专利名称：一种消除模拟电视信号噪声的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及噪声处理技术，特别涉及一种消除模拟电视信号噪声的方法及装置。
背景技术：
模拟电视信号在基站经过调制等处理，通过无线信道发送到用户端设备，用户端设备接收调制的模拟电视信号，进行解调等处理后观看。在模拟电视信号调制、无线传输以及解调的过程中，周围的环境噪声会叠加到模拟电视信号中，从而造成模拟电视信号质量下降、图像模糊，影响用户的观看感受。为了消除用户端设备接收的模拟电视信号中存在的噪声，现有技术中，在用户端设备，例如，家用模拟电视机或是高端照相机中设置对接收信号进行去噪处理的元器件，例如，在用户端设备中设置线性滤波器，利用平滑滤波(Smoothing Filter)技术对接收的模拟电视信号进行平滑处理。图1为现有技术对模拟电视信号进行平滑处理的流程示意图。参见图1，该流程包括步骤101，接收模拟电视信号帧，判断该帧中的当前像素点是否为噪声点，如果是， 执行步骤102，否则，执行步骤103 ；本步骤中，基站以模拟电视信号帧，采用YUV的方式传输模拟电视信号，下面描述中，对与本发明噪声处理无关的流程，具体可参见相关技术文献，在此不再赘述。—帧模拟电视信号帧包含多个子帧(行)，每个子帧(行)包含多个像素点。实际应用中，可以根据当前像素点与临近像素点的相关性值来判断当前像素点是否为噪声点，如果当前像素点与临近像素点的相关性值小于预先设定的相关性阈值，则判断当前像素点为噪声点，否则，当前像素点不为噪声点。由于采用YUV的颜色编码方法方式传输模拟电视信号，其中，Y代表亮度，UV代表色差，U和V是构成彩色的两个分量。通过将采集获取的彩色图像信号(模拟电视信号帧) 进行分色、分别放大校正后得到红绿蓝(RGB，Red Green Blue)，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y和两个色差信号R-Y (即U)、B-Y (即V)，最后发送端将亮度和色差三个信号分别进行编码，用同一信道发送出去。因而，可以采用当前像素点与临近像素点的亮度或色差的相关性值来进行判断，具体可参见相关技术文献。步骤102，根据当前像素点与临近像素点的YUV值以及预先设置的权重系数计算得到去噪YUV值，作为当前像素点新的YUV值；本步骤中，YUV值包括亮度值和色度差值，当判断当前像素点为噪声点后，重新计算该像素点的YUV值，即对该像素点进行平滑处理，以重新计算得到的去噪YUV值代替当前像素点实际的YUV值，这样，可以降低噪声对模拟电视信号质量及图像清晰度的影响。现有技术中，采用平均权重系数进行计算，例如，当前像素点与临近像素点的总个数为n，则每个像素点的权重系数为1/n，取总像素点的平均YUV值作为去噪YUV值。步骤103，继续执行判断下一像素点是否为噪声点的流程。
由上述可见，现有的对模拟电视信号进行平滑处理的方法，在根据当前像素点与临近像素点的相关性值判断当前像素点为噪声点后，根据预先设置的权重系数以及当前像素点与临近像素点计算去噪YUV值，作为当前像素点新的YUV值，使得当前像素点与临近像素点最大程度相匹配，从而提高了图像的清晰度，增强了去噪效果。但实际应用中，由于当前帧的像素点不仅与临近像素点相关，还与上一帧对应位置的像素点相关，现有技术中，在判断当前像素点为噪声点后，由于仅考虑利用当前帧的像素点计算获取去噪YUV值，使得去噪效果以及图像的清晰度还有待提高。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种消除模拟电视信号噪声的方法，消除模拟电视信号噪声、提高模拟电视信号图像清晰度。本发明的另一目的在于提出一种消除模拟电视信号噪声的装置，消除模拟电视信号噪声、提高模拟电视信号图像清晰度。为达到上述目的，本发明提供了一种消除模拟电视信号噪声的方法，该方法包括接收模拟电视信号帧，获取当前帧中待处理的当前像素点与临近像素点的亮度相关性值；对获取的亮度相关性值进行分类，根据分类的亮度相关性值分别确定YUV阈值组；根据当前帧像素点的YUV值以及预先存储的前一帧像素点的YUV值，计算当前像素点的当量YUV值，所述当量YUV值包括当量亮度值和当量色度差值；根据确定的YUV阈值组与当量YUV值，得出权重系数；根据当前像素点的YUV值、当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的 YUV值以及获取的权重系数计算当前像素点的去噪YUV值，使用当前像素点的去噪YUV值替换当前像素点的YUV值。所述临近像素点的个数为8个，从所述当前像素点所在行、所述当前像素点的前一行和后一行中，以所述当前像素点为中心选取。所述亮度相关性值计算公式为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为亮度相关性值，abs表示取绝对值，K1 K12为系数，Y_An,j表示当前帧的第η行第j列像素点Amj的亮度值，n, j为自然数。