专利名称：可调式图像格式转换系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可调式图像格式转换系统，特别是涉及一种可以依据系统资源的状况，决定进行移动检测时使用的视频场数目的交错转循序图像格式转换系统。
背景技术：
一般的图像讯号大致上可以分为循序式图像讯号(progressive video signal)与交错式图像讯号(interlaced video signal)两种，所谓循序式图像讯号系指在每一个取样的时间点上，每一个视频帧(video frame)都包含有图像中所有的点(或是像素，pixel)；至于交错式图像讯号，则是在任一个取样的时间点上的视频场(video field)中仅包含有图像一半的点，在下一个取样的时间点上的视频场则包含有图像中另一半的点。交错式扫瞄的优点是可以达到高视频场率(higf field rate)的优点，但是若要将一个交错式图像讯号在一个循序式播放媒体(例如一计算机显示器)上播放，则必须对欲播放的交错式图像讯号进行「交错至循序转换」(interlaced to progressive conversion)的工作。
传统使用一个单一功能的图像格式转换芯片来进行交错至循序转换的工作，这样的芯片由于运算与存储器频宽以及容量的需求固定，因此在资源管理上并不需要太复杂的控制。但随着计算机系统的日益进步，整合了视讯处理功能的芯片陆续被推出，由于系统需处理许多不同形式的数据流，使得整体系统资源的管理上越趋复杂，一般的解决方法是以整体资源需求最严格的情形来设计系统，但是这会造成一些缺点，例如为了合乎最严格的需求，系统成本会非常高；最严格的需求只有在少数情形下才会出现，使得资源利用率不经济。
Wagner等人所提出的第6452639号美国专利提供了一个根据系统资源来决定内插理论(interpolation algorithm)的消除交错(de-interlacing)方法，也就是说，在资源充裕的状况下，系统可以使用较复杂的内插方式，以将交错式图像讯号转换成循序式图像讯号，在资源较少的状况下，则是使用较简单的内插方式。
然而在进行交错至循序转换的工作时，最有效率的方法是采用「移动适应消除交错」(motion-adaptive de-interlacing)的方式，一般而言，在移动适应消除交错的方式中，大致上可分为两个步骤，第一个步骤是进行移动检测(motion detection)，就是检测交错图像讯号中固定数目的视频场以判别图像的移动状况；第二个步骤则是依据所检测出来的移动状况，选择适当的内插方式，以将交错式图像讯号转换成循序式图像讯号。
请参阅图1，图1为已知技术一图像格式转换系统的示意图。在这个例子中，图像格式转换系统100是一个整合了MPEG编译码(MPEGencode/decode)以及图像格式转换(video format convert)能力的单一芯片。在图像格式转换系统100中包含有用来处理MPEG编译码的一MPEG处理单元120以及用来处理图像格式转换的图像格式转换单元140。图像格式转换系统100可以使用变动系统资源180(存储器频宽、存储器容量等等)来进行MPEG编译码及图像格式转换的工作。图像格式转换单元140中包含有一移动检测器150以及一内插器160，移动检测器150可以对检测交错图像讯号中固定数目的视频场以判别图像的移动状况；内插器160则用来依据移动检测器的检测结果选定内插方式，以将交错式图像讯号转换成循序式图像讯号。
事实上，移动检测可分为各种不同视频场数的移动检测，视频场数可以从两视频场到六视频场甚至更多的视频场，使用的视频场越多，对移动的检测结果就越精准，但视频场数越多，所需使用越多的系统资源也就越多。图2为三视频场移动检测的示意图。在欲了解视频场号T中的欲内插点X点的移动状况时，三视频场移动检测对视频场号T-1中的A点以及视频场号T+1中的B点的像素值(pixel value)进行相减的操作，然后使用一阈值threshold作为动态或静态的界定标准，若|A-B|＞threshold时，即视为动态，若|A-B|＜threshold时，则视为静态，至于检测的结果是动态或静态则可决定系统所采用的内插方式。
