CN102123289B - 一种三维梳状滤波中估计图像运动方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种三维梳状滤波中估计图像运动方法及装置，用于估计图像的运动并据此很好地分离出电视信号中的亮度信号和色度信号，得到丰富的图像细节和很高的图像质量。本发明实施例方法包括：将电视图像信号分别进行带阻滤波处理及带通滤波处理，分别滤除其中的色度信号及亮度信号，通过选取适当的像素点，计算得到与亮度信号相关的基础运动度量值及第一运动度量值及与色度信号相关的运动度量值，将该第一运动度量值乘以第一系数得到第一度量值，将该与色度信号相关的运动度量值乘以第二系数得到第二度量值，将第一及第二度量值的和与亮度信号相关的基础运动度量值相加，得到电视图像信号的运动度量值。

Description

一种三维梳状滤波中估计图像运动方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种三维梳状滤波中估计图像运动方法及装置。

背景技术

美国国家电视标准委员会(NTSC，National Television StandardsCommittee)制式或逐行倒相(PAL，Phase Alternating Line)制式的电视信号将亮度信号和色度信号调制编码在一起，显示终端接收到电视信号后需要将亮度信号与色度信号分离，才能正确显示画面。带通滤波和带阻滤波是允许和阻止某些特定频率范围的视频信号通过的方法，通过对色度信号调制频率周围的频段进行带阻滤波和带通滤波能够得到亮度和色度的一种估计，但是容易产生色度串扰和亮度串扰问题，即原本的亮度信号混入到分离出的色度信号中，和原本的色度信号混入到分离出的亮度信号中。梳状滤波利用电视信号的不同像素点的相位不同来分离亮度信号与色度信号，即相位相反的两个像素点相加可以相互抵消色度信号而得到亮度估计，相减则可以相互抵消亮度信号而得到色度估计。梳状滤波比起单纯的带阻滤波和带通滤波，能更好地分离电视信号中的亮度信号和色度信号，得到更多的图像细节，明显提高图像质量。

二维梳状滤波通常对图像相邻若干行的像素进行处理，且要求梳状滤波局限于图像的一致性区域，对图像中非垂直的物体的边缘区域无法正确处理，而三维梳状滤波是将当前图像的像素数据与之前某一场图像的相同位置的像素数据进行比较，三维梳状滤波可以正确处理物体的边缘区域。当图像中某区域静止时，三维梳状滤波对该区域(包括物体的边缘区域)的处理有很好的效果，但是如果该区域发生运动，两个图像上的像素数据也在发生变化，将当前图像的像素数据与之前图像的相同位置的像素数据进行梳状滤波比较容易发生错误，因此在进行三维梳状滤波时，对图像中运动情况的估计是正确分离亮度信号和色度信号的关键因素。

在现有技术中，三维梳状滤波是进行图像场到场的视频像素信息比较，将当前场的像素数据与上一场的相同位置的像素数据进行比较，往往只用了相应像素的差值的绝对值的和或者平均值来刻画运动，这种方法对运动估计往往不足或者过度。若对运动估计不足，对比两场图像时将实际发生运动部分当作没有或较少发生运动，那么通过三维梳状滤波分离亮度信号与色度信号时，则会导致运动拖尾现象或者串色现象，若对运动估计过度，对比两场图像时将没有发生运动变化部分当作发生运动，那么通过三维梳状滤波分离亮度信号与色度信号时，则容易损失图像细节以及影响亮度信号与色度信号分离效果。

发明内容

本发明实施例提供了一种三维梳状滤波中估计图像运动方法及装置，能够准确地估计图像运动的情况，很好地分离出电视信号中的亮度信号和色度信号，得到丰富的图像细节和很高的图像质量。

