CN1713737A

CN1713737A - 抑制假色/假亮效应的方法及装置

Info

Publication number: CN1713737A
Application number: CNA2005100790383A
Authority: CN
Inventors: 赵柏伟
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2004-06-16
Filing date: 2005-06-16
Publication date: 2005-12-28
Also published as: TW200601853A; US7280159B2; US7847862B2; US20070258013A1; US20050280740A1; TWI266544B

Abstract

一种抑制假色/假亮效应的方法及装置。该装置是用来检测判断图像是否静止的三个条件，其一为检测距离一个图框的两图框的相似度，其二为检测两相邻图框的相似度，以及其三为检测三相邻图框的相似度。综合上述三条件，可以决定该图像是否静止，且只有当该图像判定为静止的时候，假色/假亮效应的抑制操作才会启动。

Description

抑制假色/假亮效应的方法及装置

技术领域

本发明提供一种用来改善图像输出质量的方法，尤指一种藉由抑制假色/假亮效应来改善图像输出质量的方法。

背景技术

在合成视频(composite video)电视系统(例如NTSC以及PAL系统)中，色度信号以及亮度信号是共享一部分的传输频宽。举例来说，在NTSC系统中，色度信息是编码于频率为3.57955MHz的副载波，由于色度的频带大致上为2.3MHz到4.2MHz，所以亮度频谱和色度频谱便会互相重迭，换句话说，信号之间的相互干扰便随之发生。

如业界所众所周知的，电视解调器(TV decoder)通常用来从合成视频中解出亮度信息以及色度信息，然而，电视解调器并不能得知究竟哪一部分的高频信号是色度信号，或是哪一部分的高频信号是亮度信号，因此，由于亮度频谱的干扰，电视解调器经常会产生错误的色度信息。“假色效应”(crosscolor)就是因为高频的亮度信息被错误地解译为色度信息，而由此造成色度频谱的毁损；相反地，“假亮效应”(cross luminance)就是因为色度信息被错误地解译为高频的亮度信息，而因此造成亮度频谱的毁损。

一般而言，降低假色效应的方法是在解调变成基频色度信息之前，先对编码于色度副载波上的色度信息进行操作，这类方法一般是将抑制假色现象的操作并入解碼运算的过程当中，并且着眼于增进将色度信息及亮度信息分离的程度，以同时减轻假色及假亮的现象。然而，在那些只有已经经过解调变之后的基频色度信息可供使用的应用当中，假色抑制的技术是非常受到需要的，尤其是当先前进行解调变操作时并没有考虑假色抑制的情形之下，在这样的应用当中，基于实作上的考虑，假色效应的抑制则需要在基频领域当中完成。

因此，Faroudja于美国专利第5,305,120号揭露一种抑制假色效应的技术，请注意，在不影响本发明技术揭露下，其内容不另赘述于此。虽然Faroudja提供了一种于解码操作之后进行抑制假色效应的可行方法，但是为了减低由于过于简化的静止图像判断机制而造成于抑制假色效应时产生错误的可能性，我们需要一种更好的移动检测运算法。

发明内容

因此本发明的主要目的之一在于提供一种利用移动检测算法来抑制一图像的假色/假亮效应的方法。

根据本发明的实施例，是揭露一种用来处理视频数据中一图像的方法，该视频数据包含有多个图框，该方法包含有：取得该多个图框中一图框的像素信息以及该多个图框中另一图框的像素信息之间的第一差量集，其中对应该第一差量集的两图框是间隔一图框；检测该第一差量集是否符合第一条件；以及根据一静止图像判断信息集，对该多个图框中的一目标(current)图框执行一假色效应抑制操作，其中该静止图像判断信息集包含该第一条件的检测结果。

根据本发明的实施例，用来处理一视频数据中一图像的该方法还包含有取得该多个图框中一图框的像素信息以及该多个图框中另一图框的像素信息的第二差量集，其中对应该第二差量集的两图框为两相邻图框；以及检测该第二差量集是否符合第二条件；其中该静止图像判断信息集还包含有该第二条件的检测结果。

