專利名稱：一種數(shù)字電視75Hz線性行插補(bǔ)與場(chǎng)頻提升方法
一、所屬領(lǐng)域本發(fā)明屬于計(jì)算視頻、電視掃描格式轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到數(shù)字電視中75Hz線性行插補(bǔ)與場(chǎng)頻提升方法。
背景技術(shù)：
掃描格式轉(zhuǎn)換是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的計(jì)算視頻、高清晰度電視和傳統(tǒng)電視存在的共同問題，掃描格式需要在不同的制式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，是目前數(shù)字化電視非常重要的研究領(lǐng)域?，F(xiàn)行HDTV接收機(jī)常用的掃描格式有50Hz逐行，60Hz逐行，100Hz隔行。50Hz逐行與60Hz逐行能夠較好的解決行間爬行以及行結(jié)構(gòu)現(xiàn)象，但仍有較明顯的大面積閃爍現(xiàn)象。100Hz隔行掃描方式很好的解決了大面積閃爍現(xiàn)象，但行結(jié)構(gòu)和爬行現(xiàn)象明顯。在給定帶寬的情況下，行頻與場(chǎng)頻即空間分辨率和時(shí)間分辨率這一矛盾是影響HDTV圖像質(zhì)量的重要因素。但目前還沒有一種方案能夠同時(shí)很好的解決圖像大面積閃爍和行間閃爍問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，為了彌補(bǔ)以上算法的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、便于硬件實(shí)現(xiàn)的數(shù)字電視75Hz線性行插補(bǔ)與場(chǎng)頻提升方法，能夠同時(shí)很好的解決圖像大面積閃爍和行間閃爍問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的解決方案是該數(shù)字電視75Hz線性行插補(bǔ)與場(chǎng)頻提升方法，包括線性行插補(bǔ)和場(chǎng)頻提升兩部分，其特征在于線性行插補(bǔ)是把兩場(chǎng)312.5行的隔行信號(hào)變換為416.5行的兩場(chǎng)隔行信號(hào)，增加圖像的垂直清晰度，場(chǎng)頻提升是把50Hz場(chǎng)頻變?yōu)?5Hz場(chǎng)頻；1)線性行插補(bǔ)方法
線性行插補(bǔ)首先將312.5行的兩場(chǎng)隔行信號(hào)直接插補(bǔ)合成一幀625行的逐行信號(hào)，然后在逐行信號(hào)的每?jī)尚兄g經(jīng)過線性內(nèi)插產(chǎn)生出新的3個(gè)內(nèi)插行，然后經(jīng)過1∶3抽樣，即隔兩行取一行的方式得到垂直分辨率為833行的逐行信號(hào)，即4∶3抽樣；最后把得到的逐行信號(hào)分為416.5行的奇偶兩場(chǎng)，此奇偶兩場(chǎng)即為線性行插補(bǔ)后的輸出兩場(chǎng)；2)場(chǎng)頻提升采用下述方法進(jìn)行方案①a、b、e、f四場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方案由A1、B1兩場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過線性行插補(bǔ)得到416.5行的兩場(chǎng)隔行信號(hào)A’1、B’1，A’1為輸出a場(chǎng)信號(hào)，B’1為輸出b場(chǎng)信號(hào)；A2、B2兩場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過線性行插補(bǔ)得到416.5行的兩場(chǎng)隔行信號(hào)A’2、B’2，A’2為輸出e場(chǎng)信號(hào)，B’2為輸出f場(chǎng)信號(hào)；c、d兩場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)方案c、d兩場(chǎng)為插補(bǔ)場(chǎng)，A1、A2兩場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行均值運(yùn)算，然后采用6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法形成625行的幀信號(hào)，通過4∶3抽樣生成833行的幀信號(hào)，將幀信號(hào)分拆成416.5行的奇偶兩場(chǎng)隔行信號(hào)，取奇場(chǎng)即為輸出c場(chǎng)信號(hào)。