CN101980543A - 一种二维梳状滤波器和亮色分离方法 - Google Patents

一种二维梳状滤波器和亮色分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种二维梳状滤波器和亮色分离方法，用于准确的将复合视频信号中的亮度和色度成分分离。本发明实施例方法包括：方向相关性检测单元，用于对输入的复合视频信号中垂直方向上和水平方向上的像素点进行亮度和色度的相似度检测，并向裁决单元输出检测结果；垂直和水平梳状滤波器，用于对输入的复合视频信号进行垂直方向上和水平方向上的梳状滤波，并向选择器输出处理结果；裁决单元，用于根据方向相关性检测单元的检测结果判断使用垂直梳状滤波器或水平梳状滤波器的处理结果，并向选择器输出判断结果；此外，还有选择器和运算单元执行亮色分离的处理。本发明还提供了与上述二维梳状滤波器对应的亮色分离方法。

Description

一种二维梳状滤波器和亮色分离方法
技术领域
本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种二维梳状滤波器。
背景技术
复合视频信号是视频信号种类中最普遍存在的类型，同时所牵涉到的设备和成本都是最低的。虽然如今视频播放系统已进入了高清时代，但是由于要完成高清信号的播放和接受需要更高的成本支持，所以复合视频信号频信号的播放依然被广泛的使用。
在YUV模型中，“Y”代表明亮度(Luminance或Luma)，也就是灰阶值，而“U”和“V”表示的则是色度(Chrominance或Chroma)，作用是描述图像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。复合视频信号是将亮度成分(Y)和色度成分(U，V)进行调制，同时叠加同步信号成分合成。复合视频信号可以用以下公式3来表示：CVBS＝Y+Usin(ωt+θ)±Vcos(ωt+θ)(公式3)。
对于逐行倒相(PAL，Phase Alternating Line)制式复合视频信号，每个行周期共有283.7516个载波周期，每隔一行Vcos(ωt+θ)项的符号就取反一次。假设在PAL制试复合视频信号中，其亮度相同，色度相同。对于一行中相同位置的像素点，在下一行其相位相差270.576°，相隔两行后其相位相差181.152°≈180°，相隔四行后其相位相差362.304°≈0°。因此，第n-2行的第m点与第n行的第m点，其载波相位是相反；第n-2行的第m点与第n+2行的第m点，其载波相位是相同。
将以上PAL特征用公式来表达如下：
CVBS(n-2，m)＝Y1+U1sin(ωt+θ)+V1cos(ωt+θ)；(公式4)
CVBS(n，m)＝Y1+U1sin(ωt+θ+180)+V1cos(ωt+θ+180)；(公式5)
CVBS(n，m)＝Y1-U1sin(ωt+θ)-V1cos(ωt+θ)；(公式6)
CVBS(n+2，m)＝Y1+U1sin(ωt+θ)+V1cos(ωt+θ)；(公式7)
公式5进行转换后得公式6。由公式4，公式6，公式7可以得到：
CVBS(n-2，m)+CVBS(n，m)＝2Y1；(公式8)
CVBS(n-2，m)-CVBS(n，m)＝2(U1sin(ωt+θ)+V1cos(ωt+θ))；(公式9)
第n-2行与第n行数据相加后只剩下两倍亮度成份，第n-2行与第n行数据相减后只剩下两倍色度成份，这就是垂直方向梳状滤波器原理。
四倍载波采样的复合视频信号，每个采样像素点间相位相差90°，第m点与第m+2点相位相反，第m-2点与第m+2点相位相同。第m点与第m+2点相加后剩下两倍亮度成分，第m点与第m+2点相减后剩下两倍色度成分，这就是水平方向梳状滤波器原理。
现有技术中，一般的自适应性二维梳状滤波器进行亮色分离时，只使用垂直梳状滤波器和带阻滤波器对复合视频信号进行处理，然后根据垂直相关性检测的结果决定输出的亮色分离信号该偏向垂直梳状滤波器还是带阻滤波器的处理结果。
这种亮色分离方法虽然实现起来简单，但对于垂直方向相关性弱的图像(例如花丛，草地，树林，羽毛，复杂的纹路等等)，只能偏向于带阻滤波器的处理结果。而带阻滤波器无法很好的区分复合视频信号中的亮度成份和色度成分，容易在亮度的垂直边界上产生过冲效应，使图像变得不自然(如：一个亮边上出现一道细黑边)。
发明内容
本发明实施例提供了一种二维梳状滤波器和亮色分离方法，用于准确的将复合视频信号中的亮度和色度成分分离。
