專利名稱：亮色同步瞬態(tài)提升的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電視信號的畫質(zhì)增強技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及到亮度瞬態(tài)提升和色度的瞬態(tài)提升技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，近年來，數(shù)字電視和平板電視成為家電消費的熱點。隨著高清數(shù)字電視概念的日益普及，人們對電視機畫質(zhì)的要求也越來越高，如果邊緣不清晰，過渡帶太寬會導致視覺效果變差。在數(shù)字視頻處理芯片中會采取一系列的畫質(zhì)增強措施以改善圖像質(zhì)量，提高圖像的清晰度。目前彩電系統(tǒng)分為亮度信號和色度信號，色度信號又包含U、V兩個信號。亮度、色度瞬態(tài)增強就是一種使過渡帶變窄、邊緣變陡以提高圖像清晰度的方法。理想情況下可使過渡帶縮短成垂直邊緣，如圖I所示。這種畫質(zhì)增強技術(shù)通常稱之為數(shù)字亮度瞬態(tài)增強技術(shù)DLTI (Digital Luminance Trans ient Improvement)和色度瞬態(tài)增強技術(shù) CTI (Color Transient Improvement)。其目的是增加亮度或色度過渡邊緣的陸度,使圖像的邊緣輪廓更清晰。目前常用的技術(shù)通常是亮度瞬態(tài)提升和色度瞬態(tài)提升分別進行的，如專利號為 200910101114. 4、名稱為“基于亮度信號瞬態(tài)增強的畫質(zhì)改善方法及裝置”的中國發(fā)明專利，其公開了一種基于亮度信號瞬態(tài)增強的畫質(zhì)改善方法及裝置，具體地，計算輸入圖像 中當前處理的像素的增益，與可調(diào)的增益系數(shù)相乘得到當前像素的校正值并與當前像素值相加得到瞬態(tài)增強后的值。從當前像素及其周圍同一行上找出像素最大值和最小值，最大值減去最小值并與另一增益系數(shù)相乘，將得到的結(jié)果與最大值和最小值做加減運算得到像素值的上限和下限。若瞬態(tài)增強后的值大于上限或者小于下限則選擇上限或下限進行輸出； 專利號為200310108511. 7、名稱為“一種視頻圖像的色彩瞬態(tài)增強系統(tǒng)與方法”的中國發(fā)明專利，其公開了一種對視頻圖像進行色彩瞬態(tài)增強，以消除不同顏色區(qū)域間色彩失真過渡帶的系統(tǒng)和方法，具體地，首先利用色彩瞬態(tài)檢測窗口計算一系列的色彩瞬態(tài)特征值，以確定是否存在色彩過渡，如存在，則由瞬態(tài)矯正單元計算出經(jīng)改進的U色度值和V色度值輸出。但是上述的這種亮度瞬態(tài)提升和色度瞬態(tài)提升都是分別進行的，容易產(chǎn)生出原來視頻沒有的新色彩，嚴重影響視覺效果。基于此，本發(fā)明提出亮度、色度同步亮度提升。目前，常用的亮色度瞬態(tài)增強方法有兩種邊沿置換法和濾波器增強法。邊沿置換法的原理是找到如圖I所示的原始亮度信號過渡帶的3個特征點A、O、 B，水平方向有兩個亮度值，從A經(jīng)O到達B，這一段稱為過渡帶，過渡帶越寬，視覺越是模糊不清，層次不清，過渡帶越窄越清晰。通常由于電視傳輸中高頻分量的缺失，導致過渡帶都很寬。如果將AO段像素點的亮度值用A點的亮度值代替，OB段像素點的亮度值用B點的亮度值代替，過渡帶就變窄。濾波器增強法的原理是在原始輸入的亮度或色度信號進行多點濾波，濾波值決定了校正信號的符號，通過用與當前處理區(qū)域臨近的像素中的最大最小值與當前像素做運算，再乘以可調(diào)的增益系數(shù)，得到新的提升后的值，從而使亮度或色度邊緣變陡。最典型的濾波法就是專利號為200910101114. 4里的二階微分濾波法。邊沿置換法實現(xiàn)起來對于測試圖像那樣的大面積物體之間的邊緣陡度提升效果很好，但是對于充滿細節(jié)的某些自然圖像，所占像素寬度極小的物體之間的邊緣來說，該方法不適合使用。濾波器增強法則對于充滿細節(jié)的自然圖像效果比較好，但是對大面積物體之間的邊緣陡度提升效果一般。對于水平方向上過渡帶比較寬的情況來說，二階微分濾波因為只涉及到水平方向的三點，效果一般，可以考慮采用多點濾波器進行濾波。對于垂直方向來說，采用 多個點進行濾波在硬件上開銷比較大，最多應用二階微分濾波，對于細節(jié)圖像比較好，但是對于大面積的過渡邊緣來說效果一般?；诖?，綜上所述，為了避免上述情形，提高電視畫質(zhì)，一種新的、邊緣清晰、過渡帶窄的亮度瞬態(tài)提升和色度瞬態(tài)提技術(shù)的發(fā)明是勢在必行的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決如下技術(shù)問題針對現(xiàn)有技術(shù)一般只考慮到亮度瞬態(tài)提升或者色度瞬態(tài)提升其中一種方法的缺點，或者分別進行亮度瞬態(tài)提升和色度瞬態(tài)提升，會產(chǎn)生出新的色彩的缺點，公開了一種亮色同步提升的方法；本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是因為硬件實現(xiàn)的局限，緩存要求3-5行，對在垂直方向的大面積邊緣來說，如應用濾波法需要濾波抽頭比較多，較少的濾波抽頭，只適合應用到細節(jié)邊緣上，應用到大面積邊緣上效果并不好。所以通過區(qū)分兩種情況，采用不同的處