B1、B2兩場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行均值運(yùn)算，然后采用6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法形成625行的幀信號(hào)，通過4∶3抽樣生成833行的幀信號(hào)，將幀信號(hào)分拆成416.5行的奇偶兩場(chǎng)隔行信號(hào)，取偶場(chǎng)即為輸出d場(chǎng)信號(hào)；方案②a、b、e、f四場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方案由A1、B1兩場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過線性行插補(bǔ)得到416.5行的兩場(chǎng)隔行信號(hào)A’1、B’1，A’1為輸出a場(chǎng)信號(hào)，B’1為輸出b場(chǎng)信號(hào)；A2、B2兩場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過線性行插補(bǔ)得到416.5行的兩場(chǎng)隔行信號(hào)A’2、B’2，A’2為輸出e場(chǎng)信號(hào)，B’2為輸出f場(chǎng)信號(hào)；
c、d兩場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方案c場(chǎng)是由B1場(chǎng)經(jīng)6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法形成625行的幀信號(hào)，然后經(jīng)4∶3抽樣生成833行的幀信號(hào)，將幀信號(hào)分拆成416.5行的奇偶兩場(chǎng)隔行信號(hào)，取奇場(chǎng)得到c場(chǎng)輸出信號(hào)；d場(chǎng)是由A2場(chǎng)經(jīng)6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法形成625行的幀信號(hào)，然后經(jīng)4∶3抽樣生成833行的幀信號(hào)，將幀信號(hào)分拆成416.5行的奇偶兩場(chǎng)隔行信號(hào)，取偶場(chǎng)得到d場(chǎng)輸出信號(hào)；方案③a場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方案由A1場(chǎng)信號(hào)經(jīng)4∶3抽樣得到416.5行的隔行信號(hào)即為輸出a場(chǎng)信號(hào)；b、c兩場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方案由B1場(chǎng)信號(hào)經(jīng)4∶3抽樣得到416.5行的隔行信號(hào)，此隔行信號(hào)同時(shí)作為b、c兩場(chǎng)的輸出信號(hào)；d、e兩場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方案由A2場(chǎng)信號(hào)經(jīng)4∶3抽樣得到416.5行的隔行信號(hào)，此隔行信號(hào)同時(shí)作為d、e兩場(chǎng)的輸出信號(hào)；f場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方案由B2場(chǎng)信號(hào)經(jīng)4∶3抽樣得到416.5行的隔行信號(hào)即為輸出f場(chǎng)信號(hào)。
本發(fā)明的其他一些特點(diǎn)是所述6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法是1)設(shè)大小為N×M/2隔行視頻圖像經(jīng)過隔行掃描到逐行掃描變換后的圖像用I表示，且大小為N×M；在圖像的任一位置Pij(其中，i＝1，…，N，j＝1，…，M)的像素點(diǎn)用I(Pij)表示，其中i，j分別是行和列的坐標(biāo)；當(dāng)i為奇數(shù)時(shí)，表示當(dāng)前點(diǎn)來自奇場(chǎng)信號(hào)；當(dāng)i為偶數(shù)時(shí)，表示當(dāng)前點(diǎn)來自偶場(chǎng)信號(hào)；2)設(shè)I(Pij)為圖像邊緣點(diǎn)，此點(diǎn)必在其梯度最小的方向上，即在圖像邊緣方向上圖像的灰度值變化最?。