CN1064503C - 电视接收机用降噪电路 - Google Patents

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Abstract

一种电视接收机用的降噪电路，包括：一个递归滤波器装置，它至少滤波输入视频信号的一个分量，一个量化装置，它将由输入的视频信号得来的并施加在其上的动态信号转换成被量化的信号，一个查表装置，它由所述的量化装置所提供的被量化的动态信号选定，它至少输出一个滤波器系数给所述的递归滤波器装置，递归滤波器装置的滤波器特征是依据从视频信号中检测的动态信号来调整。

Description

电视接收机用降噪电路
本发明涉及一种电视接收机用降噪电路，特别涉及一种现代大屏幕电视接收机用的数字降噪电路。
一种现有技术的降噪系统是基于在水平方向和垂直方向过滤信号的空间降噪，这种过滤或采用非递归滤波器，或采用中值滤波器。这种系统的硬件不太复杂，适合于较低成本或中等成本的电视机。这种现有系统的一个缺点是在垂直方向和水平方向损失信息，这将导致画面的清晰度降低。另一个缺点是能达到的最大降噪量相当低。
另一种现有技术降噪系统是基于瞬时噪声降低，也称为帧平均(frame averaging)。帧平均在处理被随机噪声所污染的图像帧序列相当有效。在这种情况下，两帧之间的图像信息变化不大。在动态(motion)情况下，简单的平均法将产生图像模糊的效果。用动态检测单元检测的动态值去控制帧平均的方法可以改善瞬时降噪。然而，这种系统所需的硬件复杂，且所能达到的降噪效果仍不十分令人满意。
本发明的目的是提供一种电视接收机用的降噪电路，它结构简单，降噪效果好。
本发明的目的是提供一种电视接收机用的降噪电路，包括：一个递归滤波器装置(1)，它至少过滤输入视频信号的一个分量，该滤波装置的滤波器的特征是至少被一个施加于它的滤波器系数所调整；一个量化装置(4)，它将由输入的视频信号得来的加在其上的动态信号转换成被量化的动态信号，输入的视频信号由预先确定的比特数组成，而被量化的动态信号由较少的比特数组成；一个查表装置(3)，它由所述的量化装置(4)所提供的量化的动态信号选定，对应于该选定，它至少输出一个滤波系数给所述的递归滤波器装置(1)，递归滤波器装置(1)的滤波器特征是依据从视频信号中检测的动态信号来调整。
图1是本发明的降噪电路最佳实施例的简图。
图2是本发明最佳降噪电路的简化图，它可以用相当简单的硬件来实现。
下面结合附图对本发明的最佳实施例进行描述。
根据本发明，视频信号降噪由动态自适应帧平均或场平均实现，帧平均或场平均由递归瞬时滤波器装置实现。图1中附图标记1所示即为递归瞬时滤波器装置。
递归滤波器1的延时元件由帧存储器或场存储器2构成，帧存储器或场存储器的数量与递归滤波器的阶数相一致。帧存储器通常提供较好的滤波质量，因为在此情况下所使用的象素(pixel)是在同一物理位置。采用场存储器通常导致垂直分辨率的损失，因为不同垂直位置的象素被平均。
如果递归滤波器1的输入信号是X，输出信号是Y，且在递归滤波器包含f个帧或场存储器时，滤波器系数为K1-Kf，那么，滤波器结构可以用数学式表示如下：
Y=KO*X+K1*Y*Z-1+K2*Y*Z-2+K3*Y*Z-3+…+Kf*Y*Z-f
在此方程中，Z-1表示一帧(或一场)的帧(或场)延迟。
增大滤波器系数K1-Kf将增加对前面的帧(或场)的影响，这样将增加平均值(averaging)。在低动态(或无动态)情况下，为了达到有效地降噪，滤波器系数K1-Kf应相当大，在高动态时，为了避免图像模糊，滤波器系数K1-Kf应当比较小。
按照本发明，合适的滤波器系数的选择受被检测的动态值的制约，即与被检测的动态值相适应。在图1中，合适的滤波器系数由查表装置3提供，查表装置3又被由量化装置4提供的被量化的动态值选址。
量化装置4的目的是为了量化由动态检测单元(图中未示出)提供的动态值并减少动态值的数目，查表装置用这种量化的动态值选定。
例如，动态检测单元可能产生的动态值的范围是-256～+255，它们被量化装置4变换成有限数目的动态输出值。比如说，在最佳实施例中量化装置4可以包含三个门限值，查表装置3提供的输出由2比特组成，用这两个比特可以表示4个不同的动态值。
通过控制总线，将不同的门限值组TH加载到量化装置4中，则门限值的数量和大小都很容易改变。如图1中不同的平面0-j所示，0-j的每个平面代表一组不同的门限值。由量化装置4输出的量化的动态值选定一组特定的滤波器系数KFX，KFX包含滤波器系数KoX-Kfx。这些系数用于调整递归滤波器1。与量化装置4相类似，查表装置3也可以通过控制总线用加载不同系数组而被重新组合。
由量化装置4输出一个特定的量化动态值从查表装置3可以相应地得到一组特定的系数。这组系数然后被施加到递归滤波器1。
然而，施加于查表装置3的一个特定的量化的动态值，也可能从查表装置得到不同的系数组，这取决于噪声测量的结果。如图1中所示，控制单元5包括一个噪声测量电路6。控制单元5用来给量化装置4加载合适的门限值组和给查表装置3加载合适的系数组。噪声测量电路6检测输入视频信号的信噪比，并提供测量结果的相应指示。噪声测量电路的目的是在已有好的信噪比和包含慢速移动物体的画面中避免图像不清晰的效果。
在慢速移动(或静止)物体的情况下，本电路对递归滤波器1通常使用大滤波器系数，以得到有效的平均处理。如果处理的画面的信噪比已经令人满意，这种平均处理将产生不希望的图像模糊的效果。所以，当输入的视频信号已经有足够的信噪比时，噪声测量电路6为控制单元5提供一个指示。与此相应，控制单元5将为量化装置4加载或选择不同的一组门限值和／或为查表装置3加载或选择不同的一组滤波器系数。正如已经提到过的，用这种方式可以阻止视频信号有适当的信噪比，平均法(averaging)在视频信号包含动态时力求改善图像质量的信噪比。
降噪电路最好附加一个取正(absolute)及限制单元7，在该装置中计算所施加的动态值的绝对值，然后减少比特的数目。
图2所示为另一个结构进一步简化的最佳实施例的简图。图2中的递归滤波器1由一个1阶滤波器构成，它包括一个帧或场存储器2。
相应的递归滤波器的滤波器结构可以写成：
Y=(1-K)*X+K*Y*Z-1
如图2所示，控制单元5通过寄存器链8和寄存器链9分别给量化装置4和查表装置3加载门限值组和滤波器系数组。
此外，为了减少滤波器最终输出信号的比特数，递归过滤器1还有一个比特移位及化整(rounding)电路。
图2还表示各个装置的输入输出信号的最佳比特格式。如图所示，动态检测单元提供的动态值最好由9比特组成。这些9比特信号由取正及限制单元7处理，最后将5比特的信号加在量化装置4上。加在量化装置4上的动态值可以32个之多，它们被变换成4个不同的被量化的动态值输出。为此变换，量化装置4需将5比特的输入信号与3个不同的门限值进行比较。对应于每个所加的量化的动态值，查表装置3为1阶滤波器输出一个3比特的滤波器系数。在高阶递归过滤器的情况下，查表装置3将输出相应的多元(plurality)滤波器系数。从图2中还可以看到，输入信号最好由8比特组成，经加法器11得出一个9比特的输出信号，经乘法器12后则输出一个12比特的信号。这12比特的信号被比特移位及化整电路10减少成一个8比特信号。最后，递归滤波器输出一个8比特信号。
视频信号的亮度和色度分量可能同时被过滤，这时需要两套递归滤波器装置1，控制单元5、量化装置4和查表装置3不必需要两套，但这些装置可以控制分别用于过滤亮度信号和色度信号的两套递归滤波器装置1。
包含U和V分量的色度信号可以被一个有U和V分量多路传输的递归滤波器过滤。
动态检测装置最好包含一个帧(或场)差分电路和一个有5个分接头(tap)的FIR滤波器，用此滤波器，计算的帧(或场)差分在施加给取正及限制单元7之前被过滤掉。