本发明实施例提供的二维梳状滤波器，包括：垂直相关性检测单元，用于对输入的复合视频信号中垂直方向上的像素点进行亮度和色度的相似度检测，并向裁决单元输出检测结果；
水平相关性检测单元，用于对输入的复合视频信号中水平方向上的像素点进行亮度和色度的相似度检测，并向裁决单元输出检测结果；
垂直梳状滤波器，用于对输入的复合视频信号进行垂直方向上的梳状滤波，并向选择器输出处理结果；
水平梳状滤波器，用于对输入的复合视频信号进行水平方向上的梳状滤波，并向选择器输出处理结果；
裁决单元，用于根据垂直相关性检测单元和水平相关性检测单元的检测结果判断使用垂直梳状滤波器或水平梳状滤波器的处理结果，并向选择器输出判断结果；
选择器，用于根据裁决单元的判断结果选择向运算单元输出垂直梳状滤波器或水平梳状滤波器的处理结果；
运算单元，用于根据输入的复合视频信号、选择单元的输出结果进行运算，输出亮度和色度分离的视频信号。
本发明实施例提供的亮色分离方法，包括：获取输入的复合视频信号；对所述复合视频信号分别进行垂直相关性和水平相关性检测；对所述复合视频信号分别进行垂直梳状滤波和水平梳状滤波，得到垂直信号和水平信号；根据所述垂直相关性和水平相关性检测的检测结果判断输出所述垂直信号或水平信号；根据所述垂直信号和复合视频信号，或水平信号和复合视频信号进行复合视频信号的亮度和色度成分的分离。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：本发明增加了水平相关性检测单元、水平梳状滤波器和裁决单元，在处理图像时，裁决单元可以根据垂直相关性单元和水平相关性检测单元的检测结果判断使用垂直梳状滤波器或水平梳状滤波器的处理结果，使得二维梳状滤波器在处理垂直方向相关性较弱的图像时，能够选择水平梳状滤波器的处理结果准确的进行亮色分离，把图像处理得清晰自然。
附图说明
图1为本发明实施例二维梳状滤波器的一个逻辑结构示意图；
图2为本发明实施例二维梳状滤波器的另一个逻辑结构示意图；
图3为本发明实施例二维梳状滤波器中向上色度差异的运算示意图；
图4为本发明实施例二维梳状滤波器中向上亮度差异的运算示意图；
图5为本发明实施例二维梳状滤波器中向左亮度差异的运算示意图；
图6为本发明实施例亮色分离方法的一个流程示意图；
图7为本发明实施例亮色分离方法的另一个流程示意图；
图8为本发明实施例亮色分离方法中方向相关性比较的运算示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种二维梳状滤波器和亮色分离方法，用于准确的将复合视频信号中的亮度和色度成分分离。
请参阅图1，本发明实施例中二维梳状滤波器的一个实施例包括：
垂直相关性检测单元101，用于对输入的复合视频信号中垂直方向上的像素点进行亮度和色度的相似度检测，并向裁决单元输出检测结果；
水平相关性检测单元102，用于对输入的复合视频信号中水平方向上的像素点进行亮度和色度的相似度检测，并向裁决单元输出检测结果；
垂直梳状滤波器103，用于对输入的复合视频信号进行垂直方向上的梳状滤波，并向选择器输出处理结果；
水平梳状滤波器104，用于对输入的复合视频信号进行垂直方向上的梳状滤波，并向选择器输出处理结果；
裁决单元105，用于根据垂直相关性检测单元和水平相关性检测单元的检测结果判断使用垂直梳状滤波器或水平梳状滤波器的处理结果，并向选择器输出判断结果；
选择器106，用于根据裁决单元的判断结果选择向运算单元输出垂直梳状滤波器或水平梳状滤波器的处理结果；
运算单元107，用于根据输入的复合视频信号、选择单元的输出结果进行运算，输出亮度和色度分离的视频信号。
本发明实施例中二维梳状滤波器的各个单元具体的交互过程如下：
复合视频信号分别输入垂直相关性检测单元101、水平相关性检测单元102、垂直梳状滤波器103、水平梳状滤波器104和运算单元107。
该输入的复合视频信号可以为A*B的矩阵窗口，该矩阵窗口由当前像素点(n，m)以及(n，m)的邻域像素点组成，A和B为大于或等于5的奇数。
垂直相关性检测单元101和水平相关性检测单元102分别对复合视频信号进行垂直相关性和水平相关性检测，然后向裁决单元105输出检测结果。
该垂直相关性检测为检测复合视频信号中垂直方向上各像素点的亮度相似度和色度相似度；该水平相关性检测为检测复合视频信号中水平方向上各像素点的亮度相似度和色度相似度。
