CN201726464U - 一种新的视频图像锐化处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种视频图像锐化处理装置，其包括：亮度输入电路，由其输入端输入一视频图像，计算该视频图像所有像素点的亮度信息并输出计算的亮度图；高低频分解电路，用于对图像亮度图进行高低频分解并分别输出图像高频分量和低频分量；高频分量识别处理模块，用于对高频分量分类，并根据不同类型进行相应的处理后得到新的高频分量；高低频合并电路，用于将输入的增强高频分量与图像低频分量相加合并，得到增强后的图像亮度图；亮度输出电路，用于将增强后的图像亮度图转换回与所述输入的视频图像相同的格式后输出；利用本实用新型的处理装置可抑制噪声，逐点处理细节和边缘的增强程度，使画面在增强轮廓和细节的同时更加柔和细腻。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种针对视频图像进行锐化处理的装置，具体的说，是一种应用于电视设备的逐点锐化图像的处理装置。
背景技术：
所谓锐化，目的是使模糊的图像变得更加清晰。视频图像之所以模糊，就是因为在信号传输过程中损失了高频分量，从频谱角度分析，图像模糊的实质是其高频分量被衰减，因而可以通过高通滤波来清晰图像。锐化的基本思想就是合理地提高图像的高频成分。
常用的增强清晰度的算法有两种，即微分法和高通滤波法，其分别是空域和频域的处理算法。空域方法比较有代表性的有拉普拉斯算法、SOBEL算法、反锐化掩模等方法，频域较有代表性的有小波变换方法。这些方法都能够有效地提高图像的清晰度，但有个共同的特点，即增强的同时也放大了噪声，有时还出现明显的白边。
申请号为03110774.5的中国专利提供了一种增强图像清晰度的方法和设备，其将一组图像复制成两组，一组进行阶梯/边缘增强，一组进行结构增强，然后将两组按一定方式组合成清晰度提高的图像，所述方法需要提取两幅以上的视频图像，然后检测动态和非动态区域，得到多组图像组合，运算起来比较复杂。而申请号为01800628.0的中国专利提出了一种应用于电视设备的增强图像的电路和方法，其改善了现有技术中执行成本较高的缺点，在不降低输出信号质量的情况下降低了成本，去除了低通滤波器，并提供了至少一个调整单元来调整高频增强程度。然而，这些技术方案的共同特点是实现复杂，没有对噪声进行相应的抑制。
实用新型内容：
本实用新型的目的是提供一种可以抑制噪声且实现复杂度较低的视频图像锐化处理装置，以改善画面质量，提高视频图像的清晰度。
为达到上述目的，本实用新型提供一种视频图像锐化处理装置，其包括：一亮度输入电路，由其输入端输入一视频图像，计算所述视频图像的所有像素点的亮度信息，并输出所述视频图像的计算亮度图f(i，j)；一高低频分解电路，其输入端连接至所述亮度输入电路的输出端，对所述图像亮度图f(i，j)进行高低频分解，并分别输出图像高频分量fH(i，j)和图像低频分量fL(i，j)；一高频分量识别处理模块，用于对所述高频分量fH(i，j)分类，然后根据不同类型进行相应的处理，得到新的高频分量；一高低频合并电路，其输入端连接至所述高频增强电路的输出端、高低频分解电路的输出端以及亮度输入电路的输出端，用于将输入的增强高频分量fH(i，j)与图像低频分量fL(i，j)相加合并，得到增强后的图像亮度图f(i，j)；一亮度输出电路，其输入端连接至所述高低频合并电路的输出端，将增强后的图像亮度图转换回与所述输入的视频图像相同的格式后输出。
本实用新型所述的视频图像锐化处理装置，其中，所述高频分量识别处理模块更进一步包括一去噪电路和一高频增强电路，所述去噪电路的输入端连接至所述高低频分解电路的输出端，接收其输出的图像高频分量fH(i，j)，并能够识别出小幅高频噪声，并进行去噪处理，再将经处理之后的高频分量输出至高频增强电路；所述高频增强电路根据高频分量的不同种类作出相应处理，得到增强的新的高频分量。其中，所述去噪电路设定一阈值T1对所述接收到的高频分量fH(i，j)进行识别，低于所述阈值T1的高频分量，认为是小噪声，否则是细节和边缘点，所述高频增强电路根据输入的高频分量fH(i，j)以及非线性单调递增的曲线，进行不同程度的高频增强，以得到各像素点增强后的高频分量。
