CN1620102A

CN1620102A - 一种静态图像抗闪烁处理方法

Info

Publication number: CN1620102A
Application number: CN 200310113553
Authority: CN
Inventors: 宋亮亮
Original assignee: BEIJING ZHONGSHILIAN DIGITAL SYSTEM Co Ltd
Current assignee: BEIJING ZHONGSHILIAN DIGITAL SYSTEM Co Ltd
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2005-05-25

Abstract

本发明公开了一种图像抗闪烁处理方法，包括如下步骤：首先对待处理的静态图片进行颜色矩阵的提取；然后，将提取出的颜色矩阵转化为以亮度、色度信号表示的矩阵，并将矩阵分离为亮度矩阵和色度矩阵；将图片亮度矩阵通过滤波器进行处理，过滤掉能够产生闪烁现象的亮度高频分量；将处理过的亮度矩阵与色度矩阵合并，重新转化为颜色矩阵；还原为图片格式。本发明所述图像抗闪烁处理方法，减小或避免电视机显示静态图片或菜单的闪烁现象。这样节约了硬件成本，节省了嵌入式应用系统(如机顶盒)处理器和内存资源。

Description

一种静态图像抗闪烁处理方法

技术领域

本发明涉及一种图像处理方法，尤其是一种对于电视上显示的静态图像进行处理的方法；属于电视显示技术领域。

背景技术

电视发展到今天，其功能已经不仅仅是收听收看音视频节目，它越来越多的被当作信息与多媒体的显示终端。尤其是随着数字电视的快速发展与普及，许多其它数字电视功能如：股票浏览、游戏、电子节目指南(EPG)等等，均将电视作为显示设备。为了丰富股票浏览、游戏、电子节目指南(EPG)等这些功能的内容以及提高美观性，各应用均在其中运用大量的静态图片显示。由于电视机与PC显示器在扫描方式和清晰度上存在差异，导致许多图片在电视上显示时出现了闪烁的现象，这不仅影响了显示的效果，而且长时间观看容易造成视觉疲劳。

造成图像在电视上显示出现闪烁的原因是目前大多数电视机采用隔行扫描方式，如果图像上某相邻两象素点的亮度变化过大，导致两场图像在该点明暗交替，从而产生了闪烁的现象。

如果能有一种方法可以消除电视显示静态图片时的闪烁现象，解决这种影响显示效果，造成视觉疲劳的问题，并且对图像本身的影响不大，将会得到广大消费者的欢迎，取得良好的社会效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出了一种静态图像抗闪烁处理方法，主要是针对在电视上显示的静止图像，用来减小或避免电视机显示静态图片或菜单等静态图象的闪烁现象。

本发明所述图像抗闪烁处理方法，包括如下步骤：

步骤一：首先对待处理的静态图片进行颜色矩阵[R，G，B]的提取；

步骤二：将提取出的[R，G，B]矩阵转化为以亮度、色度信号表示的[Y，Cb，Cr]矩阵，并将[Y，Cb，Cr]矩阵分离为[Y]矩阵和[Cb，Cr]矩阵；

步骤三：将图片亮度[Y]矩阵通过滤波器进行处理，过滤掉能够产生闪烁现象的亮度高频分量；

步骤四：将处理过的亮度[Y’]矩阵与[Cb，Cr]矩阵合并，并将合并过的[Y’，Cb，Cr]矩阵转化为[R’，G’，B’]矩阵；

步骤五将处理后的[R’，G’，B’]矩阵经过步骤一的反变换还原为图片格式。例如对于Bmp格式图片在图像头后直接进行数据填充，对于Jpeg图片需要进行Jpeg编码。

本发明所述静态图像抗闪烁处理方法，既可以用于静态图像显示之前在先进行的预处理，然后将这些经过预处理的图像用于电视显示，这样可以节约了成本，节省了嵌入式应用系统(如机顶盒)处理器和内存资源；也可以直接安装在电视上，完成对静态图像的处理；本发明减小或避免电视机显示静态图片或菜单的闪烁现象，并且对图像的变动很小；是一种方便、实用的技术方法。

附图说明

图1是本发明所述图像抗闪烁处理方法的流程图；

图2是本发明所述k临近均值二维滤波方法处理前的亮度矩阵和作用模板的示意图；

图3是本发明所述k临近均值二维滤波方法处理后的亮度矩阵和作用模板的示意图。

具体实施方式

本发明提出的图像抗闪烁处理方法的流程如图1所示；下面详细说明图像抗闪烁预处理的工作流程：

步骤1：首先对待处理的静态图片进行颜色矩阵[R，G，B]的提取。针对不同的静态图片格式采取相应的方法。例如对于Bmp格式图片可以直接进行提取，对于Jpeg图片需要进行Jpeg解码。

