專利名稱：亮度與顏色分離的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于從合成彩色電視信號中提取一個亮度信號和兩個顏色信號的亮度和顏色分離濾波器單元，該合成彩色電視信號包括一個在子載波上調制的色度信號，該子載波位于該亮度信號的頻譜的高頻部分中。
本發明還涉及一種圖像處理設備，其包括-接收裝置，用于接收一個合成彩色電視信號，該合成彩色電視信號包括一個在子載波上調制的色度信號，該子載波位于一個亮度信號的頻譜的高頻部分中；以及-一個亮度和顏色分離濾波器單元，用于從該合成彩色電視信號中提取該亮度信號和兩個顏色信號。
本發明還涉及一種從一個合成彩色電視信號中提取一個亮度信號和兩個顏色信號的方法，該合成彩色電視信號包括一個在子載波上調制的色度信號，該子載波位于該亮度信號的頻譜的高頻部分中。
本發明還涉及一種由一個計算機裝置加載的計算機程序產品，其包括用于從一個合成彩色電視信號中提取一個亮度信號和兩個顏色信號的指令，該合成彩色電視信號包括一個在子載波上調制的色度信號，該子載波位于該亮度信號的頻譜的高頻部分中，該計算機裝置包括處理單元和一個存儲器。
隨著HDTV電視機在許多市場中變得容易獲得，數字電視得到迅速地普及。然而，對于可預見的將來，預期模擬電視仍然是最重要的電視標準。隨著顯示出高得多的分辨率的日益增大的電視的出現，解碼模擬電視信號的持續的質量改進是理想的。
持續存在于模擬電視中的許多偽像是由合成彩色視頻信號中的亮度和色度的有缺陷的分離造成的。需要這一分離的原因是由于通過在該亮度(也就是灰度值(Y)頻譜)的高頻部分中的一個子載波上調制色度分量(C)來發送該色度分量(C)這一事實，如
圖1所示。由于兩個分量共享相同的頻率空間，所以在接收機側對它們的分離只能是有缺陷的，并且通常導致已知為串色和串亮的偽像。
第一種低成本的PAL和NTSC解碼器使用水平帶通/陷波濾波器以用于Y/C分離。參見文獻“Video demystifieda handbook for the digitalengineer 3rd edition(視頻揭密數字工程師手冊第三版)”中的第428-433頁，作者K.Jack，Eagle RockLLH Technical Publishing，2001年，ISBN 1-878707-56-6。這里，雖然亮度路徑中的陷波濾波器抑制了大多數的色度，但是也衰減了高頻亮度。類似地，色度路徑中的帶通濾波器通過色度，但是也通過了高頻亮度。因此，這些解碼器遭受了水平亮度分辨率損失以及嚴重的串亮和串色偽像。
第二種更先進的解碼器旨在通過使用所謂的梳狀濾波器改進Y/C分離。例如參見文獻“Three-dimensional pre-and post-filtering for PALTV signals(針對PAL電視信號的三維預濾波與后濾波)”，作者D.Teichner，IEEE Transactions in Consumer Electronics，第34卷(1988)，第一期，第205-227頁。這種解碼器利用特定的垂直相鄰或時間上相鄰的樣本的相反的子載波相位來從色度中分離亮度。其基本原理可以通過選取一個以任意相位φ編碼的合成PAL樣本F1來解釋F1＝Y+Usin(φ)+Vcos(φ)(1)以及一個以180°+φ編碼的第二樣本F2，假定它是從完全相同的亮度和色度值編碼的F2＝Y+Usin(φ+180°)+Wcos(φ+180°)F2＝Y-Usin(φ)-Vcos(φ)(2)現在，F1和F2相加并隨后除以2，得到分離的亮度Y，而F1和F2相減并隨后除以2，得到調制的色度Usin(φ)+Vcos(φ)。這意味著如果F1和F2的確是從高度相關的YUV值編碼的話，則沒有缺陷的Y/C分離是可能的。
