專利名稱：用于降低輪廓的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及圖像顯示系統領域，并且特別地，涉及用于圖像顯示系統中的降低輪廓偽像的方法和系統。
背景技術：
所有傳統的數字視頻信號是在各種視頻處理步驟中被量化的。例如，模數轉換和某些壓縮技術包括量化。量化的一個缺點是量化趨向引起大家知道的具有很低亮度梯度的圖片區域內輪廓的視覺偽像。輪廓發生在圖像信號的量化引起了輪廓出現在輸出圖像中而該輪廓并不存在于輸入圖像的情況。更特別地，當一個輸入信號被量化時一個平滑的圖像梯度可以被轉換成幾個大塊的鄰近像素，其中一個塊中的每個像素被分配一個同樣的圖像信號值。如果這些大塊的鄰近像素不被一個非同質像素區域分隔，這些塊將引起“梯步(stair step)”效應并且原始圖像的平滑曲線將呈現為一系列單色平坦表面。輪廓與人類視覺系統感知一個圖像區域中的圖像亮度上的微小變化的能力有關，其中所述圖像具有圖像亮度上的低的空間變化。如果不足數量的比特位用于表示這樣區域的亮度，人類視覺系統感知逐步發生的并且不是連續方式的亮度上的變化。
本發明的目的在于克服這些缺陷。
發明內容
簡而言之，本發明目的在于檢測一個接收的視頻信號中的輪廓偽像并且通過抖動，通過增加最低有效位到視頻信號中的選定的像素或者通過利用不用的狀態來除去檢測到的偽像。
在附圖中圖1是被配置用來支持本發明的一個示例性的家庭娛樂系統的一個方框圖；圖2是本發明的一個優選的輪廓檢測測試的流程圖；圖3是本發明的一個可選的輪廓檢測測試的流程圖；圖4是本發明的一個降低輪廓技術的流程圖；
圖5是本發明的一個可選的降低輪廓技術的流程圖；圖6是本發明的另一個可選的降低輪廓技術的流程圖；圖7示出了一個示例性的輸入像素成分值序列圖；圖8示出了圖7的輸入像素成分值與由圖5的降低輪廓處理所生成的輸出像素成分值的圖形比較；圖9示出了圖7的輸入像素成分值與由圖4的降低輪廓處理所生成的輸出像素成分值的圖形比較；圖10示出了另一個示例性的輸入像素成分值序列圖；圖11示出了圖10的輸入像素成分值與由圖6的降低輪廓處理所生成的輸出像素成分值的圖形比較。
具體實施例方式
本發明的特征和優點將從下面通過示例的方式的描述中變得更為明顯。
參照圖1，示出了一個根據本發明的原理工作的一個示例性的數字視頻接收系統的方框圖。該視頻接收系統包括一個用于接收和數字化一個被攜帶音頻、視頻和有關數據的信號調制的廣播載波的天線10和輸入處理器15，一個用于接收和解調來自輸入處理器15的數字輸出信號的解調器20，一個輸出信號為經網格編碼的被映射為字節長度數據段的去交織的并經里德-索洛蒙碼(Reed-Solommon)糾錯的譯碼器30。來自譯碼器30的經糾錯的輸出數據為MPEG兼容的傳輸數據流的形式，該數據流包含典型的復用音頻，視頻和數據成分的節目。
該視頻接收系統進一步地包括一個調制解調器80，可以通過電話線連接到一個服務器83或連接服務87，這樣各種格式(如，MPEG，HTML，和/或JAVA)的數據可以由該視頻接收系統通過電話線接收。
處理器25處理從譯碼器30和/或調制解調器80輸出的數據，這樣處理過的數據可以根據由用戶通過一個遙控單元125輸入的請求被顯示在一個顯示單元75或存儲在一個存儲介質105上。更特別地，處理器25包括一個控制器115，該控制器可以解釋通過遠端單元接口120接收的來自遙控單元125的請求，并且可以適當配置處理器25的元件來執行用戶的請求(例如，頻道，網址，和/或在屏顯示(OSD))。在一個典型的模式中，控制器115配置處理器25的元件來提供MPEG譯碼數據和用于在顯示單元75上顯示的OSD。在另一個典型的模式中，控制器115配置處理器25的元件來提供MPEG兼容的數據流用于通過存儲裝置90和存儲接口95存儲在存儲介質105上。在一個更進一步的典型模式中，控制器115配置處理器25的元件用于其它的通信模式，如用于通過服務器83或連接服務87接收雙向(例如，互聯網)的通信。