蝗∫渣c(diǎn)I(Pij)為中心的3×3窗口，可定義I(Pij)的三個(gè)方向α方向，β方向和γ方向，且可得到點(diǎn)I(Pij)在α，β，γ這三個(gè)方向上的梯度為αI(Pij)＝[I(P(i+1)(j+1)-I(P(i-1)(j+1))]/2βI(Pij)＝[I(P(i)(j-1))-I(P(i)(j+1))]/2 (1)χI(Pij)＝[I(P(i-1)(j-1))-I(P(i+1)(j+1))]/23)由上可知，梯度的絕對(duì)值|αf|，|βf|和|χf|最小的方向就是當(dāng)前幀圖像在點(diǎn)I(Pij)處的邊緣方向；所以自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法的輸出可以定義為g(Pij)=12{fup+fdown}......(2)]]>或者g(Pij)＝Med{fup，fdown} (3)其中fup＝I(P(i+1)(j-1))，fdown＝I(P(i-1)(j+1)) 當(dāng)|αf|為最小值fup＝I(P(i)(j-1))，fdown＝I(P(i)(j+1)) 當(dāng)|βf|為最小值 (4)fup＝I(P(i-1)(j-1))，fdown＝I(P(i+1)(j+1)) 當(dāng)|χf|為最小值通過6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法后的逐行視頻信號(hào)，能夠很好地保護(hù)圖像的邊緣特性，這樣就可以修正因圖像運(yùn)動(dòng)而造成奇、偶兩場(chǎng)信號(hào)的差異，從而減小圖像的邊緣模糊現(xiàn)象。
所述4∶3抽樣算法是1)設(shè)圖像的大小為N×M，I1、I2、I3、I4是輸入圖像信號(hào)的行表示，O1、O2、O3、O4、O5是經(jīng)4∶3抽樣后的輸出圖像信號(hào)的行表示，L1、L2、L3是插入行；在輸入圖像的I1、I2、I3、I4行上分別取Iij、Ii(j+1)、Ii(j+2)、Ii(j+3)四個(gè)點(diǎn)(其中，i＝1，Λ，N，j＝1，Λ，M)；三個(gè)插入行上分別取Li(j+3)、Li(j+6)、Li(j+9)三點(diǎn)；五個(gè)輸出行上分別取Oij、Oi(j+1)、Oi(j+2)、Oi(j+3)、Oi(j+4)五點(diǎn)；2)在原始圖像的兩行之間線性的插入四行，L1、L2、L3是采用線性插值得出，因此有Li(j+3)＝(Iij+3Ii(j+1))/4Li(j+6)＝(Ii(j+1)+Ii(j+2))/2 (5)Li(j+9)＝(3Ii(j+2)+Ii(j+3))/43)在線性插入行后得到的幀中每隔兩行抽取一行，得到最終4∶3抽樣的輸出圖像；其關(guān)系為Oij＝IijOi(j+1)＝Li(j+3)＝(Iij+3Ii(j+1))/4Oi(j+2)＝Li(j+6)＝(Ii(j+1)+Ii(j+2))/2 (6)Oi(j+3)＝Li(j+9)＝(3Ii(j+2)+Ii(j+3))/4
Oi(j+4)＝Ii(j+3)本發(fā)明在設(shè)計(jì)中充分考慮到了硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性，降低了實(shí)現(xiàn)成本。
四

圖1是本發(fā)明的線性行插補(bǔ)原理圖；圖2是4∶3抽樣算法原理圖；圖3是是本發(fā)明中四場(chǎng)場(chǎng)存儲(chǔ)方式；圖4是本發(fā)明場(chǎng)頻提升方案一的原理圖；圖4(a)是a，b，e，f四場(chǎng)插補(bǔ)方案，圖4(b)是c場(chǎng)插補(bǔ)方案，圖4(c)是d場(chǎng)插補(bǔ)方案；圖5是本發(fā)明方案一的輸入場(chǎng)與輸出場(chǎng)的插補(bǔ)關(guān)系原理圖；圖6是本發(fā)明場(chǎng)頻提升方案二的原理圖；圖6(a)是a，b，e，f四場(chǎng)插補(bǔ)方案，圖6(b)是c場(chǎng)插補(bǔ)方案，圖6(c)是d場(chǎng)插補(bǔ)方案；圖7是本發(fā)明方案二的輸入場(chǎng)與輸出場(chǎng)的插補(bǔ)關(guān)系原理圖；圖8是本發(fā)明場(chǎng)頻提升方案三的原理圖；圖9是本發(fā)明方案三的輸入場(chǎng)與輸出場(chǎng)的插補(bǔ)關(guān)系原理圖；圖10是本發(fā)明6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波插補(bǔ)算法示意圖。
五具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