本发明实施例提供了一种可用于三维梳状滤波中估计图像运动方法，包括：将电视图像信号进行带阻滤波处理，滤除所述电视图像信号中的色度信号；在与当前场同极性的前一场中选取与当前点的邻域中各像素点对应的相同位置的像素点，并将选取的像素点的信号分别与所述当前点的邻域中对应的像素点的信号相减，将得到的各个差值取绝对值之后求和并求平均值，得到与所述电视图像信号中的亮度信号相关的基础运动度量值；并将所述选取的像素点的信号分别与所述当前点的邻域中的对应的像素点的信号相减，将得到的各个差值求和再取绝对值再求平均值，得到与所述电视图像信号中的亮度信号相关的第一运动度量值；将所述电视图像信号进行带通滤波处理，滤除所述电视图像信号中的亮度信号，在与当前场同极性的前一场中选取与当前点的邻域中各像素点对应的相同位置的像素点，并将选取的像素点的信号分别与所述当前点的邻域中的对应的像素点的信号相加，将得到的各个值取绝对值之后求和再求平均值，得到与所述电视图像信号中的色度信号相关的运动度量值；所述邻域由当前像素点为中心的个数为W×H的像素点组成，其中，W以及H的值大于或等于3；将所述与电视图像信号中的亮度信号相关的第一运动度量值乘以第一系数得到第一度量值，将所述与电视图像信号中的色度信号相关的运动度量值乘以第二系数得到第二度量值，将所述第一度量值与所述第二度量值以及所述与电视图像信号中的亮度信号相关的基础运动度量值相加，得到所述电视图像信号的运动度量值；所述第一系数及第二系数为预置系数。

本发明实施例提供了一种可用于三维梳状滤波中估计图像运动装置，包括：图像处理单元，用于将电视图像信号进行带阻滤波处理，滤除所述电视图像信号中的色度信号；在与当前场同极性的前一场中选取与当前点的邻域中各像素点对应的相同位置的像素点，并将选取的像素点的信号分别与所述当前点的邻域中对应的像素点的信号相减，将得到的各个差值取绝对值之后求和并求平均值，得到与所述电视图像信号中的亮度信号相关的基础运动度量值；并将所述选取的像素点的信号分别与所述当前点的邻域中的对应的像素点的信号相减，将得到的各个差值求和再取绝对值再求平均值，得到与所述电视图像信号中的亮度信号相关的第一运动度量值；将所述电视图像信号进行带通滤波处理，滤除所述电视图像信号中的亮度信号，在与当前场同极性的前一场中选取与当前点的邻域中各像素点对应的相同位置的像素点，并将选取的像素点的信号分别与所述当前点的邻域中的对应的像素点的信号相加，将得到的各个值取绝对值之后求和再求平均值，得到与所述电视图像信号中的色度信号相关的运动度量值；所述邻域由当前像素点为中心的个数为W×H的像素点组成，其中，W以及H的值大于或等于3；计算单元，用于将所述与电视图像信号中的亮度信号相关的第一运动度量值乘以第一系数得到第一度量值，将所述与电视图像信号中的色度信号相关的运动度量值乘以第二系数得到第二度量值，将所述第一度量值与所述第二度量值以及所述与电视图像信号中的亮度信号相关的基础运动度量值相加，得到所述电视图像信号的运动度量值；所述第一系数及第二系数为预置系数。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：将电视图像信号进行带阻滤波处理，滤除电视图像信号中的色度信号，分别计算得到与亮度信号相关的基础运动度量值及与亮度信号相关的第一运动度量值；将电视图像信号进行带通滤波处理，滤除图像信号中的亮度信号，计算得到与色度信号相关的运动度量值，然后将与亮度信号相关的第一运动度量值乘以第一系数得到第一度量值，将与色度信号相关的运动度量值乘以第二系数得到第二度量值，将该第一度量值与该第二度量值以及与亮度信号相关的基础运动度量值相加，得到电视图像信号的运动度量值，则此运动度量值是从亮度信号及色度信号两方面估计图像的运动情况，因而能够精确的估计图像的运动情况，避免因对运动估计的不足，将图像实际产生运动的部分当作没有产生或产生轻微运动，而通过三维梳状滤波分离亮度信号与色度信号时，导致的运动拖尾现象或者串色现象，同时避免对运动估计过度，将图像没有产生运动部分认为产生运动，而通过三维梳状滤波分离亮度信号与色度信号时，容易损失图像细节以及影响亮度信号与色度信号分离效果，从而能够很好的分离出电视信号中的亮度信号和色度信号，得到丰富的图像细节和很好的图像质量。

附图说明

图1为本发明实施例中三维梳状滤波中估计图像运动方法一个实施例的示意图；

图2为带阻滤波器进行滤波的示意图；

图3为带通滤波器进行滤波的示意图；

图4为本发明实施例中三维梳状滤波估计图像运动方法另一个实施例的示意图；

图5为本发明实施例中三维梳状滤波中估计图像运动方法α系数与图像运动关系示意图；

图6为本发明实施例中三维梳状滤波中估计图像运动装置一个实施例的示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种三维梳状滤波中估计图像运动的方法及装置，用于准确估计图像中的运动情况从而能准确地进行三维梳状滤波来分离亮度和色度，以下分别进行详细说明。

