专利名称：用于降低轮廓的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像显示系统领域，并且特别地，涉及用于图像显示系统中的降低轮廓伪像的方法和系统。
背景技术：
所有传统的数字视频信号是在各种视频处理步骤中被量化的。例如，模数转换和某些压缩技术包括量化。量化的一个缺点是量化趋向引起大家知道的具有很低亮度梯度的图片区域内轮廓的视觉伪像。轮廓发生在图像信号的量化引起了轮廓出现在输出图像中而该轮廓并不存在于输入图像的情况。更特别地，当一个输入信号被量化时一个平滑的图像梯度可以被转换成几个大块的邻近像素，其中一个块中的每个像素被分配一个同样的图像信号值。如果这些大块的邻近像素不被一个非同质像素区域分隔，这些块将引起“梯步(stair step)”效应并且原始图像的平滑曲线将呈现为一系列单色平坦表面。轮廓与人类视觉系统感知一个图像区域中的图像亮度上的微小变化的能力有关，其中所述图像具有图像亮度上的低的空间变化。如果不足数量的比特位用于表示这样区域的亮度，人类视觉系统感知逐步发生的并且不是连续方式的亮度上的变化。
本发明的目的在于克服这些缺陷。
发明内容
简而言之，本发明目的在于检测一个接收的视频信号中的轮廓伪像并且通过抖动，通过增加最低有效位到视频信号中的选定的像素或者通过利用不用的状态来除去检测到的伪像。
在附图中图1是被配置用来支持本发明的一个示例性的家庭娱乐系统的一个方框图；图2是本发明的一个优选的轮廓检测测试的流程图；图3是本发明的一个可选的轮廓检测测试的流程图；图4是本发明的一个降低轮廓技术的流程图；
图5是本发明的一个可选的降低轮廓技术的流程图；图6是本发明的另一个可选的降低轮廓技术的流程图；图7示出了一个示例性的输入像素成分值序列图；图8示出了图7的输入像素成分值与由图5的降低轮廓处理所生成的输出像素成分值的图形比较；图9示出了图7的输入像素成分值与由图4的降低轮廓处理所生成的输出像素成分值的图形比较；图10示出了另一个示例性的输入像素成分值序列图；图11示出了图10的输入像素成分值与由图6的降低轮廓处理所生成的输出像素成分值的图形比较。
具体实施例方式
本发明的特征和优点将从下面通过示例的方式的描述中变得更为明显。
参照图1，示出了一个根据本发明的原理工作的一个示例性的数字视频接收系统的方框图。该视频接收系统包括一个用于接收和数字化一个被携带音频、视频和有关数据的信号调制的广播载波的天线10和输入处理器15，一个用于接收和解调来自输入处理器15的数字输出信号的解调器20，一个输出信号为经网格编码的被映射为字节长度数据段的去交织的并经里德-索洛蒙码(Reed-Solommon)纠错的译码器30。来自译码器30的经纠错的输出数据为MPEG兼容的传输数据流的形式，该数据流包含典型的复用音频，视频和数据成分的节目。
该视频接收系统进一步地包括一个调制解调器80，可以通过电话线连接到一个服务器83或连接服务87，这样各种格式(如，MPEG，HTML，和/或JAVA)的数据可以由该视频接收系统通过电话线接收。
处理器25处理从译码器30和/或调制解调器80输出的数据，这样处理过的数据可以根据由用户通过一个遥控单元125输入的请求被显示在一个显示单元75或存储在一个存储介质105上。更特别地，处理器25包括一个控制器115，该控制器可以解释通过远端单元接口120接收的来自遥控单元125的请求，并且可以适当配置处理器25的元件来执行用户的请求(例如，频道，网址，和/或在屏显示(OSD))。在一个典型的模式中，控制器115配置处理器25的元件来提供MPEG译码数据和用于在显示单元75上显示的OSD。在另一个典型的模式中，控制器115配置处理器25的元件来提供MPEG兼容的数据流用于通过存储装置90和存储接口95存储在存储介质105上。在一个更进一步的典型模式中，控制器115配置处理器25的元件用于其它的通信模式，如用于通过服务器83或连接服务87接收双向(例如，互联网)的通信。
