CN104038750B - 基于色度信号的串色抑制和yc分离方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于色度信号的串色抑制和YC分离方法、装置及系统，以解决现有技术中YC分离效果低的问题。本发明中以预分离得到的初始色度信号为样本，在一个采样周期内，对所述初始色度信号进行采样，并获取形状抑制因子的中间值，最终得到形状抑制因子，通过所述形状抑制因子指示所述初始色度信号是否串色以及串色程度；根据所述形状抑制因子，对所述初始色度信号进行串色抑制；将进行串色抑制后的色度信号作为最终色度信号，并用所述复合视频信号减去所述最终色度信号，得到最终亮度信号。通过本发明可检测出是否发生串色，并可以抑制掉串色的成分，YC分离效果较好。

Description

基于色度信号的串色抑制和YC分离方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及数字视频图像处理与显示技术领域，尤其涉及一种基于色度信号的串色抑制和YC分离方法、装置及系统。

背景技术

复合视频信号（CompositeVideoBroadcastSignal，CVBS）是由亮度信号（Luminance，也称为Y分量或亮度分量）和色度信号（Chrominance，也称为C分量或色度分量）构成，进行复合视频信号传输时，在发送端需要用编码器将色度信号和亮度信号简单的叠加在一起构成CVBS信号，然后在接收端再通过解码器解码将亮度信号与色度信号分离，以下简称YC分离。然而，由于将亮度信号与色度信号简单叠加在一起，色度信号和高频亮度信号就会占用频谱的相同部分，因此在解码时，一些亮度信息的高频部分有可能被作为色度信息解码（称为串色），一些色度信息有可能会停留在亮度信号中（称为串亮度），使得在解码器中进行YC分离时存在困难。

现有的YC分离技术，一般采用简单YC分离、2D梳状滤波、3D梳状滤波技术等。

简单YC分离技术的垂直色度解析度没有损失，但是没有采用任何串色抑制，容易串色。

2D梳状滤波（也称为场内梳状滤波）技术有很多变形，但是各有优缺点，例如传统的梳状滤波器只对垂直对齐的样本进行处理，所以传统的梳状滤波器在对角线和垂直色彩变化方面仍然有问题。

3D梳状滤波（也称为场间梳状滤波），尤其是3D运动自适应梳状滤波器可以达到很好的YC分离效果，但是要存储2场（NTSC制）或者4场（PAL制）的CVBS采样点数据，硬件成本太高。

因此，如何提供一种有效的将复合视频信号分离为亮度信号与色度信号的YC分离方法，是业界内急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于色度信号的串色抑制和YC分离方法、装置及系统，以解决现有技术中YC分离方法分离效果不好，成本较高的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明一方面提供了一种基于色度信号的串色抑制方法，该方法包括：

在一个采样周期T内，对色度信号进行采样，其中，T为使所述色度信号波形为一个完整正弦波的时长；

根据采样点P、Q、R与S对应的幅度值，获取至少一个形状抑制因子的中间值，其中，P与Q为前T/2内的相邻采样点，R与S为后T/2内的相邻采样点，且P与R的时间间隔为T/2，Q与S的时间间隔为T/2；

根据所述至少一个形状抑制因子的中间值按照设定的方式确定形状抑制因子sf，其中，所述sf用于表示所述色度信号相对标准色度信号发生串色的严重程度；

根据所述形状抑制因子sf判断所述色度信号是否发生串色；

当发生串色时，将所述色度信号对应的色度分量值乘以所述形状抑制因子，进行串色抑制。

本发明还提供了一种复合视频信号分离为亮度信号与色度信号的方法，该方法包括：

将复合视频信号预分离为初始亮度信号和初始色度信号；

在一个采样周期T内，对色度信号进行采样，其中，T为使所述色度信号波形为一个完整正弦波的时长；

根据采样点P、Q、R与S对应的幅度值，获取至少一个形状抑制因子的中间值，其中，P与Q为前T/2内的相邻采样点，R与S为后T/2内的相邻采样点，且P与R的时间间隔为T/2，Q与S的时间间隔为T/2；

根据所述至少一个形状抑制因子的中间值按照设定的方式确定形状抑制因子sf，其中，所述sf用于表示所述初始色度信号与标准色度信号相比发生串色的严重程度；

根据所述形状抑制因子sf判断所述初始色度信号是否发生串色；

当发生串色时，将所述初始色度信号对应的色度分量值乘以所述形状抑制因子，对所述初始色度信号进行串色抑制，将进行串色抑制后的色度信号作为最终色度信号；

当未发生串色时，则不进行串色抑制，将所述初始色度信号作为最终色度信号；

利用所述复合视频信号的信号幅度值减去所述最终色度信号的色度分量值，得到最终亮度信号。

本发明另一方面还提供了一种串色抑制装置，该装置包括：

采样模块，用于在一个采样周期T内，对色度信号进行采样，其中，T为使所述色度信号波形为一个完整正弦波的时长；

中间值确定模块，用于根据采样点P、Q、R与S对应的幅度值，获取至少一个形状抑制因子的中间值，其中，P与Q为前T/2内的相邻采样点，R与S为后T/2内的相邻采样点，且P与R的时间间隔为T/2，Q与S的时间间隔为T/2；

形状抑制因子确定模块，用于根据所述中间值确定模块确定的至少一个形状抑制因子的中间值按照设定的方式确定形状抑制因子sf，其中，所述sf用于表示所述色度信号与标准色度信号相比发生串色的严重程度；

判断模块，用于根据所述形状抑制因子sf判断所述色度信号是否发生串色；

串色抑制模块，用于当发生串色时，将所述色度信号对应的色度分量值乘以所述形状抑制因子，进行串色抑制。

本发明还提供了一种复合视频信号分离为亮度信号与色度信号的系统，该装置包括上述串色抑制装置，还包括：

预分离装置，用于将复合视频信号预分离为初始亮度信号和初始色度信号；

信号确定装置，用于将所述串色抑制模块进行串色抑制后的色度信号作为最终色度信号，并用所述复合视频信号的信号幅度值减去所述最终色度信号的色度分量值，得到最终亮度信号。

