用于改进从SD到HDTV转换的方法和设备技术

图像增强通过线性和非线性技术组合来获得。线性技术优选地是建峰，而非线性技术优选地是ＬＴＩ。建峰适用于图像的非边缘区域。ＬＴＩ适用于图像的边缘区域。ＬＴＩ是子像素类的。图像增强设备优选地是一种用于将标准清晰度信号转换成高清晰度信号的设备的一部分。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请一个题为“METHOD AND APPARATUS FOR EDGEDETECTION(用于边缘检测的方法和设备)”并与本申请具有相同附图和详述描述的相关申请由本申请的同一专利技术人与本申请同时提交。由本申请的同一专利技术人提出且题为“SYSTEM AND METHODFOR IMPROVING THE SHARPNESS OF A VIDEO IMAGE(用于提高视频图像锐度的系统和方法)”(ID 701025)的第二专利申请被与本申请同时提交，并被在此引入以供参考。本申请要求于2000年1月12日提交的序列号为60/175,777，US000010P的临时专利申请和2000年3月7日提交的序列号为60/187,422，US000058P的临时专利申请的利益，它们也被在此引入以供参考。
技术介绍
专利
本专利技术涉及图像增强的领域。相关技术专利号为5,666,164的美国专利示出了一种用于将标准清晰度(“SD”)信号转换成高清晰度电视(“HDTV”)信号的图像增强技术。专利技术概述本专利技术的目的是获得关于图像增强的进一步的改进。此目的通过一种设备来实现，该设备包括一个边缘检测单元，一个用于增强由边缘检测单元检测到的边缘的非线性增强单元和一个用于增强由边缘检测单元标识出的非边缘区域的线性增强设备。所述的线性设备有利地是一个建峰单元。同时所述的非线性设备有利地是一个LTI单元。优选地，该LTI单元是一个子像素级单元。按照本专利技术的设备能被用于改进SD到HDTV的转换。从下面可以明显地看到另外的目的和优点。附图简述现在将参考下面的附图利用非限制性的示例来描述本专利技术。图-1示出一个用于将一个SD信号转换成一个HDTV信号的转换单元的概况。图-2示出上抽样单元的更多细节。图-3到图-8示出线性内插器的操作。图-9示出一个用于实现锐度增强的设备。图-10是一个与边缘检测有关的流程图。图-11示出标准拉普拉斯算子和低通拉普拉斯算子的效果间的差别。图-12示出门限2取不同值时的效果。图-13A-F和图-14A-F示出边缘链接的规则。优选实施方案的详述图-1示出了依照本专利技术的一个设备的概况。一个SD信号被送进一个隔行到逐行转换器110。关于隔行到逐行转换器的更多信息可以在G.De Haan和E.B.Bellers提出的“De-Interlacing-an overview(去隔行-概述)”，Proc.IEEE，vol.86，第1839-1857页(1998年9月)中找到。在框111处，上抽样通过线性内插实现。上抽样可以在锐度增强之前分别在水平和垂直方向进行。之后，在框112处，对该信号进行锐度增强。这之后，在框113处，逐行到隔行转换器对每帧仅隔一行取一行，将该信号转换成一个HDTV信号。图-1中的框可以用硬连线电路实现，或作为一个通用处理器中的代码来实现。图-2示出框111结构的更多的细节。该框包括一个传统的零插入单元201和一个传统的防混叠滤波器202。该防混叠滤波器优选地有下面的系数]]>图-3到图-8示出线性内插器的操作。图-3a示出具有不同幅值的0到n个抽样的、输入到线性内插器的信号的一个时域形式。图-3b示出同一输入信号的频域形式。该频域形式在fSO/2处降为零，这里fSO是初始抽样频率。图-4a示出零插入器201在时域的动作。图-4b示出零插入器在频域作用的结果。该零插入器使得在频域中出现第二个峰值，在fsn/2处有一个截止，这里fsn是内插导致的新抽样频率，换句话说，在此示例中放大因子为2。图-5示出理想防混叠滤波器在频域上的性能。图-6a示出在时域上理想防混叠滤波器作用于零插入器输出的结果。图-6b示出与图-6a相同的信号，只是是在频域上的结果。