本发明涉及信息信号处理装置、图像信号转换装置和转换方法、以及图 像显示装置。

当输出图像信号以输出图像信号的扫描行结构不同于输入图像信号的 扫描行结构的方式，随着输入图像信号被产生时，可以使用输出图像信号的 专用电路。当执行积和(sum-of-product)计算时，会需要多个计算结果。为获 得多个结算结果，可转换相应的计算电路。然而，当这些电路被转换时，该 硬件规模会变得很大和该电路会变得过分冗余。
作为实际应用，当SD信号被转换成高质量和高分辨率的输出信号时， 配置有相应于该输出信号类型的电路。对应于指定的输出信号使用相关的电 路。在该方法中，硬件的规模变大和电路变得过量。为获得对应于输入图像 信号的图像模式的输出图像信号，需要多个输出信号。考虑到具有525扫描 行的隔行扫描(interlace)SD(standard defintiton，标准分辨率)图像信号被转换 成具有1050扫描行的隔行扫描HD(high definitim，高分辨率)图像信号。由 于扫描行数被加倍，在自然图像情况下，获得了具有高质量和高分辨率的输 出图像信号。然而，由于输出图像信号是隔行扫描图像信号，在图形画面情 况下，行闪烁变得很明显。这样，对应于输入图像信号的类型，输出图像信 号的扫描行结构应当被转换。
作为已知的除去行闪烁的方法，一隔行扫描信号被转换成一逐行扫描信 号(progressive signal)。然而，在该方法中，输入信号是线性内插的信号和被 获得的是内插信号。这样，输出信号的分辨率就不能相对于输入信号的分辨 率加以改进。另外，当内插方法(对于静止图像处理或运动图像处理)相应于 运动的检测结果被转换时，在原始信号和内插信号之间的分辨率的差变大。 特别是，当运动没有被正确检测时，图像质量会极大失真。
作为本发明的有关发明，本发明的申请人已经获得了如下美国专利。
1.USP 5,379,072：数字视频信号分辨率转换装置；
2.USP 5,666,164：图像信号转换装置。

本发明的一个目的是防止由于被转换的多个电路块而使硬件规模增加。 换言之，本发明的一个目的是提供一种信息信号处理装置，它允许其中的信 号处理电路的操作状态，对应于外部操作条件设置信号而改变。本发明的另 一个目的是提供一种图像信息转换装置和图像显示装置，允许获得具有指定 的扫描行结构的输出图像信号。
本发明的第一方面是一信息信号处理装置，包括：一信号处理电路，用 于对输入信息信号执行一预定的处理；配置在该信号处理电路外侧的一控制 信号源，用于提供一控制信号给该信号处理电路；一操作条件设置电路，用 于对应于该控制信号产生一用于该信号处理电路的操作条件设置信号；和一 信号改变电路，用于对应于该控制信号，改变该信号处理电路的操作状态。
信号处理电路可具有至少两个处理部分，信号处理部分对应于操作条件 设置信号，使这些处理部分中的一个(称为指定的处理部分)的操作状态被改 变，其他处理部分的操作状态对应于该指定处理部分的操作状态的变化而改 变。
本发明的第二方面是一图像信息转换装置，用于利用输入图像信号产生 具有不同扫描行结构的多个输出图像信号，该装置包括：第一数据选择装置， 用于选择呈现在要作为输出图像信号产生的第一像素附近的输入图像信号 的多个第二像素；第二数据选择装置，用于选择呈现在要作为输出图像信号 产生的第一像素附近的输入图像信号的多个第三像素；一存储器装置，用于 存储预先获得的评估表达式系数；一像素值产生装置，利用由该第一数据选 择装置选出的第二像素和评估表达式系数的线性评估表达式产生第一像素； 一等级鉴定装置，用于根据由第二数据选择装置选出的第三像素产生等级信 息，其中，所述存储器装置提供该评估表达式系数到对应于该等级信息的像 素值产生装置；一连接到该像素值产生装置的扫描行结构转换装置，用于转 换一转换图像成为一指定的扫描行结构；和一控制装置，用于接收能指明输 出图像信号的扫描行结构的一控制信号，并且对应于该控制信号切换由评估 表达式系数、第一数据选择装置和第二数据选择装置选择的第二像素和第三 像素。
本发明的第三方面是一种利用一输入图像信号产生多个输出图像信号 的图像信息转换装置，包括：转换方法选择信号产生装置，用于产生对应于 想要的信号转换处理的转换方法选择信号；存储器装置，用于存储第一选择 位置信息、第二位置信息、对应于所要求等级的评估表达式系数和用于要求 数量的输出图像信号的扫描行结构信息，并根据所述转换方法选择信号，加 载对应于想要的信号转换处理的信息到一第一选择位置信息寄存器、一第二 选择位置信息寄存器、一评估表达式系数存储器和一扫描行结构信息寄存 器；第一数据选择装置，用于对应于由所述信息设置装置设置的第一选择位 置信息选择与要作为输出图像信号产生的第一像素的位置具有预定关系的 多个第二像素；第二数据选择装置，用于对应于由所述信息设置装置设置的 第二选择位置信息选择与要作为输出图像信号产生的第一像素的位置具有 预定关系的多个第三像素；像素值产生装置，用于通过由所述第一数据选择 装置选择的第二像素和该评估表达式系数的线性评估表达式，产生该第一像 素；等级鉴定装置，用于根据由所述第二数据选择装置选择的第三像素产生 等级信息，其中，所述存储器装置提供对应于该等级信息的评估表达式系数 给所述像素值产生装置；和连接到所述像素值产生装置的扫描行结构转换装 置，用于将一转换图像转换成指定的扫描行结构。