所述K1 = K2 = K5 = K6 = K7 = K9 = K10 = K12 = 1 ；K3 = K4 = K8 = K11 = 2。所述YUV阈值组包括亮度阈值组以及色度差阈值组，所述根据分类的亮度相关性值分别确定YUV阈值组包括预先划分多个范围或数据段，每个范围或数据段对应一组亮度阈值以及一组色度差阈值，判断计算得到的亮度相关性值落在哪个范围或数据段中，亮度相关性值所落入的范围或数据段所对应一组亮度阈值以及一组色度差阈值即为该亮度相关性值对应的亮度阈值组和色度差阈值组，亮度阈值组包含第一亮度阈值至第四亮度阈值，色度差阈值组包含第一色度差阈值至第四色度差阈值；所述亮度相关性值大于50，设置第一亮度阈值(Y_DIFF0)110，第二亮度阈值为 100，第三亮度阈值为50，第四亮度阈值为0 ；第一色度差阈值为70，第二色度差阈值为40， 第三色度差阈值为0，第四色度差阈值为0 ；所述亮度相关性值大于30而小于等于50，设置第一亮度阈值为90，第二亮度阈值为60，第三亮度阈值为15，第四亮度阈值为0 ；第一色度差阈值为55，第二色度差阈值为 40，第三色度差阈值为0，第四色度差阈值为0 ；所述亮度相关性值大于20而小于等于30，设置第一亮度阈值为70，第二亮度阈值为50，第三亮度阈值为0，第四亮度阈值为0 ；第一色度差阈值为30，第二色度差阈值为25， 第三色度差阈值为0，第四色度差阈值为0 ；所述亮度相关性值大于15而小于等于20，设置第一亮度阈值为50，第二亮度阈值为37，第三亮度阈值为0，第四亮度阈值为0 ；第一色度差阈值为22，第二色度差阈值为18， 第三色度差阈值为0，第四色度差阈值为0 ；所述亮度相关性值大于10而小于等于15，设置第一亮度阈值为35，第二亮度阈值为25，第三亮度阈值为0，第四亮度阈值为0 ；第一色度差阈值为15，第二色度差阈值为12， 第三色度差阈值为0，第四色度差阈值为0 ；所述亮度相关性值小于等于10，设置第一亮度阈值为26，第二亮度阈值为沈，第三亮度阈值为7，第四亮度阈值为0 ；第一色度差阈值为12，第二色度差阈值为9，第三色度差阈值为0，第四色度差阈值为0。所述计算当量亮度值的公式为Y_tmp = (absolute (Y_An, P*2)+absolute (Y_An,J+1-Y_A，n,J+1))/4 ；式中，Y_tmp为当量亮度值，Y_A ’， j的亮度值；所述计算当量色度差值的公式为C_tmp = (absolute (C_An, j) *2) +absolute (C_An, J+1_C_A，n, J+1)) /4。 式中，C_tmp为当量色度差值，C_An, 、C_An,」、C_An, J+1分别表不傢索点An, 、An, j、 An,J+1的色度值，C_A，n,」、C_A’ n,J+1分别表示像素点Α’n,」、A’ n,j+1的色度值。权重系数包括用于计算当前像素点新的亮度值的权重系数、以及用于计算当前像素点新的色度值的权重系数；得出用于计算当前像素点的去噪色度值的权重系数的具体方法如下步骤Al、对于任一亮度阈值组，预先以该亮度阈值组中各亮度阈值为分割点，得到多个该亮度阈值组对应的亮度区间，并设置各亮度区间对应的权重系数；具体的，所包括的数值较大的亮度区间对应的权重系数较大；步骤Bi、判断当量亮度值落入确定的亮度阈值组对应的哪个亮度区间，所落入的
j-i_Y_A，n, η) + (absolute (Y_An,「Y A， ,,j表示Anj的前一帧的第η行第j列像素点A’
j-i_C_A，n, η) + (absolute (C_An, j_C_A，亮度区间对应的权重系数即为用于计算当前像素点的去噪亮度值的权重系数；得出用于计算当前像素点的去噪色度值的权重系数的具体方法如下步骤A2、对于任一色度阈值组，预先以该色度阈值组中各色度阈值为分割点，得到多个该色度阈值组对应的色度区间，并设置各色度区间对应的权重系数；具体的，所包括的数值较大的色度区间对应的权重系数较大；步骤B2、判断当量色度值落入确定的色度阈值组对应的哪个色度区间，所落入的色度区间对应的权重系数即为用于计算当前像素点的去噪色度值的权重系数。所述去噪YUV值包括去噪亮度值和去噪色度值；计算当前像素点的去噪亮度值的公式为Y= ((Y_A' n> j* (4-weight)) + (Y_An> ^weight) +2) /4 ；式中，Y为去噪亮度值，weight为用于计算当前像素点的去噪亮度值的权重系数；计算当前像素点的去噪色度值的公式为C = ((C_A，n,产(4-we i ght，))+ (C_An,产we i ght，)+2) /4式中，C为当前像素点的去噪色度值，C_An,j为当前像素点的色度值，C_A’ n,j为当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的色度值；weight’为用于计算当前像素点的去噪色度值的权重系数。