垂直梳状滤波器103和水平梳状滤波器104分别对复合视频信号进行垂直梳状滤波和水平梳状滤波，分别得到垂直信号和水平信号，并向选择器106输出垂直信号和水平信号。垂直和水平梳状滤波的原理如背景技术所提到，在此不再赘述。
裁决单元105分析垂直相关性检测单元101和水平相关性检测单元102的检测结果，若复合视频信号的垂直相关性大于水平相关性，则向选择器106输出控制信号，控制选择器106输出垂直信号；反之，则控制选择器106输出水平信号。
运算单元107根据复合视频信号以及垂直信号、或复合视频信号以及水平信号进行运算，输出亮度和色度分离的视频信号。
本发明实施例相对于现有技术，增加了水平相关性检测单元、水平梳状滤波器和裁决单元，在处理图像时，裁决单元可以根据垂直相关性单元和水平相关性检测单元的检测结果判断使用垂直梳状滤波器或水平梳状滤波器的处理结果，使得二维梳状滤波器在处理垂直方向相关性较弱的图像时，能够选择水平梳状滤波器的处理结果准确的进行亮色分离，把图像处理得清晰自然。
为了避免输出复合视频信号的色度成分过于偏向垂直梳状滤波器或水平梳状滤波器的处理结果，裁决单元105还可以用于计算第一调和系数，并向运算单元输出第一调和系数；使得运算单元107在进行亮色分离运算时，可以根据第一调和调整垂直梳状滤波器或水平梳状滤波器的处理结果。
若复合视频信号的垂直相关性和水平相关性都不是很强烈，则无论输出垂直信号和水平信号都无法很好的进行亮色分离，本发明的二维梳状滤波器还可以新增加模块，本发明实施例中二维梳状滤波器还包括：
矩阵滤波器108，用于对输入的复合视频信号分别进行水平和垂直方向上的综合滤波处理，得到综合信号，并向运算单元输出综合信号。
矩阵滤波器108是由垂直梳状滤波器和水平梳状滤波器进行卷积的结果，矩阵滤波器108包含对垂直方向数据、水平方向数据和两个对角线方向数据的综合运算，因此，在垂直相关性和水平相关性都不是很强烈的画面中，使用矩阵滤波器108进行亮色分离后，亮度成分能保存更多细节信息，色度成分中亮度的混叠相对比较少，不会产生过冲效应的副作用。
在加入矩阵滤波器对复合视频信号进行处理后，裁决单元105还用于计算第二调和系数，并向运算单元输出第二调和系数；第二调和系数用于调整矩阵滤波器、垂直梳状滤波器或水平梳状滤波器的处理结果。运算单元107还用于根据第二调和系数、原复合视频信号、选择单元的输出结果和矩阵滤波器的处理结果进行运算，输出亮度和色度分离的视频信号。
裁决单元105对垂直相关性和水平相关性进行分析，若两个相关性都不强烈(在裁决单元中预设两种相关性不强烈的范围，若垂直相关性和水平相关性的值在该范围内，则确认两个相关性都不强烈)，则输出第二调和系数的值会使得亮色分离的结果偏向于矩阵滤波器的处理结果。
运算单元107可以根据以下公式分别计算复合视频信号的亮度成分和色度成分：
公式1：C(n，m)＝K2*B(n，m)+(1-K2)*H(n，m)；
公式2：Y(n，m)＝CVBS(n，m)-C(n，m)；
上述公式中C(n，m)表示色度信号，Y(n，m)表示亮度信号，B(n，m)表示垂直信号或水平信号，H(n，m)表示综合信号，CVBS(n，m)表示复合视频信号，K2表示第二调和系数。若垂直相关性和水平相关性都不强烈，则k值偏小，C(n，m)的值接近H(n，m)的值。
根据上述公式1和2实现亮色分离的运算仅是一种举例，可以理解的是运算单元还可以利用其它的运算方法实现亮色分离，此处具体不作限定。
本发明实施例中增加了矩阵滤波器，且裁决单元与运算单元也增加了新的功能，在处理垂直相关性和水平相关性都不是很强烈的画面时，使用矩阵滤波器进行亮色分离后，色度成分中亮度的混叠相对比较少，而亮度成分则能保存更多的细节信息；且经过裁决单元和运算单元的处理，二维梳状滤波器的处理结果偏向于矩阵滤波器的处理结果，使得本发明二维梳状滤波器能够对更多类型的画面进行很好的亮色分离处理。
为了更好的进行垂直相关性和水平相关性检测，请参阅图2，本发明实施例中二维梳状滤波器的另一个实施例包括：
带通滤波器201，用于对输入的复合视频信号进行带通滤波处理，得到输入复合视频信号的第一色度，并向色串检测单元、垂直滤波单元、水平相关性检测单元和垂直相关性滤波单元输出第一色度；
垂直滤波单元202，用于对第一色度进行垂直滤波处理，得到输入复合视频信号的第二色度，并向垂直相关性检测单元和水平相关性检测单元输出第二色度；
色串检测单元203，用于判断同一列上第n-2行，第n行和第n+2行的像素点的第一色度是否满足色串标志，并向垂直相关性检测单元和水平相关性检测单元输出判断结果。
