专利名称：车载数字电视信号处理方法
技术领域：
本发明涉及一种车载数字电视信号处理方法。
背景技术：
国际上主要有三种数字电视地面广播标准欧洲的DVB-T(Digital VideoBroadcasting-Terrestrial)、美国的ATSC(Advanced Television SystemsCommittee)和日本的ISDB-T(Integrated Servic es Digital BroadcastingTerrestrial)(综合业务数字广播)。DVB-T是欧洲DVB系列标准中较新的一个标准(此外还有有线数字电视标准DVB-C，以及卫星数字电视标准DVB-S)，也是最复杂的DVB传输系统。此标准是1998年2月批准通过的。DVB-T标准的核心是MPEG-2数字视音频压缩编码，采用编码正交频分复用COFDM(CodedOrthogonal Frequency Division Multiplexing)调制方式，适用于大范围多发射机的8k载波方式。DVB-T为高清晰度电视(HDTV)信号传输提供大于20Mbps的净荷码率，支持简单天线室内固定接收；为标准清晰度电视(SDTV)信号传输提供大于5Mbps的净荷码率，并能在车速移动条件下支持移动接收；具有单频组网能力。ATSC是美国高级电视业务顾问委员会于1995年9月15日正式通过ATSC数字电视国家标准。ATSC制信源编码采用MPEG-2视频压缩和AC-3音频压缩；信道编码采用VSB调制，提供了两种模式地面广播模式(8VSB)和高数据率模式(16VSB)。随着多媒体传输业务的不断发展，为了适应移动接收的需要，现在即将增加2VSB的移动接收模式。日本于1996年开始启动自主的数字电视标准研发项目，在欧洲COFDM技术的基础上，增加具有自主知识产权的技术，形成ISDB-T地面数字广播传输标准，于1995年7月在日本电气通信技术审议会上通过。2001年，该标准正式被ITU接受为世界第三个数字电视传输国际标准。三种标准在信源编码方面相似，都采用MPEG-2视频压缩，高清晰度电视图像常用格式为1920×1080，每秒60场/50场隔行，最大的区别是信道调制和传输方式的不同。因此，三种制式接收机的不兼容主要在于接收机信道解调模块。
我国地面数字电视传输标准于2006年8月18日颁布(GB20600-2006)，并自2007年8月1日起正式实施(国标地面数字电视标准简称为DTMB-DigitalTerrestrial Multimedia Broadcasting.。较早时也称为DMB-TH)。国标中的一种主要传输模式采用时域同步OFDM技术(TDS-OFDM)，具有自主知识产权，能较好地支持移动接收、高清数字电视广播和单频组网。同时，测试表明在频谱利用，同步速度，支持单天线移动接收，室内接收等方面亦表现出了比DVB-T更好的性能。
车载数字电视通过天线接收地面无线数字电视信号，移动接收时面临着动态多径和多普勒频移的问题，另外在汽车上电磁环境恶劣，干扰强，再加上汽车行驶时遇到天气变化等因素，都会影响移动数字电视的信号输出质量。
在模拟产品在高速(120KM/H)行驶的汽车上的工作状态，以及遭遇外部环境(如温度，湿度，道路质量等)变化后，数字电视接收装置接收的信号与噪音在频域上的分布进行了大量的研究与分析，发现信号常常分布在低频域，噪声常常分布在高频域，而图像的细节也分布在高频域，如果用简单的低通滤波方法进行降噪处理，同时也将图像的重要信息也滤除了。
另外，在对于音频信号的处理方面，由于音响设备和器件的原因，音频信号在20-20KHz范围内的频响曲线并不是一条平坦的直线，均衡器可以对整个系统的频率特性进行细致的调整，获得所需的频响曲线。参量均衡器实际上就是由一种峰值带通滤波器组组成的，因此均衡器的实现也就是峰值滤波器的实现。一般设计滤波器有两种途径第一种是使用FIR结构，第二种就是使用IIR结构。但是这两者都不能在运行时重新调整，以给出新的响应，FIR结构需要重新计算所有的冲激响应系数，从而需要很大的处理量；而IIR采用的是递归结构，使整个系统存在不稳定性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可改善音频和视频信号输出质量的车载数字电视信号处理方法。
