CN1279765C - 一种视频图像的色彩瞬态增强系统与方法 - Google Patents

一种视频图像的色彩瞬态增强系统与方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1279765C
CN1279765C CN200310108511.7A CN200310108511A CN1279765C CN 1279765 C CN1279765 C CN 1279765C CN 200310108511 A CN200310108511 A CN 200310108511A CN 1279765 C CN1279765 C CN 1279765C
Authority
CN
China
Prior art keywords
transient state
chromatic value
color
value
average
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CN200310108511.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1545329A (zh
Inventor
朱舸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhangjiagang Kangdexin Optronics Material Co Ltd
Original Assignee
Huaya Microelectronics Shanghai Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huaya Microelectronics Shanghai Inc filed Critical Huaya Microelectronics Shanghai Inc
Priority to CN200310108511.7A priority Critical patent/CN1279765C/zh
Priority to US10/839,740 priority patent/US7532255B2/en
Publication of CN1545329A publication Critical patent/CN1545329A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1279765C publication Critical patent/CN1279765C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G06T5/73—
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/20—Image enhancement or restoration by the use of local operators
    • G06T5/92—
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/64—Circuits for processing colour signals
    • H04N9/646—Circuits for processing colour signals for image enhancement, e.g. vertical detail restoration, cross-colour elimination, contour correction, chrominance trapping filters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/64—Circuits for processing colour signals
    • H04N9/68—Circuits for processing colour signals for controlling the amplitude of colour signals, e.g. automatic chroma control circuits
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10016—Video; Image sequence
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10024—Color image
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20—Special algorithmic details
    • G06T2207/20172—Image enhancement details
    • G06T2207/20192—Edge enhancement; Edge preservation

Abstract

本发明提供了一种对视频图像进行色彩瞬态增强，以消除不同颜色区域间色彩失真过渡带的系统与方法。先由一个瞬态特征提取单元利用当前像素的一个色彩瞬态检测窗口计算出一组色彩瞬态特征值，再由一个瞬态阈值单元对这组色彩瞬态特征值进行分析，以确定色彩瞬态检测窗口中是否存在色彩过渡。如果在当前像素的色彩瞬态检测窗口中存在色彩过渡，则由一个瞬态矫正单元计算出经过改进的当前像素的U色度值和V色度值。