步骤2：将提取出的[R，G，B]矩阵转化为以亮度、色度信号表示的[Y，Cb，Cr]矩阵，并将[Y，Cb，Cr]矩阵分离为[Y]矩阵和[Cb，Cr]矩阵。

[R，G，B]矩阵转化为[Y，Cb，Cr]矩阵的公式如下：

步骤3：将图片亮度[Y]矩阵通过滤波器进行处理，过滤掉能够产生闪烁现象的亮度高频分量。

步骤4：将处理过的亮度[Y’]矩阵与[Cb，Cr]矩阵合并，并将合并过的[Y’，Cb，Cr]矩阵转化为[R’，G’，B’]矩阵。

[Y’，Cb，Cr]矩阵转化为[R’，G’，B’]矩阵的公式如下：

步骤5：将处理后的[R’，G’，B’]矩阵经过步骤1的反变换还原为图片格式。例如对于Bmp格式图片在图像头后直接进行数据填充，对于Jpeg图片需要进行Jpeg编码。

本发明通过对亮度矩阵进行滤波处理(通过滤波器)，过滤掉能够产生闪烁现象的亮度高频分量，从而解决了电视显示静态图片的闪烁问题。图1中，椭圆框为处理步骤，方框为处理过程中的生成物。目前在电视显示应用中使用最常用的图片格式为Bmp和Jpeg，其它静态图片格式按流程中的其它格式静态图片运行。

根据上述的图像抗闪烁预处理的工作流程可知，步骤三中，将图片亮度[Y]矩阵进行滤波处理，过滤掉产生闪烁现象的亮度高频分量，是本发明中的关键环节。下面通过实例进行说明：

为叙述方便，在图片亮度[Y]矩阵通过滤波器进行处理时，假设进入滤波器进行滤波之前的图像亮度矩阵[Y]为：

其中，假设图像的宽度width＝n，图像的高度height＝m。

本发明所述方法中，滤波器对图像亮度滤波，可以采用两种方式；或者说可以采用两种方法来构造本发明所述的滤波器，即采用垂直方向的一维滤波方法，以及采用k临近均值二维滤波方法。

图像在电视上闪烁是由于电视将一幅图像分为两场显示，先扫描奇数行，再扫描偶数行。如果相邻两行的相邻点的亮度差过大，隔行扫描显示的时候在那两点的闪动就会很明显，人的视觉对这种闪烁非常敏感，容易造成视觉疲劳。通过试验测试发现，当相邻两点的亮度差的绝对值|Yij-Y(i+1)j|小于50时，基本可以消除闪烁现象。

垂直方向的一维亮度滤波方法就是基于以上分析得出的。它的基本原理是：循环计算垂直方向上相邻两点亮度差的，如果大于一个指定的阈值就将其调整为和其临近的门限内的亮度值。

具体过程包括如下步骤：

步骤31、设定静态图片的亮度矩阵最左上像素Y00，为当前像素，判断Y00与其垂直相邻的像素Y10的亮度差绝对值是否大于阈值，如果大于阈值，则改变Y10的亮度，执行步骤32；否则直接执行步骤32

步骤32、将当前点位置向右移动一个像素，执行步骤33；如果到达行末尾，移动到下一行的最左方的像素，如果到达亮度矩阵像素Ym-l，n，结束垂直方向的一维亮度滤波过程；

步骤33、判断当前点与其垂直相邻的像素的亮度差绝对值是否大于阈值，如果大于阈值，则改变与其垂直相邻的像素的亮度，执行步骤32；否则直接执行步骤32。

上述过程中改变亮度的具体方法为：如果当前点下方的像素的亮度大于当前点的亮度，将当前点下方的像素的亮度设为当前点的亮度与阈值之和；如果当前点下方的像素的亮度小于当前点的亮度，将当前点下方的像素的亮度设为当前点的亮度与阈值之差。

大多数的情况下，阈值应当为50以下，这样消除闪烁的效果比较好，如果对图像变化要求比较少，阈值应当尽可能的大一些。

第二种方法是k临近均值二维滤波方法，其设计思想是消除图像上的噪声点，即消除亮度较周围像素过大(或过小)的点，将该点亮度赋为周围像素亮度的均值，从而达到防止闪烁的效果。

K临近均值二维滤波方法是一种具有边界保持的平滑滤波方法。该滤波方法选择图像的非边界点进行滤波，这样防止了图像通过平滑滤波后变得模糊。按垂直方向的一维亮度滤波方法的循环方式，K临近均值二维滤波方法对于每一个像素点的处理过程如下：

步骤34、判断以待处理像素为中心设定一个p*p的作用模板是否超出了亮度矩阵的边界，如果超出，不对待处理像素做任何处理；否则执行步骤35；

判断的方法为以待处理像素在亮度矩阵中的位置脚标(包括：横脚标、纵脚标；如Y10的横脚标为1；纵脚标为0；Ymn横脚标为m，纵脚标为n)分别与p做差，如果差值小于0或横脚标大于m-p或纵脚标大于n-p，则超出了亮度矩阵的边界；否则没有超出。

