CN101895674B

CN101895674B - 一种针对监控视频的去隔行的方法及其装置

Info

Publication number: CN101895674B
Application number: CN2010102172095A
Authority: CN
Inventors: 王伟平
Original assignee: ZHEJINAG PEARMAIN ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: ZHEJINAG PEARMAIN ELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2030-07-02
Also published as: CN101895674A

Abstract

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种针对监控视频的去隔行的方法及其装置，本发明在运动检测的基础上，综合了帧内行平均法和场复制法，对静止图像的去隔行采用场复制法，对运动图像采用帧内行平均法，该方法针对监控视频特点来计算运动量，并根据监控视频的类型选取不同的阈值来判定处理方法，即可以满足监控系统画质要求又可以大幅降低去隔行装置的处理复杂度和功耗。本发明的有益效果：该方法针对监控视频特点来计算运动量，并根据监控视频的类型选取不同的阈值来判定处理方法，即可以满足监控系统画质要求又可以大幅降低去隔行装置的处理复杂度和功耗。

Description

一种针对监控视频的去隔行的方法及其装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种针对监控视频的去隔行的方法及其装置。

背景技术

目前，在监控领域使用了大量的模拟隔行摄像机，这些摄像机视频在数字式显示器上，如：液晶显示器，显示时都需要去隔行处理才能观看。

现有的去隔行的方法和装置都是针对DVD的电影或消费电子中的视频进行设计，在监控系统中没有很好的方法和装置既能满足监控的视频处理要求又能很好的降低成本和功耗。

当前应用比较普遍的去隔行方法主要有场复制法、帧内行平均法、修正沿自适应法(ELA)、运动补偿滤波算法等四种算法；其中：场复制法将隔行扫描的奇偶两场信号直接拼接，以两倍场频输出；这种方法未对数据进行复杂的处理，容易实现，对静态图像处理效果较好，因为原始事物在两场相对的时间内不变，如此相邻两场恰好是事物的奇行和偶行；但对于运动图像，因为在两个不同的时间事物已经发生变化，亮度值已经不同，直接拼接两场的信号将在物体边缘引入不可接受的人为失真。帧内行平均法是用同一场的上下两行求平均值的方法来计算插值，达到去隔行的目的；对于运动的物体，当前场中相邻像素之间的相关性最大，因此帧内行平均法由于硬件实现简单、效果良好而得到广泛运用，但对于静止的物体斜线边缘的锯齿(羽化)明显。后来又有人提出了ELA算法，ELA算法利用沿的方向相关性对图像进行去隔行，这种算法可以去除图像的锯齿状沿，但在画面细节的显示方面略欠不足。在ELA之后，人们又提出了运动补偿滤波算法。这一算法去隔行效果较好，但算法要求必须对运动轨迹进行准确的估算，硬件实现代价要求太高，仅能在少数高端视频设备中应用。从上述描述中可以看出，复杂度较高导致处理成本和功耗很高的方法而无法应用在监控系统中，过于简化的方法而效果又无法达到监控要求。由此，一种去隔行效果好、硬件要求低的新方法的提出很有必要的。

发明内容

本发明为克服现有技术中存在的不足之处，目的在于提供方法是一种针对监控模拟视频的去隔行的方法，该方法是一种运动自适应去隔行方法，在运动检测的基础上，综合了帧内行平均法和场复制法，对静止图像的去隔行采用场复制法，对运动图像采用帧内行平均法，该方法针对监控视频特点来计算运动量，并根据监控视频的类型选取不同的阈值来判定处理方法，即可以满足监控系统画质要求又可以大幅降低去隔行装置的处理复杂度和功耗，解决现有技术中存在的问题。

本发明的另一目的在于提供一种针对监控视频的去隔行的装置，该装置专为用于实现前述方法硬件设备。

本发明是通过以下技术方案达到上述目的：一种针对监控视频的去隔行的方法，包括如下步骤：

1)选取模拟监控视频中当前场为奇场的隔行扫描图像；

2)选取当前场中的待插值行和前三场隔行扫描图像位置相对应的各一行数据；

3)选取步骤2)所述每行数据中的位置相对应的相邻三个像素点；

4)将前第三场隔行扫描图像中取出的像素点与前第二场隔行扫描图像取出的像素点组成一个2×3像素组，将前第二场隔行扫描图像取出的像素点与当前场隔行扫描图像中取出的像素点组成另一个2×3像素组；

