专利名称：去除剪辑错误引起的梳状效应的图像信号检测装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种图像信号检测装置和方法，更具体地说，检测输入的图像信号为3:2下拉图像还是2:2下拉图像的图像信号检测装置和方法。
背景技术：
如果每秒钟出现超过16幅的图片，人们会得到一个连续地图像。也就是说，在一个运动的图像中，每秒钟16幅图片对应着采样包含信息的信号所需的最小采样频率(也就是Nyquist频率)。由于这个原因，电影图像以每秒钟24幅图片的速度被处理，电视图像以每秒钟25到30幅图片的速度被处理。
电影使用逐行扫描系统，它瞬间保存电影中的每一幅图片，在屏幕上逐行地放映图片。与电影的逐行扫描系统相比，在电视中，由于图像基本在空中传送，每一幅图片通过几百条扫描线扫描被拍摄和传播，然后通过扫描显示在显像管的屏幕上。在NSTC(National Television System Committee)彩色电视系统中，该系统被美国，日本，韩国等国家所采用，每秒钟传送30幅图片，每一幅图片由525条扫描线组成。在PAL(Phase alternation by line)系统或者SECAM(Sequential Couleur a Memoire)系统中，每秒钟传送25幅图片，每一幅图片由625条扫描线组成。
电视也使用隔行扫描的方法，它将一幅图片(也就是帧)分成两场，交替地扫描两场，从而使用有限的扫描线有效地表示一幅运动的图像。此时，分开的场被称为顶场和底场，奇场和偶场，上场和下场等等。因此，NTSC系统每秒钟处理60场图像，PAL或者SECAM系统每秒钟处理50场图像。
当电影通过电视放映时，电影的每一幅图片通过被称为电视电影(它是电视和电影的复合词)的转换器传送。此时，如果电影按照电视图片复制速度被复制，而没有将每秒钟电影图片的数目匹配到每秒钟电视图片的数目，由于NTSC系统每秒钟提供30幅图片，电视观众看到图像快速移动。因此，为了在NTSC系统的电视中传送电影，每秒钟24幅电影图片需要转化成60电视场。这个转化通过从2幅电影图片得到5场来完成。一个简单并且在实际中使用的方法是第一幅电影图片被扫描成3场，另外一幅被扫描成2场，该方法叫做“3:2下拉方法”。在PAL或者SECAM电视系统中传送电影的情况下，应该从25幅图片(也就是帧)中得到50场，也就是说，从一帧中得到2场。每帧被扫描成两场的方法被称为“2:2下拉方法”。
基本上，不经过中间的处理过程，通过DVD(数字视频光盘)复制24帧的原始图像是可能的，比如电影原始图像。然而，由于目前主流的显示器件，比如电视，使用隔行扫描的方法，实际上制造的DVD是匹配隔行扫描方法。因此，为了在逐行系统中重新获得在隔行系统中创建的字幕，3:2下拉方法应该以相反的方式被执行。在去隔行的工作中，正确识别3:2下拉序列(3:2下拉状态实际上被成为“电影模式”，因为它主要被应用于电影中)非常重要。
图1是说明3:2下拉处理过程的图示。参考图1，2帧被扫描成5场。一个电影帧由奇数线的顶场和偶数线的底场组成。为了从电视的一帧中得到3场，顶场和底场中的任何一场不得不被重复使用。在图中，帧1的顶场用T1表示，帧1的底场用B1表示，帧2的顶场用T2表示，帧2的底场用B2表示。
图2是说明传统的3:2下拉图像检测处理过程的方框图。参考图2，假设由3:2下拉方法检测到的10场为F1，F2，F3，F4，F5，F6，F7，F8，F9，F10，通过使用绝对差值和(SAD)的周期性，检测电影模式，其周期为5。也就是，如果通过周期的两场得到SAD，那么F1-F3，F6-F8的SAD会非常小(如果没有噪声，SAD甚至接近0)。SAD非常小，原因是从原始场中减去重复的场。利用这个规律性，在电影模式检测中(3:2下拉图像检测)，获得每一个像素在近似1/30秒间隔内两场的差值(204)，得到差值的绝对值(205)，然后通过累加所有像素的绝对值获得中间数据(206)。例如，|F2-F3|＝D1，|F2-F4|＝D2，|F3-F4|＝D3，...，SAD中的D1和D6有非常小的绝对值，剩下的SAD有大的绝对值。SAD的规律性为小，大，大，大，小。
然而，在转换图片中发生错误的情况下，SAD逐渐增大。考虑到这种情况，使用门限值M1进行限幅，这样，比门限值M1大的SAD被门限值M1代替(207)。通过限幅，SAD序列D1，D2，D3，...，波形的周期为5，幅度变化在限幅的范围内。当这种波形被传送给数字门限带通滤波器(208)的时候，该滤波器的中心频率为2π/5、DC增益为0，输出与幅度预定的正弦波形相似且周期为5的波形信号。否则，周期不是5的波形是近似0信号输出。因此，如果信号的周期为5，那么计算与正弦波形相似的信号功率(209)将得到一个高功率值，而如果信号的周期不是5，输出近似为0。如果计算的功率值比预定的门限值M2大，可以确定信号是3:2下拉图像。否则，可以确定信号不是3:2下拉图像(210)。
3:2下拉数据流两场之间的SAD的时间间隔为1/30秒，周期为5，但是如果噪声增加，周期性会减弱。同样的，当限幅模块去掉一个在图像转换时出现的峰值的时候，即使根据输入数据流得到的SAD很小，该峰值也被预定的数值代替，因此，可能输出不正确的数值。同样的，模式检测模块有一个预定的门限值，但是在此情况下，既然功率根据输入数据流变化，设置门限值为固定值是不正确的。