一种消除模拟电视信号噪声的装置，该装置包括YUV值计算单元、亮度相关性值计算单元、YUV值存储单元、映射关系生成单元、当量YUV值计算单元以及去噪YUV值计算单元，其中，YUV值计算单元，用于以帧为单位接收模拟电视信号帧，计算帧中各像素点的YUV 值，将YUV值中的亮度值向亮度相关性值计算单元以及去噪YUV值计算单元输出，将YUV值向当量YUV值计算单元输出；亮度相关性值计算单元，用于接收模拟电视信号帧的各像素点的亮度值，根据当前像素点的亮度值与预设个数的临近像素点的亮度值，计算亮度相关性值，输出至映射关系生成单元；YUV值存储单元，用于存储前一帧中的各像素点YUV值；映射关系生成单元，用于对亮度相关性值进行分类，根据分类的亮度相关性值分别确定YUV阈值组；当量YUV值计算单元，根据接收的当前帧像素点的YUV值，从YUV值存储单元获取当前帧的前一帧像素点的YUV值，计算当前像素点的当量YUV值，输出至去噪YUV值计算单元；去噪YUV值计算单元，接收当量YUV值计算单元输出的当前像素点的当量YUV值以及YUV值计算单元输出的亮度值，根据亮度值查询映射关系生成单元，确定当前像素点所属的YUV阈值组，根据当量YUV值与确定的YUV阈值组，得出权重系数，从YUV值存储单元获取当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的YUV值，根据当前像素点的YUV 值、当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的YUV值以及获取的权重系数计算当前像素点的去噪YUV值，使用当前像素点的去噪YUV值替换当前像素点的YUV值。所述装置进一步包括判断单元；判断单元，用于判断去噪YUV值计算单元计算得到的去噪YUV值是否为当前帧中的最后一个像素点，如果是，向YUV值计算单元发送触发信号；所述YUV值计算单元，进一步用于接收到来自判断单元的触发信号后，将计算的各像素点的YUV值向YUV值存储单元输出。由上述的技术方案可见，本发明提供的一种消除模拟电视信号噪声的方法及装置，接收模拟电视信号帧，获取当前帧中待处理的当前像素点与临近像素点的亮度相关性值；对获取的亮度相关性值进行分类，根据分类的亮度相关性值分别确定YUV阈值组；根据当前帧像素点的YUV值以及预先存储的前一帧像素点的YUV值，计算当前像素点的当量YUV 值，所述当量YUV值包括当量亮度值和当量色度差值；根据确定的YUV阈值组与当量YUV 值，得出权重系数；根据当前像素点的YUV值、当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的YUV值以及获取的权重系数计算当前像素点的去噪YUV值，使用当前像素点的去噪YUV值替换当前像素点的YUV值。这样，可以对亮度相关性值不同的像素点根据对应的分类YUV阈值以及对应的权重系数进行相应的处理，同时考虑当前帧中与待处理像素点相邻的像素点以及前一帧中相关的像素点，当前帧内的图像可以因为不同域值具有很有效的去噪效果，提高了模拟电视信号图像清晰度以及去噪效果。进一步地，当前帧的像素点与前一帧中的像素点相关，可以使得图像上稳定平滑的效果很高，却不会有拖影的现象；而且， 消除模拟电视信号噪声的方法在数学的计算上很简单，很容易在硬件上实现。
图1为现有技术对模拟电视信号进行平滑处理的流程示意图。图2为本发明实施例消除模拟电视信号噪声的方法流程示意图。图3为本发明实施例与亮度相关性值计算相关的像素点分布示意图。图4为本发明实施例计算当前像素点的当量YUV值选取的像素点分布示意图。图5为本发明实施例消除模拟电视信号噪声的装置结构示意图。图6 图9为对同一图像分别采用本发明方法以及采用技术进行去噪处理的对比示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。实际应用中，噪声在模拟电视信号中随机分布，当前帧的像素点为噪声点，上一帧中与当前帧对应位置的像素点也为噪声点的概率极小，因而，本发明实施例中，基于 YUV(1420)编码的模拟电视信号帧，根据当前像素点与临近像素点的相关性值大小，并综合考虑当前像素点的临近像素点以及上一帧与当前帧对应位置的像素点，设置相应的权重系数，并根据设置的权重系数计算当前像素点的去噪YUV值，作为当前像素点新的YUV值。图2为本发明实施例消除模拟电视信号噪声的方法流程示意图。参见图2，该流程包括步骤201，接收模拟电视信号帧，获取当前帧中待处理的当前像素点与临近像素点的亮度相关性值；本步骤中，设当前像素点与临近像素点的亮度相关性值为delta，临近像素点的个数可根据需要选取，本发明实施例中，选取的临近像素点的个数为8个。如图3所示，设当前处理的像素点A位于当前帧的第η行第j列，记为An,」，其中， n, j为自然数，临近像素点以An,」为中心，分别为第n-1行的像素点Alri,」、AnHA1^j1, 第n+1行的像素点A