5)对所述两个2×3像素组各个对应的像素点的亮度值按步骤6)进行操作；

6)将亮度值求差，对所述各差取绝对值，然后对所述绝对值求和，得到MAD值， MAD值再与相应的阈值进行比较；

7)当亮度值的MAD值大于阈值时，说明待插值点为图像的运动区域，采用帧内行平均算法处理；

8)当亮度值的MAD值小于阈值时，说明待插值点为图像的静止区域，采用场复制算法处理；

9)将经过上述方法插值合成的插值场图像与当前场奇场图像进行行交替输出，得到一帧逐行扫描图像。

作为优选，步骤6)所述的阈值可以根据监控场景不同而选取，也可以根据相机传感器的参数不同而选取。

采用如上所述的方法的一种针对监控视频的去隔行的装置，包括输入线缓存单元，存储器控制器，存储器，输出线缓存单元，运动检测单元，插值单元；输入线缓存单元，用于缓存输入的隔行图像的行数据；存储器控制器，用于在所述线缓存单元存储满一行后由所述存储器控制器写入存储器，最后用于控制交替输出当前场和插值场的行数据；存储器，用于存储所述存储器控制器写入的隔行图像数据；输出线缓存单元，用于同步读出所述存储器中的隔行图像数据；运动检测单元，用于判断待插值点处于何种状态；插值单元，根据所述插值点运动状态对待插值点进行场复制插值或帧平均插值。

本发明的有益效果：本发明是一种运动自适应去隔行方法，在运动检测的基础上，综合了帧内行平均法和场复制法，对静止图像的去隔行采用场复制法，对运动图像采用帧内行平均法。方法中充分利用了视频信号在空间和时间上的相关信息，克服了原来方法去隔行时图像边缘不够平滑、虚像、有断点、细节显示不够清晰等不足。

该方法针对监控视频特点来计算运动量，并根据监控视频的类型选取不同的阈值来判定处理方法，既可以满足监控系统画质要求又可以大幅降低去隔行装置的处理复杂度和功耗。

附图说明

图1是本发明去隔行装置的原理结构框图；

图2是本发明去隔行方法的流程图；

图3是2×3像素数组示意图；

图4是插值点的选取示意图；

图5是监控场景与MAD阈值对应表。

具体实施方式

实施例1：下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

一种针对监控视频的去隔行的装置，如图1所示，包括输入线缓存单元，存储器控制器，存储器，输出线缓存单元，运动检测单元，插值单元；输入线缓存单元，用于缓存输入的隔行图像的行数据；存储器控制器，用于在所述线缓存单元存储满一行后由所述存储器控制器写入存储器，最后用于控制交替输出当前场和插值场的行数据；存储器，用于存储所述存储器控制器写入的隔行图像数据；输出线缓存单元，用于同步读出所述存储器中的隔行图像数据；运动检测单元，用于判断待插值点处于何种状态；插值单元，根据所述插值点运动状态对待插值点进行场复制插值或帧平均插值。

具体工作流程如图2所示：在步骤S1中，从隔行扫描的视频数据中读取相邻4场数据，分别命名为c1，c2，c3，c4，其中c1为前第三场图像，为偶场图像；c2为前第二场图像，为奇场图像；c3为前第一场图像，为偶场图像；c4为当前场图像，为奇场图像。待插值行为所述当前奇场c4每相邻两行之间，所以待插值点与所述前第一场c3像素点位置对应。插值点的选取如图3所示，X为待插值点。

在步骤S2中，从所述4场隔行图像中各取出对应的一行数据，如图4所示，从每行数据第一个像素点开始选取3个相邻像素点，从C2取出的像数点为s1、s2、s3，从C1取出的像数点为s4、s5、s6，从C4取出的像数点为s7、s8、s9，从C3取出的像数点为s10、s11、s12，将所述c1中取出的像素点与所述c2中取出的像素点组成一个2×3像素组，将所述c3中取出的像素点与所述c4中取出的像素点组成一个2×3像素组，如图3所示。

在步骤S3中，先由亮度值的公式Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B，其中R，G，B分别为像素点红，绿，蓝的像素值，得到所述2×3像素数组的每个像素点的亮度值Y。将所述两个2×3像素组各个对应的像素点的亮度值求差，对所述各差取绝对值，然后对所述绝对值求和，得到MAD值，公式为：

