，一般均包含复数条扫描线，而每一条扫描线中则包含复数个像素。为了方便说明，于图1中仅显示出奇场的其中两条扫描线(假设为第一条及第三条)，其中每一条则分别显示出7个像素P₁₁P₁₂P₁₃P₁₄P₁₅P₁₆P₁₇、P₃₁P₃₂P₃₃P₃₄P₃₅P₃₆P₃₇，并且假设在原始画面中的图案为一方向为右上-左下的白色斜线。因此，第一条扫描线中7个像素所对应的像素值为0、0、0、0、255、255、0，而第三条扫描线中7个像素所对应的像素值为0、255、255、0、0、0、0(其中像素值0代表黑色，255代表白色)。很明显，若要利用第一条扫描线以及第三条扫描线来插补出介于两者间的第二条扫描线时，理论上第二条扫描线的P24像素所对应的像素值应该插补出255，才能显示出一条正确的白色斜线。然而，若是在此例中，在进行场内插补时所应用的边缘检测技巧为业界所现有的3点区块搜寻(blocksearch)的话，则右上-左下的边缘方向将不会有机会被选择到，反而是左上-右下的边缘方向会被选择到，而致导P24像素所对应的像素值最后成为不正确的0，这将使得整张图片在显示时在视觉上产生断线及闪烁。

请参阅图2，图2显示现有技术中进行去交错化运算时进行移动检测的一例的示意图。如图2所示，一图框(frame)200(其中各像素线上的像素值分别为255 255 255、255 255 255、255 255 255、0 0 0、0 0 0、255 255 255)由一奇场210(P_o11P_o12P_o13、P_o21P_o22P_o23、P_o31P_o32P_o33)以及一偶场220(P_e11P_e12P_e13、P_e21P_e22P_e23、P_e31P_e32P_e33)所组成，现有判别图像在奇场210的P_o22之处是否有位移，一般计算P_o22以及奇场210内与P_o22相邻的像素(P_o11、P_o12、P_o13、P_o21、P_o22、P_o23、P_o31、P_o32以及P_o33)与其相邻场，如偶场中相对应位置的像素，即P_e22以及偶场420内与P_e22相邻的像素(P_e11、P_e12、P_e13、P_e21、P_e22、P_e23、P_e31、P_e32以及P_e33)之间的绝对值差总和(sum of absolute difference，SAM)是否到达一临界值(例如1500)，如果超越该临界值则判断为有位移(motion)，反之则判断为静止(still)。举例来说，图框200原本应为一静止图像，但在此例子中，因为如上述所计算出的SAM值为1530(255×6)系大于临界值1500，所以图像将会被视为有位移，如此一来，奇场210中P_o22之处的去交错化运算将舍场间插补(inter-fieldinterpolation)而就场内插补(intra-field interpolation)，因而造成图像闪动的现象。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种边缘检测方法、一种移动检测方法、及一种像素插补方法及相关装置，在进行边缘或移动检测的流程当中、或进行像素插补的流程当中，对图像进行升频取样，以改善边缘或移动检测的准确度以及所插补出的图像的画质。

本发明的实施例公开了一种像素插补方法，用来在目标画面中插补产生目标像素的像素值。所述方法包含：对所述目标画面进行升频取样(up-sampling)，产生相对应在所述目标画面的升频画面；以及依据所述升频画面来对所述目标像素进行插补。

本发明的实施例还公开一种像素插补装置，用来对输入图像进行插补，以产生输出图像，所述像素插补装置包含：升频取样单元，用来对所述输入图像进行升频操作，以产生升频图像；以及像素插补单元，耦接在所述升频取样单元，用来依据所述升频图像产生所述输出图像。

本发明的实施例还公开一种边缘检测方法，其包含：对目标画面进行升频取样产生相对应在所述目标画面的升频画面；以及依据所述升频画面来对所述目标像素进行边缘检测。

本发明的实施例还公开一种边缘检测装置，其包含：升频取样单元，用来对目标画面进行升频取样产生相对应在所述目标画面的升频画面；以及边缘检测器，用来依据所述升频画面来对所述目标像素进行边缘检测。

本发明的实施例还公开一种移动检测方法，其包含：对目标画面进行升频取样产生相对应在所述目标画面的升频画面；以及依据所述升频画面来对所述目标像素进行移动检测。

本发明的实施例还公开一种移动检测装置，其包含：升频取样单元，用来对目标画面进行升频取样产生相对应在所述目标画面的升频画面；以及移动检测器，用来依据所述升频画面来对所述目标像素进行移动检测。

附图说明

图1显示现有边缘检测的示意图。

图2显示现有移动检测的示意图。

图3为本发明一实施例的像素插补装置的功能方块图。

图4显示图3的像素插补系统所执行的像素插补的操作流程图。

图5显示本发明一实施例的边缘检测的示意图。

图6显示本发明一实施例的位移检测的示意图。

图7为本发明第二实施例的像素插补装置的功能方块图。

附图中的附图标记说明如下：

100        像素插补装置

110        升频取样单元

120        像素差补单元

121        边缘检测器

122        场内插补单元

123        位移检测器

124        场间插补单元

125        位移调适插补单元

具体实施方式

为了方便说明本发明的像素插补装置及方法，以下所列出的实施例将均以平面显示器或采用面板显示技术的数字电视中的去交错化处理(deinterlacing)为例进行说明，但是熟悉图像处理技术的人均应理解，本发明亦可使用于如图像缩放等其他像素插补的应用领域中，并在了解本发明所公开的实施例及本发明的精神后，在其他应用领域中类推适用并据以实施。

