CN102340674B - 一种消除高频串色的二维自适应梳状滤波器及滤波方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种消除高频串色的二维自适应梳状滤波器，包括：行缓存单元、色度解调及低通滤波单元、第一判断单元、第二判断单元、第三判断单元、第四判断单元、自适应处理单元。还提出了应用该装置进行的二维自适应梳状滤波方法，通过检测当前点是否处于弱色高频区域，对处于弱色高频区域的点，选择输入点中不具有相关性的点参与梳状滤波；否则判断垂直边界，选择不具有垂直边界的点参与梳状滤波；对既不处于弱色高频区域，又没有垂直边界的点才采用传统的梳状滤波方法。本发明所述二维自适应梳状滤波及滤波方法可效防止弱色高频区域产生亮色串扰，影响图像分离效果，且对其它区域没有影响。

Description

一种消除高频串色的二维自适应梳状滤波器及滤波方法

技术领域

本发明涉及一种数字滤波器及其梳状滤波方法，特别的涉及一种具有消除高频串色功能的二维梳状滤波器及其梳状滤波方法。

背景技术

传统彩色电视信号是指包含亮度信号、色差信号和所有定时信号的单一信号。当前世界通用的彩色电视制式有PAL(Phase-Alternative Line)制、NTSC(National Television Systems Committee)制和SECAM(SequentialColor with Memory)制三种。彩色电视信号的数字解码是指利用ADC(模拟-数字转换器)将模拟复合彩色电视信号转化为数字信号后，对信号进行数字解调，实现亮度信号与色差信号的分离。亮度信号和色差信号分离的不彻底会导致亮色串扰的问题，表现为图像某些过渡区域出现彩色闪烁，影响视频图像效果。因此亮色分离的效果是判断解码器优劣的重要标志，梳状滤波器就是针对亮色分离的设计。梳状滤波利用的是上下图像的相关性，采用相邻行数据的相加来抵消亮色串扰。由于信号调制时相邻行的色差信号是加入了180度的相位差的，而在亮度信号和传输过程中叠加的随机串扰信号的相位在行与行之间相位是一致的。所以，在相位逐行翻转的本地副载波解调之后得到的当前行和延迟一行视频数据，其色度分量的相差是一致的，而作为串扰的亮度信号和随机干扰信号的相位是180度反相的，通过相邻行色度信号的相加则串扰信号和随机干扰信号可被抵消。

带图像信息相关性检查的梳状滤波器称为自适应梳状滤波器，传统的自适应算法就是对相邻行的色差信号进行比较，若色差信号幅度一致，则认为该相邻行是相关的，可以进行加权平均滤波运算，得到没有串扰信号的一行色差信号。如图1所示，采用相邻三行来做梳状滤波处理，图中的正弦波表示色差信号的相位，对于第1列的情况，会认为当前行(Curr)与延迟一行(Delay1)色差相位相同，在图像上具有相关性，故应该选择当前行与延迟一行的像素点来做相加平均来消除串扰，得到当前显示行的像素点。第二列的情况类似第一列。而第三列则会被认为三行数据不存在相关性，故不能做梳状滤波，应选择延迟一行数据直接输出。对于第四列，三行数据都存在相关性，故可以采用的方法来计算得到当前显示行。但是，这种自适应算法是不完善的，对于色差信号为零的高频亮度信号区域会导致严重串扰，而且弱色高频亮度信号存在的情况是相当普遍的。如图2中箭头所示区域，在这个区域内存在亮度变化剧烈的高频区域，而且该高频区是弱色的(即色差分量很弱，基本可以认为是无色的)，这时就存在一种情况，就是作为亮度里面串扰信号的色度信号幅度已经足够大，以至于相关性判断器会将串扰的色度信号当作是有效的图像色度信号，滤波器理所当然的会遵照图1所示的相关性判断条件对串扰信号进行处理，结果是本来应该在加权平均中被抵消掉的串扰信号，反而被选择保留了下来，结果造成严重的亮色串扰现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是正确判别图像的高频弱色区域，提出一种消除高频串色的二维自适应梳状滤波方法，该方法包括如下步骤：

当前行复合全电视信号逐点输入至行缓存单元进行缓存；

行缓存单元中逐点读取连续三行数据，得到当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点至色度解调及低通滤波单元中进行初步的亮色分离，输出初步的亮度信号和色度信号；

第一判断单元将当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点的色度值两两比较，得到三个色度差的幅度值，以及当前点的第一判断值；

第二判断单元根据输入的当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点的色度信号，判断是否相等得到当前点的第二判断值；

第三判断单元判断输入的当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点的亮度信号是否相等，得到当前点的第三判断值；

