專利名稱：改善復(fù)合視頻信號(hào)質(zhì)量、以及解碼該信號(hào)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
與本發(fā)明一致的方法和設(shè)備涉及去除當(dāng)從復(fù)合視頻信號(hào)中提取亮度信號(hào)和色度信號(hào)時(shí)產(chǎn)生的偽影(artifacts)以改善畫面質(zhì)量，并解碼該復(fù)合視頻信號(hào)。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，彩色TV視頻信號(hào)包括在有限帶寬內(nèi)調(diào)制的亮度分量和色度分量。利用梳狀濾波器而將所述亮度和色度分量彼此分離，并且所述亮度和色度分量被解碼以恢復(fù)為與該彩色TV視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的圖像。由亮度和色度分量之間的干擾引起的偽影可根據(jù)梳狀濾波器的性能而使該視頻信號(hào)降級(jí)。因此，為了改善畫面質(zhì)量，在過(guò)去幾年中，已研究和開(kāi)發(fā)了各種梳狀濾波技術(shù)用于NTSC或PAL彩色解碼。
現(xiàn)在將粗略地解釋傳統(tǒng)NTSC復(fù)合視頻信號(hào)編碼器和解碼器。
圖1是傳統(tǒng)NTSC復(fù)合視頻信號(hào)編碼器的方框圖。參考圖1，輸入到彩色空間變換器101的R、G和B信號(hào)被變換為Y、I和Q信號(hào)。Y信號(hào)通過(guò)具有0到4.2MHz通帶的低通濾波器102，從而被輸出為亮度分量。I信號(hào)通過(guò)具有0到1.5MHz通帶的低通濾波器103，而Q信號(hào)通過(guò)具有0到0.5MHz通帶的低通濾波器104。乘法器105和107將I和Q信號(hào)分別乘以彼此相差90°的相位以調(diào)制I和Q信號(hào)，并輸出I和Q信號(hào)到加法器109。加法器109將所輸入的信號(hào)加到一起。相加的信號(hào)通過(guò)帶通濾波器110，并作為色度分量被輸出到加法器111。加法器111將亮度分量和色度分量加到一起，以輸出復(fù)合視頻信號(hào)CVBS。
圖2是傳統(tǒng)NTSC復(fù)合視頻信號(hào)解碼器的方框圖。參考圖2，該復(fù)合視頻信號(hào)解碼器包括可用作Y/C分向?yàn)V波器的梳狀濾波器201、門202、相位補(bǔ)償器203、電壓控制振蕩器204、電壓源205、加法器206、乘法器207、乘法器208、低通濾波器209、和低通濾波器210。
梳狀濾波器201對(duì)接收的復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行濾波，以輸出亮度信號(hào)Y(t)。加法器206從梳狀濾波器201過(guò)濾的信號(hào)中減去復(fù)合視頻信號(hào)，并將得到的信號(hào)輸出到乘法器207和208。乘法器207和208將所輸入的信號(hào)分別乘以電壓源105提供的相位和與該相位具有90°相差的相位以對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，并將所解調(diào)的信號(hào)分別輸出到低通濾波器209和210。這里，電壓源205具有彩色副載波頻率，并且解碼器利用該彩色副載波頻率對(duì)色度信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。低通濾波器209使乘法器207輸出的信號(hào)通過(guò)0到1.5MHz的頻帶(band)，從而輸出色度信號(hào)I(t)。低通濾波器210使乘法器208輸出的信號(hào)通過(guò)0到0.5MHz的頻帶，從而輸出色度信號(hào)Q(t)。
如上所述，梳狀濾波從復(fù)合視頻信號(hào)中分離出亮度信號(hào)和QAM調(diào)制后的色度信號(hào)。然而，當(dāng)利用頻率交織發(fā)送復(fù)合視頻信號(hào)時(shí)，亮度信號(hào)和色度信號(hào)之間的串?dāng)_產(chǎn)生原始信號(hào)中沒(méi)有包括的不期望的圖像偽影。由此，很難令人滿意地從復(fù)合視頻信號(hào)中提取出亮度信號(hào)和色度信號(hào)。盡管亮度和色度信號(hào)的頻率交織技術(shù)在理論上利用梳狀濾波器恢復(fù)原始信號(hào)，但是因?yàn)轭l譜重疊而使得實(shí)際上很難利用該頻率交織技術(shù)。當(dāng)從復(fù)合視頻信號(hào)中提取亮度和色度信號(hào)時(shí)產(chǎn)生的復(fù)合視頻信號(hào)的亮度和色度信號(hào)的干擾使得在與視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的圖像中出現(xiàn)偽影。也就是說(shuō)，在NTSC視頻格式的色度信號(hào)的兩條相鄰垂直線之間存在相差。當(dāng)沿一條垂直線對(duì)圖像進(jìn)行采樣時(shí)，兩條垂直線之間的相差改變，并且沿著在相差改變的位置處發(fā)生彩色過(guò)渡的垂直線的邊緣而出現(xiàn)“點(diǎn)蠕動(dòng)”圖案。