專利名稱：一種像素靜止檢測的多窗口多閾值方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關于數(shù)字圖像及視頻處理的發(fā)明，具體的說，是關于對隔行數(shù)字視頻流進行降噪的方法的發(fā)明。
背景技術(shù)：
鑒于先進半導體處理技術(shù)的發(fā)展，集成電路(ICs)的功能及復雜程度大大的得到了強化。隨著處理及存儲能力的增加，許多以前由模擬方式完成的工作現(xiàn)在都能以數(shù)字的方式完成。例如，圖像，音頻甚至視頻信號都能以數(shù)字的方式進行生成，傳播及使用。圖1描述了通常在電視系統(tǒng)中使用的隔行視頻流100的一部分。隔行視頻流100包含一系列隔行視頻場100_1至100_N，圖1畫出了其中的前10場。偶場包含場景的偶數(shù)行，而奇場包含了場景的奇數(shù)行。例如，對一個由400行，每行640個像素組成的場景，偶場將包含第2，4，...，400行，而奇場將包含第1，3，...，399行。通常，隔行視頻流中的每一場是在不同時刻生成的。例如，一個隔行視頻生成設備(如一個數(shù)字攝像機)在時間T捕捉及存儲場景的奇數(shù)行以生成視頻場100_1，而在時間T+1捕捉及存儲場景的偶數(shù)行以生成視頻場100_2。這個過程將不斷重復以生成隔行視頻流。圖2描述了一個傳統(tǒng)的視頻降噪系統(tǒng)200，包括一個數(shù)字緩存210，一個降噪單元220和一個隔行逐行轉(zhuǎn)換單元230。數(shù)字緩存210存儲輸入隔行視頻流I_IVS的一部分。通常，數(shù)字緩存210被設置為存儲I_IVS中的數(shù)個完整的視頻場。視頻流通常被存儲為YUV格式，其中Y為亮度，而U和V為色度信息。降噪單元220從數(shù)字緩存210中讀取視頻信息進行降噪處理，并產(chǎn)生經(jīng)過降噪的隔行視頻流INRDVS作為隔行逐行轉(zhuǎn)換單元230的輸入。隔行逐行轉(zhuǎn)換單元230處理相應的隔行視頻場以產(chǎn)生逐行視頻幀及輸出逐行視頻流O_DVS，O_DVS便可以在逐行掃描的數(shù)字視頻設備(圖中未包括)上進行顯示。雖然數(shù)字圖像通常噪音較小，但是大多數(shù)字圖像是由模擬視頻信號生成的。原始的模擬視頻信號含有各種各樣的噪聲。例如，電視信號的調(diào)制，無線傳輸及解調(diào)將可能引入類高斯噪聲。而且，由于傳輸過程中電磁場的存在，模擬信號在傳輸過程中也可能引入類高斯噪聲。另外，模擬信號的數(shù)字化過程也可能放大一些小的噪聲信號。所以，需要對數(shù)字圖像進行降噪處理。而且，數(shù)字視頻流的降噪必須以實時的速度進行才不至于影響視頻流的播放。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目的是提供一種判斷像素是否靜止，并對靜止像素進行降噪的方法和系統(tǒng)?；诒景l(fā)明的一些方法將處理后的數(shù)據(jù)回寫入數(shù)字緩存以進行遞歸降噪處理。例如，一個第一場被存在第一個場緩存中。一個第二場被存在第二個場緩存中。利用第一場的數(shù)據(jù)對第二場數(shù)據(jù)的一個子集進行處理。第二場數(shù)據(jù)中被處理的子集被回寫入第二個場緩存。一個第三場被存入第一個場緩存中。然后利用第二場數(shù)據(jù)對第三場數(shù)據(jù)的一個子集進行處理。將第三場數(shù)據(jù)中被處理的子集回寫入第一個場緩存，以備之后的第四場數(shù)據(jù)處理時之用。在基于本發(fā)明的一些方法中，對亮度及色度的降噪處理被分別進行。例如，對一個當前像素的處理包括決定當前像素是否是一個亮度靜止像素。如果當前像素是一個亮度靜止像素，其亮度值將被改變以降低亮度噪音。而且，如果當前像素是一個亮度靜止像素，它將被繼續(xù)檢測，以決定它是否是一個色度靜止像素。如果當前像素是一個色度靜止像素，則它的色度值將被改變以降低色度噪音。本發(fā)明也應用了靜止像素的檢測方法。在基于本發(fā)明的一些方法中，決定一個當前像素是否是靜止像素的方法使用了兩個定義在當前像素附近的窗口。具體的說，一個第一窗口包含了當前像素和它附近的一些像素。通常，當前第一窗口可以包含當前像素及它右邊的幾個像素。一個第二窗口也可被類似地定義。通常，當前第二窗口可以包含當前像素及它左邊的幾個像素。一個第一窗口靜止像素檢測利用第一窗口中的像素，一個第二窗口靜止像素檢測利用第二窗口中的像素。如果當前像素在第一窗口靜止像素檢測或第二窗口靜止像素檢測中被判定為靜止，則當前像素被認為是一個靜止像素。在基于本發(fā)明的一些方法中，對一個窗口中的一個當前像素進行靜止檢測可以利用一個多閾值檢測方法。具體的說，在第一窗口中的每一個像素和另一場中與之對應的像素之間的差先被計算出來，這樣就得到了一系列像素間差。如果任何一個像素間差的絕對值大于一個差閾值，則當前像素被認為不是一個靜止像素。如果所有像素間差的絕對值全部小于差閾值，則將所有大于一個累積閾值的像素間差的絕對值相加，以產(chǎn)生一個相關性累積和。如果所產(chǎn)生的相關性累積和除以第一窗口的大小得到的結(jié)果小于或等于一個相關性閾值，則當前像素被認為是一個靜止像素?；诒景l(fā)明的一些方法使用了兩個窗口進行靜止檢測，如上所述的多閾值檢測方法可以在每個窗口中運用。以下的描述及附圖將使本發(fā)明更易于理解。