第四判断单元对第一判断值、第二判断值、第三判断值进行逻辑与运算，得到当前点的弱色高频标志位；

自适应处理单元根据当前点的弱色高频标志位确定当前点的滤波方式，根据三个色度差的幅度确定当前点的图像相关性，从当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点中选择参与梳状滤波的点，输出当前点滤波后的点。

所述第一判断单元得到第一判断值的具体方法如下：

输入当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点的色度分量；

为判断三个像素点之间的色度分量是否相等，计算当前输入的三个像素点中两两之间的色度分量差的幅度；

将计算得到的三个色度分量差的幅度与用户设定的第一阈值进行比较；

当所述三个色度分量差的幅度均小于所述设定的第一阈值时，则第一判定值为1；否则设定第一判定值为0。

所述当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点的色度分量是有符号数。

所述第二判断单元得到第二判断值的具体方法如下：

输入当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点的色度分量；

分别将相邻两行像素点的色度分量对应相加，该色度分量为有符号数，相加后得到两组数值；

分别将所述两组数值与用户设定的第二阈值进行比较，当两组数值中所有的数据的绝对值都小于该阈值时，则第二判断单元的判断结果为1，表示经第二判断单元判断当前点处于弱色高频区域；否则第二判断单元的判断结果为0。

所述第三判断单元得到第三判断值的具体方法如下：

输入当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点的亮度值；

通过计算三个像素点中当前点和当前点的上一行对应像素点、当前点的上一行对应像素点和当前点的上两行对应像素点的亮度值差值，将所述两个亮度差值与用户设定的第三阈值比较，判断当前点和当前点的上一行对应像素点，及当前点的上一行对应像素点和当前点的上两行对应像素点的亮度值是否相等；

所述两个亮度差值的绝对值均小于所述第三阈值时，第三判断单元的判断结果为1；否则第三判断单元的判断结果为0。

当不考虑当前点的垂直边界时，所述滤波方式的确定方法具体如下：

当前点的弱色高频标志位为1时，则表示当前点处于弱色高频区域，按照滤波方式三进行梳状滤波，选择输入点中没有相关性的点参与梳状滤波；

当前点的弱色高频标志位为零时，则表示当前点不处于弱色高频区域，按照滤波方式一进行梳状滤波，选择输入点中具有相关性的点参与梳状滤波。

当考虑当前点的垂直边界滤波时，所述滤波方式的确定方法具体如下：

将当前点的弱色高频标志位存储至标志位存储单元，从该存储单元中读取上一行对应点的弱色高频标志位；

若当前点的弱色高频标志位为1时，则表示当前点处于弱色高频区域，按照滤波方式三进行梳状滤波，选择输入点中没有相关性的点参与梳状滤波；

若当前点的弱色高频标志位为零时，进一步判断上一行对应点的弱色高频标志位：

若上一行对应点的弱色高频标志位为1，则表示当前点和上一行对应点之间存在垂直边界过渡，按照滤波方式二进行梳状滤波，选择没有垂直边界的点进行梳状滤波；

若上一行对应点的弱色高频标志位为0，通过比较当前点和上一行对应像素点的亮度差值是否小于用户设定的第四阈值，判断当前点和上一行对应像素点的亮度是否相等：

若相等则表示当前点的上一行对应像素点和上两行对应像素点之间存在边界，按照滤波方式二进行梳状滤波，选择没有垂直边界的点进行梳状滤波；

若不相等，按照滤波方式一进行梳状滤波，选择输入点中具有相关性的点参与梳状滤波。

所述滤波方式三的滤波方法按如下步骤进行：

判断图像的相关性：通过判断两个像素点之间的色度差幅度是否小于用户设定的第五阈值，判断两个像素点的色度是否相等，若相等表示具有相关性，否则不具有相关性；

若当前点与上一行对应像素点在图像上具有相关性，采用当前点的上一行对应像素点和当前点的上两行对应像素点参与梳状滤波；

若当前点的上一行和上两行的对应像素点在图像上具有相关性，采用当前点和当前点的上一行对应像素点参与梳状滤波；

若当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点均不具有相关性时，则选择该三个像素点参与梳状滤波。

所述滤波方式二的滤波方法按如下步骤进行：

若当前点和当前点的上一行对应像素点之间存在垂直边界过渡时，则选择当前点的上一行对应像素点和当前点的上两行对应像素点参与梳状滤波；

若当前点的上一行和上两行对应像素点之间存在垂直边界过渡时，则选择当前点和当前点的上一行对应像素点参与梳状滤波。

该梳状滤波器包括：

行缓存单元，缓存输入的复合全电视信号；

色度解调及低通滤波单元，根据从行缓存单元中逐点读取当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点的复合全电视信号进行初步的亮色分离，输出初步的亮度信号和色度信号；

第一判断单元，将当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点的色度值两两比较，得到三个色度差的幅度值，以及当前点的第一判断值；

