专利名称：调整影像频率的电路及方法
技术领域：
本发明是关于一种调整影像频率的电路及方法，特别是关于一种用来抑制色滚动(ColorRolling)现象的调整影像频率的电路及方法。
技术背景电子视觉系统包括取像机构及影像处理单元。取^象机构包括摄影机与 照明设备，影像处理单元包括影像处理器、电视编码器及影像显示器。摄影机的影像擷取单元由光传感器所构成，目前所使用的光传感器大 多为电荷耦合元件(CCD)与互补性金属氧化半导体(CMOS)。照明设备中的日光灯，其发光原理乃是利用通电后两端电极所射出的 电子冲击灯管内壁上的荧光物而激发出荧光。使用日光灯作为照明时，尚 需解决其闪烁问题。由于日光灯会随着交流电源的频率(例如60Hz)而 呈现明暗的变化。虽然人眼因有视觉暂留的生理现象而不易察觉日光灯的 闪烁情况，但是摄影机的电荷耦合元件则无法在此光源环境下取得正确的 影像。影像处理器的主要目的是接收来自摄影机的电荷耦合元件传来的视 频信号，将其转换成数字影像数据后储存于影像储存体里，然后可以进行 影像处理与分析。由于影像处理器必须与电荷耦合元件的摄影机配合使 用，所以两者间所使用的影像信号的规格也必须一致。而彩色视频标准常 用的有国家电视系统委员会(NTSC)与逐行倒相(PAL)两种。电视编码器将影像处理器所输出的数字视频信号转换为模拟复合视 频信号，或是亮度与色差分离的模拟电视信号，以提供给电视机或影像显 示器显示。NTSC监视系统的场频为59.94场/秒(field/sec )，而在电力频率为般日光灯的闪烁频率亦为60Hz。若不考虑两者之间的 相互关系，则在日光灯的环境下，由于在每个图场(field)中，光量的积 分值并不会相同，以至于每个图场CCD传感器的受光情形会有所不同， 进而导致分布不均匀，因此造成所谓的色滚动(colorrolling)现象，亦即 影像会周期性变化，令人无法接受。而目前通用的解决方法都是在外部电 路上增加额外元件，来动态调整外部时脉频率，以提供给影像处理器使用。 如此，不但增加成本，欲精确调整外部元件并不容易。解决色滚动现象的一现有技术揭露于US20050253941的公开文件中， 本现有技术从所接收的一影像信号中，提取多个主要颜色信号；根据所提 取的多个主要颜色信号，计算每一颜色信号的积分数据；及根据每一颜色 信号积分数据的改变，来判断色滚动现象开始发生。当^r测到色滚动现象 时，利用高速自动白平衡处理以抑制该现象。解决色滚动现象的另一现有技术揭露于US20050200704的公开文件 中，本现有技术借由一固态影像擷取装置，产生一影像撷取信号；借由一 光量侦测器侦测入射到该固态影像撷取装置的一光量；借由 一修正电路接 收该光量，检测该光量的多个周期变化量，并根据该等周期变化量修正该 影像撷取信号。以上两种现有技术，都是借由侦测光源的入射光，并经分析获得颜色 的变化，据以修正所擷取得的影像信号，来抑制色滚动的现象。如此，将 增加影像处理的复杂度与整体的成本。综上所论，可知如何以较简易的电路与较低的成本，来抑制色滚动 现象，为发展本发明的主要动机。据此，本案发明人鉴于上述已知技术的缺陷，经悉心的研究，并本锲 而不舍的精神，终创作出本发明的"调整影像频率的电路及方法"。发明内容本发明的第一方案为提出一种调整影像频率的电路，其包括一相位 比较器、 一频率控制器与一时序产生器。该相位比较器比较一电源信号与一垂直同步信号的相位，并将所产生的至少一相位比较信号提供给该频率控制器；该频率控制器接收该垂直同步信号与该相位比较信号，据以间歇 调整所产生一画素频率信号的一第一频率宽度；该时序产生器接收该画素 频率信号，据以微调所产生的该垂直同步信号，使该垂直同步信号与该电 源信号趋于同相位。如此，以较简易的电路达成抑制色滚动现象的效果。本发明的第二方案为提出一种调整影像频率的方法，在步骤上，首 先，借由比较一电源信号与一垂直同步信号的相位，产生至少一相位比较信号；接着，借由该相位比较信号与该垂直同步信号，间歇调整所产生一 画素频率信号的一第一频率宽度；然后，借由该画素频率信号微调所产生的该垂直同步信号，使该垂直同步信号与该电源信号趋于同相位。如此， 以较经济的方法达成抑制色滚动现象的效果。