本发明的第四方面是一图像显示装置，用于接收输入图像信号和在显示 单元显示该输入图像信号，该装置包括有配置在输入图像信号源和显示单元 之间的一图像信息转换单元，用于产生具有与输入图像信号不同的扫描行结 构的多个输出图像信号，其中该图像信息转换单元包括：第一分支(tap)选择 装置，用于选择呈现在要作为输出图像信号产生的第一像素附近的输入图像 信号的多个第二像素；第二分支选择装置，用于选择呈现在要作为输出图像 信号产生的第一像素附近的输入图像信号的多个第三像素；一存储器装置， 用于存储预先获得的评估表达式系数；一像素值产生装置，利用由第一分支 选出装置选择的第二像素和评估表达式系数的一线性评估表达式产生第一 像素；一等级鉴定(determining)装置，根据由第二分支选择装置选出的第三 像素产生等级信息，其中，所述存储器装置提供对应于等级信息的评估表达 式系数到像素值产生装置；连接到该像素值产生装置的一扫描行结构转换装 置，用于转换一转换图像成为一指定的扫描行结构；和一控制装置，用于接 收能指明一转换方法的一控制信号，并且切换由对应于该控制信号的评估表 达式系数、第一分支选择装置和该第二分支选择装置选择的第二像素和第三 像素。
本发明的第五方面提供了一种利用输入图像信号产生具有不同扫描行 结构的多个输出图像信号的图像信息转换装置，该装置包括：第一数据选择 装置，用于选择呈现在要作为输出图像信号产生的第一像素附近的该输入图 像信号的多个第二像素；第二数据选择装置，用于选择呈现在要作为输出图 像信号产生的该第一像素附近的该输入图像信号的多个第三像素；存储器装 置，用于存储预先获得的评估表达式系数；像素值产生装置，用于利用由所 述第一数据选择装置选择的第二像素和该评估表达式系数的线性评估表达 式产生该第一像素；等级鉴定装置，用于根据由所述第二数据选择装置选择 的第三像素产生等级信息，其中，所述存储器装置根据该等级信息提供该评 估表达式系数给所述像素值产生装置；连接到所述像素值产生装置的扫描行 结构转换装置，用于将转换图像转换成指定的扫描行结构；和控制装置，用 于接收控制信号，该控制信号指定该输出图像信号的扫描行结构，并用于对 应于该控制信号，切换评估表达式系数、所述第一数据选择装置选择的第二 像素和所述第二数据选择装置选择的第三像素中的至少一个。
本发明的第六方面提供了一种利用输入图像信号产生多个输出图像信 号的图像信息转换装置，包括：转换方法选择信号产生装置，用于产生对应 于想要的信号转换处理的转换方法选择信号；存储器装置，用于至少存储第 一选择位置信息、第二选择位置信息、以及对应于所要求等级的评估表达式 系数，并加载对应于想要的信号转换处理的信息到第一选择位置信息寄存 器、第二选择位置信息寄存器、以及评估表达式系数存储器；第一数据选择 装置，用于对应于由所述信息设置装置设置的第一选择位置信息选择与要作 为输出图像信号产生的第一像素的位置具有预定关系的多个第二像素；第二 数据选择装置，用于对应于由所述信息设置装置设置的第二选择位置信息选 择与要作为输出图像信号产生的第一像素的位置具有预定关系的多个第三 像素；像素值产生装置，用于利用由所述第一数据选择装置选择的第二像素 和该评估表达式系数的线性评估表达式产生该第一像素；等级鉴定装置，用 于根据由所述第二数据选择装置选择的第三像素产生等级信息，其中，所述 存储器装置提供对应于该等级信息的评估表达式系数给所述像素值产生装 置；和连接到所述像素值产生装置的扫描行结构转换装置，用于将转换图像 转换成输出图像信号的指定扫描行结构。
本发明的第七方面提供了一种信息信号处理装置，包括：第一数据选择 装置，用于从输入信息信号中选择数据集；等级确定装置，用于根据所述第 一数据选择装置选择的数据集来确定多个预定等级中的一个等级；第一存储 器；第二存储器，用于对每个所述等级存储至少两组转换数据，并用于根据 选择信号将一组转换数据加载到所述第一存储器；以及转换装置，用于基于 所确定的等级和所述第一存储器中存储的该组转换数据来转换所述输入信 息信号。
本发明的第八方面提供了一种利用输入图像信号产生具有不同扫描行 结构的多个输出图像信号的图像信息转换方法，该方法包括以下步骤：选择 呈现在要作为输出图像信号产生的第一像素附近的该输入图像信号的多个 第二像素；选择呈现在要作为输出图像信号产生的该第一像素附近的该输入 图像信号的多个第三像素；产生对应于第三像素的等级信息；利用第二像素 和所提供的与该等级信息相对应的评估表达式系数的线性评估表达式产生 该第一像素；将转换图像转换成指定的扫描行结构；和对应于所接收的指定 该输出图像信号的扫描行结构的控制信号，切换评估表达式系数、第二像素 和第三像素中的至少一个。
本发明的第九方面提供了一种利用输入图像信号产生多个输出图像信 号的图像信息转换方法，该方法包括以下步骤：对应于想要的处理，从已存 储的信息中至少选择第一选择位置信息、第二选择位置信息、以及对应于所 要求等级的评估表达式系数；将所选择的信息加载到第一选择位置信息寄存 器、第二选择位置信息寄存器、以及评估表达式系数存储器；对应于所选择 的第一选择位置来选择与要作为输出图像信号产生的第一像素的位置具有 预定关系的多个第二像素；对应于所选择的第二选择位置来选择与要作为输 出图像信号产生的第一像素的位置具有预定关系的多个第三像素；对应于第 三像素产生等级信息；利用第二像素和所提供的与该等级信息相对应的评估 表达式系数的线性评估表达式产生该第一像素；以及将转换图像转换成输出 图像信号的指定扫描行结构。
根据本发明，因为一个信号处理电路能对应于一操作条件设置信号完成 多个信号处理功能，与需要转换多个电路的结构相比较，硬件规模被降低了。 在根据本发明的图像信息转换装置中，一输入图像信号能被转换成具有不同 扫描行结构的多个输出图像信号中的指定的一个。这样，一输入图像信号能 被转换成对应于该输入图像信号的一种图像模式的一输出图像。在此情况 下，能防止硬件规模过大。另外，根据本发明，因为像素值是在每个等级中 用最佳的评估预测表达式产生的，这样就能输出具有高图像质量的静止图像 和运动图像。
从下面将要结合附图读到的对本发明的详细描述中，本发明的上述的和 其他目的、特点和优点，会变得更加明显。

图1是用于解释本发明的基本结构和操作的方块图；
图2是根据本发明的图像信息转换装置的一个举例的方块图；
图3是根据本发明第一实施例的图像信息转换装置的结构的方块图；
