具体实施方式
本发明是提供一种解交错装置及方法及动态字幕补偿器，是利用多个相关联图场(field)以判断多条检测线(detecting line)是否为字幕线(caption line)，通过字幕线的特性界定出字幕区域，并对字幕区域内的像素进行移动补偿(motioncompensation)，然后依据像素是属于前景(foreground)像素或背景(background)像素而得到校正后的像素数据。
请参照图1，其绘示依照本发明较佳实施例的解交错装置的方块图。于本实施例中，兹举解交错器与动态字幕补偿器配合运作为例做说明，然需注意的是本发明的动态字幕补偿器可单独运作，并不做限制。解交错装置10包括一解交错器(de-interlacer)20、一动态字幕补偿器(moving caption compensator)30以及一多任务器40。解交错器20依据一当前图场及多个相关联图场得到一目标像素的解交错像素数据DEI_OUT。于本实施例中，现举四个相邻图场，包括前一图场pre、当前图场cur、次一图场nxt及后一图场aft，为例做说明，然并不做限制，端视解交错方法所需的相关联图场为何而定。
动态字幕补偿器30依据这些图场界定当前图场cur的一字幕区域且得到相对应此字幕区域的一区域移动向量(motion vector)及一区域可靠度(confidence)。其中，动态字幕补偿器30所界定的当前图场的字幕区域可不只一个，其亦可于当前图场内界定多个字幕区域，并分别得到相对应的区域移动向量及区域可靠度。凡界定字幕区域者，皆属本发明欲保护的范围。
当目标像素属于字幕区域，动态字幕补偿器30依据至少这些图场的部份及区域移动向量进行移动补偿得到目标像素的补偿像素数据MCCU_OUT，并依据区域移动向量及区域可靠度判断目标像素为一前景像素或一背景像素以输出一补偿选择信号MCCU_SEL。多任务器40受补偿选择信号MCCU_SEL控制而输出解交错像素数据DEI_OUT或补偿像素数据MCCU_OUT为目标像素的校正像素数据DATA_OUT。
请参照图2，其绘示依照本发明较佳实施例的动态字幕补偿器的方块图。动态字幕补偿器30包括一字幕区域界定区块310、一前景/背景判断区块320以及一移动补偿区块330。字幕区域界定区块310实质上是对当前图场cur上多条检测线进行估算，以决定检测线是否为字幕线及其整体的移动向量。其中，每一条检测线均对应一扫描线，或是每一条检测线均对应一数据线。亦即，动态字幕补偿器30可对水平字幕进行动态补偿(当对应至扫描线时)，亦可对垂直字幕进行动态补偿(当对应至数据线时)，并不做限制。
字幕区域界定区块310依据当前图场cur及多个相关联图场pre、nxt及aft，分别估量当前图场cur的多条检测线上每一个像素的移动向量MV_P及这些检测线的像素灰阶反转次数TO。之后，字幕区域界定区域310依据像素的移动向量MV_P及像素灰阶反转次数TO决定检测线是否为一字幕线，并依据这些字幕线的特性界定得到字幕区域，且得到相对应的区域移动向量MV_R及区域可靠度CR_CONF。
字幕区域界定区块310包括一反转检测单元(turnover detecting unit)312、一移动估量单元(motion estimating unit)314、一字幕线检测单元316以及一字幕区域检测单元318。反转检测单元312用以检测当前图场cur的多条检测线上的像素灰阶反转次数TO。若检测线属于非字幕线而属于影像的话，则检测线上像素的灰阶值会较偏向于连续，而比较少会产生像素灰阶反转的现像。反的，若检测线属于字幕线的话，则检测线上像素的灰阶值较常产生像素灰阶反转的现像。
移动估量单元314依据当前图场cur及多个相关联图场pre、nxt及aft分别估量这些检测线上每一个像素的移动向量MV_P。其中，移动估量单元314是计算这些检测线上的每一个像素于当前图场cur及这些相关联图场pre、nxt及aft中两两同位场(parity-field)间，于一搜寻区间(search window)内的多个方向上的像素灰阶跨差(cross difference)，并取每一个像素对应的这些像素灰阶跨差的最小值为像素的移动向量MV_P。其中，可进一步限定这些像素灰阶跨差的最小值小于一第一临界值。