第二判断单元，根据输入的当前点、当前点的上一行对应像素点、当前行的上两行对应像素点的色度信号，判断是否相等得到当前点的第二判断值；

第三判断单元，判断输入的当前点、当前点的上一行对应像素点、当前行的上两行对应像素点的亮度信号是否相等，得到当前点的第三判断值；

第四判断单元，对第一判断值、第二判断值、第三判断值进行逻辑与运算，得到当前点的弱色高频标志位；

自适应处理单元，根据当前点的弱色高频标志位确定当前点的滤波方式，根据三个色度差的幅度确定当前点的图像相关性，从当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点中选择参与梳状滤波的点，从而得到当前点滤波后的点。

所述第一判断单元包括：

色度差幅度计算单元，当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点两两之间计算色度差的幅度，得到三个色度差幅度值；

色度差幅度比较单元，通过比较三个色度差幅度值是否小于用户设定的第一阈值，判断三个像素点的色度分量是否全部相等比较当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点的色度分量是否全部相等，若相等，则第一判断值等于1；否则第一判断值等于零。

所述第二判断单元包括：

色度比较单元，比较当前点和当前点的上一行对应像素点，当前点的上一行和上两行对应像素点的有符号色度分量是否相等，若均相等则第二判断值为1，否则第二判断值为零。

所述第三判断单元包括：

亮度比较单元，比较当前点和当前点的上一行对应像素点、当前点的上一行对应像素点和当前点的上两行对应像素点的亮度值是否相等，若均相等则第三判断值为1，否则第三判断值为零。

当不考虑垂直边界时，所述自适应处理单元，包括：

滤波方式确定单元，若当前点的弱色高频标志位为1则滤波模块三进行梳状滤波，否则滤波模块一进行梳状滤波；

滤波单元包括相关性确定单元、滤波模块一和滤波模块三，其中：

相关性确定单元，通过判断两个像素点之间的色度差幅度是否小于用户设定的第五阈值，判断两个像素点的色度是否相等，若相等表示具有相关性，否则不具有相关性；

滤波模块一，在当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点中，选择具有相关性的点参与梳状滤波，当全部不具相关性时，则选择当前点的上一行对应像素点输出；

滤波模块三，在当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点中，选择没有相关性的点参与梳状滤波。

当考虑垂直边界时，所述自适应处理单元，包括：

标志位存储单元，当前点的弱色高频标志位存储至标志位存储单元，从该标志位存储单元中读取上一行对应点的弱色高频标志位；

滤波方式确定单元，若当前点处于弱色高频标志区则滤波模块三进行梳状滤波；若当前点不处于弱色高频区，且当前点和当前点的上一行对应像素点或者当前点的上一行和上两行对应像素点之间存在垂直边界，则滤波模块二进行梳状滤波；若当前点不处于弱色高频区，且当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点之间也不存在垂直边界，则滤波模块一进行梳状滤波；

滤波模块一和滤波模块三在前面已介绍，滤波模块二为在当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点中，选择没有垂直边界的点参与梳状滤波；

本发明的有益效果表现在：本发明所述消除高频串色的二维自适应梳状滤波器及相应的滤波方法可有效判断出弱色高频区域，同时设定了专门针对弱色高频区域的滤波方式，可有效防止弱色高频区域产生亮色串扰，影响图像分离效果，且对其它区域没有影响。

另一方面，本发明还考虑了当前像素点是否处于垂直边界，基于垂直边界则设定了专门的滤波方式，行效防止将边界像素点考虑进去滤波导致的串扰，从而使亮色分离的图像更加清晰。

附图说明

图1是现有技术中自适应相关性判断的示意图；

图2是常见的出现高频串色情况的测试图像；

图3是本发明具体实施方式所述消除高频串色的二维自适应梳状滤波器的结构框图；

图4是本发明具体实施方式中对高频串色区域的相关性处理法则。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据不同的梳状滤波算法，计算当前行的亮色分离值需要行数也不同，本具体实施方式以当前行、当前行的上一行、当前行的上两行共三行参与梳状滤波为例对发明具体实施方式进行阐述，此时，对当前行的当前点而言，则参与判断及运算的也是三点：当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行像素点。

如图3所示为本具体实施方式所述消除高频串色的二维自适应梳状滤波器的结构框图，该滤波器包括行缓存单元301、色度解调及低通滤波单元302、第一判断单元303、第二判断单元304、第三判断单元305、第四判断单元306、自适应处理单元307；

其中，行缓存单元301为一般的存储单元，缓存输入的复合全电视信号(CVBS)；

色度解调及低通滤波单元302，根据从行缓存单元中逐点读取当前点P、当前点的上一行对应像素点P1、当前行的上两行对应像素点P2的复合全电视信号进行初步的亮色分离，输出当前点P、当前点的上一行对应像素点P1、当前行的上两行对应像素点P2对应的初步的亮度和色度信号；