這惡化了畫面質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種方法和設(shè)備，用于去除由當(dāng)從輸入復(fù)合視頻信號(hào)中提取亮度和色度信號(hào)時(shí)產(chǎn)生的該輸入復(fù)合視頻信號(hào)的亮度和色度信號(hào)之間的干擾引起的偽影，從而改善畫面質(zhì)量，本發(fā)明還提供了一種用于對(duì)復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行解碼的方法和設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于改善復(fù)合視頻信號(hào)的質(zhì)量的方法，包括從由復(fù)合視頻信號(hào)分離出的亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)中分別檢測(cè)邊緣；利用所檢測(cè)的邊緣而檢測(cè)偽影區(qū)域；和過(guò)濾所檢測(cè)的偽影區(qū)域。
在示范實(shí)施例中，該檢測(cè)邊緣的步驟包括恢復(fù)亮度信息信號(hào)的預(yù)定頻帶，并根據(jù)恢復(fù)頻帶后的亮度信息信號(hào)而檢測(cè)邊緣。
在示范實(shí)施例中，恢復(fù)亮度信息信號(hào)的頻帶的步驟包括利用帶阻濾波器而增加或減小亮度信息信號(hào)的預(yù)定頻帶。
在示范實(shí)施例中，檢測(cè)邊緣的步驟包括利用掩模方法或小波方法來(lái)檢測(cè)邊緣。
在示范實(shí)施例中，檢測(cè)該偽影區(qū)域的步驟包括根據(jù)以下公式確定偽影區(qū)域(Edgei∪Edgeq)-(Edgey∩Edgei)-(Edgey∩Edgeq)，其中Edgey代表亮度信息信號(hào)的邊緣，Edgei代表第一色度信息信號(hào)的邊緣，而Edgeq代表第二色度信號(hào)的邊緣。
在示范實(shí)施例中，過(guò)濾所檢測(cè)的偽影區(qū)域的步驟包括使該偽影區(qū)域通過(guò)非線性雙通濾波器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于改善復(fù)合視頻信號(hào)的質(zhì)量的設(shè)備，其包括邊緣檢測(cè)單元、偽影區(qū)域檢測(cè)單元、和濾波單元。該邊緣檢測(cè)單元從由復(fù)合視頻信號(hào)分離出的亮度信號(hào)和色度信號(hào)中分別檢測(cè)邊緣。該偽影區(qū)域檢測(cè)單元利用所檢測(cè)的邊緣而檢測(cè)偽影區(qū)域。該濾波單元過(guò)濾所檢測(cè)的偽影區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于解碼復(fù)合視頻信號(hào)的方法，包括將輸入復(fù)合視頻信號(hào)分離為亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)；從所分離的亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)中分別檢測(cè)邊緣；利用所檢測(cè)的邊緣而檢測(cè)偽影區(qū)域；過(guò)濾所檢測(cè)的偽影區(qū)域；和將所述過(guò)濾后的亮度信息信號(hào)和色度信息變換為RGB彩色空間。
在示范實(shí)施例中，分離復(fù)合視頻信號(hào)的步驟包括利用梳狀濾波器將復(fù)合視頻信號(hào)分離為亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)。
在示范實(shí)施例中，檢測(cè)邊緣的步驟包括從已通過(guò)梳狀濾波器的亮度信息中恢復(fù)由梳狀濾波器去除的頻帶并檢測(cè)所恢復(fù)的亮度信息信號(hào)的邊緣，檢測(cè)第一色度信息信號(hào)的邊緣，和檢測(cè)第二色度信息信號(hào)的邊緣。
在示范實(shí)施例中，檢測(cè)偽影區(qū)域的步驟根據(jù)以下公式將區(qū)域設(shè)置為偽影區(qū)域確定圖(Edgei∪Edgeq)-(Edgey∩Edgei)-(Edgey∩Edgeq)，其中Edgey代表亮度信息信號(hào)的邊緣，Edgei代表第一色度信息信號(hào)的邊緣，而Edgeq代表第二色度信號(hào)的邊緣。
在示范實(shí)施例中，過(guò)濾偽影區(qū)域的步驟包括使得由偽影區(qū)域確定圖定義的區(qū)域通過(guò)非線性雙通濾波器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于解碼復(fù)合視頻信號(hào)的設(shè)備，包括亮度/色度信號(hào)分離單元、邊緣檢測(cè)單元、偽影區(qū)域檢測(cè)單元、濾波單元、和彩色空間變換單元。該亮度/色度信號(hào)分離單元將輸入復(fù)合視頻信號(hào)分離為亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)。該邊緣檢測(cè)單元分別從所分離的亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)中檢測(cè)邊緣。該偽影區(qū)域檢測(cè)單元利用所檢測(cè)的邊緣而檢測(cè)偽影區(qū)域。該濾波單元過(guò)濾所檢測(cè)的偽影區(qū)域。該彩色空間變換單元將所過(guò)濾的亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)變換為RGB彩色空間。