请参照图3A及图3B，其绘示依照本发明较佳实施例的移动估量示意图。本实施例是以前一图场pre、当前图场cur、次一图场nxt及后一图场aft为例做说明，其中前一图场pre及次一图场nxt是同位场，当前图场cur及后一图场aft是同位场。于图3A中，移动估量单元314是计算像素于两两同位场的前一图场pre及次一图场nxt间的像素灰阶跨差diff1，及当前图场cur及后一图场aft间的像素灰阶跨差diff2。
此外，在两两同位场间，移动估量单元314是计算一搜寻区间内的多个方向上的像素灰阶跨差。于图3B中是以搜寻区间为{-3，+3}为例做说明，然而并不限制，端视可运用的系统硬件资源而定。于图3B中，若以精准度为1/2像素为例(非限定)，则在搜寻区间为{-3，+3}的情况下，移动估量单元314可计算a、b、c、…、m及1共13个方向上的像素灰阶跨差。其中，不同方向的像素灰阶跨差可依需求而被赋予不同的权重。移动估量单元314取这些像素灰阶跨差的最小值为像素的移动向量MV_P。其中可限定最小值小于一第一临界值才被采用为移动向量MV_P。
字幕线检测单元316用以依据每一条检测线的像素灰阶反转次数TO及这些检测线上每一个像素的移动向量MV_P，分别判断检测线是否为字幕线并得到分别对应这些检测线的多个最可能移动向量MV_L。其中，若检测线属于字幕线的话，则检测线上像素的灰阶值较常产生像素灰阶反转的现像。
因此，当检测线上的像素灰阶反转次数TO大于一第二临界值，且检测线上的所有像素的移动向量MV_P的众数大于一第三临界值，则字幕线检测单元316判断检测线为字幕线，输出对应的检测信号IS_CL为“TRUE”，并取众数为检测线的最可能移动向量MV_L。其中，由于本实施例实质上是针对移动字幕进行补偿，故可进一步限定最可能移动向量MV_L不为零向量，亦即检测线上的所有像素的主要移动向量若为零向量，则采用次要移动向量为最可能移动向量MV_L。
字幕区域检测单元318是依据多条字幕线界定出字幕区域且得到字幕区域的区域可靠度CR_CONF，并依据这些最可能移动向量MV_L得到区域移动向量MV_R。其中，字幕区域检测单元318可界定不只一个字幕区域。对于每一个被界定的字幕区域，字幕区域检测单元318会得到相对应的区域移动向量及区域可靠度。此外，对于字幕线，字幕区域检测单元318会设定相对应的字幕线信号IS_CR为“TRUE”，对于非字幕线则设定为“FALSE”。
字幕区域检测单元318可依据当前图场cur及前一图场pre的多条字幕线而界定字幕区域，并依据这些字幕线的多个最可能移动向量MV_L得到区域移动向量MV_R。现提供一种判断原则以检测并界定字幕区域，然并不限于此。请参照图4A，其绘示依照本发明较佳实施例的字幕区域检测的一例示意图。于图4A中，A、B及C表示为当前图场cur的检测线，D、E、…、J及K表示为前一图场pre的检测线。其中，检测线A～F设定为第一群组G1，检测线G～K设定为第二群组G2。第一群组G1较第二群组G2具有较高的判定优先权(priority)。
于第一群组G1中，若A～C的任两条检测线具有相同的最可能移动向量MV_L1，D～F的任两条检测线具有相同的最可能移动向量MV_L2，且MV_L1相等于MV_L2，则最可能移动向量MV_L1即为区域移动向量MV_R。或者，若A～C的三条检测线具有相同的最可能移动向量MV_L1，则最可能移动向量MV_L1即为区域移动向量MV_R。再或者，若D～F的三条检测线具有相同的最可能移动向量MV_L2，则最可能移动向量MV_L2即为区域移动向量MV_R。
若上述的第一群组G1的判断条件均失败(fail)，则检视第二群组G2中，G～K的任三条检测线具有相同的最可能移动向量MV_L3，则最可能移动向量MV_L3即为区域移动向量MV_R。或者，J及K两条检测线具有相同的最可能移动向量MV_L4，则最可能移动向量MV_L4即为区域移动向量MV_R。
