专利名称：文字保护装置及动态适应性去交错装置的制作方法
技术领域：
本发明是指一种用于去交错操作的文字保护装置，具体地说是指一种用于动态适 应性去交错操作的文字保护装置。
背景技术：
影像显示技术大致上可区分为交错式扫描(interlaced scan)与逐行式扫描 (progressive scan)两大类。传统的交错式扫描(interlaced scan)技术在显示一个 视频帧(frame)时，先后扫描由该视频帧的奇数扫描线与偶数扫描线所组成的二个图场 (field)。而逐行式扫描(progressive scan)技术，又称非交错式扫描(non-interlaced)， 则是以加倍的水平扫描频率依序扫描视频帧中的所有扫描线，使画面的质量得以提升。由于交错式影像的每一画面仅具有原始画面的一半，因此，若要将交错式 影像数据以逐行扫描方式显示，则必须对要播放的交错式影像信号进行“交错至逐 行转换”(interlaced to progressive conversion)的动作，即所谓的影像去交错 (de-interlace)，以将交错式图场中两相邻扫描线之间所欠缺的扫描线数据重构出来。在 现有技术中，动态适应性去交错(Motion Adaptive De-interlacing,MAD)是一种较先进的 去交错技术，其可根据图场间的像素值差异，分辨出图场中的动态影像区域及静态影像区 域，从而选择以图场间内插(inter-filed interpolation)方式(如WAEVE模式)来处理 静态影像，或以图场内内插方式(intra-filed interpolation)(如Β0Β模式)来处理动 态影像，或者更进一步地根据影像的移动程度以两者混合的方式进行处理。图场间内插是经由相邻图场的数据，内插产生一个完整的视频帧。在视频帧 完全静止时，通过图场间内插的方式即足够产生理想的重建影像，且垂直方向的分辨率 (vertical resolution)可以像原本非交错的视频帧一样地好。然而，在视频帧中包含有移 动物体的情形下，由于移动物体在相邻图场的位置可能不同，因此使用图场间去交错技术 会导致画面产生闪烁的状况。图场内内插方式则较适用于重建具有移动物体的视频帧。由于图场内去交错使用 单一图场的数据来重建出整张视频帧，而无关于邻近图场间物体移动的情形，因此内插出 来的影像具有较理想的动态效果。此外，由于单纯的垂直插补方式容易产生锯齿状影像，因 此，现有技术另外通过边缘检测机制，检测图场中影像物体的边缘，并沿着检测边缘方向进 行图场内插补运算，以避免影像物体边缘呈现锯齿状的情况。然而，当视频信号中包含有动态文字影像时，例如新闻频道中的跑马灯字幕或影 片中垂直卷动的演员名单等，若以现有的图场内去交错技术对动态文字影像进行处理，由 于边缘检测机制会将像素值差异较小的方向视为影像物体边缘，因此在文字影像的笔划交 叉处或水平笔划处容易因边缘方向误判，而导致文字影像呈现模糊不清的情况，如图1所 示。如此一来，将无法满足使用者对高质量影像的要求。
发明内容
因此，本发明即在于提供文字保护装置及其相关动态适应性去交错装置。本发明公开了用于去交错操作的文字保护装置，其包含有像素差值运算单元及文 字检测器。该像素差值运算单元用来根据图场中要插入的目标像素的位置，计算该图场中 多个像素对的像素值差异。该多个像素对形成对应于该目标像素的检测区域。该多个像素 对的每一像素对由分别对应于第一扫描线及第二扫描线的两个像素组成。该第一扫描线及 该第二扫描线分别位于该目标像素要插入位置的上方及下方。该文字检测器耦接于该像素 差值运算单元，用来根据该检测区域的像素值差异分布，判断该目标像素是否位于文字笔 划的范围内，以产生文字检测信号。本发明另外公开了具有文字保护功能的动态适应性去交错装置，其包含有输入 端、二维去交错器、三维去交错器、文字保护单元、多任务器、动态检测器及混合电路。该输 入端用来接收交错式影像数据的图场。该二维去交错器耦接于该输入端，用来根据该图场 中要插入的目标像素的位置，输出二维去交错结果。