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(hào)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(hào)系統(tǒng)中，亮度信號(hào)和色度信號(hào)是共同占用信號(hào)帶寬的。以PAL制信號(hào)為例，色度信號(hào)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(hào)上的。疊加的結(jié)果造成色度信號(hào)和亮度的高頻信號(hào)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(shí)，如果采用普通的亮色分離方法，某些亮度信號(hào)會(huì)被解碼成色度，而某些色度信號(hào)也會(huì)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(shí)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(shí)也會(huì)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(hào)進(jìn)行彩色解碼時(shí)，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(shí)采用一個(gè)低通濾波器加一個(gè)高通濾波器的方法。低通濾波器將亮度信號(hào)提取出來，而高通濾波器則是將色度信號(hào)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(hào)和色度信號(hào)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(shí)可以比較好的抑制偽彩色現(xiàn)象。在復(fù)合電視信號(hào)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)?。以NTSC制信號(hào)為例，亮度信號(hào)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(hào)同樣，信號(hào)能量集中在色副載波(Fsc)為起點(diǎn)，行頻為間隔的譜線附近。Fsc采用3.579545MHz時(shí)，亮度和色度的譜線恰好間隔FH/2，亮度信號(hào)和色度信號(hào)在高頻部分其實(shí)不是完全重合的，而是以FH/2的間隔間置的。
采用兩個(gè)頻率特性不同的梳狀濾波器，其中一個(gè)讓亮度信號(hào)通過，對(duì)色度信號(hào)進(jìn)行抑制；另外一個(gè)讓色度信號(hào)通過，對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行抑制。此方法對(duì)亮色信號(hào)能量都比較集中的圖像，即周期性比較強(qiáng)的圖像如豎條后網(wǎng)格，會(huì)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(duì)于解碼后的亮色信號(hào)也可以采用信號(hào)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(duì)其求平均得到的。以PAL制信號(hào)為例，連續(xù)兩幀圖像的對(duì)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(duì)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(duì)應(yīng)位置的色度剛好應(yīng)該是互補(bǔ)的，對(duì)互補(bǔ)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(bǔ)關(guān)系外，間隔一行的圖像色度相位也會(huì)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(shí)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(yùn)動(dòng)判斷，對(duì)非運(yùn)動(dòng)的圖像色度全部采用幀間平均方法。對(duì)于很多靜止圖像而言，它們并沒有產(chǎn)生偽彩色，對(duì)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(duì)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(yùn)動(dòng)判斷，該判斷利用相鄰場(chǎng)間對(duì)應(yīng)位置亮度信號(hào)差的大小，將圖像像素區(qū)分成運(yùn)動(dòng)和靜止兩類；步驟(b)對(duì)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(chǎng)對(duì)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(shí)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(shí)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(yùn)動(dòng)判斷根據(jù)是相鄰場(chǎng)間對(duì)應(yīng)位置像素亮度差值，當(dāng)差值大于閾值TH1時(shí)判斷該像素運(yùn)動(dòng)，反之判斷為靜止。
所述的步驟(b)是根據(jù)靜止圖像相鄰場(chǎng)對(duì)應(yīng)像素色度應(yīng)該有較強(qiáng)相關(guān)性的原理，利用連續(xù)N場(chǎng)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(chǎng)判斷的偽彩色存在可能性作為遞歸判據(jù)，而以本場(chǎng)計(jì)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(shí)得到滿足時(shí)，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(chǎng)對(duì)應(yīng)像素色度修正值，所述的遞歸權(quán)重為前場(chǎng)對(duì)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(shí)遞歸權(quán)重大于閾值TH3時(shí)，遞歸判據(jù)得到滿足。所述的基本判據(jù)為各對(duì)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(shí)，基本判椐得到滿足。當(dāng)判斷偽彩色存在時(shí)，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(chǎng)圖像的遞歸判據(jù)與下一場(chǎng)圖像的基本判據(jù)進(jìn)行下一場(chǎng)的判斷；當(dāng)判斷偽彩色不存在時(shí)，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(chǎng)圖像的遞歸判據(jù)與下一場(chǎng)圖像的基本判據(jù)進(jìn)行下一場(chǎng)的判斷。
根據(jù)復(fù)合電視信號(hào)的制式不同，對(duì)于PAL制和NTSC制的復(fù)合電視信號(hào)的處理有所不同。PAL制信號(hào)采用的是間隔一幀的圖像進(jìn)行偽彩色抑制，因此在計(jì)算是至少需要連續(xù)5場(chǎng)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(jì)算最少需要連續(xù)3場(chǎng)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(shí)際應(yīng)用值，根據(jù)信號(hào)量化位寬確定。
在本發(fā)明中用到了遞歸的方法對(duì)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(duì)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(gè)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(duì)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(shí)現(xiàn)框圖；圖2進(jìn)行運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)框圖；圖6本發(fā)明的流程圖；具體實(shí)施方式
