一種自適應色度梳狀濾波的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自適應色度梳狀濾波的方法及裝置，包括：載波恢復及色度解調(diào)單元，用于產(chǎn)生本地載波信號，并進行解調(diào)和低通濾波；行緩存單元用于緩存色度分量信號；垂直相關性檢測單元對輸入色度分量信號垂直方向的像素點進行相關性程度檢測，產(chǎn)生相關性判定值；亮度串擾檢測單元產(chǎn)生亮度串擾條件，并檢測當前色度分布是否有亮度串擾成分；自適應控制單元根據(jù)垂直相關性及亮度串擾檢測單元的輸出，選擇色度信號濾波方式去除亮度串擾；選擇器用于選擇濾波計算單元中相應的濾波方式并輸出色差信號。本發(fā)明可準確識別并去除色度信號中的亮度串擾，圖像解析度高，亮度和色度分離的效果好，且能兼容PAL和NTSC兩種復合視頻信號制式。
【專利說明】一種自適應色度梳狀濾波的方法及裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及視頻信號處理，特別是涉及一種自適應色度梳狀濾波的方法及裝置。

【背景技術】
[0002] 復合視頻信號（CVBS)是將色度分量信號（U和V)進行正交幅度調(diào)制，然后疊加上 亮度信號（Y)及行場同步信號、色同步信號，可由以下公式表示：
[0003] CVBS=Y+U · sinwt±V · coswt+timing ;
[0004] 色度信號和高頻亮度信號占用頻譜的相同部分，在解碼過程中必須進行亮度和色 度信號分離，梳狀濾波是亮色分離的最有效的方法，是衡量解碼圖像效果的重要標志。梳狀 濾波的基本原理是基于各行之間的相位關系，若垂直方向上亮度Y和色度C都相同，將具有 反向（180° )相位關系的兩行相加得到亮度2Y，相減得到色度2C。
[0005] 復合視頻信號的制式有三種：PAL (Phase Alternative Line)、NTSC (National Television Systems Committee)、SECAM (Sequential Color With Memory),其中 PAL 制 式V分量的相位逐行倒相，相鄰行相差283. 7156個載波周期，相位差約為270°，NTSC制相 鄰行相差227. 5個載波周期，相位差為180°。
[0006] 傳統(tǒng)的自適應梳狀濾波基于相鄰行色度分量的相關性，對具有相關性的相鄰行進 行加權平均運算，若無相關性則直接輸出。這種算法雖然簡單，卻存在很大的缺陷。亮度 串擾在圖像中普遍存在，特別是圖像中亮度高頻區(qū)域，如圖3所示，圖像本身的色差信號為 零，且文字等高頻亮度區(qū)域細節(jié)清楚、紋理清晰，但亮度串擾引起的錯誤顏色五彩繽紛，由 此分離得到的高頻亮度紋理模糊，文字區(qū)域很難準確識別，傳統(tǒng)的算法并不能識別和去除 亮度串擾，亮度和色度分離的效果差，嚴重影響解碼圖像質量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種自適應色度梳狀濾波的方法及 裝置，它能準確識別亮度串擾區(qū)域，自適應的選取相應的濾波方式，去除色度信號中的亮度 串擾，亮度和色度分離的效果好，且濾波方式具有兼容性。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：一種自適應色度梳狀濾波的裝置， 它包括載波恢復及色度解調(diào)單元、行緩存單元、垂直相關性檢測單元、亮度串擾檢測單元、 自適應控制單元、濾波計算單元和選擇器，載波恢復及色度解調(diào)單元接收復合視頻信號，載 波恢復及色度解調(diào)單元的信號輸出端與行緩存單元的信號輸入端相連，行緩存單元的輸出 端分別與垂直相關性檢測單元、亮度串擾檢測單元及濾波計算單元相連，垂直相關性檢測 單元和亮度串擾檢測單元的輸出端分別與自適應控制單元的輸入端相連，垂直相關性檢測 單元的另一路輸出還連接亮度串擾檢測單元，自適應控制單元的控制信號輸出端與選擇器 的控制信號輸入端相連，濾波計算單元通過選擇器輸出色差信號。
