一種消除模擬電視信號噪聲的方法及裝置的製作方法

2023-07-27 14:58:16 5

專利名稱：一種消除模擬電視信號噪聲的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及噪聲處理技術，特別涉及一種消除模擬電視信號噪聲的方法及裝置。
背景技術：
模擬電視信號在基站經過調製等處理，通過無線信道發送到用戶端設備，用戶端設備接收調製的模擬電視信號，進行解調等處理後觀看。在模擬電視信號調製、無線傳輸以及解調的過程中，周圍的環境噪聲會疊加到模擬電視信號中，從而造成模擬電視信號質量下降、圖像模糊，影響用戶的觀看感受。為了消除用戶端設備接收的模擬電視信號中存在的噪聲，現有技術中，在用戶端設備，例如，家用模擬電視機或是高端照相機中設置對接收信號進行去噪處理的元器件，例如，在用戶端設備中設置線性濾波器，利用平滑濾波(Smoothing Filter)技術對接收的模擬電視信號進行平滑處理。圖1為現有技術對模擬電視信號進行平滑處理的流程示意圖。參見圖1，該流程包括步驟101，接收模擬電視信號幀，判斷該幀中的當前像素點是否為噪聲點，如果是， 執行步驟102，否則，執行步驟103 ；本步驟中，基站以模擬電視信號幀，採用YUV的方式傳輸模擬電視信號，下面描述中，對與本發明噪聲處理無關的流程，具體可參見相關技術文獻，在此不再贅述。—幀模擬電視信號幀包含多個子幀(行)，每個子幀(行)包含多個像素點。實際應用中，可以根據當前像素點與臨近像素點的相關性值來判斷當前像素點是否為噪聲點，如果當前像素點與臨近像素點的相關性值小於預先設定的相關性閾值，則判斷當前像素點為噪聲點，否則，當前像素點不為噪聲點。由於採用YUV的顏色編碼方法方式傳輸模擬電視信號，其中，Y代表亮度，UV代表色差，U和V是構成彩色的兩個分量。通過將採集獲取的彩色圖像信號(模擬電視信號幀) 進行分色、分別放大校正後得到紅綠藍(RGB，Red Green Blue)，再經過矩陣變換電路得到亮度信號Y和兩個色差信號R-Y (即U)、B-Y (即V)，最後發送端將亮度和色差三個信號分別進行編碼，用同一信道發送出去。因而，可以採用當前像素點與臨近像素點的亮度或色差的相關性值來進行判斷，具體可參見相關技術文獻。步驟102，根據當前像素點與臨近像素點的YUV值以及預先設置的權重係數計算得到去噪YUV值，作為當前像素點新的YUV值；本步驟中，YUV值包括亮度值和色度差值，當判斷當前像素點為噪聲點後，重新計算該像素點的YUV值，即對該像素點進行平滑處理，以重新計算得到的去噪YUV值代替當前像素點實際的YUV值，這樣，可以降低噪聲對模擬電視信號質量及圖像清晰度的影響。現有技術中，採用平均權重係數進行計算，例如，當前像素點與臨近像素點的總個數為n，則每個像素點的權重係數為1/n，取總像素點的平均YUV值作為去噪YUV值。步驟103，繼續執行判斷下一像素點是否為噪聲點的流程。
由上述可見，現有的對模擬電視信號進行平滑處理的方法，在根據當前像素點與臨近像素點的相關性值判斷當前像素點為噪聲點後，根據預先設置的權重係數以及當前像素點與臨近像素點計算去噪YUV值，作為當前像素點新的YUV值，使得當前像素點與臨近像素點最大程度相匹配，從而提高了圖像的清晰度，增強了去噪效果。但實際應用中，由於當前幀的像素點不僅與臨近像素點相關，還與上一幀對應位置的像素點相關，現有技術中，在判斷當前像素點為噪聲點後，由於僅考慮利用當前幀的像素點計算獲取去噪YUV值，使得去噪效果以及圖像的清晰度還有待提高。

發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提出一種消除模擬電視信號噪聲的方法，消除模擬電視信號噪聲、提高模擬電視信號圖像清晰度。本發明的另一目的在於提出一種消除模擬電視信號噪聲的裝置，消除模擬電視信號噪聲、提高模擬電視信號圖像清晰度。為達到上述目的，本發明提供了一種消除模擬電視信號噪聲的方法，該方法包括接收模擬電視信號幀，獲取當前幀中待處理的當前像素點與臨近像素點的亮度相關性值；對獲取的亮度相關性值進行分類，根據分類的亮度相關性值分別確定YUV閾值組；根據當前幀像素點的YUV值以及預先存儲的前一幀像素點的YUV值，計算當前像素點的當量YUV值，所述當量YUV值包括當量亮度值和當量色度差值；根據確定的YUV閾值組與當量YUV值，得出權重係數；根據當前像素點的YUV值、當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的 YUV值以及獲取的權重係數計算當前像素點的去噪YUV值，使用當前像素點的去噪YUV值替換當前像素點的YUV值。所述臨近像素點的個數為8個，從所述當前像素點所在行、所述當前像素點的前一行和後一行中，以所述當前像素點為中心選取。所述亮度相關性值計算公式為delta = (abs (Y_An+ljJ_rY_An+lj j)秫丨+abs (Y_An+1,rY_An+1, j+1) *K2+abs (Y.A^j^-Y.A^ j) *K3+abs (Y_An, rY_An, J+1) *K4+abs (J_K-i,j) *K5+abs (Y.A^, j-Y.A^!, J+1) *K6+abs (Y_ An+1, W-Y-An, j) *K7+abs (Y_An+1, rY_An, j) *K8+abs (Y_An+1, ,(Y_An, j) *K9+abs (Y_An_u
