下变换检测装置和下变换检测方法.pdf

一种下变换检测装置，包括像素比较器，用于至少进行如下比较：在后一场和当前场之间进行像素比较，以判断在后一场和当前场之间是否存在像素变化；场比较器，用于通过根据像素在各场中的位置对判断结果进行划分从而汇集像素比较器中的判断结果，并根据划分和汇集的判断结果来判断在后一场和当前场之间是否存在图像变化，以及下变换判断器，用于根据场比较器中的判断结果的历史来判断输入视频信号是否是由下变换处理所生成的。

1.  一种下变换检测装置，用于检测输入视频信号是否是由下变换处理所生成的，该装置包括：
像素比较器，至少进行下述比较：在输入视频信号中包含的第一场和位于所述第一场之前一场的第二场之间进行像素比较，并判断在所述第一场和所述第二场之间是否存在像素变化；
场比较器，用于通过根据像素在各场中的位置对判断结果进行划分从而汇集像素比较器中的判断结果，并根据划分和汇集的判断结果来判断在所述第一场和所述第二场之间是否存在图像变化；以及
下变换判断器，根据场比较器中的判断结果的历史来判断输入视频信号是否是由下变换处理所生成的。

2.  根据权利要求1的下变换检测装置，其中所述场比较器对在像素比较器中判断的所述第一场和所述第二场之间存在差异的像素数目进行汇集，所述汇集是通过根据像素在各场中的位置将它们划分到多个计数器来进行的，以及，如果在多个计数器中汇集的像素数目的最小值超过了预定的阈值，则判断在所述第一场和所述第二场之间存在图像变化。

3.  根据权利要求1的下变换检测装置，其中所述场比较器对在像素比较器中判断的在所述第一场和所述第二场之间存在差异的像素数目进行汇集，所述汇集是通过根据像素在场中的位置将它们划分到多个计数器来进行的，以及，如果在多个计数器中汇集的所有像素数目都超过了预定的阈值，则判断在所述第一场和所述第二场之间存在图像变化。

4.  根据权利要求1的下变换检测装置，其中所述像素比较器还在所述第一场和/或所述第二场中进行水平像素比较，从而判断在所述第一场和所述第二场之间是否存在像素变化。

5.  根据权利要求1的下变换检测装置，其中所述像素比较器还在所述第一场和位于所述第一场之前两场的第三场之间进行像素比较，从而判断在所述第一场和所述第二场之间是否存在像素变化。

6.  根据权利要求1的下变换检测装置，其中所述下变换判断器根据输入视频信号是否是由下变换处理所生成的判断的历史，而改变在场比较器中是否存在图像变化的判断条件。

7.  根据权利要求1的下变换检测装置，其中所述下变换判断器根据输入视频信号是否是由下变换处理所生成的判断的历史，而改变在像素比较器中是否存在像素变化的判断条件。

8.  一种下变换检测方法，用于检测视频信号是否是由下变换处理所生成的，所述方法包括：
测量包含在视频信号中的第一场和位于所述第一场之前一场的第二场之间的像素差值，并将所述差值与第一阈值相比较；
根据与第一阈值的比较结果来判断在所述第一场和所述第二场之间是否存在像素变化；
通过根据像素在各场中的位置进行划分从而汇集存在像素变化的判断结果，并根据划分和汇集的判断结果来判断在所述第一场和所述第二场之间是否存在图像变化；以及
根据存在图像变化的判断结果的历史来判断视频信号是否是由下变换处理所生成的。

9.  根据权利要求8的下变换检测方法，包括：
通过根据像素在各场中的位置将所述判断结果划分到多个计数器，从而汇集像素变化的判断结果，以及，如果在多个计数器中汇集的像素数目的最小值超过了预定的阈值，则判断在所述第一场和所述第二场之间存在图像变化。

10.  根据权利要求8的下变换检测方法，包括：
通过根据像素在各场中的位置将所述判断结果划分到多个计数器，从而汇集像素变化的判断结果，以及，如果在多个计数器中汇集的所有像素数目都超过了预定的阈值，则判断在所述第一场和所述第二场之间存在图像变化。

11.  根据权利要求8的下变换检测方法，还包括：
在所述第一场和/或所述第二场中水平地测量像素差值，并将所述差值与第二阈值相比较；以及
根据与第一阈值和第二阈值的比较结果来判断在所述第一场和所述第二场之间是否存在像素变化。

12.  根据权利要求8的下变换检测方法，还包括：
测量所述第一场和位于所述第一场之前两场的第三场之间的像素差值，并将所述差值与第二阈值相比较；以及
根据与第一阈值和第二阈值的比较结果来判断在所述第一场和所述第二场之间是否存在像素变化。