根据本发明的实施例，用来处理视频数据中一图像的该方法还包含有取得该多个图框中相邻三图框的像素信息的第三差量集；以及检测该第三差量集是否符合第三条件；其中该静止图像判断信息集还包含有该第三条件的检测结果。

附图说明

第1图为依据本发明一实施例的假色效应以及假亮效应的装置的功能方块图。

第2图为第1图所示的装置接收多个连续图像图框的时序图。

第3图为第2图所示的图像图框中像素的配置示意图。

第4图为第1图所示的装置接收多个连续图场(该多个图场是对应第3图所示的图像图框)的时序图。

第5图为依据本发明一实施例的抑制假色效应以及假亮效应的方法的流程图。

[主要元件标号说明]

100装置 102移动检测器

104处理器

具体实施方式

请参阅第1图，第1图为依据本发明一实施例的抑制假色/假亮效应的装置100的功能方块图。在本实施例中，装置100包含移动检测器(motiondetector)102以及处理器(processor)104，移动检测器102连续接收多个像素信息，于本实施例中，该多个像素信息可包含图像图框中一连串的像素数据的亮度信息(luminance information)，例如Y，以及色度信息(chrominanceinformation)，例如U、V，或者C_r、C_b，接着，移动检测器102便根据接收到的像素信息产生移动控制信号，该移动控制信号是用来指出目标像素所对应的图像是被视为是静止图像或是移动图像。处理器104亦会接收到该像素信息，在此系为亮度信息以及色度信息，并且对于色度信息执行抑制假色效应以及对于亮度信息执行抑制假亮效应的操作，藉由上述这些操作，从处理器104输出的像素信息便不受假色效应以及假亮效应的影响。

在更进一步地解释本发明装置100的运作之前，必须先了解图像图框的组成。在此，先以业界所熟知的NTSC系统做为一个例子来说明，请参阅第2图，第2图为第1图所示的装置100接收多个连续图框的时序图。如同第4图所示，在NTSC系统之中，图像数据是依照偶数图场、而后奇数图场的顺序连续地被传送和处理，如同第3图所示，偶数图场以及奇数图场的像素数据交错地排列以成为一个完整的图像图框，在第2、第3、第4图之中，四图像图框3、2、1、0在时间坐标是分别对应时间T-3、时间T-2、时间T-1和时间T。此外，第3图以及第4图所示仅为一个图像图框的简单说明(亦即一个图场仅具有9个像素，以及一个图框仅包含18个像素)，其中标记A、B、C、D、E、F、G、H以及I分别代表一图场中一像素数据，而下标e和o则标示出这些像素数据是来自偶数图场还是奇数图场，此外这些下标也标示出对应的图框号码。

在接下来的技术揭露中，我们将以NTSC作为本发明的一实施例。如业界所众所周知，在NTSC图像系统中，色度的副载波的相位在两个相邻的图框中会转换180度，这样的相位转换特性导致了之前所述亮度信息错解为色度信息，使得色度信息以两补色的形式交错震荡；亦即由于相位差为180度的原因，亮度信息成为色度频谱上两补色的色度信息。相同地，当我们检验假亮效应的时候，也可以在两相邻图框的度信息观察到相位差为180度的现象，换言之，这也是由于色度信息对于亮度频谱的影响。

由上述可以得知，由于相位差为180度，因此可以轻易地藉由平均两相邻图框的色度信息来还原原本的色度信息，并且藉此抑制假色效应，同样地，假亮效应亦可以藉由同样地动作来加以抑制(平均两相邻图框的亮度信息)。然而，这种平均像素信息的方法，只有在画面图像是静止的情况下最为有效。由于利用不好的移动检测算法来抑制假色效应以及假亮效应会大大地降低显示质量，所以，本发明揭露一种移动检测算法(或一种静止检测算法)用来增进假色效应/假亮效应的抑制操作以及提升显示质量。

