专利名称：处理运动信息的方法和设备的制作方法
背景技术：
发明领域本发明涉及一种供处理图像采集装置以及显示装置的视频信息的视频处理设备使用的运动信息处理方法及运动信息处理设备。更具体而言，本发明涉及一种在隔行扫描视频信息到逐行扫描视频信息的转换中，处理图像运动信息的方法和设备。
相关技术描述被称作隔行-逐行(IP)转换的技术是已知的。使用这种技术，当以逐行扫描而不是隔行扫描呈现视频时，隔行扫描视频信息被转换成逐行扫描视频信息。
称为运动自适应IP的一类IP转换技术响应待插入的插值象素的运动，在场(field，半帧)间内插和场内内插之间转换。在场间内插中，插值象素的视频信号(插值)是根据在与插值象素相同的位置上、相邻场中图像象素的(参考)视频信号来确定的。在场内内插中，插值是根据在与插值象素相同的场内，相邻上下行上的两个位置中的两个参考象素的视频信号来确定的。在运动自适应IP转换中，可以通过根据差值象素的运动量，修改场间插值和场内插值的权重，计算出插值。
已知的IP转换使用连续奇数场(或连续偶数场)之间，在相同位置的象素的视频信号的差值来检测象素的运动。如果帧间出现运动，如在两个奇数场之间的一个偶数场中，那么一幅移动的图像可能被误认为是一幅静止的图像。从而产生一错误的插值。
日本专利特许公开NO.2000-175159公开的技术不仅参考目标场的运动信息，而且参考在目标场之前的场中的运动信息。
日本专利公布NO.8-32025公开一种把通过在目标场之前的场中检测的运动信息乘以一个衰减系数获得的值加入目标场的运动信息中的技术。依照该技术，检测为移动图像的运动信息的效果在多个场间持续。
存在日本专利特许公开NO.2000-175159中公开的技术，换句话说，仅仅参考在前场的运动信息，不能克服插值错误的缺点的一些情况。
在这些情况中，依照本发明发明人的研究，保存在先场中的运动信息是有效的，但是，如果仅仅保存和使用过去的运动信息，那么所有象素的运动信息可以被处理成一幅移动图像。在这方面，认为日本专利公布的NO.8-32025中公开的技术是有效的。
当输入视频被转换成静止图像时，即使乘上所述衰减系数，检测为在先场中的移动图像的运动信息仍旧有效。当插值必须被计算成给定场中的静止图像时，插值分量可被计算成移动图像。重放一幅精确的图像仍然困难，除非作为移动图像的插值分量基本上无效。
发明概述根据本发明一个方面的方法处理输入的隔行扫描象素信号中的运动信息，包括下述步骤根据两个场之间相同位置的象素信号的差异信息，检测目标象素的运动信息，通过根据目标场中的目标象素的检测运动信息，和目标场之前的在先场中的目标象素的运动信息，确定目标象素的运动信息，输出目标象素的运动信息，确定至少预定数目的移动象素是否存在于包含具有目标场中的目标象素的多个相邻象素的区域中，其中移动象素具有表明移动图像的运动信息，其中如果移动象素的数量不大于预定数量，那么在输出步骤中确定目标象素的运动信息，同时忽视在先场中的目标象素的运动信息。
根据本发明另一个方面的设备处理输入的隔行扫描象素信号中的运动信息，它包括根据两个场之间相同位置的象素信号的差异信息，检测目标象素的运动信息的检测器，一个输出单元，用于通过根据目标场中的目标象素的检测运动信息，和目标场之前的在先场中的目标象素的运动信息，确定目标象素的运动信息，输出目标象素的运动信息，以及一个确定器，用于确定至少预定数目的移动象素是否存在于包含具有目标场中的目标象素的多个相邻象素的区域中，其中移动象素具有表明移动图像的运动信息，其中如果移动象素的数量不大于预定数量，那么在输出步骤中确定目标象素的运动信息，同时忽视在先场中的目标象素的运动信息。
参考附图，根据优选实施例的下述描述，本发明的其它目的，特征以及优点将是显而易见的。
附图简述
图1A和1B说明了依据本发明优选实施例的运动信息处理设备的结构。
图2是说明依据本发明优选实施例的运动信息处理方法的流程图。
图3是说明依据本发明优选实施例的IP转换器的方框图。
图4A-4C图解说明了隔行扫描的视频信息。
图5是说明依据本发明第一优选实施例的运动信息处理设备的结构的方框图。
图6是说明应用于本发明的运动信息管理单元的结构的方框图。
图7图解说明运动信息管理单元的操作。
图8图解说明象素和该象素的运动信息之间的关系。
图9是说明作为比较实施例的运动信息处理设备的结构的方框图。
图10A-10D图解说明了隔行扫描的视频信息。
图11A-11D图解说明比例实施例从图10A-10D的视频信息得到的运动信息。
图12A-12D图解说明了IP转换自图11A-11D的运动信息，并按照逐行扫描重放和显示的视频信息。
图13A-13D图解说明本发明的一个优选实施例的运动信息，该运动信息是从图10A-10D的视频信息中获得的。
图14是说明依据本发明第二优选实施例的运动信息处理设备的结构的方框图。
图15是说明依据本发明第三优选实施例的运动信息处理设备的结构的方框图。
图16图解说明了象素和该象素的运动信息之间的关系。
图17A-17D图解说明本发明的第三个优选实施例的运动信息，该运动信息是从图10A-10D的视频信息中获得的。
图18是说明依据本发明第四个优选实施例的运动信息处理设备的结构的方框图。
图19图解说明象素和该象素的运动信息之间的关系。
图20是说明依据本发明第五个优选实施例的运动信息处理设备的结构的方框图。
图21是说明依据本发明第六个优选实施例的运动信息处理设备的结构的方框图。
图22是依据本发明一个优选实施例的视频信息显示设备的方框图。
优选实施例描述现在将论述本发明的运动信息处理设备的优选实施例。运动信息处理设备重放一幅精确的图像，同时控制错误显示。本发明的运动信息处理设备摆脱了当运动图像被转换成静止图像时，必须被处理成移动图像的插值象素的运动信息被处理成静止图像的缺点。当运动图像被转换成静止图像时，该运动信息处理设备迅速转换到运动自适应隔行逐行(IP)转换中的静止图像插值过程。