本发明得借由下列附图的详细说明，以得更深入的了解图1是本发明的调整影像频率的电路其中一实施例的示意图；图2是本发明的调整影像频率的电路另 一实施例的示意图；图3是本发明的相位比较器其中 一实施例的电路示意图；图4是本发明的调整影像频率的电路的应用系统其中一实施例的示 意图；及图5 (a)、图5 (b)与图5 (c)是本发明的画素频率信号对应于画 面的配置图。
具体实施方式
为了叙述清楚本发明所提出的调整影像频率的电路及方法，下面列举 几个4交佳实施例加以说明请参阅图1,其为本发明的调整影像频率的电路其中一实施例的示意 图。在图1中，调整影像频率的电路30包括一相位比较器31、 一频率控 制器32与一时序产生器33。相位比较器31接收一电源信号VpsRC与一垂直同步信号Vvsync,且 比较该两个信号间的相位关系，据以产生至少一相位比较信号VpHASE，该相位比较信号Vphase含有相位差的信息。而NTSC彩色视频标准在一个 画面的空间位置，以间插扫描的两个图场(Field)表示一个具有完整影像 的图框(Frame),每个图框有525条扫瞄线，每个图场的频率为59.94 场/秒。当釆用NTSC彩色视频标准时，标准的垂直同步信号VvsvNc的频 率为59.94Hz。当配合使用的一交流电压的频率为60Hz时，电源信号VPSRC 的频率亦为60Hz。为了降低色滚动的现象，调整标准的垂直同步信号 Vvsync的频率，使其与电源信号VPSRC的频率趋于一致。频率控制器32接收该相位比较信号Vphase与垂直同歩信号VVSYNC, 据以间歇调整所产生一画素频率信号Vpcxk的一第一频率宽度。而画面中对应有多个画素所要显示的位置，画素频率信号VpcxK用以控制这些画素 所要显示的时间。画面包含一显示区与一消隐区，画素频率信号Vpcuc在 显示区与消隐区中的这些画素位置对应有频率，且画素频率信号VpcLK对应于两个图场中多个扫描线的间插扫描。频率控制器32根据该相位比较信号VpHASE与垂直同步信号VVSYNC，获得电源信号VpsRC与垂直同步信号 VvsYNC之间的相位关系，据以间歇调整所产生画素频率信号Vpclk的第一 频率宽度。如此，可以孩i调这些画素中至少一个画素在画面中所对应位置 的显示时间。时序产生器33接收画素频率信号Vkxk,根据间歇调整第一频率宽度的结果，来微调所产生的垂直同步信号Vvsync，并反馈垂直同步信号 VvsYNC至相位比较器31与频率控制器32，使垂直同步信号VvsyNC与电源 信号VpsRC趋于同相位。而垂直同步信号VvsvNC与画面的图场显示具有相 同的频率，如此，使垂直同步信号VvsYNC或图场的频率同步于或等于电源信号VpsRc的频率。此时，由于图场显示频率与日光灯闪烁频率的一致，而使色滚动现象获得改善。在图1中，频率控制器32更预设一索引变量与索引变量值的一可变化区间，在初始状态，设定索引变量的值在可变化区间的中点，以形成索引变量的一默认值；而频率控制器32分析该相位比较信号VpHASE,并依据所获得电源信号VPSRC与垂直同步信号VVSYNC的相位关系，调整索引变量的值；且频率控制器32借由索引变量的值，间歇调整所产生画素频率信号VPCLK的第一频率宽度。其中一种调整索引变量值的方法为，当电源信号VPSRC的相位超前垂 直同步信号VvsvNC的相位时，减少索引变量的值，且当电源信号VPSRC 的相位落后垂直同步信号VVSYNC的相位时，增加索引变量的值；另一种 调整索引变量值的方法为，当电源信号VPSRC的相位超前垂直同步信号VvsYNC的相位时，增加索引变量的值，且当电源信号Vpsrc的相位落后垂 直同步信号VvsvNC的相位时，减少索引变量的值。举例而言，设定索引变量值的可变化区间为