本发明提供的基于色度信号的串色抑制和YC分离方法、装置及系统，对色度信号进行采样，并得到形状抑制因子，根据得到的形状抑制因子对色度信号进行串色抑制，能够抑制掉串色的成分，提高了YC分离效果。

附图说明

图1为本发明实施例一中基于色度信号的串色抑制方法流程图；

图2为采样信号的相位完全和无串色的色度信号同相的采样示意图；

图3为采样信号的相位比无串色的色度信号相位提前的采样示意图；

图4为采样信号的相位比无串色的色度信号相位落后的采样示意图；

图5为本发明实施例二中YC分离方法流程图；

图6为本发明实施例三中YC分离方法流程示意图；

图7为本发明实施例三中预分离后得到的某一时刻初始色度信号样本示意图；

图8为本发明实施例四提供的串色抑制装置构成示意图；

图9为本发明实施例四提供的又一串色抑制装置示意图；

图10为本发明实施例四提供的串色抑制装置局部构成图；

图11为本发明实施例五提供的YC分离系统构成示意图。

具体实施方式

本发明提供的基于色度信号的串色抑制方法，对色度信号进行采样后，获取反应色度信号是否发生串色严重程度的串色抑制因子sf，然后利用确定的sf与色度信号的色度分量值相乘，进行串色抑制，得到最终所需的色度信号，能够更好的获取色度信号，以便提高YC分离效果。

本发明实施例一提供的基于色度信号的串色抑制方法，实现过程如图1所示，包括：

步骤S101：对色度信号进行采样。

具体的，复合视频信号分离得到的色度信号具有更好调制解调特性，因此本发明实施例中以复合视频信号分离得到的色度信号作为样本，进行串色抑制。

本发明实施例中在设定的采样时长T内采样色度信号；其中，本发明实施例中一个采样周期是指色度信号的一个正弦波周期，进行采样时，可根据不同的滤波器采取不同的采样方式。

步骤S102：获取至少一个形状抑制因子的中间值。

具体的，本发明实施例中为获取反映色度信号相对标准色度信号是否发生串色以及串色程度的形状抑制因子，可通过选取多个中间值，更加准确的确定形状抑制因子。在确定形状抑制因子中间值时可通过采样点P、Q、R与S对应的幅度值进行获取。当然获取至少一个形状抑制因子的中间值的方式可有多种，例如可采用如下计算方式进行获取：

sf_N＝sfunction(p,q,r,s)；

sfunction()表示一种动态系统的计算机语言函数，是system-function的缩写，采用一种特定的调用语法，提供给用户自己编写程序来满足自己要求模型的接口，它使函数和Simulink解法器进行扩展Simulink模块库，而具体实现可采用多种方式，本发明实施例对sfunction()的具体表达式的优选方式进行举例说明：

（1）优选的sfunction()的具体表达式一：

${\mathrm{sf}}_N=\mathrm{sfunction}(p,q,r,s)=\frac{\min (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))}{\max (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))};$

其中，p、q、r与s分别为采样点P、Q、R与S对应的幅度值，p与q为前半采样周期内的相邻采样点对应的幅度值，r与s为后半采样周期内相邻采样点对应的幅度值，且p与r对应采样点的时间间隔为T/2，q与s对应采样点的时间间隔为T/2；sf_N表示形状抑制因子的中间值，abs(x)函数表示取x的绝对值，min(x，y)函数表示取x，y之间较小者，max(x，y)函数表示取x，y之间较大者，N为正整数。

（2）优选的sfunction()的具体表达式二：

${\mathrm{sf}}_N=\mathrm{sfunction}(p,q,r,s)=1-\frac{\max (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))-\min (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))}{\max (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))+\min (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))};$

其中，p与q为前半采样周期内的相邻采样点对应的幅度值，r与s为后半采样周期内相邻采样点对应的幅度值，且p与r对应采样点的时间间隔为T/2，q与s对应采样点的时间间隔为T/2；sf_N表示形状抑制因子的中间值，abs(x)函数表示取x的绝对值，min(x，y)函数表示取x，y之间较小者，max(x，y)函数表示取x，y之间较大者，N为正整数。

（3）优选的sfunction()的具体表达式三：

${\mathrm{sf}}_N=\mathrm{sfunction}(p,q,r,s)=\frac{\max (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))+\min (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))}{\max (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))\×2};$

其中，p与q为前半采样周期内的相邻采样点对应的幅度值，r与s为后半采样周期内相邻采样点对应的幅度值，且p与r对应采样点的时间间隔为T/2，q与s对应采样点的时间间隔为T/2；sf_N表示形状抑制因子的中间值，abs(x)函数表示取x的绝对值，min(x，y)函数表示取x，y之间较小者，max(x，y)函数表示取x，y之间较大者，N为正整数。

需要特别指出的是，上述三种优选的sfunction()表达式仅仅是为了举例说明本说明的若干种实现方式，本发明的保护范围并不引以为限。

接下来的说明中，以优选的sfunction()的具体表达式一为例。

优选的，形状抑制因子中间值个数的选取可根据色度信号的采样点个数进行确定，本发明实施例中以设定他采样时长为一个采样周期为例，在一个采样周期内包括5个采样点，且首尾的两个采样点分别与相邻采样周期的两个采样点共用，所以一个采样周期内真正的采样点数是4个（0.5+1+1+1+0.5=4），这与复合视频信号常用的4f_sc（f_sc是正交平衡调幅信号对应制式标准的副载波频率，PAL(PhaseAlternationLine，相位逐行交变)制式和NTSC(NationalTelevisionSystemsCommittee，国家电视制式委员会)制式的色度信号都为正交平衡调幅信号，NTSC制式的副载波频率为3.58MHz，PAL制式的副载波频率为4.43MHz）采样条件是吻合的，获取2个形状抑制因子中间值为例进行说明，当然并不引以为限。