圖1描述了一個隔行視頻流。圖2描述了一個傳統(tǒng)的視頻降噪系統(tǒng)的簡化方框圖。圖3描述了基于本發(fā)明的一種方法中使用的視頻降噪系統(tǒng)的方框圖。圖4描述了基于本發(fā)明的一種方法中使用的視頻降噪的流程圖。圖5描述了基于本發(fā)明的一種方法中使用的像素靜止檢測的流程圖。
具體實施例方式因為人的視覺系統(tǒng)對視頻信號中低頻區(qū)域里的高頻噪音尤其敏感，所以本發(fā)明將著重介紹對視頻流中靜止部分的降噪處理。鑒于此，本發(fā)明檢測輸入隔行視頻流中的靜止像素并對其進行降噪處理。圖3描述了一個視頻降噪系統(tǒng)300的簡化方框圖，其中包括一個數(shù)字緩存310，一個降噪單元320和一個隔行逐行轉(zhuǎn)換單元330。在圖3中，數(shù)字緩存310包含三個場緩存310_1，310_2和310_3。數(shù)字緩存310以循環(huán)的方式對視頻場進行存儲，即輸入隔行視頻流I_IVS的第一場被存入310_1，I_IVS的第二場被存入310_2，I_IVS的第三場被存入310_3。然后I_IVS的第四場被存入場緩存310_1，I_IVS的第五場被存入310_2，及I_IVS第六場被存入310_3。這個過程將不斷的繼續(xù)以處理輸入隔行視頻流I_IVS的所有視頻場。所以，通常數(shù)字緩存310中存儲了三個隔行視頻流I_IVS中的視頻場。降噪單元320通常使用一個早場指針EFP來指向最早進入場緩存的視頻場，和一個晚場指針LFP來指向最后進入場緩存的視頻場。所以，在一開始早場指針EFP將指向場緩存310_1，晚場指針LFP將指向場緩存310_3。隨著降噪處理單元320對不斷輸入的視頻場的處理，早場指針EFP和晚場指針LFP將以如下規(guī)則變化若EFP(LFP)當前指向第X場緩存(其中X為1，2，和3中的一個)，則在新的一場存入數(shù)字緩存310后，EFP(LFP)將指向第(X+1)MOD 3場緩存。為簡單起見，將早場指針EFP所指的視頻場稱為“早場”，類似的，晚場指針LFP所指的視頻場被稱為“晚場”。傳統(tǒng)降噪方法通常只對視頻信號進行類似平均或加權(quán)平均的處理，而不重新使用以前處理過的數(shù)據(jù)。而圖3中所描述的方法將處理過的數(shù)據(jù)寫回數(shù)字緩存310以實現(xiàn)遞歸降噪。而且，一些降噪過程中的參數(shù)將依據(jù)噪音水平的不同而進行自適應更新。具體的說，降噪單元320使用早場中的數(shù)據(jù)對晚場中的數(shù)據(jù)進行處理，以改變晚場中的一些像素，并產(chǎn)生降噪后的隔行視頻流INRDVS，并以此作為隔行逐行轉(zhuǎn)換單元330的輸入。另外，晚場中被改變過的像素將被寫回數(shù)字緩存310中的晚場所對應的場緩存。這樣，在處理完場X之后，經(jīng)過處理的場X將被用來處理場X+2(注意，這里早場與晚場應同時為奇場或偶場)。隔行逐行轉(zhuǎn)換單元330將降噪后的隔行視頻場經(jīng)過處理產(chǎn)生輸出逐行視頻流O_DVS，O_DVS便可以在逐行掃描的視頻設備(圖中未畫出)上進行顯示。圖4描述了基于本發(fā)明的一種方法中圖3中降噪單元320所完成功能的流程圖。圖4所描述的流程圖包含許多可由用戶設置的參數(shù)。這些參數(shù)將影響降噪單元320的降噪品質(zhì)。這些參數(shù)包括一個最小亮度閾值參數(shù)Y_T_MIN，一個最小色度閾值參數(shù)C_T_MIN，一個亮度降噪水平參數(shù)Y_NRL，一個色度降噪水平參數(shù)C_NRL，一個亮度閾值更新參數(shù)Y_TU，和一個色度閾值更新參數(shù)C_TU。而且，圖4所描述的流程圖也包含很多過程參數(shù)，例如，一個亮度閾值參數(shù)Y_T，一個色度閾值參數(shù)C_T，一個亮度靜止像素計數(shù)參數(shù)Y_CNT，一個色度靜止像素計數(shù)參數(shù)C_CNT，一個亮度差累積參數(shù)Y_SUMM，一個色度差累積參數(shù)C_SUMM，一個亮度運動參數(shù)Y_M，一個色度U運動參數(shù)U_M，和一個色度V運動參數(shù)V_M。亮度閾值參數(shù)Y_T和色度閾值參數(shù)C_T分別被用來決定像素是否是亮度靜止或是色度靜止。因為亮度閾值參數(shù)Y_T和色度閾值參數(shù)C_T在降噪過程中會自適應調(diào)節(jié)，用戶可定義最小亮度閾值參數(shù)Y_T_MIN和最小色度閾值參數(shù)C_T_MIN來分別作為Y_T和C_T的下限。亮度閾值更新參數(shù)Y_TU和色度閾值更新參數(shù)C_TU被用來控制Y_T和C_T在自適應調(diào)節(jié)中更新的速度。亮度降噪水平參數(shù)Y_NRL被用來控制亮度降噪的強度。Y_NRL的取值范圍是從0到1，并包含0和1。較小的Y_NRL可提供較強的亮度降噪，但同時也可能導致運動場景中出現(xiàn)更明顯的拖尾現(xiàn)象。相反的，較大的Y_NRL意味著較弱的亮度降噪，而當Y_NRL為1時，亮度降噪被關閉。通常，Y_NRL取值在0.25到0.75之間均可提供較滿意的降噪效果。與Y_NRL相對應，色度降噪水平參數(shù)C_NRL用來控制對色度(包括U和V)的降噪強度。亮度運動參數(shù)Y_M以早場與晚場中相應像素間的亮度差異來表示該位置上像素的亮度運動情況。類似的，色度U運動參數(shù)U_M和色度V運動參數(shù)V_M以早場與晚場中相應像素間的色度差異來表示該位置上像素的色度運動情況。對于基于本發(fā)明的一種方法，表一給出了用戶可定義參數(shù)的范圍和參考缺省值。