通過(guò)參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示范實(shí)施例，本發(fā)明的以上和其它特征和方面將變得更清楚，其中圖1是傳統(tǒng)NTSC復(fù)合視頻信號(hào)編碼器的方框圖；圖2是傳統(tǒng)NTSC復(fù)合視頻信號(hào)解碼器的方框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的能夠去除偽影的復(fù)合視頻信號(hào)解碼器的方框圖；圖4是示出了圖3的復(fù)合視頻信號(hào)解碼器的操作的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的復(fù)合視頻信號(hào)解碼器的方框圖；圖6A圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖5的頻帶恢復(fù)單元510；圖6B圖示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖5的頻帶恢復(fù)單元510；圖7A到7F是用于解釋偽影區(qū)域的圖；圖8A示出了從圖像的Y分量檢測(cè)的邊緣；圖8B示出了從圖像的I分量檢測(cè)的邊緣；圖8C示出了從圖像的Q分量檢測(cè)的邊緣；圖8D示出了利用圖8A、8B和8C的Y分量邊緣、I分量邊緣和Q分量邊緣所檢測(cè)的偽影區(qū)域確定圖；圖9A、9B、9C示出了利用除了非線性雙通濾波器之外的濾波器處理的圖像；圖9D示出了利用非線性雙通濾波器處理的圖像；和圖10是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的復(fù)合視頻信號(hào)解碼器的方框圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考其中示出了本發(fā)明的示范實(shí)施例的附圖更全面地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式實(shí)施，并不應(yīng)被解釋為限于這里提出的實(shí)施例；相反，提供這些實(shí)施例是為了使得本公開(kāi)徹底完整并向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員全面?zhèn)鬟_(dá)本發(fā)明的構(gòu)思。在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的能夠去除偽影的復(fù)合視頻信號(hào)解碼器300的方框圖。參考圖3，該復(fù)合視頻信號(hào)解碼器300包括亮度/色度信號(hào)分離器310、偽影去除單元320和彩色空間變換器330。
亮度/色度信號(hào)分離器310從輸入復(fù)合視頻信號(hào)中分離出亮度信號(hào)和色度信號(hào)。所述亮度信號(hào)和色度信號(hào)可以是在NTSC模式中使用的YIQ模型，即一個(gè)亮度信號(hào)Y與兩個(gè)色度信號(hào)I和Q，或者是在PAL或SECAM模式中使用的YUV模型，即一個(gè)亮度信號(hào)Y與兩個(gè)色差信號(hào)U和V。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的改善畫面質(zhì)量的方法可以應(yīng)用到Y(jié)IQ模型和YUV模型二者。
偽影去除單元320包括用于改善畫面質(zhì)量的組件。具體說(shuō)，偽影去除單元320包括邊緣檢測(cè)單元321、偽影區(qū)域檢測(cè)單元322和濾波單元323。邊緣檢測(cè)單元321接收從亮度/色度信號(hào)分離器310輸出的亮度信號(hào)和色度信號(hào)，并檢測(cè)亮度信號(hào)和色度信號(hào)的邊緣。也就是說(shuō)，邊緣檢測(cè)單元310分別檢測(cè)亮度信號(hào)Y、第一色度信號(hào)I或U以及第二色度信號(hào)Q或V的邊緣。邊緣是圖像中像素亮度從低值改變到高值或者從高值改變到低值的一部分，并對(duì)應(yīng)于圖像中的區(qū)域邊界或物體輪廓。該邊緣對(duì)應(yīng)于頻域中的高頻區(qū)并具有細(xì)節(jié)部分的信息。檢測(cè)與邊緣對(duì)應(yīng)的像素的方法是邊緣檢測(cè)。已提出了各種邊緣檢測(cè)方法，包括利用Prewitt掩模方法、Robert掩模、Sobel掩模和Canny掩模的方法以及利用小波的方法(即濾波器組)。本發(fā)明的邊緣檢測(cè)單元321可使用這些方法。
最好但不必須的是，在檢測(cè)亮度信號(hào)的邊緣之前恢復(fù)亮度信號(hào)的頻帶。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)亮度/色度信號(hào)分離器從復(fù)合視頻信號(hào)中分離出亮度和色度信號(hào)時(shí)，可去除亮度信號(hào)的預(yù)定帶寬。由此，最好但不必須補(bǔ)償原始亮度信號(hào)的受損頻帶，從而檢測(cè)原始亮度信號(hào)的邊緣。因此，在檢測(cè)亮度信號(hào)的邊緣之前恢復(fù)亮度信號(hào)的頻帶，從而檢測(cè)所恢復(fù)的亮度信號(hào)的邊緣。
