基于引導(dǎo)式濾波器的細(xì)節(jié)增強(qiáng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 巧關(guān)申請的香叉引用
[0002] 本公開要求于2013年3月22日提交的美國臨時(shí)專利申請No. 61/804, 522的優(yōu)先 權(quán)，通過引用將其整體并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 在本文檔中描述的技術(shù)總體上設(shè)及視頻處理的領(lǐng)域，并且更具體地設(shè)及圖像細(xì)節(jié) 和邊緣增強(qiáng)。
【背景技術(shù)】
[0004] 包括精細(xì)細(xì)節(jié)增強(qiáng)（即細(xì)節(jié)邸"）和亮度轉(zhuǎn)換改進(jìn)（LTI)兩者的邊緣增強(qiáng)器用 于改進(jìn)輸入視頻信號中的轉(zhuǎn)換。在并行應(yīng)用的情況下，其中細(xì)節(jié)EE被應(yīng)用在小轉(zhuǎn)換上并 且其中LTE被應(yīng)用到大轉(zhuǎn)換上，邊緣增強(qiáng)器的輸出是原始信號（YJ、細(xì)節(jié)增強(qiáng)（AYdJ和 轉(zhuǎn)換改進(jìn)（ALTI)的和。在示例系統(tǒng)中，細(xì)節(jié)邸使用非銳化屏蔽（un-sha巧masking)的 原理并且導(dǎo)致在能夠增強(qiáng)輸入視頻信號中的小細(xì)節(jié)的邊緣上的過沖（overshoot)或振鈴 (ringing)D

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本公開設(shè)及用于生成細(xì)節(jié)增強(qiáng)的視頻信號的系統(tǒng)和方法。用于生成細(xì)節(jié)增強(qiáng)的視 頻信號的示例系統(tǒng)包括接收輸入視頻信號的濾波器。所述濾波器被配置為生成第一信號 并生成細(xì)節(jié)信號，所述第一信號是所述輸入視頻信號的線性變換。所述細(xì)節(jié)信號通過確定 所述輸入視頻信號與所述第一信號之間的差值來生成，其中所述細(xì)節(jié)信號包括被添加到所 述輸入視頻信號W生成所述細(xì)節(jié)增強(qiáng)的視頻信號的信息。所述系統(tǒng)還包括噪聲消減器，所 述噪聲消減器被配置為通過從所述細(xì)節(jié)信號移除噪聲來生成經(jīng)濾波的細(xì)節(jié)信號。所述系統(tǒng) 還包括乘法器，所述乘法器被配置為將經(jīng)濾波的所述細(xì)節(jié)信號乘W增益函數(shù)來生成第二信 號。所述增益函數(shù)基于所述輸入視頻信號中的方差的量。所述系統(tǒng)還包括加法器，所述加 法器被配置為將所述輸入視頻信號與所述第二信號進(jìn)行組合W生成所述細(xì)節(jié)增強(qiáng)的視頻 信號。
[0006] 在另一示例中，在一種用于生成細(xì)節(jié)增強(qiáng)的視頻信號的方法中，接收輸入視頻信 號。生成第一信號，所述第一信號是所述輸入視頻信號的線性變換。通過確定所述輸入視 頻信號與所述第一信號之間的差值來生成細(xì)節(jié)信號，其中所述細(xì)節(jié)信號包括被添加到所述 輸入視頻信號W生成所述細(xì)節(jié)增強(qiáng)的視頻信號的信息。通過從所述細(xì)節(jié)信號移除噪聲來生 成經(jīng)濾波的細(xì)節(jié)信號。將經(jīng)濾波的所述細(xì)節(jié)信號乘W增益函數(shù)來生成第二信號。所述增益 函數(shù)基于所述輸入視頻信號中的方差的量。將所述輸入視頻信號與所述第二信號進(jìn)行組合 W生成所述細(xì)節(jié)增強(qiáng)的視頻信號。
【附圖說明】
[0007] 圖I示出了示例邊緣增強(qiáng)架構(gòu)的方框圖。
[000引圖2描繪了用于生成細(xì)節(jié)增強(qiáng)的視頻信號的示例系統(tǒng)的方框圖。
