CN107786825B - 一种ntsc制式模拟电视信号数字化解调方法及数字信号图像恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种NTSC制式模拟电视信号数字化解调方法及数字信号图像恢复方法，基于通用超外差体制或零中频接收机体制的无线电监测平台实现；通过无线电监测的方式获取NTSC模拟电视信号的载波频段，设置4.2MHz的滤波器带宽，对4.2MHz带宽内的信号进行带通滤波，然后对滤波后的信号进行AD采样，完成NTSC制式模拟电视信号数字化；然后实现NTSC制式模拟电视信号数字信号图像恢复；再对恢复后的图像进行图像重组。能够应用于目前大多数无线电监测平台，无需增加额外的硬件成本，即可恢复出NTSC电视信号，能够用于确认场所内是否存在窃视设备，保障保密场所安全。

Description

一种NTSC制式模拟电视信号数字化解调方法及数字信号图像 恢复方法

技术领域

本发明涉及无线电监测领域，特别是涉及一种NTSC制式模拟电视信号数字化解调方法及数字信号图像恢复方法。

背景技术

NTSC(National Television System committee)制式，又称N制，是由美国国家电视标准委员会制定的彩色电视广播标准，是全球三大主要电视广播制式之一。

NTSC模拟电视制式包括了平衡调制和正交调制两种，解决了彩色黑白电视广播兼容问题。

NTSC制式解码电路一般组成包括亮度通道、色度通道、色副载波恢复电路和解码矩阵电路，其原理框图如图1所示。

在无线电监测领域，存在大量窃视设备，其采用的制式多为NTSC模拟制式，而现有的无线电监测平台大多不包含模拟电视信号解码电路，若能利用现有平台完成NTSC制式模拟电视信号发现与确认，将大幅提升对窃视设备的发现效率，提升无线电监测设备使用效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种NTSC制式模拟电视信号数字化解调方法及数字信号图像恢复方法，能够采用通用的软件无线电平台完成NTSC制式的模拟电视信号的解调。

本发明采用的技术方案如下：

一种NTSC制式模拟电视信号数字化解调方法，基于通用超外差体制或零中频接收机体制的无线电监测平台实现；具体方法步骤为：

一、通过无线电监测的方式获取NTSC模拟电视信号的载波频段，设置4.2MHz的滤波器带宽，对4.2MHz带宽内的信号进行带通滤波，然后对滤波后的信号进行AD采样，完成NTSC制式模拟电视信号数字化；

二、实现NTSC制式模拟电视信号数字信号图像恢复；

三、对恢复后的图像进行图像重组；

其中，步骤二的具体方法为：

计算单次采样数据中的最大、最小以及平均值：

最大值为：v_max＝max(V)

最小值为：v_min＝min(V)

平均值为：

计算图像分辨率：图像的高为视频线长L；图像宽为：w＝T/L，向下取整；计算原始数据与图像之间的对应关系：pixel(i,j)＝v_i*w+j

其中，图像像素量化用p(i,j)表示，计算公式为：

其中，V为单次采样数据V＝(v₁v₂… v_T)；T为单次采样数据长度；v_i为T长度中每个采样点的值，i＝1,2,…,T；(i,j)为图像像素坐标；

步骤三的具体方法步骤为：

1、对图像进行二值化处理；

2、得到二值化处理后图像的水平方向投影和垂直方向投影；

3、分别找出水平方向投影的最小点坐标x和垂直方向投影的最小点坐标y；

4、根据找出的最小点坐标x和最小点坐标y获取分割点坐标(x，y)。

步骤一中，完成数字化的具体方法为：

计算，

NTSC制式的场频率：f_v＝2*f

单次采样时长：T_D＝1/f

单次采样数据长度：T＝f_s*T_D

单次采样数据：V＝(v₁ v₂ … v_T)

则得到单次采样多余点数：N＝rem(T,L)

每隔k个点丢弃一个点，则：k＝T/N

其中，f为NTSC制式的帧率；f_s为采样率。

一种NTSC制式模拟电视信号数字信号图像恢复方法，具体方法为：

计算单次采样数据中的最大、最小以及平均值：

最大值为：v_max＝max(V)

最小值为：v_min＝min(V)