一种车载数字电视信号处理方法，包括分别对视频信号进行处理和对音频信号进行处理，其中对视频信号的处理包括如下步骤 (1)检测运动区域视频信号由连续的图像帧组成，先将各图像帧均分为6×6共36个块，逐个计算块内各像素点的颜色属性平均值，然后与前一图像帧对应块各像素点的颜色属性平均值进行比较；若两块的颜色属性平均值差值小于阀值，则判断该块为静止块；否则判断该块为运动块，并置该块的所有相邻块为运动块； (2)对图像帧中的静止块采用均值滤波处理； (3)对图像帧中的运动块采用时域降噪处理。
进一步，所述的步骤(1)具体为 a)完成初始设置，预设记录静止块的块数C＝0； b)若当前块的标记M(i，j)(其中i＝0，1，2，3，4，5；j＝0，1，2，3，4，5)已被标记为运动或静止，则不作处理，直接转步骤f； c)设第k图像帧的大小为p×q像素，计算各块的平均值S(i，j，k)(其中＝0，1，2，3，4，5；j＝0，1，2，3，4，5)，即 其中g为当前像素点的灰度； d)比较S(i，j，k)与第k-l帧对应块平均值S(i，j，k-l)，若差值小于阈值T1，T1＝25时，转步骤e，否则转步骤f； e)C＝C+1； f)若当前块已经比较完毕，转入步骤g，否则i＝i+l，转步骤d； g)设L＝i*6+j+1，若C/L＞80％，置当前块的标记M(i，j)为静止块，否则为运动块，并置当前块的所有相邻块为运动块； h)当前块的检测结束，如果i＜6，j＜6，转入步骤c，否则完成当前帧的判断。
本发明所述的均值滤波为本领域技术人员所公知，均值滤波也称为线性滤波，其采用的主要方法为领域平均法。线性滤波的基本原理是用均值代替原图像中的各个像素值，即对待处理的当前像素点(x，y)，选择一个模板，该模板由其近邻的若干像素组成，求模板中所有像素的均值，再把该均值赋予当前像素点(x，y)，作为处理后图像在该点上的灰度g(x，y)，即g(x，y)＝1/m∑f(x，y)m为该模板中包含当前像素在内的像素总个数。
进一步，所述的步骤(2)的均值滤波处理计算公式如下 式中 为归一化系数。
本发明所述的时域降噪处理可参考李岩等在《半导体光电》发表的“基于运动补偿的自适应时域视频降噪算法研究”论文文章。进一步，所述步骤(3)的时域降噪处理包括进行噪声检测判断噪声点的步骤以及对噪声点进行降噪处理的步骤，所述噪声检测包括 A、对任一幅数字图像f(x，y)，在水平，垂直，45°以及135°方向上建立8个方向模板{-1，-3，-1；0，0，0；1，2，1}、{-3，-2，-1；-1，0，-1；-1，0，1}、{-1，0，1；-2，1，2；-1，0，1}、{0，1，2；-1，1，-1；2，-1，0}、{1，2，1；0，0，0；-1，0，-1}、{2，1，0；1，0，-1；0，-1，-2}、{1，0，-1；2，0，2；1，0，-1}、{0，-1，-2；1，0，-1；2，1，0}； B、对图像中每个像素进行计算，取得其中的最大值作为该点的值，而该最大值对应的模板所表示的方向为该像素点的方向； C、若|f(x，y)-f(x+i，y+j)|＞TH，TH＝10，对于任意i＝0，1，-1；j＝0，1，-1均成立，则可判定(x，y)为噪声点。
进一步，所述降噪处理的计算公式如下 式中 再进一步，其中对音频信号的处理方法为 (1)采用峰值滤波器的原型函数 Qz，Qp表示带通滤波器的零点和极点的品质因数；Ωz，Ωp为零点和极点的模拟角频率，令Ωz＝Ωp＝Ω0，当Qp＞Qz时，将V0＝Qp/Qz，Q＝Qp，Ωz＝Ωp＝Ω0代入(3)式中有 对式(4)进行z变换，即令 ω0为数字中心角频率，整理后可得到式(5) 上式中b＝K2，C＝K/Q，将H(z)改写成下面(6)式 则提升滤波器的系数如下 b1＝a1， 同理减滤波器的系数如下 本发明的有益效果在于 (1)对视频信号进行自适应降噪处理，在有效降噪的同时又避免了空间细节的损失，保证了运动区域的滤波效果，提高了视频信号的输出效果，成功地消除了电视画面卡停或马赛克的现象，获得了稳定、清晰的图像效果。
