專利名稱：一種遞歸保護(hù)偽彩色抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明應(yīng)用于數(shù)字電視信號處理，特別涉及了一種遞歸保護(hù)的偽彩色抑制方法。
背景技術(shù)：
在復(fù)合電視信號系統(tǒng)中，亮度信號和色度信號是共同占用信號帶寬的。以PAL制信號為例，色度信號U，V首先以正交的方式調(diào)制在4.43MHz的色副載波上，然后再疊加到亮度信號上的。疊加的結(jié)果造成色度信號和亮度的高頻信號在頻率域上有相互重疊的部分。在彩色解碼進(jìn)行亮色分離時，如果采用普通的亮色分離方法，某些亮度信號會被解碼成色度，而某些色度信號也會被解碼成亮度。亮度干擾色度習(xí)慣上被稱為“偽彩色”。
基于上述原因產(chǎn)生的偽彩色現(xiàn)象在實際圖像中非常普遍，任何亮度高頻部分都可能出現(xiàn)偽彩色現(xiàn)象。很常見的偽彩色現(xiàn)象有細(xì)的條紋襯衫，小方格子等。在垂直的邊界上有時也會出現(xiàn)邊界變“毛”的情況，這種現(xiàn)象也是由偽彩色引起的。
在復(fù)合電視信號進(jìn)行彩色解碼時，亮色分離是主要步驟之一，它也是產(chǎn)生偽彩色的主要原因。最簡單地的是在亮色分離時采用一個低通濾波器加一個高通濾波器的方法。低通濾波器將亮度信號提取出來，而高通濾波器則是將色度信號提取出來。此方法雖然簡單，但效果比較差。低通濾波器將亮度的高頻部分全部抑制掉，結(jié)果將是圖像的細(xì)節(jié)嚴(yán)重丟失，圖像邊界變得模糊。高通濾波器將亮度高頻信號和色度信號全部通過，偽彩色現(xiàn)象很明顯。
采用梳狀濾波器進(jìn)行亮色分離時可以比較好的抑制偽彩色現(xiàn)象。在復(fù)合電視信號系統(tǒng)中，無論是PAL制或是NTSC制，亮度和色度都是間置傳輸?shù)摹Ｒ訬TSC制信號為例，亮度信號的能量集中在以圖像載波為中心，圖像行頻(FH)為間隔的譜線附近；色度信號同樣，信號能量集中在色副載波(Fsc)為起點，行頻為間隔的譜線附近。Fsc采用3.579545MHz時，亮度和色度的譜線恰好間隔FH/2，亮度信號和色度信號在高頻部分其實不是完全重合的，而是以FH/2的間隔間置的。
采用兩個頻率特性不同的梳狀濾波器，其中一個讓亮度信號通過，對色度信號進(jìn)行抑制；另外一個讓色度信號通過，對亮度信號進(jìn)行抑制。此方法對亮色信號能量都比較集中的圖像，即周期性比較強的圖像如豎條后網(wǎng)格，會有很好的濾波效果。
除了在亮色分離采用方法抑制偽彩色外，對于解碼后的亮色信號也可以采用信號處理的方法進(jìn)行偽彩色抑制。常見的偽彩色抑制的方法主要有幀間和幀內(nèi)兩種。無論幀間還是幀內(nèi)偽彩色抑制，都是利用連續(xù)行或幀相同位置的像素色度相位相反的特性，對其求平均得到的。以PAL制信號為例，連續(xù)兩幀圖像的對應(yīng)像素的色度相位差為90度，按此規(guī)律，間隔一幀的圖像對應(yīng)像素的色度相位差為180度，即反相。出現(xiàn)偽彩色部分圖像的色度與間隔一幀對應(yīng)位置的色度剛好應(yīng)該是互補的，對互補的顏色求平均的結(jié)果是偽彩色現(xiàn)象消失。除了間隔一幀圖像有這種色度相位互補關(guān)系外，間隔一行的圖像色度相位也會有這種關(guān)系。但是要利用此關(guān)系進(jìn)行偽彩色抑制要滿足一定的條件。采用幀間進(jìn)行偽彩色抑制，要求圖像在時間軸上有周期性，即要求圖像是靜止的；采用幀內(nèi)進(jìn)行偽彩色抑制，要求圖像垂直方向有周期性，即豎條。如果不滿足以上條件，偽彩色抑制無法達(dá)到預(yù)期效果。
在多數(shù)現(xiàn)有的幀間偽彩色抑制方法中，只進(jìn)行運動判斷，對非運動的圖像色度全部采用幀間平均方法。對于很多靜止圖像而言，它們并沒有產(chǎn)生偽彩色，對這部分圖像的色度平均將造成色度分辨率的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以往偽彩色抑制方法降低色度分辨率這一不足之處，提供了一種基于遞歸保護(hù)的偽彩色抑制方法。