Description

一种视频图像的色彩瞬态增强系统与方法
技术领域
[0001]本发明有关数字显示系统。具体地说，该发明是关于对视频图像信号进行处理以增强其视觉品质的发明。
背景技术
[0002]鉴于先进半导体处理技术的发展，集成电路(ICs)的功能及复杂程度大大的得到了强化。随着处理及存储能力的增加，许多以前由模拟方式完成的工作现在都能以数字的方式完成。例如，图像，音频甚至视频信号都能以数字的方式进行生成，传播及使用。
[0003]图1描述了通常在电视系统中使用的隔行视频流100的一部分。隔行视频流100包含一系列隔行视频场100_1至100_N，图1画出了其中的前10场。偶场包含场景的偶数行，而奇场包含了场景的奇数行。例如，对一个由400行，每行640个像素组成的场景，偶场将包含第2，4，...，400行，而奇场将包含第1，3，...，399行。通常，隔行视频流中的每一场是在不同时刻生成的。例如，一个隔行视频生成设备(如一个数字摄像机)在时间T捕捉及存储场景的奇数行以生成视频场100_1，而在时间T+1捕捉及存储场景的偶数行以生成视频场100_2。这个过程将不断重复以生成隔行视频流。
[0004]由于带宽的限制，当逐行视频显示的帧频要求无法满足时，我们就使用隔行视频系统。具体的说，两组30场/秒的隔行视频场奇偶交替显示便可以达到类似60帧/秒的显示效果，这是因为电视上的像素在扫描过后可以保持一小段时间。逐行视频流使用的是完整的图像帧，既包括偶行又包括奇行的信息。显然，使用逐行扫描可以达到更高的显示质量，所以，在传统的隔行电视系统出现多年以后，现在的计算机显示器通常都使用逐行扫描的方法。而且，现在很多先进的电视及视频设备也开始使用逐行扫描的视频流。为与现存的隔行视频系统相兼容，现代逐行扫描视频系统可使用隔行到逐行转换技术将隔行视频流转化成逐行视频流。
[0005]图2(a)和2(b)描述了一种从隔行视频流100转换到逐行视频流200的典型方法。具体的说，隔行视频流100中的每一隔行视频场100_X被转换为逐行视频流200中的逐行视频图像帧200_X。这个转换是通过以拷贝或插值的方法产生缺失扫描行来完成的。以图2(b)为例，场100_1有行100_1_1，100_1_3，100_1_5，...，100_1_N，它被转换成图象帧200_1，方法是以行100_1_X作为奇行200_1_X(X为奇数)，并产生偶行200_1_Y(Y为偶数)。偶行200_1_Y是以拷贝前一奇行200_1_Y-1来产生的。这种技术通常称为行重复。运用插值的方法产生缺失行可以得到更好的效果。例如，一种简单的插值方法是利用奇行200_1_Y-1和奇行200_1_Y+1的平均来作为偶行200_1_Y。其它插值方法还包括以加权平均或更复杂的数据组合方法来从已存在的扫描行产生缺失的扫描行。另一种普通的隔行到逐行转换技术被称为三维隔行到逐行转换，该方法是利用当前场及临近的前后场数据来产生当前场的缺失行。将隔行视频场转换到逐行视频帧的隔行到逐行转换方法不是本发明要讨论的内容。
[0006]虽然隔行到逐行转换技术使传统的隔行视频信号可以在逐行视频设备上进行播放，但经过隔行到逐行转换处理的视频图像的品质通常比真正的逐行视频图像(即由逐行视频获取设备直接得到的逐行视频图像)要差。所以，有需要提供一种系统或方法来提高经隔行到逐行转换处理产生的视频图像的品质。
发明内容
[0007]本发明提供了一种视频图像品质增强的系统和方法。本发明中的系统和方法可以方便的利用在各类隔行到逐行转换的系统中，可被用来提高经隔行到逐行转换处理产生的视频图像，也可以直接作用于真正的逐行视频图像以进一步提升其品质。具体地说，本发明中的系统和方法对逐行视频图像的亮度和色度进行独立的处理。也就是说，本发明中的系统和方法对图像的亮度和色度的处理可以并行完成以缩减处理所需的时间。
[0008]在基于本发明的一种系统和方法中，一个图像品质增强系统包括一个图像边缘增强单元和一个图像对比度拉伸单元，在视频图像的亮度域中进行信号增强。该图像品质增强系统还包括一个图像色彩瞬态增强单元和一个色饱和度控制单元，在视频图像的色度域中进行信号增强。具体地说，图像边缘增强单元增强图像中的线与边界以提高图像的景深；图像对比度拉伸单元拉伸图像的亮度曲线以提高整体图像的对比度；图像色彩瞬态增强单元对图像的色彩进行处理以消除不同颜色区域间的色彩失真过渡带；而色饱和度控制单元调节整体图像的色饱和度以补偿其它视频处理过程，如视频信号的模数转换所带来的色度失真。
[0009]在一种图像边缘增强单元中，一个边缘检测单元被用来确定经过当前像素的主导边缘的方向；一个边缘增强亮度计算单元沿着当前像素的主导边缘方向按一个边缘增强因子再将边缘强度提升一个倍数。边缘方向由亮度变化的情况来近似决定。具体地说，计算一系列当前像素处不同方向上的亮度变化率，若横穿某方向的亮度变化率的绝对值最大，则用该方向来代表边缘的主导方向。一个边缘阈值比较单元将最大的亮度变化率绝对值与次大的亮度变化率绝对值之间的差和一个边缘增强阈值进行比较，当所得到的差值大于一个边缘增强阈值时，则在当前像素处进行图像边缘增强处理。
[0010]在一种图像色彩瞬态增强单元中，一个色彩瞬态特征提取单元利用当前像素的一个色彩瞬态检测窗口计算出一组色彩瞬态特征值；一个瞬态阈值单元通过将这组色彩瞬态特征值与一个色度增强阈值进行比较来确定色彩瞬态检测窗口中是否存在色彩过渡。如果在当前像素的色彩瞬态检测窗口中存在色彩过渡，一个瞬态矫正单元将计算出经过改进的当前像素的U色度值和V色度值。
具体地，本发明的一种对由一系列像素构成的视频图像进行色彩瞬态增强的方法，包含：
定义一个包含当前像素的色彩瞬态检测窗口，该窗口由以当前像素为中心的三行组成；
在色彩瞬态检测窗口中计算产生一个或多个色彩瞬态特征值，与用来衡量在色彩边缘的附近存在的色彩变化趋势的色彩瞬态阀值作比较，以衡量在色彩瞬态检测窗口中是否存在色彩过渡；及
计算产生当前像素的一个色彩瞬态增强U色度值和一个色彩瞬态增强V色度值；该步骤具体包括：
将含有当前像素U色度值的平均U色度值定义为当前像素的一个U色度值代表；
将含有当前像素V色度值的平均V色度值定义为当前像素的一个V色度值代表；
计算产生一个平均左侧U色度值；
计算产生一个平均右侧U色度值；
计算产生一个平均左侧V色度值；
计算产生一个平均右侧V色度值；
当色彩瞬态检测窗口中存在色彩过渡，且当前像素的U色度值代表与平均左侧U色度值比与平均右侧U色度值更靠近，和当前像素的V色度值代表与平均左侧V色度值比与平均右侧V色度值更靠近时，将当前像素的色彩瞬态增强U色度值和色彩瞬态增强V色度值分别设置为平均左侧U色度值和平均左侧V色度值；
当色彩瞬态检测窗口中存在色彩过渡，且当前像素的U色度值代表与平均右侧U色度值比与平均左侧U色度值更靠近，和当前像素的V色度值代表与平均右侧V色度值比与平均左侧V色度值更靠近时，将当前像素的色彩瞬态增强U色度值和色彩瞬态增强V色度值分别设置为平均右侧U色度值和平均右侧V色度值。
对应地，本发明的一种对由一系列像素构成的视频图像进行色彩瞬态增强的色彩瞬态增强单元，包含：
定义一个包含当前像素的色彩瞬态检测窗口的单元，该窗口由以当前像素为中心的三行组成；
一个色彩瞬态特征提取单元，用以在一个含有当前像素的色彩瞬态检测窗口中计算产生一个或多个色彩瞬态特征值；
一个与色彩瞬态特征提取单元相联的色彩瞬态阈值单元，用以通过将色彩瞬态特征值与用来衡量在色彩边缘的附近存在的色彩变化趋势的色彩瞬态阈值进行比较来确定在色彩瞬态检测窗口中是否存在色彩过渡；及
一个与色彩瞬态阈值单元相联的色彩瞬态矫正单元，用以计算产生当前像素的一个色彩瞬态增强U色度值和一个色彩瞬态增强V色度值；该单元具体包括：
计算产生一个平均左侧U色度值的单元；
计算产生一个平均右侧U色度值的单元；
计算产生一个平均左侧V色度值的单元；
计算产生一个平均右侧V色度值的单元；
所述的色彩瞬态矫正单元在色彩瞬态检测窗口中存在色彩过渡，且当前像素的一个U色度值代表与平均左侧U色度值比与平均右侧U色度值更靠近，和当前像素的一个V色度值代表与平均左侧V色度值比与平均右侧V色度值更靠近时，将当前像素的色彩瞬态增强U色度值和色彩瞬态增强V色度值分别设置为平均左侧U色度值和平均左侧V色度值；
所述色彩瞬态矫正单元在色彩瞬态检测窗口中存在色彩过渡，且当前像素的U色度值代表与平均右侧U色度值比与平均左侧U色度值更靠近，和当前像素的V色度值代表与平均右侧V色度值比与平均左侧V色度值更靠近时，将当前像素的色彩瞬态增强U色度值和色彩瞬态增强V色度值分别设置为平均右侧U色度值和平均右侧V色度值。
[0011]在一种图像色饱和度控制单元中，一个修正后色饱和度增强因子计算单元利用一个基本色饱和度增强因子计算产生一个修正后色饱和度增强因子；一个乘法计算单元利用该修正后色饱和度增强因子计算出经过色饱和度修正的U色度值和V色度值。具体地说，经过色饱和度修正的U色度值等于修正后色饱和度增强因子乘以当前像素的U色度值。类似的，经过色饱和度修正的V色度值等于修正后色饱和度增强因子乘以当前像素的V色度值。为使当前像素的颜色在修正前和修正后不发生变化，经色饱和度修正后的U色度值和V色度值之间的比值应该与修正前当前像素的U色度值和V色度值之间的比值相等。一个索引计算与控制电路利用基本色饱和度增强因子，当前像素的U色度值，和当前像素的V色度值计算产生一个查找表的索引。该查找表中预先存储了一组列表色饱和度增强因子，可以在基本色饱和度增强因子会使修正后的U色度值或V色度值超出视频系统允许的色度值范围时作为修正后色饱和度增强因子进行色饱和度的修正计算。
附图说明
[0013]图1描述了一个隔行视频流。
[0014]图2(a)和2(b)描述了一个隔行到逐行的转换过程。
[0015]图3描述了基于本发明的一种系统和方法中使用的视频增强系统的方框图。
[0016]图4描述了基于本发明的一种系统和方法中使用的视频图像边缘增强单元的方框图。
[0017]图5是基于本发明的一种系统和方法中使用的视频图像对比度拉伸单元的功能描述。
[0018]图6(a)-图6(e)描述了色彩瞬态问题。
[0019]图7描述了基于本发明的一种系统和方法中使用的视频图像色彩瞬态增强单元的方框图。
[0020]图8描述了基于本发明的一种系统和方法中使用的视频图像色饱和度控制单元的方框图。