圖1提供了本實(shí)施例所涉及偽彩色抑制方法的實(shí)現(xiàn)框圖。101是一個(gè)運(yùn)動(dòng)判斷模塊，它對(duì)圖像的亮度信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。它根據(jù)相鄰場(chǎng)圖像對(duì)應(yīng)像素的差來判段圖像是否存在運(yùn)動(dòng)，并給出運(yùn)動(dòng)標(biāo)志。遞歸判決模塊102是本方法的一個(gè)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(yùn)動(dòng)判決模塊101得到的運(yùn)動(dòng)標(biāo)志和遞歸判決模塊102計(jì)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(duì)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(shí)延模塊，該模塊的作用是對(duì)輸入的色度信號(hào)做延時(shí)，具體延時(shí)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(huì)出現(xiàn)180度倒相現(xiàn)象。在對(duì)PAL制電視信號(hào)進(jìn)行偽彩色抑制的實(shí)現(xiàn)中至少要采用2個(gè)一幀延時(shí)。NTSC制電視系統(tǒng)中，相鄰兩幀圖像會(huì)出現(xiàn)180度倒相現(xiàn)象。在對(duì)NTSC制電視信號(hào)進(jìn)行偽彩色抑制的實(shí)現(xiàn)中至少要采用1個(gè)一幀延時(shí)。
圖2運(yùn)動(dòng)檢測(cè)所需亮度像素的示意圖。實(shí)際電視信號(hào)以隔行形式傳輸，一幀圖像被拆分成奇場(chǎng)和偶場(chǎng)。圖中所示的像素選擇方案是本實(shí)施例中運(yùn)動(dòng)檢測(cè)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(duì)值與判決閾值TH1的大小關(guān)系，給出圖像的運(yùn)動(dòng)標(biāo)志。當(dāng)亮度差的絕對(duì)值大于閾值TH1時(shí)判斷為運(yùn)動(dòng)；當(dāng)亮度差的絕對(duì)值小于閾值TH1時(shí)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(chǎng)的色度進(jìn)行判斷，該選取方法應(yīng)用于PAL制信號(hào)的偽彩色抑制。在進(jìn)行NTSC制電視信號(hào)的偽彩色抑制時(shí)，可采用連續(xù)3場(chǎng)的色度信號(hào)進(jìn)行判斷和抑制。
圖4介紹了遞歸判決的流程。首先在計(jì)算最開始401對(duì)遞歸色度值和遞歸權(quán)重初始化。如果當(dāng)前計(jì)算的各相鄰場(chǎng)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(duì)應(yīng)位置的候選像素的色度差之和大于閾值TH4時(shí)，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(duì)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(duì)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(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)的框圖，501是一個(gè)遞歸判決模塊，它通過對(duì)輸入像素色度的計(jì)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(duì)遞歸色度值和遞歸權(quán)重進(jìn)行更新。
圖6是本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)偽彩色抑制的流程圖。經(jīng)過運(yùn)動(dòng)判決和遞歸偽彩色判決兩次判決，對(duì)確定為偽彩色的圖像進(jìn)行幀間平均，對(duì)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(yùn)動(dòng)判斷，該判斷利用相鄰場(chǎng)間對(duì)應(yīng)位置亮度信號(hào)差的大小，將圖像像素區(qū)分成運(yùn)動(dòng)和靜止兩類；步驟(b)對(duì)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(chǎng)對(duì)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(shí)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(shí)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(yùn)動(dòng)判斷根據(jù)是相鄰場(chǎng)間對(duì)應(yīng)位置像素亮度差值，當(dāng)差值大于閾值TH1時(shí)判斷該像素運(yùn)動(dòng)，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(chǎng)對(duì)應(yīng)像素色度應(yīng)該有較強(qiáng)相關(guān)性的原理，利用連續(xù)N場(chǎng)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(chǎng)判斷的偽彩色存在可能性作為遞歸判據(jù)，而以本場(chǎng)計(jì)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(shí)得到滿足時(shí)，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(chǎng)對(duì)應(yīng)像素色度修正值，所述的遞歸權(quán)重為前場(chǎng)對(duì)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(shí)遞歸權(quán)重大于閾值TH3時(shí)，遞歸判據(jù)得到滿足；當(dāng)判斷偽彩色存在時(shí)，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(chǎng)圖像的遞歸判據(jù)與下一場(chǎng)圖像的基本判據(jù)進(jìn)行下一場(chǎng)的判斷；當(dāng)判斷偽彩色不存在時(shí)，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(chǎng)圖像的遞歸判據(jù)與下一場(chǎng)圖像的基本判據(jù)進(jìn)行下一場(chǎng)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(duì)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(shí)，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(chǎng)對(duì)應(yīng)位置的色度信息判斷出該像素的色度是否確實(shí)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(chǎng)對(duì)應(yīng)位置的色度信息判斷出該像素的色度是否確實(shí)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(yùn)動(dòng)判斷，該判斷利用相鄰場(chǎng)間對(duì)應(yīng)位置亮度信號(hào)差的大小，將圖像像素區(qū)分成運(yùn)動(dòng)和靜止兩類；步驟(b)對(duì)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(chǎng)對(duì)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(shí)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(shí)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(duì)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(hào)H04N9/77GK1668114SQ20051004959
公開日2005年9月14日 申請(qǐng)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(qǐng)人:杭州國芯科技有限公司