本实用新型所述的视频图像锐化处理装置，其中，所述亮度输入电路计算得到的图像亮度f(i，j)可以是YUV模型中的Y、HSV模型中的V或者HIS模型中的I。
本实用新型所述的视频图像锐化处理装置，其中，所述高低频分解电路更进一步包括低频滤波器以及减法器，其中，所述低频滤波器滤出图像低频分量fL(i，j)，并通过所述减法器将所述图像亮度图f(i，j)与低频分量fL(i，j)相减，得到图像高频分量fH(i，j)；所述高低频分解电路也可以更进一步包括高频滤波器以及减法器，其中，所述高频滤波器滤出图像高频分量fH(i，j)，并通过减法器将所述图像亮度图f(i，j)与高频分量fH(i，j)相减，得到图像低频分量fL(i，j)。
本实用新型所述的视频图像锐化处理装置，其中，所述去噪电路更进一步包括比较器以及置0电路，其中，所述比较器的输入端连接至所述高低频分解电路的输出端，用以对以当前像素点为中心的N*N的统计模板内的所有像素点的高频分量一一进行判断，所述比较器预先设置阈值T1，并判断当前像素点的高频分量是否小于T1，若是，则识别当前像素点为小幅高频噪声，并输入到所述置0电路中，所述置0电路对前述小幅高频噪声的高频分量fH(i，j)作置0处理后输出，即fH(i，j)＝0，if|fH(i，j)|≤T1，若否，按照原值fH(i，j)输出。
本实用新型所述的视频图像锐化处理装置，其中，所述视频高频增强电路更进一步包括第一计算电路、第二计算电路、第一高频分量比较电路、第二高频分量比较电路、第一处理电路、第二处理电路、赋值电路，其中，所述第一计算电路以及第二计算电路的输出端连接至所述第一高频分量比较电路的输入端，若符合T1＜fH(i，j)＜(1-b)/a，则进入所述第一处理电路，否则进入所述第二高频分量比较电路，若符合fH(i，j)＞(b-1)/a &fH(i，j)＜-T1，则进入第二处理电路，否则进入赋值电路，令fnewHp(i，j)＝fH(i，j)。
本实用新型所述的视频图像锐化处理装置，其中，所述高低频合并电路更进一步包括合并电路以及白边识别处理电路。其中，所述合并电路可由加法器实现，所述高频增强电路输出的增强后的高频分量和所述高低频分解电路输出的低频分量输入到所述加法器中，相加得到并输出增强后的信号fout(i，j)，即：fout(i，j)＝fL(i，j)+fnewHp(i，j)；所述白边识别处理电路更进一步包括比较器、加法器、移位器以及原值保持电路，所述亮度输入电路的输出、去噪电路的输出与一个预设的阈值W输入到所述比较器里，如不符合白边判断条件，输入到所述原值保持电路中，如符合白边判断条件，即f(i，j)＞W，触发所述加法器，即所述亮度输入电路的输出以及预设的阀值W输入到所述加法器中，所述加法器的输出输入到所述移位器里，并输出为经白边处理后的信号
采用本实用新型的视频图像锐化处理装置可以对噪声进行识别清除，不改变原图的高频分量的大小顺序，其先根据高频分量来区分待处理像素的性质，是属于噪声，还是属于其他细节，例如小边缘、大边缘、或者超大边缘，然后根据不同属性进行不同程度的处理，如属于噪声，则去除，如属于其他，则进行不同程度的增强，从而可以抑制噪声，加强细节的表现能力，控制大边缘的过增强，并加入白边控制，使输出的视频画面更清晰，更柔和，没有白边的出现。
附图说明：
通过以下对本实用新型的一个较佳实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其实用新型的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：
图1为本实用新型提供的一个较佳实施例的视频图像锐化处理装置的电路结构图；
图2为本实用新型提供的一个较佳实施例的视频图像锐化处理装置的去噪音电路的结构图；
图3为本实用新型提供的一个较佳实施例的视频图像锐化处理装置的高频增强电路的结构图；