请参阅图3，图3为依据本发明一实施例的像素插补装置300的功能方块图。如图3所示，像素插补装置300用来对一目标画面(例如一奇场或一偶场)进行去交错化处理，以产生目标像素的像素值，像素插补装置300包含升频取样单元310以及像素插补单元320。在本实施例中，升频取样单元310在所述目标画面上的每一像素线(例如水平像素线及/或垂直像素线)上每对相邻的二像素之间，依照一升频取样演算法，产生一额外的像素值，如此以产生相对应在所述目标画面的一升频画面。在本实施例中，所述升频取样演算法系将前述相邻的二像素的像素值进行平均，来计算出所述额外的像素值，而如此的升频取样运算，其实现方式为熟悉此项技术者所广泛熟知，例如利用线缓冲器(line buffer)或场缓冲器(field buffer)将输入的像素值暂存起来，再利用如加法器及平移器(shifter)等基本运算单元对暂存起来的像素值进行平圴运算等方式，其细节即不在此赘述。又升频取样演算法并不限于仅可以如本实施例中所公开者，亦可采用其他运算法则、或参考其他像素值的演算法。

像素插补单元320则依据升频画面来对目标像素进行插补。在本实施例中，像素插补单元320还包含边缘检测器321、场内插补单元322、移动检测器323、场间插补单元324、以及选择单元325。如图3所示，边缘检测器321依据所述升频画面执行一边缘检测(edge detection)，而场内插补单元322则依据所述边缘检测的结果，对所述升频画面来执行一场内插补(intra-fieldinterpolation)。此外，移动检测器323依据所述升频画面执行一移动检测(motion detection)，以判断目标画面的移动与否及/或其移动的程度，而场间插补单元324则对未经过升频取样运算处理的原始目标画面执行一场间插补(inter-field interpolation)。最后，选择单元325则会依照移动检测器323的移动判断结果，来决定选择将场内插补的结果抑或是将场间插补的结果作为输出图像。在本实施例中，当所述目标像素经判断为对应一静止物件时，则选择单元325系输出场间插补的结果，而当所述目标像素经判断为对应一移动物件时，则选择单元325系输出场内插补的结果。

在上述实施例中，关于边缘检测器321、位移检测器323、场内插补单元322、及场间插补单元324等各个组成元件的实现方式，均属熟悉图像处理技术的人所广泛悉知范围，故其详细实施方式将不在此赘述。而在本实施例中，选择单元325系采用一般常见的多工器(multiplexer)来实现，但是其亦可使用其他常见或创新的电路组件来实现。有更甚者，选择单元325亦可以更复杂的运算单元来取代，而依据位移检测或其他检测的结果，来对场内插补及场间插补的结果进行如加权平均等的运算，以产生输出图像。

图4显示图3的像素插补系统300所执行的像素插补的操作流程图。请注意，流程图中各步骤的实施顺序仅为一实施例，而非用于局限本发明的实际实施方式。像素插补的运作包含下列步骤：

步骤400：接收输入图像的一目标画面。

步骤410：执行场间插补；场间插补单元324，针对所述原始目标画面来执行一场间插补以对所述目标像素进行插补。

步骤420：进行升频取样；升频取样单元310对所述目标画面进行升频取样，产生相对应于所述目标画面的一升频画面。

步骤430：执行边缘检测；边缘检测器321对所述升频画面执行边缘检测。

步骤440：执行场内插补；场内插补单元322依据所述边缘检测的结果以及所述升频画面来执行一场内插补以对所述目标像素进行插补。

步骤450：执行移动检测；位移检测器323对所述升频画面执行移动检测。

步骤455：依照位移检测器323的检测结果，判断所述目标像素是否对应一静止物件。若是，则执行步骤460，若否，则执行步骤470。

步骤460：输出场间插补的结果；选择单元325决定将场间插补的结果作为输出图像。

步骤470：输出场内插补的结果；选择单元325决定将场内插补的结果作为输出图像。

请参阅图5，图5显示本发明一实施例的边缘检测的示意图。在原本的目标画面(奇场或偶场)中，一般均包含复数条扫描线，而每一条扫描线中则包含复数个像素。为了方便说明，在图1中仅显示出奇场的其中两条扫描线(假设为第一条及第三条)，其中每一条则分别显示出7个像素P₁₁P₁₂P₁₃P₁₄P₁₅P₁₆P₁₇、P₃₁P₃₂P₃₃P₃₄P₃₅P₃₆P₃₇，并且假设在原始画面中的图案为一方向为右上-左下的白色斜线，亦即，第一条扫描线中7个像素所对应的像素值分别为0、0、0、0、255、255、0，而第三条扫描线中7个像素所对应的像素值分别为0、255、255、0、0、0、0(其中像素值0代表黑色，255代表白色)。请注意，图5所示的扫描线的个数与每一扫描线所具有的像素的个数仅用来作为范例说明，并非本发明的限制条件。