表1參數(shù)范圍參考缺省值Y_T_MIN
10C_T_MIN
30Y_TU [1，3]2C_TU [1，3]3Y_NRL
0.5C_NRL
0.5圖4所描述的流程圖中的第一步“初始化閾值參數(shù)405”是將亮度閾值參數(shù)Y_T和色度閾值參數(shù)C_T分別設置為最小亮度閾值參數(shù)Y_T_MIN及最小色度閾值參數(shù)C_T_MIN。降噪單元320接著處理數(shù)字緩存310中的視頻場。在晚場中的每一個像素被依次處理。為清楚起見，以下描述的方法中用“晚場當前像素”來代表在晚場中被處理的當前像素，用“早場當前像素”來代表晚場當前像素所對應的早場中相同位置的像素。晚場中的每個像素將依次成為晚場當前像素并被處理。在每一場開始處理的時候，重置場參數(shù)步驟410被用來進行對所有場參數(shù)進行重新設置。具體的說，亮度靜止像素計數(shù)參數(shù)Y_CNT和色度靜止像素計數(shù)參數(shù)C_CNT均被設為1。這里重置數(shù)值為1而不是0是為了避免出現(xiàn)除以0的錯誤，這種錯誤可能在處理亮度及色度均完全不同的兩個視頻場時出現(xiàn)，即每個“晚場當前像素”經(jīng)過靜止檢測后均被認為亮度/色度非靜止。因為通常視頻場間靜止像素的數(shù)量很大，所以這里重置數(shù)值為1而不是0將只會造成相當小的誤差。亮度差累積參數(shù)Y_SUMM和色度差累積參數(shù)C_SUMM均被設為0。在決定亮度運動步驟415中，降噪單元320計算亮度運動參數(shù)Y_M，Y_M等于晚場當前像素的亮度值減去早場當前像素的亮度值。而且，降噪單元320決定晚場當前像素是否是一個“亮度靜止像素”。在基于本發(fā)明的一個方法中，晚場當前像素被認為是“亮度靜止像素”的條件是Y_M的絕對值小于一個亮度閾值參數(shù)Y_T。另一種決定晚場當前像素是否是亮度靜止像素的方法在圖5中進行了描述。如果晚場當前像素不是一個亮度靜止像素，并且晚場當前像素不是一個視頻場最后的一個像素，那么該場中的下一個像素將成為晚場當前像素，而降噪單元320重新進行決定亮度運動步驟415。如果晚場當前像素不是一個亮度靜止像素，并且晚場當前像素是一個視頻場的最后一個像素，那么進行更新閾值參數(shù)步驟445(步驟445在稍后介紹)。如果晚場當前像素是一個亮度靜止像素，則進行計算新亮度值步驟420。在計算新亮度值步驟420中，晚場當前像素的亮度值被重新計算，等于早場當前像素的亮度值加上亮度降噪水平參數(shù)Y_NRL乘以亮度運動參數(shù)Y_M。接著，亮度場參數(shù)在更新亮度場參數(shù)步驟425中被更新。具體的說，亮度靜止像素計數(shù)參數(shù)Y_CNT被加1，亮度差累積參數(shù)Y_SUMM被增加亮度運動參數(shù)Y_M的平方。在決定色度運動參數(shù)步驟430中，降噪單元320計算色度U運動參數(shù)U_M和色度V運動參數(shù)V_M。U_M等于晚場當前像素的色度U值減去早場當前像素的色度U值，V_M等于晚場當前像素的色度V值減去早場當前像素的色度V值。而且，降噪單元320決定晚場當前像素是否是一個“色度靜止像素”。在基于本發(fā)明的一種方法中，晚場當前像素被認為是“色度靜止像素”的條件是U_M的絕對值小于一個色度閾值參數(shù)C_T，并且V_M的絕對值也小于C_T。圖5中所描述的可用于亮度靜止像素判斷的方法也可被用于像素的色度靜止判斷。如果晚場當前像素不是一個色度靜止像素，并且晚場當前像素不是一個視頻場最后的一個像素，那么該場中的下一個像素將成為晚場當前像素，而降噪單元320重新進行決定亮度運動步驟415。如果晚場當前像素不是一個色度靜止像素，并且晚場當前像素是一個視頻場的最后一個像素，那么進行更新閾值參數(shù)步驟445(步驟445在稍后介紹)。如果晚場當前像素是一個色度靜止像素，則進行計算新色度值步驟435。在計算新色度值步驟435中，晚場當前像素的色度U值被重新計算，等于早場當前像素的色度U值加上色度降噪水平參數(shù)C_NRL乘以U_M。類似的，晚場當前像素的V值被重新計算，等于早場當前像素的色度V值加上色度降噪水平參數(shù)C_NRL乘以V_M。接著，色度場參數(shù)在更新色度場參數(shù)步驟440中被更新。具體的說，色度靜止像素計數(shù)參數(shù)C_CNT被加2，色度差累積參數(shù)C_SUMM被增加U_M的平方加上V_M的平方。接著，降噪單元320在更新閾值參數(shù)步驟445中自適應的更新所有閾值參數(shù)。具體的說，亮度閾值參數(shù)Y_T被設置為最小亮度閾值參數(shù)Y_T_MIN和亮度閾值更新參數(shù)Y_TU乘以亮度差累積參數(shù)Y_SUMM除以亮度靜止像素計數(shù)參數(shù)Y_CNT再除以2后結(jié)果的平方根之間的較大的值，即，Y_T＝max(Y_T_MIN，(Y_TU*sqrt(0.5*Y_SUMM/Y_CNT)))類似的，色度閾值參數(shù)C_T利用如下公式更新C_T＝max(C_T_MIN，(C_TU*sqrt(0.5*C_SUMM/C_CNT)))如果晚場當前像素不是視頻場的最后一個像素，那么場中的下一個像素將作為晚場當前像素并且降噪單元320繼續(xù)到?jīng)Q定亮度運動參數(shù)步驟415。