本發(fā)明的方法包括以下步驟(a)利用圖像亮度進(jìn)行運動判斷，該判斷利用相鄰場間對應(yīng)位置亮度信號差的大小，將圖像像素區(qū)分成運動和靜止兩類；步驟(b)對步驟(a)中判斷為靜止的像素進(jìn)行遞歸判斷，該判斷利用連續(xù)N場對應(yīng)位置的色度信息以及之前得到的偽彩色判斷結(jié)果判斷出該像素的色度是否確實存在偽彩色，3≤N≤7；(c)將步驟(a)中判斷為靜止并且在步驟(b)中判決為確實偽彩色的像素的色度值做幀間平均。
其中步驟(a)中所述的運動判斷根據(jù)是相鄰場間對應(yīng)位置像素亮度差值，當(dāng)差值大于閾值TH1時判斷該像素運動，反之判斷為靜止。
所述的步驟(b)是根據(jù)靜止圖像相鄰場對應(yīng)像素色度應(yīng)該有較強相關(guān)性的原理，利用連續(xù)N場中候選像素色度之間的相關(guān)性關(guān)系判斷偽彩色產(chǎn)生的可能性，以前一場判斷的偽彩色存在可能性作為遞歸判據(jù)，而以本場計算的色度相關(guān)性作為基本判據(jù)，當(dāng)遞歸判據(jù)和基本判據(jù)同時得到滿足時，判斷為偽彩色存在。所述的遞歸判據(jù)包括遞歸色度值和遞歸權(quán)重；所述的遞歸色度值為前一場對應(yīng)像素色度修正值，所述的遞歸權(quán)重為前場對應(yīng)像素產(chǎn)生偽彩色的可能性；當(dāng)遞歸色度值大于閾值TH2同時遞歸權(quán)重大于閾值TH3時，遞歸判據(jù)得到滿足。所述的基本判據(jù)為各對應(yīng)位置的候選像素的色度差之和；基本判據(jù)大于閾值TH4時，基本判椐得到滿足。當(dāng)判斷偽彩色存在時，將原遞歸色度值和當(dāng)前像素色度做平均，產(chǎn)生新的遞歸色度值并增加遞歸權(quán)重，更新過的遞歸色度值和遞歸權(quán)重作為下一場圖像的遞歸判據(jù)與下一場圖像的基本判據(jù)進(jìn)行下一場的判斷；當(dāng)判斷偽彩色不存在時，根據(jù)色度數(shù)據(jù)的位寬取一固定值作為新的遞歸色度值并減小遞歸權(quán)重，更新過的遞歸色度值和遞歸權(quán)重作為下一場圖像的遞歸判據(jù)與下一場圖像的基本判據(jù)進(jìn)行下一場的判斷。
根據(jù)復(fù)合電視信號的制式不同，對于PAL制和NTSC制的復(fù)合電視信號的處理有所不同。PAL制信號采用的是間隔一幀的圖像進(jìn)行偽彩色抑制，因此在計算是至少需要連續(xù)5場的數(shù)據(jù)。NTSC制采用的是相連幀進(jìn)行偽彩色抑制，因此計算最少需要連續(xù)3場的數(shù)據(jù)。
步驟(c)將色度值做幀間平均為本領(lǐng)域通用技術(shù)，這里不再累述。閾值TH1、TH2、TH3、TH4為實際應(yīng)用值，根據(jù)信號量化位寬確定。
在本發(fā)明中用到了遞歸的方法對偽彩色抑制進(jìn)行保護(hù)，遞歸的效果是判斷出真正產(chǎn)生偽彩色的圖像區(qū)域，并對該區(qū)域進(jìn)行偽彩色抑制。該方法的主要思想根據(jù)上一參考幀的遞歸色度值和遞歸色度權(quán)重，判斷當(dāng)前像素的色度是否是由偽彩色產(chǎn)生。本方法不輕易相信某色度是由偽彩色產(chǎn)生，依賴遞歸判斷，在連續(xù)多幀的判斷中可信程度逐漸增加并達(dá)到某個閾值，足以信任的才被認(rèn)為是偽彩色。判斷為于不產(chǎn)生偽彩色的像素不進(jìn)行平均，而對于產(chǎn)生偽彩色的像素才進(jìn)行幀間平均，從而達(dá)到較好的偽彩色抑制效果。


圖1本發(fā)明實現(xiàn)框圖；圖2進(jìn)行運動判決是所需的像素；圖3遞歸判決所需像素圖；圖4遞歸判決的流程圖；圖5遞歸判決實現(xiàn)框圖；圖6本發(fā)明的流程圖；具體實施方式