當前現有技術的梳狀濾波器通過沿著所檢測的最高相關性的方向進行濾波來自適應地組合各種空間和時間梳狀濾波器。參見文獻“Video-Signal verarbeitung”第115-118頁，作者C.Hentschel，StuttgartTeubner，1998，ISBN 3-519-06250-X。(也參見圖2)。然而，特別在垂直詳細描述的和/或運動區域中，由于所需要的相反子載波相位，可獲得的梳狀濾波方向通常太受限制。因而，即使現代3D梳狀濾波器也遭受了串擾偽像和分辨率損失。
本發明的一個目的是提供一種在開頭段落中描述的具有改進的亮度和顏色分離的濾波器單元。
實現本發明的目的在于，所述濾波器單元被設置為基于從合成彩色電視信號導出的第一、第二和第三樣本來計算一組值當中的至少一個值，該組值包括一個特定輸出像素的輸出亮度值、該特定輸出像素的第一顏色值以及該特定輸出像素的第二顏色值，其中該第一、第二和第三樣本具有相互不同的子載波相位。為了增加能夠選擇用于Y/C分離的高度相關的樣本的可能性，可能的樣本組與現有技術濾波器相比被擴展了。所述擴展是通過考慮與當前樣本具有非相反子載波相位關系的樣本來實現的。通過將這些樣本包括在候選組中，提高了解碼質量(即亮度和顏色分離質量)。
根據本發明的濾波器單元的工作方式是基于以下事實，即所接收的輸入樣本F1引入三個未知的變量(即亮度值Y、第一顏色值U和第二顏色值V)以及一個已知值(即局部再生成的子載波相位α)。基本的代數表明，如果給出三個線性等式，就可以解出這三個未知的變量。因此，需要至少三個輸入樣本來計算所述三個未知變量。
根據本發明的濾波器單元的一個實施例包括一個樣本獲取單元，用于從合成彩色電視信號的三個部分中獲取第一、第二和第三樣本，所述三個部分對應于三個連續的圖像，該樣本獲取單元由一個用于計算運動矢量的運動估計器控制，所述運動矢量表示所述三個連續圖像的各部分之間的運動。根據本發明的該實施例的優點在于，可以選擇沿局部估計的運動軌跡定位的三個樣本。因此，即使在運動的情況中，也可以實現相對良好的亮度和顏色分離。運動估計可以基于合成彩色電視信號來執行。優選地，例如通過一個水平帶通/陷波濾波器執行一個初始亮度和顏色分離。隨后，該初始亮度和顏色分離的輸出被應用于運動估計。
根據本發明的濾波器單元的另一實施例包括一個樣本獲取單元，用于從合成彩色電視信號的三個部分中獲取第一、第二和第三樣本，所述三個部分對應于單個圖像，該樣本獲取單元被一個用于估計該單個圖像中的邊緣指向的裝置控制。根據本發明的該實施例的優勢在于，可以選擇沿局部估計的邊緣定位的三個樣本。這三個樣本相關的可能性是相對較高的。而且相對于該圖像的像素矩陣成對角線(即任何任意角度)的邊緣被檢測，并且對于根據本發明的濾波器單元是有用的。在現有技術濾波器單元中，所應用的樣本的相對位置是嚴格的。換句話說，在現有技術濾波器中，樣本的選擇是受限制的。
根據本發明的濾波器單元的一個實施例包括-一個第一低通濾波器，用于濾波兩個顏色信號中的第一個；-一個第二低通濾波器，用于濾波兩個顏色信號中的第二個；-一個連接到該第一低通濾波器和該第二低通濾波器的調制器，用于再調制所述兩個顏色信號中已濾波的第一個以及所述兩個顏色信號中已濾波的第二個；以及-一個減法單元，用于從合成彩色電視信號中減去該調制器的輸出。
優選地，該第一和第二低通濾波器具有與應用于PAL或NTSC編碼器中的低通濾波器相匹配的特性，例如1.3MHZ，并且該調制器被設置為利用應用于PAL或NTSC編碼器中的子載波來進行調制。根據本發明的該實施例的優勢在于，實現了進一步改進的Y/C分離。
根據本發明的濾波器單元的一個實施例包括一個空間上變換單元，用于基于對從合成彩色電視信號中提取的樣本的插值來計算第一、第二和第三樣本。通過該空間上變換單元，該組樣本被進一步增加，結果得到甚至更高的能夠選擇相對良好地相關的三樣本組的可能性。
本發明的另一目的是提供一種在開頭段落中描述的具有改進的亮度和顏色分離的圖像處理設備。