n+1，j、Αη+ι，j-i、An+1，j+1， 第 n+1 ^T WftS^ K, 3-1- K, 3+1'则，计算亮度相关性值(delta)的公式为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表示取绝对值 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 为弟 n-1 -fT 白勺 象 M 点 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为系数，可以根据需要确定，只要符合与当前像素点十字相连的像素点与当前像素点的亮度差值对应的系数大于其他像素点与当前像素点的亮度差值对应的系数即可。举例来说，上式中，考虑到与当前像素点越临近的像素点对当前像素点的相关性影响越大，可以令 K1 = K2 = K5 = K6 = K7 = K9 = K10 = K12 = 1 ；K3 = K4 = K8 = K11 = 2，即使得与像素点An,j更接近的像素点An,Η、Αη, WAlri^Alri,j的亮度对delta的影响更大，所得的delta更准确，进而能确实的得到在当前像素点的去噪YUV值中，当前像素点的YUV值的比重，即得到较准确的权重系数，提高模拟电视信号图像清晰度以及去噪效果，避免拖影的现象。步骤202，对获取的亮度相关性值进行分类，根据分类的亮度相关性值分别确定 YUV阈值组；本步骤中，YUV阈值组包括亮度阈值组以及色度差阈值组；获取的亮度相关性值越低，表示该像素点为噪声点的概率也就越大。步骤202具体为预先划分多个范围或数据段，每个范围或数据段对应一组亮度阈值以及一组色度差阈值，判断计算得到的亮度相关性值落在哪个范围或数据段中，亮度相关性值所落入的范围或数据段所对应一组亮度阈值以及一组色度差阈值即为该亮度相关性值对应的亮度阈值组和色度差阈值组，以使后续对噪声的处理更趋于细化，从而提高去噪效果，关于亮度阈值组以及色度差阈值组，后续再详细描述。具体的，范围或数据段所包括的亮度相关性值越大，其对应的亮度阈值组和色度差阈值组中的第一亮度阈值以及第一色度差阈值也越大。举例来说，预先将范围或数据段分为六类，每类分别对应一个亮度阈值组和一个色度差阈值组，每组亮度阈值组包含四个亮度阈值，分别为第一亮度阈值 第四亮度阈值， 每组色度差阈值组包含四个色度差阈值，分别为第一色度差阈值 第四色度差阈值第一类如果亮度相关性值大于50 ；设置第一亮度阈值(Y_DIFF0)为110，第二亮度阈值(Y.DIFFl)为100，第三亮度阈值(Y_DIFF2)为50，第四亮度阈值(Y_DIFF3)为0 ； 第一色度差阈值(C_DIFF0)为70，第二色度差阈值(C_DIFF1)为40，第三色度差阈值(C_ DIFF2)为0，第四色度差阈值(C_DIFF3)为0。
第二类如果亮度相关性值大于30而小于等于50 ；设置第一亮度阈值(Y_DIFF0) 为90，第二亮度阈值(Y_DIFF1)为60，第三亮度阈值(Y_DIFF2)为15，第四亮度阈值(Y_ DIFF3)为0 ；第一色度差阈值(C_DIFF0)为55，第二色度差阈值(C_DIFF1)为40，第三色度差阈值(C_DIFF2)为0，第四色度差阈值(C_DIFF3)为0。第三类如果亮度相关性值大于20而小于等于30 ；设置第一亮度阈值(Y_DIFF0) 为70，第二亮度阈值(Y_DIFF1)为50，第三亮度阈值(Y_DIFF2)为0，第四亮度阈值(Y_ DIFF3)为0 ；第一色度差阈值(C_DIFF0)为30，第二色度差阈值(C_DIFF1)为25，第三色度差阈值(C_DIFF2)为0，第四色度差阈值(C_DIFF3)为0。第四类如果亮度相关性值大于15而小于等于20 ；设置第一亮度阈值(Y_DIFF0) 为50，第二亮度阈值(Y_DIFF1)为37，第三亮度阈值(Y_DIFF2)为0，第四亮度阈值(Y_ DIFF3)为0 ；第一色度差阈值(C_DIFF0)为22，第二色度差阈值(C_DIFF1)为18，第三色度差阈值(C_DIFF2)为0，第四色度差阈值(C_DIFF3)为0。第五类如果亮度相关性值大于10而小于等于15 ；设置第一亮度阈值(Y_DIFF0) 为35，第二亮度阈值(Y_DIFF1)为25，第三亮度阈值(Y_DIFF2)为0，第四亮度阈值(Y_ DIFF3)为0 ；第一色度差阈值(C_DIFF0)为15，第二色度差阈值(C_DIFF1)为12，第三色度差阈值(C_DIFF2)为0，第四色度差阈值(C_DIFF3)为0。第六类如果亮度相关性值小于等于10 ；设置第一亮度阈值(Y_DIFF0)为26，第二亮度阈值(Y_DIFF1)为26，第三亮度阈值(Y_DIFF2)为7，第四亮度阈值(Y_DIFF3)为 0 ；第一色度差阈值(C_DIFF0)为12，第二色度差阈值(C_DIFF1)为9，第三色度差阈值(C_ DIFF2)为0，第四色度差阈值(C_DIFF3)为0。