数字式电视接收机的去隔行装置和方法 本发明涉及一种数字式电视接收机，更具体地说，涉及一种能够把当NTSC视频或DTV格式中的隔行扫描视频转换为逐行扫描视频的数字式电视接收机的去隔行装置和方法。
众所周知，当前NTSC电视系统使用隔行扫描视频，VGA等则使用逐行扫描视频。从逐行扫描视频转换为隔行扫描视频是容易的。但是，相反从隔行扫描转换为逐行扫描是十分困难的。一般地讲，用于将隔行扫描视频转换成逐行扫描视频的去隔行装置填充一个半帧中的空白像素，以提供一个全帧。当前众所瞩目的数字式电视接收机支持逐行扫描视频的帧数据显示。因此，如果视频信息源是一个隔行扫描半帧数据，那么在转换成逐行扫描帧数据之前应当把数据去隔行。在半帧中填充空白像素以提供全帧的去隔行处理中，有一种把前一半帧信息本身插入到当前半帧行中的非运动补偿半帧间内插方法(non-motioncompensationinter-field interpolation method)，一种重复使用当前半帧本身的行半帧信息的倍行方法(1ine doubling method)，和一种使用当前半帧本身的线性行内插的半帧内插入方法(intra-field interpolation method)。这些方法的优点在于只需要简单的硬件来执行这些方法。与此相反，倍行方法表现出整体画面质量地严重下降，非运动补偿半帧间内插方法在对具有运动部分画面内插后表现出画面质量实质性的降低，而半帧内内插方法在对非运动部分的内插后表现出画面质量的实质性的降低。在把隔行扫描信息转换为逐行扫描信息的方法中，有Bernard(USP,5,027,201)和Faroudia(USP,5,194,451)提出的方法，虽然这些方法可以提供出色的画面质量，但是由于这些方法需要大容量的存储器和复杂的过程，因而存在着接收机价格高的问题。
因此，本发明致力于克服了由于有关技术的局限和缺点造成的一种或多种问题的数字式电视接收机的去隔行装置和方法。
本发明的一个目的是要提供一种能够凭借简单的硬件经济地提供优良的画面的数字式电视接收机去隔行装置和方法。
本发明的另一个目的是要提供一种能够经济地提供优良画面的数字式电视接收机。
下面的说明将揭示本发明的附加特征和优点，并且从说明中对它们部分地了解，或从对本发明的实践中得到体会。通过写出的说明书及其权利要求以及附图特别指出的结构可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
为完成这些和其它优点和根据本发明的目的，作为具体实例和一般性的说明，在数字式电视接收机的去隔行装置和方法中，有一个用于存储三个半帧数据的视频信号的存储器。检测一个第一半帧数据的至少一个数据级的图形，该第一半帧数据就是当前半帧数据，和检测第三半帧数据中的至少一个像素值的数据级的图形，该第三半帧数据领先第一半帧数据两个半帧，并与第一半帧数据中至少一个象素值相对应。然后，得到第一半帧数据中至少一个像素值与第三半帧数据中至少一个像素值的差信号，并得到第一与第三半帧数据的图形的差信号。接下来，利用像素值的差信号和图形的差信号获得运动信号。
应当理解上述的一般性说明和下面的详细说明只是示例性和解释性的，并且只是为了对权利要求中提出的本发明的进一步解释。
包括的附图是为了提供对本发明更好地理解并且构成了本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例并且与说明书一同用来解释本发明的原理。
附图中：
图1示出了根据本发明的一个优选实施例的获得内插像素的内插值的方法的各个步骤；
图2a示出了根据本发明的第一优选实施例的用于处理数字视频的装置的系统的方框图；
图2b示出了根据本发明的第二优选实施例的用于处理数字视频的装置的系统的方框图；
