[发明专利]使用运动和空间相关的隔行向逐行转换装置和方法

说明书

本发明涉及使用运动和空间相关的隔行向逐行转换(interlaced-to-progressive conversion)装置和方法。特别是，本发明涉及依据运动和空间相关通过空间或时间地内插将隔行图像信号转换成逐行图像信号的装置和方法。

通常，隔行向逐行转换(IPC)装置已广泛用于减少因隔行扫描造成的许多后生现象(artifacts)，即，在诸如NTSC、PAL、SECAM等系统中的垂直分辨率劣化、扫描行闪烁、和宽域闪烁。

近来，由于高清晰度电视(HDTV)系统采用了对于信号格式的多种标准并经常需要在不同格式的标准输入/输出信号间进行转换，因此，隔行向逐行转换装置已变得更加重要。

已在早期阶段发展起来的隔行向逐行转换算法供诸如NTSC、PAL、SECAM等系统使用。已提出的各种算法通常以重放被排除在隔行扫描以外的行的内插为基础。

在1989年8月的IEEE学报消费者电子学(consumer electronics)第35卷第3号第279-289页由D.I.C.Hentschei发表的题为“用于减少闪烁的中值滤波和垂直边缘控制的内插器的比较”的参考文献[1]中公开了所提出的减少这些后生现象的算法、根据简单的行重复与垂直滤波的内插方法、和基于垂直边缘信息的方法。

在1994年《HDTV国际讨论会会刊》上由D.Bagni、R.Lancini、S.Landi、和S.Tubaro发表的题为“HD-TV空间-时间向上变换”的参考文献[2]中公开了根据边缘方向的内插方法。

在1989年5月美国Portland的IEEE ISCAS-89会刊第433-436页由J.Juhola、A.Nieminen、J.Salo、和Y.Neuvo发表的题为“使用加权中值滤波的扫描速率转换”的参考文献[3]中公开了基于加权中值滤波器的非线性高速内插方法。

在1990年10月瑞士Lausanne的《SPIE可视通信和图像处理会刊》第132-135页由A.Lehtonen和M.Renfors发表的题为“非线性五点形内插滤波”的参考文献[4]中公开了基于FIR中值混合滤波器的算法。

在1994年《HDTV国际讨论会会刊》上由H.Blume、L.Schwoerer、和K.Zygis发表的题为“基于使用互补中值滤波器的向上变换的子带”的参考文献[5]中公开了基于互补中值滤波器的算法。

设在North Holland的L.Chiariglione Ed.，Elsevier科学出版社在1988年的《HDTV信号处理》第421-430页发表的T.Doyle的题为“EDTV应用的隔行向逐行转换”的参考文献[6]中公开了基于根据方向的中值滤波的算法。

在1986年的IEEE学报消费者电子学第32卷第3号第237-240页由P.Frenchen发表的题为“两个集成逐行扫描转换器”的参考文献[7]；和1986的《IEEE技术论文文摘》第186-187页由T.Doyle和P.Frencken发表的题为“电视图像中值滤波”的参考文献[8]公开了基于垂直-时间中值滤波器的算法。

另外，在1989年8月的IEEE学报消费者电子学第33卷第3号第266-271页由N.Suzuki等人发表的题为“在IDTV接收机中用于完善运动自适应预扫描转换的改进合成运动信号”的参考文献[9]中；和1990年5月的IEEE学报消费者电子学第36卷第2号第110-114页由C.P.Markhauser发表的题为“带有二维轮廓增强的运动自适应预扫描转换器”的参考文献[10]公开了运动自适应方案。

上面的隔行向逐行转换方法可大致分为空间内插方法、时间内插方法和空间内插和时间内插组合的三维内插方法。

在三维内插方法中，由于错误的时间内插可导致诸如后生现象撕裂(tearing-artifact)之类的图像质量劣化，检测图像中的运动并根据所检测的运动适当地执行时间内插是很重要的。这归因于由于实际图像信号中时间取样速率小于奈奎斯特(Nyquist)速率而使可在理论上确定的最大时间频率被限定的事实造成的。

然而，正如本发明所提出的：通过与运动信息一起使用取样的空间信息可以增加运动信息的可靠性。

本发明的一个目的是一种隔行向逐行转换装置，用于依据运动和空间相关通过进行空间内插或时间内插将隔行图像信号转换成逐行图像信号。

本发明的另一个目的是一种三维隔行向逐行转换方法，用于依据运动和空间相关选择和输出空间内插或时间内插的图像信号之一。