實現本發明的該目的在于，所述濾波器單元被設置為基于從合成彩色電視信號導出的第一、第二和第三樣本來計算一組值中的至少一個值，該組值包括一個特定輸出像素的輸出亮度值、該特定輸出像素的第一顏色值以及該特定輸出像素的第二顏色值，其中該第一、第二和第三樣本具有相互不同的子載波相位。可選擇地，該圖像處理設備包括一個用于顯示由所述亮度信號和所述兩個顏色信號表示的圖像的顯示裝置。該圖像處理設備可以是一個TV。
本發明的又一目的是提供一種在開頭段落中描述的產生改進的亮度和顏色分離的方法。
實現本發明的該目的在于，基于從合成彩色電視信號中導出的第一、第二和第三樣本來計算一組值中的至少一個值，該組值包括一個特定輸出像素的輸出亮度值、該特定輸出像素的第一顏色值以及該特定輸出像素的第二顏色值，其中該第一、第二和第三樣本具有相互不同的子載波相位。
本發明的另一目的是提供一種在開頭段落中描述的產生改進的亮度和顏色分離的計算機程序產品。
實現本發明的該目的在于，該計算機程序產品在被加載后提供具有執行以下步驟的能力的處理單元基于從合成彩色電視信號導出的第一、第二和第三樣本來計算一組值中的至少一個值，該組值包括一個特定輸出像素的輸出亮度值、該特定輸出像素的第一顏色值以及該特定輸出像素的第二顏色值，其中該第一、第二和第三樣本具有相互不同的子載波相位。
濾波器單元的各種修改和變化可以對應于所描述的方法的修改和變化。
參照下面描述的實現方式和實施例以及附圖來說明根據本發明的濾波器單元、圖像處理設備、方法以及計算機程序產品的這些和其它方面，其中圖1示意性地示出合成PAL視頻信號的頻譜；圖2示意性地示出連續場的相鄰視頻行中的樣本的子載波相位；圖3A示意性地示出根據本發明的濾波器單元；圖3B示意性地示出圖3A的濾波器單元的亮度路徑的細節；圖3C示意性地示出圖3A的濾波器單元的第一顏色路徑的細節；圖3D示意性地示出圖3A的濾波器單元的第二顏色路徑的細節；圖3E示意性地示出圖3A的濾波器單元的標準化路徑的細節；圖4A和4B示意性地示出根據本發明的濾波器單元，其包括一個被運動估計器控制的樣本獲取單元；圖5A和5B示意性地示出根據本發明的濾波器單元，其包括一個被邊緣檢測單元控制的樣本獲取單元；圖6示意性地示出根據本發明的濾波器單元，其包括一個再調制單元；
圖7示意性地示出根據本發明的濾波器單元以及一個上變換單元；以及圖8示意性地示出根據本發明的圖像處理設備。
貫穿所有附圖，相同的附圖標記用于表示相似的部件。
圖1示意性地示出合成PAL視頻信號的頻譜。為了理解Y/C分離中包含的問題，必須明白用于傳輸模擬彩色電視信號的標準，諸如ITU-R BT.470中描述的PAL、NTSC和SECAM標準。對于這些標準，對于現存的黑白電視的向后兼容性的要求規定色度(C)的傳輸必須在對于灰度級(Y)可用的頻帶內發生。
對于PAL，色度分量U和V被正交地幅度調制在4.43MHZ的子載波頻率上。所得到的合成PAL視頻信號的一維頻譜在圖1中示出。另外，V分量的符號(所謂的V開關(V-switch))每隔一行被反轉以便減小相位誤差的影響。更為正式地，在等式3中描述上面的內容，其中 表示給定場n中的像素位置，Fsc表示子載波頻率并且F表示所得到的合成PAL信號。
F(x→,n)=Y(x→,n)+U(x→,n)sin(2πFsct)±V(x→,n)cos(2πFsct)---(3)]]>對于NTSC，稍為不同地定義的色度分量I和Q被正交地幅度調制在3.58MHZ的子載波頻率上。由于沒有交替的符號被應用于任一色度分量，對于相位誤差的靈敏度增加，從而可能導致解碼畫面的錯誤的色調。其一維頻譜類似于PAL，除了現在可獲得的視頻帶寬被限制于大約4.2MHZ以外。等式4正式地定義NTSC編碼F(x→,n)=Y(x→,n)+I(x→,n)sin(2πFsct)+Q(x→,n)cos(2πFsct)---(4)]]>本說明書的剩下部分討論PAL合成彩色視頻信號的Y/C分離。然而，使用相等的V開關，NTSC的Y/C分離幾乎與所描述的PAL信號的分離完全相同。首先提供對現有技術Y/C分離濾波器的簡短說明。