上述以程序段代码表示如下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 ；}所应说明的是，上述Y_DIFF0 Y_DIFF3、C_DIFF0 C_DIFF3的取值只是一个较佳的实施例，这四个域值直接与图像去噪的效果相关，如果域值偏大，则去噪效果佳，但是很有可能会造成图像中移动物体的拖影，如果域值偏小，则没有拖影的问题，但是去噪的效果则不足。实际应用中，也可以根据实际需要进行调整，而且，对于第六类亮度相关性值对应的像素点，由于其值较小，也可以认为为不包含噪声的像素点，因而也可以不需要执行去噪处理。步骤203，根据当前帧像素点的YUV值以及预先存储的前一帧像素点的YUV值，计算当前像素点的当量YUV值；所述当量YUV值包括当量亮度值和当量色度差值。本步骤中，可根据需要设定参与计算当前像素点的当量YUV值的像素点的个数， 此处设定为6个，分别为当前帧第η行第j列的当前像素点(An,P、当前像素点的前一像素点(An, JM)、当前像素点的后一像素点(An, J+1)，以及当前帧的前一帧的第η行第j列的像素点(A’n,」)、该像素点的前一像素点(A’n,^)、该像素点的后一像素点(A’n,j+1)如图4所示。 当然，实际应用中，也可以预先存储当前帧的前几帧像素点的YUV值，在计算当量YUV值时， 选取多帧的相应像素点，这样，可使得后续去噪的效果更佳，但同时也会大大增加所需的内存空间以及计算资源，增加去噪的成本，也使得去噪的处理速度降低，因而，本发明实施例中，基于成本和去噪效果的较佳平衡，选取计算当量YUV值的帧数为两帧。计算当量亮度值的公式为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为当量亮度值，Υ_Αη,^.Υ_Αη,^Υ_Αη^·+1分别表示像素点An^AnI An,J+1的亮度值，Υ_Α，n,」、Y_A’ n,J+1分别表示像素点Α’n,」、A’ n,j+1的亮度值；计算当量色度差值的公式为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为当量色度差值，CLAn^1、C_An,j、C_An,j+1分别表示像素点An^An, j>An,J+1 的色度值，C_A，n,」、C_A’ n,J+1 分别表示像素点 Α’n,」、A’ n,J+1 的色度值。步骤204，根据确定的YUV阈值组与当量YUV值，得出权重系数；所述权重系数包括用于计算当前像素点新的亮度值的权重系数、以及用于计算当前像素点新的色度值的权重系数；得出用于计算当前像素点的去噪亮度值的权重系数的具体方法如下步骤Al、对于任一亮度阈值组，预先以该亮度阈值组中各亮度阈值为分割点，得到多个该亮度阈值组对应的亮度区间，并设置各亮度区间对应的权重系数；具体的，所包括的数值较大的亮度区间对应的权重系数较大；步骤Bi、判断当量亮度值落入确定的亮度阈值组对应的哪个亮度区间，所落入的亮度区间对应的权重系数即为用于计算当前像素点的去噪亮度值的权重系数。得出用于计算当前像素点的去噪色度值的权重系数的具体方法如下步骤A2、对于任一色度阈值组，预先以该色度阈值组中各色度阈值为分割点，得到多个该色度阈值组对应的色度区间，并设置各色度区间对应的权重系数；具体的，所包括的数值较大的色度区间对应的权重系数较大；步骤B2、判断当量色度值落入确定的色度阈值组对应的哪个色度区间，所落入的色度区间对应的权重系数即为用于计算当前像素点的去噪色度值的权重系数。以得出用于计算当前像素点新的亮度值的权重系数为例，上述以程序段代码表示如下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步骤205，根据当前像素点的YUV值、当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的YUV值以及获取的权重系数计算当前像素点的去噪YUV值，使用当前像素点的去噪YUV值替换当前像素点的YUV值。本步骤中，计算当前像素点的去噪亮度值的公式为Y = ((Y_A，n,产(4-we ight)) + (Y_An, ^we i ght) +2) /4其中，为当前像素点的亮度值；Y_A’m为当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的亮度值；weight为所述用于计算当前像素点的去噪亮度值的权重系数。本步骤中，计算当前像素点的去噪色度值的公式为C = ((C_A，n,产(4-we ight)) + (C_An,产we ight)+2)/4其中，C为当前像素点的去噪色度值；C_An,」为当前像素点的色度值；C_A’ n,j为当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的色度值；weight为所述用于计算当前像素点的去噪色度值的权重系数。