理方法。本發(fā)明的目的是通過實施下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的針對分別進行亮度瞬態(tài)提升和色度瞬態(tài)提升會產(chǎn)生出原視頻中沒有的新顏色的問題，提出并公開了一種考慮亮色同步提升的處理方法，該方法具體表現(xiàn)為當有亮度或色度采用同樣的瞬態(tài)提升方法，但是當任一個通道跳變后，其他2個通道都同時進行跳變，這樣可使視頻清晰利落；同時針對垂直方向上的大面積邊緣用較少的濾波抽頭濾波效果并不好的缺點，提出了通過區(qū)分大面積邊緣和細節(jié)邊緣，分別采用不同方法的發(fā)明方案。如果是大面積邊緣采用邊沿置換法，如果是細節(jié)邊緣則采用濾波法。即一種亮色同步瞬態(tài)提升的系統(tǒng)，其特征在于，其至少包括如下相互配合的單元模塊水平方向統(tǒng)計信息單元統(tǒng)計水平方向相關(guān)信息；水平方向濾波法瞬態(tài)提升處理單元進行水平方向瞬態(tài)提升處理，輸出瞬態(tài)提升值；水平方向亮色三通道同步提升單元判斷是否其他通道要同步提升，并最終輸出同步提升后的水平瞬態(tài)提升值；垂直方向統(tǒng)計信息單元統(tǒng)計垂直方向的相關(guān)信息；判斷單元，判斷垂直方向的漸變模式以及水平方向圖案的規(guī)則度；垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理單元進行垂直瞬態(tài)提升處理并輸出結(jié)果；濾波器瞬態(tài)提升單元進行垂直瞬態(tài)提升處理并輸出結(jié)果；。垂直方向亮色三通道同步提升單元進行最終的垂直瞬態(tài)提升處理并輸出結(jié)果。
還包括平滑濾波單元，對輸入的信息進行平滑，產(chǎn)生平滑濾波后的圖像數(shù)據(jù)并輸出。所述水平方向統(tǒng)計信息單元實現(xiàn)統(tǒng)計水平方向相關(guān)信息包括如下處理步驟I)、統(tǒng)計水平方向漸變過渡模式，并根據(jù)模式選定進行瞬態(tài)的亮色提升2)、統(tǒng)計水平方向窗口最大、最小值；3)、計算水平方向濾波值和提升方向標志對平滑后的值進行濾波，得到水平方向濾波值；并根據(jù)提升方向標志進行提升處理；4)、計算水平方向提升幅度。所述水平方向亮色三通道同步提升單元當某一通道在當前點瞬態(tài)提升了，并且， 其他兩個通道都是漸進的，則不必考慮本通道的運算結(jié)果，即時對另外兩個通道進行同步提升處理。 所述垂直方向統(tǒng)計信息單元對水平方向瞬態(tài)提升好的數(shù)據(jù)進行各種信息的統(tǒng)計的實現(xiàn)步驟包括I)、垂直方向二階微分漸變性及其提升方向標志對水平瞬態(tài)提升后的值進行濾波，得到垂直方向二階微分值。垂直方向二階微分值如果大于0，需要向上提升，可使過渡階段瞬態(tài)提高；垂直方向二階微分值如果小于0，需要向下拉伸，可使過渡階段瞬態(tài)下降。2)、統(tǒng)計當前點水平方向漸變帶標志；3)計算垂直方向提升幅度；4)統(tǒng)計垂直方向相應窗口最大、最小值；5)計算當前點與左右點是否是相似值的標志并進行相應的處理；6)計算當前點下一行的點與左右點是否是相似值的標志并進行相應的處理。所述判斷單元通過判斷垂直方向的漸變模式以及水平方向圖案的規(guī)則度，來判斷進入垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理單元還是濾波器瞬態(tài)提升單元，所述對于大面積的邊緣則進入垂直邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理單元，應用邊緣置換法進行垂直方向的提升；否則進入濾波器瞬態(tài)提升單元。所述垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理單元的垂直瞬態(tài)提升處理方法根據(jù)所在行的狀態(tài)至少包括有如下幾種一 )、用原值，即水平瞬態(tài)提升后的值；二)、用上一行同列水平瞬態(tài)提升后的值；三)，用下一行同列水平瞬態(tài)提升后的值；四)，用上一行同列垂直瞬態(tài)提升處理后的值。所述上述方法主要是當閾值達到一定值時，用上一行同列水平瞬態(tài)提升后的值置換；然后符號變化前，用上一行同列垂直瞬態(tài)提升處理后的值置換；符號變化后，用下一行同列水平瞬態(tài)提升后的值置換；二階微分之和接近0，則大面積邊緣過渡將結(jié)束，用下一行同列水平瞬態(tài)提升后的值置換，狀態(tài)清零，退出。所述垂直方向亮色三通道同步提升單元的具體做法為當任一通道在當前點瞬態(tài)提升后，并且，兩個其他兩個通道都是漸進的則其他兩個通道不需要等自己通道的運算結(jié)果，直接依據(jù)前述已經(jīng)提升的通道同步提升。一種亮色同步瞬態(tài)提升的方法，其特征在于，其至少包括如下處理步驟