处理器25包括一个译码进程标识符(PID)选择单元45，用来识别和发送从译码器30到传输译码器55的所述传输流中选定的包。来自于译码器30的所述传输流被传输译码器55分路出音频，视频，和数据成分并由处理器25的其他元件进一步处理，如下面所作的进一步的说明。
提供给处理器25的所述传输流包含数据包，该数据包包含节目频道数据，辅助系统定时信息，和节目特定信息如节目内容收视率，节目观点比率，和节目指南信息。传输译码器55传送这些辅助信息包给控制器115，该控制器解析，比较，并且集合这些辅助信息成等级排列的表。包含用户选定的节目频道的各个数据包使用所述集合的节目特定信息被识别和集合。所述系统定时信息包含一个时间参考指示器和相关的修正数据(例如一个白天存储时间指示器和调整时间飘移，年度跳跃等等的偏移信息)。该定时信息足可以满足一个译码器来转换所述时间参考指示器为时钟(例如，美国东海岸时间及日期)，用来由节目的广播者建立一个节目将来发送的时间和日期。所述时钟可用于启动预定的节目处理功能，如节目播放，节目录制和节目录制重放。进一步地，所述节目特定信息包含有条件的访问，网络信息，以及识别和链接数据，使图1的系统能够调到想要的频道以及集合数据包来组成完整的节目。
传输译码器55提供MPEG兼容的视频，音频，以及子图片流给MPEG译码器65。该视频和音频流包含表示所选定的频道节目内容的压缩的视频和音频数据。该子图片数据包含与所述频道节目内容相关的信息如收视率信息，节目说明信息，以及类似的信息。
MPEG译码器65与一个随机访问存储器(RAM)67协作用来译码和解压缩来自传输译码器55的所述MPEG兼容的打包的音频和视频数据并且提供解压缩的节目的有代表性的像素数据给显示处理器70。译码器65也集合，比较和解释来自传输译码器55的子图片数据，以便产生格式化的节目指南数据用于输出到一个内部OSD模块(未示出)。该OSD模块与RAM67协作处理所述子图片数据和其他的信息来产生所映射数据的像素，该所映射数据表示字幕，控制，以及包括可选的菜单选项和用于在显示装置75上表示的其他条目的信息菜单显示。所显示的控制和信息菜单使用户能够选择节目观看和预定将来的节目处理功能，所述节目处理功能包括调频接收选定的节目来观看，录制节目到存储介质105上，以及从介质105上重放录制的节目。
所述控制与信息显示，包括由所述OSD模块(未示出)产生的文本与图形，是在控制器115的控制下以覆盖像素图形数据的形式产生的。来自所述OSD模块的覆盖像素图形数据是在控制器115的控制下与来自MPEG译码器65的解压缩像素有代表性数据相结合并同步的。表示一个在选定的频道上的视频节目的结合的像素图形数据与相关的子图片数据一起被显示处理器70编码并输出到显示装置75上用于显示。
本发明的原理可以用于陆地，电缆，卫星，DSL，互联网或计算机网络广播系统，其中编码类型或调制方式可以改变。这样的系统可以包括例如非MPEG兼容系统，其中该系统包括其他类型的编码数据流和其他方法传送节目特定信息。进一步地，尽管所公开的系统被描述为处理广播节目，这只是示例性的。图1的结构不是唯一的。其他的结构可以根据本发明的原理来获得以完成同样的目的。
一般而言，图2-6示出了本发明的轮廓检测和降低处理。本发明的处理在像素挨着像素的基础上优选地用于像素的预定间距(例如，一维水平和/或垂直像素间距，多维像素间距如两维正方形的像素或圆形像素间距，或该领域熟练技术人员已知的任何其他像素间距)的成分值(例如，红(R)，绿(G)，和蓝(B)成分值)，并且可以整体地或部分地在显示处理器70(图1所示)的可编程的指令下实现。可选地，本发明的处理可以以硬件的方式在轮廓检测和降低电路中实现。