偽影區(qū)域檢測(cè)單元322利用從邊緣檢測(cè)單元321輸出的邊緣信息(即亮度信號(hào)和色度信號(hào)的邊緣)而檢測(cè)偽影區(qū)域。該偽影區(qū)域可被定義為通過(guò)從第一和第二色度信號(hào)的邊緣中去除亮度信號(hào)的邊緣而獲得的區(qū)域，這將稍后進(jìn)行詳細(xì)解釋。偽影區(qū)域檢測(cè)單元322將所檢測(cè)的偽影區(qū)域設(shè)置為偽影區(qū)域確定圖，并將該偽影區(qū)域確定圖輸出到濾波單元323。
濾波單元323接收該偽影區(qū)域確定圖，并對(duì)該偽影區(qū)域確定圖限定的圖像的區(qū)域進(jìn)行濾波。在示范實(shí)施例中，濾波單元323使用非線性雙通濾波器，從而不損壞圖像的邊緣區(qū)域或細(xì)節(jié)區(qū)域的信息。
彩色空間變換器330接收其中由濾波單元323過(guò)濾了偽影區(qū)域的亮度信號(hào)和色度信號(hào)，并變換信號(hào)的彩色坐標(biāo)以輸出RGB信號(hào)。
圖4是示出了圖3的復(fù)合視頻信號(hào)解碼器的操作的流程圖。參考圖3和4，在操作410中，復(fù)合視頻信號(hào)解碼器300接收復(fù)合視頻信號(hào)。在操作420中，亮度/色度信號(hào)分離器310將接收的復(fù)合視頻信號(hào)分離為亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)，并將該亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)輸出到偽影去除單元320的邊緣檢測(cè)單元321。
在操作430，邊緣檢測(cè)單元321分別檢測(cè)亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)的邊緣，并將所檢測(cè)的邊緣提供到偽影區(qū)域檢測(cè)單元322。在操作440，偽影區(qū)域檢測(cè)單元322利用所檢測(cè)的亮度和色度信息信號(hào)的邊緣而檢測(cè)偽影區(qū)域，并將有關(guān)所檢測(cè)的偽影區(qū)域的信息提供到濾波單元323。
在操作450，濾波單元323對(duì)檢測(cè)的偽影區(qū)域進(jìn)行過(guò)濾。彩色空間變換器330在操作460接收其中已由濾波單元323過(guò)濾了偽影區(qū)域的亮度和色度信息信號(hào)，并將所接收的信號(hào)變換為RGB彩色空間，并在操作470輸出轉(zhuǎn)換后的圖像。
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的復(fù)合視頻信號(hào)解碼器的方框圖。參考圖5，該復(fù)合視頻信號(hào)解碼器包括亮度/色度信號(hào)分離器310、偽影去除單元320和彩色空間變換器330。
亮度/色度信號(hào)分離器310包括梳狀濾波器311、門、加法器313、相位補(bǔ)償器314、壓控振蕩器315、乘法器316、乘法器317、低通濾波器318、和低通濾波器319。梳狀濾波器311對(duì)輸入復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行濾波，并將所分離的亮度信號(hào)Y(t)輸出到頻帶恢復(fù)單元510。加法器313從梳狀濾波器311所濾波的信號(hào)中減去復(fù)合視頻信號(hào)，并將得到的信號(hào)輸出到乘法器316和317。乘法器316和317將所輸入的信號(hào)分別乘以電壓源312所提供的相位以及與該相位具有90°相差的相位，并將得到的信號(hào)分別輸出到低通濾波器318和319。這里，電壓源312具有彩色副載波頻率，并且解碼器利用該彩色副載波頻率而對(duì)色度信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
在示范實(shí)施例中，低通濾波器318使得0到1.5MHz頻帶內(nèi)的接收信號(hào)通過(guò)，以輸出第一色度信號(hào)I(t)到I信號(hào)邊緣檢測(cè)器530，而低通濾波器319使得0到0.5MHz頻帶內(nèi)的接收信號(hào)通過(guò)，以輸出第二色度信號(hào)Q(t)到Q信號(hào)邊緣檢測(cè)器540。
亮度/色度信號(hào)分離器310將輸入復(fù)合視頻信號(hào)分離為一個(gè)亮度信號(hào)Y以及兩個(gè)色度信號(hào)I和Q。復(fù)合視頻信號(hào)、亮度信號(hào)和色度信號(hào)之間的關(guān)系如下所示。
CVBS(t)＝Y(jié)(t)+I cos(fSCt)+Q sin(fSCt)色度信號(hào)可以如下所示表示。
C(t)＝I cos(fSCt)+Q sin(fSCt)偽影去除單元320包括邊緣檢測(cè)單元321、偽影區(qū)域檢測(cè)單元322和濾波單元323。邊緣檢測(cè)單元321包括頻帶恢復(fù)單元510、Y信號(hào)邊緣檢測(cè)器520、I信號(hào)邊緣檢測(cè)器530、和Q信號(hào)邊緣檢測(cè)器540。
頻帶恢復(fù)單元510接收從梳狀濾波器311輸出的亮度信號(hào)Y(t)，并恢復(fù)由梳狀濾波器從亮度信號(hào)中去除的頻帶。當(dāng)實(shí)際處理圖像時(shí)，對(duì)圖像執(zhí)行非理想梳狀濾波，并由此梳狀濾波使得包括彩色副載波頻率分量的區(qū)域降級(jí)。因此，優(yōu)選但不必須的是，恢復(fù)由梳狀濾波降級(jí)的部分。帶阻濾波器可用于恢復(fù)亮度信號(hào)的頻帶。