[0021]图9描述了基于本发明的一种系统和方法中使用的修正后色饱和度增强因子(SSEF)计算单元的方框图。
具体实施方式
[0012]以下结合附图的描述将使本发明更易于理解。
[0022]如上所述，经过隔行到逐行转换处理的视频图像的品质通常比真正的逐行视频图像(即由逐行视频获取设备直接得到的逐行视频图像)要差。本发明描述了四种视频图像增强技术，可分别单独或结合使用以提高逐行视频图像的品质。
[0023]图3描述了一个视频增强系统320及其所用的视频缓存310的方框图。视频缓存310包括一个第一行缓存310_0，一个第二行缓存310_1，和一个第三行缓存310_2。行缓存的大小通常等于输入视频信号流I_VS中视频帧的宽度。行缓存310是循环使用的，即视频信号流I_VS中一个视频帧的第一行存入行缓存310_0，第二行存入行缓存310_1，第三行存入行缓存310_2。然后，第四行存入行缓存310_0，第五行存入行缓存310_1，第六行存入行缓存310_2。这个过程不断重复以处理视频帧中的所有行。
[0024]像这样，视频缓存310存储着一个视频帧中的三行信息。在基于本发明的一种系统和方法中，视频增强系统320利用一个当前行指针CLP记录当前被处理行所在的存储位置，利用一个前行指针PLP记录当前行的前一行所在的存储位置，利用一个后行指针NLP记录当前行的后一行所在的存储位置。这样，开始时前行指针PLP指向行缓存310_0，当前行指针CLP指向行缓存310_1，后行指针NLP指向行缓存310_2。当输入视频信号流I_VS中的信号不断写入视频缓存310，前行指针PLP，当前行指针CLP和后行指针NLP将以加一并除三取模的方式得到相应的行缓存位置，即将指针当前所指的行缓存的编号加一，若加一后的结果等于三则重置为零。具体地说，如果前行指针PLP现在指向行缓存310X，在新的一行被写入视频缓存310后，前行指针PLP将指向行缓存310_((X+1)MOD3)。为方便起见，视频缓存中前行指针PLP所指向的行被称为“前行”。类似的，当前行指针CLP所指向的行被称为“当前行”，后行指针NLP所指向的行被称为“后行”。基于本发明的其它系统和方法也可使用更大的视频缓存以存储更多的视频行。
[0025]视频增强系统320包括一个图像边缘增强单元322，一个图像对比度拉伸单元324，一个图像色彩瞬态增强单元326，和一个色饱和度控制单元328。图像边缘增强单元322和图像对比度拉伸单元324只处理视频图像的亮度信息，而图像色彩瞬态增强单元326和色饱和度控制单元328只处理视频图像的色度信息，因此他们可以分两路进行并行处理。
[0026]图像边缘增强单元322增强图像中的线与边界以提高图像的景深。具体地说，图像边缘增强单元322通过一个用户可调的边缘增强因子CEF增强视频图像中的线与边。图像边缘增强单元322将在稍后具体介绍。图像对比度拉伸单元324拉伸视频图像的亮度值以提高图像整体的对比度。图像对比度拉伸单元324将在稍后具体介绍。
[0027]图像色彩瞬态增强单元326对图像的色彩进行处理以消除不同颜色区域间的色彩失真过渡带。图像色彩瞬态增强单元326将在稍后具体介绍。色饱和度控制单元328调节整体图像的色饱和度以补偿其它视频处理过程，如视频信号的模数转换所带来的色度失真。色饱和度控制单元328将在稍后具体介绍。
[0028]视频增强系统320每次从视频缓存310中取出一个像素进行处理。为描述方便和清楚起见，当前被处理的像素被称为当前像素。如前所述，图像边缘增强单元322和图像对比度拉伸单元324将处理当前像素的亮度值Y。具体地说，图像边缘增强单元322计算产生一个边缘增强亮度值Y_CE，而图像对比度拉伸单元324在Y_CE的基础上计算产生一个对比度拉伸亮度值Y_CS。图像色彩瞬态增强单元326和色饱和度控制单元328将处理当前像素的色度值U与V。具体地说，图像色彩瞬态增强单元326计算产生色彩瞬态增强色度值IUC和IVC，而色饱和度控制单元328在IUC和IVC的基础上计算产生色饱和度修正的色度值SEUC和SEVC。
[0029]图4描述了基于本发明的一种系统和方法中使用的视频图像边缘增强单元400的方框图。视频图像边缘增强单元400包括一个边缘检测单元410，一个边缘阈值比较单元420，和一个边缘增强亮度计算单元430。在图4中，边缘增强单元400使用视频缓存310，其中包含了前行指针PLP，当前行指针CLP和后行指针NLP。边缘增强单元400利用当前像素P4的亮度值，和其相邻像素P0，P1，P2，P3，P5，P6，P7和P8的亮度值计算产生当前像素的边缘增强亮度值Y_CE。具体地说，当前像素P4，及像素P3和P5在由当前行指针CLP所指向的当前行中，其中像素P3在当前像素P4的左边，而像素P5在当前像素P4的右边。像素P0，P1和P2在由前行指针PLP所指向的前行中，并且像素P0，P1和P2分别在像素P3，P4和P5之上。相反的，像素P6，P7和P8在由后行指针NLP所指向的后行中，并且像素P6，P7和P8分别在像素P3，P4和P5之下。为清楚起见，像素PX的亮度值记为YX。由此，像素P5的亮度值为Y5。
[0030]边缘检测单元410检测当前像素P4处的边缘。在图4中，当前像素P4处的亮度变化率被用来代表边缘的强度。具体地说，图4中的边缘检测单元410计算出当前像素P4处的不同方向上的亮度变化率，并选取亮度变化率绝对值最大时所横穿的方向作为当前像素P4处的主导边缘方向。其中的最大亮度变化率的绝对值也被用来表示当前像素P4处主导边缘的强度。边缘检测单元410中所描述的一种方法计算产生三个方向的亮度变化率：横穿水平方向的亮度变化率S_H，横穿竖直方向的亮度变化率S_V，和对角亮度变化率S_D。
[0031]横穿水平方向的亮度变化率S_H表示的是因存在通过当前像素P4的水平边缘而产生的亮度变化大小。方程(1)给出了基于本发明的一种系统和方法中使用的计算S_H的公式。在方程(1)中，S_H等于像素P3，P4和P5的亮度平均值减去像素P0，P1，P2，P6，P7和P8的亮度平均值。
S_H＝(Y3+Y4+Y5)/3-(Y0+Y1+Y2+Y6+Y7+Y8)/6    (1)
[0032]相反的，横穿竖直方向的亮度变化率S_V表示的是因存在通过当前像素P4的竖直边缘而产生的亮度变化大小。方程(2)给出了基于本发明的一种系统和方法中使用的计算S_V的公式。在方程(2)中，S_V等于像素P1，P4和P7的亮度平均值减去像素P0，P3，P6，P2，P5和P8的亮度平均值。
S_V＝(Y1+Y4+Y7)/3-(Y0+Y3+Y6+Y2+Y5+Y8)/6    (2)
[0033]对角亮度变化率S_D表示的是因存在通过当前像素P4的对角边缘，包括45度和135度，而产生的亮度变化大小。方程(3)给出了基于本发明的一种系统和方法中使用的计算S_D的公式。在方程(3)中，S_D等于当前像素P4的亮度值减去像素P1，P3，P5和P7的亮度平均值。
S_D＝Y4-(Y1+Y3+Y5+Y7)/4    (3)
[0034]如果在视频系统中较大的亮度用较大的Y值表示，则正的S_H，S_V或S_D的结果意味着当前像素P4在边缘两侧较亮的一侧。相反的，负的S_H，S_V或S_D的结果意味着当前像素P4在边缘两侧较暗的一侧。
[0035]基于本发明的其它系统和方法也可使用不同的方法来计算亮度变化率。例如，在基于本发明的另一种系统和方法中，可以不使用单一的对角亮度变化率S_D，而使用两个对角亮度变化率S_45和S_135来分别表示45度和135度方向上的对角亮度变化。而且，基于本发明的其它系统和方法也可类似定义更多方向的亮度变化率。例如，对于一个处在45度方向和90度方向之间的方向上的亮度变化率可以由像素P2，P4和P7的亮度平均值减去像素P1，P3，P6，P5和P8的亮度平均值来计算。
[0036]通常边缘增强应当在主导边缘方向上进行。然而，当主导边缘的强度与次主导边缘的强度相差不大时就不会进行边缘增强操作。具体地说，只有当主导边缘的强度与次主导边缘的强度的差大于一个边缘增强阈值时才进行边缘增强操作，否则就不进行边缘增强操作。
[0037]若利用亮度变化所横穿的方向来代表边缘方向，则边缘增强应当在亮度变化率绝对值最大时所横穿的方向上进行。亮度变化率绝对值最大时所横穿的方向拥有最大的亮度变化率绝对值。为清楚起见，亮度变化率绝对值最大时所横穿的方向所对应的亮度变化率被称为主导亮度变化率。如果S_MAX是所有计算出的亮度变化率，如S_H，S_V和S_D，的绝对值中的最大值，则主导亮度变化率的绝对值就等于S_MAX。S_MAX表示主导边缘方向的边缘强度。所有计算出的亮度变化率的绝对值中的次大值，记为S_NEXT，被用来表示次主导边缘方向的边缘强度。当主导边缘的强度与次主导边缘的强度相差不大时就不会进行边缘增强操作。由此，边缘阈值比较单元420计算出S_MAX和S_NEXT，当S_MAX减去S_NEXT的差小于或等于一个边缘增强阈值CE_T时，就不进行边缘增强操作，而边缘增强亮度计算单元430则将边缘增强亮度值Y_CE设置为当前像素P4的亮度值Y4。另一方面，当S_MAX减去S_NEXT的差大于边缘增强阈值CE_T时，就进行边缘增强操作，即边缘增强亮度计算单元430将利用一个边缘增强因子CEF来计算产生一个边缘增强亮度值Y_CE。理论上讲，边缘增强阈值CE_T可以等于视频系统允许的任何像素亮度值。但是，使用过大的CE_T意味着只有那些已经非常突出的边缘会被增强。所以，通常CE_T应当较小，从而使图像中比较模糊的边缘得到增强而变得突出。例如，在基于本发明的一种系统和方法中，视频系统允许的像素亮度值从0到255，即8位像素亮度值，而边缘增强阈值CE_T的范围可定在从0到10，缺省值为5。
[0038]如果要进行边缘增强操作，边缘增强亮度计算单元就产生一个边缘增强亮度值Y_CE，从而使由Y_CE代替Y4所重新计算出的沿着主导边缘方向的边缘增强亮度变化率S_CE等于边缘增强因子CEF乘以由Y4所计算的原来的主导边缘变化率。例如，如果横穿水平方向的亮度变化率S_H为主导边缘变化率，即S_H的绝对值等于S_MAX，那么边缘增强亮度变化率S_CE就等于边缘增强因子CEF乘以S_H。方程(4)描述了当S_H为主导边缘变化率时边缘增强亮度变化率S_CE的计算过程。具体地说，方程(4)和方程(1)除了以边缘增强亮度值Y_CE代替了当前像素的亮度值Y4外没有区别。