第一判断单元303，将当前点P、当前点的上一行和上两行对应像素点P1、P2的色度值两两比较，得到三个色度差的幅度值，以及当前点P的第一判断值J1；

第二判断单元304，根据输入的当前点P、当前点的上一行和上两行对应像素点P1、P2的色度信号，判断是否相等得到当前点P的第二判断值J2；

第三判断单元305，判断输入的当前点P、当前点的上一行和上两行对应像素点P1、P2的亮度信号是否相等，得到当前点P的第三判断值J3；

第四判断单元306，对第一判断值J1、第二判断值J2、第三判断值J3进行逻辑与运算，得到当前点P的弱色高频标志位J；

自适应处理单元307，根据当前点P的弱色高频标志位J确定当前点P的滤波方式，根据三个色度差的幅度M_c1、M₁₂、M_c2确定当前点P的图像相关性，从当前点P、当前点的上一行和上两行对应像素点P1、P2中选择参与梳状滤波的点，从而得到当前点滤波后的点P’。

所述第一判断单元303包括：

色度差幅度计算单元，当前点P、当前点的上一行对应像素点P1、当前点的上两行对应像素点P2两两之间计算色度差的幅度，得到三个色度差幅度值M_c1、M₁₂、M_c2；

色度差幅度比较单元，通过比较三个色度差幅度值M_c1、M₁₂、M_c2是否小于用户设定的第一阈值R1，判断三个像素点的色度分量是否全部相等比较当前点P、当前点的上一行对应像素点P1、当前点的上两行对应像素点P2的色度分量是否全部相等，若相等，则第一判断值J1＝1；否则第一判断值J1＝0。

所述第二判断单元304包括：

色度比较单元，比较当前点P和当前点的上一行对应像素点P1，当前点的上一行和上两行对应像素点P1和P2的有符号色度分量是否相等，若均相等则第二判断值J2＝1，否则第二判断值J2＝0。

所述第三判断单元305包括：

亮度比较单元，比较当前点P和当前点的上一行对应像素点P1、当前点的上一行对应像素点P1和当前点的上两行对应像素点P2的亮度值是否相等，若均相等则第三判断值J3＝1，否则第三判断值J3＝0。

若不考虑当前点P的垂直边界时，所述自适应处理单元307包括：

滤波方式确定单元，若当前点P的弱色高频标志位J为1则滤波模块三进行梳状滤波，否则滤波模块一进行梳状滤波；

滤波单元包括相关性确定单元、滤波模块一和滤波模块三，其中：

相关性确定单元，通过判断两个像素点之间的色度差幅度是否小于用户设定的第五阈值R4，判断两个像素点的色度是否相等，若相等表示具有相关性，否则不具有相关性；

滤波模块一，在当前点P、当前点的上一行对应像素点P1、当前点的上两行对应像素点P2中，选择具有相关性的点参与梳状滤波，当全部不具相关性时，则选择当前点的上一行对应像素点输出；

滤波模块三，在当前点P、当前点的上一行对应像素点P1、当前点的上两行对应像素点P2中，选择没有相关性的点参与梳状滤波。

若考虑当前点P的垂直边界时，所述自适应处理单元307包括：

标志位存储单元，当前点的弱色高频标志位J存储至标志位存储单元，从该标志位存储单元中读取上一行对应点的弱色高频标志位J’；

滤波方式确定单元，若当前点P处于弱色高频标志区则滤波模块三进行梳状滤波；若当前点P不处于弱色高频区，且当前点P和当前点的上一行对应像素点P1或者当前点的上一行和上两行对应像素点P1、P2之间存在垂直边界，则滤波模块二进行梳状滤波；若当前点P不处于弱色高频区，且当前点P、当前点的上一行和上两行对应像素点P1、P2之间也不存在垂直边界，则滤波模块一进行梳状滤波；

滤波模块一和滤波模块三的滤波方式与前面不考虑垂直边界时相同；另外，滤波模块二的滤波方式为：在当前点P、当前点的上一行对应像素点P1、当前点的上两行对应像素点P2中，选择没有垂直边界的点参与梳状滤波。

其中每个色度信号的个数不局限于一个分量，也可为包括两个或多个分量，如色度分量U、V，或Cb、Cr，本具体实施方式以两个色度分量U、V为例进行阐述。

根据本具体实施方式所述消除高频串色的二维自适应梳状滤波器，其对应的二维自适应梳状滤波方法具体如下：

步骤S00：当前行L逐点输入至行缓存单元301进行缓存；

步骤S01：行缓存单元301中逐点读取连续三行数据，同时读取当前点P、当前点的上一行对应像素点P1、当前点的上两行对应像素点P2至色度解调及低通滤波单元302中进行初步的亮色分离，得到的亮度信号输入至第三判断单元305，得到的色度信号分别输入至第一判断单元303和第二判断单元304；

