专利名称：视频信号对角线插值设备的制作方法
技术领域：
本发明的一个实施例涉及一种应用于视频信号定标(scaling ) "^殳备的一见频4言号乂于角线4务f直(diagonal interpolation) i殳备，其中， 该视频信号定标设备用于对水平或垂直方向的视频信号的像素数 量执行压缩或扩展处理。
背景技术：
当今实际用于高清晰度电#见和个人计算才几等的^L频信号存在 例如NTSC (国家电视系统委员会)和PAL (彩色电视逐行倒相) 等的多种制式。
当通过^f吏用如上所述的各种形式的一见频信号在诸如液晶显示 器和等离子体显示器的显示装置上显示4见频时，必须对水平或垂直 方向的视频信号的4象素lt量进行压缩或扩展，以匹配显示装置的显 示像素的数量。
将用于对一见频信号进行压缩或扩展处理的i殳备称为一见频信号 定标设备。
另外，在通过视频信号定标设备对视频信号执行扩展处理时， 当只有在通过参考水平或垂直方向的差分(difference)来增加4象素 时才显示具有对角线方向的端部(也称为对角线边缘)的^L频信号 时，会产生在对角线边缘具有电平差的图形失真显示。因此，在视频信号定标设备中，设置了一种能够在考虑多个像 素的相关性的同时在对角线方向中插入适当的像素的对角线插值 设备，以解决这种对角边缘的图形失真显示的问题。
传统上，存在一种(例如)在第4-364685号(专利文献1 )日 本专利申请公开(KOKAI)中公开的关于用于执行对角线插值的扫 描行插值设备。在这种扫描行插值设备中，执行如下所述的对角线 插值。即，在该扫描行插值设备中，输入视频信号和延迟信号(使 视频信号延迟一个水平周期)，计算排列在纵向中的多个像素之间 的差分绝对值和排列在对角线方向中的多个像素之间的差分绝对 值，并且通过对角线方向判断电路4艮据各绝对值判断出具有最强相 关性的像素。然后，对角线求和电路通过使用判断出的像素生成插 值像素，并通过所生成的插值像素进行对角线插值。
附带地，除了专利文献l以外，在国际申请第WO 2004-17634 号(专利文献2)、第2002-1859346号日本专利申请公开(KOKAI) (专利文献3)、以及第2001-94951号曰本专利申请公开(KOKAI) (专利文献4)等中也都公开了对角线插值。
发明内容
在上述专利文献1公开的扫描行插值设备中，在对角线方向判 断电路和对角线求和电路之间设置有强制纵向求和电路，当在执行 对角线插值的两行像素中没有^r测到边缘时，通过强制地将对角线 方向判断信号切换成纵向和来生成插值像素。
然而，在上述专利文献1爿厶开的扫描^f亍插值i殳备中，对具有对 角线边缘的视频信号有/无对角线边缘进行二元判断，并根据判断结 果强制地将对角线和切换成纵向和。因此，在该扫描行插值设备中，
存在这样的情况当视频信号接近判断阈值时，对角线和与纵向和 快速连续地进行切换，从而劣化所显示的—见频的质量等级。
本发明用于解决上述问题，并且其目的在于，即使在具有对角 线边纟彖的一见频信号中，也不对对角线和与纵向和进4亍快速连续地切 换，从而不劣化应用于视频信号定标设备的视频信号对角线插值设 备中的视频的质量等级。
为了解决上述问题，在本发明中，视频信号对角线插值设备用 于在高相关性对角线方向上进行对角线插值，其中，该高相关性对 角线方向具有一见频信号和延迟^L频信号的延迟信号中的最高相关 性，该视频信号对角线插值设备包括纵向-对角线相关性检测装置， 用于分别检测排列在高相关性对角线方向中的插值位置处的插值 像素沿位于插值像素上侧的上侧像素的高相关性对角线方向的上 侧对角线相关性、以及沿位于插值像素下侧的下侧像素的高相关性 对角线方向的下侧对角线相关性；以及插值信号输出装置，用于输 出插值信号，在该插值信号中，根据纵向-对角线相关性检测装置的 ;险测结果，混和高相关性对角线方向中的对角线和与— 见频信号和延 迟信号中的纵向和。
