专利名称：缩放和裁剪用于电视显示的图像的方法
技术领域：
本发明涉及一种处理用于在电视屏幕上显示的图像的方法，具体地，涉及一种缩放和裁剪来自广播或其他来源的图像以在平板显示器上显示的方法。
背景技术：
在使用阴极射线管(CRT)显示器的传统电视设备中，在CRT上形成的图像受到地球磁场的影响。磁场使图像移动和失真，并且取决于电视设备在地球上的物理位置以及电视设备相对于地球磁场的朝向，以非均匀的方式影响图像。如果显示的图像具有与CRT的有用图像区域(即，显示图像且对于观众可见的区域)相同的物理尺寸，则图像位移和失真将使沿CRT的边缘的一些区域为空白，使得失真对于观众而言非常明显。为解决该问题，传统电视设备过度扩大(over-expand)图像，使得图像的物理尺寸(画面区域)比CRT的有用图像区域大。这有效地确保了在CRT的有用图像区域的边缘处绝不会有任何空白，有效地向观众隐匿了图像的位移和失真。如图1中所示，由过度扩大产生的画面区域102比有用图像区域101大，并且画面区域的边缘周围的阴影区域是不可见的。因此，即使当移动画面区域时(图1示出了显示的画面区域被移动到左边)，有用图像区域101被完全地充满且没有空白区域。在传统的NTSC(国家电视系统委员会)标准设计惯例中，在每边上将画面过度扩大约10％，并且在实际的电视设备中，扩大的范围约为5％至15％。在传统的ATSC(先进电视系统委员会)标准设计惯例中，过度扩大是2.5％，并且在实际的电视设备中，过度扩大的范围约为2％至10％。
发明内容
地球磁场不会影响基于诸如直视等离子体(direct view Plasma)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)器件、背投数字光处理(DLP)、高温多晶硅(HTPS)、以及硅上液晶等的技术的现代电视设备。然而，在这些显示技术中继续使用图像过度扩大，妨碍观众看见整个图像，并且使图像失真。这些设备都具有固定的分辨率，具有固定数目的行且每行具有固定数目的像素。将过度扩大原理应用到基于传统技术的电视设备具有以下不良效果最高36％的传输图像的去除(基于每边10％的过度扩大)，以及由于过度扩大所需的接近比例缩放(典型地每边2.5％至10％)而使图像失真(精细图像细节的去除以及在原始图像中不存在的伪像的增加)。过度扩大百分比越小，对图像的损坏越多。
本发明涉及一种处理电视图像的方法，所述电视图像基本消除了由于有关技术的限制和缺点所引起的一个或多个问题。
本发明的其他特征及优点将在下述的描述中陈述，且部分可以从描述中显而易见，或者可通过本发明的实践而了解。通过在书面的描述及其权利要求和附图中所特别指出的结构，将认识和获得本发明的目的和优点。
如具体实现的和主要描述的，为实现这些和其他优点且根据本发明的目的，本发明提供了一种处理用于在具有固有(native)屏幕分辨率的电视屏幕上显示的图像的方法，所述方法包括接收具有固有图像分辨率的源电视图像；使用缩放比例来缩放源电视图像，以产生在垂直方向和水平方向上均具有等于或小于固有屏幕分辨率的缩放电视图像；以及在电视屏幕上显示缩放电视图像。在垂直方向和水平方向上的缩放比例可以相同或不同。所述方法还可以包括在缩放所述源电视信号之前裁剪所述源电视信号。
应该理解的是，前述总的描述和下述详细的描述均是示范性的和解释性的，并且意欲提供如权利要求所述的本发明的进一步的解释。
图1示出了传统的过度扩大方法；
图2至图4示出了根据本发明实施例的缩放方法。
具体实施例方式
根据本发明的实施例，电视设备不会过度扩大来自电视广播或诸如DVD播放器的另外来源的电视图像(下文中称为源电视图像或源图像)。而是，所述电视设备使用其全部分辨率来缩放源图像，或裁剪源图像然后缩放源图像。下面的描述给出了用于具有1366×768像素的固有屏幕分辨率的显示板的缩放和裁剪方法的多个示例。
在图2中示意地示出的第一缩放示例中，源图像是由NTSC标准规定的图像，且具有640×482像素(区域30)的固有图像分辨率。将源图像缩放(扩大)到1024×768象素(区域20)的尺寸，保持源图像的高宽比。换句话说，缩放比例(缩放图像的分辨率与源图像的分辨率的比)在垂直方向和水平方向上具有相同的值。因为缩放图像比显示板(区域10)的固有屏幕分辨率(1366×768)窄，所以在显示屏的左侧和右侧(图2中的阴影区)出现两块空白区域。