13.  根据权利要求8的下变换检测方法，其中根据视频信号是否是由下变换处理所生成的判断的历史，而改变在第一场和第二场之间是否存在图像变化的判断条件。

14.  根据权利要求8的下变换检测方法，其中根据视频信号是否是由下变换处理所生成的判断的历史来改变第一阈值。

下变换检测装置和下变换检测方法
技术领域
本发明涉及一种下变换检测装置和下变换检测方法，用于检测隔行视频信号是否是由下变换处理所生成的。
背景技术
当将以24帧/秒格式记录的商业影片转换成以60场/秒格式记录的NTSC视频信号的时候，进行了2-3下变换处理，即从原始图像的2个帧创建出5个场。当将以24帧/秒格式记录的商业影片转换成以50场/秒格式记录的PAL视频信号，以及将以30帧/秒格式记录的商业影片转换成以60场/秒格式记录的NTSC视频信号的时候，进行了2-2下变换处理，即从原始图像的1个帧创建出2个场。
另一方面，当显示隔行视频信号时，例如60场/秒的NTSC信号和50场/秒的PAL信号，都需要进行将隔行视频信号转换为逐行视频信号的隔行/逐行转换(以下称为IP转换)。IP转换用于生成隔行视频信号中的缺少的行从而生成逐行信号。
在IP转换中，用于创建缺少行的像素数据的方法包括，场内内插值(interpolation)和场间内插值。场内内插值根据与该缺少行相邻的两行的像素数据对该缺少行的像素数据进行内插值处理。场间内插值则根据连续两个场的该行的像素数据对该缺少行的像素数据进行内插值处理。
然而，通过对下变换处理(例如2-2下变换处理)所生成的隔行信号(以下称为下变换信号)进行场内内插值而进行IP转换，将导致获得的帧信号与下变换之前的原始图像相比具有较低的垂直分辨率。此外，在场间内插值的情况下，如果使用由不同帧创建的两个场来生成一个帧信号，会由于梳状噪音或其他类似原因而导致图像质量的恶化。
为了避免图像质量恶化，当对通过下变换处理生成的隔行信号进行IP转换时，最好通过对由相同帧生成的两个场信号进行结合来创建一个帧信号。这样可以防止图像质量恶化。这种利用下变换信号的规律性来进行的IP转换称为反向下变换处理。
图11示出了反向2-2下变换处理的一个例子。图11示出了用于从30P(30帧/秒)的帧信号获得60I(60场/秒)的场信号而进行的2-2下变换处理，以及用于从60I(60场/秒)的帧信号获得60P(60帧/秒)的场信号而进行的反向2-2下变换处理。例如，2-2下变换处理由30P的帧1创建出包含帧1的奇数行的场图像1T和包含帧1的偶数行的一个场图像1B。另一方面，反向2-2下变换处理根据由相同帧创建出的场图像1T和1B来内插值出缺少行，从而创建出帧1-1和帧1-2两个帧。对帧2和随后的帧也进行相同的处理。
公开号为No.2004-242196的日本未审专利申请中描述了一种2-2下变换检测装置，可以检测出隔行视频信号是2-2下变换信号；以及一种逐行转换装置，其根据2-2下变换信号的检测，利用根据相同帧所创建的两个场进行IP转换。图10A示出了这里公开的2-2下变换检测装置的一个例子。
图10A中的2-2下变换检测装置90包括像素差比较器91，失配像素数比较器92和下变换规律检测器93。
像素差比较器91计算当前场信号b的像素b1的像素值和紧接在当前场信号b之后的场信号a的像素a1的像素值，并且如图10B所示将该差值与阈值相比较。像素a1和b1所处的位置在屏幕上看起来基本上是相同的。具体的，像素a1和b1位于相同的水平位置，而包含像素b1的行相邻地位于包含像素a1的行的下面。
如果比较结果表示像素b1和像素a1之间的像素值差超过了预定的阈值R1，则将一信号置为“1”，表示将像素的变化提供到失配像素数比较器92。另一方面，若差值在阈值R1以下，则将信号置为“0”，表示没有像素的变化提供到失配像素数比较器92。
失配像素数比较器92从像素差比较器91接收信号，在一个场的期间内对像素差比较器91检测到的像素值变化的数目进行计数，然后在该场结束时将计数的数目与预定阈值R2相比较。若计数值超过了阈值R2，则失配像素数比较器92将设置为“1”的一个信号提供到下变换规律检测器93，该设置为“1”地信号表示场信号a和b是由不同的帧生成的。另一方面，若计数值在阈值R2以下，则将设置为“0”的一个信号提供到下变换规律检测器93，该设置为“0”的信号表示场信号a和b是由相同的帧生成的。
如果失配像素数比较器92的输出信号的模式是1和0交替重复，例如“1010…”或“0101…”，则下变换规律检测器93判断2-2下变换信号具有规律性。另一方面，若失配像素数比较器92的输出信号没有存在该重复模式，则下变换规律检测器93判断2-2下变换信号不存在规律。
