[发明专利]色度视频信号的运动自适应上采样

说明书

技术领域

本发明涉及视频处理领域，尤其涉及在视频信号中上采样色度信号以产 生更高分辨率或逐行扫描帧。

背景技术

视频信号可以由亮度(Y)和两个色度(Cb，Cr)信号组成。亮度信号 表示亮度或者明亮度，而色度信号表示信号的颜色方面。这些信号可以是多 种不同的采样格式中的任一种。4:4:4 YCbCr用于指定一种其中3个视频分量 Y、Cb、Cr具有相同采样率的格式。因为人对明亮(亮度方面)的感知比对 颜色(色度方面)的感知更加敏感，所以往往对信号的色度部分进行二次采 样以减少对信号进行处理并将其保存所需要的带宽量。4:2:2是在许多专业摄 像机和存储设备中普遍使用的格式，其表示在水平方向上以亮度分量采样率 的一半来采样这两个色度分量。4:1:1是在水平方向上以亮度信息的采样率的 四分之一来对色度信息进行二次采样，并且其通常用于专业的便携式视频新 闻摄像机。

4:2:0 YCbCr通常用于广播视频、DVD(数字视频光盘)以及其它流行的 娱乐设备。大多数MPEG(运动图像专家组)压缩格式以及许多其它格式支 持4:2:0 YCbCr。在4:2:0视频中，在垂直和水平两个方向上以亮度采样率的 一半对Cb和Cr分量进行二次采样。

例如，在视频处理领域中使用色度上采样来将视频从4:2:0转换到4:2:2， 或者更高的分辨率。这可以用于适应特定类型的显示器，允许将不同视频源 合并成单个节目，或者提高最终显示的视频图像的质量。因为4:2:0视频的垂 直色度分辨率是4:2:2视频的垂直色度分辨率的一半，所以通常使用空间垂直 滤波来填充额外的色度像素。如果原始信号是隔行扫描的，那么可以使用去 隔行来获得最终的逐行扫描帧。

色度上采样在去隔行器的环境中变得困难，去隔行器将视频从隔行扫描 格式，例如480i或者1080i，内插到逐行扫描格式，例如480p或者1080p。 传统的色度上采样方法应用简单的线性滤波技术，根据单个视频帧中的空间 邻域中的参考像素内插得到同一视频帧中的缺失像素。换句话说，色度像素 的值是根据紧邻着它或者在其附近的像素的值推导得到的。一些改进的色度 上采样技术考虑局部内容信息来调整用于局部滤波的权重，从而提高图像质 量。然而，基于空间邻域的这些空间技术忽略了时间信息，而时间信息常常 是视频信号的重要方面。

附图说明

通过下面结合附图记载的详细描述，将更加全面地理解本发明，在附图 中类似的附图标记在附图中的多个视图中指代了对应的部分，并且在附图中：

图1是依照本发明的一个实施例，用于隔行扫描视频的色度垂直上采样 的处理流程图；

图2是依照本发明的一个实施例，隔行扫描4:2:0视频的连续场中的亮度 和色度像素的图，其示出了可以计算的像素；

图3是依照本发明的一个实施例，隔行扫描视频的单个帧中的亮度和色 度像素的图，其示出了使用最佳边缘方向进行空间垂直上采样的方法；

图4是依照本发明的一个实施例，隔行扫描视频的单个帧中的亮度和色 度像素的图，其示出了用于确定相邻亮度像素的最佳边缘方向的方法；

图5是依照本发明的一个实施例，一种两阶段(two-stage)上采样系统 的图；以及

图6是适合于执行本发明的实施例的计算机系统的图。

具体实施方式

前言

运动自适应技术可以用来利用视频信号中的时间信息。该时间信息可以 用于内插处理，以进一步提高图像质量。可以通过以下来使用空间和时间信 息：首先应用运动检测处理来估计在一个图像区域中的运动或移动的量，然 后应用空间边缘检测来估计局部复杂度。可以将这两个方面组合起来以实现 色度上采样的精确内插。可以将视频信号分为视觉上静止的区域和视觉上移 动的区域，并且可以自适应地应用场内内插或场间内插来产生优良的视频质 量。

为了实现优质图像，可以使用运动信息来消除在其它方法中存在的色度 质量损失。还可以在色度上采样中使用亮度边缘方向信息来获得更好的结果。