j) *K10+abs (Y-Alri, rY_An, j) *Kn+abs (Y_kn_h j+1_Y_An, j) *K12) / (K1+K2+K3+K4+K5+K6+K7+K8+K9+K10+ Kn+K12)；式中，delta為亮度相關性值，abs表示取絕對值，K1 K12為係數，Y_An,j表示當前幀的第η行第j列像素點Amj的亮度值，n, j為自然數。所述K1 = K2 = K5 = K6 = K7 = K9 = K10 = K12 = 1 ；K3 = K4 = K8 = K11 = 2。所述YUV閾值組包括亮度閾值組以及色度差閾值組，所述根據分類的亮度相關性值分別確定YUV閾值組包括預先劃分多個範圍或數據段，每個範圍或數據段對應一組亮度閾值以及一組色度差閾值，判斷計算得到的亮度相關性值落在哪個範圍或數據段中，亮度相關性值所落入的範圍或數據段所對應一組亮度閾值以及一組色度差閾值即為該亮度相關性值對應的亮度閾值組和色度差閾值組，亮度閾值組包含第一亮度閾值至第四亮度閾值，色度差閾值組包含第一色度差閾值至第四色度差閾值；所述亮度相關性值大於50，設置第一亮度閾值(Y_DIFF0)110，第二亮度閾值為 100，第三亮度閾值為50，第四亮度閾值為0 ；第一色度差閾值為70，第二色度差閾值為40， 第三色度差閾值為0，第四色度差閾值為0 ；所述亮度相關性值大於30而小於等於50，設置第一亮度閾值為90，第二亮度閾值為60，第三亮度閾值為15，第四亮度閾值為0 ；第一色度差閾值為55，第二色度差閾值為 40，第三色度差閾值為0，第四色度差閾值為0 ；所述亮度相關性值大於20而小於等於30，設置第一亮度閾值為70，第二亮度閾值為50，第三亮度閾值為0，第四亮度閾值為0 ；第一色度差閾值為30，第二色度差閾值為25， 第三色度差閾值為0，第四色度差閾值為0 ；所述亮度相關性值大於15而小於等於20，設置第一亮度閾值為50，第二亮度閾值為37，第三亮度閾值為0，第四亮度閾值為0 ；第一色度差閾值為22，第二色度差閾值為18， 第三色度差閾值為0，第四色度差閾值為0 ；所述亮度相關性值大於10而小於等於15，設置第一亮度閾值為35，第二亮度閾值為25，第三亮度閾值為0，第四亮度閾值為0 ；第一色度差閾值為15，第二色度差閾值為12， 第三色度差閾值為0，第四色度差閾值為0 ；所述亮度相關性值小於等於10，設置第一亮度閾值為26，第二亮度閾值為沈，第三亮度閾值為7，第四亮度閾值為0 ；第一色度差閾值為12，第二色度差閾值為9，第三色度差閾值為0，第四色度差閾值為0。所述計算當量亮度值的公式為Y_tmp = (absolute (Y_An, P*2)+absolute (Y_An,J+1-Y_A，n,J+1))/4 ；式中，Y_tmp為當量亮度值，Y_A 』， j的亮度值；所述計算當量色度差值的公式為C_tmp = (absolute (C_An, j) *2) +absolute (C_An, J+1_C_A，n, J+1)) /4。 式中，C_tmp為當量色度差值，C_An, 、C_An,」、C_An, J+1分別表不傢索點An, 、An, j、 An,J+1的色度值，C_A，n,」、C_A』 n,J+1分別表示像素點Α』n,」、A』 n,j+1的色度值。權重係數包括用於計算當前像素點新的亮度值的權重係數、以及用於計算當前像素點新的色度值的權重係數；得出用於計算當前像素點的去噪色度值的權重係數的具體方法如下步驟Al、對於任一亮度閾值組，預先以該亮度閾值組中各亮度閾值為分割點，得到多個該亮度閾值組對應的亮度區間，並設置各亮度區間對應的權重係數；具體的，所包括的數值較大的亮度區間對應的權重係數較大；步驟Bi、判斷當量亮度值落入確定的亮度閾值組對應的哪個亮度區間，所落入的
j-i_Y_A，n, η) + (absolute (Y_An,「Y A， ,,j表示Anj的前一幀的第η行第j列像素點A』
j-i_C_A，n, η) + (absolute (C_An, j_C_A，亮度區間對應的權重係數即為用於計算當前像素點的去噪亮度值的權重係數；得出用於計算當前像素點的去噪色度值的權重係數的具體方法如下步驟A2、對於任一色度閾值組，預先以該色度閾值組中各色度閾值為分割點，得到多個該色度閾值組對應的色度區間，並設置各色度區間對應的權重係數；具體的，所包括的數值較大的色度區間對應的權重係數較大；步驟B2、判斷當量色度值落入確定的色度閾值組對應的哪個色度區間，所落入的色度區間對應的權重係數即為用於計算當前像素點的去噪色度值的權重係數。所述去噪YUV值包括去噪亮度值和去噪色度值；計算當前像素點的去噪亮度值的公式為Y= ((Y_A' n> j* (4-weight)) + (Y_An> ^weight) +2) /4 ；式中，Y為去噪亮度值，weight為用於計算當前像素點的去噪亮度值的權重係數；計算當前像素點的去噪色度值的公式為C = ((C_A，n,產(4-we i ght，))+ (C_An,產we i ght，)+2) /4式中，C為當前像素點的去噪色度值，C_An,j為當前像素點的色度值，C_A』 n,j為當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的色度值；weight』為用於計算當前像素點的去噪色度值的權重係數。