設(shè)計(jì)人給出了本發(fā)明的三個(gè)實(shí)現(xiàn)方案。但本發(fā)明不限于這三種方案，對(duì)線性行插補(bǔ)和場(chǎng)頻提升中的算法做一改動(dòng)可以衍生出多種方案。在實(shí)施過程中，先進(jìn)行線性行插補(bǔ)，然后做場(chǎng)頻提升。
圖1所示為線性行插補(bǔ)原理圖，首先將312.5行的兩場(chǎng)隔行信號(hào)直接插補(bǔ)合成一幀625行的逐行信號(hào)，然后在逐行信號(hào)的每?jī)尚兄g經(jīng)過線性內(nèi)插產(chǎn)生出新的3個(gè)內(nèi)插行，然后經(jīng)過1∶3抽樣，即隔兩行取一行的方式得到垂直分辨率為833行的逐行信號(hào)，即4∶3抽樣；最后把得到的逐行信號(hào)分為416.5行的奇偶兩場(chǎng)，此奇偶兩場(chǎng)即為線性行插補(bǔ)后的輸出兩場(chǎng)；圖2為4∶3抽樣算法原理圖。I1、I2、I3、I4是輸入圖像信號(hào)的行表示，O1、O2、O3、O4、O5是經(jīng)4∶3抽樣后的輸出圖像信號(hào)的行表示，L1、L2、L3是插入行。
4∶3抽樣算法是1)設(shè)圖像的大小為N×M，I1、I2、I3、I4是輸入圖像信號(hào)的行表示，O1、O2、O3、O4、O5是經(jīng)4∶3抽樣后的輸出圖像信號(hào)的行表示，L1、L2、L3是插入行；在輸入圖像的I1、I2、I3、I4行上分別取Iij、Ii(j+1)、Ii(j+2)、Ii(j+3)四個(gè)點(diǎn)(其中，i＝1，…，N，j＝1，…，M)；三個(gè)插入行上分別取Li(j+3)、Li(j+6)、Li(j+9)三點(diǎn)；五個(gè)輸出行上分別取Oij、Oi(j+1)、Oi(j+2)、Oi(j+3)、Oi(j+4)五點(diǎn)；2)在原始圖像的兩行之間線性的插入四行，L1、L2、L3是采用線性插值得出，因此有Li(j+3)＝(Iij+3Ii(j+1))/4Li(j+6)＝(Ii(j+1)+Ii(j+2))/2 (5)Li(j+9)＝(3Ii(j+2)+Ii(j+3))/43)在線性插入行后得到的幀中每隔兩行抽取一行，得到最終4∶3抽樣的輸出圖像；其關(guān)系為Oij＝IijOi(j+1)＝Li(j+3)＝(Iij+3Ii(j+1))/4Oi(j+2)＝Li(j+6)＝(Ii(j+1)+Ii(j+2))/2 (6)Oi(j+3)＝Li(j+9)＝(3Ii(j+2)+Ii(j+3))/4Oi(j+4)＝Ii(j+3)圖3為75Hz場(chǎng)頻提升方案之一。A1、B1、A2、B2為四場(chǎng)PAL制原隔行信號(hào)，其在SDRAM中的存放方式見圖3。
圖4(a)為場(chǎng)頻提升方案框圖，a、b、e、f四場(chǎng)由A1、B1兩場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過線性行插補(bǔ)得到416.5行的兩場(chǎng)隔行信號(hào)A’1、B’1，A’1為輸出a場(chǎng)信號(hào)，B’1為輸出b場(chǎng)信號(hào)；A2、B2兩場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過線性行插補(bǔ)得到416.5行的兩場(chǎng)隔行信號(hào)A’2、B’2，A’2為輸出e場(chǎng)信號(hào)，B’2為輸出f場(chǎng)信號(hào)；圖4(b)為c場(chǎng)插補(bǔ)方案，A1、A2兩場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行均值運(yùn)算，然后采用6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法形成625行的幀信號(hào)，通過4∶3抽樣生成833行的幀信號(hào)，將幀信號(hào)分拆成416.5行的奇偶兩場(chǎng)隔行信號(hào)，取奇場(chǎng)即為輸出c場(chǎng)信號(hào)。圖4(c)為d場(chǎng)插補(bǔ)方案，B1、B2兩場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行均值運(yùn)算，然后采用6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法形成625行的幀信號(hào)，通過4∶3抽樣生成833行的幀信號(hào)，將幀信號(hào)分拆成416.5行的奇偶兩場(chǎng)隔行信號(hào)，取偶場(chǎng)即為輸出d場(chǎng)信號(hào)；圖5所示為輸入場(chǎng)與輸出場(chǎng)的插補(bǔ)時(shí)間關(guān)系圖。從圖中可以看出，隔行輸出的a、b、c、d、e、f每一插補(bǔ)幀與輸入的兩場(chǎng)隔行信號(hào)源相關(guān)。插補(bǔ)算法隨著不同場(chǎng)而變化。