垂直相关性检测单元204，水平相关性检测单元205，垂直梳状滤波器206，水平梳状滤波器207，裁决单元208，选择器209，运算单元210和矩阵滤波器211；本实施例中204～211单元，与图1实施例中101～108单元的内容一致，此处不再赘述。
本发明实施例中二维梳状滤波器的201～205单元具体的交互过程如下：
带通滤波器201对输入的复合视频信号进行带通滤波处理，将预置色度带宽以外的色度成分排除，剩下的成分为第一色度，并向色串检测单元、垂直滤波单元、水平相关性检测单元和垂直相关性滤波单元输出该第一色度。垂直滤波单元202对同一列上第n-2行，第n行和第n+2行的像素点的第一色度进行垂直滤波处理，消除第一色度中的高频成分，得到输入复合视频信号的第二色度(包括：向上第二色度和向下第二色度)，并向垂直相关性检测单元和水平相关性检测单元输出该第二色度。色串检测单元203判断同一列上第n-2行，第n行和第n+2行的像素点的第一色度是否满足色串标志，并向垂直相关性检测单元和水平相关性检测单元输出判断结果。
垂直相关性检测单元204根据该向上色串标志、向下色串标志、复合视频信号的第一色度和第二色度检测复合视频信号中像素点(n-2，m)，(n，m)和(n+2，m)的色度差异和亮度差异；水平相关性检测单元205根据该向上色串标志、向下色串标志、复合视频信号的第一色度和第二色度检测复合视频信号中像素点(n，m-2)，(n，m)和(n，m+2)的色度差异和亮度差异。
垂直相关性检测单元包括：
向上色度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n-2，m)和(n，m)的色度差异；
向下色度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n，m)和(n+2，m)的色度差异；
向上亮度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n-2，m)和(n，m)的亮度差异；
向下亮度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n，m)和(n+2，m)的亮度差异；
像素点(n-2，m)，(n，m)的色度差异为向上色度差异，具体计算过程可以参阅图3：
当向上色串标志成立时，选择器选择图3中“绝对值”那一边的运算结果作为向上色度差异。通过垂直滤波单元后，亮度高频成分被消除，若两行的亮度高频成分越接近，则向上色度差异越小。
当向上色串标志不成立时，选择器选择图3中“隔点低通滤波”那一边的运算结果作为向上色度差异。第n-2行与第n行的第一色度的和为两行间的色度差异。隔点低通滤波是对每相邻两点的第二色度进行低通滤波，隔点的色度的载波相位保持相反，若第n-2行与第n行的复合视频信号中的色度相似，则通过隔点低通滤波可以很好的抵消，像素点间的色度差异值较小，反之则像素点间的色度差异值较大。将两组色度差异值相加后取平均值，得到向上色度差异。
像素点(n，m)，(n+2，m)的色度差异为向下色度差异，向下色度差异的运算逻辑与向上色度差异的相同。
像素点(n-2，m)，(n，m)的亮度差异为向上亮度差异，具体计算过程可以参阅图4：
复合视频信号(n-2，m)和(n，m)分别与向上第二色度作差，得到像素点(n-2，m)和(n，m)的亮度信号，将像素点(n-2，m)和(n，m)的亮度信号相减后的差进行隔点带阻滤波，将色度成分消除，得到向上亮度差异。
像素点(n，m)，(n+2，m)的亮度差异为向下亮度差异，向下亮度差异的运算逻辑与向上亮度差异的相同。
水平相关性检测单元包括：
向左色度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n，m-2)和(n，m)的色度差异；
向右色度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n，m)和(n，m+2)的色度差异；
向左亮度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n，m-2)和(n，m)的亮度差异；
向右亮度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n，m)和(n，m+2)的亮度差异。
向左色度差异直接由像素点(n，m-8)和(n，m)第一色度的差取绝对值得到。
