專利名稱：：一種視頻圖像的色彩瞬態(tài)增強系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明有關(guān)數(shù)字顯示系統(tǒng)。具體地說，該發(fā)明是關(guān)于對視頻圖像信號進(jìn)行處理以增強其視覺品質(zhì)的發(fā)明。
背景技術(shù)：
：鑒于先進(jìn)半導(dǎo)體處理技術(shù)的發(fā)展，集成電路(ICs)的功能及復(fù)雜程度大大的得到了強化。隨著處理及存儲能力的增加，許多以前由模擬方式完成的工作現(xiàn)在都能以數(shù)字的方式完成。例如，圖像，音頻甚至視頻信號都能以數(shù)字的方式進(jìn)行生成，傳播及使用。圖1描述了通常在電視系統(tǒng)中使用的隔行視頻流100的一部分。隔行視頻流100包含一系列隔行視頻場100_1至100_N，圖1畫出了其中的前10場。偶場包含場景的偶數(shù)行，而奇場包含了場景的奇數(shù)行。例如，對一個由400行，每行640個像素組成的場景，偶場將包含第2，4，...，400行，而奇場將包含第1，3，...，399行。通常，隔行視頻流中的每一場是在不同時刻生成的。例如，一個隔行視頻生成設(shè)備(如一個數(shù)字?jǐn)z像機)在時間T捕捉及存儲場景的奇數(shù)行以生成視頻場100_1，而在時間T+1捕捉及存儲場景的偶數(shù)行以生成視頻場100_2。這個過程將不斷重復(fù)以生成隔行視頻流。由于帶寬的限制，當(dāng)逐行視頻顯示的幀頻要求無法滿足時，我們就使用隔行視頻系統(tǒng)。具體的說，兩組30場/秒的隔行視頻場奇偶交替顯示便可以達(dá)到類似60幀/秒的顯示效果，這是因為電視上的像素在掃描過后可以保持一小段時間。逐行視頻流使用的是完整的圖像幀，既包括偶行又包括奇行的信息。顯然，使用逐行掃描可以達(dá)到更高的顯示質(zhì)量，所以，在傳統(tǒng)的隔行電視系統(tǒng)出現(xiàn)多年以后，現(xiàn)在的計算機顯示器通常都使用逐行掃描的方法。而且，現(xiàn)在很多先進(jìn)的電視及視頻設(shè)備也開始使用逐行掃描的視頻流。為與現(xiàn)存的隔行視頻系統(tǒng)相兼容，現(xiàn)代逐行掃描視頻系統(tǒng)可使用隔行到逐行轉(zhuǎn)換技術(shù)將隔行視頻流轉(zhuǎn)化成逐行視頻流。圖2(a)和2(b)描述了一種從隔行視頻流100轉(zhuǎn)換到逐行視頻流200的典型方法。具體的說，隔行視頻流100中的每一隔行視頻場100_X被轉(zhuǎn)換為逐行視頻流200中的逐行視頻圖像幀200_X。這個轉(zhuǎn)換是通過以拷貝或插值的方法產(chǎn)生缺失掃描行來完成的。以圖2(b)為例，場100_1有行100_1_1，100_1_3，100_1_5，...，100_1_N，它被轉(zhuǎn)換成圖象幀200_1，方法是以行100_1_X作為奇行200_1_X(X為奇數(shù))，并產(chǎn)生偶行200_1_Y(Y為偶數(shù))。偶行200_1_Y是以拷貝前一奇行200_1_Y-1來產(chǎn)生的。這種技術(shù)通常稱為行重復(fù)。運用插值的方法產(chǎn)生缺失行可以得到更好的效果。例如，一種簡單的插值方法是利用奇行200_1_Y-1和奇行200_1_Y+1的平均來作為偶行200_1_Y。其它插值方法還包括以加權(quán)平均或更復(fù)雜的數(shù)據(jù)組合方法來從已存在的掃描行產(chǎn)生缺失的掃描行。另一種普通的隔行到逐行轉(zhuǎn)換技術(shù)被稱為三維隔行到逐行轉(zhuǎn)換，該方法是利用當(dāng)前場及臨近的前后場數(shù)據(jù)來產(chǎn)生當(dāng)前場的缺失行。將隔行視頻場轉(zhuǎn)換到逐行視頻幀的隔行到逐行轉(zhuǎn)換方法不是本發(fā)明要討論的內(nèi)容。雖然隔行到逐行轉(zhuǎn)換技術(shù)使傳統(tǒng)的隔行視頻信號可以在逐行視頻設(shè)備上進(jìn)行播放，但經(jīng)過隔行到逐行轉(zhuǎn)換處理的視頻圖像的品質(zhì)通常比真正的逐行視頻圖像(即由逐行視頻獲取設(shè)備直接得到的逐行視頻圖像)要差。