(2)对数字音频信号处理的过程中，建立一套中心频率，增益以及Q值均可调的数字参量均衡算法，用户可以根据自己的喜好调整参量均衡器的参数，以达到对某个频段加以突出或淡化，对汽车内的音响效果进行了优化。
具体实施例方式 下面通过实施例对本发明作优选地具体的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
一种车载数字电视信号处理方法，包括分别对视频信号进行处理和对音频信号进行处理，其中对视频信号的处理包括如下步骤 (1)检测运动区域视频信号由连续的图像帧组成，先将各图像帧均分为6×6共36个块，逐个计算块内各像素点的颜色属性平均值，然后与前一图像帧对应块各像素点的颜色属性平均值进行比较；若两块的颜色属性平均值差值小于阀值，则判断该块为静止块；否则判断该块为运动块，并置该块的所有相邻块为运动块； (2)对图像帧中的静止块采用均值滤波处理； (3)对图像帧中的运动块采用时域降噪处理。
所述的步骤(1)具体为 a)完成初始设置，预设记录静止块的块数C＝0； b)若当前块的标记M(i，j)(其中i＝0，1，2，3，4，5；j＝0，1，2，3，4，5)已被标记为运动或静止，则不作处理，直接转步骤f； c)设第k图像帧的大小为p×q像素，计算各块的平均值S(i，j，k)(其中i＝0，1，2，3，4，5；j＝0，1，2，3，4，5)，即 其中g为当前像素点的灰度； d)比较S(i，j，k)与第k-l帧对应块平均值S(i，j，k-l)，若差值小于阈值T1，T1＝25时，转步骤e，否则转步骤f； e)C＝C+1； f)若当前块已经比较完毕，转入步骤g，否则i＝i+l，转步骤d； g)设L＝i*6+j+1，若C/L＞80％，置当前块的标记M(i，j)为静止块，否则为运动块，并置当前块的所有相邻块为运动块； h)当前块的检测结束，如果i＜6，j＜6，转入步骤c，否则完成当前帧的判断。
所述的步骤(2)的均值滤波处理计算公式如下 式中 为归一化系数。
所述步骤(3)的时域降噪处理包括进行噪声检测判断噪声点的步骤以及对噪声点进行降噪处理的步骤，所述噪声检测包括 A、对任一幅数字图像f(x，y)，在水平，垂直，45°以及135°方向上建立8个方向模板{-1，-3，-1；0，0，0；1，2，1}、{-3，-2，-1；-1，0，-1；-1，0，1}、{-1，0，1；-2，1，2；-1，0，1}、{0，1，2；-1，1，-1；2，-1，0}、{1，2，1；0，0，0；-1，0，-1}、{2，1，0；1，0，-1；0，-1，-2}、{1，0，-1；2，0，2；1，0，-1}、{0，-1，-2；1，0，-1；2，1，0}； B、对图像中每个像素进行计算，取得其中的最大值作为该点的值，而该最大值对应的模板所表示的方向为该像素点的方向； C、若|f(x，y)-f(x+i，y+j)|＞TH，TH＝10，对于任意i＝0，1，-1；j＝0，1，-1均成立，则可判定(x，y)为噪声点。
所述降噪处理的计算公式如下 式中 其中对音频信号的处理方法为 (1)采用峰值滤波器的原型函数 Qz，Qp表示带通滤波器的零点和极点的品质因数；Ωz，Ωp为零点和极点的模拟角频率，令Ωz＝Ωp＝Ω0，当Qp＞Qz时，将V0＝Qp/Qz，Q＝Qp，Ωz＝Ωp＝Ω0代入(3)式中有 对式(4)进行z变换，即令 ω0为数字中心角频率，整理后可得到式(5) 上式中b＝K2，C＝K/Q，将H(z)改写成下面(6)式 则提升滤波器的系数如下 b1＝a1， 同理减滤波器的系数如下
权利要求
1、一种车载数字电视信号处理方法，包括分别对视频信号进行处理和对音频信号进行处理，其特征在于对视频信号的处理包括如下步骤
(1)检测运动区域视频信号由连续的图像帧组成，先将各图像帧均分为6×6共36个块，逐个计算块内各像素点的颜色属性平均值，然后与前一图像帧对应块各像素点的颜色属性平均值进行比较；若两块的颜色属性平均值差值小于阀值，则判断该块为静止块；否则判断该块为运动块，并置该块的所有相邻块为运动块；