图4是用于解释SD像素的位置和525p像素的位置之间的相互关系的 示意图；
图5是用于解释SD像素的位置和1050i像素的位置之间的相互关系的 示意图；
图6是用于解释行顺序转换电路的操作的波形示意图；
图7是在SD像素的位置和1050i像素的位置之间的相互关系的示意图 和空间等级分支的举例；
图8是在SD像素的位置和1050i像素的位置之间的相互关系和空间等 级分支的一个举例的示意图；
图9是在SD像素的位置和525p像素的位置之间的相互关系和空间等 级分支的一个举例的示意图；
图10是在SD像素的位置和525p像素的位置之间的相互关系和空间等 级分支的一个举例的示意图；
图11是在SD像素的位置和1050i像素的位置之间的相互关系和运动等 级分支的一个举例的示意图；
图12是在SD像素的位置和525p像素的位置之间的相互关系和运动等 级分支的一个举例的示意图；
图13是用于获得系数数据的结构的一个举例的方块图；
图14是本发明第二实施例的结构的方块图；
图15A、15B和15C是用于解释本发明第二实施例的场倍速处理的时序 图；
图16是用于解释本发明第二实施例的场倍速处理的示意图；
图17是本发明第三实施例的结构的方块图；
图18是本发明第三实施例的第一功能的方块图；
图19是本发明第三实施例的第二功能的方块图；和
图20是本发明第三实施例的第三功能的方块图。

在参照图1解释本发明的实施例之前，将首先描述信息信号处理装置的 基本结构和操作。在图1中，标号1是可调结构硬件。可调结构硬件1是一 信号处理电路，能完成多个信号处理功能而无须改变该基本硬件结构。可调 结构硬件1具有至少2个处理部分2。可调结构硬件1能改变该内部信号路 径、分支结构、计算处理、和积和计算的系数。通过选择开关2提供信号给 可调结构硬件1。
可调结构硬件1的功能可根据一操作条件设置信号(称作为配置数据)加 以设置。对应于希望功能的配置数据从存储器3加载到可调结构硬件1的一 寄存器中。当可调结构硬件1的多个处理部分的一个处理部分(称作为指定处 理部分)的操作状态对应于该配置数据被改变时，剩余处理部分(称作为剩余 处理部分)的操作状态对应于该指定处理部分的操作状态的变化而被改变。在 存储器3中存储的该配置数据是以下列方法之一产生的。
作为产生配置数据的第一种方法，对应于用户的转换操作的指令由译码 器4译码。作为产生配置数据的第二种方法，一状态传感器输出信号(例如， 一输入信号特性的检测结果)由译码器5译码。作为产生配置数据的第三种方 法，一输入信号选择开关2的选择结果由译码器6译码。作为产生配置数据 的第四种方法，由可调结构硬件1产生的信号由译码器7译码。
当多个类型的配置数据被产生时，计算电路9可以计算该多个类型的配 置数据并存储该计算的结果到存储器3。与计算电路9相关地配置有能存储 状态历史的附加电路10。计算电路9的一个简单举例是一选择电路，用于选 择多个类型的配置数据中的一个。
图1所示的信息处理装置对应于一指令或类似内容产生配置数据，并使 得可调结构硬件1去完成对应于该产生的配置数据的功能。这样，就没有必 要提供对应于该多个信号处理功能的电路。随之，该硬件规模被降低了。
接着将描述本发明第一实施例的图像信息转换装置。在第一实施例的图 像信息转换装置中，具有525扫描行(以下称为525p信号)的输入隔行扫描图 像信号被转换成比输入信号具有较高分辨率的输出图像信号。在该例中，能 选择2种图像信号中的一种。第一种输出图像信号是具有1050扫描行(以下 称为1050i信号)的一隔行扫描图像信号。第二种输出图像信号是具有525扫 描行(以下称为525p信号)的一逐行扫描(非隔行扫描)图像信号。在这些输出 图像信号中，在水平方向的像素数是输入图像信号的像素数的两倍。
具有不同分辨率的2种图像信号中的一种被有选择地输出，使得对应于 一输入图像信号特性，能获得良好的信号转换结果。因为1050i信号是一隔 行扫描信号，行闪烁是它的主题。这样，当输入图像信号是一自然图像时， 能获得具有高质量的输出图像信号。然而，当一输入图像信号是一图形信息 时，行闪烁是明显的。换言之，当一输入图像信号是一图形信息时，最好输 出行闪烁不明显的逐行扫描图像信号。在这样的方式中，对应于输入图像信 号的图像模式，可选择1050i信号和525p信号中的一种。用于选择1050i信 号和525p信号中的一种的指令可由用户输入或对应于该输入图像信号自动 地输入。
在第一实施例中，输入图像信号的分辨率通过由本发明的申请人推荐的 等级分类适配处理被加以改进。在通常的图像信息转换装置中，具有高分辨 率的信号由内插处理产生。如图2所示，通常，一输入525iSD(标准分辨率) 信号被送到运动鉴定电路21，场间内插电路22，和场内内插电路23。内插 电路22和23的输出信号中的一种由转换电路24选择。选择的信号被送到 行顺序转换电路25。该行顺序转换电路25接收SD信号的行数据L1和从转 换电路24接收的行数据L2，并执行水平扫描行的倍速处理。行顺序转换电 路25输出525p信号。
当运动鉴定电路21的鉴定结果是一静止图像时，转换电路24选择场间 内插电路22的输出信号。当运动鉴定电路21的鉴定结果是一运动图像时， 转换电路24选择该场内内插电路23的输出信号。例如，场间内插电路22 用前面行信号产生一新的行信号。场内内插电路2用同一场的相邻行信号平 场值产生一新的行信号。
然而，在通常的图像信息转换装置中，由于内插处理用SD信号在垂直 方向执行，所以输出信号的分辨率不高于输入SD信号的分辨率。另外，当 原始行被转换成内插行时，该分辨率的差变大。另一方面，在本发明的等级 分类适配处理中，输入图像信号的图像信号电平被分类为对应于其三维(时间 -空间)量纲分配的各等级。对应于各个等级的预先获悉的预测系数被存储到 一存储装置中。根据预测表达式计算一最佳的估测值。这样，输出信号的分 辨率就变得高于输入信号的分辨率。