图1A和1B以及图2概括地说明了本发明一个优选实施例的运动信息处理设备。
如图1A和1B所示，该运动信息处理设备处理输入的隔行扫描象素信号中的运动信息。
用于检测目标象素的运动信息的运动检测器14根据两个场中相同位置的象素A和B的象素信号的差异信息(A-B)，检测目标象素A的运动信息α。
运动信息选择器12根据目标场N中目标象素A的运动信息α，和目标场之前的在先场N-2中目标象素B的运动信息β，选择并且输出目标象素A的运动信息α或β，以及在。运动信息确定和管理单元11确定在包含具有目标象素A的多个相邻象素的区域(象素组)中，是否存在数量大于预定数目，具有指示目标场中的移动图像的运动信息的移动象素。
如果运动信息确定和管理单元11确定在该区域中不存在数量大于预定数目的移动图像象素，那么运动信息选择器12把目标象素A的运动信息确定为α，而忽略在先场中目标象素B的运动信息β。
如果运动信息确定和管理单元11确定在该区域中存在数量大于预定数目的移动图像象素，那么运动信息选择器12把目标象素A的运动信息确定为α或β，而不忽略在先场中目标象素B的运动信息β。
运动信息选择器12选择的运动信息输入到运动信息存储单元13，用于随后的处理。
区域指的是包括形成一场或一帧的全部或部分象素的组合，包括形成一条水平线或一条垂直线的全部或部分象素，或者形成多条相邻水平线或多条相邻垂直线的全部或部分象素。尤其是，区域可以指的是沿着一条水平扫描线的一组所有有效象素，沿着多条相邻水平扫描线的一组所有有效象素，沿着一人竖列的一组所有有效象素，沿着多条相邻竖列的一组所有有效象素，或者是几行×几列，例如16象素×16象素的二维区域中的一组相邻象素。最好，管理一条水平扫描线或多个水平扫描线的组合。
就决定该区域是移动图像还是静止图像来说，如果至少一个象素被确定为移动图像象素，那么该区域最好被确定为移动图像。任意的，两个象素，三个象素或更多象素可以被当作确定该区域是移动图像还是静止图像的阈值。
从运动信息选择器12输出的运动信息被当作在先场的运动信息反馈到运动信息选择器12，从而在下一个运动信息确定中被参考。响应在运动信息确定和管理单元11中确定的区域的运动信息，运动信息选择器12确定是否参考反馈的过去的运动信息。从而克服现有技术中的缺陷。
图2是说明依据本发明一个优选实施例的运动信息检测方法的流程图。
在步骤S1中，运动检测器14根据两个场之间相同位置的象素信号的差异信息，检测目标场中目标象素的运动信息。
在步骤S2中，确定在目标场内的上述区域中存在预定数量或更多的移动象素。
如果确定一组象素是运动图像，那么在步骤S3中，运动信息处理设备参考在目标场之前的在先场中目标象素的已确定并保存的运动信息β。在步骤S4中，运动信息处理设备参考目标场中目标象素的被检测运动信息α。
当确定象素组中不存在预定数量或更多的移动象素时，跳过步骤S3。从而，该设备参考目标象素的被检测运动信息α，同时忽略在先场中目标象素的运动信息β。
在步骤S5中，运动信息处理设备根据参考的运动信息，确定并输出目标场中目标象素的的运动信息。
如果包含目标象素及其周围的象素的区域在被确定为移动图像，那么通过参考过去的运动信息，至少确定该运动信息，尽管存在未直接计及过去的运动信息的时候。如果该区域被确定为静止图像，那么通过参考目标场的目标象素，而不参考过去的运动信息，确定该运动信息。
步骤S5中确定的运动信息被存储在存储器中，为下一个信息处理操作作准备。下一个信息处理操作参考被存储的运动信息，重复这一系列的步骤。
步骤S3和S4的流程不局限于该过程。只要该流程获得相同的目的，任何等效的步骤都是可接受的。
在IP转换中，将被插值的插值象素的运动信息可以是由上述运动信息处理方法产生的一个象素的运动信息。现在考虑的是在插值象素的场之前的场中，和在插值象素的场之后的场中，与插值象素位置相同位置的一对象素，和同一场中插值象素之前和之后的一对象素。计算中最好参考至少一对象素的运动信息。例如，为了计算出同一场中的图像，最好根据与插值象素X相同的场内，相邻位置中的至少两个象素(E，A)的运动信息(ε，α)，提供插值象素的运动信息。响应插值象素的运动信息，运动自适应IP转换被执行，以计算插值象素的插值(象素信号值)。
优选地，运动自适应IP转换器根据前一场和后一场中，与插值象素X相同位置的两个象素(A，B)的运动信息(α，β)，以及与插值象素X相同的场内，相邻位置中的两个象素(C，D)的运动信息(γ，δ)，确定了插值象素X的运动信息x。从而计算出插值象素X的插值。
图3是运动自适应IP转换器的方框图。
隔行扫描视频信号(象素信号)逐场地依次存储在场信号存储单元1和2中。运动信息生成器3检测当前被输入的场视频信号，和在当前场之前一帧(两个场)，从场信号存储单元2输入的场视频信号之间的差异。从而，运动信息生成器3逐个象素地确定视频信号是移动图像信息还是静止图像信息，并逐个象素运动信息地确定插值象素的运动。运动信息处理设备被优选地应用于运动信息生成器3。
从逐线存储输入的视频信号的线性信号存储单元4输出的视频信号和输入的视频信号通过加法器7相加，得到的和被乘法器8平分。响应来自运动信息生成器3的运动信息，插值信号选择器9选择在当前输入场之前一个场，从场信号存储单元1输入的视频信号，和相对于从乘法器8输出的插值象素的上一行和下一行的象素值的平均值之间的插值象素值。输入和输出速率转换器5和6分别逐行存储从插值信号选择器9输出的插值象素的视频信号和所述视频信号，然后以比输入视频信号速率快两倍的速率读取所存储的视频信号。显示信号选择器10逐行地在来自输入和输出速率转换器5和6的输出之间改变，然后输出所选择的信号。
应用于本发明的信号存储单元和运动信息存储单元可以被设计成一个延迟电路。
图4说明响应全国电视系统委员会制式(NTSC制式)，以隔行扫描表示的图像。NTSC信号的一帧包括525条水平线，被分成一个表示奇数线的奇数场，和一个表示偶数线的偶数场。在奇数场和偶数场交替的情况下，NTSC信号表示525行的视频信息。换句话说，奇数场和偶数场在行信息中相互互补。