该视频信号对角线插值设备进一 步包括纵向相关性检测装 置，用于检测一见频信号和延迟信号之间的纵向相关性，并且其中， 插值信号输出装置可以#4居由纵向-对角线相关性;险测装置检测到 的上侧对角线相关性和下侧对角线相关性与由纵向相关性4企测装 置检测到的纵向相关性的比较结果，来改变对角线和与纵向和的混 和比例。
另外，该插值信号输出装置可以输出插值信号，以在上侧对角 线相关性和下侧对角线相关性变得高于纵向相关性时，给予对角线 和高于纟从向和的4尤先纟及。如上文中根据本发明所详细描述的，即4吏在应用于^L频信号定 标设备的视频信号对角线插值设备中的视频信号具有对角线边缘 的情况下，也可以不对对角线和与纵向和执行快速连续切换，从而 可以不劣化一见频的质量等级。
现在将参考附图描述用于实现本发明的各种特征的 一般结构。 附图和相关说明用于阐述本发明的实施例，而不用于限制本发明的范围。
图1是示出根据本发明实施例的视频信号对角线插值设备的示 例性框图2是示出通过本实施例中的视频信号对角线插值设备来才企测 对角线相关性的方向的示例性视图3是示出本实施例中的视频信号、1H延迟信号、以及插值 信号的实例的示例性视图；以及
图4是示出本实施例中的视频信号、1H延迟信号、以及插值 信号的另 一 实例的示例性#见图。
具体实施例方式
下文中将参考附图详细描述根据本发明的各种实施例。 (视频信号对角线插值设备的结构)
图1是示出根据本发明实施例的视频信号对角线插值设备100 的结构的框图。 一见频信号对角线插值设备100结合在未示出的一见频
信号定标设备中，并且输入到—见频信号定标设备中的^L频信号S101 和使视频信号S101延迟1H的1H延迟信号S103输入到^f见频信号 对角线插值设备中。另外，视频信号对角线插值设备100通过使用 -現频信号S101和1H延迟信号S103生成并输出插^f直信号S121。— 见 频信号对角线插值i殳备100连接有显示面板130。 -现频信号对角线 插值设备100将插值信号S121输出至显示面^反130。 一见频信号对角 线插值"i殳备100通过显示面纟反130 ^f吏用插值信号S121来控制纟见频 的显示。显示面板13(H吏用插值信号S121来显示4见频。
视频信号对角线插值设备100具有第一延迟信号列生成电^各 102、第二延迟信号列生成电路104、对角线差分电^各106、以及对 角线方向判断电路108。另夕卜，视频信号对角线插值设备100包括 对角线求和电^各UO、纵向求和电3各112、纵向〗象素对角线相关性冲全 测电3各114 、纟从向相关4企测电^各116 、以及混和电^各118。
视频信号S101、1H延迟信号S103分别^皮输入至第一和第二延 迟信号列生成电^各102、 104。另外，第一和第二延迟信号列生成电 路102、 104分别具有多个延迟抽头，并通过使用相应的延迟抽头 分别输出第一延迟信号列S105、第二延迟信号列S107。第一延迟 信号歹'J S105和第二延迟信号列S107被输入至对角线差分电路106、 对角线求和电路IIO、纵向求和电路112、纵向像素对角线相关性检 测电^各114 、以及纵向相关性4企测电i 各116。
对角线差分电3各106输入第一延迟信号列S105和第二延迟信 号列S107，并计算多个对角线方向上的多个差分绝对值，以4企测第 一延迟信号列S105和第二延迟信号列S107的对角线方向上的相关 性(对角线相关性)。然后，对角线差分电路106将表示计算出来 的差分绝对值的凄t据作为对角线差分绝对值凄史据S109输出至对角 线方向判断电路108。对角线方向判断电i 各108输入对角线差分绝对值凄丈据S109,并 基于对角线差分绝对值数据S109来检测第一延迟信号列S105和第 二延迟信号列S107的对角线相关性。另外，对角线方向判断电^各 108和对角线方向检测装置一样，具有基于检测到的对角线相关性 来才全测作为高相关性对角线方向的最高相关性方向的功能，并输出 表示检测结果的对角线方向判断信号Slll。对角线方向判断信号 S111 一皮输入至对角线求和电^各110和纵向<象素对角线相关性4企测电 路114。
