专利名称：边缘检测方法、移动检测方法、像素插补方法及相关装置的制作方法
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4象去交4普化(deinterlacing)处理或是图4象缩;故(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PnPuP!3P4Pi5P^Pn、 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、 O(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(block search)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 (P0llP。12P。13、 P。21P。22P。23、 P。31P。32P。33)以及一偶场220 (Pell
Pel2Pel3、 Pe2lPe22Pe23、 Pe31 Pe32 Pe33)所組成，现有判别图像在奇场210的P。22 之处是否有位移， 一般计算P。22以及奇场210内与P。22相邻的像素(P。
、
P0l2 、 P。13 、 P。21 、 P。22 、 P。23 、 P。31 、 P。32以及P。33)与其相邻场，如偶 场中相对应位置的像素，即Pe22以及偶场420内与Pe22相邻的像素(Pell 、 Pel2 、 Pel3 、 Pe21 、 Pe22 、 Pe23 、 Pe31 、 Pe32以及Pw)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4立移(motion),反之则判断为静止(still)。举例来i兌， 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 (255x6)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。22之处的去交错化运算将舍场间插补(inter-field interpolation) 而就场内4翁补(intra-field interpolation)， 因而造成图J象闪动的 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4象素进行插补。
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4f产生相对应在所述目标画面的升频画面；以及依据所迷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
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；以及依才居所述升频画面来对
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
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。
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升频耳又样单元
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^f立移调适插补单元
具4本实施方式
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i兌明，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 含升频舉^羊单元310以及像素插补单元320。在本实施例中，升频取4羊单元 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，所述升频耳又 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， 例如利用线緩冲器(line buffer)或场緩冲器(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 素值进行平均运算等方式，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-field interpolation)。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/或其移动的禾呈度，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o
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^立移检测器323的检测结果，判断所述目标4象素是否对 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
PllPi2Pi3Pi4Pi5Pl6Pn、 P3lP32P33P34P35P36P37，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、 O(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PuPu.sPuPnsPuPasPw Pi4.5P15Pi5.5P16Pi6.5Pn以及 P3P31.5P32P32.5P33P33.5P34 P34.5P35P35.5P36P36.5P37,其中P11.5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， 4艮明显地，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Pi5P5.5P16 的值为255、 255、 255, P32P32.5P33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000、 000、 255 255 255、 255 255 255、 255 255 255、 0 0 0)由一奇场610 (P。u P。12 P。13、 P。21 P。22 P。23、 Po31P。32P。33)以及一偶场620 (PellPel2Pel3、 Pe21Pe22Pe23、 Pe31Pe32Pe33)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。LM为P。U与P。2!的平均值)。
如前所述，现有判别图像在奇场210的P。22之处是否有位移，系计算P。22 以及奇场210内与P。22相邻的像素(Poll 、 Pol2 、 Pol3 、 Po21 、 P。22 、 P。23 、P。31 、 P。32以及P。33)与其相邻场，如偶场中相对应位置的像素，即Pe22以及 偶场420内与Pe22相邻的像素(Pell 、 Pel2 、 Pel3 、 Pe21 、 Pe22 、 Pe23 、 Pe31 、 Pe32以及Pe33)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。22之处是否有位移，系计算P。22以及升频奇场612内与P。22相 邻的像素(P。1.51 、 Pol.52 、 Pol.53 、 P。21 、 P。22 、 P。23 、 P。2.5i 、 P。2.52以及 P。2.53)与其相邻场，如偶场中相对应位置的像素，即Pe22以及升频偶场622 内与Pe22相邻的像素(Pel.51 、 Pel.52 、 Pel.53 、 Pe21 、 Pe22 、 Pe23 、 Pe2.51 、 Pe2.52以及Pe2.53)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
(128x3 = 384)小在临界值1500，而正确地将静止的目标像素判断为静止，
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4吏用升频耳又样 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。
权利要求
1. 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，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。
2. 如权利要求l所述的方法，其中对所述目标画面进行升频取样的步骤 还包含在所述目标画面上的每一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。
3. 如权利要求2所述的方法，其中所述像素线为一水平像素线或一垂直像素线。
4. 如权利要求l所述的方法，其中依据所述升频画面来对所述目标像素 进行插补的步骤包含依据所述升频画面执行边缘检测；以及依据所述边缘检测的结果来执行场内插补以对所述目标像素进行插补。
5. 如权利要求l所述的方法，其中依据所述升频画面来对所述目标像素 进行插补的步骤包含依据所述升频画面执行移动检测；以及依据所述移动检测的结果来执行场间插补以对所述目标像素进行插补。
6. 如权利要求l所述的方法，其中依据所述升频画面来对所述目标像素 进行插补的步骤包含依据所述升频画面执行边缘检测； 依据所述升频画面执行移动检测；以及依据所述边缘检测的结果与所述移动检测的结果来执行位移调适插补以 对所述目标像素进行插补。
7. —种边缘检测方法，包含对一 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边缘检测。
8. 如权利要求7所述的方法，其中对所述目标画面进行升频取样的步骤 还包含在所述目标画面上的每一水平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。
9. 一种移动检测方法，包含对目标画面进行升频取纟羊，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移动检测。
10. 如权利要求9所述的方法，其中对所述目标画面进行升频取样的步 骤还包含在所述目标画面上的每一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。
11. 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，耦接于所迷升频取样单元，用来依据所述升频图像产生 所述输出图像。
12. 如权利要求ll所述的装置，其中所述升频取样单元在水平方向上或 在垂直方向上对所述输入图像进行升频操作。
13. 如权利要求ll所述的装置，其中所述像素插补单元包含边缘检测器， 用来依据所述升频图像进行边缘检测。
14. 如权利要求ll所述的装置，其中所述像素插补单元包含位移检测器， 用来依据所述升频图像进行位移检测。
15. 如权利要求ll所述的装置，其中所述像素插补单元包含场内插补单 元，用来对所述升频图像进行场内插补操作。
16. 如权利要求ll所述的装置，其中所述像素插补单元包含场间插补单 元，用来对所述升频图像进行场间插补操作。
17. —种边缘检测装置，包含升频取样单元，用来对目标画面进行升频取样，产生相对应于所述目标 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。
18. 如权利要求17所述的装置，其中所述第三像素的像素值为所述第一、 第二像素的像素值的平均值。
19. 一种移动检测装置，包含 升频取样单元，用来对目标画面进行升频取样，产生相对应于所述目标 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。
20. 如权利要求19所述的装置，其中所述升频取样单元还用来在所述目 标画面上的每一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。
全文摘要
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。
文档编号H04N5/14GK101420513SQ200710180300
公开日2009年4月29日 申请日期2007年10月26日 优先权日2007年10月26日
发明者赵柏伟 申请人:瑞昱半导体股份有限公司