专利名称：格式变换装置及其方法
技术领域：
本发明是关于对数字影像的空间分辨率进行变换的装置及其方法。
背景技术：
表现影像空间分辨率的格式有QCIF格式、QVGA格式、SIF格式、CIF格式、NTSC格式、PAL格式、480P格式、720P格式、1080I格式等。因此，在输入多种分辨率的固定显示装置中，为了协调输出，必须进行空间分辨率变换。
通常，为了变换影像的空间分辨率，需要使用一种将输出影像的坐标在输入影像的坐标上进行再映射(Re-mapping)的反演映射(Inversemapping)方法。
图1是显示这种反演映射方法的例子。
当输入影像和输出影像的大小不同时，由于在输入影像坐标上映射的输出影像坐标不在一个输入影像坐标上，因此，需要一种利用周围输入影像坐标的像素值，决定输出影像坐标像素值的方法。
为此，我们将求得在输入影像坐标上映射的输出像素坐标的方法称为再采样(Re-sampling)。并且，我们将利用周围输入影像坐标的像素，决定上述再采样求得的输出影像坐标的像素值的方法称为插补(Interpolation)。
通过上述插补方法，决定所需要的周围输入影像的像素数量。
图2到图4是现存的变换空间分辨率的格式变换装置的一个例子的示意图，使用的是美国专利US 5,835,160技术。
该美国专利US 5,835,160技术使用图2的DDA(Digital DifferentialAnalyzers数字微分分析器)，变换空间分辨率。
即，每个输出像素，将增加比率(11-BIT RATIO REGISTER11-位比率寄存器)和以前累积值(12-BIT STATUS REGISTER12-位状态寄存器)相加，使用这样相加的累积值，变换空间分辨率。这里，特别是，如图3所示累积值的整数部分，移动输入取样。而且，小数部分显示了在输入样品之间，输出像素应该进行再采样的位置。即，在图1中，小数部分就是Sx和Sy。而且，插补滤波器的系数保持小数点2位。
此时，变换影像的空间分辨率把输入速率变换为输出速率，其处理时间是输入速率和输出速率中大速率的时间。即，当与输入影像的大小相比，输出影像小的执行降频转换(Down Conversion)时，需要输入速率大小的处理时间。相反，当进行与输入影像的大小相比，输出影像大的升频转换(Up Conversion)时，需要输出速率大小的处理时间。
因此，在上面提到的美国专利US 5,835,160的情况下进行升频转换时，需要输出速率大小的处理时间。这是由于在一个时钟周期期间，插补并输出一个输出像素的缘故。
发明内容
本发明为了解决上述问题，其目的是为使用者提供一种升频转换时，能够缩短处理时间的格式变换装置及其方法。
本发明的另外一个目的是为使用者提供一种升频转换时，处理时间与输入速率相同或者小于输出速率的格式变换装置及其方法。
为了实现上述目的，本发明格式变换装置由以下几个部分构成，并以此为特征接收输入/输出影像大小，检测格式信息，根据检测的格式信息，计算在两个输入像素之间要映射的输出像素的位置值，同时输出影像的再采样部；多个插补部。上述各个插补部的特征是从上述影像再采样部输出的相应输出像素的位置值中，生成插补滤波器的系数，利用生成的系数和输入像素，插补并生成上述输出像素位置的像素。
上述影像再采样部的特征是每个时钟周期，一边移动输入像素，一边输出在两个输入像素之间要映射的输出像素的位置值。
上述影像再采样部的特征是如果在两个输入像素之间要映射的输出像素的个数比上述多个插补部的个数多，在现在时钟周期，插补移动输入像素，输出上述插补部数量的输出像素的位置值后，在下一个时钟周期，一边移动输入像素，一边输出其余输出像素的位置值。
上述影像再采样部的特征是以现在输入像素的位置为基准，将其到要映射的输出像素位置的距离向相关输出像素的位置值输出。
本发明格式变换方法包括以下几个阶段，并以此为特征(a)接收输入/输出影像尺寸，检测格式信息，根据检测的格式信息，计算在两个输入像素之间要映射的输出像素的位置值，同时输出，移动输入像素的阶段；(b)按照在上述(a)阶段中输出的输出像素位置值的大小，并列地从上述(a)阶段输出的相关输出像素的位置值中生成插补滤波器的系数和利用生成的系数和输入像素，对上述输出像素位置的像素进行插补的过程，在一个时钟周期生成两个输入像素之间要映射的输出像素的阶段。