因此，即使传统的3:2下图像检测方法根据许多经验正确设置了门限，它不可能在输入数据流有很多噪声和SAD变化很大的情况下，正确检测3:2下拉图像。
同样的，当在剪辑输入图像信号的过程中发生剪辑错误的时候，传统的3:2下拉图像检测方法在去隔行的图像信号中，会引起梳状(comb)效应。
发明内容
为了解决相关技术中的上述问题，研究了本发明。因此，一方面，本发明提供一种能够检测2:2下拉图像和3:2下拉图像的图像信号检测装置和方法，同时去除由于剪辑错误引起的梳状效应。
上述方面通过提供图像信号检测装置而获得，该装置包括在连续输入的图像信号的当前场(n)，前一场(n-1)，和下一场(n+1)中计算绝对差值和(SAD)的SAD计算单元，n＝1，2，3，...，根据计算的SAD检测下拉图像的下拉图像检测单元，根据计算的SAD和SAD中的绝对变化量确定输入图像信号是否为静态图像的静态图像判决单元，在检测到的下拉图像中检测剪辑错误的剪辑错误检测单元，根据下拉图像检测结果，由静态图像判决单元给出的输入图像信号是否为静态图像的判决结果，剪辑错误发生的检测结果，确定输入图像信号是否为下拉图像的判决单元。
下拉图像检测单元由检测3:2下拉图像的3:2下拉图像检测单元和检测2:2下拉图像的2:2下拉图像检测单元组成。3:2下拉图像检测单元包括根据间隔1个周期的场之间SAD，检测3:2下拉图像的主检测单元，和根据间隔1个周期的场之间SAD的绝对变化量，检测3:2下拉图像的次检测单元。在此情况下，3:2下拉图像检测单元通过产生间隔1个周期场之间的SAD样式和绝对变化量样式，将SAD样式和绝对变化量样式与3:2下拉图像的基本样式进行比较来检测3:2下拉图像。
2:2下拉图像检测单元包括根据连续场之间SAD，检测2:2下拉图像的主检测单元，和根据连续场之间SAD的绝对变化量，检测2:2下拉图像的次检测单元。在此情况下，2:2下拉图像检测单元通过产生连续场之间的SAD样式和绝对变化量样式，将SAD样式和绝对变化量样式与2:2下拉图像的基本样式进行比较来检测3:2下拉图像。
同时，图像信号检测方法包括在连续输入的图像信号的当前场(n)，前一场(n-1)，和下一场(n+1)中计算SAD的SAD计算步骤，n＝1，2，3，...，根据计算的SAD检测下拉图像的下拉图像检测步骤，根据计算的SAD和SAD中的绝对变化量确定输入图像信号是否为静态图像的静态图像判决步骤，在检测到的下拉图像中检测剪辑错误的剪辑错误检测步骤，根据下拉图像检测结果，由静态图像判决步骤给出的输入图像信号是否为静态图像的判决结果，和剪辑错误发生的检测结果，确定输入图像信号是否为下拉图像的判决步骤。
下拉图像检测步骤由检测3:2下拉图像的3:2下拉图像检测步骤和检测2:2下拉图像的2:2下拉图像检测步骤。
3:2下拉图像检测步骤包括根据间隔1个周期的场之间SAD，检测3:2下拉图像的主检测步骤，和根据间隔1个周期的场之间SAD的绝对变化量，检测3:2下拉图像的次检测步骤。
2:2下拉图像检测步骤包括根据连续场之间SAD，检测2:2下拉图像的主检测步骤，和根据连续场之间SAD的绝对变化量，检测2:2下拉图像的次检测步骤。
主检测步骤包括连续地存储间隔1个周期的场之间的SAD，使用连续存储的SAD计算第一门限值，根据计算的第一门限值产生SAD样式，连续存储SAD样式，将存储的SAD样式与预定的SAD基本样式比较。主检测步骤根据由SAD样式比较步骤产生的比较结果，检测3:2下拉图像。
同样的，主检测步骤包括连续地存储连续场之间的SAD，使用连续存储的SAD计算第一门限值，根据计算的第一门限值产生SAD样式，连续存储SAD样式，将存储的SAD样式与预定的SAD基本样式比较。主检测步骤根据由SAD样式比较步骤产生的比较结果，检测2:2下拉图像。
同样的，次检测步骤包括连续地存储间隔1个周期场之间SAD的绝对变化量，使用连续存储的绝对变化量计算第二门限值，根据计算的第二门限值产生绝对变化量样式，连续存储绝对变化量样式，将存储的绝对变化量样式与预定的绝对变化量的基本样式比较。次检测步骤根据由绝对变化量样式比较步骤产生的比较结果，检测3:2下拉图像。
同样的，次检测步骤包括连续地存储连续场之间SAD的绝对变化量，使用连续存储的绝对变化量计算第二门限值，根据计算的第二门限值产生绝对变化量样式，连续存储绝对变化量样式，将存储的绝对变化量样式与预定的绝对变化量的基本样式比较。次检测步骤根据由绝对变化量样式比较步骤产生的比较结果，检测2:2下拉图像。
因此，图像信号检测装置能够检测2:2下拉图像和3:2下拉图像，去除由剪辑错误引起的梳状效应。
本发明的上述方面和其他优点通过典型实施例及其附图的详细描述将会越来越明显，其中图1是解释3:2下拉处理过程的图示；图2是说明传统的3:2下拉图像检测处理过程的方框图；图3是说明本发明的图像信号检测装置的方框图；图4是说明图3的3:2下拉主检测单元和3:2下拉次检测单元的方框图；图5是说明图3的3:2下拉主检测单元的第一门限值计算单元的方框图；图6是说明图3的3:2下拉次检测单元的第二门限值计算单元的方框图；图7说明图3的2:2下拉主检测单元和2:2下拉次检测单元的方框图。