因此在本发明一实施例中，一移动检测算法便应用于移动检测器102中，其运作于下详述。就拿第4图中连续输入的图像图场作为一个例子，对于每一个输入的像素数据来说(譬如将像素Eo当作目标(current)像素)，移动检测器102用来对该像素Eo检测几个预定条件。就拿第一个条件来说，移动检测器102检测时间T的目标图框0以及时间T-2的前二图框2之间的相似度，在此请注意，如前所述，由于假色/假亮效应的关系，相位在两相邻图框会反转180度，又图框0跟图框2之间相差两图框，因此图框0与图框2是对应同一相位。第一个条件可以利用以下的几个方程式来解说：

dY₁＝|Y_Eo-Y_Eo″|＜Thl_Y₁ 方程式(1)

dU₁＝|U_Eo-U_Eo″|＜Thl_U₁ 方程式(2)

dV₁＝|V_Eo-V_Eo″|＜Thl_V₁ 方程式(3)

其中Y、U、V表示相对应像素数据的一个亮度信息以及两个色度信息，而Thl_Y、Thl_U、Thl_V是一些预设门限值，可以依据实际应用或藉由实验来决定他们的数值。在本实施例中，只有当上述三个方程式(1)、(2)、(3)都成立时，第一个条件才算成立。

在此请注意，虽然在本实施例中是利用两图框的像素信息的差异来指出两图框的相似度，不过事实上也可以采用其它一些可以指出两图框的相似度的熟知方法；此外，请注意虽然在本实施例中只利用目标像素信息(如像素Eo)来作相似度检测，但事实上可以采用更多的像素来作相似度检测。举例来说，方程式(1)可以改写成如下的方程式(1)’：

{dY}_{1} = \underset{X = Ao ~ Io}{Σ} | Y_{X} - Y_{X}^{''} | < Thl_Y_{1}

方程式(1)’

亦即除了目标像素E₀之外，在相同图场中，也可以利用目标像素E₀周围的八个像素作相似度检测，当然，用来作相似度检测的这些像素的号码跟位置可以改变，并且方程式(2)、(3)也可以如同方程式(1)作相对应的替换。

除此之外，在检测对于目标像素(在此为像素Eo)的图像是否静止时，检测互补图场中的相对应像素(在此系为像素Ee)之间的相似度也是可以作为参考的，在此即利用奇图场中的像素Ee以及前两图框中相对应图场中的像素Ee”。这是因为在相同的图框中的两互补图场分别提供了一半的图框，所以可以藉由检测邻近的像素来决定图像是否静止。同样地，如前所述，本发明系采用Y、U、V像素信息作为相似度检测，环绕目标像素的几个像素也可以应用于检测互补图场以及前两图框相对应图场的相似度。

当检测前述的第一个条件时，可以附带检测两先前图框的相似度(在此指时间T-1的图框1以及时间T-3的图框3，这两个图框亦相距两图框)。而利用这两图框的相对应方程式如下所示：

dY₂＝|Y_Eo′-Y_Eo|＜Thl_Y₂ 方程式(4)

dU₂＝|U_Eo′-U_Eo|＜Thl_U₂ 方程式(5)

dV₂＝|V_Eo′-V_Eo|＜Thl_V₂ 方程式(6)

这是因为在决定时间T的图像是否静止时，去检测前一图框(于时间T-1的图框)也是合理的，由于图像静止时，邻近的几个图框应该都有类似的对应关系，也就是说于时间T-1的图框1理论上图像也应该静止，因此于其中一个实施例中，可以增加上述三个方程式来作为第一个条件的补强，亦即，只有当上次六个方程式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)都成立时，第一个条件才算成立。

如本领域技术人员所熟知，前述利用互补图场的像素以及利用目标像素的周围像素的方法也可以实施于图框1以及图框3的相似度检测，亦涵盖于本发明的范畴之中。

此外，除了第一个条件之外，第二个条件也另外应用来检测图像是否静止。该第二个条件为两相邻图框的相似度检测(譬如时间T-1的图框1以及时间T-2的图框2)。在NTSC图像系统中，如前所述，虽然两相邻图框会因为假色效应以及假亮效应致使相位有180度的改变，因此用两相邻图框作为图像静止的判断会比较不准确，但是仍然可以作为图像静止的一个参考。在本实施例中，第二个条件可以藉由以下方程序解释之：

dY₃＝|Y_Eo′-Y_Eo″|＜Thl_Y₃ 方程式(7)

dU₃＝|U_Eo′-U_Eo″|＜Thl_U₃ 方程式(8)

dV₃＝|V_Eo′-V_Eo″|＜Thl_V₃ 方程式(9)