如上所述，下变换检测装置判断一个图像是否在相邻场之间变化并且观察该判断结果的规律性，从而检测其是否为下变换信号。因此，为了准确地检测下变换信号，图10A所示的2-2下变换检测装置90需要通过像素差比较器91准确地判断各像素单元的变化，并且通过失配像素数比较器92准确地判断各场单元的变化。
传统的下变换检测装置，例如图10A所示的2-2下变换检测装置90，通过对在整个屏中的像素变化的判断结果进行整合(integrate)来判断是否存在图像变化。然而在整个屏中对像素变化的判断结果进行整合的问题在于，该整合值在整个屏幕中被平均化了。
例如，如果一个图像的移动部分只占屏幕的一小部分，那么由于传统的下变换检测装置是根据整个屏幕的整合结果来判断是否存在图像变化的，并且由于该整合值在整个屏幕中被平均化了，因此传统的检测装置极有可能错误地判断不存在图像变化。
在包含高频成分的图像中，像素比较器12很可能会由于存在边缘部分而错误地判断图像变化了。因此，如果在图像的主要区域中存在包含高频成分的区域，则传统的下变换检测装置就会基于包含许多错误判断的整个场的整合值来判断是否在各场之间存在图像变化。因此，尽管不存在图像变化，但是传统的下变换检测装置会错误地作出存在图像变化的判断。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种下变换检测装置，用于检测输入视频信号是否是由下变换处理所生成的，该装置包括像素比较器，至少进行以下比较：将包含在输入视频信号中的第一场和位于所述第一场之前一场的第二场之间进行像素比较，以及判断所述第一场和所述第二场之间的像素差；场比较器，用于通过根据像素在场中的位置对判断结果进行划分从而汇集(compile)像素比较器中的判断结果，并根据划分和汇集后的判断结果来判断在第一场和第二场之间是否存在图像变化；以及下变换判断器，根据场比较器中的判断结果的历史来判断输入视频信号是否是由下变换处理所生成的。
根据本发明的一方面，提供了一种下变换检测方法，用于检测视频信号是否是由下变换处理所生成的，该方法包括，测量包含在视频信号中的第一场和位于所述第一场之前一场的第二场之间的像素差值，并将该差值与第一阈值相比较；根据与第一阈值的比较结果来判断在所述第一场和所述第二场之间是否存在像素变化；通过根据像素在场中的位置对判断结果进行划分从而汇集存在像素变化的判断结果，并且根据划分和汇集的判断结果来判断在所述第一场和所述第二场之间是否存在图像变化；以及根据存在图像变化的判断结果的历史来判断视频信号是否是由下变换处理所生成的。
通过将判断结果划分为多个区域，这些装置和方法能够整合像素上的这些判断结果。从而可实现对每个划分区域的判断，通过排除导致错误判断的区域而实现判断等等。从而可以避免由于整合值在整个屏幕中被平均化而导致的错误判断，并提高了下变换信号检测的准确性。
本发明通过避免由于图像变化的整合值在整个屏幕中被平均化而导致的错误判断，可以提供一种下变换检测装置和下变换检测方法，其具有改进的进行下变换信号检测的准确性。
附图说明
通过以下详细描述并结合附图，本发明的上述和其他目的、优点及特性将变得更加清楚。
图1示出了根据本发明实施例的逐行转换装置的框图；
图2示出了根据本发明实施例的2-2下变换检测装置的框图；
图3A和3B示出了描述下变换检测中的参考像素的视图；
图4示出了根据本发明实施例的2-2下变换检测装置的操作流程图；
图5示出了输入信号处理器的示例结构的框图；
图6示出了像素比较器的示例结构的框图；
图7示出了场比较器的示例结构的框图；
图8示出了下变换判断器的示例结构的框图；
图9示出了下变换判断器中的阈值变化操作的流程图；
图10A示出了传统的2-2下变换检测装置的框图；
图10B示出了对传统的下变换检测中的参考像素的描述；
图11示出了对反向下变换处理的描述。
具体实施方式
下面将参照示意性实施例来说明本发明。本领域技术人员应当知道，利用本发明的教导可以很容易地实现多种变换实施例，本发明并不局限于这些用于说明解释目的的实施例。
下文中将参照附图来描述本发明的特定实施例。下面的实施例将本发明应用于用于检测2-2下变换信号的2-2下变换检测装置和用于检测2-2下变换信号的逐行转换装置，并实现IP转换。
图1示出了逐行转换装置100的结构，它包括根据本发明第一实施例的2-2下变换检测装置10。在该逐行转换装置100中，除所述2-2下变换检测装置10以外的元件均与传统逐行转换装置中的相应元件相同。下面将说明所述逐行转换装置100的结构。
场延迟电路1和2是用于将60场/秒的场信号延迟一个场周期的存储器。由于场延迟电路1和2延迟了到逐行转换装置100的输入场信号，场信号a、场延迟电路1的输出信号b、场延迟电路2的输出信号c变为三个连续场信号。在下面的描述中，场延迟电路1的输出信号b被称为当前场信号；场信号a是当前场信号b之后的场信号，被称为后一场信号；场信号c是当前场信号b之前的场信号，并被称为前一场信号。
