CN1668114A - 一种递归保护伪彩色抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种递归保护的伪彩色抑制方法。现有伪彩色抑制方法降低色度分辨率。本发明的方法包括以下步骤：(a)利用图像亮度进行运动判断，该判断利用相邻场间对应位置亮度信号差的大小，将图像像素区分成运动和静止两类；步骤(b)对步骤(a)中判断为静止的像素进行递归判断，该判断利用连续N场对应位置的色度信息以及之前得到的伪彩色判断结果判断出该像素的色度是否确实存在伪彩色；(c)将步骤(a)中判断为静止并且在步骤(b)中判决为确实伪彩色的像素的色度值做帧间平均。本发明判断为于不产生伪彩色的像素不进行平均，而对于产生伪彩色的像素才进行帧间平均，从而达到较好的伪彩色抑制效果。
Description
技术领域
本发明应用于数字电视信号处理，特别涉及了一种递归保护的伪彩色抑制方法。
背景技术
在复合电视信号***中，亮度信号和色度信号是共同占用信号带宽的。以PAL制信号为例，色度信号U，V首先以正交的方式调制在4.43MHz的色副载波上，然后再叠加到亮度信号上的。叠加的结果造成色度信号和亮度的高频信号在频率域上有相互重叠的部分。在彩色解码进行亮色分离时，如果采用普通的亮色分离方法，某些亮度信号会被解码成色度，而某些色度信号也会被解码成亮度。亮度干扰色度习惯上被称为“伪彩色”。
基于上述原因产生的伪彩色现象在实际图像中非常普遍，任何亮度高频部分都可能出现伪彩色现象。很常见的伪彩色现象有细的条纹衬衫，小方格子等。在垂直的边界上有时也会出现边界变“毛”的情况，这种现象也是由伪彩色引起的。
在复合电视信号进行彩色解码时，亮色分离是主要步骤之一，它也是产生伪彩色的主要原因。最简单地的是在亮色分离时采用一个低通滤波器加一个高通滤波器的方法。低通滤波器将亮度信号提取出来，而高通滤波器则是将色度信号提取出来。此方法虽然简单，但效果比较差。低通滤波器将亮度的高频部分全部抑制掉，结果将是图像的细节严重丢失，图像边界变得模糊。高通滤波器将亮度高频信号和色度信号全部通过，伪彩色现象很明显。
采用梳状滤波器进行亮色分离时可以比较好的抑制伪彩色现象。在复合电视信号***中，无论是PAL制或是NTSC制，亮度和色度都是间置传输的。以NTSC制信号为例，亮度信号的能量集中在以图像载波为中心，图像行频(FH)为间隔的谱线附近；色度信号同样，信号能量集中在色副载波(Fsc)为起点，行频为间隔的谱线附近。Fsc采用3.579545MHz时，亮度和色度的谱线恰好间隔FH/2，亮度信号和色度信号在高频部分其实不是完全重合的，而是以FH/2的间隔间置的。
采用两个频率特性不同的梳状滤波器，其中一个让亮度信号通过，对色度信号进行抑制；另外一个让色度信号通过，对亮度信号进行抑制。此方法对亮色信号能量都比较集中的图像，即周期性比较强的图像如竖条后网格，会有很好的滤波效果。
除了在亮色分离采用方法抑制伪彩色外，对于解码后的亮色信号也可以采用信号处理的方法进行伪彩色抑制。常见的伪彩色抑制的方法主要有帧间和帧内两种。无论帧间还是帧内伪彩色抑制，都是利用连续行或帧相同位置的像素色度相位相反的特性，对其求平均得到的。以PAL制信号为例，连续两帧图像的对应像素的色度相位差为90度，按此规律，间隔一帧的图像对应像素的色度相位差为180度，即反相。出现伪彩色部分图像的色度与间隔一帧对应位置的色度刚好应该是互补的，对互补的颜色求平均的结果是伪彩色现象消失。除了间隔一帧图像有这种色度相位互补关系外，间隔一行的图像色度相位也会有这种关系。但是要利用此关系进行伪彩色抑制要满足一定的条件。采用帧间进行伪彩色抑制，要求图像在时间轴上有周期性，即要求图像是静止的；采用帧内进行伪彩色抑制，要求图像垂直方向有周期性，即竖条。如果不满足以上条件，伪彩色抑制无法达到预期效果。
在多数现有的帧间伪彩色抑制方法中，只进行运动判断，对非运动的图像色度全部采用帧间平均方法。对于很多静止图像而言，它们并没有产生伪彩色，对这部分图像的色度平均将造成色度分辨率的降低。
发明内容
本发明针对以往伪彩色抑制方法降低色度分辨率这一不足之处，提供了一种基于递归保护的伪彩色抑制方法。