一種消除模擬電視信號噪聲的裝置，該裝置包括YUV值計算單元、亮度相關性值計算單元、YUV值存儲單元、映射關係生成單元、當量YUV值計算單元以及去噪YUV值計算單元，其中，YUV值計算單元，用於以幀為單位接收模擬電視信號幀，計算幀中各像素點的YUV 值，將YUV值中的亮度值向亮度相關性值計算單元以及去噪YUV值計算單元輸出，將YUV值向當量YUV值計算單元輸出；亮度相關性值計算單元，用於接收模擬電視信號幀的各像素點的亮度值，根據當前像素點的亮度值與預設個數的臨近像素點的亮度值，計算亮度相關性值，輸出至映射關係生成單元；YUV值存儲單元，用於存儲前一幀中的各像素點YUV值；映射關係生成單元，用於對亮度相關性值進行分類，根據分類的亮度相關性值分別確定YUV閾值組；當量YUV值計算單元，根據接收的當前幀像素點的YUV值，從YUV值存儲單元獲取當前幀的前一幀像素點的YUV值，計算當前像素點的當量YUV值，輸出至去噪YUV值計算單元；去噪YUV值計算單元，接收當量YUV值計算單元輸出的當前像素點的當量YUV值以及YUV值計算單元輸出的亮度值，根據亮度值查詢映射關係生成單元，確定當前像素點所屬的YUV閾值組，根據當量YUV值與確定的YUV閾值組，得出權重係數，從YUV值存儲單元獲取當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的YUV值，根據當前像素點的YUV 值、當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的YUV值以及獲取的權重係數計算當前像素點的去噪YUV值，使用當前像素點的去噪YUV值替換當前像素點的YUV值。所述裝置進一步包括判斷單元；判斷單元，用於判斷去噪YUV值計算單元計算得到的去噪YUV值是否為當前幀中的最後一個像素點，如果是，向YUV值計算單元發送觸發信號；所述YUV值計算單元，進一步用於接收到來自判斷單元的觸發信號後，將計算的各像素點的YUV值向YUV值存儲單元輸出。由上述的技術方案可見，本發明提供的一種消除模擬電視信號噪聲的方法及裝置，接收模擬電視信號幀，獲取當前幀中待處理的當前像素點與臨近像素點的亮度相關性值；對獲取的亮度相關性值進行分類，根據分類的亮度相關性值分別確定YUV閾值組；根據當前幀像素點的YUV值以及預先存儲的前一幀像素點的YUV值，計算當前像素點的當量YUV 值，所述當量YUV值包括當量亮度值和當量色度差值；根據確定的YUV閾值組與當量YUV 值，得出權重係數；根據當前像素點的YUV值、當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的YUV值以及獲取的權重係數計算當前像素點的去噪YUV值，使用當前像素點的去噪YUV值替換當前像素點的YUV值。這樣，可以對亮度相關性值不同的像素點根據對應的分類YUV閾值以及對應的權重係數進行相應的處理，同時考慮當前幀中與待處理像素點相鄰的像素點以及前一幀中相關的像素點，當前幀內的圖像可以因為不同域值具有很有效的去噪效果，提高了模擬電視信號圖像清晰度以及去噪效果。進一步地，當前幀的像素點與前一幀中的像素點相關，可以使得圖像上穩定平滑的效果很高，卻不會有拖影的現象；而且， 消除模擬電視信號噪聲的方法在數學的計算上很簡單，很容易在硬體上實現。


圖1為現有技術對模擬電視信號進行平滑處理的流程示意圖。圖2為本發明實施例消除模擬電視信號噪聲的方法流程示意圖。圖3為本發明實施例與亮度相關性值計算相關的像素點分布示意圖。圖4為本發明實施例計算當前像素點的當量YUV值選取的像素點分布示意圖。圖5為本發明實施例消除模擬電視信號噪聲的裝置結構示意圖。圖6 圖9為對同一圖像分別採用本發明方法以及採用技術進行去噪處理的對比示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步地詳細描述。實際應用中，噪聲在模擬電視信號中隨機分布，當前幀的像素點為噪聲點，上一幀中與當前幀對應位置的像素點也為噪聲點的概率極小，因而，本發明實施例中，基於 YUV(1420)編碼的模擬電視信號幀，根據當前像素點與臨近像素點的相關性值大小，並綜合考慮當前像素點的臨近像素點以及上一幀與當前幀對應位置的像素點，設置相應的權重係數，並根據設置的權重係數計算當前像素點的去噪YUV值，作為當前像素點新的YUV值。圖2為本發明實施例消除模擬電視信號噪聲的方法流程示意圖。參見圖2，該流程包括步驟201，接收模擬電視信號幀，獲取當前幀中待處理的當前像素點與臨近像素點的亮度相關性值；本步驟中，設當前像素點與臨近像素點的亮度相關性值為delta，臨近像素點的個數可根據需要選取，本發明實施例中，選取的臨近像素點的個數為8個。如圖3所示，設當前處理的像素點A位於當前幀的第η行第j列，記為An,」，其中， n, j為自然數，臨近像素點以An,」為中心，分別為第n-1行的像素點Alri,」、AnHA1^j1, 第n+1行的像素點A
n+1，j、Αη+ι，j-i、An+1，j+1， 第 n+1 ^T WftS^ K, 3-1- K, 3+1'則，計算亮度相關性值(delta)的公式為delta = (abs (Y_An+ljJ_rY_An+lj j)秫丨+abs (Y_An+1,rY_An+1, j+1) *K2+abs (Y.A^j^-Y.A^ j) *K3+abs (Y_An, rY_An, J+1) *K4+abs (J_K-i,j) *K5+abs (Y.A^, j-Y.A^!, J+1) *K6+abs (Y_ An+1, W-Y-An, j) *K7+abs (Y_An+1, rY_An, j) *K8+abs (Y_An+1, ,「Y_An, j) *K9+abs (Y_An_u
