CN1164804A

CN1164804A - 分离复合视频波段信号亮度和色度信号的方法和电路装置

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Publication number: CN1164804A
Application number: CN97103405A
Authority: CN
Inventors: 英戈·休特
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1996-03-09
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 1997-11-12
Anticipated expiration: 2017-02-27
Also published as: EP0794677B1; US5973753A; DE19609193A1; EP0794677A3; CN1112054C; DE59711526D1; JPH09331545A; EP0794677A2

Abstract

在模拟彩色电视发射方法中CVBS信号包括必须彼此分开的亮度和色度信号，这可使用梳状滤波器。在传统梳状信号情况下并不总是无差错地进行彩色边缘识别可能导致仅对亮度和色度的不完全分离。若也对亮度信号结构进行研究来选择滤波器算法可更好地检测彩色边缘，使亮度和色度信号的分离改进。本发明首先从CVBS信号解调两个色分量信号(U^*，V^*)，该色分量信号与CVBS信号一起被估算，以便确定一最佳行组合(CF2)，相应于该组合可更好地产生亮度信号(Y)和色差信号(U，V)。

Description

分离复合视频波段信号亮度和色度信号的方法和电路装置

本发明相关于分离CVBS信号的亮度和色度信号的方法和电路装置，特别是PAL信号的梳状滤波器装置。

在模拟彩色电视机传输方法中，传输的CVBS信号包括亮度和色度信号。在PAL和NTSC制式下，色度信号部分包括两个色差信号(在PAL制式下为U/V信号，在NTSC制式下为I/Q信号)，它们在正交相位下被调制到彩色副载波上。

在电视接收机中，必须再次将亮度和色度信号彼此分开，以便分别作进一步的处理。为此，梳状滤波器被用来在行、场、帧延迟的基础上组合若干相邻的行，以达到信号分离的目的。此时常常采用图像内容相关控制器，该控制器根据色度信号的构成，在不同的滤波算法之间转换。

传统的梳状滤波器将CVBS信号分离为亮度和色度信号，后者包括还要进行解调的两个差信号，在这种情况下，对彩色边缘的识别并不总是以无差错的方式来进行的。这可能会导致对亮度和色度信号的不完全分离，因此常常不能完全避免交叉效应。

本发明的目的是提出一种方法，该方法用于分离CVBS信号中的亮度和色度信号，以便尤其使交叉效应(例如称之为“悬挂点”的梳状滤波器错误)的出现减到最少。

本发明的另一个目的是提出一种电路装置，用于分离CVBS信号中的亮度和色度信号。

如果也对亮度信号的结构进行研究来决定最佳的行组合，也就是说来选择最佳的滤波器算法，那么相比于公知的梳状滤波器情况来说，可以更好地检测彩色边缘，从而使亮度和色度信号的分离得到改进。

因此，一般说来，本发明通过若干图像行的组合(其中一个组合是从不同的组合中选择的)来分离CVBS信号中的亮度和色度的方法，实际上包括首先从CVBS信号解调两个色分量信号，该色分量信号与CVBS信号一起被估算，以便确定要被选定的组合，然后根据选定的组合产生亮度信号和色差信号。

在这种情况下，更有利的是仅仅估算CVBS信号的低频分量，而色分量信号除包括色差信号外，还包括亮度信号的高频分量。

在这种情况下，最好是CVBS信号和色分量信号这二者在每种情况下被延迟总行数和总行数的两倍，并且通过相应于最佳组合加权，从三个无延迟、单延迟和双延迟行的CVBS信号和色分量信号的高频分量产生单延迟行的色度信号和高频亮度信号。

在这种情况下，在色度和高频亮度信号产生之后，可以对若干行的色度信号取平均，并且可以将单延迟CVBS信号的低频分量与高频亮度信号相加。

在这种情况下，如果满足以下条件会特别有利：

a)

-在由色分量信号生成的复平面中，对在每种情况下两个图像行而言，确定与两行的色信号之间的距离相应的第一距离值，所述色信号由两个色分量信号给定；

-这些第一距离值与预选的值、或对一个不同的行组合产生的第一距离值或这些第一距离值的一部分进行比较，也可以同时进行多个比较；

-以及，根据比较的结果，或者将一个特定的值分配给第一判决信号，或作进一步的比较；

b)

-对在每种情况下两个图像行而言，确定与两行的CVBS信号的低频分量之差的幅值相应的一个差值；

-这个差值与预选的值、或对一个不同的行组合产生的差值或这些差值的一部分进行比较，也可以同时进行多个比较；

-以及，根据比较的结果，或者将一个特定的值分配给第二判决信号，或作进一步的比较；

c)

-在由色分量信号生成的复平面中，确定第二和第三距离值，该第二距离值相应于两行的色信号之和与原点的距离，所述色信号由两个色分量信号给定，该第三距离值相应于一行的一个色信号与原点的距离，所述色信号由两个色分量信号给定；