图-7示出一个实际的防混叠滤波器在频域上的轮廓线。图-8a示出在时域上实际防混叠滤波器作用于零插入器输出的结果。图-8b示出实际防混叠滤波器在频域上的结果。该曲线在801处示出了混叠。图-9示出框112的更多细节。输入901来自一个信噪比计算器。优选类型的噪声检测在2000年3月6日提交的序列号为09/519,548、题为“Subjective Noise Measurement on Active Video Signal(对活动视频信号的主观噪声测量)”的美国专利申请中公开，该申请被在此引入以供参考。输入908来自框111。边缘检测器902和建峰单元904都要用到输入908和输入901。该边缘检测器902将在下面作进一步的描述。该建峰单元904可以是任何常规的建峰单元，例如在欧洲专利文档EP0257129中示出的一个建峰单元。该建峰单元在检测到边缘时会被关闭。子像素级亮度瞬态改进(“LTI”)903从边缘检测器902和框111同时获取输入。单元903在由本申请的同一专利技术人与本申请同时提交的、题为“SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVING THESHARPNESS OF A VIDEO IMAGE(用于提高视频图像锐度的系统和方法)”(ID 701025)的专利申请中被描述，该申请被在此引入以供参考。输出906和输出907都是以YUV 4∶2∶2的格式。之后这些输出在加法器905处相加。从加法器905出来的信号在加法器909处与来自框111的908处的输入信号相加。加法器909的输出进到图-1中的框113。在线908上的信号是以YUV 4∶2∶2的格式。概念上，图-9的设备组合了线性技术(即建峰技术)和非线性技术(即LTI)以改进内插结果。建峰单元904通过将一个高通信号加到初始信号上来增强高频成分。建峰作为一种图像处理技术有其优势也有其弱点。建峰之后，瞬态的幅度被增加；但是建峰处理很容易作过头，而导致大瞬态的大边框。而且，建峰对噪声图像缺乏鲁棒性。避免非自然信号所要求的“智能”控制可能尝试使用更复杂的建峰算法；然而，建峰的线性特性意味着即使用这些更复杂的建峰算法也不能引入新的频率。LTI将像素移向边缘中心。边缘检测决定哪些像素需要使用LTI来移动。所以在边缘周围生成比正常频率更高的频率，并且该瞬态的斜率增加。当边缘检测可靠时，LTI在存在噪声的情况下是鲁棒的。优选地，边缘检测与输入视频信号的信噪比有关。当边缘检测依赖于信噪比时，输出控制也依赖于信噪比。优选地，同样，当瞬态幅度小时，LTI的主观效果不如建峰的主观效果强。在优选的实施方案中，建峰和LTI被组合起来以使得建峰作用于小瞬态，而LTI作用于大瞬态。换句话说，对小瞬态，幅度将被提高，而对大瞬态，斜率将被增大。这种技术区分了LTI不适用的软边缘和LTI适用的较尖锐边缘。通常，会产生令人烦恼的非自然信号的溢出/下溢问题只在有大的瞬态处才出现，即在边缘处出现。因此，在建峰单元中不必防止下溢/溢出问题，这节省了大量的电路或计算时间。尽管本公开内容的大部分与一维图像处理有关，但却作用于两个路径，一个水平和一个垂直；但是也可以使用2D技术，例如对图像的纹理部分可以使用2D建峰。附图说明图10说明了用在框902中的优选边缘检测过程的流程；但是，可以由本领域的那些普通技术人员来设计用于提供输入到单元903的其它边缘检测器。图10的过程可以在任何类型的处理器中执行，例如，或者通过硬连线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像增强设备包括；一个边缘检测单元（９０２）；一个用于增强由边缘检测单元检测到的边缘的非线性增强单元（９０３）；一个用于增强由边缘检测单元标识出的非边缘区域的线性增强设备（９０４）。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：何海燕，JG扬森，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]