与待插值的象素的位置对应的在先场中的象素的视频信号是从图3的场信号存储单元1获得的，并被看作是静止图像中的插值。将被插值的象素的上一行和下一行中的相邻象素的视频信号是从输入视频信号以及线性信号存储单元4的输出获得的。这两个相邻象素的视频信号的平均值由加法器7和乘法器8确定。所述平均值被当作移动图像中的一个插值。
当插值象素的运动信息x是移动图像时，最好根据与插值象素的场相同的场中，相邻位置的两个参考象素的象素信号，确定插值象素的象素信号的值。当插值象素的运动信息x是静止图像时，最好至少根据前一场和后一场中，与插值象素相同的位置上的两个参考象素的象素信号之一，确定插值象素的象素信号的值。
响应输入的隔行扫描象素信号，运动信息处理设备确定插值象素的运动信息，运动自适应IP转换器在缺少行的每个场中的行之间插值，以便提供逐行扫描的视频信号。显示装置以逐行模式选择扫描行，从而重放视频信号。
现在将参考附图，具体说明本发明的优选实施例。
第一优选实施例图5是依据本发明一个优选实施例的运动信息处理设备的方框图。该设备适合于用作图3的运动自适应IP转换器中的运动信息生成器3。
如所示的，先前论述的运动检测器14包括一个减法器31，一个绝对值电路32，一个阈值滤波器电路33。通过一个行运动信息存储电路41，检测的运动信息被传送到运动信息选择器39。运动信息选择器39和或门38执行运动信息选择器12的功能。运动信息管理单元40与运动信息确定和管理单元11相对应，场运动信息存储电路36和37均和运动信息存储单元13相对应。
行运动信息存储单元34逐行地存储从随后将论述的运动信息选择器39输出的一个一个象素的运动信息。插值象素运动信息生成器35根据从运动信息选择器39输出的运动信息，和从行运动信息存储单元34输出的，一行之前的行中的一个象素的运动信息，确定并输出在行之间生成的插值象素的运动信息。插值象素运动信息生成器35可以包含一个具有两个输入端的或门。
行运动信息存储电路41逐行地存储从阈值滤波器电路33输出的一个一个象素的运动信息。运动信息管理单元40基于每个单元区域，管理从阈值滤波器电路33输出的逐个象素的运动信息，其中所述单元区域由多个相邻象素组成。运动信息选择器39在从行运动信息存储电路41输出的运动信息，和从或门38输出的运动信息之间选择，并且根据运动信息管理单元40基于每个单元区域管理并输出的运动信息，输出选择的运动信息。场运动信息存储电路36和37逐场地存储输入的运动信息。在一个场周期中，场运动信息存储电路36存储从运动信息选择器39输出的运动信息。在一个场周期中，场运动信息存储电路37存储从场运动信息存储电路36输出的运动信息。在这种安排中，场运动信息存储电路36输出从运动信息选择器39输出的运动信息延迟一个场周期的运动信息。场运动信息存储电路37输出从场运动信息存储电路36输出的运动信息延迟一个场周期的运动信息，即，输出从运动信息选择器39输出的运动信息延迟两个场周期的运动信息。或门38对从行运动信息存储电路41输出的运动信息和从场运动信息存储电路37输出的运动信息进行或运算，并将或运算后的信号输出到运动信息选择器39。
从插值象素运动信息生成器35输出的插值象素的运动信息被提供到运动自适应IP转换器中的插值信号选择器9。插值信号选择器9选择该插值信号。
现在将论述本发明第一优选实施例的运动信息生成器3的操作。
减法器31确定当前输入场的视频信号和来自场信号存储单元2的，在当前输入场之前一帧输入的场的视频信号之间的差分。
绝对值电路32确定由减法器31计算的差分的绝对值，并将差分的绝对值提供到阈值滤波器电路33。
阈值滤波器电路33比较绝对值和预置的阈值。如果绝对值小于阈值，那么阈值滤波器电路33确定象素的视频信号为静止图像，从而输出“0”。如果绝对值大于阈值，那么阈值滤波器电路33确定象素的视频信号为移动图像，从而输出“1”。即使不必要的信号例如噪音在输入的视频信号中叠加，该不必要信号的影响也可以被消除，只要该不必要的信号在一个限制的范围内。
从阈值滤波器电路33输出的一个一个象素的运动信息被逐行存储在行运动信息存储电路41中。从而从行运动信息存储电路41输出当前输入视频信号前一行的象素的运动信息。
图6是说明应用于本发明的运动信息管理单元40的方框图。这里，从阈值滤波器电路33输出的一个一个象素的运动信息被逐行管理(基于每个单元区域)。
如图6所示，或门401对输入给它的两个信号进行或运算。触发器402和403保持输入给它的信号的状态。或门401对从阈值滤波器电路33输出的一个一个象素的运动信息以及来自触发器402的输出信号进行或运算，并将或运算后的信号输出到触发器402。触发器402与在输入象素的计时变化的象素时钟信号PCLK同步地保持来自或门401的输出。尤其是，一旦从阈值滤波器电路33输出“1”，触发器402继续保持并且输出“1”。在每一条水平线开始时输出的水平同步信号HD的条件下，保持在触发器402中的状态被初始化。紧接初始化之前的状态被存储在触发器403中。尤其是，触发器403输出一个信号，其表明在当前输入的视频信号之前的一行中是否存在作为移动图像的一个象素。如果以半行为单位管理信息，那么具有水平同步信号HD两倍频率的时钟可以被使用。通过使用同步信号生成器例如锁相环，这样的时钟可与水平同步信号HD锁相。
图7说明了运动信息管理单元40逐行管理的逐个象素的运动信息。如所示的，排列成字母“H”的象素的运动信息被检测成移动图像。对于具有从中检测到作为与字母H对应的运动图像的运动信息的象素的一行，运动信息管理单元40输出“1”，对于剩余各行，输出“0”。
图8图解说明了三个连续场中相邻五行中的相关象素和这些象素的运动信息。
这里，A-F，X和Y表示象素。在第一优选实施例中，象素A和B是被参考，以便确定象素A的运动信息的参考象素，Y是当前输入的象素。象素A和E作为参考象素，用于确定插值象素X的运动信息。按照确定象素A的运动信息相同的方式，通过参考象素F的运动信息ζ确定象素E的运动信息。
