TWI393452B - 複合式類比電視信號中亮度及色度分離之方法 - Google Patents

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複合式類比電視信號中亮度及色度分離之方法
本發明是有關於一種分離亮度及色度之方法，且特別是有關於一種將複合式類比電視信號中之亮度及色度分離之方法。
在一般的彩色電視中，類比電視信號通常係以包括亮度(luminance，Y)及色度(chrominance，C)的複合式信號形式進行傳送。因此，將上述複合式信號分離為亮度信號及色度信號的過程相當重要，且此過程通常是由梳型濾波器(comb filter)來實現。
此外，一般在實現上述分離的步驟時，為了獲得較佳的濾波效果，通常會藉由三維(3D)梳型濾波器對靜止的影像信號進行濾波處理，而具有動態變化的影像信號則是由二維(2D)梳型濾波器來進行濾波處理。
然而，上述的複合式信號經常同時包含有靜止的影像信號以及具動態變化的影像信號。因此，若是僅藉由三維梳型濾波器或二維梳型濾波器來進行濾波處理的話，並無法有效地將複合式信號分離開來。
本發明的目的是在提供一種將複合式類比電視信號中之亮度及色度分離之方法，藉以更有效地對複合式信號進 行濾波分離。
依照本發明一實施例，提出一種將複合式類比電視信號中之亮度及色度分離之方法。此方法包含：量測編碼於複合式類比電視信號中之水平相鄰像素間之第一差值、垂直相鄰像素間之第二差值以及時序相鄰像素間之第三差值；相互比較上述的第一差值、第二差值以及第三差值，以取得一最小差值作為一加權函數之一因數；以及依照以最小差值為根據之加權函數，藉由一二維梳型濾波器以及一三維梳型濾波器同時對複合式類比電視信號進行濾波處理，以取得一亮度信號以及一色度信號；其中，藉由二維梳型濾波器濾波處理之複合式類比電視信號部分的量值以及藉由三維梳型濾波器濾波處理之複合式類比電視信號部分的量值係由加權函數所決定。
根據本發明之技術內容，應用前述複合式類比電視信號中亮度及色度的分離方法，可針對不同的信號類型作不同的濾波處理，使得包括靜止影像及動態影像的影像信號可更有效地被分離開來，且對於不同信號所作的濾波處理方式亦更具有彈性。
對於複合式類比電視信號而言，其包括亮度(lnminance，Y)信號以及色度(chrominance，C)信號，並且具有數個連續影像編碼於其中。第1A圖係依照本發明之實施例繪示一當前影像中之處理像素及其相鄰像素的示意 圖。如第1A圖所示，當前影像包括一處理像素(如：YC)以及其水平相鄰和垂直相鄰的像素(如：YC1、YC2、YC3和YC4)，其中處理像素YC與其水平相鄰的像素YC1和YC2之間分別具有差值(如：灰階差)MT和DT，而處理像素YC與其垂直相鄰的像素YC3和YC4之間則分別具有差值(如：灰階差)UP和DN。
第1B圖係依照本發明之實施例繪示具有當前影像及其先前影像之連續影像的示意圖。如第1B圖所示，當前影像包括一處理像素(如：YC5)，而其先前影像則是包括一時序相鄰的像素(如：YC5')。其中，當前影像中的處理像素YC5與先前影像中的時序相鄰像素YC5'之間具有差值K3D。
第2圖係依照本發明之實施例繪示一種二維(2D)/三維(3D)加權梳型濾波器的方塊示意圖。二維/三維加權梳型濾波器200係用以將複合式類比電視信號分離為亮度(luminance，Y)信號及色度(chrominance，C)信號，且包括數個低通濾波器202、一比較單元204以及一加權暨濾波單元206。
首先，處理像素與其水平相鄰像素間的差值MT和DT、處理像素與其垂直相鄰像素間的差值UP和DN以及處理像素與其時序相鄰像素間的差值K3D，係分別經由量測而得。接著，低通濾波器202分別對處理像素與相鄰像素間的差值MT、DT、UP、DN和K3D進行濾波處理，使得上述像素間的差值所具有的雜訊，均可經由濾波處理而 被消除。
然後，比較單元204對像素間的差值MT、DT、UP、DN和K3D進行相互比較，以取得一最小差值，其中此最小差值係被使用而作為一加權函數中之一因數。之後，加權暨濾波單元206再利用上述依照以最小差值為根據的加權函數，來控制二維梳型濾波器和三維梳型濾波器，藉以同時對複合式類比電視信號進行濾波處理。亦即，藉由二維梳型濾波器濾波處理之複合式類比電視信號部分的量值，以及藉由三維梳型濾波器濾波處理之複合式類比電視信號部分的量值，二者係由加權函數所決定，藉以使複合式類比電視信號可適當地分離為亮度信號及色度信號。
以下將以實施例來說明根據加權函數對複合式類比電視信號進行濾波處理的情形。在一實施例中，當時序相鄰像素間具有最小差值時，複合式類比電視信號主要係藉由三維梳型濾波器來進行濾波處理。換言之，根據加權函數的應用，三維梳型濾波器會對至少一半的複合式類比電視信號進行濾波處理，而二維梳型濾波器則是會對複合式類比電視信號的其餘部分進行濾波處理。此外，藉由三維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值，以及藉由二維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值，可設計成依照加權函數使彼此呈線性相關。
第3圖係依照本發明之實施例繪示一種當時序相鄰像素間具有最小差值時所應用之加權函數的示意圖。如第3 圖所示，藉由三維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值，係根據加權函數而與藉由二維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值呈線性相關(如：3D_weight=16-2D_weight)。當時序相鄰像素間具有最小差值(即3D_min_diff)時，三維梳型濾波器係用以對至少一半的複合式類比電視信號進行濾波處理，而二維梳型濾波器則是用以對複合式類比電視信號的其餘部分進行濾波處理。
具體地來說，根據加權函數3D_weight=16-2D_weight的應用，藉由三維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值(即3D_weight)會在數值8和16之間變動，而藉由二維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值(即2D_weight)則會在數值8和0之間變動。在此值得注意的是，上述的數值(即0、8和16)係例示性地代表使用二維和三維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理的相對程度，並不構成任何限制。