設(shè)計(jì)人給出了本發(fā)明的第二個(gè)方案。方案二與方案一的不同之處在于c、d兩幀的實(shí)現(xiàn)不同，其它幀的實(shí)現(xiàn)方法與方案一完全一致。
圖6(b)所示為75Hz場(chǎng)頻提升方案二中c場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)方案，可以看出，c場(chǎng)是由B1場(chǎng)經(jīng)6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法形成625行的幀信號(hào)，然后經(jīng)4∶3抽樣生成833行的幀信號(hào)，將幀信號(hào)分拆成416.5行的奇偶兩場(chǎng)隔行信號(hào)，取奇場(chǎng)得到c場(chǎng)輸出信號(hào)；圖6(c)所示為75Hz場(chǎng)頻提升方案二中d場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)方案，d場(chǎng)是由A2場(chǎng)經(jīng)6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法形成625行的幀信號(hào)，然后經(jīng)4∶3抽樣生成833行的幀信號(hào)，將幀信號(hào)分拆成416.5行的奇偶兩場(chǎng)隔行信號(hào)，取偶場(chǎng)得到d場(chǎng)輸出信號(hào)；圖7為方案二的輸入場(chǎng)與輸出場(chǎng)的插補(bǔ)關(guān)系，可以看出c、d兩場(chǎng)只與一場(chǎng)信號(hào)有關(guān)，其余則與兩場(chǎng)信號(hào)有關(guān)。
特別值得說明的是，對(duì)于設(shè)計(jì)人給出的本發(fā)明的第三個(gè)方案，此方案與方案一和方案二有較大的差別。
圖8是方案三的場(chǎng)頻提升原理圖。A1場(chǎng)信號(hào)經(jīng)4∶3抽樣得到416.5行的隔行信號(hào)，即為輸出a場(chǎng)信號(hào)；B1場(chǎng)信號(hào)經(jīng)4∶3抽樣得到416.5行的隔行信號(hào)，即為輸出b、c場(chǎng)信號(hào)；A2場(chǎng)信號(hào)經(jīng)4∶3抽樣得到416.5行的隔行信號(hào)，即為輸出d、e場(chǎng)信號(hào)；B2場(chǎng)信號(hào)經(jīng)4∶3抽樣得到416.5行的隔行信號(hào)，即為輸出f場(chǎng)信號(hào)。
圖9是本發(fā)明方案三的輸入場(chǎng)與輸出場(chǎng)的插補(bǔ)關(guān)系原理圖?？梢钥闯雒繄?chǎng)輸出信號(hào)只與輸入場(chǎng)中的一場(chǎng)信號(hào)有關(guān)。
75Hz場(chǎng)頻提升方案一和方案二中c、d兩場(chǎng)信號(hào)的插補(bǔ)需要涉及到去隔行處理。
本發(fā)明中采用6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波插補(bǔ)算法。圖10是該算法的示意圖。通過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法濾波后的逐行視頻信號(hào)能夠很好地保護(hù)圖像的邊緣特性。
6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法是1)設(shè)大小為N×M/2隔行視頻圖像經(jīng)過隔行掃描到逐行掃描變換后的圖像用I表示，且大小為N×M；在圖像的任一位置Pij(其中，i＝1，…，N，j＝1，…，M)的像素點(diǎn)用I(Pij)表示，其中i，j分別是行和列的坐標(biāo)；當(dāng)i為奇數(shù)時(shí)，表示當(dāng)前點(diǎn)來自奇場(chǎng)信號(hào)；當(dāng)i為偶數(shù)時(shí)，表示當(dāng)前點(diǎn)來自偶場(chǎng)信號(hào)；2)設(shè)I(Pij)為圖像邊緣點(diǎn)，此點(diǎn)必在其梯度最小的方向上，即在圖像邊緣方向上圖像的灰度值變化最??；取以點(diǎn)I(Pij)為中心的3×3窗口，可定義I(Pij)的三個(gè)方向α方向，β方向和γ方向，且可得到點(diǎn)I(Pij)在α，β，γ這三個(gè)方向上的梯度為αI(Pij)＝[I(P(i+1)(j-1))-I(P(i-1)(j+1))]/2βI(Pij)＝[I(P(i)(j-1))-I(P(i)(j+1))]/2 (1)χI(Pij)＝[I(P(i-1)(j-1))-I(P(i+1)(j+1))]/23)由上可知，梯度的絕對(duì)值|αf|，|βf|和|χf|最小的方向就是當(dāng)前幀圖像在點(diǎn)I(Pij)處的邊緣方向；所以自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法的輸出可以定義為g(Pij)=12{fup+fdown}......(2)]]>或者