在本实施例中，首先升频取样单元310将第一条扫描线以及第三条扫描线升频取样成为P₁₁P_11.5P₁₂P_12.5P₁₃P_13.5P₁₄P_14.5P₁₅P_15.5P₁₆P_16.5P₁₇以及P₃₁P_31.5P₃₂P_32.5P₃₃P_33.5P₃₄P_34.5P₃₅P_35.5P₃₆P_36.5P₃₇，其中P_11.5为P₁₁与P₁₂的平均值，其余依此原则类推，所以在第一条扫描线中，13个像素所对应的像素值便为0、0、0、0、0、0、0、128、255、255、255、128、0，而在第三条扫描线中，13个像素所对应的像素值便为0、128、255、255、255、128、0、0、0、0、0、0、0，很明显地，在此例中，若在进行场内插补时应用的边缘检测技巧仍为3点区块搜寻(block search)，则熟知此技术的人士应当了解，由在P₁₅P_15.5P₁₆的值为255、255、255，P₃₂P_32.5P₃₃的值亦为255、255、255，因此右上-左下的边绿方向将会被选择到，故第一条扫描线与第三条扫描线之间第二条扫描线上的像素P₂₄所对应的像素值将插补成为255，这也使得整张图片显示一所欲的白色斜线，如此便可解决上述现有像素插补的问题。

请参阅图6，图6显示本发明一实施例的位移检测的示意图。如图6所示，一图框600(其中各像素线上的像素值分别为0 0 0、0 0 0、255 255 255、255 255 255、255 255 255、0 0 0)由一奇场610(P_o11P_o12P_o13、P_o21P_o22P_o23、P_o31P_o32P_o33)以及一偶场620(P_e11P_e12P_e13、P_e21P_e22P_e23、P_e31P_e32P_e33)组成。请注意，图6所示的扫描线的个数与每一扫描线所具有的像素的个数仅用来作为范例说明，并非本发明的限制条件。升频取样单元310将奇场610以及偶场620分别升频为一升频奇场612以及一升频偶场622，请注意，在此时升频取样单元310是以垂直像素线上每两相邻的第一像素以及第二像素中间插补产生第三像素以进行升频取样(例如，P_o1.51为P_o11与P_o21的平均值)。

如前所述，现有判别图像在奇场210的P_o22之处是否有位移，系计算P_o22以及奇场210内与P_o22相邻的像素(P_o11、P_o12、P_o13、P_o21、P_o22、P_o23、P_o31、P_o32以及P_o33)与其相邻场，如偶场中相对应位置的像素，即P_e22以及偶场420内与P_e22相邻的像素(P_e11、P_e12、P_e13、P_e21、P_e22、P_e23、P_e31、P_e32以及P_e33)之间的SAM值是否到达一临界值(例如1500)，如果超越所述临界值则判断为有位移，反之则判断为静止。而在本实施例中，判别图像在奇场610的P_o22之处是否有位移，系计算P_o22以及升频奇场612内与P_o22相邻的像素(P_o1.51、P_o1.52、P_o1.53、P_o21、P_o22、P_o23、P_o2.51、P_o2.52以及P_o2.53)与其相邻场，如偶场中相对应位置的像素，即P_e22以及升频偶场622内与P_e22相邻的像素(P_e1.51、P_e1.52、P_e1.53、P_e21、P_e22、P_e23、P_e2.51、P_e2.52以及P_e2.53)之间的SAM值是否到达一临界值(例如1500)，如果超越所述临界值则判断为有位移，反之则判断为静止。熟知此技术的人士应可很明显了解，不似现有方法的误判结果，依照本实施例所计算出来的SAM值(128×3＝384)小在临界值1500，而正确地将静止的目标像素判断为静止，因此本发明对升频取样处理后的场进行位移检测将可有效地避免将静态图像误判为动态图像，因而可避免错误地使用场内插补所造成的图像闪动。

须注意的是，虽然在上述的实施例中，场内插补单元322对经过升频取样后的升频画面中的像素数据进行场内插补的操作，而场间插补单元324则对未经升频取样的原始目标画面中的像素数据行场间插补的操作，但是熟悉此项技术者应可理解，这样做并非本发明的限制条件。不论场内插补单元322使用升频取样前或升频取样后的画面来进行其插补，亦不论场间插补单元324使用升频取样前或升频取样后的画面来进行其插补，其均能够享有本发明的优点，图7所示即为场内插补单元722及场间插补单元724均使用升频取样后的升频画面来进行插补操作的一例。同样地，虽然在上述实施例中，边缘检测器321及位移检测器323均利用经过升频取样后的升频画面中的像素数据进行其检测，但是这并不是本发明的限制条件，即使仅有其中之一使用升频后的数据，其仍可享有本发明的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。