图3示出了图2b中装置的详细的方框图；
图4a-4e示出了亮度分布图形各个实例的曲线图；
图5a示出了亮度分布图形的一个例子的曲线图；
图5b示出了根据本发明在获得亮度分布图形中考虑的各像素的分布的示意图；和
图6示出了根据本发明的获得亮度分布图形差和亮度差的方法的步骤。
现在对本发明的优选实施例进行详细的说明，附图中示出了优选实施例的例子。图1示出了根据本发明的一个优选实施例的获得内插像素的内插值的方法的各个步骤。
参考图1，根据本发明的一个优选实施例的获得内插像素的内插值的方法的各个步骤从检测一个第一半帧数据中的一任意行(此后称为“第一行”)上的一个像素值a[t(n)](此后称为“第一像素值”)及其周围像素al[(n)],ar[t(n)]，和在第一半帧数据中的另一任意行(此后称为“第二行”)上的一个像素值b[t(n)](此后称为“第二像素值”)及其周围像素bl[(n)],br[t(n)]的数据级的图形开始。然后，检测一个第三半帧数据中的一任意行(此后称为“第一行”)上的一个像素值a[t(n-2)](此后称为“第一像素值”)及其周围像素al[(n-2)],ar[t(n-2)]，和在第三半帧数据中的另一任意行(此后称为“第二行”)上的一个像素值b[t(n-2)](此后称为“第二像素值”)及其周围像素bl[(n-2)],br[t(n-2)]的数据级的图形。获得了第一半帧数据数据中的第一像素值a[t(n)]及其周围像素al[(n)],ar[t(n)]的数据级的图形与在第三半帧数据中的第一像素值a[t(n-2)]及其周围像素al[(n-2)],ar[t(n-2)]的数据级的图形的差信号，以及第一半帧数据中的第二像素值b[t(n)]及其周围像素al[(n)],ar[t(n)]的数据级的图形与第三半帧数据中的第一像素值a[t(n-2)]及其周围像素al[(n-2)],ar[t(n-2)]的数据级图形的差信号。和获得了第一半帧数据中的第一像素值a[t(n)]与第三半帧数据中的第一像素值a[t(n-2)]的差信号，并且获得获得了第一半帧数据中的第二像素值b[t(n)]与第三半帧数据中的第二像素值b[t(n-2)]的差信号。在确定运动信号中使用这些差信号，因而获得一内插像素的内插值。
图2a和2b每个示出了根据本发明一个优选实施例的处理数字式视频装置的系统的方框图。
参考示意性地示出了根据本发明第一优选实施例的一个处理数字式视频装置的系统的方框图的图2a，其中仅使用了一个半帧数据中一行上的像素值，该装置包括一个利用第一半帧数据中第一行上的第一像素值a及其周围像素值，即，右和左像素值al和ar，检测亮度分布图形的第一图形检测单元110；一个利用第三半帧数据中第一像素值a及其右和左像素值al和ar检测亮度分布图形的第二图形检测单元130；一个用于获得第一图形检测单元110与第二图形检测单元130中检测到的亮度分布图形上的差信号的图形差检测单元120；一个用于获得第一半帧数据中第一像素值与第三半帧数据中第一像素值a的亮度差信号的亮度差检测单元140；一个用于分别映射亮度差信号和图形差信号的映射器150；和一个用于比较来自映射器150的差信号并且选择一个较大的值作为一个内插像素的运动信号的比较器160。参考号170代表一个用于接收视频信号的天线，参考号180代表一个用于仅把来自接收的视频信号同步化为一个恰当的频道信号的调谐器，参考号190代表一个用于产生同步频道信号的中频信号的IF信号产生单元，和参考号200代表一个用于把中频信号存储在三个半帧数据单元中的寄存器。寄存器200有多个行存储器。