-第二距离值与第三距离值、或第三距离值的一部分进行比较，一行的第三距离值与另一行的第三距离值或这些第三距离值的一部分进行比较，也可以同时进行多个比较；

-以及，根据比较的结果，将一个二进制值分别分配给第二判决信号；

d)

-对两个色分量信号而言，确定第一和第二累加值，该第一累加值相应于多个行的两个色分量信号的其中一个的和的幅值，该第二累加值相应于两个色分量信号的其中一个的幅值之和，可以对不同行的色分量信号作不同的加权；

-第一累加值与第二累加值或这些第二累加值的一部分进行比较，并且两个色分量的第一累加值与一个特定值进行比较，也可以同时进行多个比较；

-以及，根据比较的结果，将一个二进制值分别分配给第三判决信号；

e)

该判决信号被用来选择一个组合。

原则上，根据本发明的电路装置事实上包括对解调器的规定，该解调器从CVBS信号解调两个色分量信号，该色分量信号与CVBS信号一起被馈送到梳状滤波器，在其中对这些信号作第一次估算，以便确定要选择的组合，然后根据选定的组合产生亮度信号和色差信号。

在这种情况下，在梳状滤波器中提供行存储器以便延迟CVBS信号以及色分量信号是很有利的。此外，不同延迟行的CVBS和色分量信号被馈送到一个判定逻辑单元和馈送到一个或多个转换与平均单元，在其中产生色度信号和高频亮度信号。

最好是将馈送到梳状滤波器的CVBS信号通过高通/低通滤波器组合分成高通分量和低通分量，并且只有高通分量被送到转换与平均单元，只有低通分量被送到判定逻辑单元。

此外，最好是一方面将产生的色度信号馈送到中值滤波器，在其中对若干行的色度信号取平均，另一方面，也可以提供一个加法器，以便将单次延迟的CVBS的低通分量加到产生的高频亮度信号中。

特别有益的是判定逻辑单元有一个第一单元，向其中馈送被不同延迟的行，由已馈送的信号来计算不同的距离、差值和累加值信号，将这些值与预选值或其它计算值进行比较，并根据比较的结果，确定判定信号，并将该判定信号馈送到第二单元，在其中对判定信号的每个组合确定一个或多个判定值，该判定值被馈送到转换与平均单元起驱动作用。

本发明的示例性实施例将结合附图来进行描述，其中：

图1示出了传统的梳状滤波器和PAL解调器的配置；

图2示出了本发明的梳状滤波器的配置；

图3示出了本发明的梳状滤波器的方框图；

图4示出了图3的逻辑单元的方框图；

图5示出了行的各种可能的布置；

图6示出了a)亮度信号、b)色度信号的转换和平均单元的方框图。

图1示出了传统梳状滤波器的配置。首先将CVBS信号CVBS馈送到梳状滤波器CF1，该梳状滤波器将CVBS信号CVBS分成亮度信号Y和还要进行解调的色度信号。该色度信号接着被送到解调器DME1，在其中再产生色差信号U和V。在这种情况下的算法选择仅仅基于对高频信号分量的估算。

与此相反，根据本发明的梳状滤波器是以图2所示的方式设置的。CVBS信号CVBS被初始馈送到解调器DEM2，然后由这个解调器DEM2产生的色分量信号U^*和V^*与CVBS信号CVBS一起被送到梳状滤波器CF2。该梳状滤波器将基于副载波的色度信号分量从CVBS信号中分离，将不正确地包含在色分量信号U^*和V^*中的已解调的高频亮度信号从该色分量信号中分离。因此，与传统的梳状滤波器不同，梳状滤波器CF2处理已解调的色度信号。然后，在梳状滤波器的输出端可得到分开的亮度和色差信号Y、U、V。

图3示出了根据本发明的梳状滤波器CF2的方框图，其中对行梳状滤波而言举例示出了在每种情况下三行的组合。对这种情况，CVBS信号和U^*、V^*信号各自都在两个延迟级D1、D2和D3、D4或D5、D6中进行延迟。为此最好采用行存储器，特别是先进先出存储器。对PAL信号在每种情况下延迟两行，而对NTSC信号在每种情况下延迟一行。然后，通过高通/低通滤波器组合LHF1、LHF2或LHF3将不同延迟的CVBS信号初始分解为相应的高通分量HPa、HPc、HPe和低通分量LPa、LPc、LPe。低通信号LPa、LPc、LPe以及不同延迟行的被解调的色度信号Ua、Uc、Ue和Va、Vc、Ve被馈送到逻辑单元FM。然后在该单元进行信号模式分析。根据识别的结构，将特定的值分配给判定信号CM、LM、XC1至XC5，并馈送到单元DM。在该单元存储两个相应的判定值CD和LD例如以判决信号可能组合的列表形式。该判定值在这种情况下被用来驱动亮度和色度信号的转换与平均单元。由于转换与平均单元SL只处理了亮度信号的相应高通信号，因此低频亮度分量LPc随后由加法器AL加到该单元的输出信号上。在色差信号的情况下，在单元SC1和SC2的后级还另外要由中值滤波器M1和M2对若干行分别取平均，该中值滤波器可能有行存储器用来延迟色差信号。该取平均处理消除了可能特别是由噪声产生的转换物。