S_CE＝(Y3+Y_CE+Y5)/3-(Y0+Y1+Y2+Y6+Y7+Y8)/6    (4)
以边缘增强因子CEF乘以S_H代替方程(4)中的S_CE就得到方程(5)。
CEF*SH＝(Y3+Y_CE+Y5)/3-(Y0+Y1+Y2+Y6+Y7+Y8)/6    (5)
[0039]由方程(5)可得到方程(6)，即当S_H为主导边缘变化率时边缘增强亮度值Y_CE的计算公式。
[0040]
Y_CE＝3*S_H*CEF+(Y0+Y1+Y2+Y6+Y7+Y8)/2-Y3-Y5    (6)
[0041]类似的，当S_V或S_D为主导边缘变化率时，可以分别得到方程(7)与方程(8)，来计算相应的边缘增强亮度值Y_CE。
Y_CE＝3*S_V*CEF+(Y0+Y3+Y6+Y2+Y5+Y8)/2-Y1-Y7    (7)
    Y_CE＝S_D*CEF+(Y1+Y3+Y5+Y7)/4              (8)
[0042]然而，如前所述，当S_MAX减去S_NEXT的差小于或等于一个边缘增强阈值CE_T时，就不进行边缘增强操作。不管哪个方向是主导边缘方向，边缘增强亮度计算单元430都将边缘增强亮度值Y_CE设置为当前像素P4的亮度值Y4。边缘增强因子CEF是一个大于或等于1的实数。如果CEF小于1，则边缘将被变得更模糊而不是得到增强。通常，越大的边缘增强因子CEF将产生越突出的边缘。在基于本发明的一种系统和方法中，边缘增强因子CEF存储于一个用户可调的寄存器中，范围是从1.0到3.0，缺省值为1.5。
[0043]如图3中所示，边缘增强单元322产生边缘增强亮度值Y_CE，而Y_CE将由对比度拉伸单元324处理得到对比度拉伸亮度值Y_CS。对比度拉伸单元324增加除了图像中较暗和较亮的区域外其它像素间的亮度差。在基于本发明的一种系统和方法中，对比度拉伸单元324利用一个类S型函数将边缘增强亮度值Y_CE映射到一个对比度拉伸亮度值Y_CS。图5描述了一个类S型函数的曲线510，其中的横轴代表边缘增强亮度值，而纵轴代表对比度拉伸亮度值。具体地说，图5中的边缘增强亮度值Y_CE_1和Y_CE_2被分别映射到对比度拉伸亮度值Y_CS_1和Y_CS_2。对图像的大部分区域来说，对比度拉伸亮度值Y_CS_1和Y_CS_2之间的亮度差比边缘增强亮度值Y_CE_1和Y_CE_2之间的亮度差要大，从而提高了像素间的对比度。然而，对于很亮或很暗的图像区域，即边缘增强亮度值很大或很小的区域，对比度拉伸亮度值Y_CS_1和Y_CS_2之间的亮度差比边缘增强亮度值Y_CE_1和Y_CE_2之间的亮度差要小。所以，对比度拉伸单元324只增强了图像中很亮或很暗区域外的对比度。例如，对于8位亮度值的视频系统，其亮度值从0到255，很亮区域通常可定为亮度值大于240的区域，而很暗区域通常可定为亮度值小于15的区域。对于亮度值范围不是很大的视频系统，例如8位亮度值从0到255的视频系统，基于本发明的很多系统和方法可以利用一个预先定义的查找表(LUT)来实现对比度拉伸单元324。类S型函数的曲线可以通过改变查找表中的数值来调整。对于亮度值范围较大的视频系统，例如10位亮度值从0到1023的视频系统，可以通过各种拟合方法来分段表示所用的类S型函数，而避免使用包含整个亮度值范围的查找表。对比度拉伸亮度值Y_CS将与色饱和度增强U色度值SEUC和色饱和度增强V色度值SEVC一起定义出输出视频流0_VS中的像素。
[0044]当边缘增强单元322和对比度拉伸单元324对像素的亮度值进行处理时，色彩瞬态增强单元326和色饱和度控制单元328对像素的色度值进行处理。图6(a)至6(e)描述了由于视频解码而带来的色彩瞬态问题。图6(a)给出了7个像素611-617。像素611-613处于一个第一颜色区域，像素614-617处于一个第二颜色区域。理想情况下，由第一颜色区域到第二颜色区域的过渡应是非常分明的。例如，在图6(b)中，像素611，612和613的U色度值为一个第一U色度值U1，像素614，615，616和617的U色度值为一个第二U色度值U2。类似的，在图6(c)中，像素611，612和613的V色度值为一个第-V色度值V1，像素614，615，616和617的V色度值为一个第二V色度值V2。但是，实际中两个颜色区域间色度值的过渡却通常较平缓而不是非常的分明。例如，在图6(d)中，像素611的U色度值U1逐渐增加到像素617的U色度值U2。类似的，在图6(e)中，像素611的V色度值V1逐渐减小到像素617的V色度值V2。
[0045]图3中的色彩瞬态增强单元326检测如图6(d)和6(e)所示的存在于两个颜色区域间的色彩瞬态问题。然后色彩的过渡被变得更分明，更接近如图6(b)和6(c)所示的理想的色彩过渡。通常，水平方向的色彩瞬态问题比竖直方向的色彩瞬态问题严重。所以，图7中所示的基于本发明的在此描述的系统和方法将只针对水平方向的色彩瞬态问题。然而，一个熟练的设计人员也可以方便的利用这里介绍的技术类似地解决竖直方向的色彩瞬态问题。
[0046]图7描述了一个色彩瞬态增强单元700。该单元利用一个3×7的色彩瞬态检测窗口来检测色彩瞬态问题的发生。基于本发明的其它系统和方法也可利用不同大小的色彩瞬态检测窗口。通常，一个较宽的色彩瞬态检测窗口，即一个横向包含较多列的色彩瞬态检测窗口能更好的检测较宽色彩过渡区域上的色彩瞬态问题。但是，一个太宽的色彩瞬态检测窗口也可能因包含了多个色彩过渡区域而造成错误的检测结果。相反的，一个太窄的色彩瞬态检测窗口可能无法检测出一个较宽的色彩过渡区域上的色彩瞬态问题。为清楚起见，这里色彩瞬态检测窗口的宽度被定为7以作为基于本发明的一种系统和方法所用的缺省值。一个熟练的设计人员可以方便的利用这里介绍的技术类似地使用不同大小的色彩瞬态检测窗口。通常情况下，色彩瞬态检测窗口的宽度为从5到15时可以取得较好的结果。对于水平方向的色彩瞬态问题，在一个较高的色彩瞬态检测窗口，即一个竖向包含较多行的色彩瞬态检测窗口中利用如下介绍的列平均方法将能更好的避免色彩瞬态增强后不同颜色区域间的锯齿边缘现象。但是，如果色彩瞬态检测窗口太高，某些水平方向的色彩瞬态问题可能被漏检。而且，太高的色彩瞬态检测窗口有可能造成不同颜色区域间对角方向过渡带的失真。而使用更高的色彩瞬态检测窗口也需要更多的行缓存资源。在基于本发明的一种系统和方法中，色彩瞬态检测窗口的高度被定为从1到5，缺省值为3。
[0047]色彩瞬态增强单元700使用视频缓存310，其中包含了前行指针PLP，当前行指针CLP和后行指针NLP。色彩瞬态增强单元700利用像素P0到P20的色度值计算产生当前像素P4的色彩瞬态增强U色度值IUC和色彩瞬态增强V色度值IVC。为与其它图一致，像素P0到P8处于与图4中一样的位置。具体地说，当前像素P4，及像素P3和P5在由当前行指针CLP所指向的当前行中，其中像素P3在当前像素P4的左边，而像素P5在当前像素P4的右边。像素P0，P1和P2在由前行指针PLP所指向的前行中，并且像素P0，P1和P2分别在像素P3，P4和P5之上。相反的，像素P6，P7和P8在由后行指针NLP所指向的后行中，并且像素P6，P7和P8分别在像素P3，P4和P5之下。而且，像素P9和P10在由前行指针PLP所指向的前行中，像素P10在像素P0左边紧靠像素P0，像素P9在像素P10左边紧靠像素P10。像素P11和P12在由前行指针PLP所指向的前行中，像素P11在像素P2右边紧靠像素P2，像素P12在像素P11右边紧靠像素P11。像素P13到P16在由当前行指针CLP所指向的当前行中，并分别处于像素P9到P12的下方。像素P17到P20在由后行指针NLP所指向的后行中，并分别处于像素P13到P16的下方。为清楚起见，像素PX的U色度值和V色度值分别记为UCX和VCX。由此，像素P5的U色度值和V色度值分别为UC5和VC5。
[0048]列平均单元710通过计算色彩瞬态检测窗口中每一列中像素的色度值平均来得到对应色彩瞬态检测窗口中每一列的平均色度值。具体地说，列平均单元710计算得到7个平均U色度值AUC1到AUC7，和7个平均V色度值AVC1到AVC7。平均U色度值AUC1等于U色度值UC9，UC13和UC17的平均值，即色彩瞬态检测窗口中前行的第一个像素P9的U色度值，当前行的第一个像素P13的U色度值，和后行的第一个像素P17的U色度值的平均值。平均U色度值AUC2等于U色度值UC10，UC14和UC18的平均值。平均U色度值AUC3等于U色度值UC0，UC3和UC6的平均值。平均U色度值AUC4等于U色度值UC1，UC4和UC7的平均值。平均U色度值AUC5等于U色度值UC2，UC5和UC8的平均值。平均U色度值AUC6等于U色度值UC11，UC15和UC19的平均值。平均U色度值AUC7等于U色度值UC12，UC16和UC20的平均值。
[0049]类似的，平均V色度值AVC1等于V色度值VC9，VC13和VC17的平均值。平均V色度值AVC2等于V色度值VC10，VC14和VC18的平均值。平均V色度值AVC3等于V色度值VC0，VC3和VC6的平均值。平均V色度值AVC4等于V色度值VC1，VC4和VC7的平均值。平均V色度值AVC5等于V色度值VC2，VC5和VC8的平均值。平均V色度值AVC6等于V色度值VC11，VC15和VC19的平均值。平均V色度值AVC7等于V色度值VC12，VC16和VC20的平均值。
[0050]瞬态特征提取单元720利用平均U色度值和平均V色度值计算用来衡量色彩瞬态检测窗口中色彩瞬态问题发生可能性大小的色彩瞬态特征。具体地说，在基于本发明的一种系统和方法中，瞬态特征提取单元720计算产生一个平均U色度值递增特征值AUCIS，一个平均U色度值递减特征值AUCDS，一个平均V色度值递增特征值AVCIS，和一个平均V色度值递减特征值AVCDS。对于每一个色彩瞬态检测窗口，AUCIS，AUCDS，AVCIS和AVCDS均先重置为零。对于平均U色度值AUCX，其中X从2到7，若AUCX大于或等于AUC(X-1)，则平均U色度值递增特征值AUCIS加一。所以，平均U色度值递增特征值AUCIS衡量了由列平均单元710所计算产生的平均U色度值在色彩瞬态检测窗口中从左至右的递增程度。对于平均U色度值AUCX，其中X从2到7，若AUCX小于或等于AUC(X-1)，则平均U色度值递减特征值AUCDS加一。所以，平均U色度值递减特征值AUCDS衡量了由列平均单元710所计算产生的平均U色度值在色彩瞬态检测窗口中从左至右的递减程度。