否則，場指針在遞增場指針步驟450中進行遞增。具體的說，如果早場指針EFP當前指向場緩存310_X，則EFP在遞增后將改為指向場緩存310_((X+1)MOD 3)。類似的，如果晚場指針LFP正指向場緩存310_Y，則遞增后LFP將指向場緩存310_((Y+1)MOD 3)。接著由重置場參數(shù)步驟410開始對新一場的處理。圖5描述了決定晚場當前像素是否是一個亮度靜止像素的流程圖。通常，圖5所描述的方法利用右窗口靜止像素檢測和左窗口靜止像素檢測(稍后介紹)來進行對晚場當前像素的靜止檢測。如果晚場當前像素在右窗口靜止像素檢測或左窗口靜止像素檢測中被認為靜止，則該晚場當前像素被認為是一個“亮度靜止像素”?；趫D5的一種方法中，用戶可以在應用低通濾波步驟505中選用一個低通濾波器。通常，該低通濾波器可由用戶打開或關閉。而且，用戶可自由選取該低通濾波的階數(shù)。例如，在基于本發(fā)明的一種方法中，使用了截止頻率位于4.5MHz和6.0MHz之間的一個5階低通濾波器。通常，被低通濾波器改變過的像素值將只被用來進行像素靜止檢測。而未改變過的原先的像素值將在降噪過程中用來更新亮度及色度的值。如果低通濾波器被打開，它可以逐行或逐場對像素進行濾波。在定義右濾波窗口步驟510中，為晚場當前像素定義了一個晚場右濾波窗口，為早場當前像素定義了一個早場右濾波窗口。其中，大小為N的晚場右濾波窗口將包括晚場當前像素和晚場中它右邊的N-1個像素。類似的，大小為N的早場右濾波窗口將包括早場當前像素和早場中它右邊的N-1個像素。接著，對晚場右濾波窗口中的每一個像素，其亮度值與早場右濾波窗口中所對應的像素的亮度值之間的差的絕對值在計算像素對差的絕對值步驟515中被計算。在差閾值步驟520中，像素對亮度差的絕對值被用來與一個差閾值DT進行比較，其中DT可由用戶設置。如果任何一個對應于右窗口的像素對亮度差的絕對值大于差閾值DT，那么晚場當前像素被認為在右窗口靜止檢測下不是一個亮度靜止像素；所以，流程將繼續(xù)到定義左濾波窗口535以進行左窗口亮度靜止檢測。但是，如果每一個在計算像素對差的絕對值步驟515中計算出的像素對亮度差的絕對值均小于或等于DT，那么流程繼續(xù)到差累積步驟525。在基于本發(fā)明的一種方法中，差閾值DT的取值范圍為從0到255(包括0和255)，其缺省值為40。在基于本發(fā)明的某些方法中，差閾值步驟520也可被省略，或可以通過將DT設置為最大值(例如255)的方法使步驟520失去作用。在差累積步驟525中，一個被初始化為0的相關累積和C_SUM由像素對差的絕對值計算得到。具體的說，對每個像素對，其像素對亮度差的絕對值被用來與一個累積閾值ST作比較。如果像素對亮度差的絕對值大于ST，則C_SUM被加上該像素對亮度差的絕對值。否則C_SUM維持不變?；诒景l(fā)明的某些方法也允許不使用累積閾值ST。在這些方法中，所有右濾波窗口對應像素對亮度差的絕對值被直接加到C_SUM中，或也可以通過將ST設為0來達到同樣效果。接著，相關累積和C_SUM被除以晚場右濾波窗口的大小并將其結(jié)果與一個相關性閾值CT在相關性閾值步驟530中進行比較。如果C_SUM除以晚場右濾波窗口的大小得到的結(jié)果小于或等于CT，那么晚場當前像素被認為是一個亮度靜止像素。否則，晚場當前像素必須進行下一步的處理，即由定義左濾波窗口步驟535開始的左窗口的靜止檢測。當圖5中的方法被用于圖4中的降噪單元320時，相關性閾值CT在進行像素亮度靜止檢測時就等價于亮度閾值參數(shù)Y_T。如前所述，亮度閾值參數(shù)Y_T在降噪過程中將作自適應的調(diào)節(jié)，所以相關性閾值CT在用于降噪單元320時也將進行同樣的自適應調(diào)節(jié)如果晚場當前像素在相關性閾值步驟530中被認為是一個亮度靜止像素，并且晚場當前像素是當前行的最后一個像素，那么流程將繼續(xù)到應用低通濾波器步驟505，而下一個被處理的像素(即下一行的第一個像素)將成為晚場當前像素。如果晚場當前像素被認為是一個亮度靜止像素，并且晚場當前像素不是當前行的最后一個像素，那么流程將繼續(xù)到定義右濾波窗口步驟510，并且當前行的下一個像素將成為晚場當前像素。在基于本發(fā)明的一種方法中，累積閾值ST和相關性閾值CT均可由用戶設定，其范圍均為0到255(包括0和255)，而缺省值分別為5和15。在定義左濾波窗口步驟535中，一個對應于晚場當前像素的晚場左濾波窗口和一個對應于早場當前像素的早場左濾波窗口被定義。大小為N的晚場左濾波窗口包含晚場當前像素和晚場中它左邊的N-1個像素。類似的，大小為N早場左濾波窗口包含早場當前像素和早場中它左邊的N-1個像素。接著，在計算像素對差的絕對值步驟540中，對晚場左濾波窗口中的每一個像素計算它的亮度值與早場左濾波窗口中相應像素亮度值的差的絕對值。在差閾值步驟545中，像素對亮度差的絕對值與一個差閾值DT進行比較，其中DT可由用戶設定，如果任何一個像素對亮度差的絕對值大于DT，那么晚場當前像素被認為在左窗口靜止檢測下不是一個亮度靜止像素。在基于本發(fā)明的某些方法中，差閾值步驟545也可被省略，或通過將DT設置為最大值(例如255)使步驟545失去作用。因為晚場當前像素只有在右窗口靜止檢測失敗(即認為是非靜止像素)時才會進行左窗口靜止檢測，所以如果左窗口靜止檢測失敗，則晚場當前像素被最終認為是一個亮度非靜止像素。