在電視接收機處，所需要的Y和C的分離只能是有缺陷的，因為兩個分量共享相同的頻率空間。早先用于PAL和NTSC合成視頻信號的解碼器使用兩個簡單的一維水平濾波器，以便從該合成信號中分離亮度和色度。這些濾波器是所謂的陷波和帶通濾波器。
在亮度路徑中，陷波濾波器抑制子載波頻率附近的頻率，以便消除水平色度分量。由于陷波濾波器的小阻帶，高頻色度分量由于出現在水平有色過渡(colored transition)上所以將被不充分地衰減。這引入從色度到亮度的串擾，從而導致所謂的串亮偽像。此外，亮度分辨率顯著地降低，這是由于陷波濾波器抑制了阻帶中的任何亮度分量。
在色度路徑中，帶通濾波器從合成信號中分離高頻分量。雖然帶通濾波器的通帶主要包含色度信息，但是高頻亮度也是存在的。此外，將發生串擾，因為高頻亮度將被解碼為色度，從而導致所謂的串色偽像。
如果水平相鄰樣本的亮度和色度值是完全相等的，則帶通和陷波濾波器可以實現無缺陷的Y/C分離，因為在這里頻譜包括子載波頻率下的DC亮度分量和色度分量。然而，如果沿水平軸的相關性不足夠，則所述頻譜包括高頻亮度和/或色度分量。現在水平分離是有缺陷的，并且導致解碼信號中的串擾偽像。
在其中水平相鄰樣本是不充分地相關的區域中，另外的用于Y/C分離的方法是理想的。為了這個目的，所謂的梳狀濾波器可以被用于沿垂直或時間軸分離亮度和色度。其基本原理類似于標準解碼器的原理，也就是通過需要的頻率分量并且抑制不需要的頻率分量。
然而，亮度和色度現在用fh(行頻率)以及fv(畫面頻率)的諧波調制。與所選擇的PAL和NTSC的子載波頻率一起，這導致在存在充分相關性的方向中的交錯且非重疊的亮度和色度頻率分量。例如，在畫面的非運動區域中，樣本沿著時間軸是高度相關的，并且因而亮度和色度分量沿著該軸是交錯并且非重疊的。具有在該特定方向中的梳形幅度響應的濾波器因此可以被用于分離亮度和色度。
一個典型的梳狀濾波器實現方式使用兩個具有相反的相對相位的樣本，也就是具有相差180°的相位，以便分離亮度和色度。參見等式1和2。
然而，只有在兩個合成樣本是從完全相等的Y、U和V值編碼的情況下，無缺陷的分離才是可能的。僅僅在這種情況中，亮度和色度頻率分量的位置才對應于梳狀濾波器的相應位置。因此，沿著梳狀濾波方向需要充分的相關性，以便防止解碼誤差。這類似于水平帶通/陷波濾波器，其中沿著水平軸需要充分的相關性。
標準梳狀濾波器的固有的缺陷是符合需要的相位關系、并且空間和/或時間相鄰的樣本的低密度。由于該受限制的樣本組，將發生沒有一個鄰近樣本相對于當前樣本展現出充分的相關性的情況，因此導致解碼視頻中的偽像。
圖2示意性地示出連續場1A、1B、2A、2B、3A、3B和4A中的相鄰視頻行313、1、314、2、315和3中的樣本202、204、208、210、214和216的子載波相位。這里，箭頭等于子載波相位，例如向上指表示0°并且向右指表示90°。除此之外，描述了用于標準梳狀濾波器的樣本對206、212和218-樣本202和204的樣本對206對應于一個行梳狀濾波器；-樣本208和210的樣本對212對應于一個幀梳狀濾波器；以及-樣本214和216的樣本對218對應于一個場梳狀濾波器。