在该技术中，当HD(高分辨率)像素被产生时，在其附近的当前SD像素 被分类为多个等级。根据各个等级预先获悉预测系数。这样就获得了逼近真 实值的HD像素。图3示出本发明第一实施例的图像信号转换装置的结构。 该第一实施例的图像信号转换装置根据这样的技术将输入SD信号转换成输 出HD信号。
在图3中，一输入SD信号(525i信号)被送到第一分支选择电路31、第 二分支选择电路2、和第三分支选择电路33。第一分支选择电路31选择用 于预测HD像素的SD像素(该SD像素被称之为预测分支)。第二分支选择电 路32选择SD像素，该SD像素用于根据出现在要产生的HD像素附近的SD 像素电平的分配模式去分类各个等级(此后SD像素被称为空间等级分支)。 第三分支选择电路33选择SD像素，该SD像素用于根据出现在要产生的 HD像素附近的SD像素去分类运动等级(此后SD像素被之为运动等级分支)。 当利用出现在多个场中的SD像素鉴定一空间等级时，该空间等级包含有运 动信息。
由第一分支选择电路31选择的预测分支被送到评估预测计算电路34。 由第二分支选择电路32选择的空间等级被送到空间等级检测电路35。空间 等级检测电路35检测一空间等级。该检测的空间等级被送到等级组合电路 37。由第三分支选择电路33选择的运动等级分支被送到运动等级检测电路 36。运动等级检测电路36检测一运动等级。该检测的运动等级被送到等级 组合电路37。等级组合电路37组合该空间等级和运动等级并产生一最终的 等级代码。
该等级代码作为一地址被送到系数存储器38。对应于该等级代码的系 数数据被从系数存储器38中读出。该系数数据和预测分支被送到评估预测 计算电路34。该评估预测计算电路34利用该预测分支(525i信号的像素)和 该系数数据的线性评估表达式，根据SD数据计算HD数据(1050i信号的数 据或525p信号的数据)。该评估预测计算电路34的输出信号(行数据L1和 L2)被送到行顺序转换电路39。该行顺序转换电路39具有行存储器，能连续 输出评估预测计算电路34的行数据L1和L2。行顺序转换电路39输出HD 信号(1050i信号或525p信号)。
输出HD信号被送到CRT显示单元(未示出)。不管该输出的HD信号是 1050i信号还是525p信号，该CRT显示单元能够利用根据选择的HD信号被 转换的相关同步系统去显示该选择的信号。输入的SD信号是一广播信号或 一再生单元(例如一VCR)的再生信号。这样，该CRT显示单元能够以较高的 分辨率重现一图像。根据本发明第一实施例的图像信号处理装置能被设置在 电视机内。
将被产生的1050i数据是逼近于525i信号行的行数据L1和远离于此的 行数据L2。525p信号数据是与525i信号行相同位置处的行数据L1和远离 于此的行数据L2。用于产生行数据L1的处理被称为模式1。用于产生行数 据L2的处理被称为模式2。在水平方向的像素数被加倍。这样，行数据L1 和行数据L2不代表特殊行。或者，行数据L1表示以模式1产生的像素数据 行，而行数据L2表示以模式2产生的像素数据行。
图4是一场图像的局部放大图。图4示出525i信号和525p信号的像素 的排列。在图4中，大点表示525i信号的像素，而小点表示525p信号的像 素。这种关系也应用于其他附图。图4示出一特殊帧(F)的奇数(o)场的像素 排列。在其他场中(偶数场)，525i信号行相对于从如图4所示的奇数场处空 间偏离。从图4可以看清楚，根据第一实施例的图像信号转换装置产生行数 据L1和行数据L2。行数据L1呈现在525i信号的每一行的相同位置处。该 行数据L2呈现在2个垂直相邻525i信号行的中心位置处。该525p信号的 每一行的水平方向中的像素数是525i信号的像素数的2倍。这样，一次产生 525p信号的4个像素数据。
图5是一场图像的局部放大图。图5示出525i和1050i信号像素的排列。 在图5中，大点表示525i信号的像素，而小点表示1050i信号的像素。这种 关系也应用于其他附图。图5示出特殊帧(F)的奇数场(o)的像素排列。在图5 中，其他场(即偶数(e)场)由点划线表示。在其他场中，产生行数据L1′和L2′ 的像素。从图5可以看清楚，根据第一实施例的图像信号转换装置用525i 信号行产生行数据L1和行数据L2。行数据L1和行数据L2具有隔行扫描的 结构。525i信号行数是1050i信号行数的2倍。另外，在输出1050i信号的 水平方向中的像素数是输入525i信号的像素数的2倍。因此，一次产生1050i 信号的4个像素数据。
由于评估预测计算电路34利用525i信号产生525p信号或1050i信号， 所以输出信号的水平周期与输入信号的水平周期相同。行顺序转换电路39 执行行倍速处理，用于加倍该水平周期，从而整理该行数据L1和L2的行顺 序。图6示出用于输出525p信号的行倍速处理中的模拟波形。如上所述， 该评估预测计算电路34产生行数据L1和L2。该行数据L1包含行a1、a2、 a3等依次排列的内容。该行数据L2包含行b1、b2、b3等依次包含的内容。 行顺序转换电路39在时间轴方向压缩每行的数据到1/2。行顺序转换电路39 交替选择每行的压缩数据并产生行顺序数据(a0，b0，a1，b1，等)。为输出1050i 信号，行顺序转换电路39产生满足隔行扫描关系的输出数据。这样，行顺 序转换电路39的操作相应于转换信息被加以转换，该转换信息取决于输出 信号是525p信号还是1050i信号。该转换信息被存储在寄存器40中。
在该第一实施例中，预测分支由第一分支选择电路31根据在寄存器41 中存储的第一分支位置信息被加以选择。空间等级分支由第二分支选择电路 32根据在寄存器42中存储的第二分支位置信息被加以选择。运动等级分支 由第三分支选择电路33根据在寄存器43中存储的第三分支位置信息被加以 选择。例如，第一分支位置信息、第二分支位置信息、和第三分支位置信息 被指定到多个编号的SD像素中。