进一步的，在同一个采样周期内，色度信号的幅度值是不会发生变化的，色度信号的幅度值发生变化只能发生在采样周期间，根据4f_sc采样信号的相位和无串色的色度信号的相位关系，把采样后的色度信号分为下面3种情况：

第一种情况

如图2所示，在一个采样周期内，如果4f_sc的采样信号的相位完全和无串色的色度信号同相，则在4f_sc采样条件下，无串色的色度信号被采样后的信号是左右对称的，称为标准色度信号采样样本类型1。

在图2中，采样点P、Q、R、S和T分别是一个采样周期内的5个采样点，其中T也是下一个采样周期(记为P1、Q1、R1、S1和T1)的第一个采样点。P`、Q`、R`、S`和T`分别是P、Q、R、S和T在另一个时间点上的采样点。由于4f<sub>sc</sub>的采样信号的相位和无串色的色度信号完全同相，由简单几何学可得QP`=R`S，Q`R=TS`，考虑到信号噪声，可记为QP`≈R`S，Q`R≈TS`。

用数学形式表示为：

假设P（P`）、Q(Q`)、R(R`)、S(S`)和T(T`)的幅度值分别表示为p、q、r、s和t，

若 ${\mathrm{sf}}_1=\frac{\min (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))}{\max (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))},$ 则sf₁≈1；

若 ${\mathrm{sf}}_2=\frac{\min (\mathrm{abs}(r-q),\mathrm{abs}(s-t))}{\max (\mathrm{abs}(r-q),\mathrm{abs}(s-t))},$ 则sf₂≈1。

上述表达式中，abs(x)函数表示取x的绝对值，min(x，y)表示取x，y二者之间较小者，max(x，y)表示取x，y二者之间较大者。

第二种情况

如图3所示，在一个采样周期内，如果4f_sc的采样信号的相位比无串色的色度信号相位提前，则无串色的色度信号被采样后的信号是不对称的，称为标准色度信号采样样本类型2。

在图3中，采样点P、Q、R、S和T分别是一个采样周期内的5个采样点，其中T也是下一个采样周期(记为P1、Q1、R1、S1和T1)的第一个采样点。P`、Q`、R`、S`和T`分别是P、Q、R、S和T在另一个时间点上的采样点。4f<sub>sc</sub>的采样信号的相位相对于无串色的色度信号的相位提前了，由简单几何学可得Q`R=TS`，考虑到信号噪声，可记为Q`R≈TS`，而QP`和R`S长度关系不能确定。

上述描述用数学形式表示为：

假设P（P`）、Q(Q`)、R(R`)、S(S`)和T(T`)的幅度值分别表示为p、q、r、s和t，

若 ${\mathrm{sf}}_1=\frac{\min (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))}{\max (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))},$ 则sf₁≤1；

若 ${\mathrm{sf}}_2=\frac{\min (\mathrm{abs}(r-q),\mathrm{abs}(s-t))}{\max (\mathrm{abs}(r-q),\mathrm{abs}(s-t))},$ 则sf₂≈1。

上述表达式中，abs(x)函数表示取x的绝对值，min(x，y)表示取x，y二者之间较小者，max(x，y)表示取x，y二者之间较大者。

第三种情况

如图4所示，在一个采样周期内，如果4f_sc的采样信号的相位比无串色的色度信号相位落后，则无串色的色度信号被采样后的信号是不对称的，但是和图3所示的情况不同，称为标准色度信号采样样本类型3。

在图4中，采样点P、Q、R、S和T分别是一个采样周期内的5个采样点，其中T也是下一个采样周期(记为P1、Q1、R1、S1和T1)的第一个采样点。P`、Q`、R`、S`和T`分别是P、Q、R、S和T在另一个时间点上的采样点。图4中，4f<sub>sc</sub>的采样信号的相位相比无串色的色度信号相位提前，由简单几何学可得QP`=R`S，考虑到信号噪声，可记为QP`≈R`S，而Q`R和TS`长度关系不能确定。

用数学形式表示为：

假设P（P`）、Q(Q`)、R(R`)、S(S`)和T(T`)的幅度值分别表示为p、q、r、s和t，用优选的sfunction()具体表达式一做形状抑制因子的中间值计算后，

若 ${\mathrm{sf}}_1=\frac{\min (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))}{\max (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))},$ 则sf₁≈1；

若 ${\mathrm{sf}}_2=\frac{\min (\mathrm{abs}(r-q),\mathrm{abs}(s-t))}{\max (\mathrm{abs}(r-q),\mathrm{abs}(s-t))},$ 则sf₂≤1。

其中，abs(x)函数表示取x的绝对值，min(x，y)表示取x，y二者之间较小者，max(x，y)表示取x，y二者之间较大者。

步骤S103：确定形状抑制因子。

具体的，通过步骤S102中上述三种情况分析可知，标准色度信号采样样本形状抑制因子sf≈1时，色度信号样本无串色；如果色度信号样本有串色，则sf<1，且sf越小，表明和标准色度信号采样样本色度信号样本的差别越大，串色越严重。因此，本发明中可根据实际情况确定最终的形状抑制因子sf。

优选的，本发明实施例中若只确定了一个形状抑制因子中间值，则直接将该一个形状抑制因子中间值作为最终的形状抑制因子，为了提高精度，当确定至少两个形状抑制因子时，可采用如下方式确定形状抑制因子：