步骤35、以待处理像素为中心，设定一个p*p的作用模板；如图2所示Y为待处理像素；阴影部分为p＝3作用模板；

步骤36、在模板中，选择K个与待处理像素的亮度差最小的像素。例如选择K＝5，将步骤34中p*p的作用模板中心以外全部像素的亮度与中央待处理像素亮度做差，假定与待处理像素亮度差最小的像素为Y1、Y2、Y3、Y4、Y5；

步骤37、用这K个像素的亮度平均值替换待处理像素的亮度值。

即Y’＝(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)/5，变换后的亮度矩阵如图3所示。

从过滤效果上考虑，p值限定了变换所在的区域大小，K值决定了调整的幅度。由于需要尽量小的改变图像的原有颜色，因此色彩变换应在小范围内进行。一般p的值为3或5，K的取值范围值为3-10。

保证相邻点的亮度差值与减小对图像颜色的变动本身就是一对矛盾。以上的两种滤波方法正是分别侧重矛盾的两个方面：“垂直方向的一维滤波器”侧重于保证相邻点的亮度差值方面，它能够严格保证垂直方向上的亮度变化小于门限值，但在某些情况下一些点的色彩变化较大；而“k临近均值滤波器”侧重于减小对图像颜色方面，它能够较好的保持图像的原有色彩，但是它不能够严格保证垂直方向上的亮度差值。

由于调整是逐个象素点进行的，对于大面积同色的普通图像来说，处理后的图像颜色变化并不明显。因此，两种滤波器均能够较好的抑止闪烁现象，得到很好的显示效果。这两种亮度滤波的方法可以配套在一起综合使用，即让分离出的亮度矩阵[Y]先后采用两种进行滤波，最终得到[Y’]矩阵。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1、一种静态图像抗闪烁处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤二：将提取出的[R，G，B]矩阵转化为以亮度、色度信号表示的[Y，Cb，Cr]矩阵，并将[Y，Cb，Cr]矩阵分离为亮度[Y]矩阵和色度[Cb，Cr]矩阵；

步骤三：将图片亮度[Y]矩阵进行滤波处理，过滤掉能够产生闪烁现象的亮度高频分量；

步骤五：将处理后的[R’，G’，B’]矩阵经过步骤一的反变换还原为图片格式。

2、根据权利要求1所述的静态图像抗闪烁处理方法，其特征在于，所述对待处理的静态图片进行颜色矩阵[R，G，B]的提取，具体为根据静态图片的格式，进行相应的格式变换，从像素点阵中提取颜色矩阵。

3、根据权利要求1所述的静态图像抗闪烁处理方法，其特征在于，所述[R，G，B]矩阵转化为[Y，Cb，Cr]矩阵的按照如下公式进行：

4、根据权利要求1所述的静态图像抗闪烁处理方法，其特征在于，所述将图片亮度[Y]矩阵进行滤波处理，包括如下步骤：

假定亮度矩阵高度为m像素，宽度为n像素；

步骤31、设定静态图片的亮度矩阵最左上像素Y00为当前像素，判断Y00与其垂直相邻的像素Y10的亮度差绝对值是否大于阈值，如果大于阈值，则改变Y10的亮度，执行步骤32；否则直接执行步骤32

步骤32、将当前点位置向右移动一个像素，执行步骤33；如果到达行末尾，移动到下一行的最左方的像素，如果到达亮度矩阵像素Y_m-1，n，结束垂直方向的一维亮度滤波过程；

5、根据权利要求4所述的静态图像抗闪烁处理方法，其特征在于，所述的改变亮度的具体方法为：如果当前点下方的像素的亮度大于当前点的亮度，将当前点下方的像素的亮度设为当前点的亮度与阈值之和；如果当前点下方的像素的亮度小于当前点的亮度，将当前点下方的像素的亮度设为当前点的亮度与阈值之差。

6、根据权利要求4所述的静态图像抗闪烁处理方法，其特征在于，所述的阈值应当为50以下。

7、根据权利要求1-6任一所述的静态图像抗闪烁处理方法，其特征在于，所述将图片亮度[Y]矩阵进行滤波处理，具体为对每一个像素点的滤波处理，过程如下：

步骤35、以待处理像素为中心，设定一个p*p的作用模板；

步骤36、在模板中，选择K个与待处理像素的亮度差最小的像素；

8、根据权利要求7所述的静态图像抗闪烁处理方法，其特征在于，所述的p的值为3或5，K值为3-10。

9、根据权利要求1所述的静态图像抗闪烁处理方法，其特征在于，所述[Y，Cb，Cr]矩阵转化为[R，G，B]矩阵的按照如下公式进行：