步骤S02：第一判断单元303将当前点P、当前点的上一行和上两行对应像素点P1、P2的色度值两两比较，得到三个色度差的幅度值用M₁₂、M_c1、M_c2表示，以及当前点的第一判断值J1；

第二判断单元304根据当前点P、当前点的上一行和上两行对应像素点P1、P2的色度信号，判断是否相等得到当前点的第二判断值J2；

第三判断单元305根据当前点P、当前点的上一行和上两行对应像素点P1、P2的亮度信号是否相等，得到当前点P的第三判断值J3；

步骤S03：所述第四判断单元306对第一判断值J1、第二判断值J2、第三判断值J3进行逻辑与运算，得到当前点P的弱色高频标志位J；

步骤S04：自适应处理单元307根据当前点的弱色高频标志位J确定当前点P的滤波方式，再根据三个幅度差M₁₂、M_c1、M_c2确定当前点P的图像相关性，从当前点P、当前点的上一行和上两行对应像素点P1和P2中选择参与梳状滤波的点，从而得到当前点滤波后的点P’。

其中，所述第一判断单元303的判断方法如下：

步骤S100：输入相邻三行数据L2、L1、L的对应三个像素点P2、P1和P的U、V色度值，分别为U2、U1、U_c及V2、V1、V_c；

步骤S101计算当前输入的三个像素点中两两之间的色度分量差的幅度，色度分量差的计算公式如下：

U₁₂＝U1-U2，V₁₂＝V1-V2；

U_c1＝U_c-U1，V_c1＝Vc-V1；

U_c2＝U_c-U2，V_c2＝V_c-V2；

其中，三个像素点的色度值是有符号数，符号表示了相位信息。将上述色度信号差值带入以下公式(1)，分别计算当前点P、当前点的上一行对应像素点P1、当前点的上两行对应像素点P2两两之间的的色度差幅度：

$\mathrm{Mag}(x,y)=\sqrt{x^2+y^2}---\left(1\right)$

则计算Mag(U₁₂，V₁₂)得到当前点P的上一行和上两行对应像素点P1和P2的色度差幅度，用M₁₂表示；计算Mag(U_c1，V_c1)得到当前点P与上一行对应像素点P1之间的色度差幅度，用M_c1表示；计算Mag(U_c2，V_c2)得到当前点P与上两行对应像素点P2之间的色度差幅度，用M_c2表示；

步骤S102：将步骤S101中计算得到的三个色度差幅度M₁₂、M_c1、M_c2与一设定的阈值进行比较，用R1表示该设定的阈值；

步骤S103：只有当步骤S102中得到的三个色度差幅度M₁₂、M_c1、M_c2均小于所述设定的阈值R1时，则设定第一判定值J1为1，表示通过第一判断单元303得到的当前点处于弱色高频区；否则设定第一判定值J1为0。

所述阈值R1可由用户设定的一接近于零的数，其设定的大小决定了判断的精度。

所述第二判断单元304的判断方法如下：

步骤S200：输入相邻三行数据L2、L1、L的对应三个像素点P2、P1和P的U、V色度值；

步骤S201：分别计算相邻两行像素点的色度值对应相加，该色度值为有符号数，相加后得到两组数值；

步骤S202：分别判断两组数值与零的接近程度，当两组数值都接近于零或等于零时，则设定第二判断单元304的判断结果J2为1，表示经过第二判断单元304判断当前点处于弱色高频区域；否则设定第二判断单元304的判断结果J2为0。

其中，判断两个数值的接近程度时，可通过设定一个接近于零的阈值R2，使步骤S201计算得到的两个数值在±R2之间。

所述第三判断单元305的判断方法如下：

步骤S300：输入相邻三行数据L1、L2、L的对应三个像素点P2、P1和P的亮度值；

步骤S301：通过计算三个像素点中两个相邻像素点的亮度值差，即Y和Y1、Y1和Y2的差值，比较三个亮度值的幅度的接近程度，设定当前点P和上一行的对应像素点P1的亮度差值用Diff_y_y1表示；

步骤S302：三个亮度值的幅度相等时，第三判断单元305的判断结果J3为1，表示第三判断单元305的结果为弱色高频区域；否则第三判断单元305的判断结果J3为0；

步骤S303：输出第三判断单元305的判断结果J3和当前点P和上一行的对应像素点P1的亮度差值Diff_y_y1。

其中所述步骤S301中比较三个亮度的幅度的接近程度的具体方法可为：设置一个接近零的阈值R3，当相邻两个亮度的差值的绝对值均小于该设定的阈值R3时，则表示三个亮度值的幅度相等，否则表示三个亮度值的幅度不相等。