图8是说明图3的2:2下拉主检测单元的第一门限值计算单元的方框图；图9是说明图3的2:2下拉次检测单元的第二门限值计算单元的方框图；图10是描述由图3装置执行的视频信号检测方法的流程图；图11是说明由图3的3:2下拉主检测单元执行3:2下拉图像检测方法的流程图；
图12是说明由图3的3:2下拉次检测单元执行3:2下拉图像检测方法的流程图；图13是说明由图3的2:2下拉主检测单元执行2:2下拉图像检测方法的流程图；图14是说明由图3的2:2下拉次检测单元执行2:2下拉图像检测方法的流程图；图15A到15F说明在3:2下拉图像中发生剪辑错误的例子的图示，来解释图3的剪辑错误检测单元执行的剪辑错误检测方法；和图16A到16D说明在2:2下拉图像中发生剪辑错误的例子的图示，来解释图3的剪辑错误检测单元执行的剪辑错误检测方法。
具体实施例方式
现在，本发明的实施例的图像信号检测装置和方法将参考附图详细描述，其中图中的标号表示模块。
图3是说明本发明的图像信号检测装置的方框图。参考图3，视频信号检测装置包括绝对差值和(SAD)计算单元100，下拉图像检测单元300，和下拉序列判决单元390。
SAD计算单元100包括用于存储前一场(n-1)的前一场存储单元103，它在当前输入的视频信号之前立即输入，用于存储当前场(n)的当前场存储单元105，用于存储下一场(n+1)的下一场存储单元107。SAD计算单元分别获得存储在前一场存储单元103、当前场存储单元105、下一场存储单元107中的场(n-1)，(n)，(n+1)中的像素值，计算场之间的像素差值，也就是，计算绝对差值和(SAD)。
下拉图像检测单元300包括3:2下拉主检测单元310，3:2下拉次检测单元330，2:2下拉主检测单元350，2:2下拉次检测单元370。3:2下拉主检测单元310根据间隔1个周期的场之间的SAD，检测3:2下拉图像。3:2下拉次检测单元330根据间隔1个周期的场之间的SAD的绝对变化量，检测3:2下拉图像。同样的，2:2下拉主检测单元350根据连续场之间的SAD，检测2:2下拉图像。2:2下拉次检测单元370根据连续场之间的SAD的绝对变化量，检测2:2下拉图像。
下拉序列判决单元390包括静态图像判决单元393，剪辑错误检测单元395，和判决单元397。静态图像判决单元393根据由SAD计算单元100计算得到的SAD和SAD之间的绝对变化量确定输入视频信号是否为静态图像。剪辑错误检测单元395检测分别由3:2下拉主检测单元310、3:2下拉次检测单元330、2:2下拉主检测单元350和2:2下拉次检测单元370检测到的下拉图像中是否发生剪辑错误。判决单元397根据分别由下拉图像单元300检测的下拉图像结果、静态图像判决单元393确定的静态图像结果和剪辑判决单元395检测的剪辑错误发生结果，决定视频信号是否为下拉图像。
图4是说明图3的3:2下拉主检测单元和3:2下拉次检测单元的方框图。参考图4，3:2下拉主检测单元310包括SAD计算单元313，SAD存储单元315，第一门限值计算单元317，第一样式产生单元319，第一样式存储单元321，和第一样式比较单元323。
SAD计算单元313计算视频信号的间隔1个周期的场之间的SAD。也就是，SAD计算单元计算输入视频信号的前一场(n-1)和下一场(n+1)之间的SAD。由SAD计算单元313对连续输入视频信号的场重复执行前一场(n-1)和下一场(n+1)之间SAD的计算。SAD存储单元315连续地存储由SAD计算单元313计算得到的SAD。为了连续存储计算得到的SAD，SAD存储单元315通过预定数目的FIFO(先进先出)缓冲器实现。第一门限值计算单元317使用存储的SAD计算第一门限值。第一样式产生单元319根据计算的第一门限值产生SAD样式。第一样式存储单元321连续存储由第一样式产生单元319产生的SAD样式。为了连续存储由第一样式产生单元319产生的SAD样式，第一样式存储单元321通过预定数目的FIFO缓冲器实现。第一样式比较单元323将存储在第一样式存储单元321的SAD样式与预定的SAD基本样式进行比较。
同样的，第一门限值计算单元317包括第一最小值检测单元317a和第一最大值检测单元317b(见图5)。第一最小值检测单元317a检测存储在SAD存储单元315中的连续5个SAD的最小值。第一最大值检测单元317b检测连续5个SAD的最大值。在这种情况下，因为3:2下拉图像场的SAD每间隔5个周期有一个最小值，第一最小值检测单元317a每间隔5个周期检测最小值，这样实现可以减少操作的负荷。
同时，次检测单元330包括绝对变化量计算单元333，绝对变化量存储单元335，第二门限值计算单元337，第二样式产生单元339，第二样式存储单元341，和第二样式比较单元343。
绝对变化量计算单元333计算由SAD计算单元313计算的SAD之间的绝对变化量。绝对变化量存储单元335连续地存储计算得到的绝对变化量。第二门限值计算单元337使用存储的绝对变化量计算第二门限值。第二样式产生单元339根据计算的第二门限值产生绝对变化量的样式。第二样式存储单元341连续存储由第二样式产生单元339产生的绝对变化量样式。在典型的实施例中，绝对变化量存储单元335和第二样式存储单元341按照与SAD存储单元315和第一样式存储单元321相同的方式，由FIFO缓冲器实现。