j) *K10+abs (Y-Alri, rY_An, j) *Kn+abs (Y_kn_h j+1_Y_An, j) *K12) / (K1+K2+K3+K4+K5+K6+K7+K8+K9+K10+ Kn+K12)式中，abs表示取絕對值 J-Ah,」J-Alri,η J-Alri,j+pY.An+uY—An+imY—An+w+i、 Y_An, j-i、Y_An, j、Y_An, J+1 分另Ij 為弟 n-1 -fT 白勺 象 M 點 Alri, j、Arrl, 、Alri, j+1、An+1, j、An+1, 、An+1, j+1、 An,J-^An,j,An,J+1的亮度值^ K12為係數，可以根據需要確定，只要符合與當前像素點十字相連的像素點與當前像素點的亮度差值對應的係數大於其他像素點與當前像素點的亮度差值對應的係數即可。舉例來說，上式中，考慮到與當前像素點越臨近的像素點對當前像素點的相關性影響越大，可以令 K1 = K2 = K5 = K6 = K7 = K9 = K10 = K12 = 1 ；K3 = K4 = K8 = K11 = 2，即使得與像素點An,j更接近的像素點An,Η、Αη, WAlri^Alri,j的亮度對delta的影響更大，所得的delta更準確，進而能確實的得到在當前像素點的去噪YUV值中，當前像素點的YUV值的比重，即得到較準確的權重係數，提高模擬電視信號圖像清晰度以及去噪效果，避免拖影的現象。步驟202，對獲取的亮度相關性值進行分類，根據分類的亮度相關性值分別確定 YUV閾值組；本步驟中，YUV閾值組包括亮度閾值組以及色度差閾值組；獲取的亮度相關性值越低，表示該像素點為噪聲點的概率也就越大。步驟202具體為預先劃分多個範圍或數據段，每個範圍或數據段對應一組亮度閾值以及一組色度差閾值，判斷計算得到的亮度相關性值落在哪個範圍或數據段中，亮度相關性值所落入的範圍或數據段所對應一組亮度閾值以及一組色度差閾值即為該亮度相關性值對應的亮度閾值組和色度差閾值組，以使後續對噪聲的處理更趨於細化，從而提高去噪效果，關於亮度閾值組以及色度差閾值組，後續再詳細描述。具體的，範圍或數據段所包括的亮度相關性值越大，其對應的亮度閾值組和色度差閾值組中的第一亮度閾值以及第一色度差閾值也越大。舉例來說，預先將範圍或數據段分為六類，每類分別對應一個亮度閾值組和一個色度差閾值組，每組亮度閾值組包含四個亮度閾值，分別為第一亮度閾值 第四亮度閾值， 每組色度差閾值組包含四個色度差閾值，分別為第一色度差閾值 第四色度差閾值第一類如果亮度相關性值大於50 ；設置第一亮度閾值(Y_DIFF0)為110，第二亮度閾值(Y.DIFFl)為100，第三亮度閾值(Y_DIFF2)為50，第四亮度閾值(Y_DIFF3)為0 ； 第一色度差閾值(C_DIFF0)為70，第二色度差閾值(C_DIFF1)為40，第三色度差閾值(C_ DIFF2)為0，第四色度差閾值(C_DIFF3)為0。
第二類如果亮度相關性值大於30而小於等於50 ；設置第一亮度閾值(Y_DIFF0) 為90，第二亮度閾值(Y_DIFF1)為60，第三亮度閾值(Y_DIFF2)為15，第四亮度閾值(Y_ DIFF3)為0 ；第一色度差閾值(C_DIFF0)為55，第二色度差閾值(C_DIFF1)為40，第三色度差閾值(C_DIFF2)為0，第四色度差閾值(C_DIFF3)為0。第三類如果亮度相關性值大於20而小於等於30 ；設置第一亮度閾值(Y_DIFF0) 為70，第二亮度閾值(Y_DIFF1)為50，第三亮度閾值(Y_DIFF2)為0，第四亮度閾值(Y_ DIFF3)為0 ；第一色度差閾值(C_DIFF0)為30，第二色度差閾值(C_DIFF1)為25，第三色度差閾值(C_DIFF2)為0，第四色度差閾值(C_DIFF3)為0。第四類如果亮度相關性值大於15而小於等於20 ；設置第一亮度閾值(Y_DIFF0) 為50，第二亮度閾值(Y_DIFF1)為37，第三亮度閾值(Y_DIFF2)為0，第四亮度閾值(Y_ DIFF3)為0 ；第一色度差閾值(C_DIFF0)為22，第二色度差閾值(C_DIFF1)為18，第三色度差閾值(C_DIFF2)為0，第四色度差閾值(C_DIFF3)為0。第五類如果亮度相關性值大於10而小於等於15 ；設置第一亮度閾值(Y_DIFF0) 為35，第二亮度閾值(Y_DIFF1)為25，第三亮度閾值(Y_DIFF2)為0，第四亮度閾值(Y_ DIFF3)為0 ；第一色度差閾值(C_DIFF0)為15，第二色度差閾值(C_DIFF1)為12，第三色度差閾值(C_DIFF2)為0，第四色度差閾值(C_DIFF3)為0。第六類如果亮度相關性值小於等於10 ；設置第一亮度閾值(Y_DIFF0)為26，第二亮度閾值(Y_DIFF1)為26，第三亮度閾值(Y_DIFF2)為7，第四亮度閾值(Y_DIFF3)為 0 ；第一色度差閾值(C_DIFF0)為12，第二色度差閾值(C_DIFF1)為9，第三色度差閾值(C_ DIFF2)為0，第四色度差閾值(C_DIFF3)為0。上述以程序段代碼表示如下if (delta > 50){Y_DIFF0 = 110 ;Y_DIFF1 = 100 ;Y_DIFF2 = 50 ； Y_DIFF3 = 0 ；C_DIFF0 = 70 ； C_DIFF1 = 40 ;C_DIFF2 = 0 ； C_DIFF3 = 0 ；}else if (delta > 30){Y_DIFF0 = 90 ;Y_DIFF1 = 60 ;Y_DIFF2 = 15 ； Y_DIFF3 = 0 ；C_DIFF0 = 55 ;C_DIFF1 = 40 ;C_DIFF2 = 0 ； C_DIFF3 = 0 ；}else if (delta > 20){Y_DIFF0 = 70 ;Y_DIFF1 = 50 ;Y_DIFF2 = 0 ;Y_DIFF3 = 0 ；C_DIFF0 = 30 ;C_DIFF1 = 25 ;C_DIFF2 = 0 ;C_DIFF3 = 0 ；}else if (delta > 15){ Y_DIFF0 = 50 ;Y_DIFF1 = 37 ;Y_DIFF2 = 0 ； Y_DIFF3 = 0 ；