当不考虑当前点P的垂直边界时，所述自适应处理单元的具体实现方法如下：

步骤S500：当前点的弱色高频标志位J＝1时，表示当前点P处于弱色高频区域，按照滤波方式三进行梳状滤波；

步骤S501：当前点的弱色高频标志位J＝0时，表示当前点P不处于弱色高频区域，按照滤波方式一进行梳状滤波。

当考虑当前点P的垂直边界时，所述自适应处理单元的具体实现方法则为：

步骤S510：将当前点P的弱色高频标志位J存储至标志位存储单元，从该标志位存储单元中读取上一行对应点的弱色高频标志位J’；

步骤S511：当前点的弱色高频标志位J＝1时，表示当前点P处于弱色高频区域，按照滤波方式三进行梳状滤波；否则，进入步骤S512作进一步判断；

步骤S512：若当前点P的弱色高频标志位J＝0且上一行对应点的弱色高频标志位J’＝1，则表示当前点和上一行对应点之间存在垂直边界过渡，按照滤波方式二进行梳状滤波；

否则，进入步骤S513的判断；

步骤S513：若当前点P的弱色高频标志位J＝0、上一行对应点的弱色高频标志位J’＝0，且当前点P和上一行对应像素点P1的亮度差值Diff_y_y1小于一设定的阈值R4时，则表示当前点的上一行对应像素点P1和上两行对应像素点P2之间存在边界，从而按照滤波方式二进行梳状滤波；

否则，按照滤波方式一进行梳状滤波。

其中，阈值R4可由用户根据需要的精确度设置和调节，为一接近零的数，从而表示当前点P和上一行对应像素点P1相等。

以下详细说明三种滤波方式的滤波方法：

上述滤波方式一为如图1所示的现有技术中的梳状滤波原则，根据输入的三个色度差幅度M₁₂、M_c1、M_c2，判断当前点P、当前点的上一行对应像素点P1、以及当前点的上两行对应像素点P2的相关性，再根据如图1所示的规则选择参与梳状滤波的点。

其中，相关性的判断原则是判断两个像素点的色度差幅度是否为零或接近于零，若是则表示两个像素点具有相关性，若不是则不具有相关性。其中通过比较两个像素点之间的色度差幅度小于一个设定的阈值R5来判断其是否等于零或接近于零，该阈值为用户设定的，越小则越接近零。

若当前点P与上一行对应像素点P1在图像上具有相关性，则采用该两个像素点加权平均来消除串扰，如图1的第一列所示；

若当前点的上一行和上两行的对应像素点P1、P2在图像上具有相关性，则采用该两个像素点加权平均来消除串扰，如图1的第二列所示；

若当前点P、当前点的上一行对应像素点P1、当前点的上两行对应像素点P2均不具有相关性时，则选择上一行对应像素点P1直接输出；相反，若三个点均具有相关性时，则选择三个点进行加权平均来消除串扰，其中加权平均公式为其中参与运算的是像素点P、像素点P1、像素点P2的CVBS值。

上述滤波方式三为如图4所示的梳状滤波原则，其中相关性的判断与滤波方式一相同，根据输入的三个色度差幅度M₁₂、M_c1、M_c2是否为零或接近于零，判断当前点P、当前点的上一行对应像素点P1、以及当前点的上两行对应像素点P2的相关性。当得到三个点P2、P1、P点的相关性后，根据图4所示原则选择参与当前点的梳状滤波。

若当前点P与上一行对应像素点P1在图像上具有相关性，则采用当前点的上一行对应像素点P1和当前点的上两行对应像素点P2加权平均来消除串扰，如图4的第一列所示；

若当前点的上一行和上两行的对应像素点P1、P2在图像上具有相关性，采用当前点P和当前点的上一行对应像素点P1加权平均来消除串扰，如图4的第二列所示；

若当前点P、当前点的上一行对应像素点P1、当前点的上两行对应像素点P2均不具有相关性时，则选择该三个点进行加权平均来消除串扰，其中加权平均公式为其中参与运算的为像素点P、像素点P1、像素点P2的CVBS值。

上述滤波方式二的梳状滤波原则为：

若当前点P和当前点的上一行对应像素点P1之间存在垂直边界过渡时，则选择当前点的上一行对应像素点P1和当前点的上两行对应像素点P2参与梳状滤波；

若当前点的上一行和上两行对应像素点之间存在垂直边界过渡时，则选择当前点P和当前点的上一行对应像素点P1参与梳状滤波。

值得注意的是，本发明参与梳状滤波的行数不局限于本具体实施方式所述的三行，其它只要符合本发明弱色高频区域和垂直边界的判断原则，及针对弱色高频区域和垂直边界区域采用特定的滤波方法的技术方案，均属于本发明保护的范围。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种消除高频串色的二维自适应梳状滤波方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