圖3A示意性地示出根據本發明的濾波器單元300。特別地，圖3A示意性地示出一個PAL解碼器。向濾波器單元300提供一個合成彩色電視信號CVBS，其包括一個在子載波上調制的色度信號，該子載波位于亮度信號的頻譜的高頻部分中。濾波器單元300的輸出包括一個亮度信號Y、一個第一顏色信號U和一個第二顏色信號V。濾波器單元300包括-一個樣本獲取單元302，其被設置為從所接收的合成彩色電視信號CVBS獲得第一樣本F1、第二樣本F2和第三樣本F3并且再生成對應于用于編碼視頻數據的子載波的三個信號α、β和γ；-一個第一處理單元304，用于計算第一中間信號Yn。圖3B示意性地示出第一處理單元304的細節；-一個第二處理單元306，用于計算第二中間信號Un。圖3C示意性地示出第二處理單元306的細節；-一個第三處理單元308，用于計算一個第三中間信號Vn。圖3D示意性地示出第二處理單元308的細節；-一個第四處理單元310，用于計算第四中間信號D。圖3E示意性地示出第四處理單元310的細節；以及-一個除法單元312，用于基于中間信號Yn、Un、Vn和D來計算亮度信號Y、第一顏色信號U和第二顏色信號V。
樣本獲取單元302、處理單元304-310以及除法單元312可以用一個處理器實現。通常，這些功能在軟件程序產品的控制下實現。在執行期間，通常該軟件程序產品被加載到一個存儲器中，例如RAM，并且從那里執行。該程序可以從一個背景存儲器(例如ROM、硬盤或者磁和/或光存儲器)中加載，或者可以通過網絡(例如因特網)加載。可選擇地，一個專用集成電路提供所公開的功能。應注意，不同的處理單元304-310中的正弦和余弦計算單元可以被共享。
濾波器單元300被設置為基于從合成彩色電視信號CVBS中導出的第一樣本F1、第二樣本F2和第三樣本F3來計算一個特定輸出像素的輸出亮度值、該特定輸出像素的第一顏色值以及該特定輸出像素的第二顏色值，其中所述第一、第二和第三樣本具有相互不同的子載波相位。
所接收的合成樣本F(x，n)引入三個未知的變量(即Y、U和V值)以及一個已知值(也就是局部再生成的子載波相位ωt)。基本的代數表明，給出三個線性等式就可以解出這三個未知變量。這意味著從Y、U和V值編碼的三個合成樣本可以被用于準確地分離Y、U和V分量。然而，在合成樣本是從不完全相同的Y、U和V值編碼的情況中，無缺陷的分離是不可能的，并且在解碼值中將出現誤差。
為了更詳細地討論具有非相反相位的樣本的解碼，應該考慮關于三個合成樣本的V開關的兩種情況-所有三個樣本的V開關是完全相等的；或者-三個樣本中的一個相對于其它樣本具有不同的V開關。
因此，在具有完全相等的V開關的樣本解碼與具有不完全相等的V開關的樣本解碼之間做出區分。雖然下列的計算適用于PAL信號，但是關于具有完全相等的V開關的PAL信號，相同的原理也適用于NTSC。于是，色度分量I和Q代替U和V被使用。
在完全相等的V開關的情況中，考慮從相同的Y、U和V值編碼的三個合成樣本，如等式5中所示。為了獲得三個獨立的等式，相位被選擇為不相等的，也就是α≠β≠γ。此外，所有V分量的V開關被選擇為正的。在所有負的V開關的情況中，情況是完全相同的，除了解碼的V分量的符號是反轉的之外。
F1＝Y+U·sin(α)+V·cos(α)F2＝Y+U·sin(β)+V·cos(β) (5)F3＝Y+U·sin(γ)+V·cos(γ)通過對于Y、U和V分量解出這三個線性等式，獲得等式6和7中的表達式。這里，根據三個原始合成樣本和它們的對應的子載波相位來表示Y、U和V分量。
Yn=+F1·sin(β)·cos(γ)-F1·sin(γ)·cos(β)+F2·sin(γ)·cos(α)-F2·sin(α)·cos(γ)+F3·sin(α)·cos(β)-F3·sin(β)·cos(α)]]>Un=+F1·cos(β)-F1·cos(γ)+F2·cos(γ)-F2·cos(α)+F3·cos(α)-F3·cos(β)]]>Vn=+F1·sin(γ)-F1·sin(β)+F2·sin(α)-F2·sin(γ)+F3·sin(β)-F3·sin(α)]]>D=+sin(α)·cos(β)-sin(α)·cos(γ)+sin(β)·cos(γ)-sin(β)·cos(α)+sin(γ)·cos(α)-sin(γ)·cos(β)]]>其中Y=YnD,U=UnD,V=VnD]]>對于具有不完全相等的V開關的樣本可以執行類似的計算。可以區分兩種情況-一個合成樣本的V開關是正的，而其余的樣本具有負的V開關；或者-一個合成樣本的V開關是負的，而其余樣本具有正的V開關。