对角线求和电路110计算沿高相关性方向的各像素的对角线 和，并输出计算出来的对角线和作为对角线和信号S113，其中，高 相关性方向是根据来自第一延迟信号列S105和第二延迟信号列 S107的对角线方向判断信号Slll判断出的具有最高相关性的对角 线方向。
纵向求和电^各112通过〗吏用第一延迟信号列S105和第二延迟 信号列S107来计算各像素的纵向和，并输出计算出来的纵向和作 为纟从向和^言号S115。
纵向像素对角线相关性检测电路114是纵向-对角线相关性检 测装置，用于基于对角线方向判断电路108的检测结果(即，对角 线方向判断信号Slll )来检测沿高相关性对角线方向的(随后描述 的)上侧对角线相关性和下侧对角线相关性，并输出对应于冲企测结 果的纵向像素对角线相关性信号S117。附带地，将纵向像素对角线 相关性才企测电^各114 4丸4亍的上侧乂于角线相关性和下侧对角线相关性 的检测称为"纵向-对角线相关性检测"，并且在下文中对其进行详 细描述。
纵向相关性检测电路116通过使用第一延迟信号列S105和第 二延迟信号列S107计算各像素的纵向差分，另一方面，根据计算
出来的差分检测纵向相关性，以输出表示所冲企测到的纵向相关性的
纵向相关性;险测信号SI 19。
混和电路118是插值信号输出装置，输入对角线和信号S113、 纵向和信号S115、纵向像素相关性信号S117、以及纵向相关性检 测信号S119,以输出插值信号S121。插值信号S121是根据纵向像 素对角线相关性信号S117和纵向相关性检测信号S119混和对角线 和信号S113和纵向和信号S115得到的信号。
(视频信号对角线插值设备的操作内容)
接下来，描述视频信号对角线插值设备100的操作内容。此处， 将向视频信号对角线插值设备100输入具有如图3所示的对角线边 缘的视频信号S101和1H延迟信号S103的情况作为实例进行描述。 此时，视频信号对角线插值设备100通过执行如下所述的操作而生 成插值信号S121。
此处，#见频4言号S101和1H延迟^言号S103由如图3所示的4象 素组成。4见频信号S101具有乂人Slla到Sllk的十一个〗象素。其中， 例如，五个^象素Slla、 Sllb、 Sllc、 Slld、 Slle是具有相同亮度 的白色，Sllf是淡灰色，Sllg是灰色，Sllh是深灰色，以及Slli、 Sllj、 Sllk三个像素是具有相同亮度的黑色。
另外，在1H延迟信号S103中，像素的亮度从S13a到S13k 变化，并且S13a是白色的，S13b是浅灰色的，S13c是灰色的，S13d 是深灰色的，S13e、 S13f、 S13g、 S13h、 S13i、 S13j、以及S13k七
个像素是具有相同亮度的黑色的。
当通过使用如上所述的视频信号S101和1H延迟信号S103显 示一见频时，显示出了具有对角线边^^的一见频，其中，^象素Sllf和 S13b变成了边界。
当将^L频信号S101和1H延迟信号S103分别输入至第一和第 二延迟信号列生成电3各102和104时，生成了将^皮l命入至对角线差 分电路106的第一延迟信号列S105和第二延迟信号列S107。
对角线差分电路106 4艮据输入的第一延迟信号列S105和第二 延迟信号列S107来计算排列在多个对角线方向上的多个像素的差 分绝对值，并输出对角线差分绝对值数据S109。
此处，对角线差分电^各106针对构成—见频《象素S101的多个傳_ 素Slla到Sllk和构成1H延迟4言号S103的多个l象素S13a到S13k 计算如此排列以使相互的位置关系处于对角线方向上(或纵向上， 例如，如图2所示的Slla和S13k、 Sllb和S13j、 Sllc和S13i等)