该三维去交错器耦接于该输入端，用来 输出对应于该目标像素的三维去交错结果。该文字保护单元耦接于该输入端，用来判断该 目标像素要插入的位置是否为文字区域，而输出对应于该目标像素的垂直插补运算结果及 文字检测信号。该多任务器耦接于该二维去交错器及该文字保护单元，用来根据该文字检 测信号，选择性地输出该二维去交错结果或该垂直插补运算结果。该动态检测器耦接于该 输入端，用来根据该目标像素要插入位置周围影像的动态程度，产生动态估测值。该混合电 路耦接于该多任务器、该二维去交错器、该三维去交错器及该动态检测器，用来根据该动态 估测值，混合该多任务器的输出结果及该三维去交错结果，以产生逐行式影像数据。
bob_pix垂直插补运算结果
flag_text文字检测信号
m_value动态估测值
30文字保护装置
31像素差值运算单元
32文字检测器
33垂直插补单元
322第一检测单元
324第二检测单元
326逻辑运算单元
34低通滤波器
40、50检测区域
具体实施例方式请参考图2，图2为本发明实施例的具有文字保护功能的动态适应性去交错 (Motion Adaptive De-interlacing)装置20的示意图。动态适应性去交错装置20包含有 输入端21、二维去交错器22、三维去交错器23、文字保护单元24、多任务器25、动态检测器 26及混合电路27。输入端21用来接收交错式影像数据的图场。二维去交错器22耦接于 输入端21，用来根据图场中要插入的目标像素的位置，输出二维去交错结果2D_pix。三维 去交错器23耦接于输入端21，用来输出对应于目标像素的三维去交错结果3D_pix。文字 保护单元24耦接于输入端21，用来判断目标像素要插入的位置是否为文字区域，而输出对 应于目标像素的垂直插补运算结果bob_pix及文字检测信号flag_text。多任务器25耦接 于二维去交错器22及文字保护单元24，用来根据文字检测信号flag_text，选择性地输出 二维去交错结果2D_pix或垂直插补运算结果bob_pix。动态检测器26耦接于输入端21， 用来根据目标像素要插入的位置周围影像的动态程度，产生动态估测值111_^11^。混合电路 27耦接于多任务器25、二维去交错器22、三维去交错器23及动态检测器26，用来根据动态 估测值revalue，混合多任务器的输出结果及三维去交错结果3D_pix，以产生逐行式影像 数据。因此，当动态适应性去交错装置20接收到交错式影像时，混合电路27可根据交错 式影像的运动程度，选择输出多任务器的输出结果、三维去交错结果，或两者混合的结果， 以产生逐行式影像数据。如本领域技术人员所知的，二维去交错器22可根据目标像素要插入的位置，对 交错式影像数据的图场进行边缘检测，并沿着所检测边缘进行图场内插补(intra-field interpolation)运算，以产生二维去交错结果2D_pix ；而三维去交错器23则用来对交错式 影像数据的相邻图场进行图场间插补(inter-field interpolation)运算，以产生三维去 交错结果3D_pix。此外，文字保护单元24可被视为二维去交错器22的辅助装置，用来在目标像素 要插入的位置被判断为文字区域时，使用垂直内插的方式对文字区域的像素进行插补，并 产生文字检测信号flag_teXt，控制多任务器25输出对应于目标像素的垂直插补运算结果bob_pix。在此情形下，当动态适应性去交错装置20接收到动态文字影像时，例如，新闻频 道中的跑马灯字幕或影片中垂直卷动的演员名单等，本发明实施例可由文字保护单元24 所输出的垂直插补运算结果bob_pix，来取代二维去交错器22所产生的二维去交错结果 2D_pix,以避免二维去交错器22因边缘方向误判而造成文字影像在笔划交叉处或水平笔 划处呈现模糊不清的情况。关于文字保护单元24的详细操作，请继续参考以下说明。请参考图3，图3为本发明实施例的文字保护装置30的示意图。