第一種情況在等式8中示出，而第二種情況不作討論，因為除了解碼的V分量的符號是反轉的之外都是完全相同的。
F1＝Y+U·sin(α)+V·cos(α)F2＝Y+U·sin(β)+V·cos(β)(8)F3＝Y+U·sin(γ)+V·cos(γ)通過對于Y、U和V分量解出這些等式，可以獲得等式9和10中描述的表達式。
Yn=+F1·sin(β)·cos(γ)-F1·sin(γ)·cos(β)-F2·sin(γ)·cos(α)-F2·sin(α)·cos(γ)+F3·sin(α)·cos(β)+F3·sin(β)·cos(α)]]>Un=+F1·cos(β)-F1·cos(γ)+F2·cos(γ)+F2·cos(α)-F3·cos(α)-F3·cos(β)]]>Vn=+F1·sin(β)-F1·sin(γ)+F2·sin(γ)-F2·sin(α)+F3·sin(α)-F3·sin(β)]]>D=+sin(α)·cos(β)-sin(α)·cos(γ)+sin(β)·cos(γ)+sin(β)·cos(α)-sin(γ)·cos(α)-sin(γ)·cos(β)]]>
其中Y=YnD,U=UnD,V=VnD---(10)]]>圖4A和4B示意性地示出根據本發明的濾波器單元400，其包括一個由運動估計器402控制的樣本獲取單元302。濾波器單元400包括一個樣本獲取單元302以用于從合成彩色電視信號的三個部分獲得第一、第二和第三樣本，所述三個部分對應于三個連續的圖像。樣本獲取單元302由計算運動矢量的運動估計器402控制，所述運動矢量表示三個連續圖像的各部分之間的運動。在圖4A中示出了運動估計器402，其被提供有合成彩色電視信號CVBS。在圖4B中，示出一個替換實現方式。在后面的情況中，運動估計器402被提供一個亮度信號，其是通過由初始分離濾波器404執行的初始Y/C分離而獲得的。該初始分離濾波器404可以基于上面討論的任何已知類型的Y/C分離濾波器，例如水平帶通/陷波濾波器或者梳狀濾波器。
圖5A和5B示意性地示出根據本發明的濾波器單元500，其包括一個由邊緣檢測單元502控制的樣本獲取單元302。濾波器單元500包括一個樣本獲取單元302以用于從合成彩色電視信號的三個部分獲得第一、第二和第三樣本，所述三個部分對應于單個圖像。所述樣本獲取單元由一個用于檢測該單個圖像中的邊緣的指向的邊緣檢測單元502控制。在圖5A中示出被提供有合成彩色電視信號CVBS的該邊緣檢測單元502。在圖5B中示出一個替換實現方式。在后者中，邊緣檢測單元502被提供一個亮度信號，該亮度信號是通過由初始分離濾波器504執行的初始Y/C分離獲得的。初始分離濾波器504可以基于上面討論的任何已知類型的Y/C分離濾波器，例如一個水平帶通/陷波濾波器或者一個梳狀濾波器。
圖6示意性地示出根據本發明的濾波器單元600，其包括-一個第一低通濾波器602，用于濾波兩個顏色信號中的第一個U；-一個第二低通濾波器604，用于濾波兩個顏色信號中的第二個V；-一個連接到該第一低通濾波器602和該第二低通濾波器604的調制器606，用于再調制兩個顏色信號中的已濾波的第一個ULPF和兩個顏色信號中的已濾波的第二個VLPF；以及
-一個減法單元608，用于從合成彩色電視信號CVBS中減去調制器606的輸出，從而得到亮度信號Y。
第一低通濾波器602和第二低通濾波器604具有與應用于PAL編碼器中的低通濾波器相匹配的特性，也就是1.3MHZ，并且調制器606被設置為利用應用于PAL編碼器中的子載波來進行調制。在根據本發明的該實施例中，兩個已濾波的顏色信號ULPF和VLPF不包括或幾乎不包括在編碼之前不存在于原始彩色信號中的頻率分量。此外，亮度信號在由一個視頻編碼單元(即PAL編碼器)編碼之前也更好地匹配原始亮度信號。