統(tǒng)計水平方向相關(guān)信息；進行水平方向瞬態(tài)提升處理，輸出瞬態(tài)提升值；判斷是否其他通道要同步提升，并最終輸出同步提升后的水平瞬態(tài)提升值；統(tǒng)計垂直方向的 相關(guān)信息；判斷垂直方向的漸變模式以及水平方向圖案的規(guī)則度；根據(jù)前述步驟選擇進行垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理或進行濾波器瞬態(tài)提升處理并輸出結(jié)果；進行最終的垂直瞬態(tài)提升處理并輸出結(jié)果。在統(tǒng)計水平方向相關(guān)信息步驟前還可選的包括對輸入的信息進行平滑，產(chǎn)生平滑濾波后的圖像數(shù)據(jù)并輸出的步驟。所述實現(xiàn)統(tǒng)計水平方向相關(guān)信息包括如下處理步驟I)、統(tǒng)計水平方向漸變過渡模式，并根據(jù)模式選定進行瞬態(tài)的亮色提升2)、統(tǒng)計水平方向窗口最大、最小值；3)、計算水平方向濾波值和提升方向標志對平滑后的值進行濾波，得到水平方向濾波值；并根據(jù)提升方向標志進行提升處理；4)、計算水平方向提升幅度。所述水平方向亮色三通道同步提升處理時當某一通道在當前點瞬態(tài)提升了，并且，其他兩個通道都是漸進的，則不必考慮本通道的運算結(jié)果，即時對另外兩個通道進行同步提升處理。所述對水平方向瞬態(tài)提升好的數(shù)據(jù)進行各種信息的統(tǒng)計的實現(xiàn)步驟包括I)、垂直方向二階微分漸變性及其提升方向標志對水平瞬態(tài)提升后的值進行濾波，得到垂直方向二階微分值。垂直方向二階微分值如果大于0，需要向上提升，可使過渡階段瞬態(tài)提高；垂直方向二階微分值如果小于0，需要向下拉伸，可使過渡階段瞬態(tài)下降。2)、統(tǒng)計當前點水平方向漸變帶標志；3)計算垂直方向提升幅度；4)統(tǒng)計垂直方向相應窗口最大、最小值；5)計算當前點與左右點是否是相似值并進行相應的處理；6)計算當前點下一行的點與左右點是否是相似值并進行相應的處理。所述通過判斷垂直方向的漸變模式以及水平方向圖案的規(guī)則度，來判斷選擇進行垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理或進行濾波器瞬態(tài)提升處理；所述對于大面積的邊緣則進行垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理，應用邊緣置換法進行垂直方向的提升；否則進行濾波器瞬態(tài)提升處理。所述垂直瞬態(tài)提升處理方法根據(jù)所在行的狀態(tài)至少包括有如下幾種— )、用原值，即水平瞬態(tài)提升后的值；二)、用上一行同列水平瞬態(tài)提升后的值；三)，用下一行同列水平瞬態(tài)提升后的值；四)，用上一行同列垂直瞬態(tài)提升處理后的值。所述上述方法主要是當閾值達到一定值時，用上一行同列水平瞬態(tài)提升后的值置換；然后符號變化前，用上一行同列垂直瞬態(tài)提升處理后的值置換；符號變化后，用下一行同列水平瞬態(tài)提升后的值置換；二階微分之和接近O，則大面積邊緣過渡將結(jié)束，用下一行同列水平瞬態(tài)提升后的值置換，狀態(tài)清零，退出。所述垂直方向亮色三通道同步提升單元的具體做法為當任一通道在當前點瞬態(tài)提升后，并且，兩個其他兩個通道都是漸進的則其他兩個通道不需要等自己通道的運算結(jié)果，直接依據(jù)前述已經(jīng)提升的通道同步提升。本發(fā)明的顯著效果在于，本發(fā)明提出在垂直方向結(jié)合這兩個技術(shù)，通過區(qū)分大面積邊緣和細節(jié)邊緣來采用不同的處理方法大面積邊緣采用邊沿置換法，細節(jié)邊緣則采用二階微分濾波法；水平方向則應用多點濾同時針對在硬件實現(xiàn)的條件限制下，垂直方向的細節(jié)邊緣和大面積邊緣無法同時得到很好的效果，通過區(qū)分大面積邊緣和細節(jié)邊緣，采用了不同的處理方法大面積邊緣采用邊沿置換法，細節(jié)邊緣則采用濾波法，這樣無論是大面積邊緣還是細節(jié)邊緣都可以取得不錯的效果；而水平方向則采用多點濾波法，能夠取得較好效果。S卩，針對現(xiàn)有技術(shù)一般只考慮到亮度瞬態(tài)提升或者色度瞬態(tài)提升其中一種方法的缺點，或者同時分別應用亮度瞬態(tài)提升和色度瞬態(tài)提升，會產(chǎn)生出原來視頻沒有的新色彩的缺點，公開了一種亮色同步提升的方法；同時在硬件實現(xiàn)時因受條件所限，針對垂直方向的細節(jié)邊緣和大面積邊緣無法同時得到很好的效果，提出在垂直方向結(jié)合兩種技術(shù)，通過區(qū)分大面積邊緣和細節(jié)邊緣，采用了不同的處理方法大面積邊緣采用邊沿置換法，細節(jié)邊緣則采用濾波法；而水平方向硬件沒什么限制，可以進行多點濾波，則采用多點濾波法。