本发明的其他目的、特征及优点将通过附图对实施例的详细说明可以充分理解。
图1为在输入像素网格中，再采样输出像素的一个例子的示意图。
图2为现存的格式变换装置的一个实施例的示意图。
图3为图2中的DDA控制部的详细方框图。
图4为图3中的状态寄存器的详细示意图。
图5为按照1∶3进行升频转换时，在输入像素网格中，输出像素的位置的一个例子的示意图。
图6为本发明格式变换装置的一个实施例的构成方框图。
附图主要部分符号说明110影像再采样部 210-230插补部具体实施方式
下面，将参照附图对本发明的实例的结构和作用加以说明，依据
的本发明的构造和作用仅仅作为一个实施例进行说明，而本发明的上述技术思想和核心构成及作用并不局限于此。
通常，升频转换时，要插补的输出像素位于两个输入像素之间。
此时，如果利用输入/输出影像大小的信息，在变换空间分辨率前，能够预先知道要插补的输出像素的位置。
因此，在本发明中，通过在一个时钟周期期间，在两个输入像素之间同时插补生成多个输出像素，能够缩短空间分辨率变换时间。即，每个时钟周期，通过一边移动输入像素，一边插补位于两个输入像素之间的多个输出像素，能够达到减少处理时间的效果。
上述处理时间与输入速率相同或者小于输出速率。
图5是按照1∶3进行升频转换的实施例，如果知道输入/输出影像大小，可以知道在两个输入像素之间要映射的输出像素的数量及其位置。在图5的情况下，两个输入像素之间要映射的输出像素是2个。即，表示在两个输入像素之间，要插补的像素是2个。因此，输入像素每次要移动时，同时插补2个输出像素。
而且，上述两个要插补的输出像素的位置值是s1，s2。上述s1是将两个输入像素之间的距离规定为1时，从基准输入像素f(n-1)的位置到再采样位置x1为止的距离值，s2是到再采样位置x2的距离值。
图6是本发明格式变换装置的一个实施例的示意图，其由影像再采样部110和多个插补部210-230构成。在本发明中，将插补部的数量规定为3个，由于不同的设计者可能规定的数量不同，所以，并不仅仅限定在这个例子上。
在每个时钟周期，上述影像再采样部110移动输入像素，同时，每次移动输入像素时，将两个输入像素之间要映射的多个输出像素位置分别向多个插补部210-230输出。
上述各个插补部由以下几个部分构成从输入的输出像素位置值中生成插补滤波器的系数的系数产生器；利用生成的系数和输入像素，插补相关位置的输出像素的插补滤波器。
上述系数产生器利用影像再采样部110输出的像素位置值(fractional point；s)生成直线的、立体的插补滤波器等多相(polyphase)滤波器的系数。
而且，上述系数产生器将输出像素的位置值作为地址，在已经存储的系数中，可以通过访问(Look up)的方式实现。
在按照上述结构构成的本发明中，影像再采样部110接收输入/输出影像大小，检测格式比，根据检测的格式比，计算在两个输入像素之间要映射的输出像素的位置值。举例来说，如果格式变换比是图5中所显示的1∶3，在两个输入像素之间要映射的输出像素的位置值是s1，s2。各个输出像素的位置值分别向各个插补部输出。
即，第1输出像素位置值s1向第1插补部210输出，第2输出像素位置值s2向第2插补部220时输出。
上述第1插补部210的系数产生器从上述输出像素位置值s1生成滤波器系数。
此时，在本发明中，以直线插补为例进行说明。上述系数产生器从像素位置值s1生成2个系数C0(＝1-s1)，C1(＝s1)。上述系数可以通过计算像素位置值s1生成，预先构成各个系数的访问表后，将上述位置值s1作为地址，在存储的系数中，可以读取一个，也可以生成一个。将在上述第1插补部210的系数产生器中产生的系数向插补滤波器输出。上述插补滤波器利用系数C0，C1，生成上述输出像素位置s1的输出像素x1。下面，以直线插补为例进行说明，上述输出像素x1按照下面的数学公式1插补生成。
数学公式1x1＝f(n-1)*C0+f(n)*C1同样，接收输出像素位置值s2的第2插补部220的系数产生器利用输出像素位置值s2，生成滤波器系数C0，C1后，向插补滤波器输出。上述插补滤波器按照上面的公式1，将各个系数和输入像素相乘后相加，生成输出像素位置s2的输出像素x2。
本发明的特点是每个时钟周期，在影像再采样部110，移动输入像素，每次移动输入像素时，多个输出像素位置同时向多个插补部分别输出，同时插补生成多个输出像素。