参考示出了当使用了一个半帧数据中两个行像素值的场合的一个实例的图2b，根据本发明的第二优选实施例的处理数字视频的装置包括一个利用第一半帧数据中第一行上的第一像素值a及其右和左像素值al和ar检测亮度分布图形的第一图形检测单元210；一个利用第三半帧数据中第一行上的第一像素值a及其右和左像素值al和ar检测亮度分布图形的第二图形检测单元220；一个用于检测在第一图形检测单元210与第二图形检测单元220中检测到的亮度分布图形上的差信号(信号差的绝对值)的第一图形差检测单元270；一个利用第一半帧数据中第二行上的第一像素值b及其右和左像素值bl和br检测亮度分布图形的第三图形检测单元230；一个利用第三半帧数据中第二行上的第一像素值b及其右和左像素值bl和br检测亮度分布图形的第四图形检测单元240；一个用于检测在第三图形检测单元230与第四图形检测单元240中检测到的亮度分布图形的差信号的第二图形差检测单元280；一个用于比较来自第一图形差检测单元270和第二图形差检测单元280的值并且选择较大的一个的第一比较单元290；一个用于检测第一半帧数据与第三半帧数据中的第一行上的第一像素值a的亮度差的第一亮度差检测单元250；一个用于检测第一半帧数据与第三半帧数据中第二行上的第一像素值b的亮度差的第二亮度差检测单元260；一个用于比较来自第一亮度差检测单元250与第二亮度差检测单元260的值并且选择较大的一个的第二比较单元300；一个用于分别映射来自第一比较单元290与第二比较单元300的值的映射器310；和一个用于比较在映射器310中映射的值并且选择一个较大的值作为一运动范围的信号的第三比较单元320。图2b中未解释的参考号330代表天线，340代表一调谐器，350代表一IF信号产生单元，360代表一寄存器。
如上所述，在利用一行的去隔行装置的场合，计算并映射第一半帧数据与第三半帧数据中的像素值上的亮度差值和第一半帧数据与第三半帧数据中的像素值的亮度分布上的图形差值。映射值的较大的值被用于计算运动的范围。在利用两行的去隔行装置的场合，映射在半帧数据中的每一行中获得的亮度差值和亮度分布图形差值的各自的较大值，并且把映射值的较大值用于运动范围的计算。此外，为了更准确地预测运动的范围，可以使用一个中值过滤单元。在视频信息的编码或传输中噪声分量可能会混入确定的内插像素的运动信号中。因此，中值过滤单元滤除可能在亮度差值和亮度分布图形差值计算中混入的噪声分量和使具有运动的部分成组。并且可以在中值过滤单元之后增加一个扩展单元。扩展单元把视频信号的成组的具有运动部分扩展到周围像素，以确定运动的范围。此外，上述的去隔行装置把一个视频信号存储在三个半帧数据单元中。即，去隔行是在从当前半帧数据也就是第一半帧数据开始至领先第一半帧数据之前两个半帧数据的第三半帧数据的三个半帧数据单元中进行的。这就是说，通过利用诸如简单的半帧存储器之类的装置和使用像素亮度差值和像素亮度分布图形差的简单处理，可以简单地获得运动的范围。此外，通过利用运动范围，可以确定内插像素的内插值。最终，可以利用简单的硬件实现去隔行装置。
以下参考附图说明用于本发明的数字式电视接收机的去隔行装置的实施例。图3示出了用于说明本发明的去隔行装置实施例的方框图，包括一个用于存储作为当前半帧数据的第一半帧数据，领先第一半帧数据一个半帧的第二半帧数据，和领先第一半帧数据两个半帧的第三半帧数据的半帧数据寄存单元410，一个用于接收来自半帧数据寄存单元410的当前半帧数据中领先当前行一行的行上的数据并检测亮度分布图形和亮度的第一图形和亮度检测单元420，一个用于接收来自半帧数据寄存单元410的领先当前半帧数据两个半帧数据的半帧数据中在具有与当前行相同空间位置的行前面一行上的数据并检测亮度分布图形和亮度的第二图形和亮度检测单元430，一个用于从第一图形和亮度检测单元420和第二图形和亮度检测单元430获得亮度分布图形和亮度差的第一差检测单元440，一个用于从半帧数据寄存单元410接收当前半帧