第二样式比较单元343将存储在第二样式存储单元341的绝对变化量的样式与预定的绝对变化量的基本样式进行比较。同样的，第二门限值计算单元337包括第二最小值检测单元337a和第二最大值检测单元337b(见图6)。第二最小值检测单元337a检测存储在绝对变化量存储单元335中的连续5个绝对变化量的最小值。第二最大值检测单元337b检测连续5个绝对变化量的最大值。在典型的实施例中，第二样式存储单元341被实现以便存储在第一样式存储单元321中的SAD之间的绝对变化量可以连续地存储在第二样式存储单元341中。在本实施例中，考虑到3:2下拉图像的SAD和绝对变化量的基本样式重复5个连续数值，3:2下拉主检测单元310中的第一门限值计算单元317和3:2下拉次检测单元330中的第二门限值计算单元337只检测该5个连续数值的最大值和最小值。然而，这个不应该被认为是限制。3:2下拉主检测单元310中的第一门限值计算单元317和3:2下拉次检测单元330中的第二门限值计算单元337可以从超过5个连续数值中检测最大值和最小值。
图7说明图3的2:2下拉主检测单元和2:2下拉次检测单元的方框图。参考图7，2:2下拉主检测单元350包括SAD计算单元353，SAD存储单元355，第一门限值计算单元357，第一样式产生单元359，第一样式存储单元361，和第一样式比较单元363。
SAD计算单元353计算视频信号连续场之间的SAD。也就是，SAD计算单元353计算输入视频信号的前一场(n-1)和当前场(n)之间的SAD。SAD存储单元355连续地存储由SAD计算单元353计算得到的SAD。为了连续存储计算得到的SAD，SAD存储单元355通过预定数目的FIFO缓冲器实现。第一门限值计算单元357使用存储的SAD计算第一门限值。第一样式产生单元359根据计算的第一门限值产生SAD样式。第一样式存储单元361连续存储由第一样式产生单元359产生的SAD样式。为了连续存储由第一样式产生单元359产生的SAD样式，第一样式存储单元361通过预定数目的FIFO缓冲器实现。第一样式比较单元363将存储在第一样式存储单元361的SAD样式与预定的SAD基本样式进行比较。
同样的，第一门限值计算单元357包括第一最小值检测单元357a和第一最大值检测单元357b(见图8)。第一最小值检测单元357a检测存储在SAD存储单元355中的SAD的指定部分的SAD的最小值。第一最大值检测单元357b检测指定部分的SAD的最大值。在这种情况下，因为2:2下拉序列在同一帧的两场之间有SAD最小值，在相邻两帧的连续场之间有SAD最大值，第一最小值检测单元357a和第一最大值检测单元357b可以被实现以便检测间隔场之间SAD的最小值和最大值。在典型的实施例中，第一最小值检测单元357a和第一最大值检测单元357b被实现，以便第一最小值检测单元357a检测同一帧的场之间的SAD，并且第一最大值检测单元357b检测相邻帧的场之间的SAD。
同时，次检测单元370包括绝对变化量计算单元373、绝对变化量存储单元375、第二门限值计算单元377、第二样式产生单元379，第二样式存储单元381，和第二样式比较单元383。绝对变化量计算单元373计算由SAD计算单元353计算的SAD之间的绝对变化量。绝对变化量存储单元375连续地存储计算得到的绝对变化量。第二门限值计算单元377使用存储的绝对变化量计算第二门限值。第二样式产生单元379根据计算的第二门限值产生绝对变化量的样式。第二样式存储单元381连续存储由第二样式产生单元379产生的绝对变化量的样式。在典型的实施例中，绝对变化量存储单元375和第二样式存储单元381按照与SAD存储单元355和第一样式存储单元361相同的方式，由FIFO缓冲器实现。
第二样式比较单元383将存储在第二样式存储单元381的绝对变化量的样式与预定的绝对变化量的基本样式进行比较。同样的，第二门限值计算单元387包括第二最小值检测单元377a和第二最大值检测单元377b(见图9)。第二最小值检测单元377a检测存储在绝对变化量存储单元375中的绝对变化量的指定部分的绝对变化量的最小值。第二最大值检测单元377b检测指定部分的绝对变化量的最大值。在典型的实施例中，第二样式存储单元381被实现以便存储在第一样式存储单元361中的SAD的绝对变化量可以连续地存储在第二样式存储单元381中。
图10是描述由图3装置执行的视频信号检测方法的流程图。参考图示，本发明的视频信号检测装置的操作在下文中将会更详细的描述。
参考图10，SAD计算单元100获得存储在前一场存储单元，当前场存储单元，和狭义场存储单元的场的像素值，计算场之间的像素值的差值，也就是，前一场(n-1)和当前场(n)之间的SAD，前一场(n-1)和下一场(n+1)之间的SAD(S1010)。下拉图像检测单元300根据计算得到的SAD检测输入视频信号的下拉图像(S1020)。这里，由下拉图像检测单元300执行的下拉图像检测处理过程被分成3:2下拉图像检测处理过程和2:2下拉图像检测处理过程。
静态图像判决单元393根据计算得到的SAD和SAD之间的绝对变化量，确定输入视频信号是否为静态图像(S1030)。例如，如果定义前一场(n-1)和当前场(n)之间的像素差值为SAD1，当前场(n)和下一场(n)之间的像素差值为SAD2，SAD之间的绝对变化量是SAD1和SAD2之间像素值的绝对值。