C_DIFF0 = 22 ;C_DIFF1 = 18 ;C_DIFF2 = 0 ； C_DIFF3 = 0 ；}else if (delta > 10){Y_DIFF0 = 35 ;Y_DIFF1 = 25 ;Y_DIFF2 = 0 ;Y_DIFF3 = 0 ；C_DIFF0 = 15 ;C_DIFF1 = 12 ;C_DIFF2 = 0 ;C_DIFF3 = 0 ；}else{Y_DIFF0 = 26 ;Y_DIFF1 = 26 ;Y_DIFF2 = 7 ;Y_DIFF3 = 0 ；C_DIFF0 = 12 ;C_DIFF1 = 9 ;C_DIFF2 = 0 ； C_DIFF3 = 0 ；}所應說明的是，上述Y_DIFF0 Y_DIFF3、C_DIFF0 C_DIFF3的取值只是一個較佳的實施例，這四個域值直接與圖像去噪的效果相關，如果域值偏大，則去噪效果佳，但是很有可能會造成圖像中移動物體的拖影，如果域值偏小，則沒有拖影的問題，但是去噪的效果則不足。實際應用中，也可以根據實際需要進行調整，而且，對於第六類亮度相關性值對應的像素點，由於其值較小，也可以認為為不包含噪聲的像素點，因而也可以不需要執行去噪處理。步驟203，根據當前幀像素點的YUV值以及預先存儲的前一幀像素點的YUV值，計算當前像素點的當量YUV值；所述當量YUV值包括當量亮度值和當量色度差值。本步驟中，可根據需要設定參與計算當前像素點的當量YUV值的像素點的個數， 此處設定為6個，分別為當前幀第η行第j列的當前像素點(An,P、當前像素點的前一像素點(An, JM)、當前像素點的後一像素點(An, J+1)，以及當前幀的前一幀的第η行第j列的像素點(A』n,」)、該像素點的前一像素點(A』n,^)、該像素點的後一像素點(A』n,j+1)如圖4所示。 當然，實際應用中，也可以預先存儲當前幀的前幾幀像素點的YUV值，在計算當量YUV值時， 選取多幀的相應像素點，這樣，可使得後續去噪的效果更佳，但同時也會大大增加所需的內存空間以及計算資源，增加去噪的成本，也使得去噪的處理速度降低，因而，本發明實施例中，基於成本和去噪效果的較佳平衡，選取計算當量YUV值的幀數為兩幀。計算當量亮度值的公式為Y_tmp = (absolute (Υ_Αη, η_Υ_Α，n, η) + (absolute (Υ_Αη,」-Υ_Α，n, j) *2) +absolute (Y_An, J+1_Y_A，n, J+1)) /4。上式中，Y_tmp為當量亮度值，Υ_Αη,^.Υ_Αη,^Υ_Αη^·+1分別表示像素點An^AnI An,J+1的亮度值，Υ_Α，n,」、Y_A』 n,J+1分別表示像素點Α』n,」、A』 n,j+1的亮度值；計算當量色度差值的公式為C_tmp = (absolute (C_An, η_(:_Α，n, η) + (absolute (C_An, j_C_A，n, j) *2) +absolute (C_An, J+1_C_A，n, J+1)) /4。上式中，C_tmp為當量色度差值，CLAn^1、C_An,j、C_An,j+1分別表示像素點An^An, j>An,J+1 的色度值，C_A，n,」、C_A』 n,J+1 分別表示像素點 Α』n,」、A』 n,J+1 的色度值。步驟204，根據確定的YUV閾值組與當量YUV值，得出權重係數；所述權重係數包括用於計算當前像素點新的亮度值的權重係數、以及用於計算當前像素點新的色度值的權重係數；得出用於計算當前像素點的去噪亮度值的權重係數的具體方法如下步驟Al、對於任一亮度閾值組，預先以該亮度閾值組中各亮度閾值為分割點，得到多個該亮度閾值組對應的亮度區間，並設置各亮度區間對應的權重係數；具體的，所包括的數值較大的亮度區間對應的權重係數較大；步驟Bi、判斷當量亮度值落入確定的亮度閾值組對應的哪個亮度區間，所落入的亮度區間對應的權重係數即為用於計算當前像素點的去噪亮度值的權重係數。得出用於計算當前像素點的去噪色度值的權重係數的具體方法如下步驟A2、對於任一色度閾值組，預先以該色度閾值組中各色度閾值為分割點，得到多個該色度閾值組對應的色度區間，並設置各色度區間對應的權重係數；具體的，所包括的數值較大的色度區間對應的權重係數較大；步驟B2、判斷當量色度值落入確定的色度閾值組對應的哪個色度區間，所落入的色度區間對應的權重係數即為用於計算當前像素點的去噪色度值的權重係數。以得出用於計算當前像素點新的亮度值的權重係數為例，上述以程序段代碼表示如下if (tmp >= Y_DIFF0)weight = 4else if (tmp > = Y_DIFF1) weight = 3else if (tmp > = Y_DIFF2) weight = 2else if (tmp >= Y_DIFF3) weight = 1else weight = 0步驟205，根據當前像素點的YUV值、當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的YUV值以及獲取的權重係數計算當前像素點的去噪YUV值，使用當前像素點的去噪YUV值替換當前像素點的YUV值。