圖6A圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖5的頻帶恢復(fù)單元510。參考圖6A，頻帶恢復(fù)單元510包括帶阻濾波器511、加法器512、乘法器513和加法器514。輸入亮度信號(hào)Y(t)通過(guò)帶阻濾波器511以輸出到加法器512。加法器512從輸入亮度信號(hào)Y(t)中減去從帶阻濾波器511輸出的信號(hào)，并將相減后的信號(hào)輸出到乘法器513。乘法器513將從加法器512接收的信號(hào)乘以預(yù)定增益，并將相乘后的信號(hào)輸出到加法器514。加法器514將乘以增益后的信號(hào)和輸入信號(hào)Y(t)加到一起，以輸出頻帶恢復(fù)后的信號(hào)Y’(t)。該頻帶提升(boost-up)濾波器可使得特定頻帶變尖。
圖6B圖示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖5的頻帶恢復(fù)單元510。參考圖6B，頻帶恢復(fù)單元510包括帶阻濾波器511、加法器512、乘法器513和加法器514。這里，加法器514不將乘以預(yù)定增益后的信號(hào)和輸入信號(hào)Y(t)加到一起，而是從輸入信號(hào)Y(t)中減去乘以增益后的信號(hào)，以輸出頻帶恢復(fù)后的信號(hào)Y’(t)，由此去除預(yù)定頻帶。
以這種方式，可利用圖6A或6B所示帶阻濾波器恢復(fù)假設(shè)由梳狀濾波器去除的亮度信號(hào)的帶寬。對(duì)于特定頻帶中的亮度分量，根據(jù)頻帶恢復(fù)的濾波可加重偽影并形成更鮮明(sharper)的圖像。
Y信號(hào)邊緣檢測(cè)器520接收從頻帶恢復(fù)單元510輸出的頻帶恢復(fù)后的亮度信號(hào)，并檢測(cè)該亮度信號(hào)的邊緣。I信號(hào)邊緣檢測(cè)器530接收從低通濾波器318輸出的色度信號(hào)I(t)，并檢測(cè)色度信號(hào)I(t)的邊緣。Q信號(hào)邊緣檢測(cè)器540接收從低通濾波器319輸出的色度信號(hào)Q(t)，并檢測(cè)色度信號(hào)Q(t)的邊緣。
可利用前述邊緣檢測(cè)掩模執(zhí)行邊緣檢測(cè)?？紤]到輸入信號(hào)的噪聲，邊緣檢測(cè)掩模包括Prewitt掩模、Robert掩模、Sobel掩模和Canny掩模。Robert掩模的例子如下所示。
0-110]]>和-1001]]>Sobel掩模的例子如下所示。
10-120-210-1]]>和-1-2-1000121]]>Prewitt掩模的例子如下所示。
10-110-110-1]]>和-1-1-1000111]]>偽影區(qū)域檢測(cè)單元322分別從Y信號(hào)邊緣檢測(cè)器520、I信號(hào)邊緣檢測(cè)器530和Q信號(hào)邊緣檢測(cè)器530接收Y信號(hào)邊緣信息、I信號(hào)邊緣信息和Q信號(hào)邊緣信息，以檢測(cè)偽影區(qū)域。
如果很好地執(zhí)行了亮度/色度信號(hào)分離，則亮度信號(hào)和色度信號(hào)不具有重疊區(qū)域，因?yàn)樗鼈兓コ?。也就是說(shuō)，亮度信號(hào)和色度信號(hào)具有圖7A所示的理想形式。
當(dāng)沒(méi)有很好地分離亮度信號(hào)和色度信號(hào)時(shí)，在圖像中產(chǎn)生偽影。亮度信號(hào)和色度信號(hào)的重疊可包括邊緣或細(xì)節(jié)區(qū)域的諧振峰或高頻分量。因此，在亮度信號(hào)和色度信號(hào)的重疊部分中產(chǎn)生由亮度信號(hào)和色度信號(hào)的重疊而引起的偽影，如圖7B到7F所示。圖7B圖示了Y和I信號(hào)的重疊以及Y和Q信號(hào)的重疊，而圖7C圖示了Y、I和Q信號(hào)的重疊。圖7D圖示了Y和I信號(hào)的重疊，圖7E圖示了Y和Q信號(hào)的重疊，而圖7F圖示了Y、I和Q信號(hào)重疊、并且I信號(hào)包括Q信號(hào)。
當(dāng)Y信號(hào)的邊緣信息是Edgey、I信號(hào)的邊緣信息是Edgei、而Q信號(hào)的邊緣信息是Edgeq時(shí)，偽影區(qū)域被定義為如下所示(Edgei∪Edgeq)-(Edgey∩Edgei)-(Edgey∩Edgeq)也就是說(shuō)，偽影區(qū)域檢測(cè)單元322比較Edgey、Edgei、和Edgeq，并將由(Edgei∪Edgeq)-(Edgey∩Edgei)-(Edgey∩Edgeq)定義的區(qū)域設(shè)置為偽影區(qū)域確定圖。所述用于確定偽影區(qū)域的組合是示例，并且可使用與前述組合類似的組合來(lái)檢測(cè)偽影區(qū)域。
圖8A示出了從圖像的Y分量檢測(cè)的邊緣，圖8B示出了從圖像的I分量檢測(cè)的邊緣，而圖8C示出了從圖像的Q分量檢測(cè)的邊緣。偽影區(qū)域檢測(cè)單元322利用分別在圖8A、8B和8C中所示的Y分量邊緣、I分量邊緣和Q分量邊緣而設(shè)置圖8D所示的偽影區(qū)域確定圖。
