專利名稱：一種基于亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的場(chǎng)內(nèi)yc分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字視頻圖像處理與顯示技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種將復(fù)合視頻信號(hào)分離成 亮度信號(hào)和色度信號(hào)的YC分離技術(shù)。
背景技術(shù)：
復(fù)合視頻信號(hào)(CVBS)由亮度信號(hào)(Luminance，也稱為Y分量，亮度分量)和色度 信號(hào)(Chrominance，也稱為C分量，色度分量)構(gòu)成。而色度信號(hào)由兩個(gè)表示顏色信息的信 號(hào)(分別記為U和V)合成。編碼器通常通過(guò)將亮度信號(hào)和色度信號(hào)簡(jiǎn)單地疊加在一起構(gòu)成CVBS信號(hào)，這樣 色度信號(hào)和高頻亮度信號(hào)就會(huì)占用頻譜的相同部分，使得在解碼器中分離它們時(shí)存在困 難。解碼時(shí)，一些亮度信息的高頻部分有可能被作為色度信息解碼(稱之為串色)，一些色 度信息有可能會(huì)停留在亮度信號(hào)中(稱之為串亮度)，而這些都會(huì)影響圖像質(zhì)量。所以，對(duì) Y信號(hào)和C信號(hào)進(jìn)行分離的YC分離技術(shù)在視頻處理領(lǐng)域是非常重要的。作為YC分離技術(shù)，已經(jīng)存在簡(jiǎn)單YC分離、2D梳狀濾波、3D梳狀濾波技術(shù)等， 參見(jiàn)《視頻技術(shù)手冊(cè)(第五版)(VideoDemystified(Fifth Edition))》，著作者[美] Keith Jack，譯作者楊征，田尊華，張杰良，陳虎人民郵電出版社，2009年8月第一版， ISBN978-7-115-21020-3-TN 的第 314-322 頁(yè)。簡(jiǎn)單YC分離技術(shù)的垂直色度解析度沒(méi)有損失，但是沒(méi)有采用任何串色抑制，容易 串色。2D梳狀濾波(也稱為場(chǎng)內(nèi)梳狀濾波)技術(shù)有很多變形，但是各有優(yōu)缺點(diǎn)，例如傳統(tǒng) 的梳狀濾波器只對(duì)垂直對(duì)齊的樣本進(jìn)行處理，所以傳統(tǒng)的梳狀濾波器在對(duì)角線和垂直色彩 變化方面仍然有問(wèn)題。3D梳狀濾波(也稱為場(chǎng)間梳狀濾波)，尤其是3D運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)梳狀濾波器可以達(dá)到 很好的YC分離效果，但是要存儲(chǔ)2場(chǎng)(NTSC制)或者4場(chǎng)(PAL制)的CVBS采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)， 硬件成本太高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有復(fù)合視頻信號(hào)YC分離方法的不能兼顧分離效果和成本的不足，本 發(fā)明提供一種降低成本的同時(shí)保證良好的分離效果的基于亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的場(chǎng)內(nèi)YC 分離方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種基于亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的場(chǎng)內(nèi)YC分離方法，所述YC分離方法包括以下步 驟1)、對(duì)復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行4fs。采樣，選擇具有行間對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)的相位差為180° 的行間數(shù)據(jù)；2)、對(duì)M行行間數(shù)據(jù)采用簡(jiǎn)單YC分離技術(shù)將復(fù)合視頻信號(hào)初步分離為初步亮度信號(hào)和初步色度信號(hào)；3)、對(duì)M行初步亮度信號(hào)取樣本，設(shè)定亮度樣點(diǎn)的處理單元稱為被定義為4x4塊， 表示4x4的采樣點(diǎn)矩陣；利用空間相關(guān)性，用當(dāng)前的一個(gè)4x4的采樣點(diǎn)矩陣的左邊和上邊的 相鄰點(diǎn)采用H. 264的亮度樣點(diǎn)的Intra_4X4預(yù)測(cè)過(guò)程對(duì)當(dāng)前的4x4的采樣點(diǎn)矩陣進(jìn)行方 向預(yù)測(cè)；設(shè)定6種預(yù)測(cè)方向包括垂直方向New_0，水平方向New_l，垂直向右方向New_2，水 平向下方向New_3，垂直向左方向New_4和水平向上方向New_5，與H. 264的幀內(nèi)4x4預(yù)測(cè) 的預(yù)測(cè)方向的對(duì)應(yīng)關(guān)系為New_0方向?qū)?yīng)H. 264的預(yù)測(cè)方向0New_l方向?qū)?yīng)H. 264的預(yù)測(cè)方向1New_2方向?qū)?yīng)H. 264的預(yù)測(cè)方向5New_3方向?qū)?yīng)H. 264的預(yù)測(cè)方向6New_4方向?qū)?yīng)H. 264的預(yù)測(cè)方向7New_5方向?qū)?yīng)H. 264的預(yù)測(cè)方向8設(shè)定6種預(yù)測(cè)模式包括了模式New_0 模式New5，與H. 264的幀內(nèi)4x4預(yù)測(cè)的預(yù) 測(cè)模式的對(duì)應(yīng)關(guān)系為New_0模式對(duì)應(yīng)H. 264的預(yù)測(cè)模式0New_l模式對(duì)應(yīng)H. 264的預(yù)測(cè)模式1New_2模式對(duì)應(yīng)H. 264的預(yù)測(cè)模式5New_3模式對(duì)應(yīng)H. 264的預(yù)測(cè)模式6New_4模式對(duì)應(yīng)H. 264的預(yù)測(cè)模式7New_5模式對(duì)應(yīng)H. 264的預(yù)測(cè)模式8對(duì)原來(lái)的4x4采樣點(diǎn)矩陣的左邊和上邊的相鄰點(diǎn)(A’ -M')進(jìn)行處理，得到 的4x4矩陣，稱為重建塊；
-個(gè)新
w
=predict，(Τ，，mode，) 其中T是原始?jí)K左邊和上邊的相鄰點(diǎn)，w’是重建塊，mode’是預(yù)測(cè)模式，predict' 是相應(yīng)的重建函數(shù)；
當(dāng) mode' 當(dāng) mode' 當(dāng) mode' 當(dāng) mode' 當(dāng) mode' 當(dāng) mode'
為模式 New_0 時(shí)，predict’ 為模式 New_l 時(shí)，predict' 為模式 New_2 時(shí)，predict' 為模式 New_3 時(shí)，predict' 為模式 New_4 時(shí)，predict’ 為模式 New_5 時(shí)，predict’
predict_8(.)分別為H. 264的模式0，模式1，模式5，模式6，模式7，模式8的重建函數(shù)；對(duì)當(dāng)前的4x4的采樣點(diǎn)矩陣進(jìn)行亮度樣點(diǎn)的方向預(yù)測(cè)的過(guò)程如下(3. 1)分別在6種不同的預(yù)測(cè)模式下，對(duì)原來(lái)的4x4采樣點(diǎn)矩陣左邊和上邊的相鄰 點(diǎn)A’ -M'進(jìn)行處理，得到一個(gè)新的4x4矩陣
=predict_0( =predict_l( =predict_5( =predict_6( =predict_7( =predict_8(
其中 predict_0 (.)，predict_l (.)，predict_5 (.)，predict_6 (.)，predict_7 (.)，
w
=predict，(T，，mode，)