圖7示意性地示出根據本發明的濾波器單元700和一個上變換單元702，其被設置為基于對從合成彩色電視信號中提取的樣本的插值來計算第一、第二和第三樣本。通過插值，產生可以應用來計算輸出顏色和亮度信號的更多候選樣本或者解碼選項。換句話說，存在具有相對高的相關性的樣本的可能性進一步增加了。
應注意，結合圖4、5、6和7說明的不同特征可以被組合。可選擇地，樣本獲取單元302被邊緣檢測單元502和運動估計器402控制。此外，包括這樣的樣本獲取單元302的濾波器單元可以包括一個上變換單元702和/或與調制器606和減法單元608相組合的低通濾波器602和604，該樣本獲取單元302由邊緣檢測單元502和運動估計器402控制。
圖8示意性地示出根據本發明的圖像處理設備800，其包括-接收裝置802，用于接收一個表示輸入圖像的信號。
-如結合圖3A、4、5、6和7所描述的濾波器單元300、400、500、600、700；以及-顯示裝置804，用于顯示由所述亮度信號和兩個顏色信號表示的圖像。
該信號可以是通過天線或電纜接收的廣播信號，但是也可以是從存儲裝置(例如VCR(盒式磁帶錄像機)或數字通用盤(DVD))得到的信號。該信號在輸入連接器810處被提供。圖像處理設備800可以是例如一個TV。或者，圖像處理設備804不包括可選的顯示裝置，而是將輸出圖像提供到包括顯示裝置804的設備。圖像處理設備400可以是例如一個VCR播放器。可選擇地，圖像處理設備800包括存儲裝置，例如硬盤或者用于在可可移動介質(例如光盤上)進行存儲的裝置。
應注意，上述實施例說明而不是限制本發明，并且本領域的熟練技術人員能設計出不脫離所附權利要求范圍的可替換的實施例。在權利要求書中，任何放置在括號中的附圖標記不應被理解為限制該權利要求。“包括”一詞不排除存在沒有在權利要求中列出的元件或步驟。在元件前面的“一個”不排除存在多個這樣的元件。本發明可以通過包括幾個分離元件的硬件以及通過適當編程的計算機來實現。在列舉幾個裝置的裝置權利要求中，這些裝置中的幾個可以通過同一硬件項實現。
權利要求
1.一種亮度和顏色分離濾波器單元(300、400、500、600、700)，用于從一個合成彩色電視信號(CVBS)中提取一個亮度信號(Y)和兩個顏色信號(U、V)，該合成彩色電視信號包括一個被調制在一個子載波上的色度(C)信號，該子載波位于該亮度信號(Y)的頻譜的高頻部分中，其特征在于，該濾波器單元(300、400、500、600、700)被設置為基于從該合成彩色電視信號(CVBS)導出的第一樣本(F1)、第二樣本(F2)和第三樣本(F3)來計算一組值當中的至少一個值，該組值包括一個特定輸出像素 的輸出亮度值 該特定輸出像素 的第一顏色值 以及該特定輸出像素 的第二顏色值 其中所述第一樣本(F1)、第二樣本(F2)和第三樣本(F3)具有相互不同的子載波相位。
2.根據權利要求1中所述的亮度和顏色分離濾波器單元(400)，其特征在于，該濾波器單元(400)包括一個樣本獲取單元(302)，用于從所述合成彩色電視信號的三個部分獲得第一樣本(F1)、第二樣本(F2)和第三樣本(F3)，所述三個部分對應于三個連續圖像，該樣本獲取單元(302)由一個用于計算運動矢量的運動估計器(402)控制，所述運動矢量表示所述三個連續圖像的各部分之間的運動。
3.根據權利要求1中所述的亮度和顏色分離濾波器單元(500)，其特征在于，該濾波器單元(500)包括一個樣本獲取單元(302)，用于從所述合成彩色電視信號的三個部分獲得第一樣本(F1)、第二樣本(F2)和第三樣本(F3)，所述三個部分對應于單個圖像，該樣本獲取單元(302)通過用于估計該單個圖像中的邊緣指向(502)的裝置來控制。
