TWI423683B

TWI423683B - 複合信號處理方法及系統

Info

Publication number: TWI423683B
Application number: TW98132020A
Authority: TW
Inventors: Sheng Chun Niu
Original assignee: Himax Media Solutions Inc
Priority date: 2009-09-23
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2014-01-11
Also published as: TW201112775A

Description

複合信號處理方法及系統

本發明係有關複合(composite)信號，特別是關於一種判定靜態影像複合信號是否含有彩色信號的方法及系統。

複合(composite)信號係影像技術領域中普遍使用的影像信號規格之一，其係將彩色信號以較高頻率(例如於NTSC規格中為3.58MHz，而於PAL規格中為4.43MHz)載於灰階信號之上。第一A圖之波形圖顯示彩色信號101、灰階信號103及兩者所合成的複合信號105。灰階信號103一般簡稱為Y信號，彩色信號101一般簡稱為C信號，其通常包含有U信號及V信號。第一B圖顯示第一A圖之複合信號的頻譜圖，其中，彩色信號101的U信號及V信號位於載波107附近，而灰階(Y)信號103則可能含有低頻及高頻成分。亦即，灰階信號103的高頻部分會和彩色信號101造成重疊。

要將複合信號(或稱YC信號)顯示於顯示器之前，必須先將灰階(Y)信號與彩色(C)信號予以分離。第一C圖顯示傳統進行信號分離之系統，其使用一梳狀(comb)濾波器108將輸入的複合(YC)信號以高通、低通濾波原理予以分離為灰階(Y)信號及彩色(C)信號；接著，再以一解調器109將彩色(C)信號分離得到U信號及V信號。然而，如前述第一B圖中灰階信號103的高頻部分會和彩色信號101造成重疊，因此，梳狀濾波器108所得到的C信號事實上並非真正的彩色信號101，而是摻雜有灰階信號103的高頻部分。

最差的情形是，如果輸入的複合信號不具彩色(C)信號(亦即，複合信號為黑白影像)，或所含的彩色信號比例極微小，且該輸入信號中含有相當的高頻灰階信號(例如含有高密度的灰階線條)，則第一C圖所示之傳統系統會誤將高頻的灰階信號當作彩色(C)信號來處理，因而產生原本不存在的色彩，造成影像處理品質的降低。

因此，亟需提出一種判定複合信號是否含有彩色信號的機制，以避免誤將高頻的灰階信號當作彩色信號來處理。

鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種可判定複合信號是否含有彩色信號的方法及系統，用以提高影像處理的品質。

根據本發明實施例所揭露之複合信號處理方法，首先，輸入複合信號，並時間上連續統計多張圖框，以分別得到多個統計值。接著，分析比較這些統計值，當其彼此接近時，即判定得知輸入之複合信號不具有彩色信號。

根據本發明實施例所揭露之複合信號處理系統，其包含分析器、高通濾波器、低通濾波器、切換器及加法器。分析器根據複合信號，統計時間上連續的多張圖框，以分別得到多個統計值，再根這些統計值以產生相應的控制信號。高通濾波器讓複合信號的高頻信號通過，而低通濾波器則讓複合信號的低頻信號通過。切換器受控於控制信號，用以將高頻信號切換至第一路徑和第二路徑其中之一。當統計值彼此接近時，則切換至第一路徑，並藉由加法器將低頻信號及第一路徑的信號予以相加後作為灰階信號的輸出。當統計值彼此不接近時，則切換至第二路徑，作為彩色信號的輸出。