存储到系数存储器38中的系数数据、存储到寄存器40中的用于指明一 扫描行结构的控制信号、和存储到寄存器41、42和43中的分支位置信息被 从信息存储器库(bank)44中加载。该信息存储器库44预先存储提供给系举存 储器38和寄存器40-43的数据。一转换方法选择信号提供给该信息存储器库 44。该信息存储器库44根据该选择信号，选择将被加载到系数存储器38和 寄存器40-43的信息。在第一实施例中，用户根据图像模式选择525p信号和 1050i信号中的一个。该转换方法选择信号根据用户的选择而被产生。或者， 一输入图像信号的图像模式可以被检测。根据该选择结果该选择信号可以被 自动产生。
应注意到，本发明不限于上述525p和1050i信号。可替换地，1050p信 号也可以被输出。另外，扫描行数也不限于525和1050。
下面将描述上述的空间等级分支和运动等级分支的实际举例。图7和8 示出在525i信号被转换成1050i信号的情况下，由第二分支选择电路32选 择的分支(SD像素)。图7和8示出按时间顺序在垂直方向排列的帧F-1(由 F-1/o指明的场)、其偶数场(F-1/e指明的场)、帧F的奇数场(由F/o指明的场)、 和其偶数场(由F/e指明的场)的像素的排列。
如图7所示，用于预测场F/o的行数据L1和行数据L2的空间等级分支 包含在场F/o中。在此情况下，作为空间等级分支，使用将被产生的1025i 信号的像素附近的525i信号的SD像素T1、T2和T3以及前面场F-1/e的SD 像素T4、T5、T6和T7。如图8所示，当场F/e的行数据L1和行数据L2被 预测时，作为空间等级分支，使用将被产生的1025i像素附近的场F/e的SD 像素T1、T2和T3以及前面场F/o的SD像素T4、T5、T6和T7。在用于行 数据L1的预测像素的模式1中，SD像素T7可以不被选择为等级分支。在 用于行数据L2的预测像素的模式2中，SD像素T4可以不被选择为等级分 支。
图9和图10示出在525i信号被转换成525p信号的情况下，由第二分 支选择电路32选择的分支(SD像素)。图9和图10示出按时间顺序排列的帧 F-1的奇数场(由F-1/o指示的场)、其偶数场(F-1/e指示的场)、一帧的奇数场 (由F/o表示的场)、和其偶数场(由F/e表示的场)的垂直方向上的像素排列。
如图9所示，作为用于预测场F/o的行数据L1和行数据L2的空间等级 分支，使用在将被产生的525p信号的像素附近空间的场F/e的SD像素T1 和T2、在将被产生的525p信号的像素附近空间的场F/o的SD像素T3、T4 和T5、和前面场F-1/e的SD像素T6和t7。如图10所示，当场F/e的行数 据L1和行数据L2被预测时，作为空间等级分支，使用在将被产生的525p 信号的像素附近空间的场F/o的SD像素T1和T2、在将被产生的525p信号 的像素附近空间的场F/e的SD像素T3、T4和T5和前面场F/o的SD像素 T6和T7。在用于行数据L1的预测像素的模式1中，SD像素T7可以不被 选择为等级分支。在用于行数据L2的预测像素的模式2中，SD像素T7可 以不被选择为等级分支。
如图7、8、9和10所示，作为空间等级分支，除了在多个场的相同垂 直位置处的SD像素处，还使用在水平方向中的至少一个SD像素。
图11和12示出由第三分支选择电路33选择的运动等级分支的举例。 图11示出在525i信号被转换成1050i信号的情况下的运动等级分支。如图 11所示，作为用于预测场F/o的行数据L1和行数据L2的运动等级分支，使 用在将被产生的1025i信号的像素附近的场F/o的SD像素n1、n3和n5、下 一个场F/e的SD像素n2、n4和n6、前面场F-1/e的SD像素m2、m4和m6、 和前面场F-1/o的SD像素m1、m3和m5。SD像素m1的垂直位置匹配于 SD像素n1的垂直位置。SD像素m2的垂直位置匹配于SD像素n2的垂直 位置。SD像素m3的垂直位置匹配于SD像素n3的垂直位置。SD像素m4 的垂直位置匹配于SD像素n4的垂直位置。
图12示出在525i信号被转换成525p信号情况下使用的运动等级分支。 如图12所示，作为用于预测场F/o的行数据L1和L2的运动等级分支，使 用在将被产生的525p信号的像素附近的场F/o的SD像素n1、n3和n5、下 一个场F/e的SD像素n2、n4和n6、前面场F-1/e的SD像素m2、m4和m6、 以及前面场F-1/o的SD像素的m1、m3和m5。SD像素m1的垂直位置匹配 于n1的垂直位置。SD像素m2的垂直位置匹配于SD像素n2的垂直位置。 SD像素m3的垂直位置匹配于SD像素n3的垂直位置。SD像素m4的垂直 位置匹配于SD像素n4的垂直位置。
由第二分支选择电路32选择的空间等级分支被送到空间等级检测电路 35。空间等级检测电路35检测该选择的空间等级分支的电平分配模式。在 此情况下，空间等级检测电路35将每个像素的8位SD数据压缩成2位SD 数据。例如，空间等级检测电路35对应于ADRC(Adaptive Dynamic Range Coding，自适应动态范围编码)方法压缩作为空间等级分支的SD像素数据。 作为信息处理装置，其他压缩装置，例如DPCM(predictive encoding method， 预测编码方法)或VQ(vector quantizing method，矢量量化方法)可被用于代替 ADRC方法。
该ADRC方法是一种用于VCR(盒式录象机)的为高效编码处理开发的 自适应再量化方法。根据本发明的第一实施例，由于该ADRC方法允许用短 字长有效表示一信号电平的本地模式，所以该ADRC方法被用于产生一空间 等级分类代码。在该ADRC方法中，在最大值MAX和最小值MIN之间的 长度，根据下述表达式(1)，由指定位长等分。
DR＝MAX-MIN+1
Q＝{(L-MIN+0.5)×2/DR}...(1)