在图3中示意地示出的第二缩放示例中，源图像是由NTSC标准规定的图像，且具有640×482像素(区域30)的固有图像分辨率。将源图像缩放(扩大)到1366×768象素的尺寸，不保持源图像的高宽比。换句话说，缩放比例在垂直方向和水平方向上具有不同的值。结果，图像被水平地拉伸。缩放图像具有与显示板相同的分辨率(1366×768像素)(区域10)，并且充满整个屏幕。
在第三缩放示例中，源图像是由ATSC标准规定的高清晰电视(HDTV)图像，并且具有1280×720象素的固有图像分辨率。将所述源图像缩放(扩大)到1366×768象素的尺寸，保持源图像的高宽比。缩放图像充满显示板的整个屏幕，所述显示板具有与缩放图像相同的分辨率。
在第四缩放示例中，源图像是由ATSC标准规定的高清晰电视(HDTV)图像，并且具有1920×1080象素的固有图像分辨率。将所述源图像缩放(缩小)到1366×768象素的尺寸，保持源图像的高宽比。缩放图像充满显示板的整个屏幕，所述显示板具有与缩放图像相同的分辨率。
类似地，可以针对包含在STSC标准中的任意固有源分辨率来执行缩放。可以在ATSC A/53，ATSC Digital Television Standard，1995年9月(Annex A)中找到包含在ATSC标准中的各种图像分辨率的描述。
对于其他类型的源图像，可以使用上述原理执行缩放。源图像可以是符合DVB-T(数字视频广播-地面)标准的图像，如在ETSI ETR 154，Digital Video BroadcastingImplementation guidelines for the use ofMPEG-2 Systems，Video and Audio in satellite，cable and terrestrialbroadcasting applications，第三版，1997年9月(Annex A)中所述，具有1920×1080像素的固有图像分辨率。所述源图像也可以是符合数字电缆的QAM(正交幅度调制)标准的电视图像，具有符合规定的ATSC或DVB-T分辨率之一的固有图像分辨率；或者是符合用于上传到互联网的QPSK(正交相移键控)标准的电视图像，具有符合规定的ATSC或DVB-T分辨率之一的固有图像分辨率。可以将这些源图像缩放(扩大或缩小)到1366×768像素的尺寸，保持源图像的高宽比。缩放图像充满显示板的整个屏幕，所述显示板具有与缩放的图像相同的分辨率。
符合PAL(逐行倒相制)或SECAM(塞康制，意思是按顺序传送彩色信号和存储恢复彩色信号制)标准的源电视图像具有与NTSC或ATSC不同的固有分辨率(576行)，并且可以使用上述方法类似地计算图像的缩放比例。
在以上缩放示例中的方法使用源图像的全部分辨率用于缩放。在以下描述的裁剪示例中，对所述源图像进行裁剪然后进行缩放。所述裁剪去除伪象，所述伪象是自然产生的，或是在通过空气、电缆、或卫星广播之前在电视图像的产品中无意插入的。
在图2中示意地示出的第一裁剪示例中，源图像是具有640×482像素(区域30)的固有图像分辨率的NTSC图像。首先，通过从图像的顶部边缘和底部边缘去除三行(三排)、并且从图像的左边边缘和右边边缘去除四列，对图像进行裁剪。得到的图像(区域32)具有632×476像素并且保持原始图像的高宽比。然后将已裁剪的图像缩放到1024×768像素的尺寸，保持源图像的高宽比。注意，该实施例中的缩放因子与第一缩放示例中的缩放因子略有不同。此外，因为缩放图像比显示板的固有屏幕分辨率(1366×768像素)窄，在显示屏的左侧和右侧出现两块空白区。
在第二裁剪示例中，源图像与第一裁剪示例中的相同，并且以相同的方式进行裁剪。将已裁剪的图像缩放到1366×768像素的尺寸，未保持源图像的高宽比。已缩放的图像充满整个屏幕。