本发明的方法包括以下步骤：(a)利用图像亮度进行运动判断，该判断利用相邻场间对应位置亮度信号差的大小，将图像像素区分成运动和静止两类；步骤(b)对步骤(a)中判断为静止的像素进行递归判断，该判断利用连续N场对应位置的色度信息以及之前得到的伪彩色判断结果判断出该像素的色度是否确实存在伪彩色，3≤N≤7；(c)将步骤(a)中判断为静止并且在步骤(b)中判决为确实伪彩色的像素的色度值做帧间平均。
其中步骤(a)中所述的运动判断根据是相邻场间对应位置像素亮度差值，当差值大于阈值TH1时判断该像素运动，反之判断为静止。
所述的步骤(b)是根据静止图像相邻场对应像素色度应该有较强相关性的原理，利用连续N场中候选像素色度之间的相关性关系判断伪彩色产生的可能性，以前一场判断的伪彩色存在可能性作为递归判据，而以本场计算的色度相关性作为基本判据，当递归判据和基本判据同时得到满足时，判断为伪彩色存在。所述的递归判据包括递归色度值和递归权重；所述的递归色度值为前一场对应像素色度修正值，所述的递归权重为前场对应像素产生伪彩色的可能性；当递归色度值大于阈值TH2同时递归权重大于阈值TH3时，递归判据得到满足。所述的基本判据为各对应位置的候选像素的色度差之和；基本判据大于阈值TH4时，基本判椐得到满足。当判断伪彩色存在时，将原递归色度值和当前像素色度做平均，产生新的递归色度值并增加递归权重，更新过的递归色度值和递归权重作为下一场图像的递归判据与下一场图像的基本判据进行下一场的判断；当判断伪彩色不存在时，根据色度数据的位宽取一固定值作为新的递归色度值并减小递归权重，更新过的递归色度值和递归权重作为下一场图像的递归判据与下一场图像的基本判据进行下一场的判断。
根据复合电视信号的制式不同，对于PAL制和NTSC制的复合电视信号的处理有所不同。PAL制信号采用的是间隔一帧的图像进行伪彩色抑制，因此在计算是至少需要连续5场的数据。NTSC制采用的是相连帧进行伪彩色抑制，因此计算最少需要连续3场的数据。
步骤(c)将色度值做帧间平均为本领域通用技术，这里不再累述。阈值TH1、TH2、TH3、TH4为实际应用值，根据信号量化位宽确定。
在本发明中用到了递归的方法对伪彩色抑制进行保护，递归的效果是判断出真正产生伪彩色的图像区域，并对该区域进行伪彩色抑制。该方法的主要思想根据上一参考帧的递归色度值和递归色度权重，判断当前像素的色度是否是由伪彩色产生。本方法不轻易相信某色度是由伪彩色产生，依赖递归判断，在连续多帧的判断中可信程度逐渐增加并达到某个阈值，足以信任的才被认为是伪彩色。判断为于不产生伪彩色的像素不进行平均，而对于产生伪彩色的像素才进行帧间平均，从而达到较好的伪彩色抑制效果。
附图说明
图1本发明实现框图；
图2进行运动判决是所需的像素；
图3递归判决所需像素图；
图4递归判决的流程图；
图5递归判决实现框图；
图6本发明的流程图；
具体实施方式
图1提供了本实施例所涉及伪彩色抑制方法的实现框图。101是一个运动判断模块，它对图像的亮度信号进行运动检测。它根据相邻场图像对应像素的差来判段图像是否存在运动，并给出运动标志。递归判决模块102是本方法的一个主要部分，它利用候选像素色度值、递归色度值和递归权重以及阈值TH2，TH3，TH4来判决图像的彩色是否是由亮度的串扰而引起的为彩色。运动判决模块101得到的运动标志和递归判决模块102计算得出的递归判决结果作为帧间色度平均模块104是否对色度进行帧间平均去去伪彩色的依据。图中103所示为帧时延模块，该模块的作用是对输入的色度信号做延时，具体延时的长短与应用有关。PAL制的电视***中，间隔一帧的图像色度会出现180度倒相现象。在对PAL制电视信号进行伪彩色抑制的实现中至少要采用2个一帧延时。NTSC制电视***中，相邻两帧图像会出现180度倒相现象。在对NTSC制电视信号进行伪彩色抑制的实现中至少要采用1个一帧延时。
图2运动检测所需亮度像素的示意图。实际电视信号以隔行形式传输，一帧图像被拆分成奇场和偶场。图中所示的像素选择方案是本实施例中运动检测所采用方案中的一种。利用像素A，B，C两两间亮度差的绝对值与判决阈值TH1的大小关系，给出图像的运动标志。当亮度差的绝对值大于阈值TH1时判断为运动；当亮度差的绝对值小于阈值TH1时判断为静止。