向右色度差异直接由像素点(n，m)和(n，m+8)第一色度的差取绝对值得到。
向左亮度差异的具体运算过程请参阅图5：
当向上色串标志和向下色串标志同时成立时，选择器选择图5中上半部分运算结果作为亮度向左差异；
当向上色串标志或向下色串标志同时不成立时，选择器选择图5中下半部分运算结果作为亮度向左差异。
向右亮度差异的运算逻辑与向左亮度差异的相同。
本发明实施例详细的描述了如何利用色串标志进行复合视频信号的方向相关性检测，使得二维梳状滤波器能更好的确认当前复合视频信号的水平相关性和垂直相关性。
下面对对应上述二维梳状滤波器的亮色分离方法的实施例进行说明，请参考图6，本发明实施例中亮色分离方法的一个实施例包括：
601、获取复合视频信号；
二维梳状滤波器扫描输入的复合视频信号，该输入的复合视频信号可以为A*B的矩阵窗口，该矩阵窗口由当前像素点(n，m)以及(n，m)的邻域像素点组成，A和B为大于或等于5的奇数。
602、进行方向相关性检测；
二维梳状滤波器对该复合视频信号分别进行垂直相关性和水平相关性检测。
垂直相关性检测为对复合视频信号中以当前像素点(n，m)为中心，同一列上第n-2行，第n行和第n+2行的像素点进行亮度相似度和色度相似度的检测。
水平相关性检测为对复合视频信号中以当前像素点(n，m)为中心，同一行上第m-2列，第m列和第m+2行的像素点进行亮度相似度和色度相似度的检测。
603、进行水平和垂直梳状滤波；
二维梳状滤波器对该复合视频信号分别进行垂直梳状滤波和水平梳状滤波，分别得到垂直信号和水平信号。
垂直信号或水平信号为该复合视频信号中的色度成分，复合视频信号经过垂直梳状滤波或水平梳状滤波可以大量的过滤掉复合视频信号中的高频信号(亮度成分)，保留复合视频信号中的色度成分。
604、选择输出信号；
二维梳状滤波器比较该复合视频信号的垂直相关性和水平相关性的大小，若垂直相关性大于或等于水平相关性，则输出垂直信号；若垂直相关性小于水平相关性，则输出水平信号。
605、进行亮色分离的运算。
二维梳状滤波器将原复合视频信号与输出的色度成分(垂直信号或水平信号)相减，得到该复合视频信号中的亮度成分。
本发明实施例中，二维梳状滤波器可以根据复合视频信号的方向相关性判断输出垂直信号或水平信号检测色度成分的处理结果，使得复合视频信号的亮色分离更加合理，输出的画质更加清晰。
在垂直相关性和水平相关性都不强烈的情况下，本发明还可以使用第三种滤波方法的处理结果对输出的信号进行调和，请参阅图7，本发明实施例亮色分离方法的另一实施例包括：
701、获取复合视频信号；
本实施例中的步骤701的内容与前述图6所示的实施例中步骤601的内容相同，此处不再赘述。
702、进行带通滤波；
二维梳状滤波器对复合视频信号进行带通滤波处理，将预置色度带宽以外的色度成分排除，得到剩下的成分为第一色度。
703、进行垂直滤波；
二维梳状滤波器对同一列上第n-2行，第n行和第n+2行的像素点的第一色度进行垂直滤波处理，消除第一色度中的高频成分，得到输入复合视频信号的第二色度(向上第二色度和向下第二色度)。
704、进行色串检测；
二维梳状滤波器同一列上第n-2行，第n行和第n+2行的像素点的第一色度是否满足色串标志。
向上色串标志成立的条件是第n-2行，第n行像素点的第一色度符号位相同，幅值相近；数学表达式如公式10所示：
公式10：CrossColorUp＝(sign(Chromal(n-2，m))＝sign(Chromal(n，m)))&&(|(Chromal(n-2，m))-(Chromal(n，m)))|＜Threshold)
向下色串标志成立的条件是第n行，第n+1行像素点的第一色度符号位相同，幅值相近；数学表达式如公式11所示：
公式11：CrossColorDown＝(sign(Chromal(n，m))＝sign(Chromal(n+2， m)))&&(|(Chromal(n，m))-(Chromal(n+2，m)))|＜Threshold)
CrossColorUp表示向上色串标志，CrossColorDown表示向下色串标志，Chromal(n-2，m)表示像素点(n-2，m)的第一色度，Threshold表示色串阈值，“&&”在计算机代码中表示逻辑关系的“与”。
705、进行垂直相关性检测；
二维梳状滤波器根据该向上色串标志、向下色串标志、复合视频信号的第一色度和第二色度检测复合视频信号中像素点(n-2，m)，(n，m)和(n+2，m)的色度差异和亮度差异。