[0051]类似的，对于平均V色度值AVCX，其中X从2到7，若AVCX大于或等于AVC(X-1)，则平均V色度值递增特征值AVCIS加一。所以，平均V色度值递增特征值AVCIS衡量了由列平均单元710所计算产生的平均V色度值在色彩瞬态检测窗口中从左至右的递增程度。对于平均V色度值AVCX，其中X从2到7，若AVCX小于或等于AVC(X-1)，则平均V色度值递减特征值AVCDS加一。所以，平均V色度值递减特征值AVCDS衡量了由列平均单元710所计算产生的平均V色度值在色彩瞬态检测窗口中从左至右的递减程度。
[0052]如图6(d)和6(e)所示，当一行中像素的U色度值和V色度值均为单调关系时，这些像素处于一个色彩过渡区域中的可能性就很大。另一方面，由于列平均操作和一些噪音的影响，色彩过渡的存在并不一定要求像素的色度值为严格的单调关系。因此，色彩瞬态阈值单元730利用一个用户可调的色彩瞬态阈值CCIT来决定是否要改变当前像素的色度值。具体地说，色彩瞬态阈值单元730将平均U色度值递增特征值AUCIS，平均U色度值递减特征值AUCDS，平均V色度值递增特征值AVCIS，和平均V色度值递减特征值AVCDS分别与CCIT进行比较。如果AUCIS或AUCDS大于或等于CCIT，并且AVCIS或AVCDS大于或等于CCIT，那么当前像素的色度值将被改变。用符号表达，色彩瞬态阈值单元730进行了如下的操作：
若((AUCIS≥CCIT)或(AUCDS≥CCIT))及
((AVCIS≥CCIT)或(AVCDS≥CCIT))
则改变当前像素的色度值.
[0053]色彩瞬态矫正单元750由左/右平均单元740和色彩瞬态阈值单元730提供的信息计算产生色彩瞬态增强色度值IUC和IVC。如上所述，色彩瞬态阈值单元730决定是否改变当前像素的色度值。如果色彩瞬态阈值单元730决定不改变当前像素的色度值，则色彩瞬态矫正单元750将色彩瞬态增强色度值IUC和IVC设置为当前像素的U色度值UC4和V色度值VC4。
[0054]如果色彩瞬态阈值单元730决定改变当前像素的色度值，则色彩瞬态矫正单元750检测当前像素的色度值和色彩瞬态检测窗口中左侧像素的色度值与右侧像素的色度值的相近程度。基于本发明的在此描述的系统和方法应用了平均色度值AUC4和AVC4，而不是当前像素的色度值UC4和VC4，来与色彩瞬态检测窗口中左侧像素的色度值和右侧像素的色度值进行比较，以确定平均色度值是与色彩瞬态检测窗口中左侧像素的色度值更相近，还是与色彩瞬态检测窗口中右侧像素的色度值更相近。然而，在基于本发明的其它系统和方法中，也可以利用不同的有关当前像素色度值的函数代替当前像素色度值来与色彩瞬态检测窗口中左侧像素的色度值和右侧像素的色度值进行比较。
[0055]左/右平均单元740计算产生色彩瞬态检测窗口中当前像素左侧像素的平均色度值，和色彩瞬态检测窗口中当前像素右侧像素的平均色度值。具体地说，在图7描述的系统与方法中，一个平均左侧U色度值ALSUC等于U色度值UC9，UC10，UC0，UC13，UC14，UC3，UC17，UC18和UC6的平均。一个平均左侧V色度值ALSVC等于V色度值VC9，VC10，VC0，VC13，VC14，VC3，VC17，VC18和VC6的平均。一个平均右侧U色度值ARSUC等于U色度值UC2，UC11，UC12，UC5，UC15，UC16，UC8，UC19和UC20的平均。一个平均右侧V色度值ARSVC等于V色度值VC2，VC11，VC12，VC5，VC15，VC16，VC8，VC19和VC20的平均。
[0056]如果平均U色度值AUC4与平均左侧U色度值ALSUC比与平均右侧U色度值ARSUC更接近，并且平均V色度值AVC4与平均左侧V色度值ALSVC比与平均右侧V色度值ARSVC更接近，则色彩瞬态矫正单元750分别将色彩瞬态增强色度值IUC和IVC设置为平均左侧U色度值ALSUC和平均左侧V色度值ALSVC。相反的，如果平均U色度值AUC4与平均右侧U色度值ARSUC比与平均左侧U色度值ALSUC更接近，并且平均V色度值AVC4与平均右侧V色度值ARSVC比与平均左侧V色度值ALSVC更接近，则色彩瞬态矫正单元750分别将色彩瞬态增强色度值IUC和IVC设置为平均右侧U色度值ARSUC和平均右侧V色度值ARSVC。附录I中给出了色彩瞬态阈值单元730和色彩瞬态矫正单元750的一种实现的伪码。一个熟练的设计人员可以方便的将附录I中给出的伪码转换为VHDL或Verilog码以进行硬件的实现。
[0057]在图3中，色彩瞬态增强色度值IUC和IVC将由色饱和度控制单元328进行进一步处理。具体地说，色饱和度控制单元328增强色彩瞬态增强色度值IUC和IVC所表示的色彩的饱和度，得到色饱和度增强色度值SEUC和SEVC。色饱和度控制单元328将输入视频信号的色饱和度增强一个基本色饱和度增强因子。色彩瞬态增强U色度值IUC和色彩瞬态增强V色度值IVC之间的比值，即IUC/IVC，定义了当前像素的颜色。而(IUC，IVC)的模定义了色饱和度。当色彩瞬态增强V色度值IVC为零时，当前像素的色彩信息由IUC决定，即当前像素的颜色由IUC的符号确定，而色饱和度由IUC的绝对值决定。当色彩瞬态增强U色度值IUC和色彩瞬态增强V色度值IVC均为零时，当前像素成为一个无色彩信息的黑白像素，其亮度由像素亮度信息决定。
[0058]增强一个像素的色饱和度即增大(IUC，IVC)的模，也就是增大IUC与IVC平方和的平方根SQRT(IUC2+IVC2)的值。但是，为了避免颜色的失真，色饱和度增强色度值SEUC和SEVC之间的比值，即SEUC/SEVC，必须和色彩瞬态增强色度值IUC与IVC之间的比值IUC/IVC相等。为清楚起见，SEUC/SEVC被称为色饱和度增强色度比，而IUC/IVC被称为色彩瞬态增强色度比。
[0059]所以，可以通过将IUC和IVC同时乘以一个基本色饱和度增强因子BSEF来增强当前像素的色饱和度。但是，一个视频系统的色度值U和V通常有一个由最小色度值C_MIN和最大色度值C_MAX定义的色度取值区间C_RANGE。例如，如果一个视频系统拥有8位色度值，最小色度值C_MIN通常为-128，而最大色度值C_MAX通常为127。如果一个像素的色度值经处理后结果超出了C_RANGE，则应将其截取到C_RANGE中来，即将小于C_MIN的色度值取为C_MIN，而将大于C_MAX的色度值取为C_MAX。如果将当前像素的色彩瞬态增强色度值IUC和IVC同时乘以一个基本色饱和度增强因子BSEF后，U色度值和V色度值中任何一个超出了视频系统的C_RANGE，那么就会发生颜色的失真。例如，如果取BSEF等于1.2，而IUC为120，IVC为40，那么分别将IUC和IVC与BSEF相乘得到SEUC为127，即由120乘以1.2得到144再截取到127，而SEVC为48。这样一来，色饱和度增强色度比SEUC/SEVC等于127/48，和色彩瞬态增强色度比IUC/IVC，即120/40并不相等。为了防止颜色的失真，本发明利用了一个修正后色饱和度增强因子SSEF，用以在基本色饱和度增强因子BSEF因视频系统色度取值范围的限制会产生颜色失真时作为增强因子来使用。
[0060]图8描述了一种色饱和度控制单元800。图8中的色饱和度控制单元包含一个修正后色饱和度增强因子SSEF计算单元810和一个乘法计算单元820。SSEF计算单元810利用基本色饱和度增强因子BSEF，色彩瞬态增强色度值IUC与IVC，视频系统最小色度值C_MIN与最大色度值C_MAX来计算修正后色饱和度增强因子SSEF的取值。具体地说，修正后色饱和度增强因子SSEF应当等于基本色饱和度增强因子BSEF或在不造成色度值超出C_RANGE范围前提下的最大可能因子数。在基于本发明的一种系统和方法中，SSEF计算单元810先计算一个最大U色度值增强因子MUEF，和最大V色度值增强因子MVEF。MUEF等于视频系统最大色度值C_MAX除以IUC的结果和最小色度值C_MIN除以IUC的结果中的较大者。类似的，MVEF等于视频系统最大色度值C_MAX除以IVC的结果和最小色度值C_MIN除以IVC的结果中的较大者。方程(9)，(10)和(11)给出了计算MUEF，MVEF和SSEF的公式。
MUEF＝MAX(C_MAX/IUC，C_MIN/IUC)            (9)
MVEF＝MAX(C_MAX/IVC，C_MIN/IVC)            (10)
SSEF＝MIN(BSEF，MUEF，MVEF)                (11)
当IUC为零时，MUEF将被直接设置成一个预先定义的大数值DIVO以避免除零错误的发生。类似的，当IVC为零时，MVEF也将被直接设置成DIVO。鉴于方程(11)，DIVO应当足够大以避免被选中作为SSEF，也就是说，DIVO应当大于BSEF的最大可能值。
[0061]由SSEF计算单元810得到SSEF后，乘法计算单元820将IUC和IVC分别与SSEF相乘得到色饱和度增强色度值SEUC和SEVC。
[0062]考虑到方程(9)和(10)，在图8中的SSEF计算单元810将需要进行浮点除法的运算。而浮点除法在集成电路实现中要耗费巨大的资源，应当尽力避免。所以，在基于本发明的一些系统和方法中，SSEF计算单元810使用了查找表(LUT)来避免浮点除法的运算。图9描述了一个基于本发明的一种系统和方法的SSEF计算单元的实现架构900，其中包括一个索引计算与控制电路910，一个查找表920，和一个多路选择器930。