，其中可动态调整的阶数共有N阶，N为 偶数，在初始状态，设定索引变量的值为N/2，当频率控制器32检测得知电源信号VPSRC的相位超前垂直同步信号Vvsync的相位时，将索引变量的值减一；当频率控制器32检测得知电源信号Vpsrc的相位落后垂直同步信号VvsvNc的相位时，将索引变量的值加一。接着，说明调整影像频率的电路30的另一种配置方式，请参阅图2， 其为本发明的调整影像频率的电路另一实施例的示意图。图2与图1中的 相同符号具有相同的名称与功能，而图2中电路40所配置方式的特征为， 将频率控制器32与时序产生器33合并为一个装置。亦即，调整影像频率 的电路40包括一相位比较器31与一整合频率处理器34。相位比较器31比较所接收的一电源信号VPSRC与一垂直同步信号Vvsync的相位，据以产生至少一相位比较信号VphASE。而整合频率处理器34接收该相位比较信号VpHASE与垂直同步信号VVSYNC,据以间歇调整在其第 一输出端所产生 一画素频率信号VpcLK的一第一频率宽度，且微调在其第二输出端所产生 的垂直同步信号VvsvNC,使垂直同步信号VvsvNc与电源信号VpsRC趋于同 相位。请参阅图3，其为本发明的相位比较器其中一实施例的电路示意图。 在图3中，相位比较器31包括一第一触发器311、 一第二触发器312与 一与非门313,并产生一第一相位比较信号VUP或一第二相位比较信号 VDN。第一触发器311的频率输入端CLK接收电源信号VPSRC,其重置输入端RST接收一重置信号VRST—N，据以产生第一、第二相位比较信号VUP、 VDN中的第一相位比较信号VUP。第二触发器312的频率输入端CLK接收 垂直同步信号VVSYNC，其重置输入端RST接收重置信号VRST—N,据以产 生第一、第二相位比较信号Vup、 Vdn中的第二相位比校信号VDN。与非 门313接收第一相位比较信号Vup与第二相位比较信号VDN,据以产生重 置信号VRSTN,其中第一相位比较信号Vup与第二相位比较信号Vdn反映 出电源信号VPSRC与垂直同步信号VVSYNC之间的相位关系。在图3中，当电源信号VPSRC的相位超前垂直同步信号Vvsync的相位时，所产生的第一相位比较信号Vup具有一第一脉冲，且当电源信号VPSRC的相位落后垂直同步信号VvsvNC的相位时，所产生的第二相位比较信号Vdn具有一第二脉冲。请参阅图4，其为本发明的调整影像频率的电路的应用系统其中一实 施例的示意图。图4中的调整影像频率的电路应用系统50是以调整影像 频率的电路30为基本构造，然后扩充周边装置而获得的。图4与图1中 的相同符号具有相同的名称与功能。在图4中，调整影像频率的电路的应 用系统50包括一调整影像频率的电路30、 一格式化器(Formatter) 51、 一振荡器52、 一影像撷取装置53、 一彩色影像处理器54、 一电视编码器 55与一影像显示器56。调整影像频率的电路30包括一相位比较器31、 一频率控制器32与 一时序产生器33，电路30的说明相同于图1的说明。另外，在图4中， 时序产生器33更根据画素频率信号Vpcxk产生一影像撷取控制信号 VRCIjK，用以做为影像撷取装置53在撷取影像时的参考频率。格式化器51接收一交流电压VAc,据以产生电源信号Vpsrc，且提供 给相位比较器31,交流电压Vw与电源信号VpsRc具有相同的频率。在本 实施例中交流电压VAc的标示频率为60Hz，然而，实际的频率不是固定 在60Hz,而是会有稍许的变动。上述调整影像频率的电路30可以适应此稍许的频率变动，并使垂直同步信号Vvsync与电源信号VpsRc趋于同相位。