如果插值象素X被确定为一个移动象素，那么象素A和象素E的视频信号值的平均值成为插值象素X的视频信号值。如果插值象素X被确定为一个静止象素，那么象素D的视频信号值成为插值象素X的视频信号值。
参考图5，运动信息管理单元40输出在当前输入象素Y的视频信号一行之前的行状态。通过行运动信息存储电路41，运动信息选择器39在其一个输入端接收从阈值滤波器电路33输出的每个象素的运动信息延迟一行的运动信息α。而且，运动信息选择器39接收从或门38输出的运动信息。运动信息选择器39根据运动信息管理单元40基于单元区域管理并输出的运动信息，选择并输出这些运动信息。尤其是，如果运动信息管理单元40输出“0”，那么行运动信息存储电路41的运动信息被选择。如果运动信息管理单元40输出“1”，那么或门38的运动信息被选择。接着运动信息选择器39输出选择的运动信息。
从运动信息选择器39输出的运动信息通过场运动信息存储电路36输入到场运动信息存储电路37，并作为比从运动信息选择器39输出的运动信息早一帧周期的场中的象素B的运动信息β，从场运动信息存储电路37输出。或门38对从阈值滤波器电路33输出的逐个象素的运动信息，和从场运动信息存储电路37输出的一帧之前的场中的运动信息进行或运算。如果在当前输入的运动信息α或一帧之前的场中的运动信息β中检测到移动图像，那么或门38输出该象素中的运动信息，作为移动图像。
如果确定移动图像存在于和在运动信息管理单元40中处理的象素相同的行中，那么运动信息选择器39选择并输出从或门38输出的运动信息，即，来根据由帧间差分信息产生的运动信息α和一帧之前场中的运动信息β确定的运动信息。如果确定在同一行中不存在移动图像，那么运动信息选择器39选择并输出从行运动信息存储电路41输出的运动信息，即，由帧间差分信息产生的运动信息α。如果在运动信息管理单元40管理的区域中连续检测到移动象素，那么作为过去各场中的移动图像的运动信息在多帧间持续。如果在运动信息管理单元40管理的区域中未检测到移动象素，换句话说，行上的所有象素都是静止象素，那么立即忽略过去各帧中的运动信息。从当前场中的帧间差分信息获得的运动信息α被输出。
从运动信息选择器39输出的运动信息还被输入到行运动信息存储单元34和插值象素运动信息生成器35。行运动信息存储电路34输出象素E的运动信息(ε或ζ)，所述运动信息(ε或ζ)被延迟一行，并从行运动信息存储单元34输出。插值象素运动信息生成器35接收从运动信息选择器39输出的运动信息(α或β)，和从行运动信息存储单元34输出的一行前的象素的运动信息(ε或ζ)，并且确定行之间存在插值象素的运动信息。
下面将比较参考实施例，论述本发明的第一优选实施例的优点。
图9是作为参考实施例的运动信息处理设备的方框图。
如所示，插值象素运动信息生成器35接收从阈值滤波器电路33输出的运动信息，从行运动信息存储单元34输出的一行前的象素的运动信息，并且产生在这些行之间新生成的插值象素上的运动信息。
现在将参考图10A到12D，论述该设备的运动信息。
在参考图3论述的IP转换器中，如果从运动信息生成器3输出的运动信息是“0”，那么插值信号选择器9选择并输出从场信号存储单元1输出的象素的视频信号。如果从运动信息生成器3输出的运动信息是“1”，那么插值信号选择器9选择并输出从乘法器8输出的象素的视频信号。
由于帧间差分信息被应用在运动信息的检测中，因此如果在帧间的给定场中出现一个运动，那么移动图像可能被误认为静止图像。通过参考前一场或后一场中的运动信息，检测帧之间场中的运动。在图10A-10D所示的视频中依然可能发生错误的检测。如所示，字母“H”以规则的间隔从右到左连续水平移动。
图10A说明了在一个当前场n中的显示状态，图10B说明了在当前场之前一场的场中的显示状态，图10C说明了在当前场之前两场的场中的显示状态，图10D说明了在当前场之前三场的场中的显示状态。
如果根据帧间差分信息确定运动信息，那么通过比较图10A的显示状态和图10C的显示状态，确定场n中的象素的运动信息。
如图11A所示，只有位于图10A中所示左端的字母H被确定为移动图像。场(n-1)到场(n-3)中象素的运动信息同样地被确定。左端的字母H的状态被确定为运动信息，如图11B，11C和11D所示。图10A中所示的显示状态应在当前场n中被显示。然而，只有位于左端的字母H被确定为移动图像，并在待显示的场内插值中被选择。在其它区域，场间插值被选择，图10A的显示状态和图10B的显示状态的组合被显示。
依照本发明的第一优选实施例，响应图10A-10D的输入视频信息，从运动信息选择器39输出的每个场的运动信息被确定为图13A-13D的运动信息。
只要字母H在移动，那么作为过去多帧中的移动图像的运动信息在多帧之间持续。和图11A-11D的运动信息比较，检测到更精确的运动信息。
当在先场的运动信息被存储时，在先场的运动信息的影响连续持续，所有象素中的运动信息最终被处理成一幅移动图像。
依照本发明的第一优选实施例，根本不检测在运动信息管理单元40预置的区域中移动的象素，如果该区域中的象素被确定为静止的，那么目标场中目标象素的运动信息被认为是关于其本身的。在先场的运动信息的影响被截止，从而获得表示静止图像的运动信息。换句话说，当移动图像被转换成静止图像时，插值象素立即作为静止图像被生成。
这种方案消除了利用多位，管理说明过去运动的运动信息的需要。
图5的运动信息管理单元40逐行地管理从阈值滤波器电路33输出的逐个象素的运动信息。可安排多个行运动信息存储单元，以便逐行存储从阈值滤波器电路33输出的逐个象素的运动信息。按照这种方案，运动信息可以被多行地管理。
依据本发明地第一优选实施例，如果从在运动信息管理单元40中预定的区域(象素组)内检测到移动象素，那么目标场中目标象素的运动信息产生自目标象素和位于延迟一帧的场的相同位置的象素的视频信号之间的差分信息。通过参考目标象素的运动信息和在在先场中类似确定的目标象素的运动信息，确定运动信息。