所以，有需要提供一種系統(tǒng)或方法來提高經(jīng)隔行到逐行轉(zhuǎn)換處理產(chǎn)生的視頻圖像的品質(zhì)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種視頻圖像品質(zhì)增強的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明中的系統(tǒng)和方法可以方便的利用在各類隔行到逐行轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)中，可被用來提高經(jīng)隔行到逐行轉(zhuǎn)換處理產(chǎn)生的視頻圖像，也可以直接作用于真正的逐行視頻圖像以進(jìn)一步提升其品質(zhì)。具體地說，本發(fā)明中的系統(tǒng)和方法對逐行視頻圖像的亮度和色度進(jìn)行獨立的處理。也就是說，本發(fā)明中的系統(tǒng)和方法對圖像的亮度和色度的處理可以并行完成以縮減處理所需的時間。在基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中，一個圖像品質(zhì)增強系統(tǒng)包括一個圖像邊緣增強單元和一個圖像對比度拉伸單元，在視頻圖像的亮度域中進(jìn)行信號增強。該圖像品質(zhì)增強系統(tǒng)還包括一個圖像色彩瞬態(tài)增強單元和一個色飽和度控制單元，在視頻圖像的色度域中進(jìn)行信號增強。具體地說，圖像邊緣增強單元增強圖像中的線與邊界以提高圖像的景深；圖像對比度拉伸單元拉伸圖像的亮度曲線以提高整體圖像的對比度；圖像色彩瞬態(tài)增強單元對圖像的色彩進(jìn)行處理以消除不同顏色區(qū)域間的色彩失真過渡帶；而色飽和度控制單元調(diào)節(jié)整體圖像的色飽和度以補償其它視頻處理過程，如視頻信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換所帶來的色度失真。在一種圖像邊緣增強單元中，一個邊緣檢測單元被用來確定經(jīng)過當(dāng)前像素的主導(dǎo)邊緣的方向；一個邊緣增強亮度計算單元沿著當(dāng)前像素的主導(dǎo)邊緣方向按一個邊緣增強因子再將邊緣強度提升一個倍數(shù)。邊緣方向由亮度變化的情況來近似決定。具體地說，計算一系列當(dāng)前像素處不同方向上的亮度變化率，若橫穿某方向的亮度變化率的絕對值最大，則用該方向來代表邊緣的主導(dǎo)方向。一個邊緣閾值比較單元將最大的亮度變化率絕對值與次大的亮度變化率絕對值之間的差和一個邊緣增強閾值進(jìn)行比較，當(dāng)所得到的差值大于一個邊緣增強閾值時，則在當(dāng)前像素處進(jìn)行圖像邊緣增強處理。在一種圖像色彩瞬態(tài)增強單元中，一個色彩瞬態(tài)特征提取單元利用當(dāng)前像素的一個色彩瞬態(tài)檢測窗口計算出一組色彩瞬態(tài)特征值；一個瞬態(tài)閾值單元通過將這組色彩瞬態(tài)特征值與一個色度增強閾值進(jìn)行比較來確定色彩瞬態(tài)檢測窗口中是否存在色彩過渡。如果在當(dāng)前像素的色彩瞬態(tài)檢測窗口中存在色彩過渡，一個瞬態(tài)矯正單元將計算出經(jīng)過改進(jìn)的當(dāng)前像素的U色度值和V色度值。在一種圖像色飽和度控制單元中，一個修正后色飽和度增強因子計算單元利用一個基本色飽和度增強因子計算產(chǎn)生一個修正后色飽和度增強因子；一個乘法計算單元利用該修正后色飽和度增強因子計算出經(jīng)過色飽和度修正的U色度值和V色度值。具體地說，經(jīng)過色飽和度修正的U色度值等于修正后色飽和度增強因子乘以當(dāng)前像素的U色度值。類似的，經(jīng)過色飽和度修正的V色度值等于修正后色飽和度增強因子乘以當(dāng)前像素的V色度值。為使當(dāng)前像素的顏色在修正前和修正后不發(fā)生變化，經(jīng)色飽和度修正后的U色度值和V色度值之間的比值應(yīng)該與修正前當(dāng)前像素的U色度值和V色度值之間的比值相等。一個索引計算與控制電路利用基本色飽和度增強因子，當(dāng)前像素的U色度值，和當(dāng)前像素的V色度值計算產(chǎn)生一個查找表的索引。該查找表中預(yù)先存儲了一組列表色飽和度增強因子，可以在基本色飽和度增強因子會使修正后的U色度值或V色度值超出視頻系統(tǒng)允許的色度值范圍時作為修正后色飽和度增強因子進(jìn)行色飽和度的修正計算。圖1描述了一個隔行視頻流。圖2(a)和2(b)描述了一個隔行到逐行的轉(zhuǎn)換過程。圖3描述了基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中使用的視頻增強系統(tǒng)的方框圖。圖4描述了基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中使用的視頻圖像邊緣增強單元的方框圖。