(2)对图像帧中的静止块采用均值滤波处理；
(3)对图像帧中的运动块采用时域降噪处理。
2、根据权利要求1的车载数字电视信号处理方法，其特征在于所述的步骤(1)具体为
a)完成初始设置，预设记录静止块的块数C＝0；
b)若当前块的标记M(i，j)(其中i＝0，1，2，3，4，5；j＝0，1，2，3，4，5)已被标记为运动或静止，则不作处理，直接转步骤f；
c)设第k图像帧的大小为p×q像素，计算各块的平均值S(i，j，k)(其中i＝0，1，2，3，4，5；j＝0，1，2，3，4，5)，即
其中g为当前像素点的灰度；
d)比较S(i，j，k)与第k-1帧对应块平均值S(i，j，k-1)，若差值小于阈值T1，T1＝25时，转步骤e，否则转步骤f；
e)C＝C+1；
f)若当前块已经比较完毕，转入步骤g，否则i＝i+1，转步骤d；
g)设L＝i*6+j+1，若C/L＞80％，置当前块的标记M(i，j)为静止块，否则为运动块，并置当前块的所有相邻块为运动块；
h)当前块的检测结束，如果i＜6，j＜6，转入步骤c，否则完成当前帧的判断。
3、根据权利要求1的车载数字电视信号处理方法，其特征在于所述的步骤(2)的均值滤波处理计算公式如下
式中
为归一化系数。
4、根据权利要求1的车载数字电视信号处理方法，其特征在于所述步骤(3)的时域降噪处理包括进行噪声检测判断噪声点的步骤以及对噪声点进行降噪处理的步骤，所述噪声检测包括
A、对任一幅数字图像f(x，y)，在水平，垂直，45°以及135°方向上建立8个方向模板{-1，-3，-1；0，0，0；1，2，1}、{-3，-2，-1；-1，0，-1；-1，0，1}、{-1，0，1；-2，1，2；-1，0，1}、{0，1，2；-1，1，-1；2，-1，0}、{1，2，1；0，0，0；-1，0，-1}、{2，1，0；1，0，-1；0，-1，-2}、{1，0，-1；2，0，2；1，0，-1}、{0，-1，-2；1，0，-1；2，1，0}；
B、对图像中每个像素进行计算，取得其中的最大值作为该点的值，而该最大值对应的模板所表示的方向为该像素点的方向；
C、若|f(x，y)-f(x+i，y+j)|＞TH，TH＝10，对于任意i＝0，1，-1；j＝0，1，-1均成立，则可判定(x，y)为噪声点。
5、根据权利要求4的车载数字电视信号处理方法，其特征在于所述降噪处理的计算公式如下
式中
6、根据权利要求1的车载数字电视信号处理方法，其特征在于对音频信号的处理方法为
(1)采用峰值滤波器的原型函数
Qz，Qp表示带通滤波器的零点和极点的品质因数；Ωz，Ωp为零点和极点的模拟角频率，令Ωz＝Ωp＝Ω0，当Qp＞Qz时，将V0＝Qp/Qz，Q＝Qp，Ωz＝Ωp＝Ω0代入(3)式中有
对式(4)进行z变换，即令
ω0为数字中心角频率，整理后可得到式(5)
上式中b＝K2，C＝K/Q，将H(z)改写成下面(6)式
则提升滤波器的系数如下
b1＝a1，
同理减滤波器的系数如下
全文摘要
本发明涉及一种车载数字电视信号处理方法，包括分别对视频信号进行处理和对音频信号进行处理，其中对视频信号的处理包括如下步骤(1)检测运动区域先将各图像帧均分为6×6共36个块，逐个计算块内各像素点的颜色属性平均值，然后与前一图像帧对应块各像素点的颜色属性平均值进行比较；若两块的颜色属性平均值差值小于阈值，则判断该块为静止块；否则判断该块为运动块，并置该块的所有相邻块为运动块；(2)对图像帧中的静止块采用均值滤波处理；(3)对图像帧中的运动块采用时域降噪处理。本发明对视频信号进行自适应降噪处理，在有效降噪的同时又避免了空间细节的损失，提高了视频信号的输出效果。
文档编号H04N5/21GK101640761SQ20091010209
公开日2010年2月3日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者曹胜强 申请人:杭州新源电子研究所