[0009] 所述的載波恢復及色度解調(diào)單元用于產(chǎn)生與色同步信號同頻同相的本地載波信 號，并對輸入復合視頻信號進行直接解調(diào)和低通濾波，實現(xiàn)亮度和色度的初步分離；所述的 行緩存單元用于緩存色度分量信號；所述的垂直相關性檢測單元用于對輸入色度分量信號 垂直方向的像素點進行相關性程度檢測，相關性程度包括強相關、弱相關和不相關三種方 式；所述的亮度串擾檢測單元用于產(chǎn)生亮度串擾的條件，并判斷當前的色度信號是否有亮 度串擾成分；所述的自適應控制單元根據(jù)垂直相關性檢測單元輸出的相關性程度判定值和 亮度串擾檢測單元輸出的亮度串擾條件，自適應的選擇色度信號濾波方式；所述的濾波計 算單元內(nèi)部設有多種垂直方向的色度濾波運算；所述的選擇器根據(jù)自適應控制單元的輸 出，選擇濾波計算單元中相應的濾波方式并輸出色差信號。
[0010] 一種自適應色度梳狀濾波的方法，它包括如下步驟：
[0011] S1:載波恢復及色度解調(diào)單元接收復合視頻信號，產(chǎn)生與復合視頻信號的色同步 信號同頻同相的本地載波信號，并對接收信號進行直接解調(diào)和低通濾波，輸出包含亮度串 擾的色度分量信號；
[0012] S2 :行緩存單元對載波恢復及色度解調(diào)單元輸出的色度分量信號進行緩存；
[0013] S3:垂直相關性檢測單元對輸入色度分量信號垂直方向的像素點進行相關性程度 檢測，產(chǎn)生相應的垂直相關性判定值；
[0014] S4 :亮度串擾檢測單元產(chǎn)生亮度串擾條件，并檢測當前色度分布是否有亮度串擾 成分；
[0015] S5 :自適應控制單元根據(jù)垂直相關性檢測單元輸出的相關性程度判定值及亮度串 擾檢測單元輸出的亮度串擾條件，自適應地選擇色度信號濾波方式，去除亮度串擾；
[0016] S6:選擇器根據(jù)自適應控制單元的輸出，選擇濾波計算單元中相應的色度分量信 號濾波方式并輸出色差信號。
[0017] 所述垂直相關性檢測單元的檢測方法為：
[0018] 計算當前所有行中任意兩行對應像素點之間的色度差幅度，將計算得到的色度差 幅度分別與設定的第一閾值T_Ra和第二閾值T_Rb進行比較，其中T_Ra〈T_Rb，分別產(chǎn)生強 相關和弱相關判定值，若色度差幅度小于T_Ra，則認為當前兩個像素點具有強相關性，強相 關判定值為1，否則強相關判定值為〇 ;若色度差幅度大于T_Ra且小于T_Rb，則認為當前兩 個像素點弱相關，弱相關判定值為1，否則兩者不相關，弱相關和強相關判定值都為〇。
[0019] 所述亮度串擾檢測單元對PAL/NTSC制式復合視頻信號的檢測方法如下：
[0020] S41 :計算當前所有行中具有同相關系的兩行像素點之間的色度差幅度，并判斷其 相關性程度；
[0021] S42:將當前所有行中具有反相關系的行對應像素點的色度分量信號進行兩兩相 力口，判斷得到的色度分量和是否接近于零，并計算得到的任意兩個色度分量和的色度差幅 值，判斷其相關性程度。
[0022] 所述亮度串擾檢測單元對PAL/NTSC制式的亮度串擾條件為：
[0023] 當前所有行對應像素點都包含亮度串擾成分的條件：具有同相關系的兩行對應 像素點具有強相關性，且具有反相關系的行對應像素點相加得到的色度分量和具有強相關 性；
[0024] 當前所有行對應像素點為亮度串擾與實際色度分布的邊界條件：具有反相關系的 行對應像素點相加得到的色度分量和具有強相關性，或第一行或最后一行分別與其具有反 相關系的行對應像素點相加得到的色度分量和接近于零。
[0025] 所述濾波計算單元對PAL/NTSC制式包含亮度串擾的色度濾波方式為：根據(jù)不同 制式的相位關系，選擇具有反相關系的行進行加權平均，去除亮度串擾。
[0026] 所述自適應控制單元根據(jù)實際色度信號的垂直分布及亮度串擾條件，自適應的選 擇不同的色度濾波方式，針對實際色度垂直分布選擇具有相關性的像素點進行運算或直接 輸出，針對亮度串擾選擇具有相反相位關系的像素點進行運算，具體方法如下：