目标象素的运动信息被保持在整个一帧中。当目标象素的运动信息再次被检测时，该运动信息也被使用。以这种方式，在多个场周期内保持在先场的运动信息。
如果在运动信息管理单元40预定的区域内没有检测到移动象素，那么目标象素的运动信息取决于目标场的视频信号和从目标场被延迟一帧的场的视频信号之间的差分信息。这种方案切断了在先场的运动信息的影响，从而获得表示静止图像的运动信息。换句话说，当移动图像转换成静止图像时，插值象素值被立即生成为静止图像。
本发明的第一实施例在用一位计及在先场的运动信息的情况下，管理输入象素的运动信息。
第二优选实施例图14是依照本发明第二优选实施例的运动信息处理设备的方框图。该运动信息处理设备适合被用作图3的运动自适应IP转换器。
比较图5的运动信息生成器，图14的运动信息处理设备包括一个行运动信息存储单元42，用于把从行运动信息存储电路41输出的运动信息保持另一行周期。除了从阈值滤波器电路33输出的运动信息，运动信息管理单元40还接收从行运动信息存储电路41输出的运动信息，以及从行运动信息存储单元42输出的运动信息。运动信息管理单元40根据相邻三行的运动信息，确定预置区域(沿着这3条相邻行的象素组)内的运动信息。
依照本发明第二优选实施例，将要被参考的沿着行的象素的数目并不局限于一行上的所有象素。另一方面，图6的运动信息管理单元40中，用于保持从阈值滤波器电路33输出的逐个象素的运动信息的触发器的数量可以被设置成将被参考的象素的数目，只有有限的象素被参考。运动信息管理单元40管理的区域并不局限于在每个优选实施例中的一个区域。
如果在运动信息管理单元40管理的区域中没有检测到具有移动图像的象素，那么从帧间差分信息获得的运动信息被原样使用。如果在运动信息管理单元40管理的区域中检测到具有移动图像的象素，那么通过除了参考从帧间差分信息获得的运动信息之外，还参考一帧前的在先场的运动信息，确定逐个象素的运动信息。
从而在一帧周期内，逐个象素的运动信息被存储在场运动信息存储电路36和场运动信息存储电路37中。当检测到被确定为运动信息管理单元40管理的区域中的移动图像的象素时，从场运动信息存储电路37输出的运动信息被用作一帧前的在先场中的运动信息。可在多帧间检测确定为运动信息管理单元40管理的区域中的移动图像的目标象素。如果在该周期内，该象素的运动信息至少一次被确定为移动图像，那么在检测到被确定为运动信息管理单元40管理的区域中的移动图像的象素的整个时期内，该象素的运动信息作为移动图像被输出。
尤其是，响应图10A-10D的输入视频信号，从运动信息选择器39输出的每个场的运动信息被确定，如图13A-13D表示的那样。只要字母H在移动，作为在先帧中的移动图像的运动信息在多个帧周期内保持。从而得到比图11A-11D的运动信息更精确的运动信息。
如果由运动信息管理单元40预置的区域被确定为静止图像，那么在先场的运动信息的影响被截止，从而获得表示静止图像的运动信息。换句话说，当移动图象被转换为静止图像时，立即产生作为静止图像的插值象素值。
第三优选实施例图15是依据本发明第三优选实施例的运动信息处理设备的方框图。该运动信息处理设备适合被用作图3的运动自适应IP转换器。
本发明的第一优选实施例和第二优选实施例没有检测帧之间场中的运动。为了检测该运动，除了当前场中的运动信息外，还必须参考前一场和后一场。从而相邻场中的运动信息被考虑。这里将被参考的运动信息不是仅仅从帧间差分信息获得的运动信息。为了获得图13A-13D示出的运动信息，本发明第三优选实施例使用从场运动信息存储电路36和37输出的运动信息。场运动信息存储电路36和37被用于存储从运动信号选择器39输出的运动信息。如前所述，从场运动信息存储电路36和37输出的运动信息是如图13A-13D所示的从运动信号选择器39输出的逐场运动信息，于是考虑了作为在过去帧中获得的移动图像的运动信息。
通过根据从场运动信息存储电路36和37输出的运动信息，参考前一和后一场的运动信息，图15的设备考虑了在先场中的运动信息。
图15的运动信息处理设备和图5的运动信息生成器3之间的差别在于行运动信息存储单元34接收从场运动信息存储电路36输出的运动信息，插值象素运动信息生成器35接收从运动信号选择器39输出的运动信息，从行运动信息存储单元34输出的运动信息，从场运动信息存储电路36输出的运动信息和从场运动信息存储电路37输出的运动信息。从而插值象素运动信息生成器35根据这些象素的运动信息，确定插值象素的运动信息。由于这个原因，插值象素运动信息生成器35使用与门和或门的组合，而不是一个简单的或门。尤其是，插值象素运动信息生成器35在其两输入端与门接收来自场运动信息存储电路37以及运动信息选择器39的输出，在其三输入端或门接收所述两输入端与门的输出，来自场运动信息存储电路36和行运动信息存储电路34的输出，并输出来自或门的输出，作为其输出。
图16说明了插值象素运动信息生成器35如何确定插值象素X的运动信息。
在当前输入场n的象素Y的视频信号之前一个场周期输入的场(n-1)中的插值象素X的运动信息x被确定。场(n-1)中象素C的运动信息γ和象素D的运动信息δ从场运动信息存储电路36被输出。场(n-1)之前的场n中的象素A的运动信息α，和场(n-1)之后的场(n-2)中的象素B的运动信息β分别从场运动信息存储电路36和运动信息选择器39输出。如果当前输入象素的视频信号是行(m+2)中象素Y的视频信号，那么由于隔行扫描，从行运动信息存储电路41输出的运动信息是在行“m”的象素A的运动信息α。从场运动信息存储电路37输出的运动信息是象素B的运动信息β，其从当前输入象素被延迟两场。运动信息选择器39输出根据从行运动信息存储电路41输出的场n中行m上的象素A的运动信息α，和从场运动信息存储电路37输出的在场(n-2)中行m上的象素B的运动信息β，确定的行m上的象素的运动象素。