然字幕区域检测单元318亦可仅依据当前图场cur的多条字幕线即界定字幕区域并得到区域移动向量MV_R，并不做限制。请参照图4B，其绘示依照本发明较佳实施例的字幕区域检测的另一例示意图。于图4B中，A、B、…、F及G表示为当前图场cur的检测线。其中，检测线A～D设定为第一群组G1，检测线D～G设定为第二群组G2。于第一群组G1中，若A～D的任三条检测线具有相同的最可能移动向量MV_L3，则最可能移动向量MV_L3即为区域移动向量MV_R。或者，若A～C的任两条检测线具有相同的最可能移动向量MV_L4，则最可能移动向量MV_L4即为区域移动向量MV_R。同理可应用于第二群组G2中。
值得注意的是，在本发明较佳实施例中，单一字幕区域实质上是具有相似移动向量的多条相邻检测线所组成的一群组。并非字幕区域内的所有检测线均须为字幕线，亦并非字幕区域内的所有检测线均须具有相同的最可能移动向量。
字幕区域检测单元318亦依据字幕区域内的多条检测线上具有最可能移动向量MV_L的像素数量，得到字幕区域的区域可靠度CR_CONF。其中，若单一检测线上，具有最可能移动向量MV_L的像素数量达到一预定数量，则此检测线会被视为真字幕线(true caption line)。字幕区域检测单元318依据真字幕线的数目与所有字幕线的数目比例决定区域可靠度CR_CONF，真字幕线的数目越多，区域可靠度CR_CONF越高。区域可靠度CR_CONF例如介于0～3。
前景/背景判断区块320依据该目标像素的移动向量MV_P、区域移动向量MV_R及区域可靠度CR_CONF判断目标像素为前景像素或背景像素，以输出补偿选择信号。前景/背景判断区块320包括一临界值调整单元(threshold adjustingunit)322及一前景/背景检测单元(foreground/background detecting unit)324。临界值调整单元322依据区域可靠度CR_CONF动态地设定一第四临界值及一第五临界值。
前景/背景检测单元324用以比较第四临界值与对应目标像素的一搜寻区间内的所有像素的移动向量与区域移动向量MV_R间的整体差异度。现举搜寻区间为{-3，3}为例做说明，前景/背景检测单元324分别对搜寻区间内7个像素的移动向量MV_P与区域移动向量MV_R进行比较，并依据比较的结果得到各别的差异度。若各别差异度的总和小于第四临界值，则目标像素可被视为前景像素；若各别差异度的总和大于第四临界值，则目标像素可被视为背景像素。
此外，前景/背景检测单元324亦可用以依据第五临界值对目标像素进行一梳形检测，以防止背景像素亦被错误地使用区域移动向量MV_R进行移动内插补偿。若前景/背景检测单元324未检测到梳形现象，则目标像素可被视为背景像素；若前景/背景检测单元324检测到梳形现象，则目标像素可被视为背景像素。对于前景/背景检测单元324而言，上述的差异度比较及梳形检测可只采用其中之一以判断该目标像素为前景像素或背景像素。
然而前景/背景检测单元324亦可两者均采用，当目标像素被判断为前景像素时，前景/背景检测单元324输出补偿选择信号MCCU_SEL至多任务器40，使得多任务器输出补偿像素数据MCCU_OUT为目标像素的校正像素数据DATA_OUT。当目标像素被判断为背景像素时，前景/背景检测单元324输出补偿选择信号MCCU_SEL至多任务器40，使得多任务器输出解交错像素数据DEI_OUT为目标像素的校正像素数据DATA_OUT。
移动补偿区块330用以当目标像素属于字幕区域，依据至少多个相关联图场的部份及区域移动向量MV_R进行移动补偿，并判断目标像素所属的检测线是否为一下拉(pull-down)字幕线以得到目标像素的补偿像素数据MCCU_OUT。移动补偿区块330包括一移动补偿单元332以及一下拉字幕校正单元334。
移动补偿单元332用以当目标像素属于字幕区域，依据前一图场pre及次一场图nxt、区域移动向量MV_R，对目标像素进行移动补偿而得到内插像素数据PO1。其中，若区域移动向量MV_R为一偶向量，则取相对于目标像素具有一半区域移动向量(MV_R)/2的两个像素数据取中间值而得到内插像素数据PO1。
而若区域移动向量MV_R为一奇向量，则请参考图5，其绘示依照本发明较佳实施例的移动补偿的一例的示意图。于图5中，☆代表目标像素，x及z为前一图场pre的像素，y及w为次一图场nxt的像素。移动补偿单元332取像素x及y的平均值，像素z及w的平均值与像素x、y、z及w的平均值进行梳形检测。其中，若像素x及y的平均值，与像素z及w的平均值的差异过大，则目标像素被视为背景像素。否则，取三个平均值中产生最小梳形现象者为内插像素数据PO1。