现在参照图2，示出了本发明的一个优选的轮廓检测处理200。一启动，在步骤205，显示处理器70识别预定间距的像素成分值(例如，一个8像素间距)。在预定像素间距被识别出之后，显示处理器70在步骤210中确定预定像素间距的最大与最小像素成分值。接下来，在步骤215中，显示处理器70确定是否该最大成分值减去最小成分值小于预定的阈值“N”。选定为“N”的值取决于轮廓，该轮廓正在被防止和/或预期出现在接收的视频信号中。例如，如果一个接收的视频信号中的所有状态或视频信号值被预期为被使用并且如果轮廓仍旧被期待，设置“N”等于2是适当的。然而，如果每个第三状态或图像值被预期为被使用(即，有不使用的状态或图像值)，设置“N”等于4将是一个更适当的选择。如果所述最大成分值减去最小成分值不小于预定的阈值“N”，在步骤220中显示处理器70不改变预定像素间距(例如，所述8像素间距的第4个像素成分值不改变)的中心(或接近中心)像素成分值。如果最大成分值减去最小成分值小于预定的阈值“N”，在步骤225中显示处理器70根据如下进一步详细讨论的图4，图5或图6的降低轮廓处理来替换中心(或接近中心)像素值。
现在参照图3，示出了本发明的一个可选的轮廓检测处理300。一启动，在步骤305中，显示处理器70识别像素成分值的预定间距(例如，一个8像素间距)。然后，显示处理器70在步骤310中计算整个预定像素间距上的连续像素成分值的总和。接下来，在步骤315中，显示处理器70将预定像素间距(例如，8像素)的中心或接近中心的像素成分值乘以该像素间距的像素成分值(例如，8)的总数。在步骤320中，显示处理器70然后计算所乘的像素成分值与像素成分值总和之间的差值的绝对值。接下来，在步骤325中，显示处理器70确定所计算的差值的绝对值是否在预定范围之内。一个示例性的范围是所计算的差值的绝对值是否大于3且小于9。如果不是，显示处理器70在步骤330中不改变中心像素值。如果是，显示处理器70在步骤335中根据如下进一步详细讨论的图4，图5或图6的降低轮廓处理来替换中心(或接近中心)像素值。
现在参照图4，示出了本发明的一个降低轮廓处理400。在确定图2的大小差值测试或图3的平均测试已经通过之后，在步骤405中，显示处理器70开始执行降低轮廓处理400。最初，显示处理器70在步骤410中计算预定像素间距的平均像素成分值。接下来，在步骤415中，显示处理器70降低(例如，四舍五入或舍位)所述平均像素成分值到预定位宽(即，该像素成分值的原始位宽加上最低有效位(LSB)的附加数目)。然后，在步骤420中显示处理器70用降低的平均值替换中心或近中心像素成分值(例如，8像素间距的第4个像素值)。在步骤425中，显示处理器70然后根据轮廓检测处理200(如图2所示)和/或轮廓检测处理300(如图3所示)测试下一个像素成分值。一个输入像素成分值的示例性序列(如图7所示)和由降低轮廓处理400生成的输出像素成分值序列的图形比较在图9中示出，其中增加了单个的LSB。
现在参照图5，示出了本发明的一个可选的降低轮廓处理500。在确定图2的大小差值测试或图3的平均测试已经通过之后，在步骤505中，显示处理器70开始执行降低轮廓处理500。最初，显示处理器70在步骤510中计算预定像素间距的平均像素成分值。接下来，在步骤515中，显示处理器70降低(例如，四舍五入或舍位)所述平均值到最近的整数以生成一个新的像素成分值。然后，在步骤520中显示处理器70用降低的平均像素成分值替换中心或近中心像素成分值(例如，8像素间距的第4个像素值)。在步骤525中，显示处理器70然后根据轮廓检测处理200(如图2所示)和/或轮廓检测处理300(如图3所示)测试下一个像素成分值。一个输入像素成分值的示例性序列(如图7所示)和由降低轮廓处理500生成的输出像素成分值序列的图形比较在图8中示出。