实际应用中，也可以根据当前像素点的YUV值、当前帧的前2)帧中与当前像素点同一位置的像素点的YUV值以及获取的权重系数计算当前像素点的去噪YUV值，作为当前像素点新的YUV值。在执行步骤205后，继续对当前像素点的后一像素点执行步骤201至步骤205，直至接收的所有帧的像素点都处理完毕。至此，本发明实施例的消除模拟电视信号噪声的方法流程结束。由上述可见，本发明实施例的消除模拟电视信号噪声的方法，通过计算当前像素点与临近像素点的亮度相关性值并对其进行分类，根据分类的亮度相关性值分别确定YUV 阈值组，并计算当前像素点的当量YUV值，根据获取的当前像素点的亮度相关性值确定当前像素点的亮度相关性值所属的YUV阈值组，然后根据计算得到的当前像素点当量YUV值与确定的YUV阈值组，查询得到权重系数，根据当前像素点的YUV值、当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的YUV值以及获取的权重系数计算当前像素点的去噪YUV 值，使用当前像素点的去噪YUV值替换当前像素点的YUV值。这样，可以对亮度相关性值不同的像素点根据对应的YUV阈值以及对应的权重系数进行相应的处理，同时考虑当前帧中与待处理像素点相邻的像素点以及前一帧中相关的像素点，提高了模拟电视信号图像清晰度以及去噪效果；进一步地，只需要缓存一帧YUV 1420的数据信息，所需的存储空间小； 而且，本发明涉及的计算公式，仅涉及常规的加、减、乘、除运算，很容易在硬件上实现，成本低。图5为本发明实施例消除模拟电视信号噪声的装置结构示意图。参见图5，该装置包括YUV值计算单元、亮度相关性值计算单元、YUV值存储单元、映射关系生成单元、当量 YUV值计算单元以及去噪YUV值计算单元，其中，YUV值计算单元，用于以帧为单位接收模拟电视信号帧，计算帧中各像素点的YUV 值，将YUV值中的亮度值向亮度相关性值计算单元以及去噪YUV值计算单元输出，将YUV值向当量YUV值计算单元输出；亮度相关性值计算单元，用于接收模拟电视信号帧的各像素点的亮度值，根据当前像素点的亮度值与预设个数的临近像素点的亮度值，计算亮度相关性值，输出至映射关系生成单元；YUV值存储单元，用于存储前一帧中的各像素点YUV值；映射关系生成单元，用于对亮度相关性值进行分类，根据分类的亮度相关性值分别确定YUV阈值组；当量YUV值计算单元，根据接收的当前帧像素点的YUV值，从YUV值存储单元获取当前帧的前一帧像素点的YUV值，计算当前像素点的当量YUV值，输出至去噪YUV值计算单元；所述当量YUV值包括当量亮度值和当量色度差值。去噪YUV值计算单元，接收当量YUV值计算单元输出的当前像素点的当量YUV值以及YUV值计算单元输出的亮度值，根据亮度值查询映射关系生成单元，确定当前像素点所属的YUV阈值组，根据当量YUV值与确定的YUV阈值组，得出权重系数，从YUV值存储单元获取当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的YUV值，根据当前像素点的YUV 值、当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的YUV值以及获取的权重系数计算当前像素点的去噪YUV值，使用当前像素点的去噪YUV值替换当前像素点的YUV值。所述权重系数包括用于计算当前像素点新的亮度值的权重系数、以及用于计算当前像素点新的色度值的权重系数；得出用于计算当前像素点的去噪亮度值的权重系数的具体方法如下
步骤Al、对于任一亮度阈值组，预先以该亮度阈值组中各亮度阈值为分割点，得到多个该亮度阈值组对应的亮度区间，并设置各亮度区间对应的权重系数；具体的，所包括的数值较大的亮度区间对应的权重系数较大；步骤Bi、判断当量亮度值落入确定的亮度阈值组对应的哪个亮度区间，所落入的亮度区间对应的权重系数即为用于计算当前像素点的去噪亮度值的权重系数。得出用于计算当前像素点的去噪色度值的权重系数的具体方法如下步骤A2、对于任一色度阈值组，预先以该色度阈值组中各色度阈值为分割点，得到多个该色度阈值组对应的色度区间，并设置各色度区间对应的权重系数；具体的，所包括的数值较大的色度区间对应的权重系数较大；步骤B2、判断当量色度值落入确定的色度阈值组对应的哪个色度区间，所落入的色度区间对应的权重系数即为用于计算当前像素点的去噪色度值的权重系数。较佳地，该装置还可以进一步包括判断单元，用于判断去噪YUV值计算单元计算得到的去噪YUV值是否为当前帧中的最后一个像素点，如果是，向YUV值计算单元发送触发信号，YUV值计算单元，在接收到来自判断单元的触发信号后，将计算的各像素点的YUV值向YUV值存储单元输出。