20-25‧‧‧步驟

50‧‧‧分析器

52‧‧‧高通濾波器

54‧‧‧低通濾波器

56‧‧‧切換器

58‧‧‧解調器

59‧‧‧加法器

101‧‧‧彩色信號

103‧‧‧灰階信號

105‧‧‧複合信號

107‧‧‧載波

108‧‧‧梳狀(comb)濾波器

109‧‧‧解調器

CVS‧‧‧複合影像信號

SH‧‧‧高通濾波輸出

SL‧‧‧低通濾波輸出

CS‧‧‧控制信號

C‧‧‧彩色信號

U‧‧‧彩色信號中的U信號

V‧‧‧彩色信號中的V信號

Y‧‧‧灰階信號

第一A圖之波形圖顯示彩色信號、灰階信號及複合信號。

第一B圖顯示第一A圖之複合信號的頻譜圖。

第一C圖顯示傳統進行信號分離之系統。

第二圖顯示本發明實施例之複合信號處理方法流程圖。

第三A圖例示NTSC規格的像素複合信號。

第三B圖例示PAL規格的像素複合信號。

第四圖顯示時間上連續的多張影像圖框。

第五圖顯示本發明實施例之一的複合信號處理系統方塊圖。

第六圖顯示本發明另一實施例的複合信號處理系統方塊圖。

第二圖顯示本發明實施例之複合信號處理方法流程圖，用以判定靜態影像複合(composite)信號是否含有彩色信號。首先，於步驟20輸入複合信號。一般來說，複合信號內包含有灰階信號(一般稱為Y信號)及彩色信號(一般稱為C信號)；其中，彩色(C)信號又可能包含U信號及V信號。第三A圖例示美國國家電視標準委員會(National Television System Committee,NTSC)規格的像素複合信號，而第三B圖則例示逐行倒相(Phase Alternating Line,PAL)規格的像素複合信號。

第四圖顯示時間上連續的多張影像圖框(frame)，並顯示位於同一像素點於不同圖框中的複合信號。根據圖式可知，不同圖框之彩色信號，其不但具不同的U或V信號，且相位也會有相當的不同。鑑於此種現象，本實施例於步驟22中，以一預設濾波或遮罩(mask)來分別處理時間上連續的多張圖框，以統計得到每一圖框的濾波結果或統計值。舉例而言，在一實施例中，對於第三B圖所示的PAL規格信號，可以使用如下所示的3 x 3矩陣遮罩(mask)來處理各個圖框：

1 0 1

1 1 1

0 1 0

對於一般信號來說，根據前述的相位差異現象，因而所得到每一圖框的統計值會有相當的差異，如下表一所例示。反過來說，如果步驟20所輸入之信號不具有彩色信號之U或V信號，則所得到每一圖框的統計值將會極為接近，如下表二所例示。

根據前述原則，本實施例於步驟23中分析比較該多張圖框的統計值。如果比較結果顯示該些圖框之統計值彼此接近或相似，例如差值比例小於5%，則表示步驟20所輸入之信號並不具有彩色信號。因此，即可結束影像處理流程，而不要以傳統的灰階-彩色分離(YC separation)技術(例如梳狀(comb)濾波器)嘗試對輸入信號進行分離。因為，如此無謂的信號分離會誤將高頻的灰階信號(例如密集的線條圖樣)當作彩色信號來處理，因而產生原本不存在的色彩。

另一方面，如果步驟23的比較結果顯示該些圖框之統計值彼此差異很大，例如差值比例大於5%，則表示步驟20所輸入之信號可能具有彩色信號。因此，接下來即進入步驟24，對輸入信號進行分離，例如使用傳統梳狀(comb)濾波器，分別以低通濾波、高通濾波技術以得到灰階(Y)信號、彩色(C)信號。最後，於步驟25，以傳統解調(demodulate)技術處理彩色(C)信號以得到U信號及V信號。

在另一實施例中，可於步驟20和步驟22之間額外增加一步驟21，其用以將輸入的複合信號予以高通濾波。換句話說，在本實施例中，係針對高通濾波之後的信號進行(步驟22)多張圖框的統計，而非針對原輸入複合信號的多張圖框進行統計。

第五圖顯示本發明實施例之一的複合信號處理系統方塊圖，用以判定靜態影像複合信號是否含有彩色信號，以及後續的信號處理。在本實施例中，複合信號處理系統主要包含一分析器50、高通濾波器52、低通濾波器54、切換器56、解調器58及加法器59。其中，高通濾波器52會讓輸入之複合影像信號(以下簡稱複合信號)CVS的高頻信號SH通過，而截斷其低頻部分。例如，如第一B圖所示，高通濾波器52讓複合信號當中大於預設頻率f1的信號通過，而截斷小於頻率f1的信號。相反的，低通濾波器54會讓複合信號CVS的低頻信號SL通過，而截斷其高頻部分。

分析器50接收複合信號CVS，並統計時間上連續的多張圖框，以分別得到統計值，其細節已描述於前述第二圖的步驟22。接著，分析比較該多張圖框的統計值，判定其是否接近或相似，其細節已描述於前述第二圖的步驟23。如果統計值彼此接近，例如差值比例小於5%，則分析器50所產生的控制信號CS會將切換器56切換至路徑A；否則，控制信號CS會將切換器56切換至路徑B。