当前行复合全电视信号逐点输入至行缓存单元进行缓存；

行缓存单元中逐点读取连续三行数据，得到的当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点在色度解调及低通滤波单元中进行初步的亮色分离，输出初步的亮度信号和色度信号；

第一判断单元将当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点的色度值两两比较，得到三个色度差的幅度值，以及当前点的第一判断值；

第二判断单元根据输入的当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点的色度信号，判断是否相等得到当前点的第二判断值；

第三判断单元判断输入的当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点的亮度信号是否相等，得到当前点的第三判断值；

第四判断单元对第一判断值、第二判断值、第三判断值进行逻辑与运算，得到当前点的弱色高频标志位；

自适应处理单元根据当前点的弱色高频标志位确定当前点的滤波方式，根据三个色度差的幅度确定当前点的图像相关性，从当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点中选择参与梳状滤波的点，输出当前点滤波后的点；

所述第一判断单元得到第一判断值的具体方法如下：

输入当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点的色度分量；

为判断三个像素点之间的色度分量是否相等，计算当前输入的三个像素点中两两之间的色度分量差的幅度；

将计算得到的三个色度分量差的幅度与用户设定的第一阈值进行比较；

当所述三个色度分量差的幅度均小于所述设定的第一阈值时，则第一判定值为1；否则第一判定值为0；

所述第二判断单元得到第二判断值的具体方法如下：

输入当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点的色度分量；

分别将相邻两行像素点的色度分量对应相加，该色度分量为有符号数，相加后得到两组数值；

分别将所述两组数值与用户设定的第二阈值进行比较，当两组数值中所有的数据的绝对值都小于该阈值时，则第二判断单元的判断结果为1，表示经第二判断单元判断当前点处于弱色高频区域；否则第二判断单元的判断结果为0；

所述第三判断单元得到第三判断值的具体方法如下：

输入当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点的亮度值；

通过计算三个像素点中当前点和当前点的上一行对应像素点、当前点的上一行对应像素点和当前点的上两行对应像素点的亮度值差值，将所述两个亮度差值与用户设定的第三阈值比较，判断当前点和当前点的上一行对应像素点，及当前点的上一行对应像素点和当前点的上两行对应像素点的亮度值是否相等；

所述两个亮度差值的绝对值均小于所述第三阈值时，第三判断单元的判断结果为1；否则第三判断单元的判断结果为0。

2.根据权利要求1所述的梳状滤波方法，其特征在于，所述当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点的色度分量是有符号数。

3.根据权利要求1所述的梳状滤波方法，其特征在于，当不考虑当前点的垂直边界时，所述滤波方式的确定方法具体如下：

当前点的弱色高频标志位为1时，则表示当前点处于弱色高频区域，按照滤波方式三进行梳状滤波，选择输入点中没有相关性的点参与梳状滤波；

当前点的弱色高频标志位为零时，则表示当前点不处于弱色高频区域，按照滤波方式一进行梳状滤波，选择输入点中具有相关性的点参与梳状滤波。

4.根据权利要求1所述的梳状滤波方法，其特征在于，当考虑当前点的垂直边界滤波时，所述滤波方式的确定方法具体如下：

将当前点的弱色高频标志位存储至标志位存储单元，从该存储单元中读取上一行对应点的弱色高频标志位；

若当前点的弱色高频标志位为1时，则表示当前点处于弱色高频区域，按照滤波方式三进行梳状滤波，选择输入点中没有相关性的点参与梳状滤波；

若当前点的弱色高频标志位为零时，进一步判断上一行对应点的弱色高频标志位：

若上一行对应点的弱色高频标志位为1，则表示当前点和上一行对应点之间存在垂直边界过渡，按照滤波方式二进行梳状滤波，选择没有垂直边界的点进行梳状滤波；

若上一行对应点的弱色高频标志位为0，通过比较当前点和上一行对应像素点的亮度差值是否小于用户设定的第四阈值，判断当前点和上一行对应像素点的亮度是否相等：

若相等则表示当前点的上一行对应像素点和上两行对应像素点之间存在边界，按照滤波方式二进行梳状滤波，选择没有垂直边界的点进行梳状滤波；

若不相等，按照滤波方式一进行梳状滤波，选择输入点中具有相关性的点参与梳状滤波。

5.根据权利要求3或4所述的梳状滤波方法，其特征在于，所述滤波方式三的滤波方法按如下步骤进行：

判断图像的相关性：通过判断两个像素点之间的色度差幅度是否小于用户设定的第五阈值，判断两个像素点的色度是否相等，若相等表示具有相关性，否则不具有相关性；

若当前点与上一行对应像素点在图像上具有相关性，采用当前点的上一行对应像素点和当前点的上两行对应像素点参与梳状滤波；

若当前点的上一行和上两行的对应像素点在图像上具有相关性，采用当前点和当前点的上一行对应像素点参与梳状滤波；

若当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点均不具有相关性时，则选择该三个像素点参与梳状滤波。