下面举几个具体例子，对同一图像分别采用本发明提出的消除模拟电视信号噪声的方法进行处理以及采用现有技术进行处理作对比说明。图6 图9为对同一图像分别采用本发明方法以及采用技术进行去噪处理的对比示意图。参见图6 图9，图中左边为采用现有技术进行去噪处理的图片，右边为采用本发明技术方案进行去噪处理的图片，可以看出，本发明经过实验和场测，相对于现有技术的处理，其信噪比可以提高4 30dB。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种消除模拟电视信号噪声的方法，其特征在于，该方法包括接收模拟电视信号帧，获取当前帧中待处理的当前像素点与临近像素点的亮度相关性值；对获取的亮度相关性值进行分类，根据分类的亮度相关性值分别确定YUV阈值组；根据当前帧像素点的YUV值以及预先存储的前一帧像素点的YUV值，计算当前像素点的当量YUV值，所述当量YUV值包括当量亮度值和当量色度差值；根据确定的YUV阈值组与当量YUV值，得出权重系数；根据当前像素点的YUV值、当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的YUV 值以及获取的权重系数计算当前像素点的去噪YUV值，使用当前像素点的去噪YUV值替换当前像素点的YUV值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述临近像素点的个数为8个，从所述当前像素点所在行、所述当前像素点的前一行和后一行中，以所述当前像素点为中心选取。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述亮度相关性值计算公式为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为亮度相关性值，abs表示取绝对值，K1 K12为系数，Y_An, j表示当前帧的第η行第j列像素点Amj的亮度值，n, j为自然数。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述K1= K2 = K5 = K6 = K7 = K9 = K10 = K12 = 1 ;K3 = K4 = K8 = K11 = 2。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述YUV阈值组包括亮度阈值组以及色度差阈值组，所述根据分类的亮度相关性值分别确定YUV阈值组包括预先划分多个范围或数据段，每个范围或数据段对应一组亮度阈值以及一组色度差阈值，判断计算得到的亮度相关性值落在哪个范围或数据段中，亮度相关性值所落入的范围或数据段所对应一组亮度阈值以及一组色度差阈值即为该亮度相关性值对应的亮度阈值组和色度差阈值组，亮度阈值组包含第一亮度阈值至第四亮度阈值，色度差阈值组包含第一色度差阈值至第四色度差阈值；所述亮度相关性值大于50，设置第一亮度阈值(Y_DIFF0)110，第二亮度阈值为100，第三亮度阈值为50，第四亮度阈值为0 ；第一色度差阈值为70，第二色度差阈值为40，第三色度差阈值为0，第四色度差阈值为0 ；所述亮度相关性值大于30而小于等于50，设置第一亮度阈值为90，第二亮度阈值为 60，第三亮度阈值为15，第四亮度阈值为0 ；第一色度差阈值为55，第二色度差阈值为40，第三色度差阈值为0，第四色度差阈值为0 ；所述亮度相关性值大于20而小于等于30，设置第一亮度阈值为70，第二亮度阈值为 50，第三亮度阈值为0，第四亮度阈值为0 ；第一色度差阈值为30，第二色度差阈值为25，第三色度差阈值为0，第四色度差阈值为0 ；所述亮度相关性值大于15而小于等于20，设置第一亮度阈值为50，第二亮度阈值为·37，第三亮度阈值为0，第四亮度阈值为0 ；第一色度差阈值为22，第二色度差阈值为18，第三色度差阈值为0，第四色度差阈值为0 ；所述亮度相关性值大于10而小于等于15，设置第一亮度阈值为35，第二亮度阈值为 25，第三亮度阈值为0，第四亮度阈值为0 ；第一色度差阈值为15，第二色度差阈值为12，第三色度差阈值为0，第四色度差阈值为0 ；所述亮度相关性值小于等于10，设置第一亮度阈值为26，第二亮度阈值为26，第三亮度阈值为7，第四亮度阈值为0 ；第一色度差阈值为12，第二色度差阈值为9，第三色度差阈值为0，第四色度差阈值为0。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于， 所述计算当量亮度值的公式为