[0063]索引计算与控制电路910计算产生一个指向查找表920的索引INDEX，一个预置色饱和度增强因子PSEF，和一个选择控制信号SCS来控制多路选择器930。预置色饱和度增强因子PSEF由多路选择器930的第一输入口输入。查找表920提供一个列表色饱和度增强因子TSEF并由多路选择器930的第二输入口输入。多路选择器930在索引计算与控制电路910的控制下选择预置色饱和度增强因子PSEF或列表色饱和度增强因子TSEF作为修正后色饱和度增强因子SSEF。
[0064]索引计算与控制电路910将预置色饱和度增强因子PSEF设置为基本色饱和度增强因子BSEF或数值1.0。具体地说，如果色彩瞬态增强色度值IUC或IVC等于视频系统的C_MAX或C_MIN时，当前像素的色饱和度就不能再被增强了，而SSEF应当为1.0。所以，索引计算与控制电路910将PSEF设置为数值1.0，并通过选择控制信号SCS控制多路选择器930使输出的修正后色饱和度增强因子SSEF等于PSEF。否则，索引计算与控制电路910将PSEF设置为基本色饱和度增强因子BSEF。
[0065]索引计算与控制电路910将索引INDEX设置为IUC的绝对值和IVC的绝对值中的较大值，即INDEX＝MAX(|IUC|，|IVC|)。但是，当INDEX大于视频系统的C_MAX时，例如在8位视频系统中C_MAX为127而IUC或IVC为C_MIN即-128时，由于如上所述多路选择器930将选择PSEF，所以INDEX可被设置为任何有效的查找表920的索引值。当INDEX小于C_MAX除以BSEF的整数部分与数值1的和时，即1+INT(C_MAX/BSEF)，索引计算与控制电路910将控制多路选择器930选择PSEF作为SSEF。为避免浮点数除法，INDEX与1+INT(C_MAX/BSEF)的比较可以变换成INDEX乘以BSEF与C_MAX的比较，即当INDEX乘以BSEF小于或等于C_MAX时，索引计算与控制电路910将控制多路选择器930选择PSEF作为SSEF。如前所述，在这种情况下，PSEF等于BSEF。当INDEX乘以BSEF大于C_MAX且INDEX小于C_MAX时，索引计算与控制电路910通过选择控制信号SCS控制多路选择器930选择TSEF作为SSEF。因为预置色饱和度增强因子PSEF等于基本色饱和度增强因子BSEF或数值1.0，基于本发明的某些方法也可以使多路选择器930拥有三个输入口，第一输入口输入BSEF，第二输入口输入列表色饱和度增强因子TSEF，而第三输入口输入常数1.0。附录II中给出了SSEF计算单元一种实现的伪码，其中运用了下面要介绍的查找表920。一个熟练的设计人员可以方便的将附录II中给出的伪码转换为VHDL或Verilog码以进行硬件的实现。
[0066]查找表920中包含了一组由索引INDEX进行选择的列表色饱和度增强因子TSEF的数值。TSEF的实际数值与乘法运算单元820的精度有关。例如，如果色彩瞬态增强U色度值IUC是123，色彩瞬态增强V色度值IVC是40，C_MAX是127，那么一个无限精确的乘法运算单元可以允许SSEF为1.0325203252…，即127/123。但是，如果乘法运算单元820的精度只有5位，若SSEF被近似为1.0625，则相应的色饱和度增强U色度值SEUC将为130.7，即1.0625*123，截取后的数值130就会超出视频系统的色度值范围C_RANGE。对于一个精度为5位的乘法运算单元来说，SSEF此时的值只能是1.03125，相应的色饱和度增强U色度值SEUC将为126.8，截取后的数值126在视频系统的色度值范围C_RANGE以内。方程(12)提供了基于本发明的一种系统和方法的计算查找表920中列表色饱和度增强因子TSEF的公式，其中PB为所用乘法运算单元的精度位数，函数INT是取整函数。
TSEF＝INT((C_MAX/INDEX)*2PB)/2PB              (12)
[0067]为缩小查找表920的大小，基于本发明的一些系统和方法可设定基本色饱和度增强因子BSEF的最大值MSEF。如上所述，当INDEX乘以BSEF大于C_MAX且INDEX小于C_MAX时，索引计算与控制电路910通过选择控制信号SCS控制多路选择器930选取TSEF作为SSEF输出。因此，如果BSEF的最大值为MSEF，查找表920就只需要包括索引INDEX从C_MAX除以MSEF取整后加一，即1+INT(C_MAX/MSEF)，到C_MAX的TSEF数值。例如，如果C_MAX为127，MSEF为2，查找表920就只需要包括索引INDEX从64到127，共64个TSEF的数值。
[0068]以上介绍了基于本发明进行视频图像增强的各种系统和方法的实现架构。具体地说，边缘增强和对比度拉伸增强了视频图像的亮度信息，而色彩瞬态增强与色饱和度增强改进了视频图像的色度信息。以上介绍的各种视频图像增强方法与系统架构仅作为说明参考使用，并不限制本发明的适用范围。例如，在阅读了本说明书后，熟练的技术人员可以自行定义另外的边缘增强单元，对比度拉伸单元，色彩瞬态增强单元，色饱和度增强单元，边缘强度表示方法，边缘方向，亮度变化率，亮度变化方向，边缘检测单元，边缘增强亮度计算单元，边缘阈值比较单元，色彩瞬态检测窗口，色彩瞬态特征值，色彩瞬态的发生与否，U色度值代表方法，V色度值代表方法，色彩瞬态特征提取单元，色彩瞬态阈值单元，色彩瞬态矫正单元，色饱和度增强因子，色饱和度增强的色度值表示方法，最大色饱和度增强因子，查找表索引，查找表，查找表内容，修正后色饱和度增强因子计算单元，乘法运算单元，索引计算单元，多路选择电路，索引计算与控制电路，等等，并且运用这些新的定义在本发明所描述的准则下设计出新的方法，电路和系统。鉴于此，本发明的适用范围仅受如下权项的限制。
                               附录I
AUCIS＝平均U色度值递增特征值(average U chrominance increment sum)
AUCDS＝平均U色度值递减特征值(average U chrominance decrement sum)
AVCIS＝平均V色度值递增特征值(average V chrominance increment sum)
AVCDS＝平均V色度值递减特征值(average V chrominance decrement sum)
AUC4＝色彩瞬态检测窗口中当前像素所在列的平均U色度值(average Uchrominance value of the current pixel column in the transientdetection window)
AVC4＝色彩瞬态检测窗口中当前像素所在列的平均V色度值(average Vchrominance value of the current pixel column in the transientdetection window)
UC4＝当前像素的U色度值(U chrominance value of the current pixel)
VC4＝当前像素的V色度值(V chrominance value of the current pixel)
ARSUC＝平均右侧U色度值(average right side U chrominance)
ALSUC＝平均左侧U色度值(average left side U chrominance)
ARSVC＝平均右侧V色度值(average right side V chrominance)
ALSVC＝平均左侧V色度值(average left side V chrominance)
CCIT＝色彩瞬态阈值(chrominance color improvement threshold)
IUC＝色彩瞬态增强U色度值(improved U chrominance)
IVC＝色彩瞬态增强V色度值(improved V chrominance)
如果((AUCIS＞＝CCIT)或(AUCDS＞＝CCIT))且
    ((AVCIS＞＝CCIT)或(AVCDS＞＝CCIT)])那么
    {
    如果ABS(AUC4-ALSUC)＜ABS(AUC4-ARSUC)且
        ABS(AVC4-ALSVC)＜ABS(AVC4-ARSVC)那么
        {
        IUC＝ALSUC
          IVC＝ALSVC
         }
    否则 如果ABS(AUC4-ALSUC)＞ABS(AUC4-ARSUC)且
             ABS(AVC4-ALSVC)＞ABS(AVC4-ARSVC)那么
             {
             IUC＝ARSUC
             IVC＝ARSVC
             }
    否则
        {
        IUC＝UC4
        IVC＝VC4
        }
    }
否则
    {
    IUC＝UC4
    IVC＝VC4
    }
                                附录II
IUC＝色彩瞬态增强U色度值(improved U chrominance)
IVC＝色彩瞬态增强V色度值(improved V chrominance)
C_MAX＝视频系统最大色度值(maximum chrominance value)
C_MIN＝视频系统最小色度值(minimum chrominance value)
BSEF＝基本色饱和度增强因子(base saturation enhancement factor)
INDEX＝查找表索引(index to a lookup table)
TSEF＝列表色饱和度增强因子(tabled saturation enhancement factor)(由一个以INDEX为索引的查找表中得到from a lookup table indexed by INDEX)
INDEX＝max(abs(IUC)，abs(IVC))
如果(INDEX＞＝C_MAX)那么
    {
    INDEX＝C_MAX
    SSEF＝1
   }
否则 如果(INDEX*BSEF≤C_MAX)那么
         {
         SSEF＝BSEF
         }
否则
     {
       SSEF＝TSEF
     }