在第三裁剪示例中，源图像是具有1280×720像素的固有图像分辨率的HDTV图像。通过从图像的顶部边缘和底部边缘去除四行(四排)、并且从图像的左边边缘和右边边缘的去除八列，对图像进行裁剪。得到的图像具有1264×712像素。然后将已裁剪的图像缩放(扩大)到1366×768像素尺寸，基本保持源图像的比例。
在第四裁剪示例中，源图像是具有1920×1080象素的固有图像分辨率的HDTV图像。通过从图像的顶部边缘和底部边缘去除四行(四排)、并且从图像的左边边缘和右边边缘去除八列，对图像进行裁剪。得到的图像具有1904×1072像素，并且基本保持原始图像的高宽比。然后将已裁剪的图像缩放(缩小)到1366×768像素的尺寸，基本保持源图像的比例。
类似地，可以使用上述方法裁剪和缩放PAL、SECAM、DVB-T、QAM、以及QPSK图像。
如在以上裁剪示例中所做的裁剪图像具有与过度扩大图像类似的效果，即，丢弃图像的边缘部分，尽管百分比小于传统方法中的过度扩大的百分比(在以上示例的每侧小于1％vs在针对高清晰电视图像的传统方法中的2.5％总过度扩大以及针对NTSC/PAL/SECAM的5％至15的平均)。优选地，在所有边缘上均匀地做出裁剪，即，与从所有边缘去除的源图像的百分比相同。可选地，可以通过裁剪，从边缘去除不同的量。
在上述示例中，选择缩放比例，使得在至少一个方向(示例中的垂直方向)上，屏幕恰好充满，即，缩放图像的分辨率与固有屏幕分辨率在该方向中相同。可选地，缩放图像的分辨率可以在垂直方向和水平方向中均比固有屏幕分辨率小，尽管因为图像将更小，所以这是非优选的。与传统的过度扩大方法不同，在本发明的实施例中，缩放图像在两个方向上都绝不会比固有屏幕分辨率大。
在上述实例中，缩放比例在整个屏幕上在垂直方向和水平方向上是常数(均匀的)。可选地，可以用在整个屏幕上在垂直方向和水平方向上变化的(非均匀的)缩放比例来进行缩放。例如，在一种缩放方法中，沿水平方向在屏幕中央的1/3至1/2基本保持原始图像的宽高比，并且随着越来越靠近左边边缘和右边边缘，逐渐以更高的缩放比例缩放剩余的屏幕的1/2至2/3。这有时被称为全景缩放，并且当原始图像的宽高比在水平方向比屏幕的宽高比窄时可以使用。
上述缩放和裁剪示例是针对具有1366×768像素的固有分辨率的显示板的。类似地，可以基于上述原理针对具有其他分辨率的显示板执行缩放和裁剪。显示板分辨率的一些其他的示例包括852×480、1024×768、1365×768、1280×800、1440×900、1400×1050、1680×1050、1920×1080、1920×1200、2048×1536、2560×1536等。
可以通过软件、固件、或硬件(IC、ASIC等)在电视设备中实现上述图像处理方法。可以将目前使用的或将来开发出的任何适合的缩放和插值算法用于实行上述方法。所述实现在相关领域的普通技术人员的能力范围之内，并且这里省略了更具体的描述。
与过度扩大图像的传统方法相比，根据本发明实施例的缩放和裁剪方法具有可以看见更多源图像的优点。另一个优点是裁剪可以以控制方式进行，并且取决于设计，在所有的边缘是均匀的或不均匀的。传统的过度扩大方法经常以非控制的方式导致随机、不均匀的裁剪。此外，在某些情况下，传统的过度扩大方法可以导致接近比例缩放，即，以1的几个百分点之内的比例进行缩放。例如，当固有屏幕分辨率和固有源图像分辨率近似相等时，因为必须对图像缩放几个百分比，传统的过度扩大方法将要求源图像的接近比例缩放，这导致不期望的图像伪象。另一方面，在这种情况下，根据本发明实施例的方法提供不对图像进行缩放的选择。
本领域的普通技术人员应该清楚，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的方法和装置做出各种修改和变化。因此，本发明意欲覆盖在所附权利要求及其等同物的范围之内的修改和变化。
权利要求