[0009] 圖3A描繪了示例引導(dǎo)式濾波器和到所述濾波器的對應(yīng)輸入和輸出。
[0010] 圖3B描繪了圖示用于計(jì)算關(guān)于半徑為r的框窗口的均值和方差值的一維（ID)移 動(dòng)求和方法的示例步驟的流程圖。
[0011] 圖3C描繪了具有兩個(gè)像素的窗口半徑的像素框。
[0012] 圖3D描繪了圖示了由引導(dǎo)式濾波器執(zhí)行的示例步驟的流程圖。
[0013] 圖4描繪了通過取得輸入視頻信號（I)與作為引導(dǎo)信號（曲的線性變換的第一信 號之間的差值而確定的示例細(xì)節(jié)信號值)，使得D=I-Q。
[0014] 圖5A描繪了示例細(xì)節(jié)增強(qiáng)模塊和到所述模塊的對應(yīng)輸入和輸出。
[0015] 圖5B描繪了用于細(xì)節(jié)增強(qiáng)模塊中的示范性增益函數(shù)。
[0016] 圖5C描繪了圖示由細(xì)節(jié)增強(qiáng)模塊執(zhí)行的示例步驟的流程圖。
[0017] 圖6是圖示了用于針對輸入圖像I計(jì)算增強(qiáng)的輸出的示例步驟的流程圖。
[001引圖7是圖示了用于生成細(xì)節(jié)增強(qiáng)的視頻信號的示例方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 圖1示出了示例邊緣增強(qiáng)架構(gòu)的方框圖100,其中，示例邊緣增強(qiáng)架構(gòu)在視頻后處 理（VP巧系統(tǒng)中被采用。在圖1中，視頻信號Yi。102被輸入到包括精細(xì)細(xì)節(jié)增強(qiáng)（"細(xì)節(jié) EE")模塊110和亮度轉(zhuǎn)換改進(jìn)（"LTI")模塊140兩者的示例邊緣增強(qiáng)架構(gòu)中。視頻信 號Yi。102首先被輸入到細(xì)節(jié)邸模塊110中，并且細(xì)節(jié)邸模塊110輸出表示視頻信號Ym 102的增強(qiáng)的精細(xì)細(xì)節(jié)的細(xì)節(jié)信號AYdet107。細(xì)節(jié)信號AYdet107在細(xì)節(jié)定標(biāo)器（detail scaler) 130處被按比例放大W生成信號AYdetsci104。
[0020] 細(xì)節(jié)邸模塊110的另一輸出是Ydet101。在圖1的示例中，Ydet101包括通過細(xì) 節(jié)邸模塊110而未調(diào)整的輸入視頻信號Yi。102。在另一示例中，Yd。，101包括細(xì)節(jié)信號 AYd。，107,細(xì)節(jié)信號AYd。，107被添加到輸入視頻信號Yi。102W創(chuàng)建具有精細(xì)細(xì)節(jié)增強(qiáng) 的視頻信號。Yd。，101在視頻定標(biāo)器120中被按比例放大W生成經(jīng)縮放的信號Ywi103,并 且經(jīng)縮放的信號Ywi103被輸入到LTI模塊140中。在圖1的示例中，視頻定標(biāo)器120和 細(xì)節(jié)定標(biāo)器130包括包含相同定標(biāo)器濾波器的濾波器。在另一示例中，視頻定標(biāo)器120和 細(xì)節(jié)定標(biāo)器130包括包含不同定標(biāo)器濾波器的濾波器。經(jīng)縮放的信號Ywi103加LTI改進(jìn) 信號ALTI是LTI模塊140的輸出105。輸出信號Ywi+ALTI105在加法器160處在空間 域中被添加到經(jīng)縮放的細(xì)節(jié)增強(qiáng)的信號AYdetwi104。邊緣增強(qiáng)架構(gòu)的最終輸出Y。。。。，106 是邊緣增強(qiáng)的且經(jīng)縮放的信號。