这里，DR表示空间等级分支的动态范围；L表示每个空间等级分支的 像素数据电平；Q表示一再量化代码；和{}表示舍位处理。
由第一分支选择电路选择的运动等级分支被送到运动等级检测电路36。 运动等级检测电路36计算在该运动等级分支的空间相同位置处的像素值差 的绝对值的平均值参数(param)。
$\mathrm{param}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}|\mathrm{mi}-\mathrm{ni}|}{n}...\left(2\right)$
这里，n表示被分配的位数。
在第一实施例中，n是6。通过该平均值参数与预定阈值的比较，确定 作为运动系数的运动等级。在(param≤2)的情况下，该运动等级是0。在(2 ＜param≤4)的情况下，该运动等级是1。在(4＜param≤8)的情况下，该运动 等级是2。在(param＞8)的情况下，该运动等级是3。当运动等级是0时，该 运动是最小的(该运动等级表示静止图像)。如该运动等级变大，则该运动总 量变大。该鉴定的运动等级提供给等级组合电路37。可替换地，该运动等级 也可以根据运动矢量检测。
等级组合电路37组合从空间等级检测电路37接收的空间等级和从运动 等级检测电路36接收的运动等级，并产生一组合的等级代码。该组合的等 级代码作为一地址被送到系数存储器38。对应于该等级代码的系数数据被从 系数存储器38读出。该运动等级被送到寄存器42。对应于该运动等级改变 分支位置信息。
当输入信号没有运动或有一小的运动时，该被检测的运动等级是0或1。 如图7、8、9和10所示。在此情况下，空间等级分支呈现在两场中。当一 输入信号具有相对大运动时，该被检测的运动等级是2或3。在此情况下， 空间等级分支仅由作为将被产生的一像素的相同场中的SD像素组成。另外， 根据该运动等级，该第一等级分支选择电路31的分支位置信息(寄存器41) 可被改变。这样，根据该运动等级，可以交替改变预测分支，根据该运动等 级可以改变预测分支和空间等级分支这两者。
通过获取525i信号的模式和HD信号(1050i信号或525p信号)的模式之 间的相互关系，所获得的每个等级的系数数据被存储到系数存储器38中。 该系数数据是用于根据线性评估表达式将525i信号转换成具有较高分辨率 的信号的信息。稍后将描述用于获得该系数数据的方法。
对应于等级代码等级的系数数据从系数存储器38其中的地址中读出。 该系数数据被送到评估预测计算电路34。该评估预测电路34利用从第一分 支选择电路31接收的预测分支(像素值)T1，T2，...和Ti，以及系数数据w1， w2，...，和wi，计算线性组合表达式(表达式(3))，并获得行数据L1。同样， 该评估预测计算电路34获得行数据L2。应注意到，行数据L1的系数数据 不同于行数据L2的系数数据。
L1＝w1T1+w2T2+...wiTi  ...(3)
这样，对每个等级，用于根据SD数据评估HD数据的系数数据被预先 得知并被存储到系数存储器38中。根据预测分支和系数数据，对应该SD数 据的HD数据被计算和输出。这样，不同于SD数据的内插处理，逼近真实 HD数据的图像信号能被获得。
接着，参照图13，将描述用于产生存储到系数存储器中的系数数据的 (learing，获取)方法。为获取系数数据，对应于已知的HD图像(1050i信号或 525p信号)的SD图像由两维变薄(thin-out)滤波器50(在此情况下，SD像素的 像素数是HD图像的1/4)产生。例如，在HD数据的垂直方向中的像素由垂 直变薄滤波器变薄，使得在该场的垂直方向的频率被减半。另外，在HD数 据的水平方向的像素由水平变薄滤波器变薄。
从两维变薄滤波器50输出的SD信号被送到第一分支选择电路51、第 二分支选择电路52和第三分支选择电路53。作为在图3示出的信号转换装 置的分支选择电路31、32和33，分支选择电路51、52和53分别选择预测 分支，空间等级分支和运动分支。来自分支选择电路51的预测分支被送到 标准等式加法电路55。来自分支选择电路52的空间等级分支被送到空间等 级检测电路55。来自分支选择电路3的运动等级分支被送到运动等级检测电 路56。
作为信号转换装置的空间等级检测电路35，空间等级检测电路55根据 ADRC方法压缩该空间等级分支的数据并产生空间等级代码。作为信号转换 装置的运动等级检测电路36，运动等级检测电路56利用运动等级分支产生 一运动等级代码。等级组合电路57组合该空间等级代码和运动等级代码并 产生一最终的等级代码。该最终的等级代码被从等级组合电路57送到标准 等式加法电路58。
接着，为说明该标准等式加法电路58的操作，将描述用于获取用来将 多个SD像素转换成HD像素的转换表达式的处理和利用一预测表达式进行 的信号转换处理。首先，为说明该获取过程，将描述利用n像素的预测处理。 对于每个等级，具有系数数据w1，...和wn的n分支的线性评估表达式由下 述表达式(4)给出。
y＝w1x1+w2x2...+wnxn    ...(4)
其中x1，x2，...和xn表达被选择作为预测分支的SD像素的电平；而y 表示HD像素的电平。
用于每个等级的多个信号数据被获取。当数据信号数是m时，是根据 表达式(4)提供下述表达式(5)的。
yk＝w1×k1+k2+...+wn×kn  ...(5)
这里k＝1，2...m。
在m＞n情况下，由于系数数据wi，...和wn不是唯一给定的，一误差 矢量的成分由下述表达式(6)确定。使表达式(7)的解最小化的系数数据被获 得。换言之，利用了最小平方法。
ek＝yk-{w1×k1+w2×k2+...+wn×kn}  (6)
这里，k＝1，2，...，m。
$e^2=\underset{k=0}{\overset{m}{\Sigma }}{e}_k^2---\left(7\right)$
接着，获得表达式(7)相对于wi的偏微分系数。为作到这些，获得的系 数wi，使得下述表达式(8)的解变成“0”。