当根据实际获得的形状抑制因子中间值相差不是很大时，可采用对上述至少两个形状抑制因子的中间值求平均，然后将得到的平均值作为形状抑制因子；或

当形状抑制因子相差比较大，并且需要抑制的程度比较大时，可对上述至少两个形状抑制因子的中间值进行排序，将得到的最大值作为形状抑制因子；或

当形状抑制因子相差比较大，并且需要抑制的程度比较小时，可对上述至少两个形状抑制因子的中间值进行排序，将得到的最小值作为形状抑制因子。

需要说明的是，本发明实施例中上述确定形状抑制因子的方式，仅作为优选的实施方式，用于举例说明，并不引以为限，其他任何基于同一种理念的获取方式，都在本发明的保护范围内。

步骤S104：根据形状抑制因子sf判断色度信号是否发生串色。

具体的，当发生串色时，则转至步骤S105，否则，则不进行串色抑制。

步骤S105：对色度信号进行串色抑制，得到串色抑制后的色度信号。

具体的，本发明实施例中以sf作为系数，与带有串色的色度信号的色度分量值做乘法运算，即可减小色度样本的幅度值，减弱串色。

本发明实施例中对色度信号进行采样后，获取反映色度信号是否发生串色严重程度的串色抑制因子sf，然后利用确定的sf与初始色度信号的色度分量值相乘，进行串色抑制，能够更好的获取色度信号，以便提高YC分离效果。

进一步的，由于形状抑制因子能够反映色度信号的串色程度，而本发明实施例中在确定了形状抑制因子以后，可以预先判断色度信号是否发生串色，若发生串色，则可进行相应的串色抑制，若未发生串色，则可不做串色抑制，直接将色度信号作为最终所需的色度信号，进一步节省资源。

优选的，由于sf为不大于1的非负数，因此本发明实施例中可将获取得到的sf与设定的阈值阈值THR(0<THR<1)进行比较，判断色度信号是否发生串色，当形状抑制因子sf小于设定的阈值THR(0<THR<1)，表明发生串色，需进行抑制，此时，以采样周期为单位，将色度信号对应的色度分量值乘以得到的形状抑制因子sf，进行串色抑制，将进行串色抑制后的色度信号作为最终所需的色度信号。

当形状抑制因子sf大于等于THR，即色度信号未发生串色时，可将原始的色度信号直接作为最终所需的色度信号。

本发明实施例中通过上述方法，能够检测出色度信号是否发生串色，并且可用量化的形状抑制因子来表示串色的严重程度，进而抑制掉串色的成分，能够更好的进行串色抑制。

本发明实施例二基于实施例一中提供的串色抑制方法，提供了一种将复合视频信号分离为亮度信号与色度信号的YC分离方法，在保证良好分离效果的同时，降低成本。

以下将结合附图对本发明提供的复合视频信号分离为亮度信号与色度信号的YC分离方法，做进一步详细的说明，当然并不引以为限。

如图5所示，为本发明实施例二提供的复合视频信号分离为亮度信号与色度信号的实现过程示意图，包括：

步骤S501：将复合视频信号预分离为初始亮度信号和初始色度信号。

具体的，本发明实施例中在进行复合视频信号分离为初始亮度信号与色度信号的过程，可采用任何YC分离技术进行分离，本发明实施例中采用如下方式：

1）、用4f_sc对复合视频信号进行采样。

具体的，f_sc是正交平衡调幅信号对应制式标准的副载波频率，PAL(PhaseAlternationLine，相位逐行交变)制式和NTSC(NationalTelevisionSystemsCommittee，国家电视制式委员会)制式的色度信号都为正交平衡调幅信号，NTSC制式的副载波频率为3.58MHz，PAL制式的副载波频率为4.43MHz。

2）、在采样后的复合视频信号中，选择行间数据。

在4f_sc采样条件下，时间轴上相邻两个采样点的采样相位差为90°，所以可根据不同的滤波器采取不同的采样方式，为满足水平方向的梳状滤波器相位差为180°的要求，可隔点取样使最终获得的行间数据对应的采样点的相位差为180°。

优选的，对于不同制式的正交平衡调幅信号的采样方式也可灵活设置，如PAL制式，一行包括1135（奇数）个采样点，所以行间对应采样点的相位相差为90°，需要隔行采样选取，满足垂直方向的梳状滤波器相位差为180°的要求；而NTSC值有910（偶数）个采样点，所以行间对应采样点的相位相差为180°，选取相邻行即可满足要求。

3）、将选择的行间数据对应的复合视频信号预分离为初始亮度信号和初始色度信号。

步骤S502：在一个采样周期内，对初始色度信号进行采样。

具体的，本发明实施例中对初始色度信号进行采样时，获取的采样点个数可根据实际情况进行确定，优选的，本发明实施例中采用步骤S201中采样复合视频信号时，可依次在一个采样周期内采样P、Q、R、S和T五个采样点，对应幅度值分别为p、q、r、s和t，且首尾两个采样点P和T为与相邻采样周期共用的采样点。

步骤S503：获取至少一个形状抑制因子的中间值。

具体的，本发明实施例中可按照步骤S102优选的sfunction()具体表达式一，即在一个采样周期内，根据实际情况获取多个形状抑制因子的中间值。

其中，p、q、r与s分别为采样点P、Q、R与S对应的幅度值，且p与r对应采样点的时间间隔为T/2，q与s对应采样点的时间间隔为T/2；sf_N表示形状抑制因子的中间值，abs(x)函数表示取x的绝对值，min(x，y)函数表示取x，y之间较小者，max(x，y)函数表示取x，y之间较大者，N为正整数。