處理器25包括一個譯碼進程標識符(PID)選擇單元45，用來識別和發送從譯碼器30到傳輸譯碼器55的所述傳輸流中選定的包。來自于譯碼器30的所述傳輸流被傳輸譯碼器55分路出音頻，視頻，和數據成分并由處理器25的其他元件進一步處理，如下面所作的進一步的說明。
提供給處理器25的所述傳輸流包含數據包，該數據包包含節目頻道數據，輔助系統定時信息，和節目特定信息如節目內容收視率，節目觀點比率，和節目指南信息。傳輸譯碼器55傳送這些輔助信息包給控制器115，該控制器解析，比較，并且集合這些輔助信息成等級排列的表。包含用戶選定的節目頻道的各個數據包使用所述集合的節目特定信息被識別和集合。所述系統定時信息包含一個時間參考指示器和相關的修正數據(例如一個白天存儲時間指示器和調整時間飄移，年度跳躍等等的偏移信息)。該定時信息足可以滿足一個譯碼器來轉換所述時間參考指示器為時鐘(例如，美國東海岸時間及日期)，用來由節目的廣播者建立一個節目將來發送的時間和日期。所述時鐘可用于啟動預定的節目處理功能，如節目播放，節目錄制和節目錄制重放。進一步地，所述節目特定信息包含有條件的訪問，網絡信息，以及識別和鏈接數據，使圖1的系統能夠調到想要的頻道以及集合數據包來組成完整的節目。
傳輸譯碼器55提供MPEG兼容的視頻，音頻，以及子圖片流給MPEG譯碼器65。該視頻和音頻流包含表示所選定的頻道節目內容的壓縮的視頻和音頻數據。該子圖片數據包含與所述頻道節目內容相關的信息如收視率信息，節目說明信息，以及類似的信息。
MPEG譯碼器65與一個隨機訪問存儲器(RAM)67協作用來譯碼和解壓縮來自傳輸譯碼器55的所述MPEG兼容的打包的音頻和視頻數據并且提供解壓縮的節目的有代表性的像素數據給顯示處理器70。譯碼器65也集合，比較和解釋來自傳輸譯碼器55的子圖片數據，以便產生格式化的節目指南數據用于輸出到一個內部OSD模塊(未示出)。該OSD模塊與RAM67協作處理所述子圖片數據和其他的信息來產生所映射數據的像素，該所映射數據表示字幕，控制，以及包括可選的菜單選項和用于在顯示裝置75上表示的其他條目的信息菜單顯示。所顯示的控制和信息菜單使用戶能夠選擇節目觀看和預定將來的節目處理功能，所述節目處理功能包括調頻接收選定的節目來觀看，錄制節目到存儲介質105上，以及從介質105上重放錄制的節目。
所述控制與信息顯示，包括由所述OSD模塊(未示出)產生的文本與圖形，是在控制器115的控制下以覆蓋像素圖形數據的形式產生的。來自所述OSD模塊的覆蓋像素圖形數據是在控制器115的控制下與來自MPEG譯碼器65的解壓縮像素有代表性數據相結合并同步的。表示一個在選定的頻道上的視頻節目的結合的像素圖形數據與相關的子圖片數據一起被顯示處理器70編碼并輸出到顯示裝置75上用于顯示。
本發明的原理可以用于陸地，電纜，衛星，DSL，互聯網或計算機網絡廣播系統，其中編碼類型或調制方式可以改變。這樣的系統可以包括例如非MPEG兼容系統，其中該系統包括其他類型的編碼數據流和其他方法傳送節目特定信息。進一步地，盡管所公開的系統被描述為處理廣播節目，這只是示例性的。圖1的結構不是唯一的。其他的結構可以根據本發明的原理來獲得以完成同樣的目的。
一般而言，圖2-6示出了本發明的輪廓檢測和降低處理。本發明的處理在像素挨著像素的基礎上優選地用于像素的預定間距(例如，一維水平和/或垂直像素間距，多維像素間距如兩維正方形的像素或圓形像素間距，或該領域熟練技術人員已知的任何其他像素間距)的成分值(例如，紅(R)，綠(G)，和藍(B)成分值)，并且可以整體地或部分地在顯示處理器70(圖1所示)的可編程的指令下實現。可選地，本發明的處理可以以硬件的方式在輪廓檢測和降低電路中實現。