g(Pij)＝Med{fup，fdown} (3)其中fup＝I(P(i+1)(j-1))，fdown＝I(P(i-1)(j+1)) 當(dāng)|αf|為最小值fup＝I(P(i)(j-1))，fdown＝I(P(i)(j+1)) 當(dāng)|βf|為最小值(4)fup＝I(P(i-1)(j-1))，fdown＝I(P(i+1)(j+1)) 當(dāng)|χf|為最小值公式(2)和(3)是基于這樣的原理如果當(dāng)前點(diǎn)I(Pij)的灰度值和檢測(cè)到鄰域內(nèi)邊緣方向的灰度值差異較大時(shí)，就說明當(dāng)前像素所在位置的圖像鄰域有運(yùn)動(dòng)，則直接取檢測(cè)到鄰域內(nèi)邊緣上的灰度值，這樣就可以修正因圖像運(yùn)動(dòng)而造成奇、偶兩場(chǎng)信號(hào)的差異，從而減小圖像的邊緣模糊現(xiàn)象。
對(duì)于不同的去隔行算法，本發(fā)明可對(duì)應(yīng)多種實(shí)現(xiàn)方案。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字電視75Hz線性行插補(bǔ)與場(chǎng)頻提升方法，包括線性行插補(bǔ)和場(chǎng)頻提升兩部分，其特征在于線性行插補(bǔ)是把兩場(chǎng)312.5行的隔行信號(hào)變換為416.5行的兩場(chǎng)隔行信號(hào)，增加圖像的垂直清晰度，場(chǎng)頻提升是把50Hz場(chǎng)頻變?yōu)?5Hz場(chǎng)頻；1)線性行插補(bǔ)方法線性行插補(bǔ)首先將312.5行的兩場(chǎng)隔行信號(hào)直接插補(bǔ)合成一幀625行的逐行信號(hào)，然后在逐行信號(hào)的每?jī)尚兄g經(jīng)過線性內(nèi)插產(chǎn)生出新的3個(gè)內(nèi)插行，然后經(jīng)過1∶3抽樣，即隔兩行取一行的方式得到垂直分辨率為833行的逐行信號(hào)，即4∶3抽樣；最后把得到的逐行信號(hào)分為416.5行的奇偶兩場(chǎng)，此奇偶兩場(chǎng)即為線性行插補(bǔ)后的輸出兩場(chǎng)；2)場(chǎng)頻提升采用下述方法進(jìn)行方案①a、b、e、f四場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方案由A1、B1兩場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過線性行插補(bǔ)得到416.5行的兩場(chǎng)隔行信號(hào)A’1、B’1，A’1為輸出a場(chǎng)信號(hào)，B’1為輸出b場(chǎng)信號(hào)；A2、B2兩場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過線性行插補(bǔ)得到416.5行的兩場(chǎng)隔行信號(hào)A’2、B’2，A’2為輸出e場(chǎng)信號(hào)，B’2為輸出f場(chǎng)信號(hào)；c、d兩場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)方案c、d兩場(chǎng)為插補(bǔ)場(chǎng)，A1、A2兩場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行均值運(yùn)算，然后采用6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法形成625行的幀信號(hào)，通過4∶3抽樣生成833行的幀信號(hào)，將幀信號(hào)分拆成416.5行的奇偶兩場(chǎng)隔行信號(hào)，取奇場(chǎng)即為輸出c場(chǎng)信號(hào)；B1、B2兩場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行均值運(yùn)算，然后采用6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法形成625行的幀信號(hào