该2-2下变换检测装置10通过对当前场信号b、后一场信号a和前一场信号c中包含的多个像素的像素值进行比较，来判断输入信号是否为下变换信号。如果输入信号是下变换信号，则该2-2下变换检测装置10向场选择器3提供场选择信号，以便标明用于对缺少行进行内插值的场。该场选择信号是这样的信号，该信号表示如下的场是否为后一场信号a和前一场信号c：该场是通过2-2下变换处理、来自与当前的场信号b相同的帧而生成的场。
该2-2下变换检测装置10还将下变换检测信号输出到输出选择器5，从而根据输入场信号是否为2-2下变换信号来改变对缺少行进行内插值的方式。下面将对该2-2下变换检测装置10的结构和该2-2下变换检测装置10的判断操作进行详细说明。
场选择器3根据2-2下变换检测装置10输出的场选择信号，提供后一场信号a或前一场信号c作为内插值信号d。
逐行滤波器4接收当前场信号b、后一场信号a和前一场信号c，从而检测图像中的变化。如果检测到图像中存在变化，则该逐行滤波器4根据当前场信号b的像素通过场内内插值生成内插值行。相反，如果没有检测到图像中存在变化，则它根据当前场信号b的像素和后一场信号a的像素通过场间内插值生成内插值行。该逐行滤波器4将所生成的内插值行作为内插值信号e提供给输出选择器5。
该输出选择器5接收从2-2下变换检测装置10输出的下变换检测信号。在该下变换检测中，输出选择器5选择从场选择器3输出的内插值信号d，并将其作为内插值行信号输出到上扫描转换器6。相反，在没有下变换检测的情况下，输出选择器5选择从逐行滤波器4输出的内插值信号e，并将其输出到上扫描转换器6。
该上扫描转换器6对当前场信号b和输出选择器5输出的内插值行信号进行倍速转换(doub1e-speed conversion)，并将经过该倍速转换之后的当前场信号b和内插值行信号合并从而以60帧/秒输出帧信号。
下文中将参照图2至9描述本实施例的2-2下变换检测装置10的结构和操作。
图2示出2-2下变换检测装置10的结构。该2-2下变换检测装置10包括输入信号处理器11、像素比较器12、场比较器13和下变换判断器14。下面将参照图4的流程图来描述该2-2下变换检测装置10的全部操作。
首先，在步骤S111中，输入信号处理器11接收三个连续场信号a、b、c，并输出将由像素比较器12所使用的多个信号以便对像素值h_tap1、h_tap2、h_tap3、v_tap、vt_tap和t_tap中的变化进行检测。
然后，在步骤S112中，像素比较器12利用从输入信号处理器11输出的多个信号来判断每个像素在当前场b和后一场a之间是否相似。
在步骤S113中，场比较器13以场为单位对像素比较器12的判断结果进行汇集(compile)。
然后，该流程对一个场内的各像素重复步骤S112和S113，以及当对一个场的处理结束时，场比较器13根据一个场的汇集结果来判断图像在当前场b和后一场a之间是否相似(步骤S114和S115)。
在步骤S116中，下变换判断器14从场比较器13接收判断结果并检测该判断结果是否表示下变换信号具有规律性。如果下变换判断器14检测到下变换信号的规律性，则它将下变换检测信号输出到输出选择器5并将场选择信号输出到场选择器3(步骤S117和S118)。另一方面，如果下变换判断器14没有检测到下变换信号的规律性或如果下变换信号的规律性被破坏了，则它不将下变换检测信号输出到输出选择器5(步骤S119)。
在步骤S120中，下变换判断器14根据场比较器13中的判断结果的历史，判断是否改变像素比较器12和场比较器13的阈值。当满足阈值变化条件时，下变换判断器14改变像素比较器12和场比较器13的阈值或改变它们中的任意一个的阈值。
下面将详细描述图2所示的2-2下变换检测装置10的各部件。
[输入信号处理器11]
输入信号处理器11接收三个连续的场信号a、b和c，并输出多个信号，所输出的这些信号用于在像素比较器12中检测像素值的变化。具体的，它向像素比较器12输出以下信号：h_tap1、h_tap2和h_tap3，用于检测水平方向上的像素值的变化；v_tap，用于检测垂直方向上的像素值变化；vt_tap，用于检测垂直时域方向上的像素值变化；以及t_tap，用于检测时域方向上的像素值变化。