优选的，本发明实施例中采样点为P、Q、R、S和T五个采样点时，可确定两个形状抑制因子的中间值。

步骤S504：根据形状抑制因子中间值，按照设定方式确定形状抑制因子。

优选的，本发明实施例中对初始色度信号进行色度形状判断，得到形状抑制因子的过程可采用如下方式：

依次在一个采样周期内采样P、Q、R、S和T五个采样点，对应幅度值分别为p、q、r、s和t，且首尾两个采样点P和T为与相邻采样周期共用的采样点；

优选的sfunction()具体表达式一做形状抑制因子的中间值计算：

${\mathrm{sf}}_1=\frac{\min (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))}{\max (\mathrm{abs}(p-q),\mathrm{abs}(r-s))};$

${\mathrm{sf}}_2=\frac{\min (\mathrm{abs}(r-q),\mathrm{abs}(s-t))}{\max (\mathrm{abs}(r-q),\mathrm{abs}(s-t))}.$

优选的，本发明实施例中当确定的形状抑制因子为至少两个，根据形状抑制因子中间值进行形状抑制因子确定时，可采用设定的方式进行确定，如：

对上述至少两个形状抑制因子的中间值求平均，将得到的平均值作为形状抑制因子；或

对上述至少两个形状抑制因子的中间值进行排序，将得到的最大值作为形状抑制因子；或

对上述至少两个形状抑制因子的中间值进行排序，将得到的最小值作为形状抑制因子。

优选的，本发明实施例中采用最大值获取形状抑制因子的方法时，则sf=max(sf1，sf2)；

其中，sf1和sf2表示形状抑制因子的中间值，sf表示最终得到的形状抑制因子，abs(x)函数表示取x的绝对值，min(x，y)函数表示取x，y之间较小者，max(x，y)函数表示取x，y之间较大者。

需要说明的是，本发明实施例中上述确定形状抑制因子的方式，仅作为优选的实施方式，用于举例说明，并不引以为限，其他任何基于同一种理念的获取方式，都在本发明的保护范围内。

步骤S505：根据形状抑制因子判断初始色度信号是否发生串色，是则转至步骤S506，否则则转步骤S507。

步骤S506：根据形状抑制因子对初始色度信号进行串色抑制，得到最终色度信号。

具体的，本发明实施例中以sf作为系数，与带有串色的初始色度信号的色度分量值做乘法运算，即可减小色度样本的幅度值，减弱串色，得到最终色度信号。

步骤S507：不进行串色抑制，将上述初始色度信号作为最终色度信号。

步骤S508：利用用原始复合视频信号的信号幅度值减去所述最终色度信号的色度分量值，得到最终亮度信号。

本发明实施例中，利用复合视频信号在4f_sc采样后的采样点的特性和PAL/NTSC制的特点，挑选出具有行间对应点采样点相位差为180°的行间数据，在利用简单YC分离技术分离后，对色度样本进行色度形状判断，得出形状抑制因子sf，以进行串色抑制，即可得到最终色度信号，再用复合视频信号减去色度信号即可得到最终亮度信号。

优选的，本发明实施例中在确定了形状抑制因子之后，还可进行初始色度信号是否串色（即是否混有高频的亮度分量）的判断，通过判断结果进行相应的串色抑制，当发生串色时，则将初始色度信号对应的色度分量值乘以形状抑制因子，进行串色抑制，得到最终色度信号；当未发生串色时，则不进行串色抑制，将初始色度信号作为最终色度信号。

优选的，本发明实施例中通过形状抑制因子判断初始色度信号是否串色，可采用如下方式：

判断得到的形状抑制因子sf是否小于设定的阈值THR，其中，0<THR<1；

当sf<THR时，表明初始色度信号中混有高频亮度信号，初始色度信号有串色，且sf越小，表明和标准色度信号采样样本类型的色度信号样本的差别越大，串色越严重，必须进行抑制。此时，以采样周期为单位，将初始色度信号对应的色度分量值乘以得到的形状抑制因子sf，进行串色抑制，将进行串色抑制后的色度信号作为最终色度信号。

当sf≥THR时，表明初始色度信号中未混有高频亮度信号，初始色度信号无串色或者轻微串色，无需进行串色抑制，可将初始色度信号直接作为最终色度信号。

通过本发明实施例，进行YC分离时，可以检测出是否发生了串色，用量化的形状抑制因子来衡量串色的严重程度，并且可以抑制掉串色的成分，所以YC分离效果好。

本发明实施例三将结合实际应用对实施例二中的YC分离方法做更为详细的说明，如图6所示。

1）、用4f_sc对复合视频信号进行采样，得到复合视频信号的采样点数据。

2）、将经过4f_sc采样的复合视频信号采样点数据经过行存储器存储后并输出。

具体的，本发明实施例中采样复合视频信号后，在选择行间数据之前，可利用行存储器存储采样点数据，若干个串行连接的行存储器，可以使当前行存储器存储输入的复合视频信号采样点数据，并且采样点数据在被送达参与后继模块的同时，被写入到下一行存储器，即对于行存储器LN（N为偶数），输入的是行存储器LN-1输出的采样点数据，出书的采样点数据只被送达后继模块，行存储器LN的输出，可以看作是经过N行延时的对应采样点的数据。

因此，参与YC分离的数据行数为N+1时，行存储器的数目为N，本发明实施例中行的概念由复合视频信号的采样过程决定，不同制式的复合视频信号会产生不同的行定义，在4f_sc采样条件下，对于PAL制，一行包括1135个采样点，而NTSC值有910个采样点，本发明可依据不同信号制式来调整行的存储特性。

通过本发明进行YC分离时存储的只是N行的采样点数据，而场间YC分离技术所要存储的是N帧的采样点数据。对比数据量，一帧数据是由若干行数据构成，如果N不是特别大，本发明中存储若干行的采样点数据，相对于场间YC分离技术必需存储若干场的数据，具有硬件资源消耗少，成本低廉的特点。