其中T是原始?jí)K左邊和上邊的相鄰點(diǎn)，W’是重建塊，mode’是預(yù)測(cè)模式，predict' 是相應(yīng)的處理函數(shù)；(3. 2)分別在6種不同的預(yù)測(cè)模式下，進(jìn)行ROD計(jì)算代價(jià)，ROD計(jì)算代價(jià)函數(shù)如下RODnew(t, w, mod e) = SSD (t, w, mod e)；其中，t是原始?jí)K，w是重建塊，mode是預(yù)測(cè)模式；SSD(t,w,mode | QP) = ΥΣ (χ,γ)-Λν(χ,γ))，是 4x4 原始?jí)K和重構(gòu)塊之間的平方
^=O X=O
誤差和；RODnew是ROD函數(shù)的簡(jiǎn)化，SSD函數(shù)和H. 264中的SSD保持相同；(3. 3)選擇ROD計(jì)算代價(jià)最小的模式，作為其亮度預(yù)測(cè)模式，選中的亮度預(yù)測(cè)模式 對(duì)應(yīng)的方向，即是方向預(yù)測(cè)結(jié)果；4)、選擇與方向預(yù)測(cè)結(jié)果吻合的樣本數(shù)據(jù)；5)、輸入2D梳狀濾波器，得到最終色度分量C和最終亮度分量Y。進(jìn)一步，在所述步驟4)中，與方向預(yù)測(cè)結(jié)果吻合的樣本數(shù)據(jù)為CVBS樣本對(duì)，從復(fù) 合視頻信號(hào)樣本組成的MXM矩陣中的6個(gè)樣本對(duì)中，根據(jù)亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的結(jié)果，挑 選對(duì)應(yīng)方向的CVBS樣本對(duì)；其中M = Ν/2+1，Ν為偶數(shù)，且N彡4，則M為奇數(shù)，且M彡5 ；MXM色度樣本矩陣邊界點(diǎn)組成的正方形的對(duì)角線的交點(diǎn)，稱為該CVBS樣本矩陣 的中心樣本點(diǎn)。一個(gè)樣本對(duì)包括 K 個(gè)樣本點(diǎn)，記為 CVBS_(k_1)/2，CVBS_(k_3)/2......，CVBSO,......，
CVBS(k_3)/2, CVBS(k_1)/2，M > K彡3，且K為奇數(shù)，K的值由2D梳狀濾波器指定，其中CVBSO是 CVBS樣本矩陣的中心樣本點(diǎn)，其他K-I個(gè)樣本點(diǎn)需滿足以下關(guān)系①禾ΠCVBS 在同一直線上；② CVBS_(k_1)/2 禾Π CVBS(K_1)/2，CVBS_(K_3)/2 和
CVBS(k_3)/2,......分別以CVBSO為對(duì)稱的；③CVBS中的色度分量和CVBSO中的色度分量的
相位差為180° ；滿足上述關(guān)系的樣本對(duì)，有H= ((Μ+1)/2)Χ((Μ-1)/2)組，且CVBS樣本組成的 MXM矩陣中的所有的樣本對(duì)具有同一個(gè)中心采樣點(diǎn)；亮度樣本的預(yù)測(cè)方向上找到滿足上述定義的CVBS樣本對(duì)；所述步驟5)中，將CVBS樣本對(duì)經(jīng)過(guò)K行2D梳狀濾波器，其中M = N/2+1 > K彡3。或者是在所述步驟4)中，與方向預(yù)測(cè)結(jié)果吻合的樣本數(shù)據(jù)為色度樣本對(duì)，從色 度樣本組成的MXM矩陣中的6個(gè)樣本對(duì)中，根據(jù)亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的結(jié)果，挑選對(duì)應(yīng)方 向的色度樣本對(duì)；其中M = N/2+1，N為偶數(shù)，且N彡4，則M為奇數(shù)，且M彡5 ；MXM色度樣本矩陣邊界點(diǎn)組成的正方形的對(duì)角線的交點(diǎn)，稱為該色度樣本矩陣的 中心樣本點(diǎn)；一個(gè)樣本對(duì)包括K個(gè)樣本點(diǎn)記為C-(H)/2，C_(K_3)/2……,C0,……，C(K_3)/2，C請(qǐng)2，(M > K > 3，且K為奇數(shù)，K的值由2D梳狀濾波器指定，其中CO是色度樣本矩陣的中心樣本 點(diǎn)，其他K-I個(gè)樣本點(diǎn)需滿足以下關(guān)系
7
①和CO 在同一直線上；② C_(K_1)/2 和 C(K_1)/2， C-(K-3)/2 禾口 C(K-3)/2，· …..(共(K-I) Λ
對(duì))分別以CO為對(duì)稱的；③和CO的相位差為180° ；滿足上述關(guān)系的樣本對(duì)，有H= ((Μ+1)/2)Χ((Μ-1)/2)組，且，色度樣本組成的 MXM矩陣中的所有的樣本對(duì)具有同一個(gè)中心采樣點(diǎn)；在亮度樣本的預(yù)測(cè)方向上找到滿足上述定義的色度樣本對(duì)；所述步驟5)中，對(duì)色度樣本對(duì)進(jìn)行2D梳狀濾波，即得到最終色度分量C，用復(fù)合視 頻信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)減去最終色度分量C，即可得到最終亮度分量Y。再進(jìn)一步，所述步驟1)中，對(duì)于PAL制，行間對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)的相位相差90°，需要隔 行選取；而對(duì)于NTSC制，行間采樣點(diǎn)的相位差為180°，選取相鄰行即可。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為在遵循了NTSC (National Television SystemsCommittee, 國(guó)家電視制式委員會(huì))制式標(biāo)準(zhǔn)的CVBS信號(hào)的色度信號(hào)的時(shí)間函數(shù)表示式為C(t) = U (t) sin (2 π fsct) +V (t) cos (2 π fsct) =C ' (t)sin[2 π fsct+ θ (t)] (1)式中C’= Vf/2+Γ2
νθ = arctan —
U其中，fs。為NTSC制的副載波的頻率，為3. 58MHz。在遵循了 PAL(Phase Alternation Line，相位逐行交變)制式標(biāo)準(zhǔn)的CVBS信號(hào)的 色度信號(hào)的時(shí)間函數(shù)表示式為C(t) = U (t) sin (2 π fsct) +Φ (t) V (t) cos (2 π fsct) =C' (t) sin [2 π fsct+θ ⑴] (2)式中C’= Vf/2+尸 θ = Φ(0 arctan —其中，fsc為PAL制的副載波的頻率，為4. 43MHz ； Φ (t)為逐行取值為+1，_1的開(kāi)
關(guān)函數(shù)?？梢?jiàn)，PAL制和NTSC制的色度信號(hào)都為正交平衡調(diào)幅信號(hào)，但是PAL的V分量采 用了逐行倒相處理，NTSC制則沒(méi)有逐行倒相處理。公式⑴⑵相關(guān)內(nèi)容，可以參見(jiàn)《電視原理》(第6版)，俞斯樂(lè)主編，國(guó)防工業(yè)出 版社，2008 年 2 月版，ISBN 978-7-118-04060-9 的第 96-111 頁(yè)。在4fs。(fs。是對(duì)應(yīng)制式標(biāo)準(zhǔn)的副載波頻率)采樣條件下，采樣相位差為 90° (360° /4)，且對(duì)于PAL制，一行包括1135(奇數(shù))個(gè)采樣點(diǎn)，所以行間對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)的相 位相差90°，而NTSC值有910(偶數(shù))個(gè)采樣點(diǎn)，所以行間對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)的相位相差180°。關(guān)于4fs。采樣條件下采樣點(diǎn)的理論表述，參見(jiàn)《視頻技術(shù)手冊(cè)(第五版)(Video Demystified (Fifth Edition))》，著作者[美]Keith Jack，譯作者楊征，田尊華，張杰 良，陳虎人民郵電出版社，2009年8月第一版，ISBN 978-7-115-21020-3-TN的第85-86 頁(yè)。利用CVBS在4Fsc采樣后的采樣點(diǎn)的特性和PAL/NTSC制的特點(diǎn)，挑選出具有行 間對(duì)應(yīng)點(diǎn)采樣點(diǎn)相位差為180°的行間數(shù)據(jù)，在利用簡(jiǎn)單YC分離技術(shù)分離后，對(duì)亮度樣本進(jìn)行方向預(yù)測(cè)，判斷出亮度相關(guān)性最高的方向，(1)挑選出該方向上的預(yù)分離色度樣本進(jìn)行 2D梳狀濾波，即可得到完美的最終色度分量，用CVBS減去最終色度分量，即可得到亮度分 量。