濾波單元323從偽影區(qū)域檢測(cè)單元322接收偽影區(qū)域確定圖，并對(duì)由該偽影區(qū)域確定圖定義的偽影區(qū)域執(zhí)行濾波。這里，偽影區(qū)域被定義為通過(guò)從I和Q信號(hào)的邊緣區(qū)域中減去Y信號(hào)的邊緣區(qū)域而獲得的區(qū)域(由上述確定偽影區(qū)域的表達(dá)式表示)，并由此不提供色度信號(hào)邊緣信息的單色視頻信號(hào)沒(méi)有被過(guò)濾。
偽影區(qū)域可利用線性濾波器或非線性濾波器過(guò)濾。非線性濾波器是優(yōu)選的但不是必須的，而雙通濾波器是更優(yōu)選的但也不是必須的?；诰€性系統(tǒng)理論的線性濾波算法可損壞細(xì)節(jié)區(qū)域的信息。由此，能夠保留邊緣和細(xì)節(jié)區(qū)域的信息并有效降低噪聲的非線性濾波技術(shù)是優(yōu)選的但不是必須的。
非線性雙通濾波在根據(jù)相鄰圖像值的非線性組合保留邊緣的同時(shí)使圖像平滑。該非線性雙通濾波基于發(fā)光強(qiáng)度特性的幾何接近性和相似性而組合灰度電平或顏色，并將靠近域和范圍的值選擇到遠(yuǎn)離該域和范圍的值。域?yàn)V波是傳統(tǒng)濾波方法，而范圍濾波是非線性的，因?yàn)榉秶鸀V波的權(quán)重依賴于圖像強(qiáng)度或顏色。非線性雙通濾波器可被視作范圍濾波器和域?yàn)V波器的組合。
Y＝X+V這里，Y代表包括偽影的圖像，X表示原始圖像，而V是偽影。雙通濾波器利用圖像Y的像素的加權(quán)平均值來(lái)恢復(fù)圖像X。要恢復(fù)的圖像X可以如下表示。
x^[k]=Σn=-NNw[k,n]y[k-n]Σn=-NNw[k,n]]]>這里，w[k，n]＝wS[k，n]·wR[k，n]，y[k]是輸入視頻信號(hào)，而 是濾波后的輸出視頻信號(hào)。此外，權(quán)重wS[k，n]和wR[k，n]可如下表示。
wS[k,n]=e-d2{[k],[k-n]}2σS2=e-n22σS2]]>wR[k,n]=e-d2{[k],y[k-n]}2σR2=e-{y[k]-y[k-n]22σR2]]>如上所述，通過(guò)使用非線性雙通濾波器僅過(guò)濾偽影區(qū)域，可有效去除圖像的偽影區(qū)域，而不損壞圖像的邊緣或細(xì)節(jié)區(qū)域。
圖9A、9B、9C和9D示出了對(duì)圖像執(zhí)行非線性雙通濾波的效果。圖9A示出了具有白高斯噪聲的圖像，而圖9B示出了通過(guò)對(duì)圖9A的圖像求平均并對(duì)求平均后的圖像進(jìn)行低通濾波(掩模大小5×5)而獲得的圖像。圖9C示出了通過(guò)對(duì)圖9A的圖像進(jìn)行中值濾波而獲得的圖像，而圖9D是通過(guò)對(duì)圖9A的圖像進(jìn)行非線性雙通濾波而獲得的圖像?？梢缘弥蔷€性雙通濾波具有最有效的性能。
圖10是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的復(fù)合視頻信號(hào)解碼器的方框圖。圖10的復(fù)合視頻信號(hào)解碼器與圖5的復(fù)合視頻信號(hào)解碼器類似，除了邊緣檢測(cè)單元321的配置不同。盡管圖5的復(fù)合視頻信號(hào)解碼器使用了用于邊緣檢測(cè)的掩模方法，但是圖10的復(fù)合視頻信號(hào)解碼器使用了用于邊緣檢測(cè)的小波方法。因此，現(xiàn)在將僅解釋邊緣檢測(cè)單元321。
邊緣檢測(cè)單元321包括頻帶恢復(fù)單元510以及包括多個(gè)低通濾波器和高通濾波器的濾波器組。從頻帶恢復(fù)單元510輸出的頻帶恢復(fù)后的亮度信號(hào)分別通過(guò)低通濾波器1和高通濾波器2。已通過(guò)低通濾波器1的信號(hào)被2階下采樣器3下采樣兩次。下采樣后的信號(hào)分別通過(guò)低通濾波器4和高通濾波器5。已通過(guò)低通濾波器4的信號(hào)被2階下采樣器6下采樣兩次，并然后分別通過(guò)低通濾波器7和高通濾波器8。從高通濾波器2、5和8分別輸出的信號(hào)被乘法器9相乘，以作為Y信號(hào)的邊緣信息輸出。
從低通濾波器318輸出的I信號(hào)分別通過(guò)低通濾波器11和高通濾波器12。已通過(guò)低通濾波器11的信號(hào)被2階下采樣器13下采樣兩次，并然后分別通過(guò)低通濾波器14和高通濾波器15。已通過(guò)低通濾波器14的信號(hào)被2階下采樣器16下采樣兩次，并然后分別通過(guò)低通濾波器17和高通濾波器18。從高通濾波器12、15和18分別輸出的信號(hào)被乘法器19相乘，以作為I信號(hào)的邊緣信息輸出。
從低通濾波器319輸出的Q信號(hào)分別通過(guò)低通濾波器21和高通濾波器22。已通過(guò)低通濾波器21的信號(hào)被2階下采樣器23下采樣兩次，并然后分別通過(guò)低通濾波器24和高通濾波器25。已通過(guò)低通濾波器24的信號(hào)被2階下采樣器26下采樣兩次，并然后分別通過(guò)低通濾波器27和高通濾波器28。從高通濾波器22、25和28分別輸出的信號(hào)被乘法器29相乘，以作為Q信號(hào)的邊緣信息輸出。
如上所述，本發(fā)明利用復(fù)合視頻信號(hào)的亮度信號(hào)的邊緣和色度信號(hào)的邊緣來(lái)檢測(cè)偽影區(qū)域，并利用非線性雙通濾波器而僅過(guò)濾該偽影區(qū)域。因此，可在保留圖像的邊緣信息和細(xì)節(jié)信息的同時(shí)，有效去除偽影，從而改善畫面質(zhì)量。