本发明实施例中以N取4为例进行说明，采样点数据经过4个行存储器存储后，可以实现5行数据并行输出，标记为L0-L4，其中L0是没有经过行存储器存储的采样点数据，L1是经过一行延时的采样点，以此类推，L4是经过4行延时的采样点数据，所以L0-L4采样点满足PAL/NTSC制式行间对应采样点的相位关系。

3）、进行行间数据选择。

具体的，本发明实施例中进行行间数据选择时，可以从N+1行的复合视频信号采样点数据中，选取以N/2行为中心的M行（M=N/2+1）采样点数据，行间相位相差180°，将行号标记为Mux_L1—Mux_LM。本发明实施例中取N=4，则M=3，进行行间数据选择时，根据PAL/NTSC制式指示信号，对L0-L4行进行选择，选行以L2为中心对称。

设PAL_NTSC_STD为PAL/NTSC制式指示信号：

PAL_NTSC_STD=0时，为PAL制信号；

PAL_NTSC_STD=1时，为NTSC制信号；

所以，进行行间数据选择时，执行如下操作：

Mux_L0<=L0；

Mux_L1<=L2；

Mux_L2<=L4；

whenPAL_NTSC_STD=0；

Mux_L0<=L2；

Mux_L1<=L3；

Mux_L2<=L4；

whenPAL_NTSC_STD=1；

4）、预分离步骤3）中选择的行间数据为初始色度信号和初始亮度信号。

本发明实施例中，假设YC预分离时采用一个3行2D的梳状滤波器，则对Mux_L0—Mux_L2中的复合视频信号采样点数据进行预分离，经过简单YC预分离后，得到初始色度信号，如图5所示。

需要说明的是，本发明中用3行2D梳状滤波器来实现简单YC分离，则需要M=3,而如果用陷波器或者带通滤波器来实现简单YC分离，则M=0即可满足.

5）、判断初始色度信号是否混有高频亮度分量（是否发生串色），以及串色的严重程度，用量化的形状抑制因子来衡量。

如图7所示为某一时刻分离得到的初始色度信号样本，假设P、Q、R、S和T（P1），Q1、R1、S1和T1的幅度值为p、q、r、s和t(p1)，q1、r1、s1和t1，分别为144，248，-17，-290，45，272，-7，-323和-20。

由q>p，r<q，s<r，t>s，可以得出P到T为第一个采样周期，记为第J个采样周期；

由q1>p1，r1<q1，s1<r1，t1>s1，可以得出P1到T1为第二个采样周期，记为第J+1个采样周期；

对于第J个采样周期：

若sf1_J=min(abs(q-p)，abs(r-s))/max(abs(q-p)，abs(r-s))，则sf1=0.38；

若sf2_J=min(abs(r-q)，abs(s-t))/max(abs(r-q)，abs(s-t)),则sf2=0.79；

若sf_J=max(sf1，sf2)，则sf_J=0.79。

对于第J+1个采样周期：

若sf1_J+1=min(abs(q1-p1)，abs(r1-s1))/max(abs(q1-p1)，abs(r1-s1))，则sf1=0.72；

若sf2_J+1=min(abs(r1-q1)，abs(s1-t1))/max(abs(r1-q1)，abs(s1-t1))，则sf2=0.93；

若sf_J+1=max(sf1，sf2)，则sf_J+1=0.93。

形状抑制因子sf通过预设的阈值THR指示初始色度信号样本的串色程度，设THR=0.83，则图6所示的初始色度信号样本，sf_J<THR<sf_J+1，所以第J个采样周期内发生了串色，第J+1个采样周期内未发生串色。

6）、根据形状抑制因子对串色的初始色度信号进行串色抑制。

形状抑制因子sf小于设定的阈值时，则需要进行串色抑制，图6中sf_J<THR<sf_J+1，所以第J个采样周期内发生了串色，需要进行串色抑制，第J+1个采样周期串色程度不严重，不需要执行形状抑制，直接作为最终色度信号。进行串色抑制时，将初始色度信号对应的色度分量值乘以对应的形状抑制因子sf，进行串色抑制，则最终色度信号值记为Q=sf×b,R=sf×c,S=sf×d,T=e,Q1=b1,R1=c1,S1=d1，P和T1的值，需要知道它们分别所在的另外采样周期内的sf值才能确定。

7）、复合视频信号采样点数据减去得到的最终色度信号，得到最终亮度信号。

本发明实施例提供的YC分离方法，能够检测出初始色度信号中是否发生串色，以及串色的程度，根据实际情况进行串色抑制，提高YC分离效率，同时本发明实施例的实现过程逻辑简单，兼容处理PAL和NTSC制式，适应能力强，适用于各种需要进行YC分离的视频处理场合；并且对采样信号有一定的相位偏差容忍度，即使采样相位与色度样本相位有一定的偏差，不管是超前还是落后，仍然可以得到理想的处理效果。

本发明实施例四提供了一种用于实施实施例一中基于色度信号进行串色抑制方法的串色抑制装置，该装置的构成如图8所示，该装置包括：

采样模块81，用于在一个采样周期T内，对色度信号进行采样，其中，T为使色度信号波形为一个完整正弦波的时长。

中间值确定模块82，用于根据采样点P、Q、R与S对应的幅度值，获取至少一个形状抑制因子的中间值sf_N，其中，P与Q为前T/2内的相邻采样点，R与S为后T/2内的相邻采样点，且P与R的时间间隔为T/2，Q与S的时间间隔为T/2。

形状抑制因子确定模块83，用于根据中间值确定模块82确定的至少一个形状抑制因子的中间值按照设定的方式确定形状抑制因子sf，其中，sf用于表示色度信号与标准色度信号相比发生串色的严重程度；