現在參照圖2，示出了本發明的一個優選的輪廓檢測處理200。一啟動，在步驟205，顯示處理器70識別預定間距的像素成分值(例如，一個8像素間距)。在預定像素間距被識別出之后，顯示處理器70在步驟210中確定預定像素間距的最大與最小像素成分值。接下來，在步驟215中，顯示處理器70確定是否該最大成分值減去最小成分值小于預定的閾值“N”。選定為“N”的值取決于輪廓，該輪廓正在被防止和/或預期出現在接收的視頻信號中。例如，如果一個接收的視頻信號中的所有狀態或視頻信號值被預期為被使用并且如果輪廓仍舊被期待，設置“N”等于2是適當的。然而，如果每個第三狀態或圖像值被預期為被使用(即，有不使用的狀態或圖像值)，設置“N”等于4將是一個更適當的選擇。如果所述最大成分值減去最小成分值不小于預定的閾值“N”，在步驟220中顯示處理器70不改變預定像素間距(例如，所述8像素間距的第4個像素成分值不改變)的中心(或接近中心)像素成分值。如果最大成分值減去最小成分值小于預定的閾值“N”，在步驟225中顯示處理器70根據如下進一步詳細討論的圖4，圖5或圖6的降低輪廓處理來替換中心(或接近中心)像素值。
現在參照圖3，示出了本發明的一個可選的輪廓檢測處理300。一啟動，在步驟305中，顯示處理器70識別像素成分值的預定間距(例如，一個8像素間距)。然后，顯示處理器70在步驟310中計算整個預定像素間距上的連續像素成分值的總和。接下來，在步驟315中，顯示處理器70將預定像素間距(例如，8像素)的中心或接近中心的像素成分值乘以該像素間距的像素成分值(例如，8)的總數。在步驟320中，顯示處理器70然后計算所乘的像素成分值與像素成分值總和之間的差值的絕對值。接下來，在步驟325中，顯示處理器70確定所計算的差值的絕對值是否在預定范圍之內。一個示例性的范圍是所計算的差值的絕對值是否大于3且小于9。如果不是，顯示處理器70在步驟330中不改變中心像素值。如果是，顯示處理器70在步驟335中根據如下進一步詳細討論的圖4，圖5或圖6的降低輪廓處理來替換中心(或接近中心)像素值。
現在參照圖4，示出了本發明的一個降低輪廓處理400。在確定圖2的大小差值測試或圖3的平均測試已經通過之后，在步驟405中，顯示處理器70開始執行降低輪廓處理400。最初，顯示處理器70在步驟410中計算預定像素間距的平均像素成分值。接下來，在步驟415中，顯示處理器70降低(例如，四舍五入或舍位)所述平均像素成分值到預定位寬(即，該像素成分值的原始位寬加上最低有效位(LSB)的附加數目)。然后，在步驟420中顯示處理器70用降低的平均值替換中心或近中心像素成分值(例如，8像素間距的第4個像素值)。在步驟425中，顯示處理器70然后根據輪廓檢測處理200(如圖2所示)和/或輪廓檢測處理300(如圖3所示)測試下一個像素成分值。一個輸入像素成分值的示例性序列(如圖7所示)和由降低輪廓處理400生成的輸出像素成分值序列的圖形比較在圖9中示出，其中增加了單個的LSB。
現在參照圖5，示出了本發明的一個可選的降低輪廓處理500。在確定圖2的大小差值測試或圖3的平均測試已經通過之后，在步驟505中，顯示處理器70開始執行降低輪廓處理500。最初，顯示處理器70在步驟510中計算預定像素間距的平均像素成分值。接下來，在步驟515中，顯示處理器70降低(例如，四舍五入或舍位)所述平均值到最近的整數以生成一個新的像素成分值。然后，在步驟520中顯示處理器70用降低的平均像素成分值替換中心或近中心像素成分值(例如，8像素間距的第4個像素值)。在步驟525中，顯示處理器70然后根據輪廓檢測處理200(如圖2所示)和/或輪廓檢測處理300(如圖3所示)測試下一個像素成分值。一個輸入像素成分值的示例性序列(如圖7所示)和由降低輪廓處理500生成的輸出像素成分值序列的圖形比較在圖8中示出。