图3则为六视频场移动检测的示意图。视频场号T中的X点是欲内插点，当|A-B|＞threshold或|C-D|＞threshold或|E-F|＞threshold或|C-G|＞threshold或|E-H|＞threshold或|A-I|＞threshold时，即视为动态，反之则视为静态。当然，视频场号的选择不见得要如图3所示，六视频场移动检测选择的视频场可以由T-3至T+2，也可以是由T-2至T+3或是其它的选择。
在进行移动检测时，视频场数越多，所需的系统资源就越多，然而在在已知技术中，例如图1所示的图像格式转换系统100，移动检测器150并不具备动态的依据变动系统资源180的状况，决定用来进行移动检测时撷取的视频场数的能力。若无法依据系统资源的状况动态决定移动检测时所使用的视频场数，则无法在系统资源允许的状况下选择出最适合的移动检测方式，以使得移动适应消除交错的方式达到最佳的效果。
发明内容
因此本发明的主要目的，在于提供一种可以动态依据系统资源的状况，决定进行移动检测时使用的检测视频场数目，以解决已知技术所面临的问题根据本发明披露了一种可调式图像格式转换系统，可运用各种变动系统资源将一交错图像讯号转换为一循序图像讯号，该可调式图像格式转换系统包含有一可调式移动适应消除交错系统，用来依据一图像区域的移动状况将该交错图像讯号转换为该循序图像讯号；以及一模式控制模块，用来依据所述变动系统资源的可利用性及/或该可调式图像格式转换系统的状态决定一检测数量。该可调式移动适应消除交错系统包含有一视频场数可调移动检测装置，用来撷取数量等于该检测数量的多个图像视频场以判别该图像区域的移动状况。
由于本发明的可调式图像格式转换系统中的视频场数可调移动检测装置可以依据模式控制模块动态决定出来的检测数量，决定进行移动检测时所使用的视频场数，因此可以达到系统资源利用的最佳化，已在系统资源允许的情况下，达到最佳的图像效果，因此可解决已知技术所面临的问题。
图1为已知技术一图像格式转换系统的示意图；图2为三视频场移动检测的示意图；图3为六视频场移动检测的示意图；图4为本发明可调式图像格式转换系统一较佳实施例的示意图；
图5为可调式移动适应消除交错系统440的示意图；图6为依据存储器频宽的可利用性决定检测数量的对照表的一例；图7为依据使用者选择的运作模式决定检测数量的对照表的一例；图8为本发明视频场数可调移动检测装置第一实施例示意图；和图9为本发明视频场数可调移动检测装置第二实施例示意图。
附图标号说明100 图像格式转换系统 120、420 MPEG处理单元140 图像格式转换单元 150移动检测器160、460内插器180、480 变动系统资源400 可调式图像格式转 440可调式移动适应消换系统 除交错系统450 视频场数可调移动 455a-e 移动检测器检测装置480 变动系统资源 800、900 视频场数可调移动检测装置810a-f、910a-f 像素区别电路 820a-f、920a-f 减法器830a-f、930a-f 绝对值电路850a-f、950a-f 切换器860a-f、970 比较器870逻辑或电路890、990决定电路 960选择器具体实施方式
请参阅图4，图4为本发明可调式图像格式转换系统一较佳实施例的示意图。本实施例中的可调式图像格式转换系统400为一整合了MPEG编译码以及图像格式转换能力的单一芯片，其可运用变动系统资源480(如存储器、存储器频宽等等)以进行MPEG编译码或图像格式转换的工作。可调式图像格式转换系统400包含有一模式控制模块410，用来依据变动系统资源480的可利用性及/或可调式图像格式转换系统400的状态决定一检测数量；以及一可调式移动适应消除交错系统440，用来依据一图像区域的移动状况将一交错图像讯号转换为一循序图像讯号。可调式移动适应消除交错系统440中包含有一视频场数可调移动检测装置450，用来撷取数量等于该检测数量的多个图像视频场以判别该图像区域的移动状况；以及一内插器460。