文字保护装置30 用来实现图2中的文字保护单元24，其包含有像素差值运算单元31、文字检测器32及垂直 插补单元33。像素差值运算单元31用来根据目标像素要插入的位置，来计算图场中多个 像素对的像素值差异。其中，该多个像素对形成对应于目标像素的检测区域，每一像素对由 分别对应于第一扫描线及第二扫描线的两个像素组成，而该第一扫描线及该第二扫描线是 该图场的两个相邻扫描线，分别位于该目标像素要插入的位置的上方及下方。文字检测器 32耦接于像素差值运算单元31，用来根据检测区域的像素值差异分布，来判断检测区域是 否包含文字笔划，并判断目标像素是否位于文字笔划的范围内，以产生文字检测信号flag_ text。垂直插补单元33则用来对目标像素要插入的位置上下两侧的像素进行垂直插补运 算，以产生目标像素的像素值bob_pix。优选地，文字检测器32进一步包含第一检测单元322、第二检测单元324及逻 辑运算单元326。第一检测单元320用来在检测区域的像素值差异分布具有局部最小值 (local minimum)时，判断检测区域具有文字笔划交叉(text stroke intersection)；第二 检测单元325用来在检测区域的像素值差异分布具有两个局部最小值，且在两个局部最小 值之间形成上升、水平及下降趋势时，判断检测区域具有水平文字笔划(horizontal text stroke)；而逻辑运算单元326耦接于第一检测单元322及第二检测单元324，用来根据第 一检测单元322及第二检测单元324的判断结果，执行逻辑运算，例如“或”(OR)运算，以 产生文字检测信号flag_text。举例来说，请参考图4，图4说明了具有文字笔划交叉的检测区域40的像素值差异 分布。如图4所示，在文字笔划交叉处，由于上方像素与下方像素都属于文字部分而具有类 似的像素值，因此上方像素与下方像素的像素差值会是一个比较小的值；当远离文字笔划 交叉处时，由于上方像素或下方像素其中之一可能会变成背景，因此像素差值会变的越来 越大。或者，上方像素及下方像素仍同时属于文字部分或同时变成背景，而使得像素差值仍 然维持一个比较小的值。无论如何，上方像素及下方像素最后都会变成背景，而产生一个小 的像素差值。因此，当检测区域的像素值差异分布具有局部最小值时，本发明实施例可判断检 测区域具有文字笔划交叉。在此情形下，第一检测单元322可另外由局部最小值开始向 两侧计算具有相似像素值的像素个数，以标示出对应于文字笔划交叉的水平文字笔划的范 围，如图4所示。另一方面，请参考图5，图5说明了具有水平文字笔划的检测区域50的像素值差异 分布。由于在水平文字笔划的起点或终点，上方像素及下方像素都属于背景部分，因此上方 像素与下方像素的像素差值会是一个比较小的值；而在水平文字笔划范围内，由于上方像 素和下方像素分别属于文字部分及背景部分，因而会产生较大的像素差值。
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因此，当检测区域的像素值差异分布具有两个局部最小值，且两个局部最小值之 间形成上升、水平及下降趋势时，本发明实施例可判断检测区域具有水平文字笔划。在此情 形下，第二检测单元324可进一步由该上升、水平及下降趋势的起点开始计算具有相似像 素值的像素个数，以标示出水平文字笔划的范围，如图5所示。这样，文字保护装置30可根据第一检测单元322及第二检测单元324的判断结 果，在目标像素要插入的位置被判断为文字区域时，产生文字检测信号flagjext。垂直插 补单元33对目标像素上下两侧的像素进行垂直插补运算，以产生目标像素的像素值bob_ Pix0在此情形下，当目标像素要插入的位置被判断为文字区域时，图2中的多任务器25可 根据文字检测信号flagjext，输出对应于目标像素的垂直插补运算结果bob_pix。另一方面，文字保护装置30可进一步包含低通滤波器34，用来对检测区域的像素 进行低通滤波运算，以移除检测区域的高频噪声，或使影像较为平顺(smooth)。