6.根据权利要求4所述的梳状滤波方法，其特征在于，所述滤波方式二的滤波方法按如下步骤进行：

若当前点和当前点的上一行对应像素点之间存在垂直边界过渡时，则选择当前点的上一行对应像素点和当前点的上两行对应像素点参与梳状滤波；

若当前点的上一行和上两行对应像素点之间存在垂直边界过渡时，则选择当前点和当前点的上一行对应像素点参与梳状滤波。

7.一种消除高频串色的二维自适应梳状滤波器，其特征在于，该梳状滤波器包括：

行缓存单元，缓存输入的复合全电视信号；

色度解调及低通滤波单元，从行缓存单元中逐点读取当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点的复合全电视信号进行初步的亮色分离，输出初步的亮度信号和色度信号；

第一判断单元，将当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点的色度值两两比较，得到三个色度差的幅度值，以及当前点的第一判断值；

第二判断单元，根据输入的当前点、当前点的上一行对应像素点、当前行的上两行对应像素点的色度信号，判断是否相等得到当前点的第二判断值；

第三判断单元，判断输入的当前点、当前点的上一行对应像素点、当前行的上两行对应像素点的亮度信号是否相等，得到当前点的第三判断值；

第四判断单元，对第一判断值、第二判断值、第三判断值进行逻辑与运算，得到当前点的弱色高频标志位；

自适应处理单元，根据当前点的弱色高频标志位确定当前点的滤波方式，根据三个色度差的幅度确定当前点的图像相关性，从当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点中选择参与梳状滤波的点，从而得到当前点滤波后的点；

所述第一判断单元包括：

色度差幅度计算单元，当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点两两之间计算色度差的幅度，得到三个色度差幅度值；

色度差幅度比较单元，通过比较三个色度差幅度值是否小于用户设定的第一阈值，判断三个像素点的色度分量是否全部相等，若相等，则第一判断值等于1；否则第一判断值等于零；

所述第二判断单元包括：

色度比较单元，比较当前点和当前点的上一行对应像素点，当前点的上一行和上两行对应像素点的有符号色度分量是否相等，若均相等则第二判断值为1，否则第二判断值为零；

所述第三判断单元包括：

亮度比较单元，比较当前点和当前点的上一行对应像素点、当前点的上一行对应像素点和当前点的上两行对应像素点的亮度值是否相等，若均相等则第三判断值为1，否则第三判断值为零。

8.根据权利要求7所述的梳状滤波器，其特征在于，当不考虑垂直边界时，所述自适应处理单元，包括：

滤波方式确定单元，若当前点的弱色高频标志位为1则滤波模块三进行梳状滤波，否则滤波模块一进行梳状滤波；

滤波单元包括相关性确定单元、滤波模块一和滤波模块三，其中：

相关性确定单元，通过判断两个像素点之间的色度差幅度是否小于用户设定的第五阈值，判断两个像素点的色度是否相等，若相等表示具有相关性，否则不具有相关性；

滤波模块一，在当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点中，选择具有相关性的点参与梳状滤波，当全部不具相关性时，则选择当前点的上一行对应像素点输出；

滤波模块三，在当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点中，选择没有相关性的点参与梳状滤波。

9.根据权利要求7所述的梳状滤波器，其特征在于，当考虑垂直边界时，所述自适应处理单元，包括：

标志位存储单元，当前点的弱色高频标志位存储至标志位存储单元，从该标志位存储单元中读取上一行对应点的弱色高频标志位；

滤波方式确定单元，若当前点处于弱色高频标志区则滤波模块三进行梳状滤波；若当前点不处于弱色高频区，且当前点和当前点的上一行对应像素点或者当前点的上一行和上两行对应像素点之间存在垂直边界，则滤波模块二进行梳状滤波；若当前点不处于弱色高频区，且当前点、当前点的上一行和上两行对应像素点之间也不存在垂直边界，则滤波模块一进行梳状滤波；

滤波模块一，在当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点中，选择具有相关性的点参与梳状滤波，当全部不具相关性时，则选择当前点延迟一行输出；

滤波模块二，在当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点中，选择没有垂直边界的点参与梳状滤波；

滤波模块三，在当前点、当前点的上一行对应像素点、当前点的上两行对应像素点中，选择没有相关性的点参与梳状滤波。