本步驟中，計算當前像素點的去噪亮度值的公式為Y = ((Y_A，n,產(4-we ight)) + (Y_An, ^we i ght) +2) /4其中，為當前像素點的亮度值；Y_A’m為當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的亮度值；weight為所述用於計算當前像素點的去噪亮度值的權重係數。本步驟中，計算當前像素點的去噪色度值的公式為C = ((C_A，n,產(4-we ight)) + (C_An,產we ight)+2)/4其中，C為當前像素點的去噪色度值；C_An,」為當前像素點的色度值；C_A』 n,j為當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的色度值；weight為所述用於計算當前像素點的去噪色度值的權重係數。實際應用中，也可以根據當前像素點的YUV值、當前幀的前2)幀中與當前像素點同一位置的像素點的YUV值以及獲取的權重係數計算當前像素點的去噪YUV值，作為當前像素點新的YUV值。在執行步驟205後，繼續對當前像素點的後一像素點執行步驟201至步驟205，直至接收的所有幀的像素點都處理完畢。至此，本發明實施例的消除模擬電視信號噪聲的方法流程結束。由上述可見，本發明實施例的消除模擬電視信號噪聲的方法，通過計算當前像素點與臨近像素點的亮度相關性值並對其進行分類，根據分類的亮度相關性值分別確定YUV 閾值組，並計算當前像素點的當量YUV值，根據獲取的當前像素點的亮度相關性值確定當前像素點的亮度相關性值所屬的YUV閾值組，然後根據計算得到的當前像素點當量YUV值與確定的YUV閾值組，查詢得到權重係數，根據當前像素點的YUV值、當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的YUV值以及獲取的權重係數計算當前像素點的去噪YUV 值，使用當前像素點的去噪YUV值替換當前像素點的YUV值。這樣，可以對亮度相關性值不同的像素點根據對應的YUV閾值以及對應的權重係數進行相應的處理，同時考慮當前幀中與待處理像素點相鄰的像素點以及前一幀中相關的像素點，提高了模擬電視信號圖像清晰度以及去噪效果；進一步地，只需要緩存一幀YUV 1420的數據信息，所需的存儲空間小； 而且，本發明涉及的計算公式，僅涉及常規的加、減、乘、除運算，很容易在硬體上實現，成本低。圖5為本發明實施例消除模擬電視信號噪聲的裝置結構示意圖。參見圖5，該裝置包括YUV值計算單元、亮度相關性值計算單元、YUV值存儲單元、映射關係生成單元、當量 YUV值計算單元以及去噪YUV值計算單元，其中，YUV值計算單元，用於以幀為單位接收模擬電視信號幀，計算幀中各像素點的YUV 值，將YUV值中的亮度值向亮度相關性值計算單元以及去噪YUV值計算單元輸出，將YUV值向當量YUV值計算單元輸出；亮度相關性值計算單元，用於接收模擬電視信號幀的各像素點的亮度值，根據當前像素點的亮度值與預設個數的臨近像素點的亮度值，計算亮度相關性值，輸出至映射關係生成單元；YUV值存儲單元，用於存儲前一幀中的各像素點YUV值；映射關係生成單元，用於對亮度相關性值進行分類，根據分類的亮度相關性值分別確定YUV閾值組；當量YUV值計算單元，根據接收的當前幀像素點的YUV值，從YUV值存儲單元獲取當前幀的前一幀像素點的YUV值，計算當前像素點的當量YUV值，輸出至去噪YUV值計算單元；所述當量YUV值包括當量亮度值和當量色度差值。去噪YUV值計算單元，接收當量YUV值計算單元輸出的當前像素點的當量YUV值以及YUV值計算單元輸出的亮度值，根據亮度值查詢映射關係生成單元，確定當前像素點所屬的YUV閾值組，根據當量YUV值與確定的YUV閾值組，得出權重係數，從YUV值存儲單元獲取當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的YUV值，根據當前像素點的YUV 值、當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的YUV值以及獲取的權重係數計算當前像素點的去噪YUV值，使用當前像素點的去噪YUV值替換當前像素點的YUV值。所述權重係數包括用於計算當前像素點新的亮度值的權重係數、以及用於計算當前像素點新的色度值的權重係數；得出用於計算當前像素點的去噪亮度值的權重係數的具體方法如下