的像素相互间的差分绝对值。
从而，对角线差分电路106计算排列在如图2所示的从"-5" 到"+ 5"的11个方向路径中的多个像素的差分绝对值。
对角线方向判断电路108输入对角线差分绝对值数据S109，基 于由对角线差分电路106计算出来的差分绝对值，从如图2所示的 11个对角线方向路径中检测出具有最高相关性的方向作为高相关 性对角线方向，并输出对角线方向判断信号Slll。
此处， 一见频信号S101和1H延迟4言号S103由如图3所示的多 个4象素组成，所以^像素Sllh和l象素S13d之间的相关性高。因此， 对角线方向判断电^各108将对角线方向d2判断为高相关性对角线 方向，并输出对角线方向判断信号Slll。对角线求和电路iio ^4居对角线方向判断信号Sill计算对角 线和，/人而通过计算对角线方向d2上的各^f象素的对角线和(即， 沿对角线方向d2的、包括像素Sllh和像素S13d的对角线和的各 像素的对角线和)而输出对角线和信号S113。
另夕卜，纵向求和电3各112通过4吏用第一延迟信号列S105和第 二延迟信号列S107计算各^象素的纵向和，从而计算一见频信号S101 和1H延迟信号S103(诸如，像素Slla和S13a、 Sllb和S13b、 Sllc 和S13c等)的^人向和，以车#出皇从向和4言号S115。
纵向像素对角线相关性检测电路114执行如下所述的纵向-对 角线相关性4企测。在这种情况下，在对角线方向判断电^各108处#皮 判断为高相关性对角线方向的方向是对角线方向d2，所以在排列在 像素Sllh和S13d之间的插值位置处的像素为插值像素的情况下， 像素S19f变成了插值像素。
纵向像素对角线相关性检测电路114检测从位于插值像素S19f 上侧的像素Sllf和从位于其下侧的像素S13f (将位于插值像素上 侧的像素称为"上侧像素"，将位于插值像素下侧的像素称为"下 侧像素")处看分別与对角线方向d2相同的对角线方向上的相关性。
在这种情况下，对角线方向d2上的插值像素是像素S19f,所 以上侧像素是Sllf，下侧像素是S13f。所以，从上侧像素Sllf看， 与对角线方向d2相同的对角线方向是对角线方向d3，从下侧像素 S13f看，与^"角线方向d2相同的只于角线方向是只寸角线方向d4。
附带地，在以下的描述中，将从上侧像素看与高相关性对角线 方向(以上描述中的对角线方向d2)相同的对角线方向i殳置为上侧 对角线方向，并将从下侧像素看与对角线方向d2相同的对角线方 向设置为下侧对角线方向。另外，将上侧对角线方向中的相关性称
为上侧对角线相关性，并将下侧对角线方向中的相关性称为下侧对 角线相关性。
因此，如图3所示，上侧对角线相关性是排列在对角线方向d3 上的上侧像素Sllf和下侧像素S13b之间的相关性，下侧对角线相 关性是排列在对角线方向d4上的上侧〗象素Sllj和下侧〗象素S13f之 间的相关性，并且判断这两种相关性为高。
纵向像素对角线相关性检测电路114检测关于对角线方向d3 和d4的上侧对角线相关性和下侧对角线相关性，并才艮据4企测结果 输出纵向像素对角线相关性信号S117。然而，上侧对角线相关性和 下侧对角线相关性都基于视频信号S101的像素和1H延迟信号 S103的像素变化，所以纵向像素对角线相关性信号S117变成了表 示上侧对角线相关性和下侧对角线相关性(下文中，将其统称为"纵 向-对角线相关性")的数据。
混和电路118根据纵向像素对角线相关性信号S117和纵向相 关性4全测信号S119改变对角线和信号S113与纵向和信号S115的 混和比例，以生成4t^直4言号S121。在这种情况下，'混和电^各1184丸 行作为比较装置的作用，对纵向像素对角线相关性信号S117表示 的纵向-对角线相关性和纵向相关性^r测信号S119表示的纵向相关 性进行比较，并根据比较结果改变对角线和信号S113与纵向和信 号S115的混和比例。