此外，更可設定依據影像間差值而進行調整之一臨界值(TH)，以供用於上述的加權函數，進而決定二維梳型濾波器使用的範圍。換言之，當時序相鄰像素間具有最小差值(即3D_min_diff)，且複合式類比電視信號主要係藉由三維梳型濾波器進行濾波處理時，最小差值與最小差值外加臨界值之間的範圍(即由3D_min_diff至3D_min_diff+TH)即被決定成二維梳型濾波器可使用的範圍。亦即，當水平 相鄰像素間的差值或垂直相鄰像素間的差值(即2D_min_diff)超過臨界值(或超過3D_min_diff與3D_min_diff+TH之間的範圍)時，此時便完全藉由三維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理。
在另一實施例中，當水平或垂直相鄰像素間具有最小差值時，複合式類比電視信號主要係藉由二維梳型濾波器來進行濾波處理。換言之，根據加權函數的應用，二維梳型濾波器會對至少一半的複合式類比電視信號進行濾波處理，而三維梳型濾波器則是會對複合式類比電視信號的其餘部分進行濾波處理。此外，藉由二維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值，以及藉由三維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值，可設計成依照加權函數使彼此呈線性相關。
第4圖係依照本發明之實施例繪示一種當水平或垂直相鄰像素間具有最小差值時所應用之加權函數的示意圖。
如第4圖所示，藉由二維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值，係根據加權函數而與藉由三維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值呈線性相關(如：2D_weight=16_3D_weight)。當水平或垂直相鄰像素間具有最小差值(即2D_min_diff)時，二維梳型濾波器係用以對至少一半的複合式類比電視信號進行濾波處理，而三維梳型濾波器則是用以對複合式類比電視信號的其餘部分進行濾波處理。
具體地來說，根據加權函數2D_weight=16- 3D_weight的應用，藉由二維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值(即2D_weight)會在數值8和16之間變動，而藉由三維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值(即3D_weight)則會在數值8和0之間變動。
此外，更可設定依據影像間差值而進行調整之一臨界值(TH)，以供用於上述的加權函數，進而決定三維梳型濾波器使用的範圍。換言之，當水平或垂直相鄰像素間具有最小差值(即2D_min_diff)，且複合式類比電視信號主要係藉由二維梳型濾波器進行濾波處理時，最小差值與最小差值外加臨界值之間的範圍(即由2D_min_diff至2D_min_diff+TH)即被決定成三維梳型濾波器可使用的範圍。亦即，當時序相鄰像素間的差值(即3D_min_diff)超過臨界值(或超過2D_min_diff與2D_min_diff+TH之間的範圍)時，此時便完全藉由二維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理。
在又一實施例中，當時序相鄰像素間與水平或垂直相鄰像素間同時具有最小差值時，複合式類比電視信號此時亦主要係藉由二維梳型濾波器來進行濾波處理。同樣地，二維梳型濾波器會對至少一半的複合式類比電視信號進行濾波處理，而三維梳型濾波器則是會對複合式類比電視信號的其餘部分進行濾波處理。此外，藉由二維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值，以及藉由三維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理 之部分的量值，同樣可設計成依照如第4圖所示之加權函數(如：2D_weight=16-3D_weight)使彼此呈線性相關。亦即，藉由二維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值(即2D_weight)會在數值8和16之間變動，而藉由三維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值(即3D_weight)則會在數值8和0之間變動。相同地，介於2D_min_diff與2D_min_diff+TH之間的範圍，即被決定成三維梳型濾波器可使用的範圍。此外，當時序相鄰像素間的差值(即3D_min_diff)超過臨界值(或超過2D_min_diff與2D_min_diff+TH之間的範圍)時，此時便完全藉由二維梳型濾波器對複合式類比電視信號進行濾波處理。
第5圖係依照本發明之實施例繪示一種相對應於相鄰影像間差值之可適性臨界值(adaptive threshold)的示意圖。如第5圖所示，當相鄰影像間之差值(即diffadjacent )增加時，臨界值(TH)亦會相對應地增加。換言之，若相鄰的影像信號變動得非常劇烈的話，則相對應的臨界值亦必須隨之增加，並配合影像信號的變動作調整。如此，即可更有彈性地對複合式類比電視信號進行濾波處理。
由上述本發明之實施例可知，應用本發明將複合式類比電視信號中之亮度及色度分離之方法，可藉由根據加權函數選擇性地控制二維及三維梳型濾波器，更有效地對複合式類比電視信號進行濾波處理。如此一來，複合式類比電視信號便可更有效地被分離成亮度信號以及色度信號， 藉以獲得較佳品質的影像。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何具有本發明所屬技術領域之通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
200‧‧‧二維/三維加權梳型濾波器
202‧‧‧低通濾波器
204‧‧‧比較單元
206‧‧‧加權暨濾波單元
第1A圖係依照本發明之實施例繪示一當前影像中之處理像素及其相鄰像素的示意圖。
第1B圖係依照本發明之實施例繪示具有當前影像及其先前影像之連續影像的示意圖。