通過以下對本發(fā)明的實施例結(jié)合其附圖的描述，可以進一步理解其發(fā)明的目的、 具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。其中，附圖為圖I是本發(fā)明瞬態(tài)增強算法示意圖；圖2是沒進行亮色同步提升的示意圖；圖3是進行了亮色同步提升的示意圖；圖4是大面積邊緣的圖像理想瞬態(tài)提升示意圖；圖5是大面積邊緣的圖像濾波法處理瞬態(tài)提升示意圖；圖6是數(shù)據(jù)平滑后進行瞬態(tài)提升的示意圖；圖7是本發(fā)明算法裝置模塊示意圖； 圖8是本發(fā)明算法流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合圖中的實例對本發(fā)明作進一步的描述。本發(fā)明的技術(shù)方案是針對分別進行亮度瞬態(tài)提升和色度瞬態(tài)提升會產(chǎn)生出原視頻中沒有的新顏色的問題，提出并公開了一種考慮亮色同步提升的處理方法，該方法具體表現(xiàn)為當有亮度或色度采用同樣的瞬態(tài)提升方法，但是當任一個通道跳變后，其他2個通道都同時進行跳變，這樣可使視頻清晰利落；同時針對垂直方向上的大面積邊緣用較少的濾波抽頭濾波效果并不好的缺點，提出了通過區(qū)分大面積邊緣和細節(jié)邊緣，分別采用不同方法的發(fā)明方案。如果是大面積邊緣采用邊沿置換法，如果是細節(jié)邊緣則采用濾波法。
本發(fā)明至少包括如下幾個模塊工作部分平滑濾波單元，水平方向統(tǒng)計信息單元，水平方向濾波法瞬態(tài)提升處理單元，水平方向亮色三通道同步提升單元，垂直方向統(tǒng)計信息單元，判斷模式單元，垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理單元、垂直方向濾波法瞬態(tài)提升處理單元、垂直方向亮色三通道同步提升單元。具體如下(a)平滑濾波單元對輸入的場(幀)信息進行平滑，產(chǎn)生平滑濾波后的圖像數(shù)據(jù)smooth，然后輸出； 該單元雖不屬于必有單元，但是，該單元的存在可以優(yōu)化后續(xù)的進一步的數(shù)據(jù)處理。(b)水平方向統(tǒng)計信息單元根據(jù)接收到的a單元輸出的平滑濾波后的圖像數(shù)據(jù)smooth、以及原始數(shù)據(jù)inO進行統(tǒng)計，計算水平方向濾波值filter_h、平緩漸變過渡模式標志Gredient、下拉還是上拉的方向標志SignU、提升幅度Gain、7*l窗口最大值Umax、最 小值Umin,然后輸出；(C)水平方向濾波法瞬態(tài)提升處理單元根據(jù)接收到的a單元輸出的平滑濾波后的圖像數(shù)據(jù)smooth以及原始數(shù)據(jù)inO、b 單元輸出的平緩漸變過渡模式標志Gredient、下拉還是上拉的方向標志SignU、提升幅度 Gain,7*1窗口最大值Umax、最小值Umin以及原始數(shù)據(jù)inO進行水平方向瞬態(tài)提升處理，輸出瞬態(tài)提升值out_h ；(d)水平方向亮色三通道同步提升單元根據(jù)接收到的a單元輸出的平滑濾波后的圖像數(shù)據(jù)smooth、c單元輸出的瞬態(tài)提升值out_h、b單元輸出的平緩漸變過渡模式標志Gredient，判斷是否其他通道要同步提升，并最終輸出同步提升后的水平瞬態(tài)提升值out_h ；(e)垂直方向統(tǒng)計信息單元根據(jù)接收到的d單元輸出的將水平瞬態(tài)提升值out_h，統(tǒng)計垂直方向二階微分 filter_v、當前點水平方向是否處于漸變帶標志Gredient_v、當前點與左右點是否可能是相似值的標志planar_v,當前點下一行的點與左右點是否是相似值的標志planar_nxt_v、 計算垂直方向瞬態(tài)拉升的幅度Gain_v,3*l窗口最大值Umax_v、最小值Umin_v。(f)判斷模式單元根據(jù)接收到的e單元輸出的垂直方向二階微分filter_v、當前點與左右點是否可能是相似值的標志planar_v,當前點下一行的點與左右點是否是相似值的標志planar_ nxt_v。得到判斷當前點是否屬于進入垂直瞬態(tài)提升的標志Flag_LCTI_v，然后輸出。(g)、垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理單元根據(jù)接收到的d單元輸出的將水平瞬態(tài)提升值out_h和e單元輸出的垂直方向二階微分filter_v、f單元輸出的當前點是否屬于進入垂直瞬態(tài)提升的標志Flag_LCTI_v。得到垂直瞬態(tài)提升后的處理結(jié)果out輸出。(h)、垂直方向濾波法瞬態(tài)提升處理單元根據(jù)接收到的f單元輸出的當前點是否屬于進入垂直瞬態(tài)提升的標志Flag_ LCTI_v, d單元輸出的水平瞬態(tài)提升后輸出的圖像數(shù)據(jù)out_h、和e單元輸出的垂直方向二階微分filter_v、垂直方向瞬態(tài)拉升的幅度Gain_v、3*l窗口最大值Umax_v、最小值Umin_ v,得到垂直瞬態(tài)提升后的處理結(jié)果out輸出。