如果晚場當前像素是當前行的最后一個像素，流程將繼續(xù)到應用低通濾波步驟505以進行下一個像素(即下一行的第一個像素)的處理。否則流程繼續(xù)到定義右濾波窗口步驟510。但是，如果對應于左窗口的每一個像素對亮度差的絕對值均小于或等于DT，則流程繼續(xù)到差累積步驟555。在差累積步驟555中，一個初始化為0的相關累積和C_SUM由像素對亮度差的絕對值計算得到。具體的說，對每個像素對，其像素對亮度差的絕對值被用來與一個累積閾值ST作比較。如果像素對亮度差的絕對值大于ST，則C_SUM被加上該像素對亮度差的絕對值。否則C_SUM維持不變?；诒景l(fā)明的某些方法也允許不使用累積閾值ST。在這些方法中，所有左濾波窗口對應像素對亮度差的絕對值被直接加到C_SUM中，或也可以通過將ST設為0來達到同樣效果。相關累積和C_SUM被除以晚場左濾波窗口的大小并將其結(jié)果與一個相關性閾值CT在相關性閾值步驟560中進行比較。如果C_SUM除以晚場左濾波窗口的大小得到的結(jié)果小于或等于CT，那么晚場當前像素被認為是一個亮度靜止像素。否則，晚場當前像素被認為是一個亮度非靜止像素。如果晚場當前像素是當前行的最后一個像素，那么流程將繼續(xù)到應用低通濾波步驟505，而下一個像素(即下一行的第一個像素)將成為晚場當前像素。如果晚場當前像素不是當前行的最后一個像素，那么流程將繼續(xù)到定義右濾波窗口步驟510。而當前行的下一個像素將成為晚場當前像素。如果晚場當前像素是一場的最后一個像素，那么流程將由下一場的第一個像素開始繼續(xù)進行處理。在基于本發(fā)明的一種方法中，累積閾值ST和相關性閾值CT均可由用戶設定，其范圍均為0到255(包括0和255)，而缺省值分別為5和15。雖然在上面的描述中，圖5中的方法是針對像素亮度進行的處理，但是，該方法也可應用于檢測晚場當前像素是否是一個色度靜止像素。具體的說，對像素的色度靜止檢測可直接將色度信息代替如上描述中的亮度信息。在基于本發(fā)明的一種方法中，當圖5中的方法被用于色度靜止檢測時，累積閾值ST和差閾值DT的缺省值為10和70。當應用圖5中的方法進行色度靜止檢測并用于降噪單元320時，相關性閾值CT就等價于色度閾值參數(shù)C_T。如前所述，色度閾值參數(shù)C_T在降噪過程中將進行自適應調(diào)節(jié)。所以，相關性閾值CT也將在降噪單元320中進行自適應調(diào)節(jié)。在基于本發(fā)明的某些方法中，色度U與色度V必須同時滿足色度靜止檢測的條件，才能認為晚場當前像素是一個色度靜止像素?；诒景l(fā)明的各種方法均使用了如前描述的視頻信號降噪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。通過上述新穎的像素靜止檢測方法并進行遞歸式的降噪處理可以得到更高的視頻顯示品質(zhì)。如上所述的本發(fā)明中的各種結(jié)構(gòu)與方法僅作為參考使用，并不限制本發(fā)明的適用范圍。例如，在閱讀了本說明書后，熟練的技術(shù)人員可以自行定義另外的像素靜止檢測方法，另外的像素對差的計算方法，另外的窗口，及另外的閾值等等，并且運用這些新的定義在本發(fā)明所描述的準則下設計出新的方法，電路和系統(tǒng)。鑒于此，本發(fā)明的適用范圍僅受如下權(quán)項的限制。
權(quán)利要求
1.一種像素靜止檢測的多窗口多閾值方法，該方法為由一系列視頻場組成的視頻流中檢測像素靜止的一種方法，其特征在于其中一系列的視頻場中包含一個早場和一個晚場，早場中包含一個早場當前像素，晚場中包含一個晚場當前像素，該方法包括定義由晚場中的像素組成的一個第一窗口，第一窗口中包含晚場當前像素；利用第一窗口中的像素進行第一窗口像素靜止檢測；定義由晚場中的像素組成的一個第二窗口，第二窗口中包含晚場當前像素；利用第二窗口中的像素進行第二窗口像素靜止檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當晚場當前像素成功通過第一窗口像素靜止檢測而在第一窗口像素靜止檢測下晚場當前像素被認為是一個靜止像素或成功通過第二窗口像素靜止檢測而在第二窗口像素靜止檢測下晚場當前像素被認為是一個靜止像素時，晚場當前像素被認為是一個靜止像素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所有第一窗口中的像素均來自于晚場中的一個掃描行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所有第一窗口中的像素來自于相應掃描行的一系列連續(xù)像素。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于在第一窗口中晚場當前像素列于其它像素之前。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于在第一窗口中晚場當前像素列于其它像素之后。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于利用第一窗口中的像素進行第一窗口像素靜止檢測的方法包括針對第一窗口中的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差；和將每個像素對差的絕對值與一個差閾值作比較，當對應于第一窗口的任何一個像素對差的絕對值大于該差閾值時，晚場當前像素在第一窗口像素靜止檢測下被認為是一個非靜止像素。