请参阅图1，本发明实施例中三维梳状滤波中估计图像运动方法的一个实施例包括：

101、将电视图像信号进行带阻滤波处理，得到与亮度相关的基础运动度量值及第一运动度量值；

具体的，将电视图像信号进行带阻滤波处理，可以滤除电视图像信号中的色度信号，而以亮度信号来反映运动。

图2是带阻滤波器进行滤波的示意图，它防止载波频率周围的频带通过，NTSC信号的载波频率大约为3.58兆赫兹，PAL信号的载波频率大约为4.43兆赫兹，奈奎斯特(Nyquist)频率是信号所能表征的最大频率，对13.5兆赫兹的电视信号采样频率，Nyquist频率为6.75兆赫兹，如果某个频率的频率响应为1，则代表该频率成分100％完全通过。

需要说明的是，滤除色度信号用带阻滤波器(BSF，Band Stop Filter)实现，滤波器的带宽幅度可调，如果滤除的带宽幅度过大，则可能滤除了反映图像运动的亮度信号而误判为图像是静止的，如果滤除的带宽幅度过小，则可能有未滤除的残余的色度信号，影响基于亮度信号的运动计算，将静止的误判为运动的，从而降低进行三维梳状滤波的准确性。

需要说明的是，本发明实施例中的滤波器带宽的设计根据实际应用过程进行设置，具体带宽值此处不作限定。

需要进一步说明的是，滤除色度信号也可用原信号减去经过带通滤波器(BPF，Band Pass Filter)滤波信号来实现，具体选用BSF亦或BPF与实际应用过程相关，此处不作限定。

图3是带通滤波器进行滤波的示意图，它使得载波频率周围的频带通过，NTSC信号的载波频率大约为3.58兆赫兹，PAL信号的载波频率大约为4.43兆赫兹，Nyquist频率是信号所能表征的最大频率，对13.5兆赫兹的电视信号采样频率，Nyquist频率为6.75兆赫兹，如果某频率的频率响应为1，则代表该频率成分100％完全通过。

根据电视信号的制式，在与当前图像场相邻的某前一图像场中选取与当前场邻域中各像素点对应的相同位置的像素点，对NTSC制信号而言，所述前一场是与当前场相隔两场的同极性(即同为顶场或同为底场)的前一场，对PAL制信号而言，所述前一场为与当前场相隔四场的同极性(即同为顶场或同为底场)的前一场。

需要说明的是，由于单个点的运动情况容易受噪声影响，所以选取一个邻域，既保证计算结果数值准确，又能反映邻域包括的区域内图像的运动情况，邻域由当前像素点为中心的个数为W×H的像素点组成，即由当前像素点为中心的宽高为W和H的邻域，其中，W以及H的值大于或等于3，具体像素点的数目与实际应用过程相关，此处不作具体限定。

然后，将选取的前一场的像素点的信号分别与当前场邻域中的对应的像素点的信号相减，将得到的各个值取绝对值之后求和并求平均值，得到与电视图像信号中的亮度信号相关的基础运动度量值。

具体计算可以用以下公式表示：

$\mathrm{mb}(x,y,0)=[273\×\underset{j=-1}{\overset{1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=-2}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}|\mathrm{BSF}(P(x+i,y+j,0)-P(x+i,y+j,-1))|+512]/1024$

其中，mb表示与亮度信号相关的基础运动度量值，变化的程度就是运动的情况，BSF为带阻滤波器，由于滤波是线性的，可以先将信号相减再滤波，也可以先滤波再将信号相减，公式中像素点的坐标选自一个以当前点坐标(x，y)为中心的5×3的邻域，P(x+i，y+j，0)为当前场上坐标为(x+i，y+j)的点，P(x+i，y+j，-1)为前一场上坐标为(x+i，y+j)的点，对N制信号而言，所述前一场是与当前场相隔两场的同极性(即同为顶场或同为底场)的前一场，对P制信号而言，所述前一场为与当前场相隔四场的同极性(即同为顶场或同为底场)的前一场；273/1024是4/15的近似，除以15是求平均值，乘以4是为了在整数运算中多保留两位精度，加512是为了进位到最近的整数。