下拉字幕校正单元334用以判断目标像素所属的检测线是否为下拉字幕线，以决定是否对目标像素进行下拉字幕校正。若目标像素所属的检测线是被判断为下拉字幕线，例如为剧院影像式的3:2下拉字幕线或2:2下拉字幕线，则下拉字幕校正单元334依据传统下拉字幕的解交错方式，基于前一图场pre及次一图场nxt得到下拉字幕校正的结果，并输出为补偿像素数据MCCU_OUT。若目标像素所属的检测线是被判断非为下拉字幕线，则下拉字幕校正单元334输出目标像素的移动补偿的结果PO1为补偿像素数据MCCU_OUT。
此外，若目标像素非属于字幕区域时，则移动补偿单元332依据前一图场pre及次一场图nxt、区域移动向量MV_R所得到的内插像素数据PO1的值是“X”(don’tcare)。此时，下拉字幕校正单元334输出内插像素数据PO1为补偿像素数据MCCU_OUT，亦即补偿像素数据MCCU_OUT的值亦为“X”(don’t care)。因此，当动态字幕补偿器30是独立运作时，且目标像素非属于字幕区域，动态字幕补偿器30输出的值为“X”(don’t care)，可视为不动作。
本发明亦提供一种解交错方法，请参照图6，其绘示依照本发明较佳实施例的解交错方法的流程图。于步骤S600中，依据一当前图场及多个相关联图场得到一目标像素的解交错像素数据。于步骤S610中，依据这些图场界定当前图场的一字幕区域且得到相对应的一区域移动向量及一区域可靠度，且当目标像素属于字幕区域，依据至少这些图场的部份及区域移动向量进行移动补偿得到目标像素的补偿像素数据，并依据区域移动向量及区域可靠度判断目标像素为一前景像素或一背景像素以输出一补偿选择信号。于步骤S620中，依据补偿选择信号输出解交错像素数据或补偿像素数据为目标像素的校正像素数据。
请参照图7，其绘示依照本发明较佳实施例的解交错方法的步骤S610的详细流程图。于步骤S612中，依据当前图场及这些相关联图场分别估量当前图场的多条检测线上每一个像素的移动向量及这些检测线的像素灰阶反转次数，以决定这些检测线是否为一字幕线，并依据这些字幕线界定字幕区域且得到区域移动向量及区域可靠度。于步骤S614中，依据目标像素的移动向量、区域移动向量及区域可靠度判断目标像素为前景像素或背景像素以输出补偿选择信号。于步骤S616中，当目标像素属于字幕区域，依据至少这些图场的部份及区域移动向量进行移动补偿，并判断目标像素所属的检测线是否为一下拉字幕线以得到目标像素的补偿像素数据。
上述的解交错方法，其详细原理是已叙述于解交错装置10中，故于此不再重述。
本发明上述实施例所揭露的解交错装置及方法及动态字幕补偿器，具有多项优点，以下仅列举部分优点说明如下：
本发明所揭露的解交错装置及方法及动态字幕补偿器，利用多个相关联图场估算检测线上每一个像素的移动向量及检测线的像素灰阶反转次数，以判断多条检测线是否为有效字幕线及其最可能移动向量。再通过邻近字幕线的特性界定出由多条检测线所构成的字幕区域，并在整个影像中依照所有字幕线的可信度估算出此整个图像的字幕可信度。并对字幕区域内的像素进行移动补偿，然后依据像素是属于前景像素或背景像素而得到校正后的像素数据。对于类似剧院影像式之下拉(pull-down)移动字幕，则有下拉字幕检测来提供合适的移动向量。
此外，本发明所揭露的解交错装置及方法及动态字幕补偿器亦先分辨出目标像素是属于前景像素或背景像素。若目标像素为前景像素，则通过估算所找到的移动向量在时间域方向以不同场的内插法来进行移动补偿。若目标像素为背景像素，则以其它既有的解交错方法(包含具动态适应性、或动态补偿)来进行补偿。故本发明所揭露的解交错装置及方法及动态字幕补偿器，不仅可对于整个影像进行解交错，亦可对移动字幕进行了移动补偿。如此一来，即可减少诸多不良视觉效果的产生，例如闪烁、线条抖动及不平顺等，而获得较佳的解交错影像画面。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等同的改变或替换。因此，本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。