图4为本实用新型提供的一个较佳实施例的视频图像锐化处理装置中，新的高频分量fnewHp(i，j)随fH(i，j)变化的曲线示意图；
图5为本实用新型提供的一个较佳实施例的视频图像锐化处理装置的高低频合并电路结构图。
具体实施方式：
以下结合图1至图5，具体说明本实用新型的一个较佳实施方式。
如图1所示，为本实用新型提供的一个较佳实施例的视频图像锐化处理装置的电路结构图，其包含：
一亮度输入电路1，其输入端输入视频图像，并计算该视频图像的亮度图f(i，j)，即所有像素点的亮度信息，并输出。
一高低频分解电路2，其输入端连接所述的亮度输入电路1的输出端，对图像亮度图f(i，j)进行高低频分解，并分别输出图像高频分量fH(i，j)和图像低频分量fL(i，j)。
一高频分量识别处理模块3，其包含通过电路连接的去噪电路31和高频增强电路32；对高频分量进行识别，分类为小幅高频噪声，细节与边缘两大类，并作相应处理，得到新的高频分量；所述的去噪电路31的输入端连接所述的高低频分解电路2的输出端，接收其输出的图像高频分量；该去噪电路31识别出小幅高频噪声，并进行去噪处理，再输出去噪后的高频分量至高频增强电路32；所述的高频增强电路32输入为去噪电路31输出端输出的高频分量，得到该像素点增强后的高频分量。
一高低频合并电路4，其输入端连接所述的高频增强电路32的输出端和高低频分解电路2的输出端；将输入的增强高频分量与图像低频分量相加合并，得到增强后的图像亮度图。
一亮度输出电路5，其输入端连接所述的高低频合并电路4的输出端，将增强后的图像亮度图转换回与输入的视频图像相同的格式，并输出。
所述的亮度输入电路1计算得到的图像亮度f(i，j)可以是YUV模型中的Y，HSV模型中的V，HIS模型中的I，或者是其他合理的亮度公式推导出的亮度。
所述的高低频分解电路2包含电路连接的低频滤波器和减法器，使用低频滤波器滤出图像低频分量fL(i，j)，并通过减法器将图像亮度图f(i，j)和低频分量fL(i，j)相减，得到图像高频分量fH(i，j)，即fH(i，j)＝f(i，j)-fL(i，j)。
所述的高低频分解电路2也可包含电路连接的高频滤波器和减法器，使用高频滤波器滤出图像高频分量fH(i，j)，并通过减法器将图像亮度图f(i，j)和高频分量fH(i，j)相减，得到图像低频分量fL(i，j)，即fL(i，j)＝f(i，j)-fH(i，j)。
如图2所示，所述的去噪电路31包含通过电路连接的比较器311a和置0电路311b；所述的比较器311a的输入端连接高低频分解电路2的输出端，其对以当前像素点为中心的N*N的统计模板内的所有像素点的高频分量一一进行判断，该比较器311a预先设置阈值T1，并判断当前像素点的高频分量是否小于T1，若是，则识别当前像素点为小幅高频噪声，并输入到置0电路311b中，置0电路311b对fH(i，j)作置0处理，即：fH(i，j)＝0，if|fH(i，j)|≤T1；若否，原值输出fH(i，j)，则为有用细节和边缘。
所述的高频增强电路32可由第一计算电路321、第二计算电路322、第一高频分量比较电路323、第二高频分量比较电路324、第一处理电路325、第二处理电路326以及赋值电路327实现，输入为去噪电路31输出的高频分量，用非线性高频增强曲线H计算得到增强后的高频分量，如图3所示，具体连接方式如下：第一计算电路321和第二计算电路322的输出端接高频分量第一比较电路323的输入端，如符合T1＜fH(i，j)＜(1-b)/a，则进入第一处理电路325，否则进入第二高频分量比较电路324，如符合fH(i，j)＞(b-1)/a&fH(i，j)＜-T1，则进入第二处理电路326，否则进入赋值电路327，令fnewHp(i，j)＝fH(i，j)。图中，x1，y1，x2，y2分别为寄存器中的四个值，对应曲线H上的两个点(x1，y1)，(x2，y2)，可以决定高频增强曲线H的形状。
随着高频分量的增大，新的高频分量不应该增强太过，否则，整个画面会很生硬，任何一个画面如果加大象素点加大到50以上，都会和原图有很大的差别。所以大于一定值的高频分量将不再增强。fnewHp(i，j)值随fH(i，j)调整可结合图3来理解，fnewHp(i，j)＝H(fEdge(i，j))，H是一非线性单调递增的曲线，它的增强程度可控制。曲线H如图4所示。