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于利用第一窗口中的像素進行第一窗口像素靜止檢測的方法包括將對應于第一窗口的所有大于一個累積閾值的像素對差的絕對值相加以得到一個第一窗口的相關性累積和；將第一窗口的相關性累積和與一個相關性閾值作比較，當?shù)谝淮翱诘南嚓P性累積和除以第一窗口的大小得到的結(jié)果小于或等于該相關性閾值時，晚場當前像素被認為成功通過第一窗口像素靜止檢測，即晚場當前像素在第一窗口像素靜止檢測下被認為是一個靜止像素。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于其進一步包括對相關性閾值進行自適應調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于針對第一窗口中的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差的方法，包括從與第一窗口中的一個像素相對應的早場中的像素的亮度值中減去第一窗口中的像素的亮度值。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于針對第一窗口中的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差的方法包括從與第一窗口中的一個像素相對應的早場中的像素的色度值中減去第一窗口中的像素的色度值。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于利用第二窗口中的像素進行第二窗口像素靜止檢測的方法包括針對第二窗口中的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差；和將每個像素對差的絕對值與一個差閾值作比較，當對應于第二窗口的任何一個像素對差的絕對值大于該差閾值時，晚場當前像素的第二窗口像素靜止檢測失敗，即晚場當前像素在第二窗口像素靜止檢測下被認為是一個非靜止像素。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于利用第二窗口中的像素進行第二窗口像素靜止檢測的方法包括將對應于第二窗口的所有大于一個累積閾值的像素對差的絕對值相加以得到一個第二窗口的相關性累積和；將第二窗口的相關性累積和與一個相關性閾值作比較，當?shù)诙翱诘南嚓P性累積和除以第二窗口的大小得到的結(jié)果小于或等于該相關性閾值時，晚場當前像素在第二窗口像素靜止檢測下被認為是一個靜止像素。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于其進一步包括對相關性閾值進行自適應調(diào)節(jié)。
15.一種像素靜止檢測的多窗口多閾值方法，該方法為由一系列視頻場組成的視頻流中檢測像素靜止的一種方法，其特征在于其中一系列的視頻場中包含一個早場和一個晚場，早場中包含一個早場當前像素，晚場中包含一個晚場當前像素，該方法包括定義由晚場中的第一系列像素組成的一個第一窗口，其中第一系列像素包括晚場當前像素；針對第一窗口的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差；將對應于第一窗口的所有大于一個累積閾值的像素對差的絕對值相加以產(chǎn)生一個第一窗口的相關性累積和；將第一窗口的相關性累積和與一個相關性閾值作比較，當?shù)谝淮翱诘南嚓P性累積和除以第一窗口的大小得到的結(jié)果小于或等于該相關性閾值時，晚場當前像素被認為是一個靜止像素。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于其進一步包括對相關性閾值進行自適應調(diào)節(jié)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于該方法進一步包括，將對應于第一窗口的每一個像素對差的絕對值與一個差閾值作比較，當對應于第一窗口的任何一個像素對差的絕對值大于該差閾值時，晚場當前像素被認為是一個非靜止像素。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于針對第一窗口的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差的方法，包括從與第一窗口中的一個像素相對應的早場中的像素的亮度值中減去第一窗口中的像素的亮度值。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于針對第一窗口的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差的方法，包括從與第一窗口中的一個像素相對應的早場中的像素的色度值中減去第一窗口中的像素的色度值。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所有第一窗口中的像素均來自于晚場中的一不是個掃描行。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于所有第一窗口中的像素來自于相應掃描行的一系列連續(xù)像素。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于在第一窗口中晚場當前像素列于其它像素之前。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于在第一窗口中晚場當前像素列于其它像素之后。