MAD＝|Y1-Y7|+|Y2-Y8|+|Y3-Y9|+|Y4-Y10|+|Y5-Y11|+|Y6-Y12|

其中Y1..Y12分别代表所述2×3像素数组中s1..s12像素点的亮度值，如当Y1..Y12分别为10，20，30，40，50，60，70，80，90，100，110，120时，所求MAD值为360。

在步骤S4中，根据监控场景不同而选择不同的阈值，如在摄像机固定监控静止场景，或只有少量物体(人，汽车)在运动时，可选择较小的阈值(50～100)；若有大量物体(人，汽车)运动，或快速运动时，则选择较大阈值(100～300)；若摄像机需移动来监控场景时，使场景整体在移动，则选较小的阈值(50以内)；若摄像机传感器噪声系数较大(如CMOS型)，则选择较大阈值(100～300)，将选取的阈值与所述MAD值进行比较。

在步骤S5中，这里定义物体运动系数为a，当所述MAD值大于阈值时，说明所述待插值点为图像的运动区域，a＝1，在所述当前场中取所述待插值点上下相邻相邻的两个像素点的像素值直接相加再除以2得到一个平均像素，该值就是要插入所述待插值点的像素值，公式表达为：

Xmotion(n，k)＝(X(n-1，k)+X(n+1，k))/2

其中X为所述待插值像素点的像素值，n为该像素点在所述当前场图像中所在的行，k为该像素点在所述当前场图像中所在的列，X(n-1，k)和X(n+1，k)为所述待插值点上下两行中相邻两个像素点的像素值。如当X(n-1，k)＝250，X(n+1，k)＝200，则所述待插值点的像素值为225。

该值就是所述待插值点应插入的像素值。

当所述MAD值小于阈值时，a＝0，说明所述待插值点为图像的静止区域，在待插值点插入所述前第一场图像c3中对应的像素点的像素值，公式表达为：

Xstatic(n，k)＝X(n，k)

X(n，k)为所述前第一场c3中像素点的像素值，其中X为所述待插值像素点的像素值，n为该像素点在所述当前场图像中所在的行，k为该像素点在所述当前场图像中所在的列，若X(n，k)＝300，则所述待插值点的像素值为300。

由此可得，所述待插值点的插值公式表达为：

Xout(n，k)＝a Xmotion(n，k)+(1-a)Xstatic(n，k)

如当MAD值为360时，若阈值为300，则MAD值大于阈值，说明待插值点处于运动区域，此时a＝1，则所述待插值点的像素值Xout(n，k)＝1*Xmotion(n，k)，若Xmotion(n，k)为所述的225，则所述待插值点的像素值Xout(n，k)＝225；若阈值为400时，说明待插值点处于静止区域，此时a＝0，则所述待插值点的像素值Xout(n，k)＝1*Xstatic(n，k)，若Xstatic(n，k)为所述的300，则所述待插值点的像素值Xout(n，k)＝300。

在步骤S6中，将经过所述方法插值合成的插值场图像与所述当前场奇场c4图像进行行交替输出，其中奇行为所述当前场中的行数据，偶行为所述所述插值场中的行数据。由此，得到一帧逐行图像。

以上的所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若依本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本发明的保护范围。

Claims

1.一种针对监控视频的去隔行的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)选取模拟监控视频中当前场为奇场的隔行扫描图像；

6)将亮度值求差，对所述各差取绝对值，然后对所述绝对值求和，得到MAD值，MAD值再与相应的阈值进行比较；

2.根据权利要求1所述的针对监控视频的去隔行的方法，其特征在于：步骤6)所述的阈值可以根据监控场景不同而选取，也可以根据相机传感器的参数不同而选取。

3.采用如权利要求1或2所述的方法的一种针对监控视频的去隔行的装置，其特征在于：包括输入线缓存单元，存储器控制器，存储器，输出线缓存单元，运动检测单元，插值单元；输入线缓存单元，用于缓存输入的隔行图像的行数据；存储器控制器，用于在所述线缓存单元存储满一行后由所述存储器控制器写入存储器，最后用于控制交替输出当前场和插值场的行数据；存储器，用于存储所述存储器控制器写入的隔行图像数据；输出线缓存单元，用于同步读出所述存储器中的隔行图像数据；运动检测单元，用于判断待插值点处于何种状态；插值单元，根据所述插值点运动状态对待插值点进行场复制插值或帧平均插值。