从运动信息选择器39输出的已经被场信息存储电路36延迟一个场周期的运动信息再被场运动信息存储电路37延迟另一个场周期。换句话，场运动信息存储电路36输出场(n-1)中的运动信息，场运动信息存储电路37输出场(n-2)中的运动信息。如果场运动信息存储电路36现在输出场(n-1)中行(m+1)上的象素C的运动信息γ，那么行运动信息存储单元34输出该象素的，从场运动信息存储电路36输出的运动信息γ被延迟一个行周期的运动信息，即，输出场(n-1)中的行(m-1)上的象素D的运动信息δ。
插值象素运动信息生成器35接收从运动信息选择器39输出的象素A上的运动信息α，从场运动信息存储电路37输出的象素B上的运动信息β，从场运动信息存储电路36输出的象素C上的运动信息γ，以及从行运动信息存储单元34输出象素D上的运动信息δ。根据这些信息，插值象素运动信息生成器35从而确定场(n-1)中行m上的插值象素X上的运动信息x。
插值象素运动信息生成器35输出的插值象素X的运动信息x考虑了在先场中的运动信息β。结果，响应图10A-10D中图解说明的视频，获得如图17A-17D所示的运动信息。获得如图10A-10D中所示的初始状态，避免了如图12A-12D所示的错误显示。
依据本发明的第三实施例，根据关于与插值象素X的场不同的相邻场中，位于相同位置的象素A和B输出的目标象素的运动信息α和β，提供插值象素X的运动信息x。
第四优选实施例图18是依据本发明第四优选实施例的运动信息处理设备的方框图。第四优选实施例的运动信息处理设备适合被用作图3的运动自适应IP转换器。
依据本发明第四优选实施例，当在预定区域中检测到作为移动图像的运动信息时，除了参考在在先前帧中确定的运动信息之外，还通过参考在在先场中确定的运动信息，确定逐个象素的运动信息。布置了把这样获得的逐个象素的运动信息保存一个帧周期的装置。当在预先确定的区域中检测到作为移动图像的运动信息时，参考在先场中确定的运动信息和在先帧中确定的运动信息。从而确定在插值象素的运动信息，而不必安排任何用于考虑在先场中的运动信息的单独装置。
图18的运动信息处理设备和图5的运动信息生成器3之间的区别是加入了一个行运动信息存储单元42和一个输入象素运动信息生成器43。行运动信息存储单元42逐行存储从场运动信息存储电路36输出的运动信息。输入象素运动信息生成器43根据从运动信息选择器39输出的运动信息，以及从场运动信息存储电路36和行运动信息存储单元42输出的运动信息，确定输入象素的运动信息。每一个场运动信息存储电路36和行运动信息存储单元34接收从输入象素运动信息生成器43输出的运动信息。插值象素运动信息生成器35接收从输入象素运动信息生成器43输出的运动信息以及从行运动信息存储单元34输出的运动信息。
如果未检测到确定为运动信息管理单元40管理的区域中的移动图像的象素，那么运动信息选择器39直接输出根据帧间差分信息确定的运动信息。如果检测到确定为运动信息管理单元40管理的区域中的移动图像的象素，那么除了根据帧间差分信息确定的运动信息之外，运动信息选择器39还输出通过参考来自场运动信息存储电路37的输出一帧之前的在先场中的运动信息，确定的运动信息。输入象素运动信息生成器43接收从运动信息选择器39输出的运动信息，从场运动信息存储电路36输出的，并在从运动信息选择器39输出的运动信息前面一场的在先场中的运动信息，从行运动信息存储单元42输出的，并在从场运动信息存储电路36输出的运动信息前面场的在先场中的运动信息。输入象素运动信息生成器43确定输入象素的运动信息。
图19说明了输入象素的运动信息是如何由输入象素运动信息生成器43确定的。输入象素运动信息生成器43可以被设计成一个三输入端的或门。
如果检测到确定为运动信息管理单元40管理的区域中的移动图像的象素，那么运动信息选择器39选择并输出从或门38输出的运动信息。这里，或门38对从行运动信息存储电路41输出的运动信息以及从场运动信息存储电路37输出的运动信息进行或运算。尤其是，如图19中所示，输入的视频信号是场n中行(m+2)上的象素Y。由于该输入视频信号是隔行扫描信号，因此从行运动信息存储电路41输出的运动信息是场n中行m上的象素A的运动信息α。从场运动信息存储电路37输出的运动信息是从当前象素被延迟两个场周期的象素上的运动信息，从而是场(n-2)中行m上的象素B的运动信息β。运动信息选择器39通过参考从行运动信息存储电路41输出的场n中行m上的象素A的运动信息α，以及从场运动信息存储电路37输出的场(n-2)中行m上的象素B的运动信息β，确定场n中行m上的象素A的运动信息(α或β)。从而场n中行m上的象素A的运动信息(α或β)从运动信息选择器39输出。
输入象素运动信息生成器43通过除了参考从运动信息选择器39输出的运动信息之外，还参考从场运动信息存储电路36输出的运动信息，和从行运动信息存储单元42输出的运动信息，确定输入象素的运动信息。从场运动信息存储电路36输出的运动信息是位于从输入象素延迟一个场周期的象素上的运动信息，即，图19中所示的场(n-1)中行(m+1)上的象素C的运动信息γ。从行运动信息存储单元42输出的运动信息是从场运动信息存储电路36输出的运动信息延迟一个行周期的运动信息，即，图19中所示的场(n-1)中行(m-1)上的象素D的运动信息δ。
输入象素运动信息生成器43参考从行运动信息存储电路41输出的场n中行m上的象素A的运动信息α，从场运动信息存储电路37输出的场(n-2)中行m上的象素B的运动信息β，从场运动信息存储电路36输出的场(n-1)中行(m+1)上的象素C中的运动信息γ，从行运动信息存储单元42输出的场(n-1)中行(m-1)上的象素D的运动信息δ。从而输入象素运动信息生成器43确定场n中行m上的象素A的运动信息(α，β，γ或δ)。
输入象素运动信息生成器43可以被设计成一个简单的电路例如用于对输入信号进行或运算的或门。可选择的是，输入象素运动信息生成器43通过参考多个象素的从场运动信息存储电路36或从行运动信息存储单元42输出的运动信息，可确定输入象素的运动信息。