判断模块84，用于根据形状抑制因子sf判断色度信号是否发生串色。

串色抑制模块85，用于将初始色度信号对应的色度分量值乘以形状抑制因子确定模块83确定的形状抑制因子，进行串色抑制，得到最终色度信号。

其中，形状抑制因子确定模块83，具体用于，当形状抑制因子的中间值为至少两个时，

对至少两个形状抑制因子的中间值求平均，将得到的平均值作为形状抑制因子；或

对至少两个形状抑制因子的中间值进行排序，将得到的最大值作为形状抑制因子；或

对至少两个形状抑制因子的中间值进行排序，将得到的最小值作为形状抑制因子。

优选的，判断模块84，具体用于：

判断形状抑制因子sf是否小于设定的阈值THR，其中0<THR<1；

当sf<THR时，则色度信号发生串色；

当sf≥THR时，则色度信号未发生串色。

优选的，该装置还包括：

多路选择模块86，用于根据判断模块84得到的判断结果，选择输出串色抑制模块85抑制后的色度信号或未进行串色抑制的色度信号，作为最终所需的色度信号。

具体的，当判断模块84判断初始色度信号发生串色时，选择输出串色抑制模块85抑制后的色度信号，将进行串色抑制后的色度信号，作为最终所需的色度信号；当判断模块84判断色度信号未发生串色时，则无需输出串色抑制模块85抑制后的色度信号，并将原始的色度信号作为最终所需的色度信号，如图9所示。

优选的，本发明实施例中串色抑制模块可以是一乘法器，多路选择模块为一多路选择器，采用如图10所示装置进行色度抑制，判断模块84判断是否需要进行乘法运算，判断模块84的判断标准（即设定阈值THR的大小）可灵活设置，然后根据判断模块84的判断结果，多路选择器输出不同的信号。当判断模块84判断结果为需要进行乘法运算，即形状抑制因子小于设定的阈值THR，需要进行色度抑制时，将色度信号对应的色度分量值通过乘法器乘以形状抑制因子sf，进行串色抑制，多路选择器输出经过乘法运算后的色度信号，即输出串色抑制后的色度信号作为最终所需的色度信号；当判断模块84判断结果为不需要进行乘法运算，即当形状抑制因子大于等于设定的阈值THR时，无需进行串色抑制，多路选择器直接输出原始的色度信号作为最终所需的色度信号。

本发明实施例提供的串色抑制装置，对色度信号进行采样后，获取反映色度信号是否发生串色严重程度的串色抑制因子sf，然后利用确定的sf与色度信号的色度分量值相乘，进行串色抑制，得到最终所需的色度信号，能够更好的获取色度信号，以便提高YC分离效果。

本发明实施例五还提供了一种复合视频信号分离为亮度信号与色度信号的系统，该系统的构成框图如图11所示，包括：

预分离装置111，用于将复合视频信号预分离为初始亮度信号和初始色度信号；

串色抑制装置112，用于将预分离装置111预分离的初始色度信号进行串色抑制，并将串色抑制后的色度信号输入至信号确定装置113。

信号确定装置113，用于将串色抑制装置112进行串色抑制后的色度信号作为最终色度信号，并用复合视频信号的信号幅度值减去最终色度信号的色度分量值，得到最终亮度信号。

本发明实施例中串色抑制装置102具有实施例四中的全部功能，在此不再赘述。

本发明实施例提供的复合视频信号分离为亮度信号与色度信号的系统，对预分离的初始色度信号进行色度形状判断，得到形状抑制因子，能够检测出初始色度信号中是否串色，以及串色的程度，根据实际情况对初始色度信号进行串色抑制，抑制掉串色的成分，提高了YC分离效果。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种基于色度信号的串色抑制方法，其特征在于，该方法包括：

在一个采样周期T内，对色度信号进行采样，其中，T为使所述色度信号波形为一个完整正弦波的时长；

按照 ${\mathrm{sf}}_N=\frac{min\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)}{max\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)};$ 或

${\mathrm{sf}}_N=1-\frac{max\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)-min\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)}{max\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)+min\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)};$ 或

${\mathrm{sf}}_N=\frac{max\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)+min\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)}{\max \left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)\&times;2}$ 的计算方式，获取至少一个形状抑制因子的中间值；

其中，P与Q为前T/2内的相邻采样点，R与S为后T/2内的相邻采样点，且P与R的时间间隔为T/2，Q与S的时间间隔为T/2，p、q、r与s分别为采样点P、Q、R与S对应的幅度值，sf_N表示形状抑制因子的中间值，abs(x)函数表示取x的绝对值，min(x，y)函数表示取x，y之间较小者，max(x，y)函数表示取x，y之间较大者，N为正整数；

根据所述至少一个形状抑制因子的中间值按照设定的方式确定形状抑制因子sf，其中，所述sf用于表示所述色度信号相对标准色度信号发生串色的严重程度；

根据所述形状抑制因子sf判断所述色度信号是否发生串色；

当发生串色时，将所述色度信号对应的色度分量值乘以所述形状抑制因子，进行串色抑制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述形状抑制因子的中间值为至少两个时，所述按照设定的方式确定形状抑制因子，包括：

对所述至少两个形状抑制因子的中间值求平均，将得到的平均值作为形状抑制因子；或

对所述至少两个形状抑制因子的中间值进行排序，将得到的最大值作为形状抑制因子；或

对所述至少两个形状抑制因子的中间值进行排序，将得到的最小值作为形状抑制因子。

3.如权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述形状抑制因子sf判断所述色度信号是否发生串色，具体包括：

判断所述形状抑制因子sf是否小于设定的阈值THR，其中0<THR<1；

当sf<THR时，则所述色度信号发生串色；

当sf≥THR时，则所述色度信号未发生串色。

4.一种复合视频信号分离为亮度信号与色度信号的方法，其特征在于，该方法包括：

将复合视频信号预分离为初始亮度信号和初始色度信号；

在一个采样周期T内，对色度信号进行采样，其中，T为使所述色度信号波形为一个完整正弦波的时长；

按照 ${\mathrm{sf}}_N=sfunction(p,q,r,s)=\frac{min\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)}{max\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)};$ 或