如图5所示，所述的高低频合并电路4包含合并电路以及白边识别处理电路。所述的合并电路可由加法器411实现，高频增强电路32输出的增强后的高频分量和高低频分解电路2输出的低频分量输入到加法器411中，相加得到并输出增强后的信号fout(i，j)，即：fout(i，j)＝fL(i，j)+fnewHp(i，j)；所述的白边识别处理电路包含比较器421、加法器422和移位器423和原值保持电路424；亮度输入电路1的输出、去噪电路31的输出和一个预设的阈值W输入到比较器421里，如不符合白边判断条件，输入到原值保持电路424中，如符合白边判断条件，即f(i，j)＞W，触发加法器422，即亮度输入电路1的输出和预设的值W输入到加法器422中，加法器422的输出输入到移位器423里，输出为经白边处理后的信号fout(i，j)：
其中，W是亮度空间中比较接近最大值的值，大于它的我们认为已属于白边，在YcbCr空间，W为200～235之间的值；而在HSV空间，W为220～255之间的值；如果图像增强程度过高或本身亮度就很高，很可能会出现白边轮廓，视觉感觉不好，为了防止图像出现不希望的白边，即fout(i，j)＞W，需要重置fout(i，j)使之不至于太白。
综上所述，本实用新型的视频图像锐化处理装置可以识别出噪声，从而对噪声不进行增强；还能根据每点高频分量的不同，进行不同程度的增强，因此可以避免白边的产生。
需要特别说明的是，本实用新型的视频图像锐化处理装置不局限于上述实施例中所限定的电路结构，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (12)
1.一种视频图像锐化处理装置，其特征在于，所述视频图像锐化处理装置包括：
一亮度输入电路，由其输入端输入一视频图像，计算所述视频图像的所
有像素点的亮度信息，并输出所述视频图像的计算亮度图f(i，j)；
一高低频分解电路，其输入端连接至所述亮度输入电路的输出端，对所述图像亮度图f(i，j)进行高低频分解，并分别输出图像高频分量fH(i，j)和图像低频分量fL(i，j)；
一高频分量识别处理模块，用于对所述高频分量fH(i，j)分类，然后根据不同类型进行相应的处理，得到新的高频分量；
一高低频合并电路，其输入端连接至所述高频增强电路的输出端、高低频分解电路的输出端以及亮度输入电路的输出端，用于将输入的增强高频分量fH(i，j)与图像低频分量fL(i，j)相加合并，得到增强后的图像亮度图f(i，j)；
一亮度输出电路，其输入端连接至所述高低频合并电路的输出端，将增强后的图像亮度图转换回与所述输入的视频图像相同的格式后输出。
2.根据权利要求1所述的视频图像锐化处理装置，其特征在于，所述高频分量识别处理模块更进一步包括一去噪电路和一高频增强电路，所述去噪电路的输入端连接至所述高低频分解电路的输出端，接收其输出的图像高频分量fH(i，j)，并能够识别出小幅高频噪声，并进行去噪处理，再将经处理之后的高频分量输入至高频增强电路；所述高频增强电路根据高频分量的不同种类作出相应处理，得到增强的新的高频分量。
3.根据权利要求2所述的视频图像锐化处理装置，其特征在于，所述的去噪电路设定一阈值T1对所述接收到的高频分量fH(i，j)进行识别，低于所述阈值T1的高频分量，认为是小噪声，否则是细节和边缘点；所述的高频增强电路根据输入的高频分量fH(i，j)以及非线性单调递增的曲线，进行不同程度的高频增强，以得到各像素点增强后的高频分量。
4.根据权利要求1所述的视频图像锐化处理装置，其特征在于，所述亮度输入电路计算得到的图像亮度f(i，j)可以是YUV模型中的Y、HSV模型中的V或者HIS模型中的I。
5.根据权利要求1所述的视频图像锐化处理装置，其特征在于，所述高低频分解电路更进一步包括低频滤波器以及减法器，其中，所述低频滤波器滤出图像低频分量fL(i，j)，并通过所述减法器将所述图像亮度图f(i，j)与低频分量fL(i，j)相减，得到图像高频分量fH(i，j)。