(2)挑選出該方向上的CVBS樣本進(jìn)行2D梳狀濾波，即可得到完美的色度分量和亮度分量。亮度樣點(diǎn)的方向預(yù)測(cè)模塊對(duì)M行的Pre_Y數(shù)據(jù)取樣本，經(jīng)過(guò)特定的算法分析，得到 這些樣本的紋理走向信息，擬合為預(yù)先定義的預(yù)測(cè)模式，形成方向預(yù)測(cè)結(jié)果。預(yù)測(cè)結(jié)果的精 確程度依賴于其所采用的計(jì)算方法。亮度樣點(diǎn)的方向預(yù)測(cè)作為成熟技術(shù)，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。其實(shí)現(xiàn)方式依賴于不同 的計(jì)算方法，例如H. 264視頻處理規(guī)范中介紹了一種亮度樣點(diǎn)的Intra_4x4預(yù)測(cè)過(guò)程。H. 264是新一代的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，為了提高編碼效率，H. 264提出了各種編碼模 式，通過(guò)率失真優(yōu)化(Rate Distortion Optimization, RD0)技術(shù)對(duì)各模式進(jìn)行計(jì)算，以取 得最優(yōu)的編碼模式。在H. 264標(biāo)準(zhǔn)中，亮度樣點(diǎn)的處理單元稱為亮度塊，其可以被定義為4x4塊或者 8x8塊或者16x16塊，分別表示4x4的采樣點(diǎn)矩陣，8x8采樣點(diǎn)矩陣，16x16采樣點(diǎn)矩陣。H. 246的Intra_4X4預(yù)測(cè)過(guò)程屬于幀內(nèi)預(yù)測(cè)，利用空間相關(guān)性，用當(dāng)前的一個(gè)4x4 的采樣點(diǎn)矩陣(稱為當(dāng)前宏塊)的左邊和上邊的相鄰點(diǎn)對(duì)當(dāng)前的4x4的采樣點(diǎn)矩陣進(jìn)行方 向預(yù)測(cè)。圖2中小寫(xiě)字母Ca:ρ)表示當(dāng)前宏塊，即當(dāng)前4x4采樣點(diǎn)矩陣，大寫(xiě)字母 ΓΑ:Μ)表示其上邊和左邊的相鄰點(diǎn)，這些相鄰點(diǎn)是已經(jīng)編碼的像素點(diǎn)。圖3給出了 8種預(yù)測(cè)方向。H. 264的Intra_4X4預(yù)測(cè)過(guò)程給出了 9種可選預(yù)測(cè)模式，見(jiàn)圖4。在不同的預(yù)測(cè) 模式下，可以采用不同的函數(shù)，對(duì)原來(lái)的4x4采樣點(diǎn)矩陣(原始?jí)K)左邊和上邊的相鄰點(diǎn) (A-M)進(jìn)行處理，得到一個(gè)新的4x4矩陣，稱為重建塊。
= predict CT, mode)；其中— Τ是原始?jí)K左邊和上邊的相鄰點(diǎn)，、是重建塊/mode是預(yù)測(cè)模式廠predict 是相應(yīng)的重建函數(shù)，定義如下

當(dāng)mode
當(dāng)mode
當(dāng)mode
當(dāng)mode
當(dāng)mode
當(dāng)mode
當(dāng)mode
當(dāng)mode
當(dāng)mode
為模式0 為模式1 為模式2 為模式3 為模式4 為模式5 為模式6 為模式7 為模式8
時(shí)， 時(shí)， 時(shí)， 時(shí)， 時(shí)， 時(shí)， 時(shí)， 時(shí)，
predict( predict( predict( predict( predict( predict( predict( predict(
時(shí)，predict (
=predict_0( =predict_l( =predict_2( =predict_3( =predict_4( =predict_5( =predict_6( =predict_7( =predict_8(
其中predict—0 (.) -predict—8 (.)分別為模式0_模式8的重建函數(shù)，其具
體計(jì)算方法，分別參見(jiàn)國(guó)際電信聯(lián)盟的《ITU-T H. 264建議書(shū)(2005年3月版)》第 8. 3. 1. 2. 1-8. 3. 1. 2. 9 小節(jié)。 圖4所示的9預(yù)測(cè)模式和圖3所示的預(yù)測(cè)方向有對(duì)應(yīng)關(guān)系除了模式2，其他8種
9預(yù)測(cè)模式分別與其相同編號(hào)的預(yù)測(cè)方向?qū)?yīng)。對(duì)當(dāng)前的4x4的采樣點(diǎn)矩陣(稱為當(dāng)前宏塊)，H. 264的Intra_4X4預(yù)測(cè)過(guò)程如 下(1)分別在9種不同的預(yù)測(cè)模式下，對(duì)原來(lái)的4x4采樣點(diǎn)矩陣(原始?jí)K)左邊和上 邊的相鄰點(diǎn)ΓΑ:Μ)進(jìn)行處理，得到一個(gè)新的4x4矩陣(重建塊)。= predict CT, mode)；其中— Τ是原始?jí)K左邊和上邊的相鄰點(diǎn)，、是重建塊/mode是預(yù)測(cè)模式廠predict 是相應(yīng)的處理函數(shù)。(2)分別在9種不同的預(yù)測(cè)模式下，進(jìn)行ROD計(jì)算代價(jià)，ROD計(jì)算代價(jià)函數(shù)如下ROD (t，w，mode I QP，λ mode) = SSD (t, w, mode | QP) + λ mode X R (t, w, mode | QP)其中，t是原始?jí)K，w是重建塊，QP是宏塊的量化參數(shù)，為拉格朗日乘數(shù)，Amode =0. 85X2—，R(t，w, mode I QP)是采用該預(yù)測(cè)模式需要的比特?cái)?shù)。SSD(t,w, mode\ QP) = J^fj (t(x,y) - w(x,γ))，是 4x4 原像素塊和重構(gòu)塊之間的平
…y=0 x=0
方誤差和。(3)最后選擇ROD計(jì)算代價(jià)最小的模式，作為其亮度預(yù)測(cè)模式。H. 264的亮度樣點(diǎn)的Intra_4x4預(yù)測(cè)過(guò)程，可參見(jiàn)《新一代視頻壓縮編碼標(biāo) 準(zhǔn)-H. 264/AVC》(畢厚杰主編，人民郵電出版社，2005年5月第一版，ISBN 7-115-13064-7/ TN. 2415)的第92-96頁(yè)和國(guó)際電信聯(lián)盟的《ITU-T H. 264建議書(shū)(2005年3月版)》第8. 3節(jié)。在本發(fā)明亮度樣點(diǎn)的方向預(yù)測(cè)模塊，是在H. 264的亮度樣點(diǎn)的Intra_4x4預(yù)測(cè)過(guò) 程的基礎(chǔ)上做簡(jiǎn)化和修改，可以對(duì)M行的pre_Y數(shù)據(jù)取樣本，經(jīng)過(guò)特定的算法分析，得到這 些樣本的紋理走向信息，擬合為預(yù)先定義的預(yù)測(cè)模式，形成方向預(yù)測(cè)結(jié)果。根據(jù)梳狀濾波器的原理可知，如果行間的相關(guān)性越大，利用梳狀濾波器進(jìn)行YC分 離的效果越好，而方向預(yù)測(cè)結(jié)果就指出了在哪個(gè)方向上，圖像的相關(guān)性等級(jí)最高，所以在 Pre_Y樣本對(duì)應(yīng)的CVBS采樣點(diǎn)或者預(yù)分離的色度樣本中，與方向預(yù)測(cè)結(jié)果吻合的CVBS樣本 點(diǎn)或者預(yù)分離的色度樣本最符合梳狀濾波器的理論原理。第二級(jí)數(shù)據(jù)選擇模塊的作用就是 根據(jù)方向預(yù)測(cè)的結(jié)果對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，以進(jìn)行K行的2D梳狀濾波。值得注意的是在數(shù)據(jù)挑選時(shí)要遵循梳狀濾波器的要求相鄰CVBS采樣點(diǎn)的色度 分量或者預(yù)分離的色度樣本的相位差為180°。如果方向預(yù)測(cè)的結(jié)果指示的方向上的CVBS 采樣點(diǎn)或者預(yù)分離的色度樣本不滿足相鄰點(diǎn)相位差為180°的要求，則尋找最接近方向上 的并且滿足相鄰點(diǎn)相位差為180°的CVBS采樣點(diǎn)或者預(yù)分離的色度樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇，以 滿足2D梳狀濾波器的要求。