剪辑错误检测单元395检测在对输入视频信号剪辑过程中是否发生剪辑错误(S1040)。由剪辑错误检测单元395执行的检测将在后面详细描述。
下拉序列判决单元390结合由下拉图像检测单元300的3:2下拉主检测单元310、3:2下拉次检测单元330、2:2下拉主检测单元350、2:2下拉次检测单元370检测的下拉图像组合结果，静态图像判决单元393确定的静态图像结果，剪辑判决单元395检测的剪辑错误发生结果，确定视频信号是否为下拉图像(S1050)。由下拉序列判决单元390执行的视频信号的下拉图像检测方法将在后面描述。
图11是说明由图3的3:2下拉主检测单元执行的3:2下拉图像检测方法的流程图。参考图11，SAD计算单元313计算间隔1个周期场的SAD，也就是，前一场(n-1)和下一场(n+1)之间的SAD。SAD存储单元315连续地存储由SAD计算单元313计算得到的SAD(S1101)。第一门限值计算单元317使用连续存储在SAD存储单元315中的SAD计算第一门限值。在这种情况下，第一门限值计算单元317中的第一最小值检测单元317a检测存储在SAD存储单元315中的连续5个SAD的最小值。此时，因为3:2下拉图像在5场中有一个相同的场，可以实现第一最小值检测单元317a以只在5场中检测最小值。同样的，第一门限值计算单元317中的第一最大值检测单元317b检测存储在SAD存储单元315中的连续5个SAD的最大值。第一门限值计算单元317根据由第一最小值检测单元317a和第一最大值检测单元317b检测的SAD的最小值和最大值，计算第一门限值，第一门限值根据下面公式进行计算。
T1＝a×MIN+b×MAX这里，T1表示下拉图像的第一门限值，a和b是保持a+b＝1的某个值，MIN表示连续5个SAD的最小值，MAX表示连续5个SAD的最大值。
第一样式产生单元319根据由第一门限计算单元317计算得到的第一门限值，产生存储在SAD存储单元315中的SAD的样式(S1105)。在这种情况下，第一样式产生单元319将SAD与第一门限计算单元317计算得到的第一门限值进行比较，如果SAD比第一门限值大，则产生‘1’。否则，第一样式产生单元319产生0。
第一样式存储单元321连续存储由第一样式产生单元319产生的SAD样式(S1107)。第一样式比较单元323将存储在第一样式存储单元321的SAD样式与预定的SAD基本样式进行比较(S1109)。这里，SAD的基本样式表示3:2下拉图像的SAD的基本样式，有5种类型。也就是，SAD基本样式的5种类型是，0111101111，1011110111，1101111011，1110111101，1111011110。3:2下拉主检测单元310根据第一样式比较单元323的比较结果检测3:2下拉图像(步骤S1111)。也就是，如果存储在第一样式存储单元321中的SAD样式与SAD基本样式一样，3:2下拉主检测单元310确定输入视频信号是3:2下拉图像。对输入图像信号重复执行3:2下拉图像的检测过程。在画面突然变化的情况下，通过自适应地改变门限值检测3:2下拉图像，这样它可以正确地处理变化了的画面。
图12是说明由图3的3:2下拉次检测单元执行的下拉图像检测方法的流程图。参考图12，绝对变化量计算单元333计算由3:2下拉主检测单元310中SAD计算单元313计算的间隔1个周期的场的SAD之间的绝对变化量。也就是，如果定义前一场(n-1)和下一场(n+1)之间的像素差值为SAD3，当前场n和下一场(n+2)之间的像素差值为SAD4，绝对变化量计算单元333计算SAD3和SAD4之间的差值的绝对值。绝对变化量存储单元335连续地存储由绝对变化量计算单元333计算得到的绝对变化量(S1201)。第二门限值计算单元337使用存储在绝对变化量存储单元335中的绝对变化量，计算第二门限值(S1203)。在这种情况下，第二门限值计算单元337中的第二最小值检测单元317a检测存储在绝对变化量存储单元335中的连续5个绝对变化量的最小值。同样的，第二门限值计算单元337检测存储在绝对变化量存储单元335中的连续5个绝对变化量的最大值。第二门限值计算单元337根据由第二最小值检测单元337a和第二最大值检测单元337b检测的绝对变化量的最小值和最大值，计算第二门限值，第二门限值根据下面公式进行计算。
T2＝a′×MIN+b′×MAX′这里，T2表示3:2下拉图像场的第二门限值，a’和b’是保持a’+b’＝1的某个值，MIN’表示连续5个绝对变化量的最小值，MAX’表示连续5个绝对变化量的最大值。
第二样式产生单元339根据由第二门限值计算单元337计算的第二门限值，产生存储在绝对变化量存储单元的绝对变化量的样式(S1205)。在这种情况下，第二样式产生单元339将绝对变化量与第二门限计算单元337计算得到的第二门限值进行比较，如果绝对变化量比第二门限值大，则产生‘1’。否则，第二样式产生单元339产生0。