)，通過4∶3抽樣生成833行的幀信號(hào)，將幀信號(hào)分拆成416.5行的奇偶兩場(chǎng)隔行信號(hào)，取偶場(chǎng)即為輸出d場(chǎng)信號(hào)；方案②a、b、e、f四場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方案由A1、B1兩場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過線性行插補(bǔ)得到416.5行的兩場(chǎng)隔行信號(hào)A’1、B’1，A’1為輸出a場(chǎng)信號(hào)，B’1為輸出b場(chǎng)信號(hào)；A2、B2兩場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過線性行插補(bǔ)得到416.5行的兩場(chǎng)隔行信號(hào)A’2、B’2，A’2為輸出e場(chǎng)信號(hào)，B’2為輸出f場(chǎng)信號(hào)；c、d兩場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方案c場(chǎng)是由B1場(chǎng)經(jīng)6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法形成625行的幀信號(hào)，然后經(jīng)4∶3抽樣生成833行的幀信號(hào)，將幀信號(hào)分拆成416.5行的奇偶兩場(chǎng)隔行信號(hào)，取奇場(chǎng)得到c場(chǎng)輸出信號(hào)；d場(chǎng)是由A2場(chǎng)經(jīng)6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法形成625行的幀信號(hào)，然后經(jīng)4∶3抽樣生成833行的幀信號(hào)，將幀信號(hào)分拆成416.5行的奇偶兩場(chǎng)隔行信號(hào)，取偶場(chǎng)得到d場(chǎng)輸出信號(hào)；方案③a場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方案由A1場(chǎng)信號(hào)經(jīng)4∶3抽樣得到416.5行的隔行信號(hào)即為輸出a場(chǎng)信號(hào)；b、c兩場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方案由B1場(chǎng)信號(hào)經(jīng)4∶3抽樣得到416.5行的隔行信號(hào)，此隔行信號(hào)同時(shí)作為b、c兩場(chǎng)的輸出信號(hào)；d、e兩場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方案由A2場(chǎng)信號(hào)經(jīng)4∶3抽樣得到416.5行的隔行信號(hào)，此隔行信號(hào)同時(shí)作為d、e兩場(chǎng)的輸出信號(hào)；f場(chǎng)實(shí)現(xiàn)方案由B2場(chǎng)信號(hào)經(jīng)4∶3抽樣得到416.5行的隔行信號(hào)即為輸出f場(chǎng)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電視75Hz線性行插補(bǔ)與場(chǎng)頻提升方法，其特征在于，所述6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波去隔行算法是1)設(shè)大小為N×M/2隔行視頻圖像經(jīng)過隔行掃描到逐行掃描變換后的圖像用I表示，且大小為N×M；在圖像的任一位置Pij(其中，i＝1，…，N，j＝1，…，M)的像素點(diǎn)用I(Pij)表示，其中i，j分別是行和列的坐標(biāo)；當(dāng)i為奇數(shù)時(shí)，表示當(dāng)前點(diǎn)來自奇場(chǎng)信號(hào)；當(dāng)i為偶數(shù)時(shí)，表示當(dāng)前點(diǎn)來自偶場(chǎng)信號(hào)；2)設(shè)I(Pij)為圖像邊緣點(diǎn)，此點(diǎn)必在其梯度最小的方向上，即在圖像邊緣方向上圖像的灰度值變化最小；取以點(diǎn)I(Pij)為中心的3×3窗口，可定義I(Pij)的三個(gè)方向α方向，β方向和γ方向，且可得到點(diǎn)I(Pij)在α，β，γ這三個(gè)方向上的梯度為αI(Pij)＝[I(P(i+1)(j-1))-I(P(i-1)(j+1))]/2βI(Pij)＝[I(P(i)(j-1))-I(P(i)(j+1))]/2 (1)χI(Pij)＝[I(P(i-1)(j-1))-I(P(i+1)(j+1))]/23)由上可知，梯度的絕對(duì)值|αf|，|βf|和|χf|最小的方向就是當(dāng)前幀圖像在點(diǎn)I(Pij)處的邊緣方向；所以自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波器的輸出可以定義為g(Pij)=12{fup+fdown}.....