Claims (19)

1.一种对由一系列像素构成的视频图像进行色彩瞬态增强的方法，其特征在于该方法包含：定义一个包含当前像素的色彩瞬态检测窗口，该窗口由以当前像素为中心的三行组成；
在色彩瞬态检测窗口中计算产生一个或多个色彩瞬态特征值，与用来衡量在色彩边缘的附近存在的色彩变化趋势的色彩瞬态阈值作比较，以衡量在色彩瞬态检测窗口中是否存在色彩过渡；及
计算产生当前像素的一个色彩瞬态增强U色度值和一个色彩瞬态增强V色度值；该步骤具体包括：
将含有当前像素U色度值的平均U色度值定义为当前像素的一个U色度值代表；
将含有当前像素V色度值的平均V色度值定义为当前像素的一个V色度值代表；
计算产生一个平均左侧U色度值；
计算产生一个平均右侧U色度值；
计算产生一个平均左侧V色度值；
计算产生一个平均右侧V色度值；
当色彩瞬态检测窗口中存在色彩过渡，且当前像素的U色度值代表与平均左侧U色度值比与平均右侧U色度值更靠近，和当前像素的V色度值代表与平均左侧V色度值比与平均右侧V色度值更靠近时，将当前像素的色彩瞬态增强U色度值和色彩瞬态增强V色度值分别设置为平均左侧U色度值和平均左侧V色度值；
当色彩瞬态检测窗口中存在色彩过渡，且当前像素的U色度值代表与平均右侧U色度值比与平均左侧U色度值更靠近，和当前像素的V色度值代表与平均右侧V色度值比与平均左侧V色度值更靠近时，将当前像素的色彩瞬态增强U色度值和色彩瞬态增强V色度值分别设置为平均右侧U色度值和平均右侧V色度值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的色彩瞬态检测窗口每行由七个像素组成。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于在色彩瞬态检测窗口中计算产生一个或多个色彩瞬态特征值的操作进一步包括：
对色彩瞬态检测窗口中的每一列像素计算产生一个平均U色度值以得到一系列平均U色度值；及对色彩瞬态检测窗口中的每一列像素计算产生一个平均V色度值以得到一系列平均V色度值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于在色彩瞬态检测窗口中计算产生一个或多个色彩瞬态特征值的操作进一步包括：
计算产生一个第一U色度瞬态特征值以衡量计算得到的一系列平均U色度值递增的程度；及计算产生一个第一V色度瞬态特征值以衡量计算得到的一系列平均V色度值递增的程度。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于在色彩瞬态检测窗口中计算产生一个或多个色彩瞬态特征值的操作进一步包括：
计算产生一个第二U色度瞬态特征值以衡量计算得到的一系列平均U色度值递减的程度；及计算产生一个第二V色度瞬态特征值以衡量计算得到的一系列平均V色度值递减的程度。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于第一U色度瞬态特征值是一个平均U色度值递增特征值，第二U色度瞬态特征值是一个平均U色度值递减特征值，第一V色度瞬态特征值是一个平均V色度值递增特征值，第二V色度瞬态特征值是一个平均V色度值递减特征值。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于在色彩瞬态检测窗口中计算产生一个或多个色彩瞬态特征值的操作进一步包括：当第一U色度瞬态特征值和第一V色度瞬态特征值均大于一个色彩瞬态阈值时，认为色彩瞬态检测窗口中存在色彩过渡。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于在色彩瞬态检测窗口中计算产生一个或多个色彩瞬态特征值的操作进一步包括：当第一U色度瞬态特征值和第二V色度瞬态特征值均大于色彩瞬态阈值时，认为色彩瞬态检测窗口中存在色彩过渡。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于在色彩瞬态检测窗口中计算产生一个或多个色彩瞬态特征值的操作进一步包括：当第二U色度瞬态特征值和第一V色度瞬态特征值均大于色彩瞬态阈值时，认为色彩瞬态检测窗口中存在色彩过渡。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于在色彩瞬态检测窗口中计算产生一个或多个色彩瞬态特征值的操作进一步包括：当第二U色度瞬态特征值和第二V色度瞬态特征值均大于色彩瞬态阈值时，认为色彩瞬态检测窗口中存在色彩过渡。
11.在权利要求1所述的方法，其特征在于
平均左侧U色度值等于色彩瞬态检测窗口中所有处于当前像素左侧的像素的U色度值的一个平均值；及平均右侧U色度值等于色彩瞬态检测窗口中所有处于当前像素右侧的像素的U色度值的一个平均值。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于
平均左侧V色度值等于色彩瞬态检测窗口中所有处于当前像素左侧的像素的V色度值的一个平均值；及平均右侧V色度值等于色彩瞬态检测窗口中所有处于当前像素右侧的像素的V色度值的一个平均值。
13.一种对由一系列像素构成的视频图像进行色彩瞬态增强的色彩瞬态增强单元，其特征在于该单元包含：
定义一个包含当前像素的色彩瞬态检测窗口的单元，该窗口由以当前像素为中心的三行组成；
一个色彩瞬态特征提取单元，用以在一个含有当前像素的色彩瞬态检测窗口中计算产生一个或多个色彩瞬态特征值；
一个与色彩瞬态特征提取单元相联的色彩瞬态阈值单元，用以通过将色彩瞬态特征值与用来衡量在色彩边缘的附近存在的色彩变化趋势的色彩瞬态阈值进行比较来确定在色彩瞬态检测窗口中是否存在色彩过渡；及
一个与色彩瞬态阈值单元相联的色彩瞬态矫正单元，用以计算产生当前像素的一个色彩瞬态增强U色度值和一个色彩瞬态增强V色度值；该单元具体包括：
计算产生一个平均左侧U色度值的单元；
计算产生一个平均右侧U色度值的单元；
计算产生一个平均左侧V色度值的单元；
计算产生一个平均右侧V色度值的单元；
所述的色彩瞬态矫正单元在色彩瞬态检测窗口中存在色彩过渡，且当前像素的一个U色度值代表与平均左侧U色度值比与平均右侧U色度值更靠近，和当前像素的一个V色度值代表与平均左侧V色度值比与平均右侧V色度值更靠近时，将当前像素的色彩瞬态增强U色度值和色彩瞬态增强V色度值分别设置为平均左侧U色度值和平均左侧V色度值；
所述色彩瞬态矫正单元在色彩瞬态检测窗口中存在色彩过渡，且当前像素的U色度值代表与平均右侧U色度值比与平均左侧U色度值更靠近，和当前像素的V色度值代表与平均右侧V色度值比与平均左侧V色度值更靠近时，将当前像素的色彩瞬态增强U色度值和色彩瞬态增强V色度值分别设置为平均右侧U色度值和平均右侧V色度值。
14.如权利要求13所述的色彩瞬态增强单元，其特征在于进一步包括一个与色彩瞬态特征提取单元相联的列平均单元，用以对色彩瞬态检测窗口中的每一列像素分别计算产生一个平均U色度值和一个平均V色度值，从而得到一系列平均U色度值和一系列平均V色度值。
15.如权利要求14所述的色彩瞬态增强单元，其特征在于所述的色彩瞬态特征提取单元计算产生一个表示所得到的一系列平均U色度值递增程度的第一U色度瞬态特征值，和一个表示所得到的一系列平均V色度值递增程度的第一V色度瞬态特征值。
16.如权利要求15所述的色彩瞬态增强单元，其特征在于所述的色彩瞬态特征提取单元计算产生一个表示所得到的一系列平均U色度值递减程度的第二U色度瞬态特征值，和一个表示所得到的一系列平均V色度值递减程度的第二V色度瞬态特征值。
17.如权利要求13所述的色彩瞬态增强单元，其特征在于所述的当前像素的U色度值代表等于含有当前像素U色度值的平均U色度值，当前像素的V色度值代表等于含有当前像素V色度值的平均V色度值。
18.如权利要求13所述的色彩瞬态增强单元，其特征在于
平均左侧U色度值等于色彩瞬态检测窗口中所有处于当前像素左侧的像素的U色度值的一个平均值；及平均右侧U色度值等于色彩瞬态检测窗口中所有处于当前像素右侧的像素的U色度值的一个平均值。
19.如权利要求13所述的色彩瞬态增强单元，其特征在于
平均左侧V色度值等于色彩瞬态检测窗口中所有处于当前像素左侧的像素的V色度值的一个平均值；及平均右侧V色度值等于色彩瞬态检测窗口中所有处于当前像素右侧的像素的V色度值的一个平均值。
CN200310108511.7A 2003-11-10 2003-11-10 一种视频图像的色彩瞬态增强系统与方法 Expired - Lifetime CN1279765C (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200310108511.7A CN1279765C (zh) 2003-11-10 2003-11-10 一种视频图像的色彩瞬态增强系统与方法
US10/839,740 US7532255B2 (en) 2003-11-10 2004-05-04 Color transient improvement unit and method to reduce blurring at color transients in video images