请参阅图5，图5为可调式移动适应消除交错系统440的示意图。在本实施例中，视频场数可调移动检测装置450中包含有五个移动检测器455a-e，每个移动检测器455a-e皆可用来执行不同视频场数的移动检测，至于使用哪一个移动检测器来执行移动检测的工作，则由模式控制模块410所定出的检测数量所决定，例如，当该检测数量等于6时，视频场数可调移动检测装置450使用移动检测器455e来进行移动检测的工作；当该检测数量等于4时，视频场数可调移动检测装置450使用移动检测器455c来进行移动检测的工作。内插器460可依据视频场数可调移动检测装置450的移动检测结果决定内插方式。请注意在本实施例中不同数目的移动检测工作由不同的移动检测器455a-e负责，在实施上亦可以使得视频场数可调移动检测装置450本身即可具备有可执行多种不同视频场数移动检测的能力，而不用还包含有五个个别的移动检测器455a-e。这样的装置在后文会有更详细的说明。
如前所述，模式控制模块410可依据变动系统资源480的可利用性及/或可调式图像格式转换系统400的状态决定该检测数量。其中变动系统资源410的可利用性可取决于可调式图像格式转换系统400或整体系统的运算能力，存储器空间的可利用性、存储器频宽或功率消耗。当变动系统资源480的可利用性显示出系统资源足够时，模式控制模块410即可以选择较大的检测数量；当变动系统资源410的可利用性显示出系统资源不足时，模式控制模块410即可以选择较小的检测数量。以存储器频宽而言，图6为依据存储器频宽的可利用性决定检测数量的对照表的一例。当然，图6亦仅为举例，系统设计者在设计时亦可依据实际状况决定出最佳的参数配置。
至于可调式图像格式转换系统400的状态则可取决于图像及/或音讯数据流的数据量；图像及/或音讯译码器的数据量；图像及/或音讯编码器的数据量；编码剖析器及/或译码剖析器(parser)的工作量；子画面控制器(sub-picture controller)的显示及/或解碼的工作量；视控调整控制器(on-screen-display controller)的工作量；或使用者选择的运作模式。整体来说，就是当模式控制模块410检测到的可调式图像格式转换系统400的状态显示出可调式移动适应消除交错系统440所能分配到的系统资源较多时，模式控制模块410即选择大的检测数量；当可调式图像格式转换系统400的状态显示出可调式移动适应消除交错系统410所能分配到的系统资源较少时，模式控制模块410即选择小的检测数量。
以上所谓的使用者选择的运作模式，可以是宽屏幕显示(Letterbox)、全屏幕显示(Pan-scan)、欧规转美规(PAL-to-NTSC conversion)、美规转欧规(NTSC-to-PAL conversion)、放大(zoom in)或缩小(zoom out)等等，模式控制模块410可以配合任一特定的模式选择特定的检测数量，图7为依据使用者选择的运作模式决定检测数量的对照表的一例。请注意图7仅为举例，系统设计者在设计时可依据实际状况决定出最佳的参数配置。
另外，模式控制模块410亦可以设置于可调式图像格式转换系统400中的存储器控制器(memory controller)中(未显示于图4)，以便能实时依据该存储器控制器的存储器频宽的负担来动态调整该检测数量，当该存储器控制器的存储器频宽的负担越小，模式控制模块410即可决定出越大的检测数量；当该存储器控制器的存储器频宽的负担越大，模式控制模块410则决定出越小的检测数量。
如先前所述，图4中的视频场数可调移动检测装置450可以本身即具有执行不同视频场数目移动检测的能力，以下将介绍本发明所提出的装置架构。请参阅图8，图8为本发明视频场数可调移动检测装置第一实施例示意图。视频场数可调移动检测装置800用来对一交错图像讯号中的多个图像视频场执行移动检测，以判别一图像区域的移动状况，视频场数可调移动检测装置800包含有多个像素区别电路810a-f(在本实施例中有6个像素区别电路)，一决定电路890；以及一视频场数调整器(在本实施例中，切换器850a-f即可视为该视频场调整器)。任一个像素区别电路810a-f用来计算该图像区域中一特定点在两个不同图像视频场中像素值的差异状况，以输出一检测值，配合图3所示的六视频场移动检测的示意图，在这个实施例中，输入各个像素区别电路810a-f的输入值A、B、C、D、E、F、G、H、I分别为图3中A、B、C、D、E、F、G、H、I点的像素值。一个像素区别电路810a-f皆包含有一个减法器820a-f与一个绝对值电路830a-f，可以用来计算两个像素值差异的绝对值。先不考虑切换器850a-f时，决定电路890中的比较器860a-f可以将每一个像素区别电路输出的检测值与一相对应阈值进行比较(这些相对应阈值可以是同一个值，也可以是各有各不同的值)，以产生一布尔值BLa-f，并对这些布尔值进行逻辑或(logic OR)运算，以得出移动检测结果，这时候视频场数可调移动检测装置800即可被视为是一个六视频场移动检测装置。