第2圖係依照本發明之實施例繪示一種二維(2D)/三維(3D)加權梳型濾波器的方塊示意圖。
第3圖係依照本發明之實施例繪示一種當時序相鄰像素間具有最小差值時所應用之加權函數的示意圖。
第4圖係依照本發明之實施例繪示一種當水平或垂直相鄰像素間具有最小差值時所應用之加權函數的示意圖。
第5圖係依照本發明之實施例繪示一種相對應於相鄰影像間差值之可適性臨界值的示意圖。
200‧‧‧二維/三維加權梳型濾波器
202‧‧‧低通濾波器
204‧‧‧比較單元
206‧‧‧加權暨濾波單元

Claims (14)

  1. 一種將複合式類比電視信號中之亮度及色度分離之方法，該方法包含：量測編碼於該複合式類比電視信號中之水平相鄰像素間之第一差值、垂直相鄰像素間之第二差值以及時序相鄰像素間之第三差值；相互比較該些第一差值、該些第二差值以及該些第三差值，以取得一最小差值作為一加權函數之一因數；以及依照以該最小差值為根據之該加權函數，藉由一二維梳型濾波器以及一三維梳型濾波器同時對該複合式類比電視信號進行濾波處理，以取得一亮度信號以及一色度信號；其中，藉由該二維梳型濾波器濾波處理之該複合式類比電視信號部分的量值以及藉由該三維梳型濾波器濾波處理之該複合式類比電視信號部分的量值係由該加權函數所決定。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中藉由該二維梳型濾波器以及該三維梳型濾波器同時對該複合式類比電視信號進行濾波處理之步驟更包含：當該些時序相鄰像素間具有該最小差值時，主要藉由該三維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中主要藉由 該三維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理之步驟更包含：藉由該三維梳型濾波器對至少一半之該複合式類比電視信號進行濾波處理；以及藉由該二維梳型濾波器對該複合式類比電視信號之其餘部分進行濾波處理。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中藉由該三維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值以及藉由該二維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值，係依照該加權函數彼此呈線性相關。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中主要藉由該三維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理之步驟更包含：設定一臨界值，以供用於該加權函數；以及當該些第一差值或該些第二差值超過該臨界值時，完全藉由該三維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中藉由該二維梳型濾波器以及該三維梳型濾波器同時對該複合式類比電視信號進行濾波處理之步驟更包含： 當該些水平相鄰像素或該些垂直相鄰像素間具有該最小差值時，主要藉由該二維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中主要藉由該二維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理之步驟更包含：藉由該二維梳型濾波器對至少一半之該複合式類比電視信號進行濾波處理；以及藉由該三維梳型濾波器對該複合式類比電視信號之其餘部分進行濾波處理。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中藉由該二維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值以及藉由該三維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值，係依照該加權函數彼此呈線性相關。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中主要藉由該二維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理之步驟更包含：設定一臨界值，以供用於該加權函數；以及當該些第三差值超過該臨界值時，完全藉由該二維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中藉由該二維梳型濾波器以及該三維梳型濾波器同時對該複合式類比電視信號進行濾波處理之步驟更包含：當該些時序相鄰像素間與該些水平相鄰像素或該些垂直相鄰像素間同時具有該最小差值時，主要藉由該二維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中主要藉由該二維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理之步驟更包含：藉由該二維梳型濾波器對至少一半之該複合式類比電視信號進行濾波處理；以及藉由該三維梳型濾波器對該複合式類比電視信號之其餘部分進行濾波處理。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中藉由該二維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值以及藉由該三維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理之部分的量值，係依照該加權函數彼此呈線性相關。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中主要藉由該二維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處 理之步驟更包含：設定一臨界值，以供用於該加權函數；以及當該些第三差值超過該臨界值時，完全藉由該二維梳型濾波器對該複合式類比電視信號進行濾波處理。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含：在進行比較步驟之前，對該些第一差值、該些第二差值以及該些第三差值進行低通濾波處理。
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