(i)、垂直方向亮色三通道同步提升單元根據(jù)接收到的d單元輸出的水平瞬態(tài)提升值out_h、g單元或h單元輸出的垂直瞬態(tài)提升后的處理結(jié)果out、e單元輸出的平緩漸變過渡模式標志Gredient_v。得到最終的垂直瞬態(tài)提升后的處理結(jié)果out輸出。亮色同步瞬態(tài)提升如果亮度瞬態(tài)提升和色度瞬態(tài)提升沒有同步進行，會產(chǎn)生出新的色彩，如圖2所示。一般情況下，亮度通道在A點跳變，色度通道U在B點跳躍，而色度通道V在C點跳躍， 這樣在CA這段，色度兩個通道一個向上提升，一個向下提升，將產(chǎn)生新的顏色，而CA和AB 這段盡管色度同步，但是亮度一個向上提升，一個向下提升，在視覺上也是不一樣的，CA和 AB的表現(xiàn)將不同于C以前的表現(xiàn)，也不同于B以后的表現(xiàn)，會產(chǎn)生顯得瞬態(tài)提升的效果不夠利落的后果。因此要使三個通道同時跳變，如圖3所示。這樣A之前為一種色彩，A之后為另一種色彩，得到的提升效果會比較好。具體做法為 I)當亮度通道在當前點瞬態(tài)提升了，并且，兩個色度通道都是漸進的，說明色度兩個通道也需要同步提升，這樣不至于產(chǎn)生其他的雜色。2)當兩個色度通道之一已經(jīng)開始提升，另一個色度通道和亮度通道也是漸進模式，同步提升起來，這樣不至于產(chǎn)生其他的雜色。垂直方向的瞬態(tài)提升算法無論是亮度還是色度，瞬態(tài)提升可以分為兩種情況處理針對大面積邊緣和細節(jié)邊緣。針對大面積邊緣的采用邊沿置換法，而針對細節(jié)邊緣的采用濾波法。邊沿置換法和濾波法的處理特點如下含有大面積邊緣的圖像通常是非自然圖像(沒有自然圖像紋理豐富)，特點是起始是大面積的同一個顏色的，然后漸進變換，最后進入大面積的另一個顏色。分析這種圖像的一維的數(shù)據(jù)，如圖4所示中間是一個緩慢漸變的過程，兩邊則是兩條水平的直線，應用邊沿置換法的處理結(jié)果是象直折線一樣，比較利落地從一種顏色跳變到另一種顏色。至于什么時候開始跳變?nèi)Q于多點濾波值的正負符號跳變的時候；而應用濾波法處理結(jié)果如圖5 所示(此處是以三點抽頭的濾波為例)，o，l點處雖然也有提升，但是只是改善，垂直方向的提升效果遠遠沒有圖4的好。當然對于大面積邊緣的圖像而言，我們希望處理結(jié)果如圖4所示，但是該方法只是適用于跳變前和跳變后都是水平線，也就是說過渡帶兩邊都是穩(wěn)定的色彩的情況，才適合邊沿置換法。而自然圖像為了不顯得細節(jié)太多突兀銳利，可以選取濾波法。因為大面積邊緣，從一種顏色過渡到另一個顏色，太窄的窗口無法檢測出較寬過渡帶的瞬態(tài)問題?？紤]到硬件實現(xiàn)的問題，垂直方向一般只用三行的緩存，具體的邊沿置換法，做法如下垂直方向的二階微分為當前點的2倍減上一行同列點和下一行同列點。采用邊沿置換法，可以用比濾波法少的緩存，以6行漸變?yōu)槔?，只需要三行緩存就可以處理?所謂邊沿置換法，進入漸變階段初期垂直二階微分在拐點處比較大，剛開始二階微分都是同一符號(負或是正)，到某點符號會變到另一側(cè)符號(正或是負)，此時可準確地判斷出正是瞬態(tài)提升處理應該跳變的點。對從進入漸變到離開的所有像素點的二階微分求和，漸進變換結(jié)束時，二階微分和應該為O附近的值。也就是說當二階微分和接近O的時候漸變結(jié)束，就要退出漸變處理。邊沿置換法只適合于漸變前的線和漸變后的線都是水平的這種情況，因此不適合細節(jié)豐富的自然圖像，因為自然圖像不能保證漸變前的線和漸變后的線是水平的。垂直方向濾波法處理方法如下垂直方向因為緩存的關(guān)系，可以選擇3點的濾波。 3點濾波應用下式Three_filter = -l*F(i_l，j)+2*F(i，j)_l*F(i+l，j+1)；F(i-1, j)為當前點前一行的點，F(xiàn)(i, j)為當前點，F(xiàn)(i+1, j)為當前點后一行的點，Three_filter表示二階微分，這個二階微分決定了校正信號的符號，當值為負值的時候，通過用與當前處理區(qū)域臨近的像素中的最大最小值與當前像素做減法，再乘以可調(diào)的增益系數(shù)，用新的小于當前值的新值代替；當值為正值的時候，通過用與此三點的最大最小值與當前像素做減法，再乘以可調(diào)的增益系數(shù)，用新的大于當前值的新值代替。水平方向的瞬態(tài)提升算法因為一般電視系統(tǒng)里的視頻過渡帶都比較寬，所以多點濾波要好于簡單的二階微分，因此水平方向即 使是大面積邊緣也可以用濾波法，效果比較好。7點濾波應用下式Seven_f iIter = 18*F(i, j)_5*F(i, j-l)_3*F(i, j-2) -F (i, j-3)_5*F(i, j+l)-3*F(i，j+l)-18*F(i，j+3)F(i, j-1)為當前點前一列的點，F(xiàn)(i, j)為當前點，F(xiàn)(i, j+1)為當前點后一列的點，依此類推。