图4示出了逻辑单元FM的方框图。不同延迟的行被馈送到判定逻辑单元，从已经馈送的信号计算不同的距离、差值和累加信号。将这些值与预先.选定的值或其它计算值进行比较，然后根据相应的比较结果来确定不同的判定信号。

对不同距离、差值和累加信号的计算将在下面作详细的描述。

在由色分量信号生成的一个复平面中，对在每种情况下两个图像行而言，相应于这两行的色信号之间的距离来确定一个第一距离值dac、dce或dae，所述色信号由两个色分量信号U^*、V^*给定。以此方式在方框1中确定两行a和c的距离值dac，例如借助于勾股定理确定为

。然后将这些第一距离值与预先选定的值、或不同的行组合的第一距离值或这些第一距离值的一部分进行比较。以这种方式，在块4检查距离值dac、dce、dae是否都小于具有值15的一个预定极限。如果是，那么将值“0”分配给判定信号CM。另一方面，如果至少一个距离值超过该预定极限，那么将该距离值馈送到下一个比较块5。根据色度信号的结构，也就是说由块4至9执行的比较结果，判定信号CM具有“0”与“6”之间的一个值。

对两个相应图像行的低通分量产生的不同值的比较分别在块10至15进行。根据比较的结果，第二判定信号LM被分配了“0”与“6”之间的一个值，它反映了被研究的图像行的亮度分量的结构。

此外，在块16中还确定另外的距离值，用于识别在不同的特殊情况下的串色干扰。以这种方式，距离值decs和dacs分别指定行e和c、a和c的色信号之和离原点的距离。这些距离值与行c的色信号离原点dc的距离的一半进行比较。此外，检查c离原点的距离是否小于距离da和de的四分之一或大于距离da和de的四倍。根据比较的结果，将值“0”或“1”分别分配给判定信号XC1、XC2和XC3。

值得考虑的是，尽管在方框图中所示的方法就好象所有的信号都是以同样的采样频率表示的一样，实际上亮度和色度信号通常具有不同的采样频率(4∶1∶1)。然而，可以通过例如对梳状滤波器前级的色度信号进行4∶1向上变换来实现匹配。

相应于判定信号CM和LM的视频信号模式被示于图5。对模式0来说，所有三行的值都在极限内，因此彼此闭合。如果出现模式1，那么行e与行a和c明显不同，即出现了一个边缘。边缘也相应地出现在模式2中，因为行a与行c和e明显不同。在模式3中，行a位于行c和e之间，在模式4中，行e位于行a和c之间。最终，在模式5中，所有的行都大致位于一行中，在模式6中，则处于之字形。

在块DM对得到的结果值CM、LM、XC1-XC5进行估算。对两个判定信号CM和LM的每个组合作出如何处理色度信号和高通亮度信号的判断。为此确定判定值CD和LD(分别指示在表1和表2中)，对某些CM/LM组合可以有两个判定值，它们取决于另外的判定信号XC1至XC5的当前二进制值。

表1：CD是不同模式的函数表2：LD是不同模式的函数

转换与平均单元SL和SC1、SC2分别由判定值CD和LD驱动。这两个单元的方框图表示在图6a和图6b中。行a、c、e的高频亮度信号分量HPa、HPc、HPe在每种情况下被馈送到单元SL。然后借助于加法器ASL1-ASL3来计算亮度信号的不同组合。这些组合被表示在输出端L1-L4，例如对输出端L2产生输出值HPe+HPc。当采用输出端L0时，产生一个0信号，也就是说梳状滤波器只再现了低通亮度信号LPc。尽管这会导致清晰度的损失，但不能通过与其它行组合而减少的色副载波残留可以以这种方式完全消除。

图6b的单元SC1或SC2也有很类似的结构。在这种情况下，色分量信号Ua、Va、Uc、Vc、Ue、Ve被施加于该单元，通过借助于加法器ASC1-ASC3实现的组合，可以在输出端C0-C3得到相应的色度信号。