可以理解的是，以上求平均值的方法只是本发明实施例中的一个具体例子，在实际应用过程中对求平均值的方法不作限定。

当电视图像信号细微运动(如电视图像信号的渐变及图像拖尾)时，细微的运动与微小噪声混在一起，不易区分，容易将带有微小噪声的静止图像错误判断为细微运动，反之亦然，电视图像信号已经发生运动拖尾，但由于没有同微小噪声区分开，容易将电视图像信号的运动拖尾错误判断为图像处于静止状态，因此，如果能够将电视图像信号的细微运动放大到足以同混杂在电视图像信号中的微小噪声区别开，便可解决上述问题。

具体的，将选取的前一场的像素点的信号分别与当前场邻域中的对应的像素点的信号相减，将得到的各个值求和之后再求平均值，再取绝对值，得到与电视图像信号中的亮度信号相关的第一运动度量值(Motion Metric)。

具体计算可以用以下公式表示：

$\mathrm{mal}(x,y,0)=|273\×\underset{j=-1}{\overset{1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=-2}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}[\mathrm{BSF}(P(x+i,y+j,0)-P(x+i,y+j,-1))+512]/1024|$

其中，mal表示与亮度信号相关的运动度量值，同样的，BSF为带阻滤波器，公式中像素点的坐标选自一个以当前点坐标(x，y)为中心的5×3的邻域，P(x+i，y+j，0)为当前场上坐标为(x+i，y+j)的点，P(x+i，y+j，-1)为前一场上坐标为(x+i，y+j)的点，对N制信号而言，所述前一场是与当前场相隔两场的同极性(即同为顶场或同为底场)的前一场，对P制信号而言，所述前一场为与当前场相隔四场的同极性(即同为顶场或同为底场)的前一场，273/1024是4/15的近似，除以15是求平均，乘以4是为了在整数运算中多保留两位精度，加512是为了进位到最近的整数。

可以理解的是，以上求平均值的方法只是本发明实施例的一个具体例子，在实际应用过程中对求平均值的方法不作限定。

上述公式中，由于相邻像素点上噪声的随机性，相减后信号强度累加起来可以抵消随机噪声对运动度量的影响，使得mal的值更能反映电视图像信号中的细微运动。

可以通过调节mal的系数值来调节第一运动度量值对整体运动度量的影响，具体可以用以下公式表示：

mm(x，y，0)＝mb(x，y，0)+K1×mal(x，y，0)

其中，mm为此时运动度量值Motion Metric的简称，K1为可调节增益系数，根据实际应用情况预置K1的数值，此处不作具体限定，通过K1的调节，调节mm值，即所显示的运动强度，但是不能过度调整，如果K1的数值过大，则mm值显示的运动强度过强，可能会将静止的当前像素点错误的判断成当前像素点发生运动，反之，K1的数值过小，则mm值显示的运动强度过弱，判断不出当前像素点发生了运动。

102、将电视图像信号进行带通滤波处理，得到与色度相关的运动度量值；

在电视图像信号中也可以用色度信号反映运动，具体的，将电视图像信号进行带通滤波处理，滤除电视图像信号中的亮度信号，根据电视信号的制式，在与当前图像场相邻的某前一图像场中选取与当前场邻域各像素点对应的相同位置的像素点，并将选取的像素点的信号分别与邻域中的对应的像素点的信号相加，将得到的各个值取绝对值之后求和再求平均值，得到与电视图像信号中的色度信号相关的运动度量值。

具体计算可以用以下公式表示：

$\mathrm{mac}(x,y,0)=273\×\underset{j=-1}{\overset{1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=-2}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\left[\right|\mathrm{BSF}(P(x+i,y+j,0)-P(x+i,y+j,-1))|+512]/1024$

其中，mac表示与色度信号相关的运动度量值，可以理解为对色差的反映，BPF为对应颜色调制频段的带通滤波器，公式中像素点的坐标选自一个以当前点坐标(x，y)为中心的5×3的邻域，P(x+i，y+j，0)为当前场上坐标为(x+i，y+j)的点，P(x+i，y+j，-1)为前一场上坐标为(x+i，y+j)的点，对N制信号而言，所述前一场是与当前场相隔两场的同极性(即同为顶场或同为底场)的前一场，对P制信号而言，所述前一场为与当前场相隔四场的同极性(即同为顶场或同为底场)的前一场；273/1024是4/15的近似，除以15是求平均，乘以4是为了在整数运算中多保留两位精度，加512是为了进位到最近的整数。