步驟Al、對於任一亮度閾值組，預先以該亮度閾值組中各亮度閾值為分割點，得到多個該亮度閾值組對應的亮度區間，並設置各亮度區間對應的權重係數；具體的，所包括的數值較大的亮度區間對應的權重係數較大；步驟Bi、判斷當量亮度值落入確定的亮度閾值組對應的哪個亮度區間，所落入的亮度區間對應的權重係數即為用於計算當前像素點的去噪亮度值的權重係數。得出用於計算當前像素點的去噪色度值的權重係數的具體方法如下步驟A2、對於任一色度閾值組，預先以該色度閾值組中各色度閾值為分割點，得到多個該色度閾值組對應的色度區間，並設置各色度區間對應的權重係數；具體的，所包括的數值較大的色度區間對應的權重係數較大；步驟B2、判斷當量色度值落入確定的色度閾值組對應的哪個色度區間，所落入的色度區間對應的權重係數即為用於計算當前像素點的去噪色度值的權重係數。較佳地，該裝置還可以進一步包括判斷單元，用於判斷去噪YUV值計算單元計算得到的去噪YUV值是否為當前幀中的最後一個像素點，如果是，向YUV值計算單元發送觸發信號，YUV值計算單元，在接收到來自判斷單元的觸發信號後，將計算的各像素點的YUV值向YUV值存儲單元輸出。下面舉幾個具體例子，對同一圖像分別採用本發明提出的消除模擬電視信號噪聲的方法進行處理以及採用現有技術進行處理作對比說明。圖6 圖9為對同一圖像分別採用本發明方法以及採用技術進行去噪處理的對比示意圖。參見圖6 圖9，圖中左邊為採用現有技術進行去噪處理的圖片，右邊為採用本發明技術方案進行去噪處理的圖片，可以看出，本發明經過實驗和場測，相對於現有技術的處理，其信噪比可以提高4 30dB。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種消除模擬電視信號噪聲的方法，其特徵在於，該方法包括接收模擬電視信號幀，獲取當前幀中待處理的當前像素點與臨近像素點的亮度相關性值；對獲取的亮度相關性值進行分類，根據分類的亮度相關性值分別確定YUV閾值組；根據當前幀像素點的YUV值以及預先存儲的前一幀像素點的YUV值，計算當前像素點的當量YUV值，所述當量YUV值包括當量亮度值和當量色度差值；根據確定的YUV閾值組與當量YUV值，得出權重係數；根據當前像素點的YUV值、當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的YUV 值以及獲取的權重係數計算當前像素點的去噪YUV值，使用當前像素點的去噪YUV值替換當前像素點的YUV值。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述臨近像素點的個數為8個，從所述當前像素點所在行、所述當前像素點的前一行和後一行中，以所述當前像素點為中心選取。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述亮度相關性值計算公式為delta = (abs (Y_An+1, J-^Y-Alri, j) ^+abs (Y_An+1, rY_An+1, J+1) *K2+abs (Y_An, ^1-Y-An, j) *K3+abs (Y_An, rY_An, J+1) *K4+abs (J_K-i,j) *K5+abs (Y.A^, j-Y.A^!, J+1) *K6+abs (Y_An+1, ^1-Y-An, j) *K7+abs (Y An+1, rY_An, j) *K8+abs (Y_An+1, J+1_Y_An, j) *K9+abs (Y_An_u ^1-Y-An, j) *K10+abs (Y-Alri, rY_An, j) *Kn+abs (Y_kn_h j+1_Y_An, j) *K12) / (K1+K2+K3+K4+K5+K6+K7+K8+K9+K10+ Kn+K12)；式中，delta為亮度相關性值，abs表示取絕對值，K1 K12為係數，Y_An, j表示當前幀的第η行第j列像素點Amj的亮度值，n, j為自然數。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述K1= K2 = K5 = K6 = K7 = K9 = K10 = K12 = 1 ;K3 = K4 = K8 = K11 = 2。
5.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述YUV閾值組包括亮度閾值組以及色度差閾值組，所述根據分類的亮度相關性值分別確定YUV閾值組包括預先劃分多個範圍或數據段，每個範圍或數據段對應一組亮度閾值以及一組色度差閾值，判斷計算得到的亮度相關性值落在哪個範圍或數據段中，亮度相關性值所落入的範圍或數據段所對應一組亮度閾值以及一組色度差閾值即為該亮度相關性值對應的亮度閾值組和色度差閾值組，亮度閾值組包含第一亮度閾值至第四亮度閾值，色度差閾值組包含第一色度差閾值至第四色度差閾值；所述亮度相關性值大於50，設置第一亮度閾值(Y_DIFF0)110，第二亮度閾值為100，第三亮度閾值為50，第四亮度閾值為0 ；第一色度差閾值為70，第二色度差閾值為40，第三色度差閾值為0，第四色度差閾值為0 ；所述亮度相關性值大於30而小於等於50，設置第一亮度閾值為90，第二亮度閾值為 60，第三亮度閾值為15，第四亮度閾值為0 ；第一色度差閾值為55，第二色度差閾值為40，第三色度差閾值為0，第四色度差閾值為0 ；所述亮度相關性值大於20而小於等於30，設置第一亮度閾值為70，第二亮度閾值為 50，第三亮度閾值為0，第四亮度閾值為0 ；第一色度差閾值為30，第二色度差閾值為25，第三色度差閾值為0，第四色度差閾值為0 ；所述亮度相關性值大於15而小於等於20，設置第一亮度閾值為50，第二亮度閾值為·37，第三亮度閾值為0，第四亮度閾值為0 ；第一色度差閾值為22，第二色度差閾值為18，第三色度差閾值為0，第四色度差閾值為0 ；所述亮度相關性值大於10而小於等於15，設置第一亮度閾值為35，第二亮度閾值為 25，第三亮度閾值為0，第四亮度閾值為0 ；第一色度差閾值為15，第二色度差閾值為12，第三色度差閾值為0，第四色度差閾值為0 ；所述亮度相關性值小於等於10，設置第一亮度閾值為26，第二亮度閾值為26，第三亮度閾值為7，第四亮度閾值為0 ；第一色度差閾值為12，第二色度差閾值為9，第三色度差閾值為0，第四色度差閾值為0。