第二样式存储单元341连续存储由第二样式产生单元339产生的绝对变化量样式(步骤S1207)。第二样式比较单元343将存储在第二样式存储单元341的绝对变化量的样式与预定的绝对变化量的基本样式进行比较(步骤S1209)。这里，绝对变化量的基本样式表示3:2下拉图像的绝对变化量的基本样式，有5种类型。也就是，绝对变化量基本样式的5种类型是，1000110001，1100011000，0110001100，0011000110，0001100011。3:2下拉次检测单元330根据第二样式比较单元343产生的比较结果检测3:2下拉图像。也就是，如果存储在第二样式存储单元341中的绝对变化量的样式与绝对变化量的基本样式一样，3:2下拉次检测单元330确定输入图像信号是3:2下拉图像。
图13是说明由图3的2:2下拉主检测单元执行的下拉图像检测方法的流程图。参考图13，SAD计算单元353计算连续场的SAD，也就是，前一场(n-1)和当前场(n)之间的SAD，当前场(n)和下一场(n+1)之间的SAD。SAD存储单元355连续地存储由SAD计算单元353计算得到的SAD(S1301)。第一门限值计算单元357使用连续存储在SAD存储单元355中的SAD计算第一门限值(S1303)。在这种情况下，第一门限值计算单元357中的第一最小值检测单元357a检测存储在SAD存储单元355中的SAD指定部分的SAD的最小值。第一门限值计算单元357中的第一最大值检测单元357b检测存储在SAD存储单元355中的SAD指定部分的SAD的最大值。此时，因为通常情况SAD在同一帧的两场之间有最小值，第一最小值检测单元357a可以被实现，以便通过只搜索同一帧两场之间SAD来检测最小值。同样的，因为通常情况在相邻帧的场之间SAD被改变，第一最大值检测单元357b可以被实现，以便只搜索相邻帧的场之间SAD来检测最大值。
第一门限值计算单元357根据由第一最小值检测单元357a和第一最大值检测单元357b检测的SAD的最小值和最大值，计算第一门限值，第一门限值根据下面公式进行计算。
T3＝c×MIN+d×MAX这里，T3表示2:2下拉图像场的第一门限值，c和d是保持c+d＝1的某个值，MIN表示指定部分的SAD的最小值，MAX表示指定部分的SAD的最大值。
第一样式产生单元359根据由第一门限计算单元357计算得到的第一门限值，产生存储在SAD存储单元355中的SAD的样式(S1305)。在这种情况下，第一样式产生单元359将SAD与第一门限计算单元357计算得到的第一门限值进行比较，如果SAD比第一门限值大，则产生‘1’。否则，第一样式产生单元359产生0。
第一样式存储单元361连续存储由第一样式产生单元359产生的SAD样式(步骤S1307)。第一样式比较单元363将存储在第一样式存储单元361的SAD样式与预定的SAD基本样式进行比较(S1309)。这里，SAD的基本样式表示2:2下拉图像的SAD的基本样式，有2种类型。也就是，SAD基本样式的2种类型是，0101010101，1010101010。2:2下拉主检测单元350根据第一样式比较单元363的比较结果检测2:2下拉图像(步骤S1311)。也就是，如果存储在第一样式存储单元361中的SAD样式与SAD基本样式一样，2:2下拉主检测单元350确定输入图像信号是2:2下拉图像。对输入图像信号重复执行2:2下拉图像的检测过程。在画面突然变化的情况下，通过自适应地改变门限值检测2:2下拉图像，这样它可以正确地处理变化了的画面。
图14是说明由图3的2:2下拉次检测单元执行的下拉图像检测方法的流程图。参考图14，2:2下拉次检测单元370中的绝对变化量计算单元373计算由2:2下拉主检测单元350中SAD计算单元计算的SAD之间的绝对变化量。也就是，绝对变化量计算单元373计算前一场(n-1)和当前场(n)之间与当前场(n)和下一场(n+1)之间计算得到的SAD的绝对变化量。绝对变化量存储单元375连续地存储由绝对变化量计算单元373计算得到的绝对变化量(S1401)。第二门限值计算单元377使用连续存储在绝对变化量存储单元375中的绝对变化量，计算第二门限值(S1403)。在这种情况下，第二最小值检测单元377a检测存储在绝对变化量存储单元375中的绝对变化量指定部分的绝对变化量的最小值。同样的，第二门限值计算单元377中的第二最大值检测单元377b检测存储在绝对变化量存储单元375中的绝对变化量指定部分的绝对变化量的最大值。
第二门限值计算单元377根据由第二最小值检测单元377a和第二最大值检测单元377b检测的绝对变化量的最小值和最大值，计算第二门限值，第二门限值根据下面公式进行计算。
T4＝c′×MIN′+d′×MAX′这里，T4表示2:2下拉图像场的第二门限值，c’和d’是保持c’+d’＝1的某个值，MIN’表示指定部分的绝对变化量的最小值，MAX’表示指定部分的绝对变化量的最大值。
第二样式产生单元379根据由第二门限值计算单元377计算的第二门限值产生存储在绝对变化量存储单元375中的绝对变化量的样式(S1405)。在这种情况下，第二样式产生单元379将绝对变化量与第二门限计算单元377计算得到的第二门限值进行比较，如果绝对变化量比第二门限值大，则产生‘1’。否则，第二样式产生单元379产生0。在图中，‘+’代替‘1’，‘-’代替‘0’。
第二样式存储单元381连续存储由第二样式产生单元379产生的绝对变化量样式(步骤S1407)。第二样式比较单元383将存储在第二样式存储单元381的绝对变化量的样式与预定的绝对变化量的基本样式进行比较(步骤S1409)。这里，绝对变化量的基本样式表示2:2下拉图像的绝对变化量的基本样式，有2种类型。也就是，绝对变化量基本样式的2种类型是，-+-+-+-+-+和+-+-+-+-+-。