盡管已參考其示范實(shí)施例而具體示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)明白其中可進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變，而不脫離由以下權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于改善復(fù)合視頻信號(hào)的質(zhì)量的方法，包括從亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)中分別檢測(cè)第一邊緣和第二邊緣；利用所述第一和第二邊緣而檢測(cè)偽影區(qū)域；和過(guò)濾該偽影區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中分別檢測(cè)第一和第二邊緣的步驟包括恢復(fù)亮度信息信號(hào)中的預(yù)定頻帶，以產(chǎn)生恢復(fù)的亮度信息信號(hào)；和從所恢復(fù)的亮度信息信號(hào)中檢測(cè)第一邊緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中恢復(fù)亮度信息信號(hào)中的預(yù)定頻帶的步驟包括利用帶阻濾波器而增加或減小預(yù)定頻帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中分別檢測(cè)第一和第二邊緣的步驟包括利用掩模方法或小波方法來(lái)檢測(cè)第一和第二邊緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第二邊緣包括第一色度信息信號(hào)的邊緣和第二色度信息信號(hào)的邊緣，并且檢測(cè)該偽影區(qū)域的步驟包括根據(jù)以下公式確定偽影區(qū)域(EdgeiEdgeq)-(Edgey⌒Edgei)-(Edgey⌒Edgeq)其中Edgey代表亮度信息信號(hào)的第一邊緣，Edgei代表第一色度信息信號(hào)的邊緣，而Edgeq代表第二色度信息信號(hào)的邊緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中過(guò)濾該偽影區(qū)域的步驟包括使該偽影區(qū)域通過(guò)非線性雙通濾波器。
7.一種用于改善復(fù)合視頻信號(hào)的質(zhì)量的設(shè)備，包括邊緣檢測(cè)單元，從亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)中分別檢測(cè)第一邊緣和第二邊緣；偽影區(qū)域檢測(cè)單元，利用所述第一和第二邊緣而檢測(cè)偽影區(qū)域；和濾波單元，過(guò)濾該偽影區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中該邊緣檢測(cè)單元包括頻帶恢復(fù)單元，用于恢復(fù)亮度信息信號(hào)中的預(yù)定頻帶，以產(chǎn)生恢復(fù)的亮度信息信號(hào)；和亮度信息信號(hào)邊緣檢測(cè)器，用于從所恢復(fù)的亮度信息信號(hào)中檢測(cè)第一邊緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中該頻帶恢復(fù)單元利用帶阻濾波器而增加或減小預(yù)定頻帶。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中該邊緣檢測(cè)單元利用掩模方法或小波方法來(lái)檢測(cè)第一和第二邊緣。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中該第二邊緣包括第一色度信息信號(hào)的邊緣和第二色度信息信號(hào)的邊緣，并且該偽影區(qū)域檢測(cè)單元根據(jù)以下公式確定偽影區(qū)域(EdgeiEdgeq)-(Edgey⌒Edgei)-(Edgey⌒Edgeq)其中Edgey代表亮度信息信號(hào)的第一邊緣，Edgei代表第一色度信息信號(hào)的邊緣，而Edgeq代表第二色度信息信號(hào)的邊緣。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中該濾波單元包括非線性雙通濾波器。
13.一種用于解碼復(fù)合視頻信號(hào)的方法，包括將輸入復(fù)合視頻信號(hào)分離為亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)；從亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)中分別檢測(cè)第一邊緣和第二邊緣；利用所述第一和第二邊緣而檢測(cè)偽影區(qū)域；從該亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)中過(guò)濾該偽影區(qū)域，以產(chǎn)生過(guò)濾后的亮度信息信號(hào)和過(guò)濾后的色度信息信號(hào)；和將所述過(guò)濾后的亮度信息信號(hào)和過(guò)濾后的色度信息信號(hào)變換為RGB彩色空間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的解碼方法，其中分離輸入復(fù)合視頻信號(hào)的步驟包括利用梳狀濾波器將輸入復(fù)合視頻信號(hào)分離為亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的解碼方法，其中第二邊緣包括第一色度信息信號(hào)的邊緣和第二色度信息信號(hào)的邊緣，并且分別檢測(cè)第一和第二邊緣的步驟包括從原始亮度信息信號(hào)中恢復(fù)由梳狀濾波器去除的頻帶，以產(chǎn)生恢復(fù)的亮度信息信號(hào)，并從恢復(fù)的亮度信息信號(hào)中檢測(cè)第一邊緣；檢測(cè)第一色度信息信號(hào)的邊緣；和檢測(cè)第二色度信息信號(hào)的邊緣。