可以理解的是，以上求平均值的方法只是本发明实施例的一个具体例子，在实际应用过程中对求平均值的方法不作限定。

需要进一步说明的是，本发明实施例中，将电视图像信号进行带阻和带通滤波处理，滤除色度信号及亮度信号没有先后顺序，可同时进行，即可以同时得到与亮度信号相关的基础运动度量值、第一运动度量值以及与色度信号相关的运动度量值。

103、将与亮度相关的第一运动度量值及与色度相关的运动度量值分别乘以相应系数，相加后再加上与亮度相关的基础运动度量值，得到电视图像信号的运动度量值。

本发明实施例中，将步骤10l中得到的与亮度相关的第一运动度量值乘以第一系数K1后得到的数值，与步骤101中得到的与色度相关的运动度量值乘以第二系数K2后得到的数值相加，再与亮度相关的基础运动度量值相加，得到电视图像信号在当前点的运动度量值，并且可以通过调节mal和mac的增益系数值来调节所得的运动度量值，具体可以用以下公式表示：mm(x，y，0)＝mb(x，y，0)+K1×mal(x，y，0)+K2×mac(x，y，0)

其中，mm为当前点的运动度量值Motion Metric的简称，K1及K2均为可调节的增益系数，可以根据具体应用情况提前预置，通过K1及K2的调节来调节mm值，即所显示的运动度量值，同样不能过度调节，K1及K2的数值过大，则mm值显示的运动强度过强，可能会将静止的当前点错误判断成当前点发生运动，反之，K1及K2的值过小，则mm值显示的运动强度过弱，判断不出当前点发生了运动。

本发明实施例中，将电视图像信号进行带阻滤波处理，滤除电视图像信号中的色度信号，并将选取的像素点的信号分别与当前点的邻域中的对应的像素点的信号相减，将得到的各个差值取绝对值后求和再求平均值，得到mb，将得到的各个差值求和后再取绝对值再求平均值，得到mal值，将图像信号进行带通滤波处理，滤除电视图像信号中的亮度信号，选取与当前邻域中各像素点对应的相同位置的像素点，并将选取的像素点的信号分别与邻域中的对应的像素点的信号相加，将得到的各个值取绝对值之后求和再求平均值，得到mac值，然后将mal值乘以第一系数得到第一度量值，将与图mac乘以第二系数得到第二度量值，将该第一度量值与该第二度量值以及与mb值相加，得到电视图像信号的运动度量值，从亮度信号和色度信号两方面刻画图像运动情况，能够准确估计图像的运动情况。

为便于理解，下面以另一个实施例详细描述本发明实施例中的三维梳状滤波中的估计图像运动方法，请参阅图4，本发明实施例中三维梳状滤波的估计图像运动方法包括：

401、选取邻域；

本发明实施例中，首先选取一个邻域，邻域由当前像素点为中心的个数为W×H的像素点组成，其中，W以及H的值大于或等于3，例如，W×H可以是3×3，5×3，或7×5，单个像素点的变化情况也可以反映图像运动的情况，但会受到噪声的影响，为了提高估计的精度，选取邻域的多个像素点作为计算对象，可以抵消掉噪声的影响。

需要说明的是，本发明实施例提供的三维梳状滤波中的估计图像运动方法，只需要在两帧图像或者两场图像之间进行计算，计算方法简便并且在制作相应设备时可以节省成本。

402～404、本发明实施例中的步骤402至404的具体内容，请参阅图1所示实施例中的步骤101至103相关描述，此处不再赘述。

405、根据非线性映射的混合系数确定处理电视图像信号时使用三维梳状滤波进行处理的比例。

本发明实施例中，引入非线性映射的混合系数α，根据α值的大小来确定处理电视图像信号时使用三维梳状滤波进行处理所占的比例。

需要说明的是，非线性映射将运动度量值映射到混合系数，可以根据人眼对不同运动量的敏感程度来决定映射曲线，使得根据非线性映射所得到的三维梳状滤波结果连续性好，平滑，且能够满足人眼的舒适感。