平均值为：

计算图像分辨率：图像的高为视频线长L；图像宽为：w＝T/L，向下取整；计算原始数据与图像之间的对应关系：pixel(i,j)＝v_i*w+j

其中，图像像素量化用p(i,j)表示，计算公式为：

其中，V为单次采样数据V＝(v₁ v₂ … v_T)；T为单次采样数据长度；v_i为T长度中每个采样点的值，i＝1,2,…,T；(i,j)为图像像素坐标；

对恢复后的图像进行图像重组，具体方法步骤为：

1、对图像进行二值化处理；

2、得到二值化处理后图像的水平方向投影和垂直方向投影；

3、分别找出水平方向投影的最小点坐标x和垂直方向投影的最小点坐标y；

4、根据找出的最小点坐标x和最小点坐标y获取分割点坐标(x，y)。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：无需专用模拟电路或者视频芯片，不会增加硬件成本；无需提取模拟视频信号的场同步信号，从图像处理层面上完成图像重组，算法复杂度低且效果良好。本发明能够应用于目前大多数无线电监测平台，无需增加额外的硬件成本，即可恢复出NTSC电视信号，能够用于确认场所内是否存在窃视设备，保障保密场所安全。

附图说明

图1为现有技术NTSC制式专用解码电路框图。

图2为零中频接收机基本架构。

图3为超外差接收机架构。

图4为本发明数字化解调流程图。

图5为NTSC信号数字化流程。

图6为图像重组流程图。

图7为重组示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

常规的NTSC制式模拟电视信号解调需要专用的模拟电路或者专用解码芯片，而通用的软件无线电平台不具备相关硬件。

本发明提供了一种NTSC制式模拟电视信号数字化解调方法，基于通用超外差体制(如图3所示)或零中频接收机体制(如图2所示)的无线电监测平台实现；如图4所示，具体方法步骤为：

一、通过无线电监测的方式获取NTSC模拟电视信号的载波频段，设置4.2MHz的滤波器带宽，对4.2MHz带宽内的信号进行带通滤波，然后对滤波后的信号进行AD采样，完成NTSC制式模拟电视信号数字化；

二、实现NTSC制式模拟电视信号数字信号图像恢复；

三、对恢复后的图像进行图像重组。

本发明申请方案不依赖于专用模拟电路或者视频解码芯片，采用通用的轻量级软件无线电平台即可实现针对NTSC制式的模拟电视信号数字化解码，不会增加硬件成本。

在本发明的一个具体实施例中，步骤二的具体方法为：

计算单次采样数据中的最大、最小以及平均值：

最大值为：v_max＝max(V)

最小值为：v_min＝min(V)

平均值为：

计算图像分辨率：图像的高为视频线长L；图像宽为：w＝T/L，向下取整；由于数字化后的原始数据对应于将图像按行拉直之后的数据，首先需要计算原始数据与图像之间的对应关系：pixel(i,j)＝v_i*w+j

其中，图像像素量化用p(i,j)表示，计算公式为：

其中，V为单次采样数据V＝(v₁ v₂ … v_T)；T为单次采样数据长度；v_i为T长度中每个采样点的值，i＝1,2,…,T；(i,j)为图像像素坐标。

由于在图像数字化的过程中没有进行场同步信号提取，会导致图像在恢复的过程中乱序，因此，需要对图像进行重组。在本发明的一个具体实施例中，如图6所示，采用图像处理的方式进行图像重组解决这一问题，步骤三的具体方法步骤为：

1、对图像进行二值化处理；

2、得到二值化处理后图像的水平方向投影和垂直方向投影；

3、分别找出水平方向投影的最小点坐标x和垂直方向投影的最小点坐标y；

4、根据找出的最小点坐标x和最小点坐标y获取分割点坐标(x，y)。

如图7所示为图像重组前后的一个示意图。在本技术方案中，无需提取模拟视频信号的场同步信号，从图像处理层面上完成图像重组，算法复杂度低且效果良好。

如图5所示，NTSC信号的数字化流程中，将单次采样T个点后传至上位机。完成数字化的具体方法为：

计算，

NTSC制式的场频率：f_v＝2*f

单次采样时长：T_D＝1/f

单次采样数据长度：T＝f_s*T_D

单次采样数据：V＝(v₁ v₂ … v_T)

由于发射端与接收端时钟存在一定偏差，需要计算多余点数N，则得到单次采样多余点数：N＝rem(T,L)