但是不一定每一个时间点的系统资源都适合使用六视频场移动检测，所以视频场数调整器的存在就是为了动态的调整用来检测移动状况的视频场数，举例来说，当系统资源适合使用五视频场移动检测时，视频场数调整器可以利用切换器850f将输入比较器860f的值强制设为零，如此一来，图3中视频场号T-3的视频场就不会对检测结果造成任何影响；当系统资源适合使用四视频场移动检测时，视频场数调整器可以利用切换器850f、805e、805d将输入比较器860f、860e、860d的值强制设为零，此时，图3中视频场号T-3以及T+2的视频场就不会对检测结果造成任何影响。因此，视频场数可调移动检测装置800即可动态的依据系统资源的状况，动态的调整用来作移动检测的视频场数目。当然，切换器850a-f不一定要将输入比较器860f、860e、860d的值强制设为零，只要可以将个别的值强制设为小于相对应阈值的值即可。
图8中的视频场数调整器(即切换器850a-f)不一定要设置于像素区别电路810a-f与比较器860a-f之间，亦可以被设置在比较器860a-f与逻辑或电路870之间，以将布尔值BLa-f中的部分布尔值强制设为零；或者是设置在像素区别电路810a-f的输入端，以将部分的像素区别电路的两个输入端的值强制设为相同的值。以上都是设置视频场数调整器以达到动态调整进行移动检测的视频场数的效果的配置方法。
有时候在低视频场数的移动检测并无法检测快速移动的物体，而会造成图像呈现破碎的现象，为了解决这样的问题，本发明的视频场数可调移动检测装置800亦可以如图8所示搭配锯齿检测器(sawtooth detector，亦可称为mouse teeth detector)一同使用。
请参阅图9，图9为本发明视频场数可调移动检测装置第二实施例示意图。视频场数可调移动检测装置900与800的主要不同在于决定电路990中的选择器960会先从像素区别电路910a-f输出的检测值中，计算出最大的检测值，比较器970再将这个最大的检测值与一预设阈值进行比较，以得出最终的检测结果。视频场数调整器(在本实施例中即为切换器950a-f)，可用来将部分像素区别电路910a-f输出的检测值强制设为小于该预设阈值的固定值(在本实施例中是强制设为零)，即可达到动态调整视频场数的目的；当然，与上述相同，图9中的视频场数调整器(即切换器950a-f)不一定要设置于像素区别电路910a-f与选择器960之间，亦可以被设置在像素区别电路910a-f的输入端，以将部分的像素区别电路的两个输入端的值强制设为相同的值，以达到动态调整进行移动检测的视频场数的效果。当然，图9的视频场数可调移动检测装置900亦可以搭配锯齿检测器一同使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种可调式图像格式转换系统，可运用各种变动系统资源将一交错图像讯号转换为一循序图像讯号，该可调式图像格式转换系统包含有一可调式移动适应消除交错系统，用来依据一图像区域的移动状况将该交错图像讯号转换为该循序图像讯号，该可调式移动适应消除交错系统包含有一视频场数可调移动检测装置，用来撷取数量等于一检测数量的多个图像视频场以判别该图像区域的移动状况；以及一模式控制模块，用来依据所述变动系统资源的可利用性及/或该可调式图像格式转换系统的状态决定该检测数量。
2.如权利要求1所述的可调式图像格式转换系统，其中该可调式移动适应消除交错系统包含有至少一个移动检测器，以及至少一个由该移动检测器控制的内插器。