以下参考图3A和3B说明h_tap、v_tap、vt_tap和t_tap的定义。h_tap包含在水平方向上相邻的三个像素的像素值，这三个像素是在相同行上的三个连续像素。如图3A所示，如果用于内插值的行是v，则h_tap1包含行v-1中包括的三个像素b11，b12和b13的像素值，该行v-1是当前场信号b中紧接着内插值行v的前一行。h_tap3包含行v+1中包括的三个像素b31，b32和b33的像素值，该行v+1是当前场信号b中紧接着内插值行v的后一行。h_tap2包含三个像素a21、a22和a23的像素值，这三个像素包括在后一场信号a的内插值行v中。
v_tap包含多个像素的像素值，这些像素相邻地位于当前场信号b中将被内插值的像素的上面和下面。例如，如果将被内插值的像素为图3B中所示的b22，则v_tap包含b12和b32的像素值。
vt_tap包含多个像素的像素值，这些像素是：相邻地位于当前场信号b中将被内插值的像素的上面和下面的像素；以及后一场信号a中与将被内插值的像素具有相同坐标的像素。例如，如果将被内插值的像素为图3B中所示的b22，则vt_tap包含b12、b32和a22的像素值。
t_tap包含后一场信号a和前一场信号c中与当前场信号b中将被内插值的像素位于相同坐标的多个像素的像素值。例如，如果将被内插值的像素为图3B中所示的b22，则t_tap包含a22和c22的像素值。
图5示出该输入信号处理器11的结构例子。行延迟电路511是将输入信号延迟一行的存储器(水平扫描周期)。点延迟电路512至518是将输入信号延迟一个点周期的存储器。行延迟电路511和点延迟电路512至518的组合可以生成h_tap1、h_tap2、h_tap3、v_tap、vt_tap和t_tap。
[像素比较器12]
该像素比较器12利用h_tap1、h_tap2、h_tap3、v_tap、vt_tap和t_tap，以像素为单位判断多个图像在当前场b和后一场a之间是否相似。
水平像素比较器121至123利用h_tap1、h_tap2和h_tap3检测多个图像在水平方向上是否存在变化。垂直像素比较器124利用v_tap检测多个图像在垂直方向上是否存在变化。垂直和时域像素比较器125利用vt_tap来检测多个图像在当前场b和后一场a之间是否存在变化。时域像素比较器126利用t_tap来检测多个图像在前一场c和后一场a之间是否存在变化。
当针对后一场a的像素a21时，图像变化检测器127根据水平像素比较器121至123、垂直像素比较器124、垂直和时域像素比较器125以及时域像素比较器126的检测结果，判断图像在当前场b和后一场a之间是否相似。
传统的下变换检测装置，例如图10A中所示的2-2下变换检测装置90，通过将相应于vt_tap和v_tap的像素进行比较来检测图像中的变化。另一方面，除了利用vt_tap和v_tap来进行比较和判断以外，本实施例的2-2下变换检测装置10还利用h_tap1、h_tap2和h_tap3进行水平比较和判断，利用t_tap来进行时域比较和判断。
如果像素值在水平方向上变化很大，则意味着显示图像包括例如斜线和物体边界的高频部分(下称为边缘部分)。在这种边缘部分中，边缘部分也可能存在在垂直方向上。在这种情况下，由于存在该边缘部分而导致像素值存在变化，因此在传统下变换检测装置中对vt_tap的判断极有可能会错误地判断图像存在变化，但实际上当前场和后一场之间并没有图像变化。
由于本实施例中的2-2下变换检测装置10利用h_tap进行水平方向上的比较和判断，因此可以从所判断的多个像素中排除那些像素值在水平方向上变化很大的像素。从而避免由于存在边缘部分而导致的错误判断，并提高对图像变化判断的准确度。
另外，本实施例的2-2下变换检测装置10利用t_tap进行时域方向上的判断。利用t_tap进行判断的优点如下。
在其像素值在后一场a和当前场b之间变化极大的像素中，即，时域变化很大的像素中，当利用vt_tap进行的判断检测像素值中的变化时，不能确定该变化是由于图像在场之间的变化而导致的，还是由于高频图像的边缘部分而导致的。如果在图像变化的判断中加入这样的像素，那么即使后一场a和当前场b都是从相同帧中生成的，也很可能发生图像变化的错误判断。
由于本实施例的2-2下变换检测装置10利用t_tap进行时域比较和判断，因此可以从所判断的多个像素中排除那些像素值在时域方向上变化极大的像素。从而可能避免对具有很大时域变化的图像作出错误判断，并提高图像变化判断的准确度。
同时，如果像素值在后一场a和前一场c之间的变化很小，即当图像时域变化很小时，可以假设在后一场a和当前场b之间的像素值变化也很小。如果在图像变化的判断中加入这样的像素，则即使后一场a和当前场b是从不同帧中生成的，场比较器13也很难判断这些图像是否相似。
为了克服上述缺陷，本实施例的2-2下变换检测装置10可以从多个图像之间的相似性判断中排除那些图像时域变化较小的像素。因此可以提高场比较器13判断图像是否相似的准确度。这样，即使在由于垂直高频图像导致的图像变化很小的情况下，这种排除也可以避免利用vt_tap错误地作出认为存在图像变化的判断，从而提高了判断图像是否相似的准确度。