现在参照图6，示出了本发明的另一个可选的降低轮廓处理600。在确定图2的大小差值测试或图3的平均测试已经通过之后，在步骤605中，显示处理器70开始执行降低轮廓处理600。最初，显示处理器70在步骤610中计算预定像素间距的平均像素成分值。例如，如果8像素间距的每个像素成分值的位宽是8位，所述平均像素成分值的位宽将是11位。接下来，在步骤615中，显示处理器70增加一个抖动信号到所述平均值以便生成一个新的像素成分值。该抖动信号可以是一个交替的信号如(但不局限于)交替的1和0的一串(例如，1，0，1，0，1，0…)或者该抖动信号可以用一个递归的环形电路来实现，如本领域的熟练技术人员所已知的。例如，一个交替的1和0的二态抖动信号可以使用一个9位加法器加到所述11位平均值上。为此，所述11位平均值通过丢弃该11位平均值的两个最低有效位(LSB)然后将所述二态抖动信号(通过所示9位加法器)加到所述9位平均值的最低有效位从而被舍位到9位平均值。在一个可选的方法中，所述二态抖动信号可以通过使用一个11位加法器被加到所述11位平均值上。为此，该二态抖动信号(通过11位加法器)被加到所述11位平均值的第三个LSB上。接下来，在步骤620中显示处理器70舍位该抖动的像素成分值到想要的位宽(例如，该像素成分值的原始位宽)。例如，该9位抖动平均值通过舍弃LSB被舍位到一个8位抖动平均值或者该11位抖动信号通过舍弃3个LSB被舍位到一个8位抖动平均值。然后，在步骤625中，显示处理器70用舍位的像素成分值替换中心或近中心像素成分值(例如，8像素间距的第4个像素值)。在步骤630中，显示处理器70然后根据轮廓检测处理200(如图2所示)和/或轮廓检测处理300(如图3所示)测试下一个像素成分值。一个输入像素成分值的示例性序列(如图10所示)和由降低轮廓处理600生成的输出像素成分值序列的图形比较在图11中示出。
尽管本发明通过结合优选实施例进行了说明，很明显可以在不背离如下所附的权利要求中所定义的发明宗旨和发明范畴的情况下对实施例做出各种变化。
权利要求
1.一种降低图像显示中的轮廓伪像的方法，该方法包括步骤接收一个视频信号，该接收的视频信号包含多个像素；识别所述接收的视频信号中的像素间距，该像素间距包含预定数量的像素；检测(215)所识别的像素间距上的轮廓伪像的存在；并且处理(225)所识别的像素间距上的像素以便降低所检测的轮廓伪像。
2.如权利要求1所述的方法，其中检测轮廓伪像的存在的步骤进一步包括检测(210)所识别的像素间距上的最大像素值和最小像素值；计算(215)所述最大像素值和最小像素值之间的差值；并且确定(215)所计算的差值是否小于一个预定的阈值。
3.如权利要求1所述的方法，其中检测轮廓伪像的存在的步骤进一步包括计算(310)整个识别的像素间距上的连续像素值的总和；用所识别的像素间距上的像素的总数乘以(315)所识别的像素间距的中心或近中心上的像素；计算(320)所述被乘的像素和所述计算的像素值的总和之间的差值；计算(320)所述差值的绝对值；并且确定(325)所计算的差值的绝对值是否在预定的范围之内。
4.如权利要求1所述的方法，其中处理步骤进一步包括步骤计算(410)所识别的像素间距的平均像素值；降低(415)所述平均像素值到预定的位宽，该预定的位宽大于所识别的像素间距上的各个像素的位宽；替换(420)所识别的像素间距的中心或近中心的像素为所述降低的平均像素值。
5.如权利要求1所述的方法，其中处理步骤进一步包括步骤计算(610)所识别的像素间距的平均像素值；抖动(615)所述平均像素值以生成一个替换的像素值；并且替换(620)所识别的像素间距的中心或近中心的像素为所述替换的像素值。
6.如权利要求1所述的方法，其中处理步骤进一步包括步骤计算(510)所识别的像素间距的平均像素值；降低(515)所述平均像素值到最近的整数以生成一个替换的像素值；并且替换(520)所识别的像素间距的中心或近中心的像素为所述替换的像素值。
7.如权利要求1所述的方法，其中所识别的像素间距为水平像素间距。