圖1提供了本實施例所涉及偽彩色抑制方法的實現(xiàn)框圖。101是一個運動判斷模塊，它對圖像的亮度信號進(jìn)行運動檢測。它根據(jù)相鄰場圖像對應(yīng)像素的差來判段圖像是否存在運動，并給出運動標(biāo)志。遞歸判決模塊102是本方法的一個主要部分，它利用候選像素色度值、遞歸色度值和遞歸權(quán)重以及閾值TH2，TH3，TH4來判決圖像的彩色是否是由亮度的串?dāng)_而引起的為彩色。運動判決模塊101得到的運動標(biāo)志和遞歸判決模塊102計算得出的遞歸判決結(jié)果作為幀間色度平均模塊104是否對色度進(jìn)行幀間平均去去偽彩色的依據(jù)。圖中103所示為幀時延模塊，該模塊的作用是對輸入的色度信號做延時，具體延時的長短與應(yīng)用有關(guān)。PAL制的電視系統(tǒng)中，間隔一幀的圖像色度會出現(xiàn)180度倒相現(xiàn)象。在對PAL制電視信號進(jìn)行偽彩色抑制的實現(xiàn)中至少要采用2個一幀延時。NTSC制電視系統(tǒng)中，相鄰兩幀圖像會出現(xiàn)180度倒相現(xiàn)象。在對NTSC制電視信號進(jìn)行偽彩色抑制的實現(xiàn)中至少要采用1個一幀延時。
圖2運動檢測所需亮度像素的示意圖。實際電視信號以隔行形式傳輸，一幀圖像被拆分成奇場和偶場。圖中所示的像素選擇方案是本實施例中運動檢測所采用方案中的一種。利用像素A，B，C兩兩間亮度差的絕對值與判決閾值TH1的大小關(guān)系，給出圖像的運動標(biāo)志。當(dāng)亮度差的絕對值大于閾值TH1時判斷為運動；當(dāng)亮度差的絕對值小于閾值TH1時判斷為靜止。
圖3為進(jìn)行色度遞歸判斷所需色度像素位置示意圖。圖中選用連續(xù)5場的色度進(jìn)行判斷，該選取方法應(yīng)用于PAL制信號的偽彩色抑制。在進(jìn)行NTSC制電視信號的偽彩色抑制時，可采用連續(xù)3場的色度信號進(jìn)行判斷和抑制。
圖4介紹了遞歸判決的流程。首先在計算最開始401對遞歸色度值和遞歸權(quán)重初始化。如果當(dāng)前計算的各相鄰場色度滿足基本判據(jù)402進(jìn)入403進(jìn)行遞歸色度值判斷，否則進(jìn)入407。各對應(yīng)位置的候選像素的色度差之和大于閾值TH4時，認(rèn)為基本判椐得到滿足。407認(rèn)為該像素不滿足偽彩色判據(jù)，并且該處色度并沒有增加偽彩色出現(xiàn)的可能。403對遞歸色度值與閾值TH2進(jìn)行比較，如遞歸色度值小于閾值TH2，判為非偽彩色，但要對遞歸色度值進(jìn)行更新并增加遞歸權(quán)重，說明該位置的偽彩色可能性增加了。如遞歸色度值大于閾值TH2，則進(jìn)入下一個判斷環(huán)節(jié)404進(jìn)行遞歸權(quán)重判決，如果當(dāng)前的遞歸權(quán)重小于TH3，說明當(dāng)前像素判斷為偽彩色不十分可靠，不能認(rèn)為是偽彩色，但是應(yīng)該增加偽彩色的可能性，即增加遞歸權(quán)重。如404中遞歸權(quán)重大于TH3，那么此時認(rèn)為判決區(qū)域的像素存在偽彩色的可能性已經(jīng)足夠大，可以認(rèn)為出現(xiàn)偽彩色，并根據(jù)幀間平均進(jìn)行偽彩色抑制，判斷流程結(jié)束。
圖5是遞歸判決實現(xiàn)的框圖，501是一個遞歸判決模塊，它通過對輸入像素色度的計算以及輸入像素色度與遞歸色度值的比較進(jìn)行判決。502一方面為501提供遞歸色度值和遞歸權(quán)重，另一方面也通過501的判決結(jié)果對遞歸色度值和遞歸權(quán)重進(jìn)行更新。
圖6是本實施例實現(xiàn)偽彩色抑制的流程圖。經(jīng)過運動判決和遞歸偽彩色判決兩次判決，對確定為偽彩色的圖像進(jìn)行幀間平均，對非偽彩色部分的色度不做平均處理。
權(quán)利要求
1.一種遞歸保護(hù)偽彩色抑制方法，其特征在于該方法包括以下步驟(a)利用圖像亮度進(jìn)行運動判斷，該判斷利用相鄰場間對應(yīng)位置亮度信號差的大小，將圖像像素區(qū)分成運動和靜止兩類；步驟(b)對步驟(a)中判斷為靜止的像素進(jìn)行遞歸判斷，該判斷利用連續(xù)N場對應(yīng)位置的色度信息以及之前得到的偽彩色判斷結(jié)果判斷出該像素的色度是否確實存在偽彩色，3≤N≤7；(c)將步驟(a)中判斷為靜止并且在步驟(b)中判決為確實偽彩色的像素的色度值做幀間平均。