即，在混和电路118中，将其构造为当纵向-对角线相关性变得 高于纵向相关性时，顺利地输出对角线和。具体地说，将混合电路 118构造为当纵向-对角线相关性高于i从向相关性时，优先于《从向和 信号S115，而输出对角线和信号S113。另夕卜，将混合电路118构造为当纵向-对角线相关性变低时，除 了对角线和信号S113夕卜，逐步输出纵向和信号S115,以及当纵向-对角线相关性变得不高于纵向相关性时，优先于对角线和信号S113 而專IT出皇从向和4言号S115。
在上述实施例中，当比较纵向-对角线相关性和纵向相关性时， 除了对角线方向d2夕卜，对角线方向d3、 d4的相关性也高。相反， 上侧^象素Sllf和下侧l象素S13f之间不存在相关性，所以皇从向相关 性低。从而，给予对角线和信号S113高于纵向和信号S115的优先 级，并将对角线和信号S113作为插值信号S121输出U象素S19f 由像素Sllh和像素S13d的对角线和生成)。
图4是示出当假设行边界出现诸如正方形对象的角等的切割线 时的一见频^言号S101和1H延迟4言号S103的#见图。在这种'(t况下， 〉寸角线方向判断电^各108判断出的高相关4生方向表示^J"角线方向 d12。
然而，如图4所示，1H延迟信号S103是没有显示对象的多个 <象素，所以在4^f可乂十角线方向上，^L频4言号S101和1H延迟4言号 S103之间不存在相关性。但是，如果由于高相关性对角线方向是对 角线方向d12而将对角线和作为插值信号S121输出，则会在切割 线的附近生成不充足的插值信号，所以视频就会变为角被削去的视 频。
另外，另一方面，当对角线边乡彖为渐进的时，存在4企测不到对 角线边缘的情况。但是，在专利文献1中公开的传统扫描行插值设 备中，存在基于是否检测到了边缘而快速连续切换对角线和与纵向 和的情况。
然而，在才艮据本实施例的一见频信号对角线插值i殳备100中，如 图4所示的一见频4言号S101和1H延迟4言号S103变成了如下所示的情况。
在图4中，高相关性对角线方向是对角线方向d12,所以插1直 像素是S19f,上侧4象素是Sllf，下侧像素是S13f。因此，从上侧<象 素Sllf看，与对角线方向dl2相同的》t角线方向是乂于角线方向d13， /人下侧<象素S13f看，与对角线方向dl2相同的对角线方向是对角线 方向d14。
另外，由于对角线方向d14的相关性高，所以可以i兌存在更4氐 的下侧对角线相关性。然而，由于对角线方向d13的相关性j氐，所 以不能i兑存在上侧对角线相关性。另一方面，上侧〗象素Sllf和下侧 像素S13f之间的相关性低，所以上侧像素Sllf和下侧像素S13f之 间的纵向相关性与上侧对角线相关性一致，并且可以认为不存在差 别。
即，上侧对角线相关性和纵向相关性都比较低，在它们之间看 不出优点。因此，由于不存在对角线相关性，所以混和电^各118给 予纵向和优先级，并将纵向和信号S115作为插值信号S121进行输出。
如上所述，在一见频信号对角线插值i殳备100中，由混和电i 各118 生成混和有对角线和信号S113和纵向和信号S115的插值信号 S121，并输出插值信号S121。因此，在视频信号对角线插值设备 100中，不会输出快速连续切换的对角线和信号S113和纵向和信号 S115,从而不会劣化所显示的视频的质量等级。
另外，在混和电路118中，在根据纵向像素对角线相关性信号 S117和纟从向相关性;险测4言号S119改变^t角线和4言号S113与纟从向和4言号S115的混和比例的同时，生成4^f直4言号S121。所以插<直4言号 S121变成了具有对角线相关性和纵向相关性中的较强相关性的线 上的信号，并且还增强了该点中的一见频质量等级。