图3为进行色度递归判断所需色度像素位置示意图。图中选用连续5场的色度进行判断，该选取方法应用于PAL制信号的伪彩色抑制。在进行NTSC制电视信号的伪彩色抑制时，可采用连续3场的色度信号进行判断和抑制。
图4介绍了递归判决的流程。首先在计算最开始401对递归色度值和递归权重初始化。如果当前计算的各相邻场色度满足基本判据402进入403进行递归色度值判断，否则进入407。各对应位置的候选像素的色度差之和大于阈值TH4时，认为基本判椐得到满足。407认为该像素不满足伪彩色判据，并且该处色度并没有增加伪彩色出现的可能。403对递归色度值与阈值TH2进行比较，如递归色度值小于阈值TH2，判为非伪彩色，但要对递归色度值进行更新并增加递归权重，说明该位置的伪彩色可能性增加了。如递归色度值大于阈值TH2，则进入下一个判断环节404进行递归权重判决，如果当前的递归权重小于TH3，说明当前像素判断为伪彩色不十分可靠，不能认为是伪彩色，但是应该增加伪彩色的可能性，即增加递归权重。如404中递归权重大于TH3，那么此时认为判决区域的像素存在伪彩色的可能性已经足够大，可以认为出现伪彩色，并根据帧间平均进行伪彩色抑制，判断流程结束。
图5是递归判决实现的框图，501是一个递归判决模块，它通过对输入像素色度的计算以及输入像素色度与递归色度值的比较进行判决。502一方面为501提供递归色度值和递归权重，另一方面也通过501的判决结果对递归色度值和递归权重进行更新。
图6是本实施例实现伪彩色抑制的流程图。经过运动判决和递归伪彩色判决两次判决，对确定为伪彩色的图像进行帧间平均，对非伪彩色部分的色度不做平均处理。
Claims (7)
1、一种递归保护伪彩色抑制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(a)利用图像亮度进行运动判断，该判断利用相邻场间对应位置亮度信号差的大小，将图像像素区分成运动和静止两类；步骤(b)对步骤(a)中判断为静止的像素进行递归判断，该判断利用连续N场对应位置的色度信息以及之前得到的伪彩色判断结果判断出该像素的色度是否确实存在伪彩色，3≤N≤7；(c)将步骤(a)中判断为静止并且在步骤(b)中判决为确实伪彩色的像素的色度值做帧间平均。
2、如权利要求1所述的一种递归保护伪彩色抑制方法，其特征在于步骤(a)中所述的运动判断根据是相邻场间对应位置像素亮度差值，当差值大于阈值TH1时判断该像素运动，反之判断为静止。
3、如权利要求1所述的一种递归保护伪彩色抑制方法，其特征在于所述的步骤(b)是根据静止图像相邻场对应像素色度应该有较强相关性的原理，利用连续N场中候选像素色度之间的相关性关系判断伪彩色产生的可能性；以前一场判断的伪彩色存在可能性作为递归判据，而以本场计算的色度相关性作为基本判据，当递归判据和基本判据同时得到满足时，判断为伪彩色存在。
4、如权利要求3所述的一种递归保护伪彩色抑制方法，其特征在于所述的递归判据包括递归色度值和递归权重，所述的递归色度值为前一场对应像素色度修正值，所述的递归权重为前场对应像素产生伪彩色的可能性；当递归色度值大于阈值TH2同时递归权重大于阈值TH3时，递归判据得到满足；当判断伪彩色存在时，将原递归色度值和当前像素色度做平均，产生新的递归色度值并增加递归权重，更新过的递归色度值和递归权重作为下一场图像的递归判据与下一场图像的基本判据进行下一场的判断；当判断伪彩色不存在时，根据色度数据的位宽取一固定值作为新的递归色度值并减小递归权重，更新过的递归色度值和递归权重作为下一场图像的递归判据与下一场图像的基本判据进行下一场的判断。
5、如权利要求3所述的一种递归保护伪彩色抑制方法，其特征在于所述的基本判据为各对应位置的候选像素的色度差之和；基本判据大于阈值TH4时，基本判椐得到满足。
6、如权利要求1所述的一种递归保护伪彩色抑制方法，其特征在于所述的递归判断是利用连续3场对应位置的色度信息判断出该像素的色度是否确实存在伪彩色。
7、如权利要求1所述的一种递归保护伪彩色抑制方法，其特征在于所述的递归判断是利用连续5场对应位置的色度信息判断出该像素的色度是否确实存在伪彩色。
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