专利名称：图像处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种图像处理机制，尤指一种用来插补出 一 目标图像数据块并可 有效地避免该目标图像数据块中产生人为假影(artifact)的图像处理装置。
背景技术：
—般而言，在进行图像插补运算时，为了在两帧之间产生一插补帧中一待插补位 置所需要的图像数据块，会决定出一运动向量并使用该运动向量将一图像数据块插补至该 待插补位置。然而，在某些特殊情况下，若直接使用该运动向量将相对应的图像数据块插补 于该待插补位置，则画面上可能产生人眼可见的人为假影。请参阅图1，图1是现有图像处
理机制产生待插补位置所需要的图像数据块的示意图。帧F『工及Fn为两前后相邻的帧，而
现有图像处理机制则是对帧Fn—工及Fn进行图像插补运算以便于帧Fn—工及Fn之间产生一插
补帧F'(如图中虚线所示)；为方便说明，图1中仅绘示出帧Fn—工及Fn内某一水平位置上不
同图像数据块的像素值。实际上，Fn—工及Fn中的图像数据块^及A/是对应到水平运动的 同一图像对象，而其它部分的图像数据块(例如A2与A2')则代表帧Fn—工及Fn在此水平位 置上的相同背景。如图l所示，图像数据块A所对应到的图像对象实际上在插补帧F'的画 面中运动至位置而依据现有图像处理机制的运动估测运算结果，藉由帧F『工及Fn中图像 数据块A及A/的位置可判断出该图像对象在插补帧F'的画面中应运动至位置Pp故会在 位置Pi上准确地插补出图像数据块A/'。同样地，亦可藉由帧Fn—工及Fn中图像数据块A2及 A2'(亦即背景部分)的位置来判断出对应于图像数据块4及A/的图像对象在插补帧F' 的画面中应仍在位置P2上，因此会在位置P2上插补出图像数据块A2"。 然而，当现有图像处理机制欲插补出位置P3上的图像时，极可能产生人为假影而 造成较严重的画面失真。因为图像数据块A所对应的一图像对象在插补帧F'中已运动至 位置Pi，所以位置P3上的画面应显示的是原本该图像对象所遮盖的背景部分；然而，实际上 现有图像处理机制在计算最小像素差来进行运动估测时，在帧Fn—工中通常无法找到与帧Fn
的位置P3上较为相像的图像数据块(因为对应此一图像数据块的背景部分在帧Fn—工中已被
对应于图像数据块A的图像对象所遮盖)，即便仍可求出对应于某一最小绝对像素差总和
的一运动向量，然使用该运动向量在位置P3上来产生图像.将可能造成较严重的画面失真
或人为假影的现象，例如在插补帧F'的位置P3上即产生不想要的图像教据块A"。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种图像处理装置，可在两帧之间插补出 一目标图像数据块并可有效地避免造成画面失真与人为假影。 为了解决以上技术问题，本实用新型提供了如下技术方案 本实用新型提供了一种用来在两帧之间产生一插补帧中一目前待插补位置所需 要的一目标图像数据块的图像处理装置。该图像处理装置包含有一运动补偿电路、一图像 产生电路与一决定电路。运动补偿电路是用来参考两帧的多个图像数据块来执行一运动估测运算以决定出一运动向量并依据运动向量来决定出一第一图像数据块，而图像产生电路 是用来依据两帧中分别对应于待插补位置的两图像数据块决定出一第二图像数据块，决定 电路则耦接于运动补偿电路与图像产生电路，并用来依据第一图像数据块及第二图像数据 块来决定目标图像数据块。 本实用新型采用的图像处理装置，在两帧之间插补出一目标图像数据块并有效地 避免造成画面失真与人为假影。
图1为现有图像处理机制产生待插补位置所需要的图像数据块的示意图。 图2为本实用新型一实施例的图像处理装置的示意图。 图3为图2所示的图像处理装置产生一待插补位置所需要的图像数据块的运作示 意图。 附图符号说明 200 图像处理装置 205 运动补偿电路 210 图像产生电路 215 决定电路 220 低通滤波器
具体实施方式请搭配参阅图2与图3，图2是本实用新型一实施例的图像处理装置200的示意 图，图3是图2所示的图像处理装置200产生一待插补位置(例如位置PpP2或P3)所需要 的图像数据块的运作示意图。如图2所示，图像处理装置200会接收输入数据(其是由多个 帧所组成)，并在输入数据的两帧之间产生一插补帧中一 目前待插补位置所需要的目标图 像数据块，例如，该两帧是图3中所示的帧Fn—工及Fn，插补帧是指F'(如虚线所示)，待插补 位置可以是帧F'中的位置P^P2或P3，为方便说明，在此图3中仅绘示出帧Fn—工及Fn内某一 水平位置上不同图像数据块的像素值。图像处理装置200包含有运动补偿电路205、图像产 生电路210、决定电路215与低通滤波器220。