振荡器52产生一主频率信号VMCUO且提供给频率控制器32与电视 编码器55。频率控制器32参考主频率信号Vmclk的周期，据以间歇调整所产生画素频率信号VpcLK的第一频率宽度，当然，主頻率信号Vmclk的 频率保持不变。画素频率信号VpcLK在未调整第一频率宽度的状态下，根 据不同CCD传感器的种类，主频率信号Vmcxk的频率为画素频率信号Vpcuc的两倍、三倍或其它整数倍。当频率控制器32要调整画素频率信号VpcXK的第一频率宽度时，以主频率信号VMCXK的周期为单位，来调整第 一频率宽度。本实施例中的影像撷取装置53为包含CCD传感器的影像撷取装置 53。影像撷取装置53接收影像撷取控制信号Vrclk，根据影像擷取控制信 号VRCXK中的频率来撷取影像，并产生一影像擷取信号VPICK。彩色影像处理器54接收影像撷取信号VwcK与画素频率信号VpcxK, 据以产生一影像后处理信号VPOST。电视编码器55接收影像后处理信号VPOST、主频率信号Vmclk与画素頻率信号Vpcuc，据以产生一显示驱动信号Vtv,并提供给影像显示器56。请参阅图5 (a)、图5 (b)与图5 (c)，其为本发明的画素频率信 号对应于画面的配置图。在图5 (a)、图5 (b)与图5 (c)中，画素频 率信号Vp(xk所要控制的画面60包括一显示区61与一消隐区62，而消隐 区62更区分为一上子消隐区621、 一下子消隐区622、 一右上子消隐区 623、 一右中子消隐区624与一右下子消隐区625。主频率信号VMCLK的周期为固定的，画素频率信号Vpox参考主频率信号VMCLK的周期，并用以控制画面60的循环扫描。如图5 (a)所示，在未间歇调整画素频率信号VpcLK第一频率宽度的状态下，画素频率信号VpcLK的周期为主频率信号Vmclk周期的丙倍。如图5 (b)所示，频率控制器32在画面60的至 少一子消隐区所对应的至少一消隐频率区间，间歇调整所产生画素频率信 号VpcLK的第一频率宽度。若第K扫描线所在子消隐区中的至少一画素所 对应频率的宽度要被调整，则所对应频率的宽度将由原本为主频率信号 Vmcxk周期的雨倍，变更为其它整数倍。接着，说明间歇调整画素频率信号Vpclk第 一频率宽度的较佳实施例。 如前所述，频率控制器32预设索引变量与索引变量值的可变化区间，分析所接收的该相位比较信号Vphase，并根据所获得电源信号Vpsrc与垂直同步信号VvsYNc的相位关系，调整索引变量的值。接着，频率控制器32 根据索引变量的值与一画面60的循环扫描规格，在该画面的至少一子消 隐区所对应的至少一消隐频率区间，间歇调整画素频率信号Vpclk的第一 频率宽度。频率控制器32根据索引变量的目前值，选择至少一子消隐区中的至少一画素来调整所对应频率的宽度。而参考索引变量的默认值，当索引变量的一变动值可以透过调整右上子消隐区623与右下子消隐区625中的至少一第一画素所对应频率的宽度来调整，使垂直同步信号VvsvNC与电源信号VpsRc趋于同相位时，就优先选择右上子消隐区623与右下子消隐区 625中的该第一画素，并调整画素频率信号VpcxK中由该第一画素所对应 频率的一第二频率宽度。如图5 (c)所示，当变动值较大，无法只调整右上子消隐区623与 右下子消隐区625,来使垂直同步信号VvsvNc与电源信号VpsRc趋于同相 位时，以行为单位选择右上子消隐区623、右中子消隐区624与右下子消 隐区625中的至少一第二画素，调整画素频率信号VpciK中由该第二画素 所对应频率的一第三频率宽度。对于未处理完的一剩余变动值，选择右上 子消隐区623与右下子消隐区625中的至少一第三画素，调整画素频率信 号VPCLK中由该第三画素所对应频率的一第四频率宽度。接着，说明本发明所提出的调整影像频率的方法。