4.根據權利要求1中所述的亮度和顏色分離濾波器單元(600)，其特征在于包括-一個第一低通濾波器(602)，用于濾波所述兩個顏色信號中的第一個(U)；-一個第二低通濾波器(604)，用于濾波所述兩個顏色信號中的第二個(V)；-一個連接到該第一低通濾波器(602)和該第二低通濾波器(604)的調制器(606)，用于再調制所述兩個顏色信號中的已濾波的第一個(ULPF)和所述兩個顏色信號中的已濾波的第二個(VLPF)；以及-一個減法單元(608)，用于從該合成彩色電視信號(CVBS)中減去該調制器(606)的輸出。
5.根據權利要求1所述的亮度和顏色分離濾波器單元(700)，其特征在于包括一個空間上變換單元(702)，用于基于對從所述合成彩色電視信號提取的樣本的插值來計算所述第一樣本(F1)、第二樣本(F2)和第三樣本(F3)。
6.一種圖像處理設備(800)，包括-接收裝置(802)，用于接收一個合成彩色電視信號，該合成彩色電視信號包括一個被調制在一個子載波上的色度信號，該子載波位于一個亮度信號的頻譜的高頻部分中；以及-一個亮度和顏色分離濾波器單元(300、400、500、600、700)，用于從該合成彩色電視信號中提取所述亮度信號和所述兩個顏色信號，其特征在于，該濾波器單元(300、400、500、600、700)被設置為基于從該合成彩色電視信號中導出的第一、第二和第三樣本來計算一組值當中的至少一個值，該組值包括一個特定輸出像素的輸出亮度值、該特定輸出像素的第一顏色值和該特定輸出像素的第二顏色值，其中所述第一、第二和第三樣本具有相互不同的子載波相位。
7.根據權利要求6中所述的圖像處理設備(800)，還包括一個顯示裝置(804)，用于顯示由所述亮度信號和所述兩個顏色信號表示的圖像。
8.根據權利要求7所述的圖像處理設備(800)，其特征在于它是一個TV。
9.一種從一個合成彩色電視信號中提取一個亮度信號和兩個顏色信號的方法，該合成彩色電視信號包括一個被調制在一個子載波上的色度信號，該子載波位于該亮度信號的頻譜的高頻部分中，其特征在于基于從該合成彩色電視信號導出的第一、第二和第三樣本來計算一組值當中的至少一個值，該組值包括一個特定輸出像素的輸出亮度值、該特定輸出像素的第一顏色值和該特定輸出像素的第二顏色值，其中所述第一、第二和第三樣本具有相互不同的子載波相位。
10.一種由計算機裝置加載的計算機程序產品，包括用于從一個合成彩色電視信號中提取一個亮度信號和兩個顏色信號的指令，該合成彩色電視信號包括一個被調制在一個子載波上的色度信號，該子載波位于該亮度信號的頻譜的高頻部分中，該計算機裝置包括處理裝置和一個存儲器，該計算機程序產品在被加載后為所述處理裝置提供執行下列步驟的能力基于從該合成彩色電視信號導出的第一、第二和第三樣本來計算一組值當中的至少一個值，該組值包括一個特定輸出像素的輸出亮度值、該特定輸出像素的第一顏色值和該特定輸出像素的第二顏色值，其中所述第一、第二和第三樣本具有相互不同的子載波相位。
全文摘要
公開了一種亮度和顏色分離濾波器單元(300、400、500、600、700)，用于從一個合成彩色電視信號(CVBS)中提取一個亮度信號(Y)和兩個顏色信號(U、V)，該合成彩色電視信號包括一個被調制在一個子載波上的色度(C)信號，該子載波位于該亮度信號(Y)的頻譜的高頻部分中。濾波器單元(300、400、500、600、700)被設置為基于從合成彩色電視信號(CVBS)導出的第一樣本(F
文檔編號H04N9/78GK1810044SQ200480017026
公開日2006年7月26日 申請日期2004年6月16日 優先權日2003年6月20日
發明者G·德哈安, C·N·科德斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司