运动补偿电路205会分别参考帧F『工与Fn中 的多个图像数据块内的像素值来执行一运动估测运算以决定出一运动向量mv，并依据运动 向量mv决定出一图像数据块B"其中，图像数据块B工即是经由对该待插补位置(Pi、&与P3 其中之一 )进行运动补偿后所产生；而图像产生电路210是依据帧Fn—工与Fn中分别对应于 该待插补位置的两图像数据块内的像素值来决定出一图像数据块B2，在本实施例中对应于 某一待插补位置的两图像数据块在空间关系上是与该待插补位置处于相同位置，换言之， 图像数据块B2是图像产生电路210对该两图像数据块直接进行内插而产生，其中的一较佳 实施例为图像产生电路210直接平均该两图像数据块内的像素值而产生图像数据块B2。接 着，决定电路215会依据图像数据块B工及B2来决定出上述的目标图像数据块，而所决定出 的目标图像数据块即是本实施例中最后产生于该待插补位置的图像数据块；在此图像数据 块B2是一未经过运动补偿的图像数据块(non-motion-compensated image block)。 依据图像数据块B工及B2来决定该目标图像数据块的方式则说明于下。首先图像处理装置200会依据运动向量mv所对应的数据块比对差异(block matching difference) 的大小来决定出一目标权重参数a ，而决定电路215是一图像混合电路(image blending circuit)，其会依据目标权重参数a来加权混合图像数据块B工及B2内的像素值以产生该 目标图像数据块。目标权重参数a的值则是落在0到1之间，并与所算出的数据块比对差 异的大小有实质上的正向关系，而目标图像数据块的像素值Pt 在本实施例中设计成与图 像数据块Bi与B2的像素值PpP2具有下列关系:Ptar= (l-a)XP,a XP2。若运动向量mv 所对应到的数据块比对差异愈大，则代表运动补偿电路205所决定的图像数据块B工愈不可 信而无法直接被插补在上述的待插补位置中以避免造成人为假影，所以此时会将目标权重
参数a的值设计成愈靠近于正整数1以使得目标图像数据块的像素值Ptar大部分是由图
像产生电路210所产生的图像数据块B2的像素值P2所决定，如此可有效地避免造成人为假 影。反之，若运动向量mv所对应到的数据块比对差异愈小，则代表此时较相信运动补偿电 路205所决定的图像数据块Bp而应直接将图像数据块B工插补在上述的待插补位置中以提 高画面品质，所以此时将目标权重参数a的值设计成愈靠近于零以使得目标图像数据块 的像素值Pt 大部分是由运动补偿电路205所产生的图像数据块B工的像素值P工所决定，如 此将不会影响到运动补偿电路205的运算结果。 举例来说，请再次参阅图3。对于决定待插补位置P工所需的目标图像数据块而言， 运动补偿电路205可计算出帧Fn—工中的图像数据块^与帧Fn中的图像数据块A/的差是 一最小数据块比对差异，所以，将会估测出图像数据块A所对应的图像对象在插补帧F'中 应位于待插补位置Pi上，由于实际上帧F『工中图像数据块^与帧Fn中图像数据块A/是对 应到相同的图像对象，所以该最小数据块比对差异的值将会相当小，此时依据此一最小数 据块比对差异所决定的一 目标权重参数几乎为零，因此，最后产生在待插补位置Pi上的一 目标图像数据块A/'内的像素值几乎是由帧Fn—/Fn中对应于图像数据块A乂A/内的像素值
所决定，换句话说，在此种情、形中，可视为图像处理装置200是将帧F『中的图像数据块
A/A/的图像对象插补在插补帧F'中的待插补位置P工上。同样地，对于决定插补帧F'中 待插补位置P2所需要的一 目标图像数据块而言，所决定的一 目标权重参数亦几乎为零，而
最后产生在待插补位置&上的一目标图像数据块A/，内的像素值几乎是由帧Fn—乂Fn中对应
于图像数据块4/A/内的像素值所决定，因此，可视为图像处理装置200是将帧F『乂Fn中的 图像数据块4/A/的图像对象插补在插补帧F'中的待插补位置P2。 另一方面，对于决定待插补位置P3所需的一 目标图像数据块来说，运动补偿电路 205亦会算出帧Fn—工中某一图像数据块与帧Fn中另一图像数据块的差为一最小数据块比对 差异，并将此两图像数据块的内插结果作为图像数据块Bjf其输出至决定电路215。然而，
实际上待插补位置P3上的图像应是帧Fn—工中对应于图像数据块^的图像对象所遮盖的背
景部分，而运动补偿电路205所选择的两图像数据块极可能对应到不同的图像对象，因此，
上述的该最小数据块比对差异的值会相当大，此时依据该最小数据块比对差异所决定的一