然而，低通 滤波器34的使用仅为本发明的实施方式之一，本领域技术人员可以依据本发明进行等效 的变化与改进，例如在不使用低通滤波电路的情况下，直接计算检测区域中的像素值差异。 如此相对应的变化也属于本发明的范围。值得注意的是，本说明书中所称的像素值，在实作上可以是像素的亮度值 (luminance)、彩度值(chrominance)或其它可供进行去交错运算的数值，而不限于此。由上述可知，当本发明的动态适应性去交错装置接收到交错式影像时，除了可根 据交错式影像的运动程度，适当地选择去交错运算方式之外，还可以判断交错式影像是否 包含文字区域，以由垂直插补运算结果，来取代二维去交错器所输出的二维去交错结果。这 样，当交错式影像数据包含动态文字影像时，例如，新闻频道中的跑马灯字幕或影片中垂直 卷动的演员名单等时，本发明的实施例可避免二维去交错器因边缘方向误判而造成文字影 像在笔划交叉处或水平笔划处呈现破碎不连续的情况，而可满足使用者对高质量影像的要 求。例如，请参考图6，图6说明了本发明实施例的改善动态文字影像呈现模糊不清的情况。以上所述仅为本发明的优选实施例，凡根据本发明权利要求所做的等效变化与改 进，都应属于本发明的范围。
权利要求
一种用于去交错操作的文字保护装置，包括像素差值运算单元，用来根据图场中要插入的目标像素的位置，来计算所述图场中多个像素对的像素值差异，所述多个像素对形成对应于所述目标像素的检测区域，所述多个像素对的每一像素对由分别对应于第一扫描线及第二扫描线的两个像素组成，所述第一扫描线及所述第二扫描线分别位于所述目标像素要插入的位置的上方及下方；以及文字检测器，耦接于所述像素差值运算单元，用来根据所述检测区域的像素值差异分布，判断所述目标像素是否位于文字笔划的范围内，以产生文字检测信号。
2.如权利要求1所述的文字保护装置，其中，所述文字检测器包括第一检测单元，用来在所述检测区域的所述像素值差异分布具有局部最小值时，判断 所述多个像素对具有文字笔划交叉；以及第二检测单元，用来在所述检测区域的所述像素值差异分布具有两个局部最小值，且 所述像素值差异分布在所述两个局部最小值之间形成上升、水平及下降趋势时，判断所述 多个像素对具有水平文字笔划。
3.如权利要求2所述的文字保护装置，其中，所述第一检测单元由所述局部最小值开 始向两侧计算具有相似像素值的像素个数，以标示出对应于所述文字笔划交叉的水平文字 笔划的范围。
4.如权利要求2所述的文字保护装置，其中，所述第二检测单元由所述上升、水平及下 降趋势的起点开始计算具有相似像素值的像素个数，以标示出所述水平文字笔划的范围。
5.如权利要求2所述的文字保护装置，其中，所述文字检测器进一步包括逻辑运算单 元，用来根据所述第一检测单元及所述第二检测单元的判断结果，产生所述文字检测信号。
6.如权利要求1所述的文字保护装置，其进一步包括低通滤波器，耦接于所述像素差值运算单元，用来对所述多个像素对的像素值进行低 通滤波运算，以移除所述检测区域的高频噪声。
7.如权利要求1所述的文字保护装置，其进一步包括垂直插补单元，用来对所述目标像素要插入的位置上下两侧的像素进行垂直插补运 算，以产生对应所述目标像素的像素值。
8.如权利要求1所述的文字保护装置，其中，所述第一扫描线与所述第二扫描线是所 述图场的两个相邻扫描线。
9.一种具有文字保护功能的动态适应性去交错装置，包括输入端，用来接收交错式影像数据的图场；二维去交错器，耦接于所述输入端，用来根据所述图场中要插入的目标像素的位置，输 出二维去交错结果；三维去交错器，耦接于所述输入端，用来输出对应于所述目标像素的三维去交错结果；文字保护单元，耦接于所述输入端，用来判断所述目标像素要插入的位置是否为文字 区域，而输出对应于所述目标像素的垂直插补运算结果及文字检测信号；多任务器，耦接于所述二维去交错器及所述文字保护单元，用来根据所述文字检测信 号，选择性地输出所述二维去交错结果或所述垂直插补运算结果；动态检测器，耦接于所述输入端，用来根据所述目标像素要插入的位置周围影像的动态程度，产生动态估测值；以及混合电路，耦接于所述多任务器、所述二维去交错器、所述三维去交错器及所述动态检 测器，用来根据所述动态估测值，混合所述多任务器的输出结果及所述三维去交错结果，以 产生逐行式影像数据。