[0027] 若當前所有行對應像素點包含連續(xù)多行具有強相關，選擇具有強相關且相位反相 的行進行濾波運算；
[0028] 若滿足當前所有行對應像素點都包含亮度串擾成分的條件，選擇具有相反相位關 系的行進行濾波運算；
[0029] 若當前所有行對應像素點包含連續(xù)多行具有弱相關，選擇具有弱相關且相位反相 的行進行濾波運算；
[0030] 若當前所有行對應像素點為亮度串擾與實際色度分布的邊界條件滿足，選擇第一 行或最后一行分別與其具有反相位關系的行進行濾波運算；
[0031] 若當前所有行中具有相反相位關系的行對應的像素點都具有強相關性，則選擇當 前像素點直接輸出；
[0032] 若以上條件都不滿足，則屬于水平和垂直方向亮度都高頻變化引起的串擾，如文 字等復雜的亮度串擾區(qū)域，選擇當前所有行對應像素點進行濾波運算。
[0033] 本發(fā)明的有益效果是：
[0034] (1)自適應控制單元采用強相關和弱相關相結合的方式進行自適應判斷選擇，能 有效避免色度信號分布復雜、所設定的閾值大小等因素引起的錯誤判斷而造成輸出錯誤色 差信號的現(xiàn)象；
[0035] (2)亮度串擾檢測單元包括PAL和NTSC兩種制式的亮度串擾條件，能有效識別出 圖像中高頻亮度串擾區(qū)域，自適應的選取相應的濾波方式，去除色度信號中的亮度串擾，亮 度和色度分離的效果好，且能兼具PAL和NTSC兩種復合視頻信號制式的亮色分離；
[0036] (3)濾波方式的選取具有一定的兼容性，在出現(xiàn)誤判的情況下，輸出的色差信號不 會發(fā)生嚴重錯誤。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 圖1為本發(fā)明的結構框圖；
[0038] 圖2為經(jīng)過本發(fā)明自適應梳狀濾波處理之后的亮度串擾示例圖像；
[0039] 圖3為經(jīng)過傳統(tǒng)的自適應梳狀濾波處理之后的亮度串擾示例圖像；
[0040] 圖4為本發(fā)明的方法流程圖。

【具體實施方式】
[0041] 下面結合附圖進一步詳細描述本發(fā)明的技術方案，但本發(fā)明的保護范圍不局限于 以下所述。
[0042] 如圖1所示，一種自適應色度梳狀濾波的裝置，它包括載波恢復及色度解調(diào)單元、 行緩存單元、垂直相關性檢測單元、亮度串擾檢測單元、自適應控制單元、濾波計算單元和 選擇器，載波恢復及色度解調(diào)單元接收復合視頻信號，載波恢復及色度解調(diào)單元的信號輸 出端與行緩存單元的信號輸入端相連，行緩存單元的輸出端分別與垂直相關性檢測單元、 亮度串擾檢測單元及濾波計算單元相連，垂直相關性檢測單元和亮度串擾檢測單元的輸出 端分別與自適應控制單元的輸入端相連，垂直相關性檢測單元的另一路輸出還連接亮度串 擾檢測單元，自適應控制單元的控制信號輸出端與選擇器的控制信號輸入端相連，濾波計 算單元通過選擇器輸出色差信號。
[0043] 所述的載波恢復及色度解調(diào)單元用于產(chǎn)生與色同步信號同頻同相的本地載波信 號，并對輸入復合視頻信號進行直接解調(diào)和低通濾波，實現(xiàn)亮度和色度的初步分離，輸出的 信號成分包括色度分量信號（U和V)、高頻亮度串擾(特別是載頻附近）和已大幅度衰減的 低頻亮度信號。所述的行緩存單元用于緩存色度分量信號，其輸出包括兩路色度分量信號 U和V，分別記為第1、2、3、4行，當前行記為第5行。所述的垂直相關性檢測單元用于對輸 入色度分量信號垂直方向的像素點進行相關性程度檢測。所述的亮度串擾檢測單元用于根 據(jù)復合信號的制式（PAL和NTSC)產(chǎn)生亮度串擾的條件，并判斷當前的色度信號是否有亮度 串擾成分。所述的自適應控制單元根據(jù)垂直相關性檢測單元輸出的相關性程度判定值和亮 度串擾檢測單元輸出的亮度串擾條件，自適應的選擇色度信號濾波方式。所述的濾波計算 單元內(nèi)部設有多種垂直方向的色度濾波運算。所述的選擇器根據(jù)自適應控制單元的輸出， 選擇濾波計算單元中相應的濾波方式并輸出色差信號。