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在1、本發(fā)明提出的基于亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的場(chǎng)內(nèi) YC分離技術(shù)，只需要存儲(chǔ)若干行的CVBS采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，相對(duì)于場(chǎng)間YC分離技術(shù)必需存儲(chǔ)若干 場(chǎng)的數(shù)據(jù)的資源消耗，具有硬件資源消耗少，成本低廉的特點(diǎn)。2、本發(fā)明提出的基于亮度樣 本的方向預(yù)測(cè)的場(chǎng)內(nèi)YC分離技術(shù)，可以沿著檢出的相關(guān)性等級(jí)最高的方向進(jìn)行梳狀濾波， 具有自適應(yīng)的特點(diǎn)。這種特性特別適合處理已知YC分離技術(shù)難以解決的斜線圖像的YC分 離。3、本發(fā)明提出的基于亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的場(chǎng)內(nèi)YC分離技術(shù)，邏輯簡(jiǎn)單，兼容處理PAL
10和NTSC制式，適應(yīng)能力強(qiáng)，適用于各種需要進(jìn)行YC分離的視頻處理場(chǎng)合。


圖1為示意性地說(shuō)明了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流程。圖2為H. 264定義的Intra_4x4亮度預(yù)測(cè)。圖3為H. 264定義的Intra_4X4亮度預(yù)測(cè)的8個(gè)預(yù)測(cè)方向。圖4為H. 264定義的Intra_4X4亮度預(yù)測(cè)的9個(gè)預(yù)測(cè)模式。圖5為本發(fā)明定義的Intra_4X4亮度預(yù)測(cè)。圖6為本發(fā)明定義的Intra_4X4亮度預(yù)測(cè)的6個(gè)預(yù)測(cè)方向。圖7為本發(fā)明定義的Intra_4x4亮度預(yù)測(cè)的6個(gè)預(yù)測(cè)模式。圖8為本發(fā)明的采用預(yù)分離色度分量進(jìn)行梳狀濾波的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。圖9為本發(fā)明的采用預(yù)分離色度分量進(jìn)行梳狀濾波的一種具體實(shí)現(xiàn)方式。圖10為本發(fā)明的采用CVBS進(jìn)行梳狀濾波的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。圖11為本發(fā)明的采用CVBS進(jìn)行梳狀濾波的一種具體實(shí)現(xiàn)方式。圖12為圖8，圖9，圖10，圖11中的簡(jiǎn)單YC分離模塊的一種具體實(shí)現(xiàn)。圖13為圖8，圖9，圖10，圖11中第二級(jí)數(shù)據(jù)選擇模塊的數(shù)據(jù)重組的策略的示意 圖，圖中所有實(shí)心點(diǎn)具有相同的相位，所有空心點(diǎn)也具有相同的相位，且實(shí)心點(diǎn)和空心點(diǎn)的 相位相差180°。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1 圖13，一種基于亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的場(chǎng)內(nèi)YC分離方法，所述分離方 法包括以下步驟1)、用4Fsc的采樣信號(hào)對(duì)CVBS信號(hào)進(jìn)行采樣，時(shí)間軸上相鄰兩個(gè)采樣點(diǎn)間的相位 差為90°，所以隔點(diǎn)取樣可以滿足水平方向的梳狀濾波器的要求(相位差為180° )；2)、若干個(gè)串行連接的行存儲(chǔ)器模塊，可以實(shí)現(xiàn)如下功能輸入的CVBS采樣點(diǎn)數(shù) 據(jù)，在被送達(dá)參與后繼模塊的同時(shí)，被寫(xiě)入行存儲(chǔ)器Ll中，同時(shí)，該行存儲(chǔ)器Ll已存儲(chǔ)采樣 點(diǎn)數(shù)據(jù)，在被送達(dá)后繼模塊的同時(shí)，被寫(xiě)入到行存儲(chǔ)器L2中；行存儲(chǔ)器L2中已采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)， 在被送達(dá)后繼模塊的同時(shí)，被寫(xiě)入到行存儲(chǔ)器L3中。如此類推，對(duì)于行存儲(chǔ)器LN(N為偶 數(shù))，輸入的是行存儲(chǔ)器LN-I輸出的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的，輸出的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)只被送達(dá)后繼模塊。所以，行存儲(chǔ)器Ll的輸出，可以看作是經(jīng)過(guò)一行延時(shí)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，行存儲(chǔ)器 LN的輸出，可以看作是經(jīng)過(guò)N行延時(shí)的對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)?？傻脜⑴cYC分離運(yùn)算的數(shù)據(jù)的行數(shù)=N+1 ；行存取器數(shù)目=N;在本發(fā)明中，行的概念由CVBS信號(hào)的采樣過(guò)程決定，不同制式的CVBS信號(hào)，會(huì)產(chǎn) 生不同的行的定義。在4Fsc采樣條件下，對(duì)于PAL制，一行包括1135個(gè)采樣點(diǎn)，而NTSC值 有910個(gè)采樣點(diǎn)。本發(fā)明可依據(jù)不同信號(hào)制式來(lái)調(diào)整行的存儲(chǔ)特性。3)、根據(jù)PAL/NTSC值的特點(diǎn)，進(jìn)行行間數(shù)據(jù)選擇。對(duì)于PAL制，行間對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)的相位相差90°，所以要隔行選取，才能滿足垂直方向梳狀濾波器的要求(即相位差為 180° )，而NTSC制，行間采樣點(diǎn)的相位差為180°，所以鄰行選取即可滿足要求。該模塊的目的是從N+1行CVBS采樣點(diǎn)中選取以N/2行為中心的M行(Μ = N/2+1)， 這些行的行間相位相差180°，行號(hào)記為Mux_L0—Mux_LM-l。4)、經(jīng)過(guò)選擇的CVBS行數(shù)據(jù)，每行的采樣點(diǎn)都被對(duì)應(yīng)的一個(gè)簡(jiǎn)單YC分離模塊分離 成亮度(標(biāo)記為Pre_Y)和色度(標(biāo)記為Pre_C)。由于并行運(yùn)算，所以簡(jiǎn)單YC分離模塊的數(shù)目=M ；即M行的CVBS數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)M個(gè)簡(jiǎn)單YC分離模塊后，得到M行的Pre_Y數(shù)據(jù)和M行 的Pre_C數(shù)據(jù)。5)、亮度樣點(diǎn)的方向預(yù)測(cè)模塊對(duì)M行的Pre_Y數(shù)據(jù)取樣本，經(jīng)過(guò)特定的算法分析， 得到這些樣本的紋理走向信息，擬合為預(yù)先定義的預(yù)測(cè)模式，形成方向預(yù)測(cè)結(jié)果。預(yù)測(cè)結(jié)果 的精確程度依賴于其所采用的計(jì)算方法。亮度樣點(diǎn)的方向預(yù)測(cè)作為成熟技術(shù)，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。其實(shí)現(xiàn)方式依賴于不同 的計(jì)算方法，例如H. 264視頻處理規(guī)范中介紹了一種亮度樣點(diǎn)的Intra_4x4預(yù)測(cè)過(guò)程。在本發(fā)明中，亮度樣點(diǎn)的處理單元稱為亮度塊，被定義為4x4塊，表示4x4的采樣 點(diǎn)矩陣。