图6示出像素比较器12的结构例子。HPF611至614是对三个输入信号进行(-1，2，-1)/2计算的滤波器。减法器621和622输出两个输入信号之间的差。ABS631至636输出输入信号的绝对值。阈值比较器641至646对分别由ABS631至636输出的信号进行阈值判断，并当判断结果为真则输出“1”，而当判断结果为假，则输出“0”。
如果h_tap1在水平方向上像素值变化很小，且阈值比较器641的输入信号小于阈值Thr1，则对h_tap1进行阈值判断的阈值比较器641输出“1”。相反，如果h_tap1在水平方向上像素值变化很大，且阈值比较器641的输入信号大于阈值Thr1，则阈值比较器641输出“0”。阈值比较器642和643分别对h_tap2和h_tap3的操作与上述相同。这些判断操作可以从判断对象中排除在水平方向上像素值变化很大的像素。
如果v_tap在垂直方向上像素值变化很小，且阈值比较器644的输入信号小于阈值Thr4，则阈值比较器644输出“1”；如果v_tap在垂直方向上像素值变化很大，且阈值比较器644的输入信号大于阈值Thr4，则阈值比较器644输出“0”。
如果后一场信号a的像素a22的像素值和当前场b的像素b12和b32的像素值之间的差别很大，且阈值比较器645的输入信号大于阈值Thr5，则阈值比较器645输出“1”。相反，如果像素a22的像素值和像素b12和b32的像素值之间的差别很小，且阈值比较器645的输入信号小于阈值Thr5，则阈值比较器645输出“0”。
如果t_tap在时域方向上像素变化很小，且阈值比较器646的输入信号小于阈值Thr6，则阈值比较器646输出“1”。如果t_tap在时域方向上像素变化很大，且阈值比较器646的输入信号大于阈值Thr6，则阈值比较器646输出“0”。这些判断操作可以从图像变化的判断中排除那些图像时域变化很大的像素。
在图6中，图像变化检测器127由“与”门电路65构成，该“与”门电路65对阈值判断器641至646输出的二进制信号进行逻辑“与”计算。当阈值判断器641至646中的判断结果均为真时，该“与”门电路65输出“1”作为像素判断信号。
虽然图6示出了结构例子，它设置了阈值从而使阈值比较器646在判断中排除了一些t_tap在时域方向上像素变化很大的像素，但是本发明并不局限于此。为了从图像变化判断中排除那些时域图像变化很小的像素，则当阈值比较器646的输入信号等于或大于阈值Thr6时，阈值比较器646输出“1”。另外，为了在图像变化判断中同时排除时域变化极大的像素和时域图像变化很小的像素，该阈值比较器646可以具有两个阈值。
[场比较器13]
场比较器13以场为单位对像素比较器12中的判断结果进行汇集，并根据各场中的汇集结果判断当前场b和后一场a中的变化。该场比较器13包括多个计数器，它将屏幕分为多个区域并按照各划分区域对像素比较器12中的判断结果进行汇集。
计数器部分132包括多个计数器。为屏幕的每个划分区域分配一个计数器。区域选择器131接收从图像比较器12输出的像素判断信号，并根据像素坐标选择并输出计数器部分132中的计数器。由此可以按照各划分区域将像素比较器12的判断结果整合在一起。
场变化判断器133根据计数器部分132中各划分区域的整合结果，判断图像在当前场b和后一场a之间是否相似。具体来说，它选择一个用于在各场间判断图像变化的划分区域，对所选择的划分区域的图像变化进行判断，如果以像素为单位整合多个结果的整合值超过了预定的阈值，则判断这些像素不相似。可选地，也可以判断像素变化的整合值是否超过了每个划分区域的阈值，如果在任何区域中像素变化的整合值超过了预定阈值，则判断这些图像不相似。
传统的下变换检测装置，例如图10A所示的2-2下变换检测装置90，通过将整个屏幕中的像素变化的判断结果进行整合来判断是否存在图像变化。但是，对整个屏幕中的像素变化的判断结果进行整合存在一个问题，即整合值在整个屏幕中被平均化。
例如，由于该传统下变换检测装置根据整个屏幕的整合结果来判断是否存在图像变化，并且由此整个屏幕中的整合值被平均化了，如果图像仅在屏幕的一小部分中有运动部分，则因此该传统的下变换装置会错误地判断不存在图像变化。另一方面，本实施例的2-2下变换检测装置针对每个划分区域来判断像素的整合值是否超过了阈值，并当任何一个划分区域中的整合值超过阈值时，可检测出图像的变化。从而可以避免由于图像的主要区域中没有变化而导致错误判断。