另夕卜，混合电路118被构造成当纵向-对角线相关性变得高于纵 向相关性时顺利地输出对角线和。所以，当对角线相关性高时，通 过对角线和生成了插值像素，从而还增强了该点中的视频质量等级。
应该注意的是，上述描述用于描述本发明的实施例，而不用于 限制本发明的装置和方法。因此，可以容易地实现各种修改的实例。 另夕卜，通过适当地结合上述实施例中公开的部件、功能、特性、以 及方法步骤构造的装置和方法也包4舌在本发明中。
尽管描述了本发明的一些实施例，但是仅是通过实例来对这些 实施例进行了阐述，而不是要限制本发明的范围。实际上，本文中 描述的新颖的方法和系统可以通过各种其他形式来实现，并且在不 脱离本发明的精神的条件下，可以通过本文中描述的方法和系统的 形式进行各种省略、替换和修改。所附权利要求及其等同物用于覆 盖所有落在本发明的范围和精神中的各种形式的修改。
权利要求
1.一种视频信号对角线插值设备，用于执行高相关性对角线方向的对角线插值，其中，所述高相关性对角线方向具有视频信号和延迟所述视频信号的延迟信号中的最高相关性，所述视频信号对角线插值设备包括纵向-对角线相关性检测装置，用于分别检测排列在所述高相关性对角线方向中的插值位置处的插值像素沿位于所述插值像素的上侧的上侧像素的所述高相关性对角线方向的上侧对角线相关性、以及沿位于所述插值像素的下侧的下侧像素的所述高相关性对角线方向的下侧对角线相关性；以及插值信号输出装置，用于输出插值信号，在所述插值信号中，根据所述纵向-对角线相关性检测装置的检测结果使所述高相关性对角线方向的对角线和与所述视频信号和所述延迟信号的纵向和混合。
2. 根据权利要求1所述的视频信号对角线插值设备，进一步包 括纵向相关性检测装置，用于检测所述视频信号和所述延 迟信号之间的纵向相关性，以及其中，所述插值信号输出装置根据由所述纵向-对角线相 关性检测装置检测到的所述上侧对角线相关性和所述下侧对 角线相关性与由所述纵向相关性检测装置检测到的所述纵向 相关性的比较结果，来改变所述对角线和与所述纵向和的混合 比例。
3. 根据权利要求1所述的视频信号对角线插值设备，其中，在所述上侧对角线相关性和所述下侧对角线相关 性变得高于所述纵向相关性时，所述插值信号输出装置输出所 述插值信号，以给予所述对角线和高于所述纵向和的优先级。4. 根据权利要求1所述的视频信号对角线插值设备，进一步包 括对角线方向检测装置，用于检测所述高相关性对角线方 向，并且所述纵向-对角线相关性检测装置根据所述对角线方向检 测装置的检测结果，分别检测所述上侧对角线相关性和所述下 侧乂于角线相关'1"生。5. 根据权利要求1所述的视频信号对角线插值设备，进一步包 括延迟信号列生成装置，用于才艮据所述一见频信号和所述延 迟信号生成延迟信号列，并且其中，所述纵向-对角线相关性检测装置根据所述延迟信 号列生成装置生成的所述延迟信号列，分别检测所述上侧对角 线相关性和所述下侧对角线相关性。6. 根据权利要求1所述的视频信号对角线插值设备，进一步包 括显示控制单元，用于使用所述插值信号来控制所述视频 显示。
全文摘要
根据一个实施例，视频信号对角线插值设备执行高相关性对角线方向的对角线插值，其中，高相关性对角线方向具有视频信号和延迟视频信号的延迟信号中的最高相关性。视频信号对角线插值设备包括纵向-对角线相关性检测装置，用于分别检测排列在高相关性对角线方向中的插值位置处的插值像素沿位于插值像素上侧的上侧像素的高相关性对角线方向的上侧对角相关性、和沿位于插值像素下侧的下侧像素的高相关性对角线方向的下侧对角相关性。另外，视频信号对角线插值设备还包括插值信号输出装置，用于输出插值信号，其中，根据纵向-对角线相关性检测装置的检测结果，混和高相关性方向的对角线和与视频信号和延迟信号中的纵向和。
文档编号H04N7/01GK101098443SQ20071012754
公开日2008年1月2日 申请日期2007年6月28日 优先权日2006年6月30日
发明者浪冈利幸 申请人:株式会社东芝