本發(fā)明的Intra_4X4預(yù)測(cè)過(guò)程屬于幀內(nèi)預(yù)測(cè)，利用空間相關(guān)性，用當(dāng)前的一個(gè)4x4 的采樣點(diǎn)矩陣(稱為當(dāng)前宏塊)的左邊和上邊的相鄰點(diǎn)對(duì)當(dāng)前的4x4的采樣點(diǎn)矩陣進(jìn)行方 向預(yù)測(cè)。圖5中小寫(xiě)字母(a’ -P’ )表示當(dāng)前宏塊，即當(dāng)前4x4采樣點(diǎn)矩陣；大寫(xiě)(A’ -M') 字母表示其上邊和左邊的相鄰點(diǎn)，這些相鄰點(diǎn)是預(yù)分離出來(lái)的采樣點(diǎn)。本發(fā)明只利用到如圖6所示的6種預(yù)測(cè)方向。這6個(gè)方向是圖3所示的8個(gè)方向 的一部分，包括了 New_0 (垂直方向)，New_l (水平方向)，New_2 (垂直向右方向)，New_3 (水 平向下方向)，New_4(垂直向左方向)，New_5(水平向上方向)，與H. 264的幀內(nèi)4x4預(yù)測(cè) 的預(yù)測(cè)方向的對(duì)應(yīng)關(guān)系為New_0方向?qū)?yīng)H. 264的預(yù)測(cè)方向0 ；New_l方向?qū)?yīng)H. 264的預(yù)測(cè)方向1 ；New_2方向?qū)?yīng)H. 264的預(yù)測(cè)方向5 ；New_3方向?qū)?yīng)H. 264的預(yù)測(cè)方向6 ；New_4方向?qū)?yīng)H. 264的預(yù)測(cè)方向7 ；New_5方向?qū)?yīng)H. 264的預(yù)測(cè)方向8 ；本發(fā)明亮度樣點(diǎn)的方向預(yù)測(cè)模塊的Intra_4x4預(yù)測(cè)過(guò)程給出了 6種可選預(yù)測(cè)模 式，見(jiàn)圖7。這6種預(yù)測(cè)模式是圖4所示的H. 264的9種預(yù)測(cè)模式的一部分，包括了模式 New_0-模式New5，與H. 264的幀內(nèi)4x4預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)模式的對(duì)應(yīng)關(guān)系為New_0模式對(duì)應(yīng)H. 264的預(yù)測(cè)模式0 ；New_l模式對(duì)應(yīng)H. 264的預(yù)測(cè)模式1 ；
New_2模式對(duì)應(yīng)H. 264的預(yù)測(cè)模式5 ；
New_3模式對(duì)應(yīng)H. 264的預(yù)測(cè)模式6 ；
New_4模式對(duì)應(yīng)H. 264的預(yù)測(cè)模式7 ；New_5模式對(duì)應(yīng)H. 264的預(yù)測(cè)模式8 ；在不同的預(yù)測(cè)模式下，可以采用不同的函數(shù)，對(duì)原來(lái)的4x4采樣點(diǎn)矩陣(原始?jí)K) 的左邊和上邊的相鄰點(diǎn)(A’ -M')進(jìn)行處理，得到一個(gè)新的4x4矩陣，稱為重建塊。
w
=predict，(Τ，，mode，) 其中T是原始?jí)K左邊和上邊的相鄰點(diǎn)，w’是重建塊，mode’是預(yù)測(cè)模式，predict' 是相應(yīng)的重建函數(shù)。當(dāng) mode，為模式 New_0 時(shí)，predict’當(dāng) mode，為模式 New_l 時(shí)，predict’當(dāng) mode，為模式 New_2 時(shí)，predict’當(dāng) mode，為模式 New_3 時(shí)，predict’當(dāng)mode，為模式 New_4 時(shí)，predict'
=predict_0 (. =predict_l (. =predict_5 (. =predict_6 (. =predict_7 (.mode' ^Ι ζ New_5 predict' (. ) = predict_8(.其中 predict_0 (. )，predict_l (. )，predict_5 (. )，predict_6 (. )，predict_7 (.)， predict_8(.)分別為H. 264的模式0，模式1，模式5，模式6，模式7，模式8的重建函數(shù)。圖7所示的6預(yù)測(cè)模式和圖6所示的6個(gè)預(yù)測(cè)方向有對(duì)應(yīng)關(guān)系6種預(yù)測(cè)模式分 別與其相同編號(hào)的預(yù)測(cè)方向?qū)?yīng)。本發(fā)明亮度樣點(diǎn)的方向預(yù)測(cè)模塊，對(duì)當(dāng)前的4x4的采樣點(diǎn)矩陣(稱為當(dāng)前宏塊)， 進(jìn)行亮度樣點(diǎn)的方向預(yù)測(cè)的過(guò)程如下(1)分別在6種不同的預(yù)測(cè)模式下，對(duì)原來(lái)的4x4采樣點(diǎn)矩陣(原始?jí)K)左邊和上 邊的相鄰點(diǎn)(A’ -M')進(jìn)行處理，得到一個(gè)新的4x4矩陣(重建塊)。w，= predict，(Τ，，mode，)；其中T是原始?jí)K左邊和上邊的相鄰點(diǎn)，w’是重建塊，mode’是預(yù)測(cè)模式，predict' 是相應(yīng)的處理函數(shù)。(2)分別在6種不同的預(yù)測(cè)模式下，進(jìn)行ROD計(jì)算代價(jià)，ROD計(jì)算代價(jià)函數(shù)如下RODnew(t, w, mode) = SSD (t, w, mode)；其中，t是原始?jí)K，w是重建塊，mode是預(yù)測(cè)模式。SSD(t,w,mode\ QP) = Y^j(t(x,y)- w(x,y))，是 4x4 原始?jí)K和重構(gòu)塊之間的平方
^=O x=0
誤差和。
RODnew是ROD函數(shù)的簡(jiǎn)化，SSD函數(shù)和H. 264中的SSD保持相同。 (3)選擇ROD計(jì)算代價(jià)最小的模式，作為其亮度預(yù)測(cè)模式。 選中的亮度預(yù)測(cè)模式對(duì)應(yīng)的方向，即是方向預(yù)測(cè)結(jié)果。
6)、根據(jù)梳狀濾波器的原理可知，如果行間的相關(guān)性越大，利用梳狀濾波器進(jìn)行YC 分離的效果越好，而方向預(yù)測(cè)結(jié)果就指出了在哪個(gè)方向上，圖像的相關(guān)性等級(jí)最高，所以在 Pre_Y樣本對(duì)應(yīng)的CVBS采樣點(diǎn)或者預(yù)分離的色度樣本中，與方向預(yù)測(cè)結(jié)果吻合的CVBS樣本 點(diǎn)或者預(yù)分離的色度樣本最符合梳狀濾波器的理論原理。第二級(jí)數(shù)據(jù)選擇模塊的作用就是 根據(jù)方向預(yù)測(cè)的結(jié)果對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，以進(jìn)行K行的2D梳狀濾波。
值得注意的是在數(shù)據(jù)挑選時(shí)要遵循梳狀濾波器的要求相鄰CVBS采樣點(diǎn)的色度
13分量或者預(yù)分離的色度樣本的相位差為180°。如果方向預(yù)測(cè)的結(jié)果指示的方向上的CVBS 采樣點(diǎn)或者預(yù)分離的色度樣本不滿足相鄰點(diǎn)相位差為180°的要求，則尋找最接近方向上 的并且滿足相鄰點(diǎn)相位差為180°的CVBS采樣點(diǎn)或者預(yù)分離的色度樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇，以 滿足2D梳狀濾波器的要求。數(shù)據(jù)選擇策略如下方案一從色度樣本組成的MXM矩陣(稱為MXM色度樣本矩陣)中的6個(gè)樣本 對(duì)中，根據(jù)亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的結(jié)果，挑選對(duì)應(yīng)方向的色度樣本對(duì)。其中M = N/2+1, (N為偶數(shù)，且N彡4)，則M為奇數(shù)，且M彡5;在本發(fā)明中，MXM色度樣本矩陣邊界點(diǎn)組成的正方形的對(duì)角線的交點(diǎn)，稱為該色 度樣本矩陣的中心樣本點(diǎn)。在本發(fā)明中，一個(gè)樣本對(duì)包括K (M > I(彡3，且K為奇數(shù)，K的值由2D梳狀濾波器
指定)個(gè)樣本點(diǎn)(記為 C-(H)/2，C_(K_3)/2...... CO, ......‘ C(K-3)/2' C(K-D/2)‘
其中CO是色度樣本