在包含高频成分的图像中的一个区域中，由于存在边缘部分很可能导致像素比较器12错误地对图像变化作出判断。因此，如果在图像的主要区域中存在包含高频成分的区域，则传统的下变换检测装置将根据包含大量错误判断的整个场的整合值来判断是否在各场间存在图像变化。因此，即使没有图像变化，传统的下变换检测装置也会错误地判断存在图像变化。而另一方面，本实施例的2-2下变换检测装置10从对图像变化的判断中排除了计数器部分132中具有很大整合值的计数器，并将其他计数器的整合值与预定阈值进行比较，从而通过排除了包含由于存在边缘部分而导致错误判断的区域而对图像变化进行判断。因此可以避免由于存在边缘部分而导致的像素比较器12的错误判断对场间图像变化的判断产生影响。
优选地，在像素比较器12中根据利用h_tap在水平方向上的判断和利用t_tap在时域方向上的判断，在场比较器13中进行比较部分132的选择操作。例如，如果像素比较器12按照图6中的结构例子配置为通过对t_tap的判断，从判断对象中排除在时域方向上像素值变化很大的像素，则优选地配置场比较器13的结构以便从对图像变化的判断中排除计数器部分132中具有很大整合值的计数器。该结构可以根据时域方向上像素变化不是很大的区域中的整合结果来判断当前场b和后一场a之间是否存在变化，其中所述区域是像素比较器12中不太可能存在错误判断的区域。因此可能提高场比较器13中判断场变化的准确性。
图7示出了场比较器13的结构例子。图7示出了将图像区域水平分割为三个区域的情况。计数器部分132包括L计数器711，用于对图像左侧区域中像素上的像素比较器12的判断结果进行汇集；M计数器712，用于对图像中间区域中的判断结果进行汇集；和R计数器713，用于对图像右侧区域中的判断结果进行汇集。
图7示出了这样的情况，即，场变化判断器133排除了计数器部分132中整合值很大的区域并根据其他区域中的整合值检测图像中的变化。L/M/R最小值选择器72从L计数器711、M计数器712和R计数器713的整合值中选出最小值。阈值比较器73将该L/M/R最小值选择器72所选择的最小值与预定阈值Thr7进行比较。如果与阈值Thr7的比较满足最小值＞Thr7的关系式，则判断这些图像不相似，并向下变换判断器14输出“1”。另一方面，如果比较结果满足最小值＜Thr7的关系式，则判断这些图像相似并且向下变换判断器14输出“0”。场判断信号是提供给下变换判断器14的1位信号。
图7示出一个结构，其排除了计数器部分132中整合值很大的区域。为了排除计数器部分132中整合值较小的区域，场变化判断器133可以选择具有很大整合值的计数器。
另外，为了针对各划分区域判断像素变化中的整合值是否超过了阈值，可以排除该L/M/R最小值选择器72，且阈值比较器73对所有计数器进行阈值比较。
[下变换判断器14]
该下变换判断器14接收由场比较器13提供的场判断信号，并判断其是否具有2-2下变换信号的规律性。具体来说，如果输入的场判断信号在每个场中具有1和0交替重复的模式，例如“1010…”或“0101…”，则下变换判断器14判断存在2-2下变换信号的规律。另一方面，如果缺少场判断信号的重复形式，则下变换判断器14判断不存在2-2下变换信号的规律。
另外，如果下变换判断器14检测到该下变换信号的规律性，则它通过判断当前正在处理的当前场信号b是否与后一场信号a或前一场信号c相似，以便向输出选择器5提供下变换检测信号，并向场选择器3提供场信号。该场选择信号用于将后一场信号a或前一场信号c表示为用于生成内插值行的场。具体来说，如果紧接着的前一场判断信号的判断结果为“1”，则当前场信号b和后一场信号a是由同一帧所生成的，并且，由于根据该下变换信号的规律性，当前正在处理的场信号的判断结果被假设为“0”，因此设置场选择信号以标示后一场信号a。相反，如果紧接着的前一场判断信号的判断结果为“0”，则当前场信号b和后一场信号a是由不同帧所生成的，并且，由于根据下变换信号的规律性，当前正在处理的场信号的判断结果被假设为“1”，因此设置场选择信号以标示前一场信号c。
相反，如果下变换判断器14没有检测到下变换信号的规律性，或该下变换规律性被破坏，则它不向输出选择器5输出下变换检测信号。
另外，该下变换判断器14还判断是否需要根据上述下变换判断的判断结果的历史来改变像素比较器12和场比较器13的阈值。当满足改变阈值的条件时，下变换判断器14将改变像素比较器12和场比较器13的阈值，或改变它们其中一个的阈值。
在传统的例如图10A所示的2-2下变换检测装置90的下变换检测装置中，用于判断图像变化的阈值是固定的。如果用于该判断阈值是固定的，那么即使当图像类型截然不同，例如完全静态图像和剧烈运动图像时，也将使用相同的阈值来进行判断。因此，如果所设置的阈值不适用于输入的场信号，它将导致尽管确实是下变换信号但却不能将检测到下变换这样的状态进行延续，以及由于没有检测到输入的场信号不是下变换信号而导致将其检测为下变换这样的状态得到延续。它还导致在检测和未检测到下变换之间发生波动。这些情况的存在将使帧图像质量在IP转换之后变得恶化。