具体的，当图像运动越小时，α值越小，则处理电视图像信号时使用三维梳状滤波进行处理的比例越大，α值与三维梳状滤波具体可以用以下公式表示：

3D_value＝[(256-α)×temporal_value+α×2D_value+128]/256

其中，3D_value表示最后经三维梳状滤波的结果，temporal_value表示纯三维梳状滤波的值，通常是前一场中与当前点对应的相同位置的像素点的值；2D_value表示二维梳状滤波的值，是利用当前场上当前点及邻近点进行二维梳状滤波得到的值，图像运动映射到α值上，α与图像运动的关系请参见图5，具体的，根据上述公式可知，(256-α)/256＝(1-α/256)，在0＜α≤256的前提下，图像运动强度越大，则α越接近256，那么根据上述公式，纯三维梳状滤波所占比例就越小，二维梳状滤波所占比例就越大，反之，图像运动强度越小，则α越接近0，三维梳状滤波所占比例就越大，此时用三维梳状滤波对电视图像信号进行处理，效果更好。

在本发明实施例中，通过引入非线性系数α确定使用三维梳状滤波对电视图像信号进行处理的比例，进而选择相应比例的三维梳状滤波还是二维梳状滤波对电视图像信号进行处理，能够使得处理后的电视图像信号连续性好，平滑，适合人眼的舒适感。

下面对本发明实施例中的三维梳状滤波中估计图像运动装置进行描述，请参阅图6，本发明实施例中的三维梳状滤波中估计图像运动装置的一个实施例包括：

图像处理单元601，用于将电视图像信号进行带阻滤波处理，滤除电视图像信号中的色度信号，在与当前场同极性的前一场中选取与当前点的邻域中各像素点对应的相同位置的像素点，并将选取的像素点的信号分别与当前点的邻域中对应的像素点的信号相减，将得到的各个差值取绝对值之后求和并求平均值，得到与电视图像信号中的亮度信号相关的基础运动度量值；并将选取的像素点的信号分别与当前点的邻域中的对应的像素点的信号相减，将得到的各个差值求和再取绝对值再求平均值，得到与电视图像信号中的亮度信号相关的第一运动度量值；将电视图像信号进行带通滤波处理，滤除电视图像信号中的亮度信号，在与当前场同极性的前一场中选取与当前点的邻域中各像素点对应的相同位置的像素点，并将选取的像素点的信号分别与当前点的邻域中的对应的像素点的信号相加，将得到的各个值取绝对值之后求和再求平均值，得到与电视图像信号中的色度信号相关的运动度量值；邻域由当前像素点为中心的个数为W×H的像素点组成，其中，W以及H的值大于或等于3；

图像处理单元601，还用于当图像运动越小时，由非线性映射得到的混合系数越小，则处理电视图像信号时使用三维梳状滤波进行处理的比例越大，当图像运动越大时，由非线性映射得到的混合系数越大，则处理电视图像信号时使用三维梳状滤波进行处理的比例越小；

计算单元602，用于将与电视图像信号中的亮度信号相关的第一运动度量值乘以第一系数得到第一度量值，将与电视图像信号中的色度信号相关的运动度量值乘以第二系数得到第二度量值，将该第一度量值与该第二度量值以及与电视图像信号中的亮度信号相关的基础运动度量值相加，得到电视图像信号的运动度量值；所述第一系数及第二系数为预置系数。

本实施例中的三维梳状滤波中估计图像的装置还可以进一步包括：

邻域选取单元603，用于选取邻域；

确定单元604，用于根据非线性映射获得的混合系数确定处理电视图像信号时使用三维梳状滤波进行处理的比例。

为便于理解，下面以一具体应用场景对本实施例中三维梳状滤波装置内的各单元之间的联系进行说明：

本实施例中，图像处理单元601将电视图像信号进行带阻或带通滤波处理，可以滤除电视图像信号中的色度信号，而以亮度信号来反映运动，也可以滤除电视图像信号中的亮度信号，而以色度信号来反映运动。

当以亮度信号反应运动时，图像处理单元601将电视图像信号进行带通滤波处理，滤除掉色度信号，在与当前场相邻的某前一场中选取与当前邻域中各像素点对应的相同位置的像素点，需要说明的是，由于单个点的运动情况容易受噪声影响，所以由邻域选取单元603选取一个邻域，既提高计算结果准确度，又能反映邻域包括的区域内图像的运动情况，邻域由当前像素点为中心的个数为W×H的像素点组成，即由当前像素点为中心的宽高为W和H的邻域，其中，W以及H的值大于或等于3，具体像素点的数目与实际应用过程相关，此处不作具体限定。