6.根据权利要求1所述的视频图像锐化处理装置，其特征在于，所述高低频分解电路更进一步包括高频滤波器以及减法器，其中，所述高频滤波器滤出图像高频分量fH(i，j)，并通过减法器将所述图像亮度图f(i，j)与高频分量fH(i，j)相减，得到图像低频分量fL(i，j)。
7.根据权利要求2所述的视频图像锐化处理装置，其特征在于，所述去噪电路更进一步包括比较器以及置0电路，其中，所述比较器的输入端连接至所述高低频分解电路的输出端，用以对以当前像素点为中心的N*N的统计模板内的所有像素点的高频分量一一进行判断，所述比较器预先设置阈值T1，并判断当前像素点的高频分量是否小于T1，若是，则识别当前像素点为小幅高频噪声，并输入到所述置0电路中，所述置0电路对前述小幅高频噪声的高频分量fH(i，j)作置0处理后输出，即fH(i，j)＝0，if|fH(i，j)|≤T1，若否，按照原值fH(i，j)输出。
8.根据权利要求2所述的视频图像锐化处理装置，其特征在于，所述视频高频增强电路更进一步包括第一计算电路、第二计算电路、第一高频分量比较电路、第二高频分量比较电路、第一处理电路、第二处理电路、赋值电路，其中，所述第一计算电路以及第二计算电路的输出端连接至所述第一高频分量比较电路的输入端，若符合T1＜fH(i，j)＜(1-b)/a，则进入所述第一处理电路，否则进入所述第二高频分量比较电路，若符合fH(i，j)＞(b-1)/a&fH(i，j)＜-T1，则进入第二处理电路，否则进入赋值电路，令fnewHp(i，j)＝fH(i，j)。
9.根据权利要求1所述的视频图像锐化处理装置，其特征在于，所述高低频合并电路更进一步包括合并电路以及白边识别处理电路。
10.根据权利要求9所述的视频图像锐化处理装置，其特征在于，所述合并电路可由加法器实现，所述高频增强电路输出的增强后的高频分量和所述高低频分解电路输出的低频分量输入到所述加法器中，相加得到并输出增强后的信号fout(i，j)，即：fout(i，j)＝fL(i，j)+fnewHp(i，j)。
11.根据权利要求9所述的视频图像锐化处理装置，其特征在于，所述白边识别处理电路更进一步包括比较器、加法器、移位器以及原值保持电路，所述亮度输入电路的输出、去噪电路的输出与一个预设的阈值W输入到所述比较器里，如不符合白边判断条件，输入到所述原值保持电路中，如符合白边判断条件，即f(i，j)＞W，则触发所述加法器，即所述亮度输入电路的输出以及预设的阀值W输入到所述加法器中，所述加法器的输出输入到所述移位器里，并输出为经白边处理后的信号fout(i，j)，即
12.根据权利要求11所述的视频图像锐化处理装置，其特征在于，在YcbCr空间，W为200～235之间的值；在HSV空间，W为220～255之间的值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: SHENZHEN USI TECHNOLOGY CO., LTD. Document name: Notification to Pay the Fees |
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| DD01 | Delivery of document by public notice | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: SHENZHEN YOUSHI TECHNOLOGY Co.,Ltd. Document name: Notification of Termination of Patent Right |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110126 Termination date: 20190505 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |