CN107786825B - 一种ntsc制式模拟电视信号数字化解调方法及数字信号图像恢复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种NTSC制式模拟电视信号数字化解调方法及数字信号图像恢复方法,基于通用超外差体制或零中频接收机体制的无线电监测平台实现;通过无线电监测的方式获取NTSC模拟电视信号的载波频段,设置4.2MHz的滤波器带宽,对4.2MHz带宽内的信号进行带通滤波,然后对滤波后的信号进行AD采样,完成NTSC制式模拟电视信号数字化;然后实现NTSC制式模拟电视信号数字信号图像恢复;再对恢复后的图像进行图像重组。能够应用于目前大多数无线电监测平台,无需增加额外的硬件成本,即可恢复出NTSC电视信号,能够用于确认场所内是否存在窃视设备,保障保密场所安全。
Description
技术领域
本发明涉及无线电监测领域,特别是涉及一种NTSC制式模拟电视信号数字化解调方法及数字信号图像恢复方法。
背景技术
NTSC(National Television System committee)制式,又称N制,是由美国国家电视标准委员会制定的彩色电视广播标准,是全球三大主要电视广播制式之一。
NTSC模拟电视制式包括了平衡调制和正交调制两种,解决了彩色黑白电视广播兼容问题。
NTSC制式解码电路一般组成包括亮度通道、色度通道、色副载波恢复电路和解码矩阵电路,其原理框图如图1所示。
在无线电监测领域,存在大量窃视设备,其采用的制式多为NTSC模拟制式,而现有的无线电监测平台大多不包含模拟电视信号解码电路,若能利用现有平台完成NTSC制式模拟电视信号发现与确认,将大幅提升对窃视设备的发现效率,提升无线电监测设备使用效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种NTSC制式模拟电视信号数字化解调方法及数字信号图像恢复方法,能够采用通用的软件无线电平台完成NTSC制式的模拟电视信号的解调。
本发明采用的技术方案如下:
一种NTSC制式模拟电视信号数字化解调方法,基于通用超外差体制或零中频接收机体制的无线电监测平台实现;具体方法步骤为:
一、通过无线电监测的方式获取NTSC模拟电视信号的载波频段,设置4.2MHz的滤波器带宽,对4.2MHz带宽内的信号进行带通滤波,然后对滤波后的信号进行AD采样,完成NTSC制式模拟电视信号数字化;
二、实现NTSC制式模拟电视信号数字信号图像恢复;
三、对恢复后的图像进行图像重组;
其中,步骤二的具体方法为:
计算单次采样数据中的最大、最小以及平均值:
最大值为:vmax=max(V)
最小值为:vmin=min(V)
计算图像分辨率:图像的高为视频线长L;图像宽为:w=T/L,向下取整;计算原始数据与图像之间的对应关系:pixel(i,j)=vi*w+j
其中,图像像素量化用p(i,j)表示,计算公式为:
其中,V为单次采样数据V=(v1v2… vT);T为单次采样数据长度;vi为T长度中每个采样点的值,i=1,2,…,T;(i,j)为图像像素坐标;
步骤三的具体方法步骤为:
1、对图像进行二值化处理;
2、得到二值化处理后图像的水平方向投影和垂直方向投影;
3、分别找出水平方向投影的最小点坐标x和垂直方向投影的最小点坐标y;
4、根据找出的最小点坐标x和最小点坐标y获取分割点坐标(x,y)。
步骤一中,完成数字化的具体方法为:
计算,
NTSC制式的场频率:fv=2*f
单次采样时长:TD=1/f
单次采样数据长度:T=fs*TD
单次采样数据:V=(v1 v2 … vT)
则得到单次采样多余点数:N=rem(T,L)
每隔k个点丢弃一个点,则:k=T/N
其中,f为NTSC制式的帧率;fs为采样率。
一种NTSC制式模拟电视信号数字信号图像恢复方法,具体方法为:
计算单次采样数据中的最大、最小以及平均值:
最大值为:vmax=max(V)
最小值为:vmin=min(V)
计算图像分辨率:图像的高为视频线长L;图像宽为:w=T/L,向下取整;计算原始数据与图像之间的对应关系:pixel(i,j)=vi*w+j
其中,图像像素量化用p(i,j)表示,计算公式为:
其中,V为单次采样数据V=(v1 v2 … vT);T为单次采样数据长度;vi为T长度中每个采样点的值,i=1,2,…,T;(i,j)为图像像素坐标;
对恢复后的图像进行图像重组,具体方法步骤为:
1、对图像进行二值化处理;
2、得到二值化处理后图像的水平方向投影和垂直方向投影;
3、分别找出水平方向投影的最小点坐标x和垂直方向投影的最小点坐标y;
4、根据找出的最小点坐标x和最小点坐标y获取分割点坐标(x,y)。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:无需专用模拟电路或者视频芯片,不会增加硬件成本;无需提取模拟视频信号的场同步信号,从图像处理层面上完成图像重组,算法复杂度低且效果良好。本发明能够应用于目前大多数无线电监测平台,无需增加额外的硬件成本,即可恢复出NTSC电视信号,能够用于确认场所内是否存在窃视设备,保障保密场所安全。
附图说明
图1为现有技术NTSC制式专用解码电路框图。
图2为零中频接收机基本架构。
图3为超外差接收机架构。
图4为本发明数字化解调流程图。
图5为NTSC信号数字化流程。
图6为图像重组流程图。
图7为重组示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
常规的NTSC制式模拟电视信号解调需要专用的模拟电路或者专用解码芯片,而通用的软件无线电平台不具备相关硬件。
本发明提供了一种NTSC制式模拟电视信号数字化解调方法,基于通用超外差体制(如图3所示)或零中频接收机体制(如图2所示)的无线电监测平台实现;如图4所示,具体方法步骤为:
一、通过无线电监测的方式获取NTSC模拟电视信号的载波频段,设置4.2MHz的滤波器带宽,对4.2MHz带宽内的信号进行带通滤波,然后对滤波后的信号进行AD采样,完成NTSC制式模拟电视信号数字化;
二、实现NTSC制式模拟电视信号数字信号图像恢复;
三、对恢复后的图像进行图像重组。
本发明申请方案不依赖于专用模拟电路或者视频解码芯片,采用通用的轻量级软件无线电平台即可实现针对NTSC制式的模拟电视信号数字化解码,不会增加硬件成本。
在本发明的一个具体实施例中,步骤二的具体方法为:
计算单次采样数据中的最大、最小以及平均值:
最大值为:vmax=max(V)
最小值为:vmin=min(V)
计算图像分辨率:图像的高为视频线长L;图像宽为:w=T/L,向下取整;由于数字化后的原始数据对应于将图像按行拉直之后的数据,首先需要计算原始数据与图像之间的对应关系:pixel(i,j)=vi*w+j
其中,图像像素量化用p(i,j)表示,计算公式为:
其中,V为单次采样数据V=(v1 v2 … vT);T为单次采样数据长度;vi为T长度中每个采样点的值,i=1,2,…,T;(i,j)为图像像素坐标。
由于在图像数字化的过程中没有进行场同步信号提取,会导致图像在恢复的过程中乱序,因此,需要对图像进行重组。在本发明的一个具体实施例中,如图6所示,采用图像处理的方式进行图像重组解决这一问题,步骤三的具体方法步骤为:
1、对图像进行二值化处理;
2、得到二值化处理后图像的水平方向投影和垂直方向投影;
3、分别找出水平方向投影的最小点坐标x和垂直方向投影的最小点坐标y;
4、根据找出的最小点坐标x和最小点坐标y获取分割点坐标(x,y)。
如图7所示为图像重组前后的一个示意图。在本技术方案中,无需提取模拟视频信号的场同步信号,从图像处理层面上完成图像重组,算法复杂度低且效果良好。
如图5所示,NTSC信号的数字化流程中,将单次采样T个点后传至上位机。完成数字化的具体方法为:
计算,
NTSC制式的场频率:fv=2*f
单次采样时长:TD=1/f
单次采样数据长度:T=fs*TD
单次采样数据:V=(v1 v2 … vT)
由于发射端与接收端时钟存在一定偏差,需要计算多余点数N,则得到单次采样多余点数:N=rem(T,L)
N个丢弃的点需要均匀的分布在单次采样数据长度中,需要计算每隔k个点丢弃一个点,则:k=T/N
其中,f为NTSC制式的帧率;fs为采样率。
本发明还提供了一种NTSC制式模拟电视信号数字信号图像恢复方法,具体方法为:
计算单次采样数据中的最大、最小以及平均值:
最大值为:vmax=max(V)
最小值为:vmin=min(V)
计算图像分辨率:图像的高为视频线长L;图像宽为:w=T/L,向下取整;由于数字化后的原始数据对应于将图像按行拉直之后的数据,首先需要计算原始数据与图像之间的对应关系:pixel(i,j)=vi*w+j
其中,图像像素量化用p(i,j)表示,计算公式为:
其中,V为单次采样数据V=(v1 v2 … vT);T为单次采样数据长度;vi为T长度中每个采样点的值,i=1,2,…,T;(i,j)为图像像素坐标;
对恢复后的图像进行图像重组,具体方法步骤为:
1、对图像进行二值化处理;
2、得到二值化处理后图像的水平方向投影和垂直方向投影;
3、分别找出水平方向投影的最小点坐标x和垂直方向投影的最小点坐标y;
4、根据找出的最小点坐标x和最小点坐标y获取分割点坐标(x,y)。
Claims (4)
1.一种NTSC制式模拟电视信号数字化解调方法,其特征在于:基于通用超外差体制或零中频接收机体制的无线电监测平台实现;具体方法步骤为:
一、通过无线电监测的方式获取NTSC模拟电视信号的载波频段,设置4.2MHz的滤波器带宽,对4.2MHz带宽内的信号进行带通滤波,然后对滤波后的信号进行AD采样,完成NTSC制式模拟电视信号数字化;
二、实现NTSC制式模拟电视信号数字信号图像恢复;
三、对恢复后的图像进行图像重组;
其中,步骤二的具体方法为:
计算单次采样数据中的最大、最小以及平均值:
最大值为:vmax=max(V)
最小值为:vmin=min(V)
计算图像分辨率:图像的高为视频线长L;图像宽为:w=T/L,向下取整;计算原始数据与图像之间的对应关系:pixel(i,j)=vi*w+j
其中,图像像素量化用p(i,j)表示,计算公式为:
其中,V为单次采样数据V=(v1 v2…vT);T为单次采样数据长度;vm为T长度中每个采样点的值,m=1,2,…,T;(i,j)为图像像素坐标;
步骤三的具体方法步骤为:
1、对图像进行二值化处理;
2、得到二值化处理后图像的水平方向投影和垂直方向投影;
3、分别找出水平方向投影的最小点坐标x和垂直方向投影的最小点坐标y;
4、根据找出的最小点坐标x和最小点坐标y获取分割点坐标(x,y)。
2.根据权利要求1所述的数字化解调方法,其特征在于:步骤一中,完成数字化的具体方法为:
计算,
NTSC制式的场频率:fv=2*f
单次采样时长:TD=1/f
单次采样数据长度:T=fs*TD
单次采样数据:V=(v1 v2…vT)
则得到单次采样多余点数:N=rem(T,L)
每隔k个点丢弃一个点,则:k=T/N
其中,f为NTSC制式的帧率;fs为采样率。
3.一种NTSC制式模拟电视信号数字信号图像恢复方法,具体方法为:
计算单次采样数据中的最大、最小以及平均值:
最大值为:vmmax=max(V)
最小值为:vmin=min(V)
计算图像分辨率:图像的高为视频线长L;图像宽为:w=T/L,向下取整;计算原始数据与图像之间的对应关系:pixel(i,j)=vi*w+j
其中,图像像素量化用p(i,j)表示,计算公式为:
其中,V为单次采样数据V=(v1 v2…vT);T为单次采样数据长度;vm为T长度中每个采样点的值,m=1,2,…,T;(i,j)为图像像素坐标;
对恢复后的图像进行图像重组,具体方法步骤为:
1、对图像进行二值化处理;
2、得到二值化处理后图像的水平方向投影和垂直方向投影;
3、分别找出水平方向投影的最小点坐标x和垂直方向投影的最小点坐标y;
4.根据找出的最小点坐标x和最小点坐标y获取分割点坐标(x,y)。
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