3.如权利要求1所述的可调式图像格式转换系统，其中所述变动系统资源的可利用性取决于该可调式图像格式转换系统或整体系统的运算能力，存储器空间的可利用性、存储器频宽或功率消耗。
4.如权利要求1所述的可调式图像格式转换系统，其中该可调式图像格式转换系统的状态取决于图像及/或音讯数据流的数据量。
5.如权利要求1所述的可调式图像格式转换系统，其中该可调式图像格式转换系统的状态取决于图像及/或音讯译码器的数据量。
6.如权利要求1所述的可调式图像格式转换系统，其中该可调式图像格式转换系统的状态取决于图像及/或音讯编码器的数据量。
7.如权利要求1所述的可调式图像格式转换系统，其中该可调式图像格式转换系统的状态取决于一编码剖析器及/或一译码剖析器的工作量。
8.如权利要求1所述的可调式图像格式转换系统，其中该可调式图像格式转换系统的状态取决于一子画面控制器的显示及/或解碼的工作量。
9.如权利要求1所述的可调式图像格式转换系统，其中该可调式图像格式转换系统的状态取决于一视控调整控制器的工作量。
10.如权利要求1所述的可调式图像格式转换系统，其中该可调式图像格式转换系统的状态取决于一存储器控制器的存储器频宽的负担。
11.如权利要求1所述的可调式图像格式转换系统，其中该可调式图像格式转换系统的状态取决于使用者选择的运作模式，如宽屏幕显示、全屏幕显示、欧规转美规、美规转欧规、放大或缩小。
12.如权利要求1所述的可调式图像格式转换系统，其中该检测数目介于二到六之间。
13.一种视频场数可调移动检测装置，用来对一交错图像讯号中的多个图像视频场执行移动检测，以判别一图像区域的移动状况，该视频场数可调移动检测装置包含有多个像素区别电路，其中一像素区别电路用来计算该图像区域中一特定点在两个不同图像视频场中像素值的差异状况，以输出一检测值；一决定电路，耦合于所述像素区别电路，用来对所述检测值进行运算，以判别该图像区域的改变状况；以及一视频场数调整器，用来依据一检测数量，调整所述像素区别电路及/或该决定电路，以消除所述图像视频场中部份图像视频场对该决定电路的运算结果的影响。
14.如权利要求13所述的视频场数可调移动检测装置，其中一像素区别电路包含有一减法器，用来计算一特定点在两个不同图像视频场中的像素值的相差值；以及一绝对值电路，耦合于该减法器，用来将该减法器的运算结果取绝对值，以作为一检测值。
15.如权利要求13所述的视频场数可调移动检测装置，其中该决定电路用来将所述检测值中的一检测值与一相对应的阈值进行比较，以产生一布尔值，并对所述布尔值进行逻辑或运算，以判别该图像区域的改变状况。
16.如权利要求15所述的视频场数可调移动检测装置，其中该视频场数调整器用来依据该检测数量，将所述检测值中部分的检测值强制设为小于相对应阈值的固定值。
17.如权利要求15所述的视频场数可调移动检测装置，其中该视频场数调整器用来依据该检测数量，将所述布尔值中部分的布尔值强制设为零。
18.如权利要求13所述的视频场数可调移动检测装置，其中该决定电路用来将所述像素区别电路输出的所述检测值进行比较，以得出一最大检测值，并将该最大检测值与一预设阈值进行比较，以判别该图像区域的改变状况。
19.如权利要求18所述的视频场数可调移动检测装置，其中该视频场数调整器用来将所述检测值中部分检测值设成小于该预设阈值的特定值。
20.如权利要求13所述的视频场数可调移动检测装置，其中该视频场数调整器用来依据该检测数量，将所述像素区别电路中部分像素区别电路的两个输入值强制设为相等的值。
全文摘要
一种可调式图像格式转换系统，可运用各种变动系统资源将一交错图像讯号转换为一循序图像讯号，该可调式图像格式转换系统包含有一可调式移动适应消除交错系统，用来依据一图像区域的移动状况将该交错图像讯号转换为该循序图像讯号；以及一模式控制模块，用来依据所述变动系统资源的可利用性及/或该可调式图像格式转换系统的状态决定一检测数量。该可调式移动适应消除交错系统包含有一视频场数可调移动检测装置，用来撷取数量等于该检测数量的多个图像视频场以判别该图像区域的移动状况。
文档编号G06F11/27GK1585474SQ0315457
公开日2005年2月23日 申请日期2003年8月19日 优先权日2003年8月19日
发明者李元仲 申请人:联发科技股份有限公司