矩陣的中心樣本點(diǎn)，其他K-I個(gè)樣本點(diǎn)需滿足以下關(guān)系①和CO 在同一直線上；② C_(K_1)/2 和 C(K_1)/2， C-(K-3)/2 禾口 C(K-3)/2，· …..(共(K-I) Λ 對(duì))分別以CO為對(duì)稱的；③理論上和CO的相位差為180°。滿足上述關(guān)系的樣本對(duì)，有H= ((Μ+1)/2)Χ((Μ-1)/2)組，且，色度樣本組成的 MXM矩陣(稱為MXM色度樣本矩陣)中的所有的樣本對(duì)具有同一個(gè)中心采樣點(diǎn)。由M > 5，得到H > 6，且總能在圖4右圖所示亮度樣本的預(yù)測(cè)方向上找到滿足上 述定義的色度樣本對(duì)。本發(fā)明只關(guān)心在圖4右圖所示亮度樣本的預(yù)測(cè)方向上找到的滿足上述定義的色 度樣本對(duì)。本發(fā)明的第二級(jí)數(shù)據(jù)選擇模塊選擇的數(shù)據(jù)，就是在亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的結(jié)果指 示的預(yù)測(cè)方向上找到的滿足上述定義的色度樣本對(duì)。方案二 從CVBS樣本組成的MXM矩陣(稱為MXM CVBS樣本矩陣)中的6個(gè)樣 本對(duì)中，根據(jù)亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的結(jié)果，挑選對(duì)應(yīng)方向的CVBS樣本對(duì)。其中M = Ν/2+1, (N為偶數(shù)，且N彡4)，則M為奇數(shù)，且M彡5;在本發(fā)明中，MXM色度樣本矩陣邊界點(diǎn)組成的正方形的對(duì)角線的交點(diǎn)，稱為該 CVBS樣本矩陣的中心樣本點(diǎn)。在本發(fā)明中，一個(gè)樣本對(duì)包括K (Μ > K彡3，且K為奇數(shù)，K的值由2D梳狀濾波器 指定)個(gè)樣本點(diǎn)(記為 CVBS-(H)/2，CVBS_(k_3)/2……,CVBSO,……，CVBS(K_3)/2，CVBS(K_1)/2)，其 中CVBSO是CVBS樣本矩陣的中心樣本點(diǎn)，其他K-I個(gè)樣本點(diǎn)需滿足以下關(guān)系①和CVBS 在同一直線上；② CVBS_(k_1)/2 和 CVBS(K_1)/2，CVBS_(K_3)/2 和 CVBS(K_3)/2，…… (共(K-I)/2對(duì))分別以CVBSO為對(duì)稱的；③理論上CVBS中的色度分量和CVBSO中的色度 分量的相位差為180°。滿足上述關(guān)系的樣本對(duì)，有H = ((M+l)/2) X ((M-I)/2)組，且，CVBS樣本組成的 MXM矩陣(稱為MXM CVBS樣本矩陣)中的所有的樣本對(duì)具有同一個(gè)中心采樣點(diǎn)。由M > 5，得到H > 6，且總能在圖4右圖所示亮度樣本的預(yù)測(cè)方向上找到滿足上述定義的CVBS樣本對(duì)。本發(fā)明只關(guān)心在圖4右圖所示亮度樣本的預(yù)測(cè)方向上找到的滿足上述定義的 CVBS樣本對(duì)。本發(fā)明的第二級(jí)數(shù)據(jù)選擇模塊選擇的數(shù)據(jù)，就是在亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的結(jié)果指 示的預(yù)測(cè)方向上找到的滿足上述定義的CVBS樣本對(duì)。方案一和方案二的差別在于方案一中，挑選的是預(yù)分離的色度樣本對(duì)；方案二 中，挑選的是CVBS樣本對(duì)。方案一和方案二的聯(lián)系在于，同一個(gè)方向上的色度樣本對(duì)和CVBS樣本對(duì)的位置 是一一對(duì)應(yīng)的。因?yàn)樯葮颖緦?duì)是從CVBS樣本對(duì)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的YC分析處理得到的。7)、步驟6)選擇的是方案一處理方式，則挑選出該方向上的預(yù)分離色度樣本進(jìn)行 2D梳狀濾波，即可得到完美的最終色度分量，用CVBS減去最終色度分量，即可得到亮度分 量，見(jiàn)圖9。步驟6)選擇的是方案二處理方式，則對(duì)經(jīng)過(guò)第二級(jí)數(shù)據(jù)選擇的CVBS樣本點(diǎn)經(jīng)過(guò) K行2D梳狀濾波器的處理，可以得到比較完美的亮度(Y)和色度(C)，見(jiàn)圖11。第二級(jí)數(shù)據(jù)選擇模塊的輸出必須要滿足K行2D梳狀濾波器的輸入要求，上行，可 知第一級(jí)數(shù)據(jù)選擇模塊的輸出必須滿足亮度樣點(diǎn)的方向預(yù)測(cè)模塊的輸入，行存儲(chǔ)器的數(shù)目 要滿足數(shù)據(jù)選擇模塊的輸入要求，即行存儲(chǔ)器模塊的數(shù)目由亮度樣點(diǎn)的方向預(yù)測(cè)模塊和K 行2D梳狀濾波器模塊共同決定，即M = Ν/2+1 > K彡3。本實(shí)施例的分離裝置，包含若干個(gè)串行連接的行存儲(chǔ)器模塊。每個(gè)行存儲(chǔ)器模塊 具有相同的特性，用于存儲(chǔ)一行CVBS信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。一個(gè)第一級(jí)數(shù)據(jù)選擇模塊，根據(jù)PAL制和NTSC制的特點(diǎn)，選擇具有行間對(duì)應(yīng)點(diǎn)采 樣點(diǎn)相位差為180°的行間數(shù)據(jù)。若干個(gè)簡(jiǎn)單YC分離的模塊。每個(gè)簡(jiǎn)單YC分離模塊具有相同的特性，用于將CVBS 信號(hào)初步分離出亮度信號(hào)(標(biāo)記為Pre_Y)和初步的色度信號(hào)(標(biāo)記為Pre_C)。簡(jiǎn)單YC分 離模塊可以采用任何已知的YC分離技術(shù)。一個(gè)亮度樣點(diǎn)的方向預(yù)測(cè)模塊。該模塊根據(jù)若干個(gè)亮度信號(hào)的樣點(diǎn)(或稱為亮度 信號(hào)樣點(diǎn)宏塊)的特征，預(yù)測(cè)出該圖像區(qū)域的圖像相關(guān)性等級(jí)最高的方向。一個(gè)第二級(jí)數(shù)據(jù)選擇模塊。根據(jù)方向預(yù)測(cè)的結(jié)果和梳狀濾波器的要求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn) 行選擇和重組。一個(gè)2D梳狀濾波器。對(duì)經(jīng)過(guò)第二級(jí)數(shù)據(jù)選擇的色度樣本點(diǎn)經(jīng)過(guò)2D梳狀濾波器的 處理，可以得到比較完美的最終色度(C)。本發(fā)明包含一個(gè)減法器，CVBS信號(hào)減去最終色度 (C)，即可得到最終亮度(Y)。第二級(jí)數(shù)據(jù)選擇還可以有兩外一種實(shí)現(xiàn)方式，即對(duì)經(jīng)過(guò)第二級(jí)數(shù)據(jù)選擇的CVBS 樣本點(diǎn)經(jīng)過(guò)2D梳狀濾波器的處理，可以得到比較完美的最終色度和亮度分量。實(shí)例基于亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的場(chǎng)內(nèi)YC分離技術(shù)的具體實(shí)施例如圖3所示，其 處理對(duì)象是PAL/NTSC制的CVBS數(shù)據(jù)。在該實(shí)施例中，取N = 8，M= 5，K = 3。①經(jīng)過(guò)4Fsc采樣的CVBS數(shù)據(jù)，依次經(jīng)過(guò)8個(gè)行存儲(chǔ)器存儲(chǔ)后，9行數(shù)據(jù)并行輸 出，標(biāo)記為L(zhǎng)O L8，其中LO是沒(méi)有經(jīng)過(guò)行存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的采樣點(diǎn)，Ll是經(jīng)過(guò)一行延時(shí)的采樣
15點(diǎn)，，依次類推，L8是經(jīng)過(guò)8行延時(shí)的采樣點(diǎn)，所以L0-L8采樣點(diǎn)滿足PAL/NTSC制行間對(duì) 應(yīng)點(diǎn)的相位關(guān)系。②對(duì)于PAL制，行間對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)的相位相差90°，所以要隔行選取，才能滿足垂直 方向梳狀濾波器的要求，而NTSC制，行間采樣點(diǎn)的相位差為180°，所以鄰行選取即可滿足 要求。所以在第一級(jí)數(shù)據(jù)選擇中，根據(jù)PAL/NTSC制式指示信號(hào)，對(duì)L0-L8行進(jìn)行選擇。所 選行以L4為中心對(duì)稱。設(shè)PAL_NTSC_STD 為 PAL/NTSC 制式指示信號(hào)PAL_NTSC__STD ==0時(shí)，為PAL制信號(hào);