在步骤上，首先，借由比较一电源信号Vpsrc与一垂直同歩信号Vvsync的相位，产生至少一 相位比较信号VPHASE;接着，借由该相位比较信号VpHASE与垂直同步信号 Vvsync,间歇调整所产生一画素频率信号VpcLK的一第一频率宽度；然后， 借由画素频率信号Vpcuc微调所产生的垂直同步信号Vvsync,使垂直同步 信号VvsvNC与电源信号VpsRC趋于同相位。本发明特点为利用数字电路的技术，来动态调整频率的宽度，使影像系统的垂直同步信号与照明用的日光灯源所用的电源频率趋于一致，进而避免CCD传感器的受光有差异的情形，以有效解决色滚动的问题。借 由动态调整画素频率信号的频率宽度，可将需要变动的频率宽度妥善分配 到至少一子消隐区的各扫描线。如此，可大大降低色滚动的现象。综上所述，本发明的调整影像频率的电路及方法确实能达到发明构想 所设定的功效。但是以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡熟悉本发明技 术的人员，在依本发明精神所作的等效变形或变换，皆应涵盖于以下的权 利要求范围内。
权利要求
1、一种调整影像频率的电路，包括一相位比较器，比较所接收的一电源信号与一垂直同步信号的相位，据以产生至少一相位比较信号；一频率控制器，接收该相位比较信号与该垂直同步信号，据以间歇调整所产生一画素频率信号的一第一频率宽度；及一时序产生器，接收该画素频率信号，据以微调所产生的该垂直同步信号，使该垂直同步信号与该电源信号趋于同相位。
2、 如权利要求1所述的调整影像频率的电路，其中该相位比较器更 包括一第一触发器，其频率输入端接收该电源信号，其重置输入端接收一 重置信号，据以产生该相位比较信号中的一第 一相位比较信号；一第二触发器，其频率输入端接收该垂直同步信号，其重置输入端接 收该重置信号，据以产生该相位比较信号中的一第二相位比较信号；及一与非门，接收该第一相位比较信号与该第二相位比较信号，据以产 生该重置信号，其中该第一相位比较信号与该第二相位比较信号反映该电 源信号与该垂直同步信号之间的相位关系，其中当该电源信号的相位超前 该垂直同步信号的相位时，该第一相位比较信号具有一第一脉冲，且当该 电源信号的相位落后该垂直同步信号的相位时，该第二相位比较信号具有 一第二脉冲。
3、 如权利要求1所述的调整影像频率的电路，其中该频率控制器更预设一索引变量与该索引变量值的一可变化区间，在 初始状态，设定该索引变量的值在该可变化区间的中点；该频率控制器分析该相位比较信号，并依据所获得该电源信号与该垂 直同步信号的相位关系，调整该索引变量的值；且该频率控制器借由该索引变量的值，间歇调整所产生该画素频率信号 的该第一频率宽度。
4、 如权利要求1所述的调整影像频率的电路，其中该频率控制器更接收一主频率信号，并参考该主频率信号的周期，据以间歇调整该第一频率宽度，而该调整影像频率的电路更包括一彩色影像处理器，接收一影像撷取信号与该画素频率信号，据以产 生一影像后处理信号；及一电视编码器，接收该影像后处理信号、该主频率信号与该画素频率 信号，据以产生一显示驱动信号。
5、 如权利要求1所述的调整影像频率的电路，其中该画素频率信号用以控制一画面的循环扫描，该频率控制器在该画面 的至少一子消隐区所对应的至少一消隐频率区间，间歇调整所产生该画素 频率信号的该第一频率宽度；且该垂直同步信号与该画面的图场显示具有相同的频率。
6、 如权利要求1所述的调整影像频率的电路，其中该垂直同步信号 反馈至该相位比较器与该频率控制器。
7、 如权利要求1所述的调整影像频率的电路，其中该时序产生器更 产生一影像撷取控制信号，而该调整影像频率的电路更包括一影像撷取装 置，该影像擷取装置接收该影像撷取控制信号，据以产生一影像擷取信号。
8、 如权利要求1所述的调整影像频率的电路，更包括一格式化器， 该格式化器接收一交流电压，据以产生该电源信号。