[0044] 所述垂直相關性檢測單元用于檢測當前像素點P5及當前像素點前4行相應像素 點PI、P2、P3、P4任意兩個像素點之間的相似性及相關性程度，輸出的相關性程度包括強相 關、弱相關和不相關三種方式。
[0045] 一種自適應色度梳狀濾波的方法，它包括如下步驟：
[0046] S1:載波恢復及色度解調(diào)單元接收復合視頻信號，產(chǎn)生與復合視頻信號的色同步 信號同頻同相的本地載波信號，并對接收信號進行解調(diào)和低通濾波，輸出分量信號；
[0047] S2 :行緩存單元對載波恢復及色度解調(diào)單元輸出的色度分量信號進行緩存；
[0048] S3:垂直相關性檢測單元對輸入色度分量信號垂直方向的像素點進行相關性程度 檢測，產(chǎn)生相應的垂直相關性判定值；
[0049] S4 :亮度串擾檢測單元檢測當前色度分布是否有亮度串擾成分，并產(chǎn)生亮度串擾 條件；
[0050] S5 :自適應控制單元根據(jù)垂直相關性檢測單元輸出的相關性程度判定值及亮度串 擾檢測單元輸出的亮度串擾條件，自適應地選擇色度信號濾波方式，去除亮度串擾；
[0051] S6:選擇器根據(jù)自適應控制單元的輸出，選擇濾波計算單元中相應的色度分量信 號濾波方式并輸出色差信號。
[0052] 所述垂直相關性檢測單元的檢測方法為：
[0053] 計算當前5行中任意兩行對應像素點之間的色度差幅度，將計算得到的色度差幅 度分別與設定的第一閾值T_Ra和第二閾值T_Rb進行比較，其中T_Ra〈T_Rb，分別產(chǎn)生強相 關和弱相關判定值，若色度差幅度小于T_Ra，則認為當前兩個像素點具有強相關性，強相關 判定值為1，否則強相關判定值為〇 ;若色度差幅度大于T_Ra且小于T_Rb，則認為當前兩個 像素點弱相關，弱相關判定值為1，否則兩者不相關，弱相關和強相關判定值都為〇。
[0054] 所述色度差幅度，計算方法如下：
[0055] 以P1和P2色度差幅度計算為例，計算公式如下：
[0056] 色度分量U和V之間的差值：υ?2=υ2, ；
[0057] 色度差值的幅度：

【權利要求】
1. 一種自適應色度梳狀濾波的裝置，其特征在于：它包括載波恢復及色度解調(diào)單元、 行緩存單元、垂直相關性檢測單元、亮度串擾檢測單元、自適應控制單元、濾波計算單元和 選擇器，載波恢復及色度解調(diào)單元接收復合視頻信號，載波恢復及色度解調(diào)單元的信號輸 出端與行緩存單元的信號輸入端相連，行緩存單元的輸出端分別與垂直相關性檢測單元、 亮度串擾檢測單元及濾波計算單元相連，垂直相關性檢測單元和亮度串擾檢測單元的輸出 端分別與自適應控制單元的輸入端相連，垂直相關性檢測單元的另一路輸出還連接亮度串 擾檢測單元，自適應控制單元的控制信號輸出端與選擇器的控制信號輸入端相連，濾波計 算單元通過選擇器輸出色差信號； 所述的載波恢復及色度解調(diào)單元用于產(chǎn)生與色同步信號同頻同相的本地載波信號，并 對輸入復合視頻信號進行直接解調(diào)和低通濾波，實現(xiàn)亮度和色度的初步分離；所述的行緩 存單元用于緩存色度分量信號；所述的垂直相關性檢測單元用于對輸入色度分量信號垂直 方向的像素點進行相關性程度檢測，相關性程度包括強相關、弱相關和不相關三種方式；所 述的亮度串擾檢測單元用于產(chǎn)生亮度串擾的條件，并判斷當前的色度信號是否有亮度串擾 成分；所述的自適應控制單元根據(jù)垂直相關性檢測單元輸出的相關性程度判定值和亮度串 擾檢測單元輸出的亮度串擾條件，自適應的選擇色度信號濾波方式；所述的濾波計算單元 內(nèi)部設有多種垂直方向的色度濾波運算；所述的選擇器根據(jù)自適應控制單元的輸出，選擇 濾波計算單元中相應的濾波方式并輸出色差信號。