10.如权利要求9所述的动态适应性去交错装置，其中，所述二维去交错器根据所述目 标像素要插入的位置，对所述图场进行边缘检测，并沿着所检测边缘进行图场内插补运算， 以输出所述二维去交错结果。
11.如权利要求9所述的动态适应性去交错装置，其中，所述三维去交错器根据所述目 标像素要插入的位置，对所述图场及其相邻图场进行图场间插补运算，以产生所述三维去 交错结果。
12.如权利要求9所述的动态适应性去交错装置，其中，所述文字保护单元在所述目标 像素要插入的位置被判断为所述文字区域时，产生所述文字检测信号，以控制所述多任务 器输出对应于所述目标像素的所述垂直插补运算结果。
13.如权利要求9所述的动态适应性去交错装置，其中，所述文字保护单元包括像素差值运算单元，用来根据所述目标像素要插入的位置，计算所述图场中多个像素 对的像素值差异，所述多个像素对形成对应于所述目标像素的检测区域，所述多个像素对 的每一像素对由分别对应于第一扫描线及第二扫描线的两个像素组成，所述第一扫描线及 所述第二扫描线分别位于所述目标像素要插入的位置的上方及下方；以及文字检测器，耦接于所述像素差值运算单元，用来根据所述检测区域的像素值差异分 布，判断所述目标像素是否位于文字笔划的范围内，以产生所述文字检测信号。
14.如权利要求13所述的动态适应性去交错装置，其中，所述文字检测器包括第一检测单元，用来在所述检测区域的所述像素值差异分布具有局部最小值时，判断 所述检测区域具有文字笔划交叉；以及第二检测单元，用来在所述检测区域的所述像素值差异分布具有两个局部最小值，且 所述像素值差异分布在所述两个局部最小值之间形成上升、水平及下降趋势时，判断所述 检测区域具有水平文字笔划。
15.如权利要求14所述的动态适应性去交错装置，其中，所述第一检测单元由所述局 部最小值开始向两侧计算具有相似像素值的像素个数，以标示出对应于所述文字笔划交叉 的水平文字笔划的范围。
16.如权利要求14所述的动态适应性去交错装置，其中，所述第二检测单元另外由所 述上升、水平及下降趋势的起点开始计算具有相似像素值的像素个数，以标示出所述水平 文字笔划的范围。
17.如权利要求14所述的动态适应性去交错装置，其中，所述文字检测器进一步包括 逻辑运算单元，用来根据所述第一检测单元及所述第二检测单元的判断结果，产生所述文 字检测信号。
18.如权利要求13所述的动态适应性去交错装置，其中，所述文字保护单元进一步包括低通滤波器，耦接于所述像素差值运算单元，用来对所述多个像素对的像素值进行低 通滤波运算，以移除所述检测区域的高频噪声。
19.如权利要求13所述的动态适应性去交错装置，其中，所述文字保护单元进一步包括垂直插补单元，用来对所述目标像素要插入的位置上下两侧的像素进行垂直插补运 算，以产生对应于所述目标像素的所述垂直插补运算结果。
20.如权利要求13所述的动态适应性去交错装置，其中，所述第一扫描线与所述第二 扫描线是所述图场的两个相邻扫描线。
全文摘要
用于去交错操作的文字保护装置，包含有像素差值运算单元、文字检测器及垂直插补单元。该像素差值运算单元用来根据图场中欲插入目标像素的位置，计算该图场中多个像素对的像素值差异。其中，该多个像素对形成对应于该目标像素的检测区域。该文字检测器用来根据该检测区域的像素值差异分布，判断该检测区域是否包含文字笔划，并判断该目标像素是否位于该文字笔划的范围内，以产生文字检测信号。该垂直插补单元则用来根据该文字检测信号，进行垂直插补运算，以产生该目标像素的像素值。
文档编号H04N5/14GK101888473SQ20091014125
公开日2010年11月17日 申请日期2009年5月14日 优先权日2009年5月14日
发明者林裕贸, 郭志嘉 申请人:联咏科技股份有限公司