同样地，在本实施例中，只有当上述三个方程式(7)、(8)、(9)都成立时，第二个条件才视为成立。当然，以上述三个方程式均成立的状况来代表第二个条件的成立于此仅为一例，而非本发明的限制条件。

除了上述三个方程式(7)、(8)、(9)，也可以利用另外的信息来决定第二个条件，举例来说，可以利用目标图框的前二图框(时间T-2的图框2)以及其相邻图框(譬如时间T-3的图框3)，则其方程式如下所述：

dY₄＝|Y_Eo″-Y_Eo|＜Thl_Y₄ 方程式(10)

dU₄＝|U_Eo″-U_Eo|＜Thl_U₄ 方程式(11)

dV₄＝|V_Eo″-V_Eo|＜Thl_V₄ 方程式(12)

于另一实施例来说，可以设定只有当前述的所有方程式(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(12)都成立时，第二个条件才视为成立。

在此请注意，当必须的像素信息可取得时，前述的三个方程式(7)、(8)、(9)可以用来检测图框1以及其相邻图框(目标图框0)的相似度，并且前述的三个方程式(10)、(11)、(12)可以用来检测图框2以及其相邻图框(图框1)的相似度。如本领域技术人员所熟知，也可以利用前述目标像素的周围像素以及互补图场的像素信息来检测两个邻近图框的相似度。

除了第一个条件以及第二个条件之外，还有一个称为“高频静止”的第三个条件。第三个条件是利用以下几个方程式来检测连续几个图框(时间T的图框0、时间T-1的图框1、时间T-2的图框2)是否静止。

dNext_Y＝Y_Eo’-Y_Eo

dPre_Y＝Y_Eo’-Y_Eo″

dNext_U＝U_Eo’-U_Eo

dPre_U＝U_Eo’-U_Eo″

dNext_V＝V_Eo’-V_Eo

dPre_V＝V_Eo’-V_Eo″

接着，利用上述方程式中运算子dNext_Y来找出另一运算子Next_Y：

if(dNext_Y＞Thl_Y₅)

Next_Y＝1(True)

elseif(dNext_Y＜-Thl_Y₅)

Next_Y＝-1(True)

else

Next_Y＝0(False)

其它类似的运算子dPre_Y、dNext_U、dPre_U、dNext_V、dPre_V也被用来找出相对应的运算子Pre_Y、Next_U、Pre_U、Next_V、Pre_V，并且最后再利用运算子Next_Y、Pre_Y与下列方程式找出另一运算子NextPre_Y：

if(Next_Y＞0&&Pre_Y＞0)

Next Pre_Y＝1(True)

elseif(Next_Y＜0&&Pre_Y＜0)

Next Pre_Y＝1(True)

else

NextPre_Y＝0(False)

其它类似的运算子Next_U以及Pre_U、Next_V以及Pre_V也是用以找出相对应运算子NextPre_U以及NextPre_V。在此，如果运算子NextPre_Y为真(true)，在Y数据之高频交错现象视为发生，在此请注意，如果图像数据是静止的时候，原则上高频交错现象不会发生。因此在本实施例中，只有当运算子NextPre_Y、NextPre_U以及NextPre_V皆为假(false)时，第三个条件才会视为成立。在此请注意，如业界所熟知，判断高频现象的机制可以延伸至目标像素Eo邻近的横向像素(如像素Do以及/或像素Fo)或是纵向像素(像素Bo以及/或Ho)。

在这些检测动作之后，移动检测器102会决定对于目标像素来说，该图像是否静止。在本实施例中，该图像仅仅在第一个条件、第二个条件、第三个条件都成立的情况才会被视为是静止图像。

在此请注意本发明对于硬件的需求，尤其是内存需求，对于必须检测上述数个条件的移动检测器102来说，很明显地，如业界所熟知，本发明仅仅需要4个图场缓冲器(field buffers)到8个图场缓冲器。在此请另注意，上述的图场缓冲器的估计值不包括正要输入的图场图像，这是由于本发明是奠基于以像素为单位来操作。