此时，如果在上述两个输入像素之间要映射的输出像素的数量比插补部的个数多，不移动输入像素，在下一个时钟周期，输出剩余的输出像素位置值。举例来说，如果在两个输入像素之间要映射的输出像素的数是5，如图6所示，插补部的个数是3个，在一个时钟周期，输出3个输出像素位置值，不移动输入像素。然后，在下个时钟周期，一边移动输入像素，一边重新输出2个输出像素位置值。
另一方面，在本发明中所使用的用语(terminology)可能选择了现在广泛使用的普通用语，在特定情况下，也存在申请人设定的用语。在这种情况下，由于在本发明相应说明部分详细记载了这一用语所具有的意义，应该充分理解其并不是单纯的用语名称，而且还具有更深刻的意义。
本发明格式变换装置及其方法的特点是升频转换时，通过在一个时钟周期同时插补并生成在两个输入像素之间要映射的多个输出像素，达到缩短格式变换时间的效果。尤其是，由于提高了作业处理量(Throughput)，使处理时间减少。所以，通过一个格式变换机，在一个输出垂直同步区间(VSYN)，可以处理2个输入影像。即，本发明格式变换装置及其方法具有只使用一个格式变换机，能够处理主画面/次画面的优点。而且，当只处理1个输入影像时，动作速度慢，具有可以低电力进行处理的优点。
通过上述说明，本领域工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更和修改。
因此，本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利范围来确定其技术性范围。
权利要求
1.格式变换装置，其特征在于，由以下几个部分构成接收输入/输出影像大小，检测格式信息，根据检测的格式信息，计算在两个输入像素之间要映射的输出像素的位置值，并将其输出的影像再采样部；多个插补部；上述各个插补部从上述影像再采样部输出的相应输出像素的位置值中，生成插补滤波器的系数，利用生成的系数和输入像素，插补并生成上述输出像素位置的像素。
2.如权利要求1所述的格式变换装置，其特征在于每个时钟周期，上述影像再采样部一边转移输入像素，一边输出在两个输入像素之间要映射的输出像素的位置值。
3.如权利要求2所述的格式变换装置，其特征在于如果在两个输入像素之间要映射的输出像素的个数比上述多个插补部的个数多，在现在时钟周期，影像再采样部不转移输入，根据上述插补部的数量输出像素的位置值后，在下一个时钟周期，一边转移输入像素，一边输出其余输出像素的位置值。
4.如权利要求项2所述的格式变换装置，其特征在于上述影像再采样部以现在输入像素的位置为基准，将其到要映射的输出像素位置的距离向相关输出像素的位置值输出。
5.如权利要求项2所述的格式变换装置，其特征在于上述各个插补部由以下几个部分构成从输入的输出像素位置值中生成插补滤波器的系数产生器；利用生成的系数和输入像素，对相关位置的输出像素进行插补的插补滤波器。
6.如权利要求项5所述的格式变换装置，其特征在于上述系数产生器预先将上述输出像素的位置值的系数进行访问表化后，将上述影像再采样部输出的输出像素的位置值作为地址，在上述访问表中读取并生成相关系数。
7.格式变换方法，其特征在于，包括以下几个阶段(a)接收输入/输出影像大小，检测格式信息，根据检测的格式信息，计算在两个输入像素之间要映射的输出像素的位置值并将其输出，转移输入像素的阶段；(b)按照在上述(a)阶段中输出的输出像素位置值的大小并列地从上述(a)阶段输出的相关输出像素的位置值中生成插补滤波器的系数，利用生成的系数和输入像素，对上述输出像素位置的像素进行插补的过程，在一个时钟周期生成两个输入像素之间要映射的输出像素的阶段。
8.如权利要求项7所述的格式变换方法，其特征在于上述(a)阶段，以现在输入像素的位置为基准，直到要映射的输出像素位置为止的距离向相关输出像素的位置值输出。
全文摘要
格式变换装置及其方法的特征是当输入影像的尺寸比输出影像的尺寸小，进行升频转换时，通过在一个时钟周期同时插补并生成在两个输入像素之间要映射的多个输出像素，达到缩短格式变换时间的效果。
文档编号H04N7/01GK1893616SQ200510035640
公开日2007年1月10日 申请日期2005年7月7日 优先权日2005年7月7日
发明者金大重 申请人:乐金电子(惠州)有限公司