現在參照圖6，示出了本發明的另一個可選的降低輪廓處理600。在確定圖2的大小差值測試或圖3的平均測試已經通過之后，在步驟605中，顯示處理器70開始執行降低輪廓處理600。最初，顯示處理器70在步驟610中計算預定像素間距的平均像素成分值。例如，如果8像素間距的每個像素成分值的位寬是8位，所述平均像素成分值的位寬將是11位。接下來，在步驟615中，顯示處理器70增加一個抖動信號到所述平均值以便生成一個新的像素成分值。該抖動信號可以是一個交替的信號如(但不局限于)交替的1和0的一串(例如，1，0，1，0，1，0…)或者該抖動信號可以用一個遞歸的環形電路來實現，如本領域的熟練技術人員所已知的。例如，一個交替的1和0的二態抖動信號可以使用一個9位加法器加到所述11位平均值上。為此，所述11位平均值通過丟棄該11位平均值的兩個最低有效位(LSB)然后將所述二態抖動信號(通過所示9位加法器)加到所述9位平均值的最低有效位從而被舍位到9位平均值。在一個可選的方法中，所述二態抖動信號可以通過使用一個11位加法器被加到所述11位平均值上。為此，該二態抖動信號(通過11位加法器)被加到所述11位平均值的第三個LSB上。接下來，在步驟620中顯示處理器70舍位該抖動的像素成分值到想要的位寬(例如，該像素成分值的原始位寬)。例如，該9位抖動平均值通過舍棄LSB被舍位到一個8位抖動平均值或者該11位抖動信號通過舍棄3個LSB被舍位到一個8位抖動平均值。然后，在步驟625中，顯示處理器70用舍位的像素成分值替換中心或近中心像素成分值(例如，8像素間距的第4個像素值)。在步驟630中，顯示處理器70然后根據輪廓檢測處理200(如圖2所示)和/或輪廓檢測處理300(如圖3所示)測試下一個像素成分值。一個輸入像素成分值的示例性序列(如圖10所示)和由降低輪廓處理600生成的輸出像素成分值序列的圖形比較在圖11中示出。
盡管本發明通過結合優選實施例進行了說明，很明顯可以在不背離如下所附的權利要求中所定義的發明宗旨和發明范疇的情況下對實施例做出各種變化。
權利要求
1.一種降低圖像顯示中的輪廓偽像的方法，該方法包括步驟接收一個視頻信號，該接收的視頻信號包含多個像素；識別所述接收的視頻信號中的像素間距，該像素間距包含預定數量的像素；檢測(215)所識別的像素間距上的輪廓偽像的存在；并且處理(225)所識別的像素間距上的像素以便降低所檢測的輪廓偽像。
2.如權利要求1所述的方法，其中檢測輪廓偽像的存在的步驟進一步包括檢測(210)所識別的像素間距上的最大像素值和最小像素值；計算(215)所述最大像素值和最小像素值之間的差值；并且確定(215)所計算的差值是否小于一個預定的閾值。
3.如權利要求1所述的方法，其中檢測輪廓偽像的存在的步驟進一步包括計算(310)整個識別的像素間距上的連續像素值的總和；用所識別的像素間距上的像素的總數乘以(315)所識別的像素間距的中心或近中心上的像素；計算(320)所述被乘的像素和所述計算的像素值的總和之間的差值；計算(320)所述差值的絕對值；并且確定(325)所計算的差值的絕對值是否在預定的范圍之內。
4.如權利要求1所述的方法，其中處理步驟進一步包括步驟計算(410)所識別的像素間距的平均像素值；降低(415)所述平均像素值到預定的位寬，該預定的位寬大于所識別的像素間距上的各個像素的位寬；替換(420)所識別的像素間距的中心或近中心的像素為所述降低的平均像素值。
5.如權利要求1所述的方法，其中處理步驟進一步包括步驟計算(610)所識別的像素間距的平均像素值；抖動(615)所述平均像素值以生成一個替換的像素值；并且替換(620)所識別的像素間距的中心或近中心的像素為所述替換的像素值。
6.如權利要求1所述的方法，其中處理步驟進一步包括步驟計算(510)所識別的像素間距的平均像素值；降低(515)所述平均像素值到最近的整數以生成一個替換的像素值；并且替換(520)所識別的像素間距的中心或近中心的像素為所述替換的像素值。
7.如權利要求1所述的方法，其中所識別的像素間距為水平像素間距。