PAL_NTSC__STD =1時(shí)，為NTSC制信號(hào)
所以，第一 級(jí)數(shù)據(jù)選擇執(zhí)行如下操作
Mux_L0 <=LO
Mux_Ll <=L2
Mux_L2 <=L4
Mux_L3 <=L6
Mux_L4 <=L8
when PAL__NTSC_STD = 0 ；
Mux_L0 <=L2
Mux_Ll <=L3
Mux_L2 <=L4
Mux_L3 <=L5
Mux_L4 <=L6when PAL_NTSC_STD = 1 ；③MuX_L0—MuX_L4的每行CVBS，都經(jīng)過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單YC分離模塊進(jìn)行預(yù)分離。假設(shè) 該簡(jiǎn)單YC分離模塊是一個(gè)陷波器單元和減法器的組合。參考圖12，在PAL制下，陷波器阻帶的中心頻率為4. 43MHz，帶寬是1.3MHz ；在 NTSC制下，陷波器阻帶的中心頻率為3. 58MHz，帶寬是1. 3MHz。CVBS經(jīng)過(guò)陷波，得到預(yù)分離 的Y信號(hào)(記為pre_Y)。注意，簡(jiǎn)單YC分離單元也可以采用任何已知的YC分離技術(shù)。5行的CVBS經(jīng)過(guò)簡(jiǎn) 單YC分離后，得到5行的Pre_Y (L0—L4)。④亮度樣點(diǎn)的方向預(yù)測(cè)模塊的輸入是5行預(yù)分離后的亮度樣點(diǎn)。設(shè)某圖像的亮度 樣本，如圖5，M，= 1，A，= 2，B，= 3，C，= 4，D，= 5，E，= 6，F(xiàn)，= 7，G，= 8，H，= 9，I，= 2，a，= 3，b，= 4，c，= 16，d，= 6，J，= 3，e，= 4，f，= 7，g，= 6，h，= 7，K，= 4，i，= 18，j，= 6，k，= 7，1，= 8，L，= 9，m，= 6，n，= 7，o，= 8，p，= 9，則按照 本發(fā)明提出的RODnew計(jì)算方法，分別計(jì)算出在不同預(yù)測(cè)模式下的RODnew值為New_0 模式下，RODnew 為 R0Dnew_0 = 66New_l 模式下，RODnew 為 R0Dnew_l = 62New_2 模式下，RODnew 為 R0Dnew_2 = 76New_3 模式下，RODnew 為 R0Dnew_3 = 75
New_4 模式下，RODnew 為 R0Dnew_4 = 26 ；New_5 模式下，RODnew 為 R0Dnew_5 = 81 ；所以，R0Dnew_4最小，所以New_4方向即是預(yù)測(cè)的方向；⑤第二級(jí)數(shù)據(jù)選擇根據(jù)亮度樣點(diǎn)的方向預(yù)測(cè)模塊輸出的方向預(yù)測(cè)結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù) 選擇。⑥如果采用圖9所示的實(shí)施方式，即梳狀濾波器處理的是經(jīng)過(guò)選擇的預(yù)分離色度 樣本對(duì)例如，色度樣本構(gòu)成的以S22為中心5X5的矩陣中，矩陣中的每一行上的數(shù)據(jù)間 相位差為180°，也就是在4Fsc采樣下，間隔取樣得到的；矩陣中每一列上的數(shù)據(jù)間的相位 差為180°。在該矩陣中6個(gè)方向上樣本對(duì)，分別是

New_0方向上 New_l方向上 New_2方向上 New_3方向上 New_4方向上 New_5方向上
{S12, S22, S32} {S21, S22, S23} {SOI, S22, S43} {S10, S22, S34} {S03, S22, S41} {S14, S22, S30}
在上面的例子中，New_4方向是預(yù)測(cè)的方向，表明該圖像該區(qū)域的圖像在水平方向 上的相關(guān)性等級(jí)最高，則在第二級(jí)數(shù)據(jù)選擇模塊，選取{S13，S22，S41}第二級(jí)數(shù)據(jù)選擇模 塊的輸出，送給3行2D梳狀濾波器。⑦3行2D的梳狀濾波器對(duì)S03，S22，S41做梳狀濾波，即可實(shí)現(xiàn)得到完美的最終色 度C。CVBS信號(hào)減去最終色度C，即可得到亮度Y。⑧如果采用圖11所示的實(shí)施方式，即梳狀濾波器處理的是經(jīng)過(guò)選擇的CVBS樣本 對(duì)，則仍然選取{S13，S22，S41}第二級(jí)數(shù)據(jù)選擇模塊的輸出，送給3行2D梳狀濾波器，直接 輸出最終的色度(C)和亮度(Y)。
權(quán)利要求
一種基于亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的場(chǎng)內(nèi)YC分離方法，其特征在于所述YC分離方法包括以下步驟1)、對(duì)復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行4fsc采樣，選擇具有行間對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)的相位差為180°的行間數(shù)據(jù)；2)、對(duì)M行行間數(shù)據(jù)采用簡(jiǎn)單YC分離技術(shù)將復(fù)合視頻信號(hào)初步分離為初步亮度信號(hào)和初步色度信號(hào)；3)、對(duì)M行初步亮度信號(hào)取樣本，設(shè)定亮度樣點(diǎn)的處理單元稱為被定義為4×4塊，表示4×4的采樣點(diǎn)矩陣；利用空間相關(guān)性，用當(dāng)前的一個(gè)4×4的采樣點(diǎn)矩陣的左邊和上邊的相鄰點(diǎn)采用H.264的亮度樣點(diǎn)的Intra_4×4預(yù)測(cè)過(guò)程對(duì)當(dāng)前的4×4的采樣點(diǎn)矩陣進(jìn)行方向預(yù)測(cè)；設(shè)定6種預(yù)測(cè)方向包括垂直方向New_0，水平方向New_1，垂直向右方向New_2，水平向下方向New_3，垂直向左方向New_4和水平向上方向New_5，與H.264的幀內(nèi)4×4預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)方向的對(duì)應(yīng)關(guān)系為New_0方向?qū)?yīng)H.264的預(yù)測(cè)方向0；New_1方向?qū)?yīng)H.264的預(yù)測(cè)方向1；New_2方向?qū)?yīng)H.264的預(yù)測(cè)方向5；New_3方向?qū)?yīng)H.264的預(yù)測(cè)方向6；New_4方向?qū)?yīng)H.264的預(yù)測(cè)方向7；New_5方向?qū)?yīng)H.264的預(yù)測(cè)方向8；設(shè)定6種預(yù)測(cè)模式包括了模式New_0～模式New5，與H.264的幀內(nèi)4×4預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)模式的對(duì)應(yīng)關(guān)系為New_0模式對(duì)應(yīng)H.264的預(yù)測(cè)模式0； New_1模式對(duì)應(yīng)H.264的預(yù)測(cè)模式1；New_2模式對(duì)應(yīng)H.264的預(yù)測(cè)模式5；New_3模式對(duì)應(yīng)H.264的預(yù)測(cè)模式6；New_4模式對(duì)應(yīng)H.264的預(yù)測(cè)模式7；New_5模式對(duì)應(yīng)H.264的預(yù)測(cè)模式8；對(duì)原來(lái)的4×4采樣點(diǎn)矩陣的左邊和上邊的相鄰點(diǎn)(A’ M’)進(jìn)行處理，得到一個(gè)新的4×4矩陣，稱為重建塊；w’＝predict’(T’，mode’)；其中T是原始?jí)K左邊和上邊的相鄰點(diǎn)，w’是重建塊，mode’是預(yù)測(cè)模式，predict’是相應(yīng)的重建函數(shù)；當(dāng)mode’為模式New_0時(shí)，predict’(.)