Seven_filter表示濾波值,這個濾波值決定了校正信號的符號，當值為負值的時候，通過用與7點的最大最小值與當前像素做減法，再乘以可調(diào)的增益系數(shù)，向下瞬態(tài)提升；當值為正值的時候，通過用與7點的最大最小值與當前像素做減法，再乘以可調(diào)的增益系數(shù)，向上瞬態(tài)提升。實現(xiàn)本發(fā)明亮度瞬態(tài)提升和色度瞬態(tài)同步提升的具體實施例如下以下分步驟詳細瞬態(tài)提升算法如圖7所示，本發(fā)明的系統(tǒng)或稱為裝置共分為九個單元平滑濾波單元，水平方向統(tǒng)計信息單元，水平方向濾波法瞬態(tài)提升處理單元、水平方向亮色三通道同步提升單元，垂直方向統(tǒng)計信息單元，判斷單元，垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理單元、濾波器瞬態(tài)提升單元、垂直方向亮色三通道同步提升單元。本方法的輸入為一場的圖像信號，首先進入平滑濾波單元。一、平滑濾波單元因為原圖像可能會有一些噪音，會影響各個通道變化趨勢的判斷，以平滑后的數(shù)據(jù)為判斷標準將更準確反映趨勢。如圖6所示，Iinel代表的上圖像原來的值,line2代表平滑濾波值,line3線代表進行瞬態(tài)提升后的曲線。很顯然，line2更能準確的把握趨勢。具體實現(xiàn)方法為Smooth = (F(i, j_3)+2*F(i，j_2)+4*F(i，j_l)+6*F(i，j)+4*F(i，j+l)+2*F(i， j+2)+F(i，j+3) )/20 ；F(i, j-1)為當前點前一列的點，F(xiàn)(i, j)為當前點，F(xiàn)(i, j+1)為當前點后一列的點，依次類推，Smooth當前行當前列平滑濾波值，為本單元輸出。二水平方向統(tǒng)計信息單元本單元的作用是對輸入的當前行的原始數(shù)據(jù)和平滑得到的7列平滑數(shù)據(jù)進行以下各種信息的統(tǒng)計。實現(xiàn)步驟I)、統(tǒng)計漸變過渡模式標志Gredien 1*7窗口內(nèi)數(shù)據(jù)如果在漸漸變大或漸漸變小，屬于漸變過渡帶。設(shè)置Gredien = 1，只有屬于該模式的才能進行瞬態(tài)的亮色提升。2)、統(tǒng)計7*1窗口最大Max、最小值MinUmin為當前點I*7窗口中的最小值，當前點為窗口中的中間點，Umax為當前點I*7 窗口中的最大值；3)、計算水平方向濾波值Filter_h和提升方向標志SignU 對平滑后的值進行7點濾波，濾波器為[-1-3-518-5-3-1]，得到水平方向濾波值。 通常大于O的數(shù)，需要上拉，SignU= 1，可使過渡階段的值縮短過渡，瞬態(tài)提高，小于O的數(shù)，需要下拉，SignU = -1，可使過渡階段瞬態(tài)下降。
Ifilter h\4)、計算水平方向提升幅度Ga// = ^^—一^F---j
Th _ Gain + \jilter _ h\Gain代表瞬態(tài)拉升的幅度。Th_Gain為閾值,可選5。三、水平方向瞬態(tài)提升處理單元根據(jù)平滑濾波單元輸出的平滑濾波后的圖像數(shù)據(jù)和水平方向統(tǒng)計信息單元統(tǒng)計出來的水平方向濾波值、提升方向標志以及提升幅度等各種信息，進行水平瞬態(tài)提升。步驟如下
權(quán)利要求
1.一種亮色同步瞬態(tài)提升的系統(tǒng)，其特征在于，其至少包括如下相互配合的單元模塊 水平方向統(tǒng)計信息單元統(tǒng)計水平方向相關(guān)信息； 水平方向濾波法瞬態(tài)提升處理單元進行水平方向瞬態(tài)提升處理，輸出瞬態(tài)提升值； 水平方向亮色三通道同步提升單元判斷是否其他通道要同步提升，并最終輸出同步提升后的水平瞬態(tài)提升值； 垂直方向統(tǒng)計信息單元統(tǒng)計垂直方向的相關(guān)信息； 判斷單元，判斷垂直方向的漸變模式以及水平方向圖案的規(guī)則度； 垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理單元進行垂直瞬態(tài)提升處理并輸出結(jié)果； 濾波器瞬態(tài)提升單元進行垂直瞬態(tài)提升處理并輸出結(jié)果；。
垂直方向亮色三通道同步提升單元進行最終的垂直瞬態(tài)提升處理并輸出結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的亮色同步瞬態(tài)提升的系統(tǒng)，其特征在于還包括平滑濾波單元，對輸入的信息進行平滑，產(chǎn)生平滑濾波后的圖像數(shù)據(jù)并輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的亮色同步瞬態(tài)提升的系統(tǒng)，其特征在于所述水平方向統(tǒng)計信息單元實現(xiàn)統(tǒng)計水平方向相關(guān)信息包括如下處理步驟 1)、統(tǒng)計水平方向漸變過渡模式，并根據(jù)模式選定進行瞬態(tài)的亮色提升 2)、統(tǒng)計水平方向窗口最大、最小值； 3)、計算水平方向濾波值和提升方向標志對平滑后的值進行濾波，得到水平方向濾波值；并根據(jù)提升方向標志進行提升處理； 