8.如權利要求1所述的方法，其中所識別的像素間距為垂直像素間距。
9.如權利要求1所述的方法，其中所識別的像素間距為多維像素間距。
10.如權利要求1所述的方法，其中對所接收的視頻信號中的每個像素識別一個像素間距。
11.如權利要求1所述的方法，其中多個像素的每個像素包含三個像素成分并且分別對每個像素成分執行識別，檢測，和處理步驟。
12.一種用于降低圖像顯示中的輪廓偽像的系統，該系統包括用于接收(10-67)一個視頻信號的裝置，該接收的視頻信號包含多個像素；用于識別(70)所述接收的視頻信號中的像素間距的裝置，該像素間距包含預定數量的像素；用于檢測(70)所識別的像素間距上的輪廓偽像的存在的裝置；以及用于處理(225)所識別的像素間距上的像素以便降低所檢測的輪廓偽像的裝置。
13.如權利要求12所述的系統，其中用于檢測輪廓偽像的存在的裝置進一步包括用于檢測(210)所識別的像素間距上的最大像素值和最小像素值的裝置；用于計算(215)所述最大像素值和最小像素值之間的差值的裝置；以及用于確定(215)所計算的差值是否小于一個預定的閾值的裝置。
14.如權利要求12所述的系統，其中用于檢測輪廓偽像的存在的裝置進一步包括用于計算(310)整個識別的像素間距上的連續像素值的總和的裝置；用于將所識別的像素間距上的像素的總數乘以(315)所識別的像素間距的中心或近中心上的像素的裝置；用于計算(320)所述被乘的像素和所述計算的像素值的總和之間的差值的裝置；用于計算(320)所述差值的絕對值的裝置；并且用于確定(325)所計算的差值的絕對值是否在預定的范圍之內的裝置。
15.如權利要求12所述的系統，其中用于處理的裝置進一步包括用于計算(410)所識別的像素間距的平均像素值的裝置；用于降低(415)所述平均像素值到預定的位寬的裝置，其中該預定的位寬大于所識別的像素間距上的各個像素的位寬；并且用于替換(420)所識別的像素間距的中心或近中心的像素為所述降低的平均像素值的裝置。
16.如權利要求12所述的系統，其中用于處理的裝置進一步包括用于計算(610)所識別的像素間距的平均像素值的裝置；用于抖動(615)所述平均像素值以生成一個替換的像素值的裝置；并且用于替換(625)所識別的像素間距的中心或近中心的像素為所述替換的像素值。
17.如權利要求12所述的系統，其中用于處理的裝置進一步包括用于計算(510)所識別的像素間距的平均像素值的裝置；用于降低(515)所述平均像素值到最近的整數以生成一個替換的像素值的裝置；并且用于替換(520)所識別的像素間距的中心或近中心的像素為所述替換的像素值的裝置。
18.如權利要求12所述的系統，其中所識別的像素間距為水平像素間距。
19.如權利要求12所述的系統，其中所識別的像素間距為垂直像素間距。
20.如權利要求12所述的系統，其中所識別的像素間距為多維像素間距。
21.如權利要求12所述的系統，其中為所接收的視頻信號中的每個像素識別一個像素間距。
22.如權利要求12所述的系統，其中多個像素的每個像素包含三個像素成分并且分別為每個像素成分運行識別裝置，檢測裝置，和處理裝置。
全文摘要
本發明目的在于檢測一個接收的視頻信號(10)中的輪廓偽像并且通過抖動和/或通過增加最低有效位到視頻信號中的選定的像素來降低檢測到的偽像。通過應用大小差值測試和/或平均測試到預定的像素間距來檢測輪廓偽像。通過替換一個替換像素為所述像素間距的選定像素來降低偽像。通過為所述預定像素間距計算(70)一個平均像素值，通過降低(例如，四舍五入或舍位)所述平均像素值到大于所述預定像素間距的像素的位分辨率的一個位分辨率，或者通過增加一個抖動信號到所述平均像素值來生成一個替換像素。
文檔編號H04N5/21GK1623165SQ03802653
公開日2005年6月1日 申請日期2003年1月17日 優先權日2002年1月25日
發明者唐納德·亨利·威利斯, 約翰·艾倫·黑格 申請人:湯姆森許可公司