$\frac{\partial e^2}{\partial \mathrm{wi}}=\underset{k=0}{\overset{m}{\Sigma }}2\left(\frac{\partial e_k}{\partial \mathrm{wi}}\right)e_k=\underset{k=0}{\overset{m}{\Sigma }}2x_{\mathrm{id}}·e_k---\left(8\right)$
接着，当xij和yi由下述表达式(9)和(10)被确定时，该表达式(8)能被由 下述表达式(11)表达的矩阵表示。
$X_{\mathrm{ji}}=\underset{p=0}{\overset{m}{\Sigma }}{x}_{\mathrm{pi}}·x_{\mathrm{pj}}...\left(9\right)$
$Y_i=\underset{k=0}{\overset{m}{\Sigma }}{x}_{\mathrm{ki}}·y_k...\left(10\right)$
$\left[\begin{array}{cccc}{x}_{11}& x_{12}& ···& x_{1n}\\ x_{21}& x_{22}& ···& x_{2n}\\ ···& ···& ···& ···\\ x_{n1}& x_{n2}& ···& x_{\mathrm{nn}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{w}_1\\ w_2\\ ···\\ w_n\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ ···\\ y_n\end{array}\right]...\left(11\right)$
该表达式(11)一般被称作为标准表达式。标准等式加法电路58利用从等 级代码组合电路57接收的等级代码、从分支选择电路51接收的预测分支(SD 像素x1，...和xn)、和对应于输入SD数据的HD像素y，执行标准表达式的 加法。
在所有的数据已经被输入之后，标准等式加法电路58输出标准表达式 数据到预测系数鉴定电路59。预测系数鉴定电路59利用一通常的矩阵解， 求解关于该wi的标准表达式并获得系数数据。预测系数鉴定电路59将该获 得的预测系数数据写入系数存储器60。
作为上述专门处理的结果，系数数据被存储到系数存储器60中，该系 数数据允许对每个等级预测一个值，该值统计上最逼近所考虑的HD像素y。 在系数存储器60中存储的系数数据被加载到图像信号转换装置的系数存储 器38中。这样，根据线性评估表达式，利用SD数据产生HD数据的专门 处理就被完成了。
在用于获得上述系数数据的一获取装置中，作为输入HD信号，使用 1050i信号或525p信号。用于选择1050i信号和525p信号中的一个的转换方 法选择信号被送到两维变薄滤波器50和分支选择控制电路54。两维变薄滤 波器50的变薄处理的状态对应于转换方法的指定信号被加以改变。分支选 择控制电路54产生一控制信号，使是第一分支选择电路51选择预测分支、 第二分支选择电路52选择空间等级分支、和第三分支选择电路53选择运动 等级分支。根据一运动等级代码，分支选择控制电路54选择空间等级分支。
采用上述图像信号转换装置，根据输出HD信号的扫描结构(1050i信号 和525p信号)，由该分支选择控制电路54产生的控制信号，使得该第一分支 选择电路51、第二分支选择电路52、和第三分支选择电路53去选择相关的 分支。
接着将描述本发明的第二实施例。在本发明的第二实施例中，多个场存 储器被配置在该第一实施例的行顺序转换电路39中，以使得利用行顺序处 理执行场倍速处理。这样，作为输出图像信号的扫描行结构的525p信号和/ 或1050i信号和场倍速525i信号能被输出。利用场倍速处理，能获得具有较 平滑运动的输出图像信号。在一等级分类处理中，根据线性评估表达式产生 场倍速图像。这样，不同于重复输出相同场的处理或利用连续两场的平均图 像的内插处理，能够防止输出图像变得不平滑和清晰度失真。
如第一实施例，在第二实施例中，当设置一扫描行结构的信号指明一场 倍速信号时，预测分支、空间等级分支、运动等级分支和系数数据被选择。 另外，指明该场倍速处理的信息被送到等价于在第一实施例中的行顺序转换 电路的扫描行结构转换电路。
图14示出，在已经设置场倍速处理的情况下的扫描行结构转换电路的 构成的一例。在如第一实施例的相同处理中，在水平方向上的像素数被加倍 的图像信号被送到串联连接的场存储器71和72。该场存储器71和72按时 间顺序排列3个连续场的信号，并提供结果信号给等级分类适配处理/顺序扫 描转换电路73。该等级分类适配处理/顺序扫描转换电路73分别提供第一输 出信号和第二输出信号到场存储器74和场存储器75。该场存储器74和75 的每个压缩场周期到1/2。场开关76选择场存储器74和75的输出信号中的 一个并输出一场倍速信号。
该等级分类适配处理/顺序扫描转换电路73产生如图15A所示的2个信 号。在图15A中，每个锯齿波形表示一场的信号；A和B表示525i信号的 A场和B场(空间相位)；而A和B的前缀(1，1.5，2，...)表示在帧周期被表示 为1的情况下的时间周期。与输出信号1相同的输入信号的顺序为场1A、 1.5A、2A、2.5A、...等。
该等级分类适配处理/顺序扫描转换电路73产生不包含在输入信号中的 依次为场图像1B、1.5A、2B、...的输出信号2。在在16中，如由三角形像 素标明的，在两场之间按时间顺序呈现的场图像由等级分类适配处理产生。 例如，在输入信号的场1A和场1.5B之间按时间顺序呈现的场1B被产生。 另外，在场1.5B和场2A之间按顺序呈现的场1.5B也被产生。