＝predict_0(.)；當(dāng)mode’為模式New_1時(shí)，predict’(.)＝predict_1(.)；當(dāng)mode’為模式New_2時(shí)，predict’(.)＝predict_5(.)；當(dāng)mode’為模式New_3時(shí)，predict’(.)＝predict_6(.)；當(dāng)mode’為模式New_4時(shí)，predict’(.)＝predict_7(.)；當(dāng)mode’為模式New_5時(shí)，predict’(.)＝predict_8(.)；其中predict_0(.)，predict_1(.)，predict_5(.)，predict_6(.)，predict_7(.)，predict_8(.)分別為H.264的模式0，模式1，模式5，模式6，模式7，模式8的重建函數(shù)；對(duì)當(dāng)前的4×4的采樣點(diǎn)矩陣進(jìn)行亮度樣點(diǎn)的方向預(yù)測(cè)的過(guò)程如下(3.1)分別在6種不同的預(yù)測(cè)模式下，對(duì)原來(lái)的4×4采樣點(diǎn)矩陣左邊和上邊的相鄰點(diǎn)A’ M’進(jìn)行處理，得到一個(gè)新的4×4矩陣 w’＝predict’(T’，mode’)；其中T是原始?jí)K左邊和上邊的相鄰點(diǎn)，w’是重建塊，mode’是預(yù)測(cè)模式，predict’是相應(yīng)的處理函數(shù)；(3.2)分別在6種不同的預(yù)測(cè)模式下，進(jìn)行ROD計(jì)算代價(jià)，ROD計(jì)算代價(jià)函數(shù)如下RODnew(t，w，mod e)＝SSD(t，w，mod e)；其中，t是原始?jí)K，w是重建塊，mode是預(yù)測(cè)模式；是4×4原始?jí)K和重構(gòu)塊之間的平方誤差和；RODnew是ROD函數(shù)的簡(jiǎn)化，SSD函數(shù)和H.264中的SSD保持相同；(3.3)選擇ROD計(jì)算代價(jià)最小的模式，作為其亮度預(yù)測(cè)模式，選中的亮度預(yù)測(cè)模式對(duì)應(yīng)的方向，即是方向預(yù)測(cè)結(jié)果；4)、選擇與方向預(yù)測(cè)結(jié)果吻合的樣本數(shù)據(jù)；5)、輸入2D梳狀濾波器，得到最終色度分量C和最終亮度分量Y。dest_path_FDA0000026567270000031.tif
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的場(chǎng)內(nèi)YC分離方法，其特征在 于在所述步驟4)中，與方向預(yù)測(cè)結(jié)果吻合的樣本數(shù)據(jù)為CVBS樣本對(duì)，從復(fù)合視頻信號(hào)樣 本組成的MXM矩陣中的6個(gè)樣本對(duì)中，根據(jù)亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的結(jié)果，挑選對(duì)應(yīng)方向的 CVBS樣本對(duì)；其中M = N/2+1，N為偶數(shù)，且N彡4，則M為奇數(shù)，且M彡5 ；MXM色度樣本矩陣邊界點(diǎn)組成的正方形的對(duì)角線的交點(diǎn)，稱為該CVBS樣本矩陣的中 心樣本點(diǎn)。一個(gè)樣本對(duì)包括 K 個(gè)樣本點(diǎn)，記為 CVBS_(k_1)/2，CVBS_(k_3)/2......，CVBSO,......，CVBS(k_3)/2, CVBS(k_1)/2，M > K彡3，且K為奇數(shù)，K的值由2D梳狀濾波器指定，其中CVBSO是 CVBS樣本矩陣的中心樣本點(diǎn)，其他K-I個(gè)樣本點(diǎn)需滿足以下關(guān)系①和 CVBS 在同一直線上；② CVBS-(H)/2 和 CVBS(k_1)/2，CVBS_(k_3)/2 和 CVBS(K_3)/2，......分別以CVBSO為對(duì)稱的；③CVBS中的色度分量和CVBSO中的色度分量的相位差為180° ；滿足上述關(guān)系的樣本對(duì)，有H= ((Μ+1)/2)Χ((Μ-1)/2)組，且CVBS樣本組成的MXM 矩陣中的所有的樣本對(duì)具有同一個(gè)中心采樣點(diǎn)；亮度樣本的預(yù)測(cè)方向上找到滿足上述定義的CVBS樣本對(duì)；所述步驟5)中，將CVBS樣本對(duì)經(jīng)過(guò)K行2D梳狀濾波器，其中M = N/2+1 > K彡3。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的場(chǎng)內(nèi)YC分離方法，其特征在 于在所述步驟4)中，與方向預(yù)測(cè)結(jié)果吻合的樣本數(shù)據(jù)為色度樣本對(duì)，從色度樣本組成的 MXM矩陣中的6個(gè)樣本對(duì)中，根據(jù)亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的結(jié)果，挑選對(duì)應(yīng)方向的色度樣本 對(duì)；其中M = N/2+1，N為偶數(shù)，且N彡4，則M為奇數(shù)，且M彡5 ；MXM色度樣本矩陣邊界點(diǎn)組成的正方形的對(duì)角線的交點(diǎn)，稱為該色度樣本矩陣的中心 樣本點(diǎn)；一個(gè)樣本對(duì)包括 K 個(gè)樣本點(diǎn)記為 c_(K_1)/2，C_(K_3)/2......，CO，......，c(k_3)/2,c(k_1)/2,m >K > 3，且K為奇數(shù)，K的值由2D梳狀濾波器指定，其中CO是色度樣本矩陣的中心樣本點(diǎn)， 其他K-I個(gè)樣本點(diǎn)需滿足以下關(guān)系①和CO在同一直線上；②C_(K_1)/2和C(K_1)/2， C-(K-3)/2 禾口 C (K-3)/2)，...... 分別以CO為對(duì)稱的；③和CO的相位差為180° ；滿足上述關(guān)系的樣本對(duì)，有H= ((Μ+1)/2)Χ((Μ-1)/2)組，且，色度樣本組成的MXM 矩陣中的所有的樣本對(duì)具有同一個(gè)中心采樣點(diǎn)；在亮度樣本的預(yù)測(cè)方向上找到滿足上述定義的色度樣本對(duì)；所述步驟5)中，對(duì)色度樣本對(duì)進(jìn)行2D梳狀濾波，即得到最終色度分量C，用復(fù)合視頻信 號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)減去最終色度分量C，即可得到最終亮度分量Y。
4.如權(quán)利要求1 3之一所述的一種基于亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的場(chǎng)內(nèi)YC分離方法，其 特征在于所述步驟1)中，對(duì)于PAL制，行間對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)的相位相差90°，需要隔行選??； 而對(duì)于NTSC制，行間采樣點(diǎn)的相位差為180°，選取相鄰行即可。
全文摘要
一種基于亮度樣本的方向預(yù)測(cè)的場(chǎng)內(nèi)YC分離方法，包括以下步驟1)對(duì)復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行4fsc采樣，選擇具有行間對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)的相位差為180°的行間數(shù)據(jù)；2)對(duì)M行行間數(shù)據(jù)采用簡(jiǎn)單YC分離技術(shù)將復(fù)合視頻信號(hào)初步分離為初步亮度信號(hào)和初步色度信號(hào)；3)選擇ROD計(jì)算代價(jià)最小的模式，作為其亮度預(yù)測(cè)模式，選中的亮度預(yù)測(cè)模式對(duì)應(yīng)的方向，即是方向預(yù)測(cè)結(jié)果；4)選擇與方向預(yù)測(cè)結(jié)果吻合的樣本數(shù)據(jù)；5)輸入2D梳狀濾波器，得到最終色度分量C和最終亮度分量Y。本發(fā)明降低成本的同時(shí)保證良好的分離效果。
文檔編號(hào)H04N7/32GK101902653SQ20101021008
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者呂炳赟, 秦興 申請(qǐng)人:杭州愛(ài)威芯科技有限公司