${\mathrm{sf}}_N=sfunction\left(p,q,r,s\right)=1-\frac{\max \left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)-\min \left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)}{\max \left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)+\min \left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)};$ 或

${\mathrm{sf}}_N=sfunction\left(p,q,r,s\right)=\frac{\max \left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)+\min \left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)}{\max \left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)\&times;2}$ 的计算方式，获取至少一个形状抑制因子的中间值；

其中，P与Q为前T/2内的相邻采样点，R与S为后T/2内的相邻采样点，且P与R的时间间隔为T/2，Q与S的时间间隔为T/2，所述形状抑制因子用于反映色度信号相对标准色度信号发生串色的串色程度，p、q、r与s分别为采样点P、Q、R与S对应的幅度值，sf_N表示形状抑制因子的中间值，abs(x)函数表示取x的绝对值，min(x，y)函数表示取x，y之间较小者，max(x，y)函数表示取x，y之间较大者，N为正整数；

根据所述至少一个形状抑制因子的中间值按照设定的方式确定形状抑制因子sf，其中，所述sf用于表示所述初始色度信号与标准色度信号相比发生串色的严重程度；

根据所述形状抑制因子sf判断所述初始色度信号是否发生串色；

当发生串色时，将所述初始色度信号对应的色度分量值乘以所述形状抑制因子，对所述初始色度信号进行串色抑制，将进行串色抑制后的色度信号作为最终色度信号；

当未发生串色时，则不进行串色抑制，将所述初始色度信号作为最终色度信号；

利用所述复合视频信号的信号幅度值减去所述最终色度信号的色度分量值，得到最终亮度信号。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述形状抑制因子的中间值为至少两个时，所述按照设定的方式确定形状抑制因子，包括：

对所述至少两个形状抑制因子的中间值求平均，将得到的平均值作为形状抑制因子；或

对所述至少两个形状抑制因子的中间值进行排序，将得到的最大值作为形状抑制因子；或

对所述至少两个形状抑制因子的中间值进行排序，将得到的最小值作为形状抑制因子。

6.如权利要求4至5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述形状抑制因子sf判断所述初始色度信号是否发生串色，具体包括：

判断所述形状抑制因子sf是否小于设定的阈值THR，其中0<THR<1；

当sf<THR时，则所述初始色度信号发生串色；

当sf≥THR时，则所述初始色度信号中未发生串色。

7.一种串色抑制装置，其特征在于，该装置包括：

采样模块，用于在一个采样周期T内，对色度信号进行采样，其中，T为使所述色度信号波形为一个完整正弦波的时长；

中间值确定模块，用于按照 ${\mathrm{sf}}_N=sfunction(p,q,r,s)=\frac{min\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)}{max\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)};$ 或

${\mathrm{sf}}_N=sfunction(p,q,r,s)=1-\frac{max\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)-min\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)}{max\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)+min\left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)};$ 或

${\mathrm{sf}}_N=sfunction\left(p,q,r,s\right)=\frac{\max \left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)+\min \left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)}{\max \left(abs\right(p-q),abs(r-s\left)\right)\&times;2}$ 的计算方式，获取至少一个形状抑制因子的中间值sf_N，其中，P与Q为前T/2内的相邻采样点，R与S为后T/2内的相邻采样点，且P与R的时间间隔为T/2，Q与S的时间间隔为T/2，p、q、r与s分别为采样点P、Q、R与S对应的幅度值，sf_N表示形状抑制因子的中间值，abs(x)函数表示取x的绝对值，min(x，y)函数表示取x，y之间较小者，max(x，y)函数表示取x，y之间较大者，N为正整数；

形状抑制因子确定模块，用于根据所述中间值确定模块确定的至少一个形状抑制因子的中间值按照设定的方式确定形状抑制因子sf，其中，所述sf用于表示所述色度信号与标准色度信号相比发生串色的严重程度；

判断模块，用于根据所述形状抑制因子sf判断所述色度信号是否发生串色；

串色抑制模块，用于当发生串色时，将所述色度信号对应的色度分量值乘以所述形状抑制因子，进行串色抑制。

8.如权利要求7所述的串色抑制装置，其特征在于，所述形状抑制因子确定模块，具体用于，当所述形状抑制因子的中间值为至少两个时，

对所述至少两个形状抑制因子的中间值求平均，将得到的平均值作为形状抑制因子；或

对所述至少两个形状抑制因子的中间值进行排序，将得到的最大值作为形状抑制因子；或

对所述至少两个形状抑制因子的中间值进行排序，将得到的最小值作为形状抑制因子。

9.如权利要求7至8任一项所述的串色抑制装置，其特征在于，所述判断模块，具体用于：

判断所述形状抑制因子sf是否小于设定的阈值THR，其中0<THR<1；

当sf<THR时，则所述色度信号发生串色；

当sf≥THR时，则所述色度信号未发生串色。

10.如权利要求9所述的串色抑制装置，其特征在于，该装置还包括：

多路选择模块，用于根据所述判断模块得到的判断结果，选择输出所述串色抑制模块串色抑制后的色度信号或未进行串色抑制的色度信号，作为最终所需的色度信号。

11.一种复合视频信号分离为亮度信号与色度信号的系统，包括：

预分离装置，用于将复合视频信号预分离为初始亮度信号和初始色度信号；

信号确定装置，用于将串色抑制后的色度信号作为最终色度信号，并用所述复合视频信号的信号幅度值减去所述最终色度信号的色度分量值，得到最终亮度信号；

其特征在于，该装置还包括权利要求7-10任一项所述的串色抑制装置，所述串色抑制装置，用于将所述预分离装置预分离的初始色度信号进行串色抑制，并将串色抑制后的所述色度信号输入至所述信号确定装置。