依照本发明第四优选实施例，从输入象素运动信息生成器43输出的运动信息考虑了如图17A-17D所示的在先场的运动信息。
从输入象素运动信息生成器43输出的运动信息存储在场运动信息存储电路36和37中，从而从输入象素被延迟一个场周期或两个场周期的象素的运动信息可以被参考。以这种方式，确定为运动信息管理单元40管理的区域中的移动图像的象素在多帧间持续。只要检测到被确定为运动信息管理单元40管理的区域中的移动图像的象素，检测为在先场中的移动图像的运动信息就在多帧之间被保持。
插值象素运动信息生成器35根据从输入象素运动信息生成器43输出的运动信息，和从行运动信息存储单元34的输出的一行之前的象素E的运动信息ε，确定存在于行之间的插值象素X的运动信息x。
优选的，根据不同于目标象素A的场的相邻位置中的目标象素C和D的运动信息γ和δ，确定和输出目标象素的运动信息δ。
第五优选实施例图20是说明依据本发明第五实施例的运动信息处理设备的结构的方框图。
依据本发明第四实施例，运动信息选择器39选择来自对从行运动信息存储电路41输出的运动信息和从场运动信息存储电路37输出的运动信息进行或运算的或门38的输出，并且如果检测到确定为运动信息管理单元40管理的区域中的移动图像的象素，那么输出或运算的输出。当检测到确定为运动信息管理单元40管理的区域中的移动图像的象素时，通过参考从行运动信息存储电路41和行运动信息存储单元42输出的运动信息(α，δ)，以及从场运动信息存储电路36和场运动信息存储电路37输出的运动信息(γ，β)，从而如图19中所示确定输入象素的运动信息。
依据本发明第五实施例，运动信息选择器39中代替图18的或门38和输入象素运动信息生成器43的前端功能块并行接收来自行运动信息存储电路41，行运动信息存储单元42，场运动信息存储电路36以及场运动信息存储电路37的输出。从而运动信息选择器39生成运动信息。按照这种方案，第五优选实施例提供与第四优选实施例同样的优点。
第六优选实施例图21是依据本发明第六优选实施例的运动信息处理设备的方框图。第六优选实施例的运动信息处理设备适合被用作图3的运动自适应IP转换器。
和图18的运动信息生成器3的结构相反，或门38和输入象素运动信息生成器43被取消，如图21所示，在运动信息选择器39的前面设置一个存储运动信息生成器44。从运动信息选择器39输出的运动信息被输入到场运动信息存储电路36和行运动信息存储单元34。插值象素运动信息生成器35接收从运动信息选择器39输出的运动信息以及从行运动信息存储单元34输出的运动信息。
存储运动信息生成器44接收从行运动信息存储电路41输出的运动信息，从场运动信息存储电路37输出的运动信息，从场运动信息存储电路36输出的运动信息以及从行运动信息存储单元42输出的运动信息。如图19所示，通过参考这些运动信息，存储运动信息生成器44确定场n中行m上的象素A的运动信息α。存储运动信息生成器44可以被设计成一个四输入端的或门。如果检测到确定为运动信息管理单元40管理的区域中的移动图像的象素，那么运动信息选择器39选择并输出从存储运动信息生成器44输出的运动信息。如果未检测到确定为运动信息管理单元40管理的区域中的移动图像的象素，那么运动信息选择器39选择并输出得自于从行运动信息存储电路41输出的帧间差分信息的的运动信息。
按照图21的方案，在考虑了如图17A-17D所示的在先场中的运动信息的情况下，从运动信息选择器39输出的运动信息变得精确。
图21的运动信息处理设备不同与图18的运动信息处理设备。当未检测到确定为运动信息管理单元40管理的区域中的移动图像的象素时，在图18的设备中，在考虑从场运动信息存储电路36和行运动信息存储单元42输出的过去场中的运动信息的情况下，确定象素的运动信息。在图21的设备中，没有考虑在先场中的运动信息。
运动信息管理单元40通过能者A，B，C和D四个象素来确定象素A的运动信息。在运动信息管理单元40管理的区域中没有检测到移动象素的情况中，象素A周围的象素也不是移动象素的可能性是很高的。在显示性能上图18的设备和图21的设备几乎没有差别。
依据本发明的第六优选实施例，根据关于目标场中的象素A的目标象素的运动信息α，关于在目标场之前两场的场中的相同位置的象素B的目标象素的运动信息β，以及关于在目标场之前一场的场中的相邻位置的象素C和D的目标象素的运动信息γ和δ，产生运动信息(α，β，γ和δ)。然后，第六优选实施例的运动信息处理设备在生成的运动信息(α，β，γ和δ)和关于目标场中的象素A输出的目标象素的运动信息α之间选择，作为目标象素的运动信息。
图22是在显示器中逐行扫描地显示隔行扫描象素信号的视频显示设备的方框图。
视频显示设备包括一个视频信息输出装置21。视频信息输出装置21处理至少通过网络(例如因特网或局域网(LAN)，经通讯卫星或广播卫星的数字广播，模拟广播)，和存储介质(例如存储卡，硬盘，以及DVD)之一接收的信息，并把隔行扫描象素信号(如亮度和色差信号，或RGB信号)输出给IP转换器。
视频信号处理器22包括一个具有清晰度转换电路以及具有运动信息处理电路的IP转换电路20的视频信号处理电路23，一个包含γ校正电路和色彩调整电路的象素信号处理电路24，以及一个用于控制这些单元的控制电路25。
显示器26包括一个扫描线驱动电路27，一个调制信号线驱动电路28，以及一个具有固定象素的平板显示器29。
本发明的运动信息设备和运动信息处理方法，以及与之相适应的IP转换器和IP转换方法可以使用微处理器上的软件程序或硬件例如电子电路来实现。用逻辑上和另一功能块集成的硬件描述语言描述的数据传播称为设计资源的该电子电路本发明不局限于先前讨论的优选实施例，各种修改和等同物可能都在本依据本发明的上述优选实施例，当移动图像被转换成静止图像时，立即获得作为静止图像的运动信息。从而本发明防止当通过考虑在先场中的参考象素的运动信息，提高运动信息的检测精度时发生的错误显示。从而产生具有更精确的插值象素的视频信号。