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200310108511.7A CN1279765C (zh) 2003-11-10 2003-11-10 一种视频图像的色彩瞬态增强系统与方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1545329A CN1545329A (zh) 2004-11-10
CN1279765C true CN1279765C (zh) 2006-10-11

Family

ID=34334717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200310108511.7A Expired - Lifetime CN1279765C (zh) 2003-11-10 2003-11-10 一种视频图像的色彩瞬态增强系统与方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7532255B2 (zh)
CN (1) CN1279765C (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7271851B2 (en) * 2003-01-16 2007-09-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Adaptive color transient improvement
US8570341B1 (en) * 2007-12-07 2013-10-29 Ipera Technology, Inc. Method and system for enhancing color saturation
KR20100082406A (ko) * 2009-01-09 2010-07-19 삼성전자주식회사 Ｆｐｇａ간 저전압 차등 신호의 샘플링 포인트 설정 방법 및 이를 위한 장치
US9172960B1 (en) * 2010-09-23 2015-10-27 Qualcomm Technologies, Inc. Quantization based on statistics and threshold of luminanceand chrominance
CN102710944A (zh) * 2012-05-16 2012-10-03 上海高清数字科技产业有限公司 亮色同步瞬态提升的系统和方法
US10298932B1 (en) * 2015-03-25 2019-05-21 Amazon Technologies, Inc. Compression encoding of images

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5920357A (en) * 1996-01-11 1999-07-06 Texas Instruments Incorporated Digital color transient improvement
DE19722358A1 (de) * 1997-05-28 1998-12-03 Thomson Brandt Gmbh Verfahren zur Bearbeitung von Übergangsbereichen in einem Bildsignal
US6421462B1 (en) * 1998-02-06 2002-07-16 Compaq Computer Corporation Technique for differencing an image
US6795083B2 (en) * 2001-06-19 2004-09-21 Smartasic, Inc. Color enhancement of analog video for digital video systems
US7289163B2 (en) * 2003-04-28 2007-10-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for adjusting color edge center in color transient improvement

Also Published As

Publication number Publication date
CN1545329A (zh) 2004-11-10
US7532255B2 (en) 2009-05-12
US20050099536A1 (en) 2005-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1266950C (zh) 一种视频图像的品质增强系统与方法
CN1279764C (zh) 一种视频图像的色饱和度增强系统与方法
CN1305009C (zh) 图像处理装置和图像处理方法
CN1297941C (zh) 自适应增强彩色图像中色彩的方法和设备
CN1921559A (zh) 图像处理设备、图像显示器以及图像处理方法
JP2008263475A (ja) 画像処理装置および方法、並びに、プログラム
CN1756299A (zh) 用于处理运动图像的设备和方法以及计算机程序产品
CN1228965C (zh) 图像处理系统、投影仪及黑白扩展处理法
CN1867041A (zh) 噪声抑制方法
CN102883168A (zh) 一种针对非典型特征图像的白平衡处理方法
CN1263313C (zh) 一种视频图像的边缘清晰度提升系统与方法
JP5027332B2 (ja) ビデオスキントーン補正のための輪郭フリーポイント動作
CN1595973A (zh) 隔行视频流到逐行视频流的转换方法与系统
CN1812481A (zh) 图像处理装置及其方法
CN1208973C (zh) 彩色信号校正电路、校正装置、校正方法及显示装置
JP2009059118A (ja) 階調補正装置、階調補正方法、階調補正プログラム
JP2010276691A (ja) 画像処理装置および画像処理方法
CN101409850A (zh) 用于处理像素的多个颜色分量的装置及其方法
CN1163057C (zh) 画质补正电路
CN1279765C (zh) 一种视频图像的色彩瞬态增强系统与方法
US20180288336A1 (en) Image processing apparatus
CN1578474A (zh) 图像处理装置及使用它的图像显示装置、图像处理方法
JP2016058941A (ja) 画像処理装置、方法、及び撮像装置
TWI389552B (zh) 影像處理裝置以及影像處理方法
CN1878281A (zh) 一种对数字视频图像中物体边沿的处理方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: System and method for transient reinforcing of video image color

Effective date of registration: 20110318

Granted publication date: 20061011

Pledgee: Shanghai Zhangjiang SME Credit Guarantee Center

Pledgor: Huaya Microelectronics (Shanghai) Co.,Ltd.

Registration number: 2011990000083

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHANGHAI WEIZHOU MICROELECTRONIC TECHNOLOGY CO., L

Free format text: FORMER OWNER: HUAYA MICROELECTRONICS, INC.

Effective date: 20121108

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20121108

Address after: 201203, Shanghai 690 Zhangjiang Road, Pudong No. 5 Building No. 2 floor

Patentee after: WZ TECHNOLOGY Inc.

Address before: 201203, No. 8, building 572, Lane 116, blue wave road, Zhangjiang hi tech park, Shanghai

Patentee before: Huaya Microelectronics (Shanghai) Co.,Ltd.

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20131028

Granted publication date: 20061011

Pledgee: Shanghai Zhangjiang SME Credit Guarantee Center

Pledgor: Huaya Microelectronics (Shanghai) Co.,Ltd.

Registration number: 2011990000083

PLDC Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200327

Address after: 215634 Jiangsu Suzhou Environmental Protection New Material Industrial Park, north of Chenggang Road and west of Ganghua Road

Patentee after: ZHANGJIAGANG KANGDE XIN OPTRONICS MATERIAL Co.,Ltd.

Address before: 201203, Shanghai 690 Zhangjiang Road, Pudong No. 5 Building No. 2 floor

Patentee before: WZ TECHNOLOGY Inc.

TR01 Transfer of patent right
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20061011

CX01 Expiry of patent term