[0021] 如圖1所示，示例細(xì)節(jié)增強(qiáng)架構(gòu)包括兩個(gè)獨(dú)立的模塊，亮度（Y)細(xì)節(jié)增強(qiáng)模塊 (即，包括細(xì)節(jié)EE模塊110)和轉(zhuǎn)換改進(jìn)模塊（即，包括LTI模塊140)。轉(zhuǎn)換改進(jìn)模塊用于 增強(qiáng)輸入視頻信號Yi。102的大邊緣，而亮度細(xì)節(jié)增強(qiáng)模塊用于增強(qiáng)輸入視頻信號Yi。102 的精細(xì)邊緣。圖2至圖7及其在本文中的對應(yīng)的描述設(shè)及在細(xì)節(jié)EE模塊110中執(zhí)行的細(xì) 節(jié)增強(qiáng)的（多個(gè)）方面。如下面將進(jìn)一步詳細(xì)描述的，在細(xì)節(jié)EE模塊110中執(zhí)行的細(xì)節(jié)增 強(qiáng)利用引導(dǎo)式圖像濾波器W便從輸入圖像提取細(xì)節(jié)。對比之下，備選的細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法不使 用引導(dǎo)式圖像濾波器而是使用高通濾波器或低通濾波器中的固定參數(shù)來從輸入圖像提取 細(xì)節(jié)。運(yùn)樣的備選的細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法導(dǎo)致在邊緣周圍的大量細(xì)節(jié)和在輸入視頻信號Yi。102 的黑暗或相對平滑的區(qū)域中的極少細(xì)節(jié)。在備選的細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法中，利用強(qiáng)的增強(qiáng)增益， 常常在邊緣周圍觀察到過沖或暫時(shí)的閃爍，同時(shí)黑暗區(qū)域中的細(xì)節(jié)仍然沒有有效地得到增 強(qiáng)。如下面將詳述的，參考圖2至圖7,利用引導(dǎo)式圖像濾波器的細(xì)節(jié)，EE模塊110可W克 服在備選的細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法中固有的缺陷。
[0022] 圖2描繪了用于生成細(xì)節(jié)增強(qiáng)的視頻信號220的示例系統(tǒng)的方框圖200。在圖2 的示例系統(tǒng)中，引導(dǎo)式圖像濾波器202接收輸入視頻信號（1)204和引導(dǎo)信號206。輸入視 頻信號204包括一幅或多幅圖像，并且示例系統(tǒng)被配置為向所述一幅或多幅圖像添加細(xì)節(jié) W生成細(xì)節(jié)增強(qiáng)的視頻信號220。在示例中，輸入視頻信號204的一幅或多幅圖像包括視頻 帖。引導(dǎo)信號206類似地包括一幅或多幅圖像，并且引導(dǎo)信號206的內(nèi)容可W由引導(dǎo)式圖 像濾波器202在執(zhí)行過濾操作時(shí)加W考慮。在示例系統(tǒng)中，引導(dǎo)信號206在將約束強(qiáng)加在 引導(dǎo)式圖像濾波器202上中使用，并且在另一示例系統(tǒng)中，濾波器內(nèi)核使用引導(dǎo)信號206來 構(gòu)建。在示例中，引導(dǎo)信號206是輸入視頻信號204,使得兩個(gè)單獨(dú)的信號204、206不被輸 入到引導(dǎo)式圖像濾波器202,并且相反表示信號204、206中的兩者的單個(gè)信號由濾波器202 接收。
[0023] 引導(dǎo)式圖像濾波器202被配置為生成作為引導(dǎo)信號206的線性變換的第一信號 (Q)。如下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的，參考圖3A至圖3D，線性變換設(shè)及針對覆蓋引導(dǎo)信號206的 像素的半徑為r的多個(gè)窗口確定平均均值和方差值。使用第一信號和輸入視頻信號204， 引導(dǎo)式圖像濾波器202生成細(xì)節(jié)信號值)208。通過取得輸入視頻信號204與第一信號之間 的差值來確定細(xì)節(jié)信號208,使得細(xì)節(jié)信號208等于I-Q。如下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的，細(xì)節(jié) 信號208包括被添加到輸入視頻信號204W生成細(xì)節(jié)增強(qiáng)的視頻信號220的信息。
[0024]