9、 一种调整影^像频率的方法，包括下列步骤(a) 借由比较一电源信号与一垂直同步信号的相位，产生至少一相 位比较信号；(b) 借由该相位比较信号与该垂直同步信号，间歇调整所产生一画 素频率信号的一第一频率宽度；及(c) 借由该画素频率信号微调所产生的该垂直同步信号，使该垂直 同步信号与该电源信号趋于同相位。
10、 如权利要求9所述的调整影像频率的方法，其中在步骤(a)中， 该相位比较信号包括一第 一相位比较信号与 一第二相位比较信号，当该电 源信号的相位超前该垂直同步信号的相位时，该第一相位比较信号具有一 第一脉冲，且当该电源信号的相位落后该垂直同步信号的相位时，该第二 相位比较信号具有一第二脉冲。
11、 如权利要求9所述的调整影像频率的方法，其中步骤(b)包括 下列步骤(bl )分析该相位比较信号，并根据所获得该电源信号与该垂直同步 信号的相位关系，调整一索引变量的值；(b2)根据该索引变量的值与一画面的循环扫描规格，在该画面的至 少一子消隐区所对应的至少一消隐频率区间，间歇调整该画素频率信号的 该第一频率宽度。
12、 如权利要求11所述的调整影像频率的方法，其中 在步骤(bl)之前更包括下列步骤(bll)预设该索引变量与该索引变量值的一可变化区间；及(b12 )在初始状态，将该索引变量的值设定在该可变化区间的中点；在步骤(bl)中，当该电源信号的相位超前该垂直同步信号的相位时， 增加该索引变量的值，且当该电源信号的相位落后该垂直同步信号的相位 时，减少该索引变量的值；或在步骤(bl)中，当该电源信号的相位超前该垂直同步信号的相位时， 减少该索引变量的值，且当该电源信号的相位落后该垂直同步信号的相位 时，增加该索引变量的值。
13、 如权利要求11所述的调整影像频率的方法，其中，在步骤(b2) 中，该子消隐区包括一右上子消隐区、 一右中子消隐区与一右下子消隐区， 且步骤(b2)更包括下列步骤(b21)根据该索引变量的值，选择该右 上子消隐区与该右下子消隐区中的至少一第一画素，调整该画素频率信号 中由该第一画素所对应频率的一第二频率宽度。
14、 如权利要求11所述的调整影像频率的方法，其中，在步骤(b2) 中，该子消隐区包括一右上子消隐区、 一右中子消隐区与一右下子消隐区， 且步骤(b2)更包括下列步骤(b21 )根据该索引变量的值，以行为单位选择该右上子消隐区、该 右中子消隐区与该右下子消隐区中的至少一第二画素，调整该画素频率信 号中由该第二画素所对应频率的一第三频率宽度；(b22)对步骤(b21 )中未处理完的一剩余变动值，选择该右上子消 隐区与该右下子消隐区中的至少一第三画素，调整该画素频率信号中由该 第三画素所对应频率的一第四频率宽度。
15、 如权利要求11所述的调整影像频率的方法，其中在步骤(b)中， 更参考一主频率信号的周期，以间歇调整该第一频率宽度。
16、 一种调整影像频率的电路，包括一相位比较器，比较所接收的一电源信号与一垂直同步信号的相位， 据以产生至少 一相位比较信号；一整合频率处理器，接收该等相位比较信号与该垂直同步信号，据以 间歇调整在其第一输出端所产生一画素频率信号的一第一频率宽度，且微 调在其第二输出端所产生的该垂直同步信号，使该垂直同步信号与该电源 信号趋于同相位。
全文摘要
一种调整影像频率的电路，包括一相位比较器、一频率控制器及一时序产生器。该相位比较器比较所接收的一电源信号与一垂直同步信号的相位，据以产生至少一相位比较信号；该频率控制器接收该相位比较信号与该垂直同步信号，据以间歇调整所产生一画素频率信号的一第一频率宽度；该时序产生器接收该画素频率信号，据以微调所产生的该垂直同步信号，使该垂直同步信号与该电源信号趋于同相位。
文档编号H04N9/04GK101325721SQ20071011136
公开日2008年12月17日 申请日期2007年6月15日 优先权日2007年6月15日
发明者翁仁崇, 陈嘉麟 申请人:盛群半导体股份有限公司