4)、計算水平方向提升幅度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的亮色同步瞬態(tài)提升的系統(tǒng)，其特征在于，所述水平方向亮色三通道同步提升單元當某一通道在當前點瞬態(tài)提升了，并且，其他兩個通道都是漸進的，則不必考慮本通道的運算結(jié)果，即時對另外兩個通道進行同步提升處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的亮色同步瞬態(tài)提升的系統(tǒng)，其特征在于，所述垂直方向統(tǒng)計信息單元對水平方向瞬態(tài)提升好的數(shù)據(jù)進行各種信息的統(tǒng)計的實現(xiàn)步驟包括 1)、垂直方向二階微分漸變性及其提升方向標志對水平瞬態(tài)提升后的值進行濾波，得到垂直方向二階微分值。垂直方向二階微分值如果大于O，需要向上提升，可使過渡階段瞬態(tài)提高；垂直方向二階微分值如果小于O，需要向下拉伸，可使過渡階段瞬態(tài)下降。
2)、統(tǒng)計當前點水平方向漸變帶標志； 3)計算垂直方向提升幅度； 4)統(tǒng)計垂直方向相應窗口最大、最小值； 5)計算當前點與左右點是否是相似值的標志并進行相應的處理； 6)計算當前點下一行的點與左右點是否是相似值的標志并進行相應的處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的亮色同步瞬態(tài)提升的系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷單元通過判斷垂直方向的漸變模式以及水平方向圖案的規(guī)則度，來判斷進入垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理單元還是濾波器瞬態(tài)提升單元，所述對于大面積的邊緣則進入垂直邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理單元，應用邊緣置換法進行垂直方向的提升；否則進入濾波器瞬態(tài)提升單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或6任一所述的亮色同步瞬態(tài)提升的系統(tǒng)，其特征在于，所述垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理單元的垂直瞬態(tài)提升處理方法根據(jù)所在行的狀態(tài)至少包括有如下幾種 一)、用原值，即水平瞬態(tài)提升后的值； 二)、用上一行同列水平瞬態(tài)提升后的值； 三)，用下一行同列水平瞬態(tài)提升后的值； 四)，用上一行同列垂直瞬態(tài)提升處理后的值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的亮色同步瞬態(tài)提升的系統(tǒng)，其特征在于，所述上述方法主要是當閾值達到一定值時，用上一行同列水平瞬態(tài)提升后的值置換；然后符號變化前，用上一行同列垂直瞬態(tài)提升處理后的值置換；符號變化后，用下一行同列水平瞬態(tài)提升后的值置換；二階微分之和接近O，則大面積邊緣過渡將結(jié)束，用下一行同列水平瞬態(tài)提升后的值置換，狀態(tài)清零，退出。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的亮色同步瞬態(tài)提升的系統(tǒng)，其特征在于，所述垂直方向亮色三通道同步提升單元的具體做法為當任一通道在當前點瞬態(tài)提升后，并且，兩個其他兩個通道都是漸進的則其他兩個通道不需要等自己通道的運算結(jié)果，直接依據(jù)前述已經(jīng)提升的通道同步提升。
10.一種亮色同步瞬態(tài)提升的方法，其特征在于，其至少包括如下處理步驟 統(tǒng)計水平方向相關(guān)信息； 進行水平方向瞬態(tài)提升處理，輸出瞬態(tài)提升值； 判斷是否其他通道要同步提升，并最終輸出同步提升后的水平瞬態(tài)提升值； 統(tǒng)計垂直方向的相關(guān)信息； 判斷垂直方向的漸變模式以及水平方向圖案的規(guī)則度； 根據(jù)前述步驟選擇進行垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理或進行濾波器瞬態(tài)提升處理并輸出結(jié)果； 進行最終的垂直瞬態(tài)提升處理并輸出結(jié)果。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的亮色同步瞬態(tài)提升的方法，其特征在于在統(tǒng)計水平方向相關(guān)信息步驟前還可選的包括對輸入的信息進行平滑，產(chǎn)生平滑濾波后的圖像數(shù)據(jù)并輸出的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的亮色同步瞬態(tài)提升的方法，其特征在于所述實現(xiàn)統(tǒng)計水平方向相關(guān)信息包括如下處理步驟 1)、統(tǒng)計水平方向漸變過渡模式，并根據(jù)模式選定進行瞬態(tài)的亮色提升 2)、統(tǒng)計水平方向窗口最大、最小值； 3)、計算水平方向濾波值和提升方向標志對平滑后的值進行濾波，得到水平方向濾波值；并根據(jù)提升方向標志進行提升處理； 4)、計算水平方向提升幅度。