24.一種像素靜止檢測的多窗口多閾值方法，該方法為由一系列視頻場組成的視頻流中檢測像素靜止的一種方法，其特征在于其中一系列的視頻場中包含一個早場和一個晚場，早場中包含一個早場當前像素，晚場中包含一個晚場當前像素，該方法包括定義由晚場中的第一系列像素組成的一個第一窗口，其中第一系列像素包括晚場當前像素；針對第一窗口的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差；將每一個像素對差的絕對值與一個差閾值作比較，當?shù)谝淮翱诘娜魏我粋€像素對差的絕對值大于該差閾值時，晚場當前像素被認為是一個非靜止像素；將第一窗口的每一個像素對差的絕對值相加以產(chǎn)生一個第一窗口相關性累積和；將第一窗口的相關性累積和與一個相關性閾值作比較，當對應于第一窗口的相關性累積和除以第一窗口的大小所得的結(jié)果小于或等于該相關性閾值時，晚場當前像素被認為是一個靜止像素。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于其進一步包括對相關性閾值進行自適應調(diào)節(jié)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于針對第一窗口的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差的方法包括，從與第一窗口中的一個像素相對應的早場中的像素的亮度值中減去第一窗口中的像素的亮度值。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于針對第一窗口的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差的方法包括，從與第一窗口中的一個像素相對應的早場中的像素的色度值中減去第一窗口中的像素的色度值。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于所有第一窗口中的像素均來自于晚場中的一個掃描行。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于所有第一窗口中的像素來自于相應掃描行的一系列連續(xù)像素。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于在第一窗口中晚場當前像素列于其它像素之前。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于在第一窗口中晚場當前像素列于其它像素之后。
32.一種由一系列視頻場組成的視頻流中檢測像素靜止的系統(tǒng)，其特征在于其中一系列的視頻場中包含一個早場和一個晚場，早場中包含一個早場當前像素，晚場中包含一個晚場當前像素，該系統(tǒng)包括定義一個由晚場中的像素組成的第一窗口的方法與途徑，其中第一窗口包含晚場當前像素；應用第一窗口中的像素進行第一窗口像素靜止檢測的方法與途徑；定義一個由晚場中的像素組成的第二窗口的方法與途徑，其中第二窗口包含晚場當前像素；應用第二窗口中的像素進行第二窗口像素靜止檢測的方法與途徑。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于當晚場當前像素成功通過第一窗口像素靜止檢測而在第一窗口像素靜止檢測下晚場當前像素被認為是一個靜止像素或成功通過第二窗口像素靜止檢測而在第二窗口像素靜止檢測下晚場當前像素被認為是一個靜止像素時，晚場當前像素被認為是一個靜止像素的方法與途徑。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于應用第一窗口中的像素進行第一窗口像素靜止檢測的方法與途徑包括針對第一窗口的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差的方法與途徑；和將每一個像素對差的絕對值與一個差閾值作比較，當對應于第一窗口的任何一個像素對差的絕對值大于該差閾值時，晚場當前像素被認為第一窗口像素靜止檢測失敗，即晚場當前像素在第一窗口像素靜止檢測下被認為是一個非靜止像素。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其特征在于利用第一窗口中的像素進行第一窗口像素靜止檢測的方法與途徑包括將對應于第一窗口的所有像素對差的絕對值相加以產(chǎn)生一個第一窗口相關性累積和；將第一窗口的相關性累積和與一個相關性閾值作比較，當對應于第一窗口的相關性累積和除以第一窗口的大小所得的結(jié)果小于或等于該相關性閾值時，晚場當前像素在第一窗口像素靜止檢測下被認為是一個靜止像素。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于其進一步包括對相關性閾值進行自適應調(diào)節(jié)。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其特征在于針對第一窗口的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差的方法，包括從與第一窗口中的一個像素相對應的早場中的像素的亮度值中減去第一窗口中的像素的亮度值的方法與途徑。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其特征在于針對第一窗口的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差的方法，包括從與第一窗口中的一個像素相對應的早場中的像素的色度值中減去第一窗口中的像素的色度值的方法與途徑。