在移动检测器102决定目标像素所对应的图像是否静止之后，移动检测器102会发出移动控制信号至处理器104用来通知该处理器104。如果该目标像素所对应的图像为静止图像，则假色/假亮效应的抑制操作就会启动。在本实施例中，该抑制操作系为平均两邻近图框的像素信息(譬如(Y_Eo+Y_Eo’)/2、(U_Eo+U_Eo’)/2以及(V_Eo+V_Eo’)/2))，亦或者为其它业界熟知的抑制操作。此外，若该图像不是一静止图像(譬如有移动现象)，于本实施例中，仍然会输出原本接收到的像素信息来作为目标像素的像素信息。

请参阅第5图，第5图为依据本发明一个实施例的抑制假色效应以及假亮效应的方法的流程图。在此请注意，第5图所示的步骤502、步骤504、步骤506的操作顺序仅仅只用以作为一例而非限制，换言之，其顺序可以任意变换，并不违背本发明的精神。另请注意，在本实施例中，如第5图所显示，只要步骤502、步骤504、步骤506中有任一个步骤的条件没有为真(true)，于步骤510中即以接收到的像素信息作为目标像素的像素信息。但实际上也可以对目标像素的像素信息作一些处理，并不只局限于不处理接收到的像素信息，如此亦不违背本发明的精神。

虽然本发明的上述揭露内容皆着重于NTSC图像系统上的运用，但事实上本发明亦可实施于其它的图像系统中，譬如PAL图像系统。在此补述说明PAL图像系统与NTSC图像系统的相异之处，主要在于PAL图像系统于两相邻图框中色度与亮度副载波的相位差距为90度而非180度，因此于PAL图像系统中，两相邻图框中的色度以及亮度信息的相位亦相差90度，所以，本领域技术人员可轻易地根据本发明所揭露的上述内容，将本发明实施于PAL图像系统中，并且藉此得到改善的显示质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims

1.一种用来处理视频数据中一个图像的方法，该视频数据包含有多个图框，该方法包含有：

取得该多个图框中一个图框的像素信息以及该多个图框中另一图框的像素信息之间的第一差量集，其中对应该第一差量集的两图框是间隔一图框；

检测该第一差量集是否符合第一条件；以及

根据静止图像判断信息集，对该多个图框中的目标图框执行假色效应抑制操作，其中该静止图像判断信息集包含该第一条件的检测结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其中该第一差量集包含有对应该第一差量集的一图框中一目标像素的像素信息以及对应该第一差量集的另一图框中一相对应像素的像素信息之间的差量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中该第一差量集还包含有多个差量，且每一差量是分别为该目标像素附近的多个像素中一个像素的像素信息以及对应该第一差量集的另一图框中一相对应像素的像素信息之间的差量。

4.根据权利要求1所述的方法，其中该第一条件包含有该第一差量集中差量以及第一门限值的比较。

5.根据权利要求1所述的方法，其还包含有：

取得该多个图框中一个图框的像素信息以及该多个图框中另一图框的像素信息的第二差量集，其中对应该第二差量集的两图框为两相邻图框；以及

检测该第二差量集是否符合第二条件；

其中该静止图像判断信息集还包含有该第二条件的检测结果。

6.根据权利要求5所述的方法，其中该第二差量集包含有对应该第二差量集的一图框中一目标像素的像素信息以及对应该第二差量集的另一图框中一相对应像素的像素信息之间的差量。

7.根据权利要求6所述的方法，其中该第二差量集还包含有多个差量，且每一差量是分别为该目标像素附近的多个像素中一像素的像素信息以及对应该第二差量集的另一图框中一相对应像素的像素信息之间的差量。

8.根据权利要求5所述的方法，其中该第二条件包含有该第二差量集中差量以及第二门限值的比较。

9.根据权利要求1所述的方法，其还包含有：

取得该多个图框中相邻三图框的像素信息的第三差量集；以及

检测该第三差量集是否符合第三条件；

其中该静止图像判断信息集还包含有该第三条件的检测结果。

10.根据权利要求1所述的方法，其中该假色效应抑制操作包含有：

平均该目标图框的像素信息以及该目标图框的前一图框的像素信息。