2.如權(quán)利要求1所述的一種遞歸保護(hù)偽彩色抑制方法，其特征在于步驟(a)中所述的運動判斷根據(jù)是相鄰場間對應(yīng)位置像素亮度差值，當(dāng)差值大于閾值TH1時判斷該像素運動，反之判斷為靜止。
3.如權(quán)利要求1所述的一種遞歸保護(hù)偽彩色抑制方法，其特征在于所述的步驟(b)是根據(jù)靜止圖像相鄰場對應(yīng)像素色度應(yīng)該有較強相關(guān)性的原理，利用連續(xù)N場中候選像素色度之間的相關(guān)性關(guān)系判斷偽彩色產(chǎn)生的可能性；以前一場判斷的偽彩色存在可能性作為遞歸判據(jù)，而以本場計算的色度相關(guān)性作為基本判據(jù)，當(dāng)遞歸判據(jù)和基本判據(jù)同時得到滿足時，判斷為偽彩色存在。
4.如權(quán)利要求3所述的一種遞歸保護(hù)偽彩色抑制方法，其特征在于所述的遞歸判據(jù)包括遞歸色度值和遞歸權(quán)重，所述的遞歸色度值為前一場對應(yīng)像素色度修正值，所述的遞歸權(quán)重為前場對應(yīng)像素產(chǎn)生偽彩色的可能性；當(dāng)遞歸色度值大于閾值TH2同時遞歸權(quán)重大于閾值TH3時，遞歸判據(jù)得到滿足；當(dāng)判斷偽彩色存在時，將原遞歸色度值和當(dāng)前像素色度做平均，產(chǎn)生新的遞歸色度值并增加遞歸權(quán)重，更新過的遞歸色度值和遞歸權(quán)重作為下一場圖像的遞歸判據(jù)與下一場圖像的基本判據(jù)進(jìn)行下一場的判斷；當(dāng)判斷偽彩色不存在時，根據(jù)色度數(shù)據(jù)的位寬取一固定值作為新的遞歸色度值并減小遞歸權(quán)重，更新過的遞歸色度值和遞歸權(quán)重作為下一場圖像的遞歸判據(jù)與下一場圖像的基本判據(jù)進(jìn)行下一場的判斷。
5.如權(quán)利要求3所述的一種遞歸保護(hù)偽彩色抑制方法，其特征在于所述的基本判據(jù)為各對應(yīng)位置的候選像素的色度差之和；基本判據(jù)大于閾值TH4時，基本判椐得到滿足。
6.如權(quán)利要求1所述的一種遞歸保護(hù)偽彩色抑制方法，其特征在于所述的遞歸判斷是利用連續(xù)3場對應(yīng)位置的色度信息判斷出該像素的色度是否確實存在偽彩色。
7.如權(quán)利要求1所述的一種遞歸保護(hù)偽彩色抑制方法，其特征在于所述的遞歸判斷是利用連續(xù)5場對應(yīng)位置的色度信息判斷出該像素的色度是否確實存在偽彩色。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種遞歸保護(hù)的偽彩色抑制方法?，F(xiàn)有偽彩色抑制方法降低色度分辨率。本發(fā)明的方法包括以下步驟(a)利用圖像亮度進(jìn)行運動判斷，該判斷利用相鄰場間對應(yīng)位置亮度信號差的大小，將圖像像素區(qū)分成運動和靜止兩類；步驟(b)對步驟(a)中判斷為靜止的像素進(jìn)行遞歸判斷，該判斷利用連續(xù)N場對應(yīng)位置的色度信息以及之前得到的偽彩色判斷結(jié)果判斷出該像素的色度是否確實存在偽彩色；(c)將步驟(a)中判斷為靜止并且在步驟(b)中判決為確實偽彩色的像素的色度值做幀間平均。本發(fā)明判斷為于不產(chǎn)生偽彩色的像素不進(jìn)行平均，而對于產(chǎn)生偽彩色的像素才進(jìn)行幀間平均，從而達(dá)到較好的偽彩色抑制效果。
文檔編號H04N9/77GK1668114SQ20051004959
公開日2005年9月14日 申請日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日
發(fā)明者陳濤, 遇巖, 葉豐, 張明 申請人:杭州國芯科技有限公司