次检测单元370根据第二样式比较单元383的比较结果检测2:2下拉图像(S1411)。也就是，如果存储在第二样式存储单元381中的绝对变化量的样式与绝对变化量的基本样式一样，2:2下拉次检测单元370确定输入图像信号是2:2下拉图像。
图15A到15F说明在3:2下拉图像中发生剪辑错误的例子，来解释图3的剪辑错误检测单元执行的剪辑错误检测方法。
如果输入3:2下拉图像的正常图像信号，也就是，没有剪辑错误，在3:2下拉主检测单元310中的SAD以0111101111的样式出现。同时，在2:2下拉主检测单元350中的SAD以OXOXOXOXOX或者XOXOXOXOXO的样式出现。3:2下拉主检测单元310中的SAD样式和2:2下拉主检测单元350中的SAD样式为了解释的方便，以不同形式表示。
如果发生剪辑错误，其中从帧A中省略了一场，3:2下拉主检测单元310中的SAD样式为1，而2:2下拉主检测单元350中SAD的所有样式，也就是，在当前场C和下一场N之间的SAD样式和在当前场C和前一场P之间的SAD样式变为全‘x’。同样的，对于帧B的底场，在当前场C和下一场N之间的SAD样式变为‘x’并且在当前场C与前一场P之间的SAD样式变为‘o’，而前一场P和下一场N之间的SAD样式变为1。这种样式偏离了SAD基本样式，这就意味着在3:2下图像中发生了剪辑错误。图15B到15F说明发生剪辑错误的几个例子。
图16说明在2:2下拉图像中发生剪辑错误的例子，来解释图3的剪辑错误检测单元的剪辑错误检测方法。在正常的没有剪辑错误的2:2下拉图像信号中，在当前场C和下一场N之间的SAD样式和在当前场C和前一场P之间的SAD样式以交替的方式出现(见图16A)。
如果发生剪辑错误，其中从帧C中省略了底场，在当前场C和下一场N之间的SAD样式和在当前场C和前一场P之间的SAD样式变为全‘x’。这些样式偏离了2:2下拉图像的SAD的基本样式，这就意味着在2:2下图像中发生了剪辑错误。图16B到16D说明发生剪辑错误的几个例子。
如上所述，剪辑错误检测单元395通过搜索SAD的样式和绝对变化量的样式检测在3:2下拉图像或者2:2下拉图像中是否发生剪辑错误，这些样式通过3:2下拉主检测单元310、3:2下拉次检测单元330，2、2下拉主检测单元350、和2:2下拉次检测单元370分别被检测。
静态图像判决单元393根据SAD和绝对变化量确定输入图像信号是否为静态图像。例如，如果目前计算的SAD和前一场计算的SAD与前一个SAD相比非常小，并且目前计算的SAD和前一场计算的SAD之间的绝对变化量与前一个绝对变化量相比非常小，那么目前输入图像接近静态图像。在这种情况下，存储在第一样式存储单元321和第二样式存储单元381的SAD样式和绝对变化量样式如下:
SAD_样式[n-1]＝0SAD_样式[n]＝0|ΔSAD|_样式[n-1]＝0判决单元397通过结合由3:2下拉主检测单元310、3:2下拉次检测单元330、2:2下拉主检测单元350和2:2下拉次检测单元370给出的3:2下拉图像的检测结果，由静态图像判决单元390确定图像信号是否为静态图像的结果，以及由剪辑错误检测单元395给出的是否发生剪辑错误的检测结果，确定输入图像信号是3:2下拉序列还是2:2下拉序列。由判决单元390确定下拉序列的几个例子如表1所示。
当由3:2下拉主检测单元310和3:2下拉次检测单元330检测到图像信号是3:2下拉图像的时候，如果3:2下拉图像在预定的时间内不连续，判决单元397不考虑前一个标志、静态标志、和剪辑错误标志，确定图像信号不是下拉序列。相反，如果3:2下拉图像在预定时间内连续，判决单元397根据由3:2下拉主检测单元310和3:2下拉次检测单元330给出的3:2下拉图像检测结果，确定图像信号是3:2下拉序列。
如果3:2下拉主检测单元310和2:2下拉主检测单元350在前一个标志是“0”的状态下检测3:2下拉图像和2:2下拉图像，判决单元397在保持前一个标志的时候，确定图像信号是3:2下拉序列。
如果3:2下拉主检测单元310，3:2下拉次检测单元330、2:2下拉主检测单元350、和2:2下拉次检测单元370没有检测到下拉图像，剪辑错误检测单元395在前一个标志是“1”的状态下检测剪辑错误，判决单元397确定图像信号是3:2下拉序列，并且保持该前一个标志。这里，前一个标志是“0”表示没有根据前一个图像信号确定是3:2下拉图像。
因此，本发明的图像信号检测装置通过使用SAD和绝对变化量来检测3:2下拉图像和2:2下拉图像，可以正确地检测下拉图像。同样的，装置通过减少下拉图像标志开/关操作的频率，可以防止显示图像不自然。
同样的，如上所述，因为图像信号检测装置通过剪辑错误检测单元检测剪辑错误，根据检测的结果来检测图像信号，可以获得图像信号的补偿。
在本发明被详细描述时，应该理解，如所附的权利要求中定义，在没有脱离本发明的精神和范围情况下，可以进行不同的变化、代替、和改造。
权利要求