(2)]]>或者g(Pij)＝Med{fup，fdown} (3)其中fup＝I(P(i+1)(j-1))，fdown＝I(P(i-1)(j+1)) 當(dāng)|αf|為最小值fup＝I(P(i)(j-1))，fdown＝I(P(i)(j+1)) 當(dāng)|βf|為最小值(4)fup＝I(P(i-1)(j-1))，fdown＝I(P(i+1)(j+1)) 當(dāng)|χf|為最小值通過6點(diǎn)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償濾波算法后的逐行視頻信號(hào)，能夠很好地保護(hù)圖像的邊緣特性，這樣就可以修正因圖像運(yùn)動(dòng)而造成奇、偶兩場(chǎng)信號(hào)的差異，從而減小圖像的邊緣模糊現(xiàn)象。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電視75Hz線性行插補(bǔ)與場(chǎng)頻提升方法，其特征在于，所述4∶3抽樣算法是1)設(shè)圖像的大小為N×M，I1、I2、I3、I4是輸入圖像信號(hào)的行表示，O1、O2、O3、O4、O5是經(jīng)4∶3抽樣后的輸出圖像信號(hào)的行表示，L1、L2、L3是插入行；在輸入圖像的I1、I2、I3、I4行上分別取Iij、Ii(j+1)、Ii(j+2)、Ii(j+3)四個(gè)點(diǎn)(其中，i＝1，…，N，j＝1，…，M)；三個(gè)插入行上分別取Li(j+3)、Li(j+6)、Li(j+9)三點(diǎn)；五個(gè)輸出行上分別取Oij、Oi(j+1)、Oi(j+2)、Oi(j+3)、Oi(j+4)五點(diǎn)；2)在原始圖像的兩行之間線性的插入四行，L1、L2、L3是采用線性插值得出，因此有Li(j+3)＝(Iij+3Ii(j+1))/4Li(j+6)＝(Ii(j+1)+Ii(j+2))/2 (5)Li(j+9)＝(3Ii(j+2)+Ii(j+3))/43)在線性插入行后得到的幀中每隔兩行抽取一行，得到最終4∶3抽樣的輸出圖像；其關(guān)系為Oij＝IijOi(j+1)＝Li(j+3)＝(Iij+3Ii(j+1))/4Oi(j+2)＝Li(j+6)＝(Ii(j+1)+Ii(j+2))/2 (6)Oi(j+3)＝Li(j+9)＝(3Ii(j+2)+Ii(j+3))/4Oi(j+4)＝Ii(j+3)
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字電視75Hz線性行插補(bǔ)與場(chǎng)頻提升方法,包括線性行插補(bǔ)和場(chǎng)頻提升兩部分,線性行插補(bǔ)是把源信號(hào)625條掃描線變換為833條,增加圖像的垂直清晰度,場(chǎng)頻提升是把50Hz場(chǎng)頻變?yōu)?5Hz場(chǎng)頻;線性行插補(bǔ)采用4∶3抽樣,將隔行信號(hào)合為逐行信號(hào),然后在兩行之間經(jīng)過線性內(nèi)插產(chǎn)生出新的3個(gè)內(nèi)插行,然后經(jīng)過1∶3抽樣得到垂直分辨率為833行的逐行信號(hào),把得到的逐行信號(hào)分為奇偶兩場(chǎng);場(chǎng)頻提升采用三種方案,通過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法濾波后的逐行視頻信號(hào)能夠很好地保護(hù)圖像的邊緣特性,這樣就可以修正因圖像運(yùn)動(dòng)而造成奇、偶兩場(chǎng)信號(hào)的差異,從而減小圖像的邊緣模糊現(xiàn)象。本發(fā)明在設(shè)計(jì)中充分考慮到了硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性,降低了實(shí)現(xiàn)成本。
文檔編號(hào)H04N7/01GK1374801SQ0211450
公開日2002年10月16日 申請(qǐng)日期2002年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月8日
發(fā)明者鄭南寧, 王少瑞 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)