1.一种处理用于在具有固有屏幕分辨率的电视屏幕上显示的图像的方法，包括接收具有固有图像分辨率的源电视图像；使用缩放比例来缩放源电视图像，以产生在垂直方向和水平方向上均具有等于或小于固有屏幕分辨率的缩放电视图像；以及在电视屏幕上显示缩放电视图像。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述缩放比例在垂直方向和水平方向上具有相同的值。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述缩放比例在垂直方向和水平方向上具有不同的值。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述缩放比例在垂直方向和水平方向上在整个屏幕上具有恒定值。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述缩放比例在垂直方向和水平方向上在整个屏幕上具有变化的值。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述缩放图像的分辨率在垂直方向上与固有屏幕分辨率相等。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述缩放图像的分辨率在水平方向上与固有屏幕分辨率相等。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述缩放比例使得缩放图像的分辨率在垂直方向和水平方向上与固有屏幕分辨率均相等。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述源电视图像的所述固有图像分辨率是符合NTSC、PAL、或SECAM的。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述源电视图像的所述固有图像分辨率是1280×720像素。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述源电视图像的所述固有图像分辨率是1920×1080像素。
12.如权利要求1所述的方法，还包括在缩放源电视图像之前裁剪所述源电视图像。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述裁剪包括从所述源电视图像的顶部边缘和底部边缘去除相同数目的行，以及从所述源电视图像的左边边缘和右边边缘去除相同数目的行。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述裁剪包括从所述源电视图像的顶部边缘和底部边缘去除不同数目的行，以及从所述源电视图像的左边边缘和右边边缘去除不同数目的行。
15.一种处理用于在具有固有屏幕分辨率的电视屏幕上显示的图像的方法，包括接收具有固有图像分辨率的源电视图像；通过从所述源电视图像的顶部边缘、底部边缘、左边边缘、以及右边边缘中的一个或多个中去除一行或多行，裁剪所述源电视图像；使用缩放比例来缩放已裁剪的源电视图像，以产生缩放电视图像；以及在电视屏幕上显示缩放电视图像。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述裁剪包括从所述源电视图像的顶部边缘和底部边缘去除相同数目的行，以及从所述源电视图像的左边边缘和右边边缘去除相同数目的行。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述裁剪包括从所述源电视图像的顶部边缘和底部边缘去除不同数目的行，以及从所述源电视图像的左边边缘和右边边缘去除不同数目的行。
全文摘要
描述了一种处理用于在具有固有屏幕分辨率的电视屏幕上显示的图像的方法。与过度扩大图像的传统方法不同，这里描述的方法裁剪图像(可选地)，并且缩放以适合显示屏幕的固有分辨率，而没有过度扩大图像。所述方法包括步骤接收具有固有图像分辨率的源电视图像；使用缩放比例来缩放源电视图像，以产生在垂直方向和水平方向上均具有等于或小于自然屏幕分辨率的缩放电视图像；以及在电视屏幕上显示缩放电视图像。所述缩放比例在垂直方向和水平方向上可以相同或不同。
文档编号G09G5/36GK101068333SQ200610160318
公开日2007年11月7日 申请日期2006年11月22日 优先权日2006年5月4日
发明者塞缪尔·米勒 申请人:新泰辉煌公司