依据本发明上述优选实施例，以一位信息的形式，管理用于说明在先场中的运动信息的运动信息。
当移动信息被检测为根据帧间差分信息确定的区域中的移动图像时，除了参考象素的帧间差分信息以及一个帧周期之间的场中的运动信息之外，还参考一场之前的场中的运动信息，产生参考象素的运动信息。从而提供计及奇数场和偶数场的运动信息的运动信息。
虽然参考目前的优选实施例说明了本发明，但是本发明并不局限于公开的实施例。相反，本发明意图覆盖包括在附加权利要求的精神和范围内的各种修改和等同方案。下面的权利要求将被给予最宽广的解释，以便包括所有这样的修改和等同的结构和功能。
权利要求
1.一种处理输入隔行扫描象素信号中的运动信息的方法，该方法包括以下步骤根据两个场之间相同位置的象素信号的差分信息，检测目标象素的运动信息；通过根据目标场中目标象素的检测运动信息以及目标场之前的在先场中的目标象素的运动信息，确定目标象素的运动信息，输出目标象素的运动信息；以及确定在包含具有目标场中的目标象素的多个相邻象素的区域中，是否存在至少确定数量的移动象素，其中移动象素具有表明移动图像的运动信息；其中如果移动象素的数量不大于预定的数量，那么在输出步骤中确定目标象素的运动信息，同时忽略在先场中的目标象素的运动信息。
2.依据权利要求1的方法，其中根据关于在与插值象素相同的场内的相邻位置的至少两个象素输出的目标象素的运动信息，提供插值象素的运动信息。
3.依据权利要求1的方法，其中多个相邻象素包括形成一条水平线或一条垂直线之一的全部或部分象素。
4.依据权利要求1的方法，其中多个相邻象素包括形成的多条水平线或多条垂直线的全部或部分象素。
5.依据权利要求1的方法，其中根据关于在与插值象素的场相邻的场内的相同位置的象素输出的目标象素的运动信息，提供插值象素的运动信息。
6.依据权利要求1的方法，其中根据关于与目标象素的场相邻的场内的相邻位置的两个独立象素输出的目标象素的运动信息，确定和输出目标象素的运动信息。
7.依据权利要求1的方法，还包括确定关于目标场中的象素输出的目标象素的运动信息，和根据关于目标场中的象素输出的目标象素的运动信息，关于在目标场之前两场的场中相同位置的象素输出的目标象素的运动信息，以及关于在目标场之前一场的场中相邻位置的象素输出的目标象素的运动信息，产生的运动信息中的哪一个作为目标象素的运动信息的步骤。
8.一种运动自适应隔行逐行转换方法，包括以下步骤根据按照权利要求1到7任一，在输出步骤中输出的两个目标象素的运动信息，一个目标象素位于与在先场中的插值象素相同的位置，另一个目标象素位于与在后场中的插值象素相同的位置，和与插值象素相同场中的相邻位置的两个目标象素的运动信息，确定插值象素的运动信息；和根据插值象素的运动信息，计算出插值象素的插值。
9.依据权利要求8的运动自适应隔行逐行转换方法，其中，如果插值象素的运动信息表示移动图像，那么根据来自与插值象素相同场内的相邻位置的两个参考象素的象素信号，确定插值象素的插值，或者如果插值象素的运动信息表示静止图像，那么根据来自两个参考象素(一个参考象素位于与在先场中的插值象素相同的位置，另一个参考象素位于与在后场中的插值象素相同的位置)的象素信号至少之一，确定插值象素的插值。
10.处理输入隔行扫描象素信号中的运动信息的设备，该设备包括一个检测器，用于根据两个场之间相同位置的象素信号的差分信息，检测目标象素的运动信息；一个输出单元，用于通过根据目标场中目标象素的检测运动信息以及目标场之前的在先场中的目标象素的运动信息，确定目标象素的运动信息，从而输出目标象素的运动信息；和一个确定器，用于确定在包含具有目标场中的目标象素的多个相邻象素的区域中，是否存在至少确定数量的移动象素，其中移动象素具有表明移动图像的运动信息；其中如果移动象素的数量不大于预定的数量，那么输出单元确定目标象素的运动信息，同时忽视在先中的目标象素的运动信息。
11.一种运动自适应隔行逐行转换器，包括依据权利要求10的运动信息处理设备的输出单元；以及一个单元，用于根据输出单元输出的两个目标象素的运动信息，一个目标象素位于与在先场中的插值象素相同的位置，另一个目标象素位于与在后场中的插值象素相同的位置，和与插值象素相同场中的相邻位置的两个目标象素的运动信息，确定插值象素的运动信息，并根据插值象素的运动信息，计算插值象素的插值。
12.一种视频信息显示设备，用于逐行地在显示器上显示输入的隔行扫描象素，该设备包括依据权利要求11的隔行-逐行转换器；以及一个扫描驱动器，用于响应从隔行-逐行转换器输出的象素信号，连续地选择显示器上的扫描行。
13.一种视频信息显示设备，用于逐行地在显示器上显示象素信号，该设备包括依据权利要求11的隔行-逐行转换器；一个扫描驱动器，用于响应从隔行-逐行转换器输出的象素信号，连续地选择显示器上的扫描行；以及一个视频信息输出单元，输出视频信息以便处理经由介质而接收到的信息，并且提供供给隔行-逐行转换器的隔行扫描象素信号。
全文摘要
公开了一种用于处理输入的隔行扫描象素信号中的运动信息的方法。该运动信息处理方法包括下述步骤根据两个场之间相同位置的象素信号的差分信息，检测目标象素的运动信息，通过根据目标场中的目标象素的检测运动信息，以及目标场之前的在先场中的目标象素的运动信息，确定目标象素的运动信息，从而输出目标象素的运动信息，确定在包含具有目标场的目标象素的多个相邻象素的区域中，是否存在至少确定数量的移动象素，其中移动象素具有表明移动图像的运动信息。如果移动象素的数量不大于预定数量，那么在输出步骤中确定目标象素的运动信息，同时忽视在先场中的目标象素的运动信息。
文档编号H04N7/32GK1607827SQ20041010053
公开日2005年4月20日 申请日期2004年6月4日 优先权日2003年6月5日
发明者松崎英一, 井上健治 申请人:佳能株式会社