1.一种图像信号检测装置，包括在连续输入的图像信号的当前场(n)、前一场(n-1)、和下一场(n+1)中计算绝对差值和的SAD计算单元，其中n＝1，2，3，…；根据计算的SAD，检测下拉图像的下拉图像检测单元；根据计算的SAD和SAD中的绝对变化量，确定输入图像信号是否为静态图像的静态图像判决单元；在检测到的下拉图像中，检测剪辑错误的剪辑错误检测单元；和判决单元，用于根据下拉图像检测结果、由静态图像判决单元确定输入图像信号是否为静态图像的判决结果以及剪辑错误发生的检测结果，确定输入图像信号是否为下拉图像。
2.如权利要求1所述的图像信号检测装置，其中，下拉图像检测单元包括检测3:2下拉图像的3:2下拉图像检测单元；和检测2:2下拉图像的2:2下拉图像检测单元。
3.如权利要求2所述的图像信号检测装置，其中，3:2下拉图像检测单元包括根据间隔1个周期的场之间的SAD，检测3:2下拉图像的主检测单元；和根据间隔1个周期的场之间的SAD的绝对变化量，检测3:2下拉图像的次检测单元。
4.如权利要求3所述的图像信号检测装置，其中，3:2下拉图像检测单元通过产生间隔1个周期的场之间的SAD样式和绝对变化量样式，并将SAD样式和绝对变化量样式与3:2下拉图像的基本样式进行比较，来检测3:2下拉图像。
5.如权利要求2所述的图像信号检测装置，其中，2:2下拉图像检测单元包括根据连续场之间SAD，检测2:2下拉图像的主检测单元；和根据连续场之间SAD的绝对变化量，检测2:2下拉图像的次检测单元。
6.如权利要求5所述的图像信号检测装置，其中，2:2下拉图像检测单元通过产生连续场之间的SAD样式和绝对变化量样式，并将SAD样式和绝对变化量样式与2:2下拉图像的基本样式进行比较，来检测2:2下拉图像。
7.一种图像信号检测方法包括在连续输入的图像信号的当前场(n)、前一场(n-1)、和下一场(n+1)中计算SAD的SAD计算步骤，其中n＝1，2，3，…；根据计算的SAD，检测下拉图像的下拉图像检测步骤；根据计算的SAD和SAD中的绝对变化量，确定输入图像信号是否为静态图像的静态图像判决步骤；在检测到的下拉图像中，检测剪辑错误的剪辑错误检测步骤；和下拉图像判决步骤，根据下拉图像检测结果、由静态图像判决步骤给出的输入图像信号是否为静态图像的判决结果以及剪辑错误发生的检测结果，确定输入图像信号是否为下拉图像。
8.如权利要求7所述的图像信号检测方法，其中，下拉图像检测步骤包括检测3:2下拉图像的3:2下拉图像检测步骤；和检测2:2下拉图像的2:2下拉图像检测步骤。
9.如权利要求8所述的图像信号检测方法，其中，3:2下拉图像检测步骤包括根据间隔1个周期的场之间的SAD，检测3:2下拉图像的主检测步骤；根据间隔1个周期的场之间的SAD的绝对变化量，检测3:2下拉图像的次检测步骤。
10.如权利要求8所述的图像信号检测方法，其中，2:2下拉图像检测步骤包括根据连续场之间SAD，检测2:2下拉图像的主检测步骤；和根据连续场之间SAD的绝对变化量，检测2:2下拉图像的次检测步骤。
11.如权利要求9所述的图像信号检测方法，其中，主检测步骤包括连续地存储间隔1个周期的场之间的SAD；使用连续存储的SAD计算第一门限值；根据计算的第一门限值，产生SAD样式；连续存储SAD样式；和将存储的SAD样式与预定的SAD基本样式比较，和主检测步骤根据由SAD样式比较步骤产生的比较结果，检测3:2下拉图像。
12.如权利要求9所述的图像信号检测方法，其中，次检测步骤包括连续地存储间隔1个周期的场之间SAD的绝对变化量；使用连续存储的绝对变化量计算第二门限值；根据计算的第二门限值，产生绝对变化量样式；连续存储绝对变化量样式；和将存储的绝对变化量样式与预定的绝对变化量的基本样式比较，其中，次检测步骤根据由绝对变化量样式比较步骤产生的比较结果，检测3:2下拉图像。
13.如权利要求10所述的图像信号检测方法，其中，主检测步骤包括连续地存储连续场之间的SAD；使用连续存储的SAD，计算第一门限值；根据计算的第一门限值，产生SAD样式；连续存储SAD样式；和将存储的SAD样式与预定的SAD基本样式比较，其中，主检测步骤根据由SAD样式比较步骤产生的比较结果，检测2:2下拉图像。
14.如权利要求10所述的图像信号检测方法，其中，次检测步骤包括连续地存储连续场之间SAD的绝对变化量；使用连续存储的绝对变化量，计算第二门限值；根据计算的第二门限值，产生绝对变化量样式；连续存储绝对变化量样式；和将存储的绝对变化量样式与预定的绝对变化量的基本样式比较，其中，次检测步骤根据由绝对变化量样式比较步骤产生的比较结果，检测2:2下拉图像。
全文摘要
一种能够检测输入图像信号为2∶2下拉图像和3∶2下拉图像的图像信号检测装置和方法。图像信号检测装置包括在连续输入的图像信号的当前场(n)、前一场(n－1)、和下一场(n+1)中，计算绝对差值和(SAD)的SAD计算单元，下拉图像检测单元，静态图像判决单元，在检测到的下拉图像中检测剪辑错误的剪辑错误检测单元，根据下拉图像检测结果，由静态图像判决单元给出的输入图像信号是否为静态图像的判决结果，剪辑错误发生的检测结果，确定输入图像信号是否为下拉图像的判决单元。
文档编号H04N5/253GK1578480SQ20041005935
公开日2005年2月9日 申请日期2004年6月18日 优先权日2003年7月21日
发明者李泳镐, 梁承埈 申请人:三星电子株式会社