目标权重参数可能较近似于整数1，故最后产生在待插补位置P3上目标图像数据块A/内 的像素值相当大的比例是由图像产生电路210对帧Fn—p Fn中与待插补位置P3相同位置的 两图像数据块A、A/内的像素值进行平均所得到的结果来决定，如此可避免产生人眼可见 的人为假影。 此外，由于目标权重参数a会左右像素值P^的大小而影响最后图像画面的品质，所以本实施是进一步利用低通滤波器220来调整目标权重参数a以使某一区域(例如 包含3x3或5x5图像数据块的区域)内多个待插补位置所分别对应到的目标权重参数有较 为一致的特性，故可避免造成某一待插补位置上所产生的图像与周围邻近待插补位置所产 生的图像有过大的差异。详细来说，运动补偿电路205会依据运动向量mv所对应的数据
块比对差异大小先决定出对应目前待插补位置的初始权重参数a initw，接着图像处理装置
200再依据插补帧F'中邻近的待插补位置在产生相对应目标图像数据块时所使用的相对
应目标权重参数以及初始权重参数a init^来产生目前待插补位置所对应的目标权重参数
a ;低通滤波器220会对该相对应目标权重参数与初始权重参数a initial，计算一平均值来 作为目标权重参数a 。当然，本实施例并未限定目标权重参数a的产生方式，亦即，任何决 定目标权重参数a的数值的方式皆符合本实用新型的精神。例如，在另一实施例中，可将 该相对应目标权重参数与初始权重参数ainitw进行加权平均来产生目标权重参数a 。 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均 等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
权利要求一种图像处理装置，其特征在于，该图像处理装置包括有一运动补偿电路，用来参考该两帧的多个图像数据块来执行一运动估测运算以决定出一运动向量并依据该运动向量来决定出一第一图像数据块；一图像产生电路，用来依据该两帧中分别对应于该目前待插补位置的两图像数据块决定出一第二图像数据块；以及一决定电路，耦接于该运动补偿电路与该图像产生电路，用来依据该第一图像数据块及该第二图像数据块来决定该目标图像数据块。
2. 如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，所述第一图像数据块是一补偿后 的图像数据块，以及所述第二图像数据块是一未经运动补偿的图像数据块。
3. 如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，所述决定电路包括一图像混合电 路，所述图像处理装置依据该运动向量所对应的一数据块比对差异的大小来决定一目标权 重参数，所述图像混合电路依据该目标权重参数来加权混合该第一、第二图像数据块以产 生该目标图像数据块。
4. 如权利要求3所述的图像处理装置，其特征在于，所述目标权重参数的值a是 落在0到l之间，并与该数据块比对差异的大小有实质上的正向关系，以及该目标图像数据块的像素值Ptar与该第一、第二图像数据块的像素值PpP2具有下列关系P^ = (l-a ) XP一a XP2。
5. 如权利要求3所述的图像处理装置，其特征在于，所述运动补偿电路具有逻辑判断 结构，依据该运动向量所对应的该数据块比对差异的大小来决定对应该目前待插补位置的 一初始权重参数，以及该图像处理装置是依据该插补帧中邻近待插补位置在产生相对应目 标图像数据块时所使用的相对应目标权重参数与该初始权重参数来产生该目前待插补位 置所对应的该目标权重参数。
6. 如权利要求5所述的图像处理装置，其特征在于，它还包括有一低通滤波器，耦接于该运动补偿电路与该图像混合电路，用来依据前一待插补位置 在产生相对应目标图像数据块时所使用的相对应目标权重参数与该初始权重参数来计算 一平均值以作为该目标权重参数。
专利摘要本实用新型公开了一种图像处理装置，可在两帧之间插补出一目标图像数据块并有效地避免造成画面失真与人为假影。该图像处理装置包含有一运动补偿电路，用来参考该两帧的多个图像数据块来执行一运动估测运算以决定出一运动向量并依据该运动向量来决定出一第一图像数据块；一图像产生电路，用来依据该两帧中分别对应于该目前待插补位置的两图像数据块决定出一第二图像数据块；以及一决定电路，耦接于该运动补偿电路与该图像产生电路，用来依据该第一图像数据块及该第二图像数据块来决定该目标图像数据块。
文档编号G06T7/20GK201436814SQ200920006429
公开日2010年4月7日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者王甦群, 陈仲怡 申请人:晨星软件研发(深圳)有限公司;晨星半导体股份有限公司