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的亮色同步瞬態(tài)提升的方法，其特征在于，所述水平方向亮色三通道同步提升處理時當某一通道在當前點瞬態(tài)提升了，并且，其他兩個通道都是漸進的，則不必考慮本通道的運算結(jié)果，即時對另外兩個通道進行同步提升處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的亮色同步瞬態(tài)提升的方法，其特征在于，所述對水平方向瞬態(tài)提升好的數(shù)據(jù)進行各種信息的統(tǒng)計的實現(xiàn)步驟包括 I)、垂直方向二階微分漸變性及其提升方向標志對水平瞬態(tài)提升后的值進行濾波，得到垂直方向二階微分值。垂直方向二階微分值如果大于O，需要向上提升，可使過渡階段瞬態(tài)提高；垂直方向二階微分值如果小于O，需要向下拉伸，可使過渡階段瞬態(tài)下降。
2)、統(tǒng)計當前點水平方向漸變帶標志； 3)計算垂直方向提升幅度； 4)統(tǒng)計垂直方向相應窗口最大、最小值； 5)計算當前點與左右點是否是相似值并進行相應的處理； 6)計算當前點下一行的點與左右點是否是相似值并進行相應的處理。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的亮色同步瞬態(tài)提升的方法，其特征在于，所述通過判斷垂直方向的漸變模式以及水平方向圖案的規(guī)則度，來判斷選擇進行垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理或進行濾波器瞬態(tài)提升處理；所述對于大面積的邊緣則進行垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理，應用邊緣置換法進行垂直方向的提升；否則進行濾波器瞬態(tài)提升處理。
16.根據(jù)權(quán)利要求10或15任一所述的亮色同步瞬態(tài)提升的方法，其特征在于，所述垂直瞬態(tài)提升處理方法根據(jù)所在行的狀態(tài)至少包括有如下幾種 一)、用原值，即水平瞬態(tài)提升后的值； 二)、用上一行同列水平瞬態(tài)提升后的值； 三)，用下一行同列水平瞬態(tài)提升后的值； 四)，用上一行同列垂直瞬態(tài)提升處理后的值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的亮色同步瞬態(tài)提升的方法，其特征在于，所述上述方法主要是當閾值達到一定值時，用上一行同列水平瞬態(tài)提升后的值置換；然后符號變化前，用上一行同列垂直瞬態(tài)提升處理后的值置換；符號變化后，用下一行同列水平瞬態(tài)提升后的值置換；二階微分之和接近0，則大面積邊緣過渡將結(jié)束，用下一行同列水平瞬態(tài)提升后的值置換，狀態(tài)清零，退出。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的亮色同步瞬態(tài)提升的方法，其特征在于，所述垂直方向亮色三通道同步提升單元的具體做法為當任一通道在當前點瞬態(tài)提升后，并且，兩個其他兩個通道都是漸進的則其他兩個通道不需要等自己通道的運算結(jié)果，直接依據(jù)前述已經(jīng)提升的通道同步提升。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種亮色同步瞬態(tài)提升的系統(tǒng)及方法，其至少包括如下相互配合的單元模塊水平方向統(tǒng)計信息單元；水平方向濾波法瞬態(tài)提升處理單元；水平方向亮色三通道同步提升單元；垂直方向統(tǒng)計信息單元；判斷單元；垂直方向邊沿跳變法瞬態(tài)提升處理單元；濾波器瞬態(tài)提升單元；垂直方向亮色三通道同步提升單元；本發(fā)明的顯著效果在于，公開了一種亮色同步提升的方法，同時在硬件實現(xiàn)時因受條件所限，針對垂直方向的細節(jié)邊緣和大面積邊緣無法同時得到很好的效果，提出在垂直方向結(jié)合兩種技術(shù)，通過區(qū)分大面積邊緣和細節(jié)邊緣，采用了不同的處理方法大面積邊緣采用邊沿置換法，細節(jié)邊緣則采用濾波法；而水平方向硬件沒什么限制，可以進行多點濾波，則采用多點濾波法，這樣無論是大面積邊緣還是細節(jié)邊緣都可以取得不錯的效果；而水平方向的多點濾波法，能夠取得較好效果。
文檔編號H04N9/64GK102710944SQ20121015224
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者劉宇軒, 劉志恒, 孫軍, 戴楊, 江顯舟, 王峰, 袁野 申請人:上海高清數(shù)字科技產(chǎn)業(yè)有限公司