场存储器74和75加倍等级分类适配处理/顺序扫描转换电路73的输出 信号1和2的场速。如图15B所示，场倍速处理压缩场周期为1/2并重复输 出该相同场。场开关76选择场倍速信号(1)和场倍速信号(2)并产生一最终的 输出信号。在图15B中，阴影线的场表示由场开关76选择的场。如图15C 所示，场开关76输出具有半场周期的场1A、1B、1.5A、1.5B等。
在第二实施例中，由等级分类适配处理产生场1B、1.5A等。然而，为 更精确地表示按时间顺序的变化，可以输出场1A、1.17B、1.33A、1.5B等。
图17示出本发明第三实施例的结构。每个具有8位的信号A、B、C和 D被送到一选择器100。对应于信号A、B、C和D的输出信号被从选择器 100分别送到乘法装置101、102、103和104。乘法装置101、102、103和 104用每个8位的系数X、Y、Z和W分别乘选择器100的输出信号。乘法 装置101至104的每个输出相乘的结果，作为高次位部分(high order bit portion)和低次位部分。乘法装置101至104的高次位部分和低次位部分被送 到选择器105。选择器105连接乘法单元101至104的输出到加法装置111、 112、113和114。加法装置111、112、113和114的每个具有4个输入。
从加法装置114提供一进位到加法装置113。从加法装置113输出的进 位送到加法装置112。从加法装置112输出的进位送到加法装置111。加法 装置111输出一进位到外侧。选择器105具有一种功能，用于直接提供乘法 装置101至104的输出信号作为输出信号115。选择器100和105的选择操 作由配置数据指明。
图18示出由选择器100和105根据配置数据完成的第一功能。选择器 100分别提供信号A、B、C和D到乘法装置101、102、103和104。乘法装 置101、102、103和104分别利用系数X、Y、Z和W乘以信号A、B、C 和D。选择器105直接提供乘法单元101至104的输出信号作为信号115。 这样，选择器105输出4个积：A×X、B×Y、C×Z和D×W。
图19示出用于完成第二功能的结构。选择器100将乘法装置101至104 的相乘结果的高次位部分提供给加法器111，并把乘法装置101至104的相 乘结果的低次位部分提供给加法装置112。选择器105不提供数据给加法装 置113和114。这样，加法装置111和112输出A×X+B×Y+C×Z+D×W。
图20示出用于完成第三功能的结构。16位输入信号被分为高次8位部 分A和低次8位部分B。高次位部分A和低次位部分B被提供给选择器100。 选择器100提供高次位部分A给乘法装置101和103。选择器100提供低次 位部分B给乘法装置102和104。16位系数的高次9位部分C作为系数X 提供给乘法装置101。高次位部分C作为系数Y也被提供给乘法装置102。 该16位系数的低次8位部分D作为系数Z提供给乘法装置103。低次8位 部分D作为系数W也提供给乘法装置104。
选择器105将该乘法装置104的输出信号的低次位部分提供给加法装置 114的一个输入。选择器105不提供数据给加法装置114的其他3个输入。 加法装置114输出积BD的低次8位。该积BD的低次8位是16位输入数据 AB和16位系数CD的低次8位的相乘结果。
选择器105将乘法装置104的输出信号的高次位部分(积BD的高次8 位)、乘法装置103的输出信号的低次位部分(积AD的低次8位)、和乘法装 置102的低次位部分(积BC的低次8位)提供给加法装置113。选择器105不 提供数据加给法装置113的剩余输入。这样，加法装置113获得(BD的高次 位部分+AD的低次位部分+BD的低次位部分)的相加结果。该相加结果是16 位输入数据AB和16位系数CD的相乘结果的低次8位。
选择器105将乘法装置103的输出的高次位部分(积AD的高次8位)、 乘法装置102的输出信号的高次位部分(积BC的高次8位)、和乘法装置101 的低次位部分(积AC的低次8位)提供给加法装置112。选择器105不提供数 据给加法装置112的剩余输入。这样，加法装置112输出(AD的高次位部分 +BC的高次位部分+AC的低次位部分)的相加的结果。该相加结果是16位输 入数据AB和16位系数CD的相乘结果的高次8位。
选择器105将乘法装置101的输出信号的高次位部分提供给加法装置 111的一个输入。选择器105不提供数据给加法装置111的剩余的3个输入。 加法装置111输出积AC的高次8位。该积AC的高次8位是16位输入数据 AB和16位系数AD相乘结果的高次8位。这样，利用该第三功能，16位输 入信号和16位系数的相乘结果能被输出。
根据本发明，因为利用同一电路能完成多个信号处理功能，因此，同需 要转换多个电路的结构相比较，硬件规模能被降低。还有，在本发明的图像 信息转换装置中，输入图像信号能被转换成具有不同扫描行结构的多个输出 图像信号中有选择的一个。例如，当输入图像模式是自然图像时，该输入图 像被转换成具有高图像质量的1050i输出图像。当输入图像信号是行闪烁明 显的图形模式时，该输入图像被转换成525p输出图像。当希望平滑移动图 像时，该输入图像被转换成场倍速输出图像。
根据本发明，当图像信息被转换时，对应于输入图像信号的多个像素被 检测等级。利用在每个等级中为最佳的一评估预测表达式，产生像素值。这 样，与通常的图像信息转换装置所获得的图像质量比较，静止图像和运动图 像具有较高的图像质量。另外，由于等级信息包含运动信息，因此，静止图 像和运动图像的检测操作和转换操作可被省略。当图像被转换时，能防止图 像质量的差别变大。这样由于运动检测误差的图像失真能被明显抑制。
虽然已经利用本发明的最好模式的实施例示出和描述了本发明，但本领 域的技术人员必当理解，在不脱离本发明和精神的范围的情况下，可以对本 发明的前述内容进行各种形式和细节上的改变、省略和增加。