数据中当前行数据并检测亮度分布图形和亮度的第三图形和亮度检测单元450，一个用于接收来自半帧数据寄存单元410的领先当前半帧数据两个半帧数据的第三半帧数据中具有与当前行上数据相同空间位置的一行上的数据并检测亮度分布图形和亮度的第四图形和亮度检测单元460，一个用于从第三图形和亮度检测单元450和第四图形和亮度检测单元460获得亮度分布图形和亮度差的第二差检测单元470，一个用于提供来自半帧数据寄存单元410的正好领先当前半帧数据一个半帧数据的第二半帧数据中当前要内插位置上的像素值C与来自半帧数据寄存单元410的作为当前半帧数据的第一半帧数据中当前要内插位置上像素值的上面和下面位置上的像素值的平均值的平均过滤器480，一个用于从分别来自第一差检测单元440和第二差检测单元470的经过映射并从映射值中选择较大的一个值的亮度分布图形差和亮度差中选择较大值的组合器490，一个用于从来自组合器490的值中消除的噪声并使信号中具有运动部分成组的中值过滤器500，一个用于把在中值过滤器500中消除了噪声的成组像素中的具有运动的部分扩展点相邻像素的扩展单元510，一个用于根据来自扩展单元510的运动范围混合来自半帧数据寄存单元410正好领先当前半帧数据一个半帧的第二半帧数据中当前要内插位置上的像素值和来自平均过滤器480的值的软开关520，和一个用于利用来自半帧数据寄存单元410的当前半帧的行数据和来自软开关520的内插行数据改变许多垂直行的垂直行改变单元530。
以下参考图4a-6说明根据上述去隔行装置的去隔行方法的步骤。半帧数据寄存单元410是一个具有能够存储全部三个半帧数据容量的存储器；三个半帧数据是当前半帧数据(或第一半帧数据)和以当前半帧数据为基准的过去的两个半帧数据(第二半帧数据和第三半帧数据)。
第一图形和亮度检测单元420和第二图形和亮度检测单元430分别利用都是来自半帧数据寄存单元410的第一半帧数据中领先当前行数据一行的一个行数据和上述行数据相同空间位置上的第三半帧数据中的一个行数据获得亮度分布图形和亮度。第一差检测单元440获得分别由第一图形和亮度检测单元420和第二图形和亮度检测单元430检测到的亮度分布图形和亮度的差信号。第三图形和亮度检测单元450和第四图形和亮度检测单元460分别利用都是来自半帧数据寄存单元410的第一半帧数据中的当前行数据和第三半帧数据中与当前行数据相同空间位置上的一个行数据检测亮度分布图形和亮度。第二差检测单元470获得分别在第三图形和亮度检测单元450和第四图形和亮度检测单元460中得到的亮度分布图形和亮度的差。
上述亮度分布图形基于三个像素值的亮度，其能够以图4a-4e所示的五种情况表示。可以把亮度分布图形的概念扩展到多于三个像素的情况。例如，当亮度分布图形与图5a中所示相同并且像素al,a和ar的亮度在时间Ti分别为Ba,Bal和Bar时，亮度分布图形可以用下面的等式(1)和(2)定量地表示，
Pali=Bai-Bali………………(1)
Pari=Bai-Bari………………(2)进行许多所需行的亮度分布图形的定量。
第一和第二差检测单元440和470利用在第一至第四图形和亮度检测单元420,430,450和460中根据等式(1)和(2)获得的定量值计算亮度分布图形的差值和亮度的差值。例如，上述对亮度分布图形的定量过程是根据如图5b所示的三个半帧上的像素值进行的。利用在时间Ti和Tk计算的亮度分布图形值，根据等式(3)和(4)可以分别获得在像素a的亮度分布图形的差值和亮度的差值。
Pdaik=｜Pali-Palk｜+｜pari-Park｜-------(3)
Bdaik=｜Bai-Bak｜----------------------(4)
图6示出了显示用于进行等式(1),(2),(3)和(4)的算法的装置的系统的方框图。