然后，图像处理单元601将选取的像素点的信号分别与当前邻域中的对应的像素点的信号相减，将得到的各个差值取绝对值之后求和，再求平均值，得到与电视图像信号中的亮度信号相关的基础运动度量值mb，并将得到的各个差值求和之后取绝对值再求平均值，得到与电视图像信号中的亮度信号相关的第一运动度量值mal，具体计算过程请参见前述图1所示实施例步骤101的相关描述内容，此处不再赘述。

电视图像信号中也可以用色度信号反映运动，具体的，图像处理单元601将电视图像信号进行带通滤波处理，滤除电视图像信号中的亮度信号，在与当前场相邻的某前一场中选取与当前邻域各像素点对应的相同位置的像素点，并将选取的像素点的信号分别与当前邻域中的对应的像素点的信号相加，将得到的各个值取绝对值之后求和再求平均值，得到与电视图像信号中的色度信号相关的运动度量值mac，具体计算过程请参见前述图1所示实施例步骤101的相关描述内容，此处不再赘述。

需要说明的是，本发明实施例中，将电视图像信号进行带阻和带通滤波处理，滤除色度信号及亮度信号没有先后顺序，可同时进行，即可以同时得到mb，mal及mac。

计算单元602将mal乘以第一系数K1后得到的数值，与mac乘以第二系数K2后得到的数值相加，得到电视图像信号的运动度量值。

此时，通过引入由非线性映射得到的混合系数α，根据α值的大小由确定单元604来确定对电视图像信号进行三维梳状滤波时使用三维梳状滤波进行处理所占的比例，进而确定使用三维梳状滤波和二维梳状滤波进行处理的比例，当图像运动越小时，由非线性映射得到的混合系数越小，则图像处理单元601在处理电视图像信号时使用三维梳状滤波进行处理的比例越大，反之，当图像运动越大时，由非线性映射得到的混合系数越大，则图像处理单元601处理电视图像信号时使用三维梳状滤波进行处理的比例越小。

需要说明的是，使用三维梳状滤波进行处理所占比例的具体确定过程请参见图4所示实施例步骤404的相关描述内容，此处不再赘述。

本发明实施例提供的技术方案中，图像处理单元601将电视图像信号进行带阻滤波处理，滤除掉色度信号，邻域选取单元603选取一个邻域，在与当前场相邻的某前一场中选取与当前邻域中各像素点对应的相同位置的像素点，图像处理单元601将选取的像素点的信号分别与当前邻域中的对应的像素点的信号相减，将得到的各个差值取绝对值之后求和，再求平均值，得到与电视图像信号中的亮度信号相关基础运动度量值mb，并将得到的各个差值求和之后取绝对值，再求平均值，得到与电视图像信号中的亮度信号相关的第一运动度量值mal，图像处理单元601将电视图像信号进行带通滤波处理，滤除电视图像信号中的亮度信号，在与当前场相邻的某一帧中选取与当前邻域各像素点对应的相同位置的像素点，并将选取的像素点的信号分别与当前邻域中的对应的像素点的信号相加，将得到的各个值取绝对值之后求和，再求平均值，得到与电视图像信号中的色度信号相关的运动度量值mac，计算单元602将mal乘以第一系数K1后得到的数值，与mac乘以第二系数K2后得到的数值相加，再加上与电视图像信号中的亮度信号相关的基础运动度量值，得到电视图像信号的运动度量值，通过引入由非线性映射得到的混合系数α，根据α值的大小由确定单元604来确定对电视图像信号进行三维梳状滤波时使用三维梳状滤波进行处理所占的比例，进而确定使用三维梳状滤波和二维梳状滤波进行处理的比例，能够准确的估计图像运动情况，并且进行三维梳状滤波图像处理时更符合人眼的舒适感。

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三维梳状滤波中估计图像运动方法及装置进行了详细介绍，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 (6)