詳而言之，當分析器50判定時間上連續多張圖框的統計值為接近時，即表示輸入之複合信號CVS不具有彩色(C)信號，或者所含的彩色信號比例極微小。換句話說，輸入之複合信號CVS的內容僅包含灰階(Y)信號。此時，控制信號CS將切換器56切換至路徑A，用以將高通濾波器52的高頻信號SH輸出和低通濾波器54的低頻信號SL輸出予以相加，而還原得到原來的複合信號CVS。在本實施例中，加法器59的輸入端分別接收路徑A的信號及低通濾波器54的輸出，而加法器59的輸出端則連接作為灰階(Y)信號。

相反的，當分析器50判定時間上連續多張圖框的統計值彼此並不接近時，即表示輸入之複合信號CVS具有彩色(C)信號，或者所含的彩色信號比例不容忽視。此時，控制信號CS將切換器56切換至路徑B，用以將高通濾波器52的高頻信號SH輸出作為彩色(C)信號，而低通濾波器54的低頻信號SL輸出則作為灰階(Y)信號。再者，彩色(C)信號再藉由解調器58的處理以得到U信號及V信號。

第六圖顯示本發明另一實施例的複合信號處理系統方塊圖，和前一實施例(第五圖)相同的方塊則使用相同的符號。本實施例的系統架構及操作類似於前一實施例(第五圖)，不同的是，在本實施例中，分析器50係接收分析高通濾波器52的高頻信號SH輸出，而非直接分析原輸入的複合信號CVS。第六圖之複合信號處理系統的其他方塊和前一實施例均相同，因此不再贅述。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

20-25‧‧‧步驟

Claims

一種複合信號處理方法，包含：輸入複合信號；時間上連續統計複數圖框位於相同像素點之該複合信號包含成份及相位的部份，以分別得到複數統計值；分析比較該複數統計值；其中，當該複數統計值彼此之差異大於一預設值時，分離該輸入之複合信號。
如申請專利範圍第1項所述之複合信號處理方法，於上述之圖框統計步驟中，使用一預設濾波或遮罩(mask)以處理該時間上連續之複數圖框。
如申請專利範圍第1項所述之複合信號處理方法，當該複數統計值彼此之差異大於該預設值時，更包含將該複合信號分離為灰階信號及該彩色信號。
如申請專利範圍第3項所述之複合信號處理方法，其中上述複合信號之分離係使用梳狀濾波技術，用以得到高頻信號及低頻信號，其中，該高頻信號係作為該彩色信號，而該低頻信號係作為該灰階信號。
如申請專利範圍第3項所述之複合信號處理方法，其中上述之彩色信號包含有U信號及V信號。
如申請專利範圍第5項所述之複合信號處理方法，更包含將分離之該彩色信號解調，以得到該U信號及該V信號。
如申請專利範圍第1項所述之複合信號處理方法，於上述圖框統計步驟之前，更包含將該複數圖框之複合信號進行高通濾波。
一種複合信號處理系統，包含：一分析器，其根據複合信號，統計時間上連續的複數圖框，以分別得到複數統計值，再根據該統計值以產生相應的控制信號；一高通濾波器，其讓輸入之該複合信號當中大於一預設頻率的高頻信號通過，而截斷其餘頻率的信號；一低通濾波器，其讓輸入之該複合信號當中小於該預設頻率的低頻信號通過，而截斷其餘頻率的信號；一切換器，受控於該控制信號，用以將該高頻信號切換至第一路徑和第二路徑其中之一，其中該第二路徑的輸出係作為彩色信號的輸出；及一加法器，其輸入該低頻信號及該第一路徑的信號，予以相加後作為灰階信號的輸出。
如申請專利範圍第8項所述之複合信號處理系統，當該分析器判定該複數統計值彼此接近時，則該控制信號控制該切換器，使得該高頻信號切換至該第一路徑。
如申請專利範圍第9項所述之複合信號處理系統，當該分析器判定該複數統計值彼此不接近時，則該控制信號控制該切換器，使得該高頻信號切換至該第二路徑。
如申請專利範圍第8項所述之複合信號處理系統，其中上述之分析器使用一預設濾波或遮罩(mask)以處理該時間上連續之複數圖框。
如申請專利範圍第8項所述之複合信號處理系統，其中上述之彩色信號包含有U信號及V信號。
如申請專利範圍第12項所述之複合信號處理系統，更包含一解調器，用以處理該彩色信號，以得到該U信號及該V信號。
如申請專利範圍第8項所述之複合信號處理系統，其中上述分析器於統計時間上連續的複數圖框時，其所根據之該複合信號係為輸入之原始複合信號。
如申請專利範圍第8項所述之複合信號處理系統，其中上述分析器於統計時間上連續的複數圖框時，其所根據之該複合信號係為該高頻信號。