8.如权利要求1所述的方法，其中所识别的像素间距为垂直像素间距。
9.如权利要求1所述的方法，其中所识别的像素间距为多维像素间距。
10.如权利要求1所述的方法，其中对所接收的视频信号中的每个像素识别一个像素间距。
11.如权利要求1所述的方法，其中多个像素的每个像素包含三个像素成分并且分别对每个像素成分执行识别，检测，和处理步骤。
12.一种用于降低图像显示中的轮廓伪像的系统，该系统包括用于接收(10-67)一个视频信号的装置，该接收的视频信号包含多个像素；用于识别(70)所述接收的视频信号中的像素间距的装置，该像素间距包含预定数量的像素；用于检测(70)所识别的像素间距上的轮廓伪像的存在的装置；以及用于处理(225)所识别的像素间距上的像素以便降低所检测的轮廓伪像的装置。
13.如权利要求12所述的系统，其中用于检测轮廓伪像的存在的装置进一步包括用于检测(210)所识别的像素间距上的最大像素值和最小像素值的装置；用于计算(215)所述最大像素值和最小像素值之间的差值的装置；以及用于确定(215)所计算的差值是否小于一个预定的阈值的装置。
14.如权利要求12所述的系统，其中用于检测轮廓伪像的存在的装置进一步包括用于计算(310)整个识别的像素间距上的连续像素值的总和的装置；用于将所识别的像素间距上的像素的总数乘以(315)所识别的像素间距的中心或近中心上的像素的装置；用于计算(320)所述被乘的像素和所述计算的像素值的总和之间的差值的装置；用于计算(320)所述差值的绝对值的装置；并且用于确定(325)所计算的差值的绝对值是否在预定的范围之内的装置。
15.如权利要求12所述的系统，其中用于处理的装置进一步包括用于计算(410)所识别的像素间距的平均像素值的装置；用于降低(415)所述平均像素值到预定的位宽的装置，其中该预定的位宽大于所识别的像素间距上的各个像素的位宽；并且用于替换(420)所识别的像素间距的中心或近中心的像素为所述降低的平均像素值的装置。
16.如权利要求12所述的系统，其中用于处理的装置进一步包括用于计算(610)所识别的像素间距的平均像素值的装置；用于抖动(615)所述平均像素值以生成一个替换的像素值的装置；并且用于替换(625)所识别的像素间距的中心或近中心的像素为所述替换的像素值。
17.如权利要求12所述的系统，其中用于处理的装置进一步包括用于计算(510)所识别的像素间距的平均像素值的装置；用于降低(515)所述平均像素值到最近的整数以生成一个替换的像素值的装置；并且用于替换(520)所识别的像素间距的中心或近中心的像素为所述替换的像素值的装置。
18.如权利要求12所述的系统，其中所识别的像素间距为水平像素间距。
19.如权利要求12所述的系统，其中所识别的像素间距为垂直像素间距。
20.如权利要求12所述的系统，其中所识别的像素间距为多维像素间距。
21.如权利要求12所述的系统，其中为所接收的视频信号中的每个像素识别一个像素间距。
22.如权利要求12所述的系统，其中多个像素的每个像素包含三个像素成分并且分别为每个像素成分运行识别装置，检测装置，和处理装置。
全文摘要
本发明目的在于检测一个接收的视频信号(10)中的轮廓伪像并且通过抖动和/或通过增加最低有效位到视频信号中的选定的像素来降低检测到的伪像。通过应用大小差值测试和/或平均测试到预定的像素间距来检测轮廓伪像。通过替换一个替换像素为所述像素间距的选定像素来降低伪像。通过为所述预定像素间距计算(70)一个平均像素值，通过降低(例如，四舍五入或舍位)所述平均像素值到大于所述预定像素间距的像素的位分辨率的一个位分辨率，或者通过增加一个抖动信号到所述平均像素值来生成一个替换像素。
文档编号H04N5/21GK1623165SQ03802653
公开日2005年6月1日 申请日期2003年1月17日 优先权日2002年1月25日
发明者唐纳德·亨利·威利斯, 约翰·艾伦·黑格 申请人:汤姆森许可公司