6.如權利要求3所述的方法，其特徵在於， 所述計算當量亮度值的公式為
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述權重係數包括用於計算當前像素點新的亮度值的權重係數、以及用於計算當前像素點新的色度值的權重係數；得出用於計算當前像素點的去噪色度值的權重係數的具體方法如下 步驟Al、對於任一亮度閾值組，預先以該亮度閾值組中各亮度閾值為分割點，得到多個該亮度閾值組對應的亮度區間，並設置各亮度區間對應的權重係數；具體的，所包括的數值較大的亮度區間對應的權重係數較大；步驟Bi、判斷當量亮度值落入確定的亮度閾值組對應的哪個亮度區間，所落入的亮度區間對應的權重係數即為用於計算當前像素點的去噪亮度值的權重係數； 得出用於計算當前像素點的去噪色度值的權重係數的具體方法如下 步驟A2、對於任一色度閾值組，預先以該色度閾值組中各色度閾值為分割點，得到多個該色度閾值組對應的色度區間，並設置各色度區間對應的權重係數；具體的，所包括的數值較大的色度區間對應的權重係數較大；步驟B2、判斷當量色度值落入確定的色度閾值組對應的哪個色度區間，所落入的色度區間對應的權重係數即為用於計算當前像素點的去噪色度值的權重係數。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述去噪YUV值包括去噪亮度值和去噪色度值；計算當前像素點的去噪亮度值的公式為 Y = ((Y_A，n,產(4-weight)) + (Y_An,產weight) +2) /4 ；式中，Y為去噪亮度值，weight為用於計算當前像素點的去噪亮度值的權重係數； 計算當前像素點的去噪色度值的公式為C = ((C_A，n> 產(4-we i ght，))+ (C_An, ^we i ght，)+2) /4式中，C為當前像素點的去噪色度值，C_An,j為當前像素點的色度值，C_A』 n,j為當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的色度值；weight』為用於計算當前像素點的去噪色度值的權重係數。
9.一種消除模擬電視信號噪聲的裝置，其特徵在於，該裝置包括YUV值計算單元、亮度相關性值計算單元、YUV值存儲單元、映射關係生成單元、當量YUV值計算單元以及去噪 YUV值計算單元，其中，YUV值計算單元，用於以幀為單位接收模擬電視信號幀，計算幀中各像素點的YUV值， 將YUV值中的亮度值向亮度相關性值計算單元以及去噪YUV值計算單元輸出，將YUV值向當量YUV值計算單元輸出；亮度相關性值計算單元，用於接收模擬電視信號幀的各像素點的亮度值，根據當前像素點的亮度值與預設個數的臨近像素點的亮度值，計算亮度相關性值，輸出至映射關係生成單元；YUV值存儲單元，用於存儲前一幀中的各像素點YUV值；映射關係生成單元，用於對亮度相關性值進行分類，根據分類的亮度相關性值分別確定YUV閾值組；當量YUV值計算單元，根據接收的當前幀像素點的YUV值，從YUV值存儲單元獲取當前幀的前一幀像素點的YUV值，計算當前像素點的當量YUV值，輸出至去噪YUV值計算單元；去噪YUV值計算單元，接收當量YUV值計算單元輸出的當前像素點的當量YUV值以及 YUV值計算單元輸出的亮度值，根據亮度值查詢映射關係生成單元，確定當前像素點所屬的 YUV閾值組，根據當量YUV值與確定的YUV閾值組，得出權重係數，從YUV值存儲單元獲取當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的YUV值，根據當前像素點的YUV值、當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的YUV值以及獲取的權重係數計算當前像素點的去噪YUV值，使用當前像素點的去噪YUV值替換當前像素點的YUV值。
10.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述裝置進一步包括判斷單元；判斷單元，用於判斷去噪YUV值計算單元計算得到的去噪YUV值是否為當前幀中的最後一個像素點，如果是，向YUV值計算單元發送觸發信號；所述YUV值計算單元，進一步用於接收到來自判斷單元的觸發信號後，將計算的各像素點的YUV值向YUV值存儲單元輸出。
全文摘要
本發明公開了一種消除模擬電視信號噪聲的方法及裝置，包括接收模擬電視信號幀，獲取當前幀中待處理的當前像素點與臨近像素點的亮度相關性值；對獲取的亮度相關性值進行分類，根據分類的亮度相關性值分別確定YUV閾值組；根據當前幀像素點的YUV值以及預先存儲的前一幀像素點的YUV值，計算當前像素點的當量YUV值，所述當量YUV值包括當量亮度值和當量色度差值；根據確定的YUV閾值組與當量YUV值，得出權重係數；根據當前像素點的YUV值、當前幀的前一幀中與當前像素點同一位置的像素點的YUV值以及獲取的權重係數計算當前像素點的去噪YUV值，使用當前像素點的去噪YUV值替換當前像素點的YUV值。應用本發明，可以消除模擬電視信號噪聲、提高圖像清晰度。
文檔編號H04N5/213GK102263965SQ20101019537
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月31日 優先權日2010年5月31日
發明者張輝, 王西強, 郭洛瑋 申請人:北京創毅視訊科技有限公司