2. -種自適應色度梳狀濾波的方法，其特征在于：它包括如下步驟： 51 :載波恢復及色度解調(diào)單元接收復合視頻信號，產(chǎn)生與復合視頻信號的色同步信號 同頻同相的本地載波信號，并對接收信號進行直接解調(diào)和低通濾波，輸出包含亮度串擾的 色度分量信號； 52 :行緩存單元對載波恢復及色度解調(diào)單元輸出的色度分量信號進行緩存； S3:垂直相關性檢測單元對輸入色度分量信號垂直方向的像素點進行相關性程度檢 測，產(chǎn)生相應的垂直相關性判定值； 54 :亮度串擾檢測單元產(chǎn)生亮度串擾條件，并檢測當前色度分布是否有亮度串擾成 分； 55 :自適應控制單元根據(jù)垂直相關性檢測單元輸出的相關性程度判定值及亮度串擾檢 測單元輸出的亮度串擾條件，自適應地選擇色度信號濾波方式，去除亮度串擾； S6:選擇器根據(jù)自適應控制單元的輸出，選擇濾波計算單元中相應的色度分量信號濾 波方式并輸出色差信號。
3. 根據(jù)權利要求2所述的一種自適應色度梳狀濾波的方法，其特征在于：所述垂直相 關性檢測單元的檢測方法為： 計算當前所有行中任意兩行對應像素點之間的色度差幅度，將計算得到的色度差幅度 分別與設定的第一閾值T_Ra和第二閾值T_Rb進行比較，其中T_Ra〈T_Rb，分別產(chǎn)生強相關 和弱相關判定值，若色度差幅度小于T_Ra，則認為當前兩個像素點具有強相關性，強相關判 定值為1，否則強相關判定值為〇 ;若色度差幅度大于T_Ra且小于T_Rb，則認為當前兩個像 素點弱相關，弱相關判定值為1，否則兩者不相關，弱相關和強相關判定值都為0。
4. 根據(jù)權利要求2所述的一種自適應色度梳狀濾波的方法，其特征在于：所述亮度串 擾檢測單元對PAL/NTSC制式復合視頻信號的檢測方法如下： S41 :計算當前所有行中具有同相關系的兩行像素點之間的色度差幅度，并判斷其相關 性程度； S42:將當前所有行中具有反相關系的行對應像素點的色度分量信號進行兩兩相加，判 斷得到的色度分量和是否接近于零，并計算得到的任意兩個色度分量和的色度差幅值，判 斷其相關性程度。
5. 根據(jù)權利要求2所述的一種自適應色度梳狀濾波的方法，其特征在于：所述亮度串 擾檢測單元對PAL/NTSC制式的亮度串擾條件為： 當前所有行對應像素點都包含亮度串擾成分的條件：具有同相關系的兩行對應像素點 具有強相關性，且具有反相關系的行對應像素點相加得到的色度分量和具有強相關性； 當前所有行對應像素點為亮度串擾與實際色度分布的邊界條件：具有反相關系的行對 應像素點相加得到的色度分量和具有強相關性，或第一行或最后一行分別與其具有反相關 系的行對應像素點相加得到的色度分量和接近于零。
6. 根據(jù)權利要求2所述的一種自適應色度梳狀濾波的方法，其特征在于：所述濾波計 算單元對PAL/NTSC制式包含亮度串擾的濾波方式為：根據(jù)不同制式的相位關系，選擇具有 反相關系的行進行加權平均，去除殼度串擾。
7. 根據(jù)權利要求2所述的一種自適應色度梳狀濾波的方法，其特征在于：所述自適應 控制單元根據(jù)實際色度信號的垂直分布及亮度串擾條件，自適應的選擇不同的色度濾波方 式，針對實際色度垂直分布選擇具有相關性的像素點進行運算或直接輸出，針對亮度串擾 選擇具有相反相位關系的像素點進行運算，其具體方法如下： 若當前所有行對應像素點包含連續(xù)多行具有強相關，選擇具有強相關且相位反相的行 進行濾波運算； 若滿足當前所有行對應像素點都包含亮度串擾成分的條件，選擇具有相反相位關系的 行進行濾波運算； 若當前所有行對應像素點包含連續(xù)多行具有弱相關，選擇具有弱相關且相位反相的行 進行濾波運算； 若當前所有行對應像素點為亮度串擾與實際色度分布的邊界條件滿足，選擇第一行或 最后一行分別與其具有反相位關系的行進行濾波運算； 若當前所有行中具有相反相位關系的行對應的像素點都具有強相關性，則選擇當前像 素點直接輸出； 若以上條件都不滿足，則屬于水平和垂直方向亮度都高頻變化引起的串擾，如文字等 復雜的亮度串擾區(qū)域，選擇當前所有行對應像素點進行濾波運算。
【文檔編號】H04N9/78GK104253986SQ201310265302
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權日:2013年6月28日
【發(fā)明者】陳俊, 蔡曉麗 申請人:成都國騰電子技術股份有限公司