1.一种三维梳状滤波中估计图像运动的方法，其特征在于，包括： 

将电视图像信号进行带阻滤波处理，滤除所述电视图像信号中的色度信号；在与当前场同极性的前一场中选取与当前点的邻域中各像素点对应的相同位置的像素点，并将选取的像素点的信号分别与所述当前点的邻域中对应的像素点的信号相减，将得到的各个差值取绝对值之后求和并求平均值，得到与所述电视图像信号中的亮度信号相关的基础运动度量值；并将所述选取的像素点的信号分别与所述当前点的邻域中的对应的像素点的信号相减，将得到的各个差值求和再取绝对值再求平均值，得到与所述电视图像信号中的亮度信号相关的第一运动度量值； 

将所述电视图像信号进行带通滤波处理，滤除所述电视图像信号中的亮度信号；在与当前场同极性的前一场中选取与当前点的邻域中各像素点对应的相同位置的像素点，并将选取的像素点的信号分别与所述当前点的邻域中的对应的像素点的信号相加，将得到的各个值取绝对值之后求和再求平均值，得到与所述电视图像信号中的色度信号相关的运动度量值； 

所述邻域由当前像素点为中心的个数为W×H的像素点组成，其中，W以及H的值大于或等于3； 

将所述与电视图像信号中的亮度信号相关的第一运动度量值乘以第一系数得到第一度量值，将所述与电视图像信号中的色度信号相关的运动度量值乘以第二系数得到第二度量值，将所述第一度量值与所述第二度量值以及所述与电视图像信号中的亮度信号相关的基础运动度量值相加，得到所述电视图像信号的运动度量值；所述第一系数及第二系数为预置系数。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将电视图像信号进行带阻滤波或带通滤波处理之前包括： 

选取所述邻域。 

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述三维梳状滤波中估计图像运动的方法包括： 

根据由非线性映射得到的混合系数确定处理电视图像信号时使用梳状滤波中的三维梳状滤波进行处理的比例；

其中，所述由根据非线性映射得到的混合系数确定处理所述电视图像信 号时使用三维梳状滤波进行处理的比例包括： 

当图像运动越小时，所述由非线性映射得到的混合系数越小，则处理电视图像信号时使用三维梳状滤波进行处理的比例越大； 

当图像运动越大时，所述由非线性映射得到的混合系数越大，则处理所述电视图像信号时使用三维梳状滤波进行处理的比例越小。 

4.一种三维梳状滤波中估计图像运动的装置，其特征在于，所述装置包括： 

图像处理单元，用于将电视图像信号进行带阻滤波处理，滤除所述电视图像信号中的色度信号；在与当前场同极性的前一场中选取与当前点的邻域中各像素点对应的相同位置的像素点，并将选取的像素点的信号分别与所述当前点的邻域中对应的像素点的信号相减，将得到的各个差值取绝对值之后求和并求平均值，得到与所述电视图像信号中的亮度信号相关的基础运动度量值；并将所述选取的像素点的信号分别与所述当前点的邻域中的对应的像素点的信号相减，将得到的各个差值求和再取绝对值再求平均值，得到与所述电视图像信号中的亮度信号相关的第一运动度量值；将所述电视图像信号进行带通滤波处理，滤除所述电视图像信号中的亮度信号，在与当前场同极性的前一场中选取与当前点的邻域中各像素点对应的相同位置的像素点，并将选取的像素点的信号分别与所述当前点的邻域中的对应的像素点的信号相加，将得到的各个值取绝对值之后求和再求平均值，得到与所述电视图像信号中的色度信号相关的运动度量值；所述邻域由当前像素点为中心的个数为W×H的像素点组成，其中，W以及H的值大于或等于3； 

计算单元，用于将所述与电视图像信号中的亮度信号相关的第一运动度量值乘以第一系数得到第一度量值，将所述与电视图像信号中的色度信号相关的运动度量值乘以第二系数得到第二度量值，将所述第一度量值与所述第二度量值以及所述与电视图像信号中的亮度信号相关的基础运动度量值相加，得到所述电视图像信号的运动度量值；所述第一系数及第二系数为预置系数。 

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 

邻域选取单元，用于选取所述邻域。 

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 

确定单元，用于根据由非线性映射得到的混合系数确定处理所述电视图像信号时使用梳状滤波中的三维梳状滤波进行处理的比例；

其中，所述图像处理单元，还用于当图像运动越小时，所述由非线性映射得到的混合系数越小，则处理图像电视信号时使用三维梳状滤波进行处理的比例越大，当图像运动越大时，所述由非线性映射得到的混合系数越大，则处理所述电视图像信号时使用三维梳状滤波进行处理的比例越小。 

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