[发明专利]一种瞬态增强数字视频图像的结构及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对视频图像进行优化的硬件装置及方法，特别是嵌入 式SoC增强数字视频图像的装置及方法。

背景技术

随着PC机的广泛使用以及数字电视的出现，人们对视频图像的清晰度 要求越来越高，将隔行的模拟信号转换成逐行的数字信号后，仍需采用一 些画质增强技术以改善图像质量。数字亮度瞬态增强(Digital Luminance  Transient Improvement，简称DLTI)技术就是通过恢复亮度信号中的高频 分量，使过渡带变窄，边缘变陡，在图像上就表现为图像的清晰度增强， 画面更加亮丽。

色度信号的频带压缩以及色差信号的亚采样造成了信号传输特性的改 变，导致色度信号的瞬态特性变坏。为了提高彩色图像的清晰度，在大屏 幕彩电中广泛采用了数字彩色瞬态改善电路(Digital Color Transient  Improvement，简称DCTI)，它的作用是对色差信号(Cb、Cr)进行瞬态 特性改良，使色度信号的脉冲上升沿和下降沿之间的时间缩短、边缘变陡， 从而增加色彩的清晰度。

实现图像瞬态增强的方法很多，常用的方法有两种：移位法和叠加勾 边法。

移位法就是找到亮度信号(或色度信号)变化曲线边界过渡的特征点， 然后使用斜率更高的变化曲线替代当前的变化曲线。移位法的关键在于正 确判断出亮度信号(或色度信号)边界过渡带的位置，以及替代位置，检 测亮度信号(或色度信号)一阶微分可以判断图像中的一个点是否是边缘 点；检测亮度信号(或色度信号)二阶微分的正负可以判断一个边缘像素 处在边缘的哪一侧；并且亮度信号(或色度信号)二阶微分的零点可以准 确的反映图像的边界点。因此可以使用亮度信号(或色度信号)二阶微分 的符号来判断替代的方向，并且可以用亮度信号(或色度信号)二阶微分 的大小和一个增益的乘积来控制移位路径的大小。

叠加勾边法，在浙江大学2004年的硕士生论文(作者：孙一飞)的 论文“基于FPGA的视频后处理系统”中公开了叠加勾边法的方法和实现 结构，其方法就是在原始亮度信号(或色度信号)的基础上叠加一个勾边 信号，如图1所示，利用滤波器来检测边缘和产生勾边信号的方法是目前 叠加勾边法的主要实现方式。

上述的移位法和叠加勾边法都能达到一定的亮度增强效果，但是因为 移位法只能利用已有的像素值来代替当前点的像素值，该方法的效果不如 利用滤波器产生的叠加勾边信号对细节反映敏感。叠加勾边法采用单一增 益会使垂直方向在高频处出现锯齿，当多场叠加后画面会出现闪烁和扭曲。

发明内容

本发明为消除叠加勾边法使用固定的增益所带来的图像多场叠加后高 频处闪烁以及边缘扭曲的问题，提出了一种瞬态增强数字视频图像的装置 及方法。

一种瞬态增强数字视频图像的装置，该装置包括如下模块：

信号产生模块201，对原始信号的图像边缘产生勾边信号；

加法模块204，将输入该模块的数据信号进行相加；

限幅模块205，对输入该模块的数据信号进行限幅；

本发明所述装置还包括如下模块：

系数调整模块202，用于产生增益调整系数；

乘法模块203，将输入该模块的数据信号进行相乘；

其中，所述原始信号同时输入至所述信号产生模块201和所述系数调 整模块202后分别产生勾边信号和增益调整系数输出，输出的勾边信号和 增益调整系数与一个数字可调的增益在乘法模块203中进行相乘得到调整 后的勾边信号输送至加法模块204与原始信号进行相加，并经限幅模块205 限幅后输出。

所述信号产生模块201还包括降噪模块，所述降噪模块对产生的勾边 信号进行核化降噪。

所述系数调整模块202包括高通滤波模块202A、膨胀模块202B、取 反模块202C和取平方模块202D，输入的原始信号依次经过高通滤波、膨 胀、取反和取平方处理后产生增益调整系数输出。

所述信号产生模块201采用9阶有限脉冲响应滤波器。

所述膨胀模块从当前待处理像素的前后分别任取n个连续像素，与当 前待处理的像素组成窗口，并选择所述窗口中所有像素的最大值替换当前 待处理像素值进行膨胀，其中n为整数。

所述高通滤波模块采用的滤波系数为[-12-1]。