参考图6，如果需要获得许多行上的像素值的亮度分布图形差和亮度差，那么比较Pdaik和Pdbk的大小，并且将它们中较大的值确定为亮度分布图形的最终差值，比较Bdaik和Bdbik的大小，并将它们中较大的值确定为亮度的最终差值。组合器490接收前面确定的亮度分布图形的差值和亮度差值，并用彼此不同的上阈值和下阈值限定差值的范围。用n除限定在彼此不同的上阈值和下阈值范围内的亮度分布图形差值和亮度差值并映射。把映射的图形差值和亮度差值的较大的值提供给中值过滤器500。在本例中由于可以从外部装载阈值，因此可以根据应用改变阈值。
由于在编码或从传输侧传输过程中混入的噪声，噪声可能会包括在接收机侧计算的亮度分布图形差和/亮度差中。作为一个简单的例子，可以在一冒泡排序系统中体现一个九点中值过滤器。当然，几乎不存在单一像素运动，仅有成组像素运动。因此，如果发现一个像素的运动，既然由于噪声已经在中值过滤单元500中除去，该运动是一个运动分量而不是一个噪声分量，那么很可能周围像素也在运动。因此，扩展单元510实现了扩展周围像素的运动效果的功能。作为一简单的例子，可以体现一九点最大值过滤检测器。也就是说，在本发明中，为了获得一运动的范围，进行一个在有关技术中使用的亮度差和一个与有关技术不同的亮度分布图形差的计算，和分别映射它们的最大值。并且使用映射值的一个较大值。此外，为获得更精确的运动范围而增加了中值过滤器500和扩展单元510也与有关技术不同。软开关520提供了当前要在来自半帧数据寄存单元410的正好前面的半帧数据中当前要内插位置上的一个像素值P(n-1,x,y)与来自平均过滤器480的值，即，在当前要内插位置正上方和正下方像素的平均值(P(n,x,y-1)+P(n,x,y+1))/2的混合值。也就是说，软开关的输出可以用下面的等式(5)表示。Output(P(n,x,y))=α{(P(n,x,y-1)+P(n,x,y+1))}/2+(1-α)P(n-1,x,y)----(5)其中α是从扩展单元510提供运动的范围，其范围是0≤α≤1。即，α=0代表静止画面，当α趋近于1时半帧之间的运动较大。因此，根据利用非运动补偿半帧间内插方法和半帧内内插方法优点的运动范围，软开关520确定一个内插像素的内插值。垂直行改变单元530利用来自软开关520的内插行数据和来自半帧数据寄存单元410的作为当前半帧的第一半帧数据中的一个行数据按照需要改变多个垂直行。在一般情况下，亮度信号具有宽的频带，而色度信号具有窄的频带，人的眼睛对亮度信号敏感，但对色度信号不敏感。因此，在本发明中，内插是利用上述半帧间运动预测在亮度信号上进行的，而考虑到硬件的复杂性和效率，仅对当前半帧数据进行色度信号上的线性内插。但是，上述方法不仅可以应用于亮度信号，也可以应用于色度信号，以获得一个内插像素的内插值。并且，上述方法也可以以同样的方式应用于其它种类的视频信号。此外，尽管至此上述方法是以水平方向亮度分布图形解释的，但是亮度分布图形的概念可以以同样的方式扩大到垂直方向，对于垂直方向可以使用同样的方法。
本发明的数字式电视接收机的去隔行装置具有比非运动补偿半帧间内插方法，倍行法和半帧内内插方法更优良的特性，并且显示出与Bernard(USP 5,027,201)和Faroudia(USP 5,159,451)提出的方法相同的特性。由于本发明的装置可以用简单的硬件实现，因此本发明的装置可以用低成本提供高质量的画面。并且，本发明可以应用于以逐行扫描显示和相关显示的数字式电视接收机。
熟悉本领域的技术人员应当知道，可以对本发明的数字式电视接收机去隔行装置和方法进行各种修改和变化而不脱离本发明的精神或范围。因此，本发明将包括这个发明的修改和变化，只要它们落入附属的权利要求及其等价物的范围中。