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述权重系数包括用于计算当前像素点新的亮度值的权重系数、以及用于计算当前像素点新的色度值的权重系数；得出用于计算当前像素点的去噪色度值的权重系数的具体方法如下 步骤Al、对于任一亮度阈值组，预先以该亮度阈值组中各亮度阈值为分割点，得到多个该亮度阈值组对应的亮度区间，并设置各亮度区间对应的权重系数；具体的，所包括的数值较大的亮度区间对应的权重系数较大；步骤Bi、判断当量亮度值落入确定的亮度阈值组对应的哪个亮度区间，所落入的亮度区间对应的权重系数即为用于计算当前像素点的去噪亮度值的权重系数； 得出用于计算当前像素点的去噪色度值的权重系数的具体方法如下 步骤A2、对于任一色度阈值组，预先以该色度阈值组中各色度阈值为分割点，得到多个该色度阈值组对应的色度区间，并设置各色度区间对应的权重系数；具体的，所包括的数值较大的色度区间对应的权重系数较大；步骤B2、判断当量色度值落入确定的色度阈值组对应的哪个色度区间，所落入的色度区间对应的权重系数即为用于计算当前像素点的去噪色度值的权重系数。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述去噪YUV值包括去噪亮度值和去噪色度值；计算当前像素点的去噪亮度值的公式为 Y = ((Y_A，n,产(4-weight)) + (Y_An,产weight) +2) /4 ；式中，Y为去噪亮度值，weight为用于计算当前像素点的去噪亮度值的权重系数； 计算当前像素点的去噪色度值的公式为C = ((C_A，n> 产(4-we i ght，))+ (C_An, ^we i ght，)+2) /4式中，C为当前像素点的去噪色度值，C_An,j为当前像素点的色度值，C_A’ n,j为当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的色度值；weight’为用于计算当前像素点的去噪色度值的权重系数。
9.一种消除模拟电视信号噪声的装置，其特征在于，该装置包括YUV值计算单元、亮度相关性值计算单元、YUV值存储单元、映射关系生成单元、当量YUV值计算单元以及去噪 YUV值计算单元，其中，YUV值计算单元，用于以帧为单位接收模拟电视信号帧，计算帧中各像素点的YUV值， 将YUV值中的亮度值向亮度相关性值计算单元以及去噪YUV值计算单元输出，将YUV值向当量YUV值计算单元输出；亮度相关性值计算单元，用于接收模拟电视信号帧的各像素点的亮度值，根据当前像素点的亮度值与预设个数的临近像素点的亮度值，计算亮度相关性值，输出至映射关系生成单元；YUV值存储单元，用于存储前一帧中的各像素点YUV值；映射关系生成单元，用于对亮度相关性值进行分类，根据分类的亮度相关性值分别确定YUV阈值组；当量YUV值计算单元，根据接收的当前帧像素点的YUV值，从YUV值存储单元获取当前帧的前一帧像素点的YUV值，计算当前像素点的当量YUV值，输出至去噪YUV值计算单元；去噪YUV值计算单元，接收当量YUV值计算单元输出的当前像素点的当量YUV值以及 YUV值计算单元输出的亮度值，根据亮度值查询映射关系生成单元，确定当前像素点所属的 YUV阈值组，根据当量YUV值与确定的YUV阈值组，得出权重系数，从YUV值存储单元获取当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的YUV值，根据当前像素点的YUV值、当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的YUV值以及获取的权重系数计算当前像素点的去噪YUV值，使用当前像素点的去噪YUV值替换当前像素点的YUV值。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括判断单元；判断单元，用于判断去噪YUV值计算单元计算得到的去噪YUV值是否为当前帧中的最后一个像素点，如果是，向YUV值计算单元发送触发信号；所述YUV值计算单元，进一步用于接收到来自判断单元的触发信号后，将计算的各像素点的YUV值向YUV值存储单元输出。
全文摘要
本发明公开了一种消除模拟电视信号噪声的方法及装置，包括接收模拟电视信号帧，获取当前帧中待处理的当前像素点与临近像素点的亮度相关性值；对获取的亮度相关性值进行分类，根据分类的亮度相关性值分别确定YUV阈值组；根据当前帧像素点的YUV值以及预先存储的前一帧像素点的YUV值，计算当前像素点的当量YUV值，所述当量YUV值包括当量亮度值和当量色度差值；根据确定的YUV阈值组与当量YUV值，得出权重系数；根据当前像素点的YUV值、当前帧的前一帧中与当前像素点同一位置的像素点的YUV值以及获取的权重系数计算当前像素点的去噪YUV值，使用当前像素点的去噪YUV值替换当前像素点的YUV值。应用本发明，可以消除模拟电视信号噪声、提高图像清晰度。
文档编号H04N5/213GK102263965SQ20101019537
公开日2011年11月30日 申请日期2010年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者张辉, 王西强, 郭洛玮 申请人:北京创毅视讯科技有限公司