39.一種由一系列視頻場組成的視頻流中檢測像素靜止的系統(tǒng)，其特征在于其中一系列的視頻場中包含一個早場和一個晚場，早場中包含一個早場當前像素，晚場中包含一個晚場當前像素，該系統(tǒng)包括定義由晚場中的第一系列像素組成的一個第一窗口的方法與途徑，其中第一系列像素包括晚場當前像素；針對第一窗口的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差的方法與途徑；將對應于第一窗口的所有大于一個累積閾值的像素對差的絕對值相加以產(chǎn)生一個第一窗口的相關性累積和的方法與途徑；將第一窗口的相關性累積和與一個相關性閾值作比較的方法與途徑，當對應于第一窗口的相關性累積和除以第一窗口的大小得到的結(jié)果小于或等于該相關性閾值時，晚場當前像素被認為是一個靜止像素。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于其進一步包括對相關性閾值進行自適應調(diào)節(jié)。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)進一步包括將每一個像素對差的絕對值與一個差閾值作比較，當對應于第一窗口的任何一個像素對差的絕對值大于該差閾值時，晚場當前像素被認為是一個非靜止像素。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于針對第一窗口的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差的方法，包括從與第一窗口中的一個像素相對應的早場中的像素的亮度值中減去第一窗口中的像素的亮度值。
43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其特征在于針對第一窗口的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差的方法，包括從與第一窗口中的一個像素相對應的早場中的像素的色度值中減去第一窗口中的像素的色度值。
44.一種由一系列視頻場組成的視頻流中檢測像素靜止的系統(tǒng)，其特征在于其中一系列的視頻場中包含一個早場和一個晚場，早場中包含一個早場當前像素，晚場中包含一個晚場當前像素，該系統(tǒng)包括定義由晚場中的第一系列像素組成的一個第一窗口的方法與途徑，其中第一系列像素包括晚場當前像素；針對第一窗口的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差的方法與途徑；將每一個像素對差的絕對值與一個差閾值作比較的方法與途徑，當對應于第一窗口的任何一個像素對差的絕對值大于該差閾值時，晚場當前像素被認為是一個非靜止像素；將對應于第一窗口的所有像素對差的絕對值相加以產(chǎn)生一個第一窗口相關性累積和的方法與途徑；將第一窗口的相關性累積和與一個相關性閾值作比較的方法與途徑，當?shù)谝淮翱诘南嚓P性累積和除以第一窗口的大小所得的結(jié)果小于或等于該相關性閾值時，晚場當前像素被認為是一個靜止像素。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于其進一步包括對相關性閾值進行自適應調(diào)節(jié)。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，其特征在于針對第一窗口的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差的方法，包括從與第一窗口中的一個像素相對應的早場中的像素的亮度值中減去第一窗口中的像素的亮度值。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，其特征在于針對第一窗口的每一個像素，計算一個像素對差以產(chǎn)生一系列像素對差的方法，包括從與第一窗口中的一個像素相對應的早場中的像素的色度值中減去第一窗口中的像素的色度值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種靜止像素檢測的方法和系統(tǒng)。按照本發(fā)明，靜止像素可以用多閾值和多窗口進行檢測。在本發(fā)明的一個實施例中，靜止像素采用一個第一窗口進行檢測。如果第一窗口檢測到當前像素為靜止像素，則該像素被判定為靜止像素。如果第一窗口檢測到當前像素不是靜止像素，則采用第二窗口進行靜止像素檢測。如果第二窗口檢測到當前像素為靜止像素，則該像素被判定為靜止像素。反之，當前像素不是靜止像素。本發(fā)明還提供了一些應用多閾值法檢測靜止像素的實施例。
文檔編號H04N9/64GK1549593SQ03128819
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
發(fā)明者朱舸, 陳謙文, 董浩然, 朱 舸 申請人:華亞微電子(上海)有限公司