该色度差异和亮度差异分别为：向上色度差异、向下色度差异、向上亮度差异和向下亮度差异。
像素点(n-2，m)，(n，m)的色度差异为向上色度差异，具体计算过程可以参阅图3：
当向上色串标志成立时，选择器选择图3中“绝对值”那一边的运算结果作为向上色度差异。通过垂直滤波单元后，亮度高频成分被消除，若两行的亮度高频成分越接近，则向上色度差异越小。
当向上色串标志不成立时，选择器选择图3中“隔点低通滤波”那一边的运算结果作为向上色度差异。第n-2行与第n行的第一色度的和为两行间的色度差异。隔点低通滤波是对每相邻两点的第二色度进行低通滤波，隔点的色度的载波相位保持相反，若第n-2行与第n行的复合视频信号中的色度相似，则通过隔点低通滤波可以很好的抵消，像素点间的色度差异值较小，反之则像素点间的色度差异值较大。将两组色度差异值相加后取平均值，得到向上色度差异。
像素点(n，m)，(n+2，m)的色度差异为向下色度差异，向下色度差异的运算逻辑与向上色度差异的相同。
像素点(n-2，m)，(n，m)的亮度差异为向上亮度差异，具体计算过程可以参阅图4：
复合视频信号(n-2，m)和(n，m)分别与向上第二色度作差，得到像素点(n-2，m)和(n，m)的亮度信号，将像素点(n-2，m)和(n，m)的亮度信号相减后的差进行隔点带阻滤波，将色度成分消除，得到向上亮度差异。
像素点(n，m)，(n+2，m)的亮度差异为向下亮度差异，向下亮度差异的运算逻辑与向上亮度差异的相同。
706、进行水平相关性检测；
二维梳状滤波器根据该向上色串标志、向下色串标志、复合视频信号的第一色度和第二色度检测复合视频信号中像素点(n，m-2)，(n，m)和(n，m+2)的色度差异和亮度差异。
该色度差异和亮度差异分别为：向左色度差异、向右色度差异、向左亮度差异和向右亮度差异。
向左色度差异直接由像素点(n，m-8)和(n，m)第一色度的差取绝对值得到。
向右色度差异直接由像素点(n，m)和(n，m+8)第一色度的差取绝对值得到。
向左亮度差异的具体运算过程请参阅图5：
当向上色串标志和向下色串标志同时成立时，选择器选择图5中上半部分运算结果作为亮度向左差异；
当向上色串标志或向下色串标志同时不成立时，选择器选择图5中下半部分运算结果作为亮度向左差异。
向右亮度差异的运算逻辑与向左亮度差异的相同。
707、进行水平和垂直梳状滤波；
本实施例中的步骤707的内容与前述图6所示的实施例中步骤603的内容相同，此处不再赘述。
708、进行矩阵滤波；
二维梳状滤波器获取该复合视频信号的t*t的矩阵窗口，t为大于或等于5的奇数，该矩阵窗口以当前像素点(n，m)为中心；
二维梳状滤波器对该矩阵窗口进行矩阵滤波，得到综合信号。该矩阵滤波包括对垂直方向数据、水平方向数据和两个对角线方向数据的综合运算。
在垂直相关性和水平相关性都不是很强烈的画面中，使用矩阵滤波进行亮色分离后，亮度成分能保存更多细节信息，色度成分中亮度的混叠相对比较少，不会产生过冲效应的副作用。
矩阵滤波的具体根据以下公式11进行运算：
H ( n , m ) = 1 16 * CVBS ( n - 2 , m - 2 ) 0 CVBS ( n - 2 , m ) 0 CVBS ( n - 2 , m + 2 ) 0 0 0 0 0 CVBS ( n , m - 2 ) 0 CVBS ( n , m ) 0 CVBS ( n , m + 2 ) 0 0 0 0 0 CVBS ( n + 2 , m ) 0 CVBS ( n + 2 , m ) 0 CVBS ( n + 2 , m + 2 ) * - 1 0 2 0 - 1 0 0 0 0 0 - 2 0 4 0 - 2 0 0 0 0 0 - 1 0 2 0 - 1
公式11中，H(n，m)表示综合信号，CVBS(n，m)表示复合视频信号。
709、选择输出信号；
二维梳状滤波器比较该复合视频信号的垂直相关性和水平相关性的大小，若垂直相关性大于或等于水平相关性，则输出垂直信号；若垂直相关性小于水平相关性，则输出水平信号。
具体的比较选择过程如图8所示。
710、计算调和系数；
二维梳状滤波器对复合视频信号的垂直相关性和水平相关性进行分析，计算调和系数。
调和系数可以包括第一调和系数K1和/或第二调和系数K2；
第一调和系数K1：用于根据垂直相关性和水平相关性的强度，调整水平信号或垂直信号的输出值，使得亮色分离的结果避免过于偏向垂直梳状滤波器或水平梳状滤波器的处理结果。