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的解碼方法，其中檢測(cè)偽影區(qū)域的步驟根據(jù)以下公式將區(qū)域設(shè)置為偽影區(qū)域確定圖(EdgeiEdgeq)-(Edgey⌒Edgei)-(Edgey⌒Edgeq)其中Edgey代表亮度信息信號(hào)的第一邊緣，Edgei代表第一色度信息信號(hào)的邊緣，而Edgeq代表第二色度信息信號(hào)的邊緣。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的解碼方法，其中過(guò)濾偽影區(qū)域的步驟包括使得由偽影區(qū)域確定圖定義的區(qū)域通過(guò)非線性雙通濾波器。
18.一種用于解碼復(fù)合視頻信號(hào)的設(shè)備，包括亮度和色度信號(hào)分離單元，用于將輸入復(fù)合視頻信號(hào)分離為亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)；邊緣檢測(cè)單元，用于從亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)中分別檢測(cè)第一邊緣和第二邊緣；偽影區(qū)域檢測(cè)單元，用于利用所述第一和第二邊緣而檢測(cè)偽影區(qū)域；濾波單元，用于從該亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)中過(guò)濾該偽影區(qū)域，以產(chǎn)生過(guò)濾后的亮度信息信號(hào)和過(guò)濾后的色度信息信號(hào)；和彩色空間變換單元，用于將所述過(guò)濾后的亮度信息信號(hào)和過(guò)濾后的色度信息信號(hào)變換為RGB彩色空間。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的解碼設(shè)備，其中該亮度和色度信號(hào)分離單元包括梳狀濾波器，用于將復(fù)合視頻信號(hào)分離為亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的解碼設(shè)備，其中該第二邊緣包括第一色度信息信號(hào)的邊緣和第二色度信息信號(hào)的邊緣，并且該邊緣檢測(cè)單元包括頻帶恢復(fù)單元，用于從已通過(guò)梳狀濾波器的原始亮度信息信號(hào)中恢復(fù)由梳狀濾波器去除的頻帶，以產(chǎn)生恢復(fù)的亮度信息信號(hào)；亮度信息信號(hào)邊緣檢測(cè)單元，用于從恢復(fù)的亮度信息信號(hào)中檢測(cè)第一邊緣；第一色度信息信號(hào)邊緣檢測(cè)單元，用于檢測(cè)第一色度信息信號(hào)的邊緣；和第二色度信息信號(hào)邊緣檢測(cè)單元，用于檢測(cè)第二色度信息信號(hào)的邊緣。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的解碼設(shè)備，其中該偽影區(qū)域檢測(cè)單元根據(jù)以下公式將區(qū)域設(shè)置為偽影區(qū)域確定圖(EdgeiEdgeq)-(Edgey⌒Edgei)-(Edgey⌒Edgeq)其中Edgey代表亮度信息信號(hào)的第一邊緣，Edgei代表第一色度信息信號(hào)的邊緣，而Edgeq代表第二色度信息信號(hào)的邊緣。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的解碼設(shè)備，其中該濾波單元包括非線性雙通濾波器，用于過(guò)濾由偽影區(qū)域確定圖定義的區(qū)域。
全文摘要
一種用于改善復(fù)合視頻信號(hào)的質(zhì)量的方法和設(shè)備以及一種用于解碼該復(fù)合視頻信號(hào)的方法和設(shè)備。所述用于改善復(fù)合視頻信號(hào)的質(zhì)量的方法從自復(fù)合視頻信號(hào)中分離的亮度信息信號(hào)和色度信息信號(hào)中分別檢測(cè)邊緣；利用所檢測(cè)的邊緣而檢測(cè)偽影區(qū)域；和過(guò)濾所檢測(cè)的偽影區(qū)域。因此，可以在保留圖像的邊緣信息和細(xì)節(jié)信息的同時(shí)，有效去除偽影，以改善畫面質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04N9/64GK1874528SQ20061007719
公開(kāi)日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月4日
發(fā)明者金成熙 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社