N个丢弃的点需要均匀的分布在单次采样数据长度中，需要计算每隔k个点丢弃一个点，则：k＝T/N

其中，f为NTSC制式的帧率；f_s为采样率。

本发明还提供了一种NTSC制式模拟电视信号数字信号图像恢复方法，具体方法为：

计算单次采样数据中的最大、最小以及平均值：

最大值为：v_max＝max(V)

最小值为：v_min＝min(V)

平均值为：

计算图像分辨率：图像的高为视频线长L；图像宽为：w＝T/L，向下取整；由于数字化后的原始数据对应于将图像按行拉直之后的数据，首先需要计算原始数据与图像之间的对应关系：pixel(i,j)＝v_i*w+j

其中，图像像素量化用p(i,j)表示，计算公式为：

其中，V为单次采样数据V＝(v₁ v₂ … v_T)；T为单次采样数据长度；v_i为T长度中每个采样点的值，i＝1,2,…,T；(i,j)为图像像素坐标；

对恢复后的图像进行图像重组，具体方法步骤为：

1、对图像进行二值化处理；

2、得到二值化处理后图像的水平方向投影和垂直方向投影；

3、分别找出水平方向投影的最小点坐标x和垂直方向投影的最小点坐标y；

4、根据找出的最小点坐标x和最小点坐标y获取分割点坐标(x，y)。

Claims (4)

1.一种NTSC制式模拟电视信号数字化解调方法，其特征在于：基于通用超外差体制或零中频接收机体制的无线电监测平台实现；具体方法步骤为：

一、通过无线电监测的方式获取NTSC模拟电视信号的载波频段，设置4.2MHz的滤波器带宽，对4.2MHz带宽内的信号进行带通滤波，然后对滤波后的信号进行AD采样，完成NTSC制式模拟电视信号数字化；

二、实现NTSC制式模拟电视信号数字信号图像恢复；

三、对恢复后的图像进行图像重组；

其中，步骤二的具体方法为：

计算单次采样数据中的最大、最小以及平均值：

最大值为：v_max＝max(V)

最小值为：v_min＝min(V)

平均值为：

计算图像分辨率：图像的高为视频线长L；图像宽为：w＝T/L，向下取整；计算原始数据与图像之间的对应关系：pixel(i，j)＝v_i*w+j

其中，图像像素量化用p(i，j)表示，计算公式为：

其中，V为单次采样数据V＝(v₁ v₂…v_T)；T为单次采样数据长度；v_m为T长度中每个采样点的值，m＝1，2，…，T；(i，j)为图像像素坐标；

步骤三的具体方法步骤为：

1、对图像进行二值化处理；

2、得到二值化处理后图像的水平方向投影和垂直方向投影；

3、分别找出水平方向投影的最小点坐标x和垂直方向投影的最小点坐标y；

4、根据找出的最小点坐标x和最小点坐标y获取分割点坐标(x，y)。

2.根据权利要求1所述的数字化解调方法，其特征在于：步骤一中，完成数字化的具体方法为：

计算，

NTSC制式的场频率：f_v＝2*f

单次采样时长：T_D＝1/f

单次采样数据长度：T＝f_s*T_D

单次采样数据：V＝(v₁ v₂…v_T)

则得到单次采样多余点数：N＝rem(T，L)

每隔k个点丢弃一个点，则：k＝T/N

其中，f为NTSC制式的帧率；f_s为采样率。

3.一种NTSC制式模拟电视信号数字信号图像恢复方法，具体方法为：

计算单次采样数据中的最大、最小以及平均值：

最大值为：v_mmax＝max(V)

最小值为：v_min＝min(V)

平均值为：

计算图像分辨率：图像的高为视频线长L；图像宽为：w＝T/L，向下取整；计算原始数据与图像之间的对应关系：pixel(i，j)＝v_i*w+j

其中，图像像素量化用p(i，j)表示，计算公式为：

其中，V为单次采样数据V＝(v₁ v₂…v_T)；T为单次采样数据长度；v_m为T长度中每个采样点的值，m＝1，2，…，T；(i，j)为图像像素坐标；

对恢复后的图像进行图像重组，具体方法步骤为：

1、对图像进行二值化处理；

2、得到二值化处理后图像的水平方向投影和垂直方向投影；

3、分别找出水平方向投影的最小点坐标x和垂直方向投影的最小点坐标y；

4.根据找出的最小点坐标x和最小点坐标y获取分割点坐标(x，y)。

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