第二调和系数K2：当水平相关性和垂直相关性都不强烈时(在裁决单元中预设两种相关性不强烈的范围，若垂直相关性和水平相关性的值在该范围内，则确认两个相关性都不强烈)，则输出第二调和系数K2的值会使得亮色分离的结果偏向于矩阵滤波器的处理结果。
711、进行亮色分离的运算；
二维梳状滤波器首先根据第一调和系数K1对水平信号或垂直信号的输出值进行调整。
然后根据公式：
C(n，m)＝K2*F(n，m)+(1-K2)*H(n，m)；
Y(n，m)＝CVBS(n，m)-C(n，m)；
进行亮色分离的运算。上述公式中C(n，m)表示色度信号，Y(n，m)表示亮度信号，F(n，m)表示调整后的垂直信号或水平信号，H(n，m)表示综合信号，CVBS(n，m)表示复合视频信号，K2表示第二调和系数。若垂直相关性和水平相关性都不强烈，则K2值偏小，C(n，m)的值接近H(n，m)的值。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上对本发明所提供的一种二维梳状滤波器和亮色分离方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种二维梳状滤波器，其特征在于，包括：
垂直相关性检测单元，用于对输入的复合视频信号中垂直方向上的像素点进行亮度和色度的相似度检测，并向裁决单元输出检测结果；
水平相关性检测单元，用于对输入的复合视频信号中水平方向上的像素点进行亮度和色度的相似度检测，并向裁决单元输出检测结果；
垂直梳状滤波器，用于对输入的复合视频信号进行垂直方向上的梳状滤波，并向选择器输出处理结果；
水平梳状滤波器，用于对输入的复合视频信号进行水平方向上的梳状滤波，并向选择器输出处理结果；
裁决单元，用于根据垂直相关性检测单元和水平相关性检测单元的检测结果判断使用垂直梳状滤波器或水平梳状滤波器的处理结果，并向选择器输出判断结果；
选择器，用于根据裁决单元的判断结果选择向运算单元输出垂直梳状滤波器或水平梳状滤波器的处理结果；
运算单元，用于根据输入的复合视频信号、选择单元的输出结果进行运算，输出亮度和色度分离的视频信号。
2.根据权利要求1所述的二维梳状滤波器，其特征在于，所述裁决单元还用于：计算第一调和系数，并向运算单元输出第一调和系数；所述第一调和系数用于调整垂直梳状滤波器或水平梳状滤波器的处理结果；
所述运算单元还用于：根据第一调和系数、所述复合视频信号、选择单元的输出结果进行运算，输出亮度和色度分离的视频信号。
3.根据权利要求1所述的二维梳状滤波器，其特征在于，所述二维梳状滤波器还包括：
矩阵滤波器，用于对输入的复合视频信号分别进行水平和垂直方向上的综合滤波处理，并向运算单元输出处理结果；
所述裁决单元还用于：计算第二调和系数，并向运算单元输出第二调和系数；所述第二调和系数用于调整矩阵滤波器、垂直梳状滤波器或水平梳状滤波器的处理结果；
所述运算单元还用于：根据第二调和系数、所述复合视频信号、选择单元的输出结果和矩阵滤波器的处理结果进行运算，输出亮度和色度分离的视频信号。
4.根据权利要求1所述的二维梳状滤波器，其特征在于，所述垂直相关性检测单元包括：
向上色度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n-2，m)和(n，m)的色度差异；
向下色度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n，m)和(n+2，m)的色度差异；
向上亮度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n-2，m)和(n，m)的亮度差异；
向下亮度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n，m)和(n+2，m)的亮度差异；
所述n和m为大于2的整数。
5.根据权利要求1所述的二维梳状滤波器，其特征在于，所述水平相关性检测单元包括：
向左色度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n，m-2)和(n，m)的色度差异；
向右色度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n，m)和(n，m+2)的色度差异；
向左亮度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n，m-2)和(n，m)的亮度差异；