本发明可以完全或部分集成在一个集成电路中，也同样可以完全或部分由软件来实现。

本发明可以用于例如PAL和NTSC制式的电视系统中，也可以用于这些系统的进一步开发。在PAL+接收机中也可以特别使用本发明。

在图1，2和3中

FBAS＝CVBS

Claims

1、通过若干图像行的组合分离CVBS信号(CVBS)的亮度和色度信号的方法，在该方法中从不同的组合中选择一个组合，其特征在于首先从CVBS信号(CVBS)解调两个色分量信号(U^*，V^*)，将该色分量信号与CVBS信号(CVBS)一起进行估算，以便确定要选择的组合，然后根据选定的组合(CF2)产生亮度信号(Y)和色差信号(U，V)。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于只对CVBS信号的低频分量(LPa，LPc，LPe)进行估算，而色分量信号(U^*，V^*)除包括色差信号(U，V)之外，还包括亮度信号的高频分量。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于CVBS信号(CVBS)和色分量信号(U^*，V^*)在每种情况下被延迟总行数和总行数的两倍，并且通过相应于最佳组合加权，从三个未延迟、单延迟和双延迟行的CVBS信号和色分量信号的高频分量产生单延迟的色度信号和高频亮度信号。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于在色度和高频亮度信号产生之后，对若干行的色度信号取平均，并且将单延迟CVBS信号的低频分量与高频亮度信号相加。

5、根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于：

a)

-在由色分量信号生成的复平面中，对在每种情况下两个图像行而言，确定与两行的色信号之间的距离相应的第一距离值(dac，dce，dae)，所述色信号由两个色分量信号(U^*，V^*)给定；

-以及，根据比较的结果，或者将一个特定的值分配给第一判决信号(CM)，或作进一步的比较；

b)

-以及，根据比较的结果，或者将一个特定的值分配给第二判决信号(LM)，或作进一步的比较；

c)

-在由色分量信号生成的复平面中，确定第二和第三距离值，该第二距离值相应于两行的色信号的和与原点(decs，dacs)的距离，所述色信号由两个色分量信号(U，V)给定，该第三距离值相应于一行的一个色信号与原点(da，dc，de)的距离，所述色信号由两个色分量信号(U^*，V^*)给定；

-第二距离值与第三距离值、或这些第三距离值的一部分进行比较，一行的第三距离值与另一行的第三距离值或这些第三距离值的一部分进行比较，也可以同时进行多个比较；

-以及，根据比较的结果，将一个二进制值分别分配给第二判决信号(XC1，XC2，XC3)；

d)

-对两个色分量信号而言，确定第一和第二累加值，该第一累加值相应于多个行的两个色分量信号(U^*，V^*)的其中一个的和的幅值，该第二累加值相应于两个色分量信号(U^*，V^*)的其中一个的幅值之和，可以对不同行的色分量信号作不同的加权；

-以及，根据比较的结果，将一个二进制值分别分配给第三判决信号(XC4，XC5)；

e)

判决信号(CM，LM，XC1-XC5)被用来选择一个组合。

6、通过若干图像行的组合分离CVBS信号(CVBS)的亮度和色度信号的电路装置，其中从不同的组合中选择一个组合，其特征在于提供了一个解调器(DEM2)解调CVBS信号的两个色分量信号(U^*，V^*)，该色分量信号与CVBS信号(CVBS)一起被馈送到一个梳状滤波器(CF2)，在其中首先对这些信号进行估算，以便确定要选择的组合，然后根据选定的组合产生亮度信号(Y)和色差信号(U，V)。

7、根据权利要求6所述的电路装置，其特征在于在梳状滤波器(CF2)中提供行存储器(D1-D6)，以便延迟CVBS信号和色分量信号，并且不同延迟行的CVBS信号和色分量信号被馈送到一个判定逻辑单元(FM，DM)和一个或多个转换与平均单元(SL，SC1，SC2)，在其中产生色度信号和高频亮度信号。

8、根据权利要求7所述的电路装置，其特征在于馈送到梳状滤波器(CF2)的CVBS信号通过高通/低通滤波器组合(LHF1，LHF2，LHF3)分成高通分量和低通分量，并且只有高通分量被送到转换与平均单元(SL)，只有低通分量被送到判定逻辑单元(FM，DM)。

9、根据权利要求6-8之一所述的电路装置，其特征在于将所产生的色度信号馈送到中值滤波器(M1，M2)，在其中对若干行的色度信号取平均，并且提供一个加法器(AL)，将单延迟的CVBS的低频分量加到产生高频亮度信号中。

10、根据权利要求6-9之一所述的电路装置，其特征在于判定逻辑单元(FM，DM)有一个第一单元(FM)，向其中馈送被不同延迟的行，由已馈送的信号来计算不同的距离、差值和累加值信号，将这些值与预选值或其它计算值进行比较，根据比较的结果，确定判定信号，并将该判定信号馈送到第二单元(DM)，在其中对判定信号的每个组合确定一个或多个判定值(CD，LD)，该判定值被馈送到转换与平均单元(SC，SC1，SC2)，起驱动作用。