而另一方面，本实施例的2-2下变换检测装置10通过动态地设置用于图像变化判断的阈值，来防止上述问题状态延续。
图8示出了下变换判断器14的结构例子。移位寄存器81通过在每个场中进行一次移位操作，来接收场比较器13提供的场判断信号并累计该信号，从而保留了场判断的历史。虽然图8示出的例子中移位寄存器81的阶数是10，但是它并不局限于此。由于如果移位寄存器81的阶数较小时很容易发生在检测和未检测到下变换之间的波动，因此检测准确性将随着阶数的增加而增加。但是，如果移位寄存器81的阶数很大时，由于在检测出下变换之前需要更多数量的场，因此进入下变换检测状态的延时也变长了。实际的阶数的数目应当被确定为这些互相冲突因素的折衷方案，通常应当为4阶到10阶。
模式判断器82获取存储在移位寄存器81中的值，并判断它是否与下变换模式“1010…”或“0101…”相匹配。如果它与该下变换模式匹配，则该模式判断器82向输出选择器5提供下变换检测信号，并向场选择器3提供场选择信号。如果它与该下变换模式不匹配，则该模式判断器82不向输出选择器输出下变换检测信号。
下变换检测信号历史存储器83存储该下变换检测信号的历史。阈值设置部分84判断是否改变阈值，所述阈值是由像素比较器12中阈值比较器641至646以及场比较器13中的阈值比较器73所使用的，以及，如果判断需要改变这些阈值，则输出阈值设置信号1和阈值设置信号2。优选在以下情况下改变阈值，(1)没有检测到下变换的状态持续较长时间；(2)检测到下变换的状态持续较长时间；以及(3)在下变换检测和未检测到的状态之间频繁变化。
(1)如果没有检测到下变换的状态持续了较长时间，则逐步改变该阈值从而放宽对下变换检测的条件。如果下变换检测信号的历史持续指示“0”且图像匹配状态持续，则改变阈值从而使得更容易地检测到图像的变化。例如可以作出以下改变，例如逐步减小阈值比较器72的阈值Thr7，分别逐步增加阈值比较器641至643的阈值Thr1至3，诸如此类。相反，如果下变换检测信号的历史持续指示“1”且图像变化状态持续，则可以改变阈值从而使检测到图像变化变得更难。
如果输入信号为下变换信号，则该信号被检测到且利用从场选择器3输出的内插值信号进行IP转换，从而在不使图像质量恶化的情况下生成帧图像。本实施例的2-2下变换检测装置10改变阈值，从而放宽下变换检测的条件，最终提高了下变换状态的检测准确性。
(2)如果检测到下变换的状态持续较长时间，则逐步改变阈值从而使下变换检测的条件更为严格。例如可以作出以下改变，例如逐步减小阈值比较器72的阈值Thr7。将不是下变换信号的图像错误地检测为下变换信号将导致图像质量严重恶化，例如上扫描转换器6输出的帧图像中的梳状噪声。本实施例的2-2下变换检测装置10通过使其容易地脱离下变换状态从而防止所述的严重的图像质量恶化。
(3)如果在下变换检测到和未检测到的状态之间频繁变化，则将阈值临时改变为不检测下变换的值。如果在下变换检测到和未检测到的状态之间频繁变化，则上扫描转换器6输出的帧图像将在以下两种帧图像之间变化，所述的两种帧图像是：利用场选择器3输出的内插值信号进行IP转换之后的帧图像，和利用由逐行滤波器4生成的内插值信号进行IP转换后的帧图像。由于这两个帧图像具有不同的分辨率，因此频繁变换将导致图像质量恶化，例如显示图像的闪变。本实施例2-2下变换检测装置10通过改变阈值来防止由于在下变换检测到和未检测到的状态之间频繁变化而导致图像质量的恶化。
下文中将参照图9的流程图来描述阈值设置部分84中的阈值设置操作。首先，在步骤S211中，阈值设置部分84察看下变换检测信号的历史。如果在步骤S212中检测到：在下变换检测到和未检测到的状态之间的频繁变化，则在步骤S213中迅速将该阈值改变为很难检测到下变换的阈值。然后，如果在步骤S214中持续检测到下变换检测到的状态，则在步骤S215中逐步改变阈值，从而使该下变换检测更难。如果在步骤S216中检测到：未检测到下变换的状态的持续，则在步骤S217中改变阈值从而使得下变换检测更容易。
上述各实施例描述了将本发明应用于2-2下变换检测装置和检测2-2下变换信号并进行IP转换的逐行转换装置中的情况。本发明还可应用于2-3下变换检测装置和按照与2-2下变换检测装置相同的方式检测2-3下变换信号并进行IP转换的逐行转换装置。
很明显本发明并不局限于上述各实施例，本领域技术人员在不背离本发明的保护范围和精神的情况下可以对它们进行修改和变化。