向右亮度差异检测单元，用于计算输入的复合视频信号中像素点(n，m)和(n，m+2)的亮度差异；
所述n和m为大于2的整数。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的二维梳状滤波器，其特征在于，所述二维梳状滤波器还包括：
带通滤波器，用于对输入的复合视频信号进行带通滤波处理，得到输入复合视频信号的第一色度，并向色串检测单元、垂直滤波单元、水平相关性检测单元和垂直相关性滤波单元输出所述第一色度；
垂直滤波单元，用于对所述第一色度进行垂直滤波处理，得到输入复合视频信号的第二色度，并向垂直相关性检测单元和水平相关性检测单元输出所述第二色度；
色串检测单元，用于判断同一列上第n-2行，第n行和第n+2行的像素点的第一色度是否满足色串标志，并向垂直相关性检测单元和水平相关性检测单元输出判断结果。
7.一种亮色分离方法，其特征在于，包括：
获取输入的复合视频信号；
对所述复合视频信号分别进行垂直相关性和水平相关性检测；
对所述复合视频信号分别进行垂直梳状滤波和水平梳状滤波，得到垂直信号和水平信号；
根据所述垂直相关性和水平相关性检测的检测结果判断输出所述垂直信号或水平信号；
根据所述垂直信号和复合视频信号，或水平信号和复合视频信号进行复合视频信号的亮度和色度成分的分离。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对复合视频信号进行垂直相关性检测包括：
对输入的复合视频信号中同一列上第n-2行，第n行和第n+2行的像素点进行亮度和色度的相似度检测；
所述对复合视频信号进行水平相关性检测包括：对输入的复合视频信号中同一行上第m-2列，第m列和第m+2例的像素点进行亮度和色度的相似度检测。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对复合视频信号分别进行垂直相关性和水平相关性检测之前包括：
对所述复合视频信号进行带通滤波，得到复合视频信号的第一色度；
根据所述复合视频信号第m列上第n-2行和第n行的像素点的第一色度判断当前点(n，m)是否满足色串标志，若是，则向上色串标志成立，若否，则向上色串标志不成立；
根据所述复合视频信号第m列上第n行和第n+2行的像素点的第一色度判断当前像素点(n，m)是否满足色串标志，若是，则向下色串标志成立，若否，则向下色串标志不成立。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对所述复合视频信号进行带通滤波之后包括：
对所述复合视频信号进行垂直滤波，得到复合视频信号的第二色度。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述对复合视频信号进行垂直相关性检测还包括：
根据所述第二色度、向上色串标志和向下色串标志检测所述复合视频信号中像素点(n-2，m)，(n，m)和(n+2，m)的色度差异；
所述对复合视频信号进行水平相关性检测还包括：根据所述第二色度、向上色串标志和向下色串标志检测所述复合视频信号中像素点(n，m-2)，(n，m)和(n，m+2)的色度差异。
12.根据权利要求7至11任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述复合视频信号进行矩阵滤波，得到复合视频信号在水平和垂直方向的综合信号；
根据所述垂直相关性和水平相关性检测的检测结果计算第二调和系数；
根据所述第二调和系数、综合信号以及水平信号，或所述第二调和系数、综合信号以及垂直信号确定所述复合视频信号中的亮度和色度成分。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二调和系数、综合信号以及水平信号，或所述第二调和系数、综合信号以及垂直信号确定所述复合视频信号中的亮度和色度成分具体为：
根据以下公式分别计算所述复合视频信号的亮度成分和色度成分：
公式1：C(n，m)＝K2*B(n，m)+(1-K2)*H(n，m)；
公式2：Y(n，m)＝CVBS(n，m)-C(n，m)；
所述公式中C(n，m)表示色度信号，Y(n，m)表示亮度信号，B(n，m)表示垂直信号或水平信号，H(n，m)表示综合信号，CVBS(n，m)表示输入的复合视频信号，K2表示第二调和系数。
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