[发明专利]用于产生内插帧的设备

说明书

技术领域

本发明处于帧或视频处理领域内，更具体地处于视频内插领域。本发明涉及一种在诸如等离子显示屏、液晶设备或阴极射线管之类的任意类型的帧显示设备中实现或插入的帧内插设备。

背景技术

标准的运动补偿帧内插技术需要使用运动估计器。这种估计器根据在时间上“围绕”在要内插的帧周围的源帧以及可能的先前已估计的运动矢量来计算要内插的帧中的每个像素的运动矢量。这种运动矢量可以以若干可能的方式来计算：

-或者是首先估计围绕在要内插的帧周围的两个源帧之一的每个像素的运动矢量，然后通过使用源帧中穿过或在附近通过要内插的帧的被考虑像素的估计运动矢量进行赋值，而推导出要内插的帧的像素的运动矢量，

-或者直接根据围绕在要内插的帧周围的一个或两个源帧以及先前估计的运动矢量来估计要内插的帧的像素的运动矢量。

然后，基于围绕在要内插的帧周围的两个源帧中至少一个的视频信息以及针对要内插的帧所计算的运动矢量，在运动的方向上进行运动补偿视频内插。图1示出了用于将帧插在先前源帧与当前源帧之间的方法。在本示例中，内插的帧在时间上位于先前源帧与当前源帧之间的中间位置处。这种内插在传统上用于修改视频序列的显示频率，例如将其从50HZ提升至100HZ。在本示例中，针对内插帧的像素P22_i所估计的运动矢量一端指向位于先前源帧的像素P11_p、P12_p、P21_p、P22_p之间的点，而另一端指向位于当前源帧的像素P22_c、P23_c、P32_c、P33_c之间的点。因此，分配给像素P22_i的视频信息是P11_p、P12_p、P21_p、P22_p、P22_c、P23_c、P32_c、P33_c的视频信息的组合。

理论上，这种运动补偿内插给出了良好的结果。实际上，在运动补偿内插视频序列的显示过程中，运动估计器在图像的一些区域(尤其在被覆盖或未覆盖的区域中)的故障产生了显著的伪像，而不管算法的复杂度如何。这就是内插器不能只提供运动补偿序列的原因。对于输入视频序列的一些部分，优选地可以在运动补偿内插序列与通过滤波所获得的内插序列之间提供通过对输入视频序列在空间和/或时间域或两者(或混合)的线性滤波所获得的内插序列。在图2中示出了用于实现上述过程的设备。该设备包括运动估计器10，其用于根据围绕在要内插的所述帧周围的源帧来估计要内插的帧的每个像素的运动矢量。运动补偿内插设备20计划用于根据源帧以及针对内插帧的每个像素所估计的运动矢量来产生运动补偿内插帧。线性内插设备30设计用于通过对围绕在第二内插帧周围的源帧的线性滤波而产生第二内插帧。混合器40存在于内插设备20和30的输出处，用于产生作为运动补偿内插帧和通过对源帧的线性滤波而获得的内插帧的混合的最终内插帧。通过向两个内插帧中的每一个(更精确地为所述内插帧中的每个像素)分配混合系数(或权重)来操作上述混合。例如，这些混合系数是由混合器40根据所考虑的像素的运动矢量的幅度而确定的。例如，运动越快，通过线性滤波应用于图像的加权系数越小，而且应用于运动补偿帧的加权系数越大，这两个加权系数的和等于1。

当所估计的运动矢量有缺陷并且当这些矢量指向具有完全不同的视频信息的像素时，该设备无法正确操作。图3示出了这种情况。将移动背景上的弱静止对象(thin static object)显示在通过3个像素P1_p、P2_p、P3_p表示的先前源帧以及通过3个像素P1_c、P2_c、P3_c表示的当前源帧上。为了简化，以单一维度来显示图像。设法在先前源帧与当前源帧之间产生由3个像素P1_i、P2_i、P3_i表示的内插帧。将该弱静止对象显示在先前源帧中的像素P1_p和当前源帧中的像素P1_c上。该运动估计器为像素P2_i提供了有缺陷的运动矢量V1。如果使用图2中的设备，并且如果V1大于根据其在设备输出端处向运动补偿帧给予优选权的阈值(针对运动补偿帧的较大加权系数)，则反馈像素P2_i上的静止对象的视频电平，这会产生重影(echo)。