Claims (10)

1．一种电视接收机用的降噪电路，包括：一个递归滤波器装置(1)，它至少过滤输入视频信号的一个分量，该滤波装置的滤波器的特征是至少被一个施加于它的滤波器系数所调整；一个量化装置(4)，它将由输入的视频信号的得来的加在其上的动态信号转换成被量化的动态信号，输入的视频信号由预先确定的比特数组成，而被量化的动态信号由较少的比特数组成；一个查表装置(3)，它由所述的量化装置(4)所提供的量化的动态信号选定，对应于该选定，它至少输出一个滤波系数给所述的递归滤波器装置(1)，递归滤波器装置(1)滤波器特征是依据从视频信号中检测的动态信号来调整。
2．根据权利要求1所述的降噪电路，所述的递归滤波器装置用帧平均或场平均来实现降噪。
3．根据权利要求2所述的降噪电路，所述的递归滤波器装置是一个1阶滤波器，在其返回的通道上有一个帧或场存储器，滤波器的特征是被所述的查表装置(3)所提供的一个滤波器系数所调整。
4．根据权利要求1-3中任一权利要求所述的降噪电路，其特征是施加在量化装置(4)上动态信号与存储在量化装置(4)里的一组门限值相比较。
5．根据权利要求4所述的降噪电路，其特征是量化装置存储3个门限值，并将5比特的动态信号转换成2比特的被量化的信号。
6．根据权利要求4或5所述的降噪电路，存储在量化装置的门限值和／或存储在查表装置的系数是由控制单元5经过相应的总线设备输入的。
7．根据权利要求6所述的降噪电路，存储在量化装置中的门限值和／或存储在查表装置中的滤波器系数，可以根据在视频信号中检测(动态信号)的特征改变。
8．根据权利要求1-7中任何一项权利要求所述的降噪电路，还包括一个噪声测量电路(6)，用它来检测视频信号中的噪声并提供一个控制信号，根据此控制信号选择量化装置的门限值组和查表装置的系数。
9．根据前述的任何一项权利要求所述的降噪电路，它还包括一个动态检测单元，用来产生施加于量化装置的动态信号。
10．凡包含根据前述任何一项权利要求所述降噪电路的电视接收机。
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