圖5是基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中使用的視頻圖像對比度拉伸單元的功能描述。圖6(a)-圖6(e)描述了色彩瞬態(tài)問題。圖7描述了基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中使用的視頻圖像色彩瞬態(tài)增強單元的方框圖。圖8描述了基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中使用的視頻圖像色飽和度控制單元的方框圖。圖9描述了基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中使用的修正后色飽和度增強因子(SSEF)計算單元的方框圖。具體實施例方式以下結(jié)合附圖的描述將使本發(fā)明更易于理解。如上所述，經(jīng)過隔行到逐行轉(zhuǎn)換處理的視頻圖像的品質(zhì)通常比真正的逐行視頻圖像(即由逐行視頻獲取設(shè)備直接得到的逐行視頻圖像)要差。本發(fā)明描述了四種視頻圖像增強技術(shù)，可分別單獨或結(jié)合使用以提高逐行視頻圖像的品質(zhì)。圖3描述了一個視頻增強系統(tǒng)320及其所用的視頻緩存310的方框圖。視頻緩存310包括一個第一行緩存310_0，一個第二行緩存310_1，和一個第三行緩存310_2。行緩存的大小通常等于輸入視頻信號流I_VS中視頻幀的寬度。行緩存310是循環(huán)使用的，即視頻信號流I_VS中一個視頻幀的第一行存入行緩存310_0，第二行存入行緩存310_1，第三行存入行緩存310_2。然后，第四行存入行緩存310_0，第五行存入行緩存310_1，第六行存入行緩存310_2。這個過程不斷重復(fù)以處理視頻幀中的所有行。像這樣，視頻緩存310存儲著一個視頻幀中的三行信息。在基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中，視頻增強系統(tǒng)320利用一個當(dāng)前行指針CLP記錄當(dāng)前被處理行所在的存儲位置，利用一個前行指針PLP記錄當(dāng)前行的前一行所在的存儲位置，利用一個后行指針NLP記錄當(dāng)前行的后一行所在的存儲位置。這樣，開始時前行指針PLP指向行緩存310_0，當(dāng)前行指針CLP指向行緩存310_1，后行指針NLP指向行緩存310_2。當(dāng)輸入視頻信號流I_VS中的信號不斷寫入視頻緩存310，前行指針PLP，當(dāng)前行指針CLP和后行指針NLP將以加一并除三取模的方式得到相應(yīng)的行緩存位置，即將指針當(dāng)前所指的行緩存的編號加一，若加一后的結(jié)果等于三則重置為零。具體地說，如果前行指針PLP現(xiàn)在指向行緩存310_X，在新的一行被寫入視頻緩存310后，前行指針PLP將指向行緩存310_((X+1)MOD3)。為方便起見，視頻緩存中前行指針PLP所指向的行被稱為“前行”。類似的，當(dāng)前行指針CLP所指向的行被稱為“當(dāng)前行”，后行指針NLP所指向的行被稱為“后行”?；诒景l(fā)明的其它系統(tǒng)和方法也可使用更大的視頻緩存以存儲更多的視頻行。視頻增強系統(tǒng)320包括一個圖像邊緣增強單元322，一個圖像對比度拉伸單元324，一個圖像色彩瞬態(tài)增強單元326，和一個色飽和度控制單元328。圖像邊緣增強單元322和圖像對比度拉伸單元324只處理視頻圖像的亮度信息，而圖像色彩瞬態(tài)增強單元326和色飽和度控制單元328只處理視頻圖像的色度信息，因此他們可以分兩路進(jìn)行并行處理。圖像邊緣增強單元322增強圖像中的線與邊界以提高圖像的景深。具體地說，圖像邊緣增強單元322通過一個用戶可調(diào)的邊緣增強因子CEF增強視頻圖像中的線與邊。圖像邊緣增強單元322將在稍后具體介紹。圖像對比度拉伸單元324拉伸視頻圖像的亮度值以提高圖像整體的對比度。圖像對比度拉伸單元324將在稍后具體介紹。圖像色彩瞬態(tài)增強單元326對圖像的色彩進(jìn)行處理以消除不同顏色區(qū)域間的色彩失真過渡帶。圖像色彩瞬態(tài)增強單元326將在稍后具體介紹。色飽和度控制單元328調(diào)節(jié)整體圖像的色飽和度以補償其它視頻處理過程，如視頻信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換所帶來的色度失真。色飽和度控制單元328將在稍后具體介紹。視頻增強系統(tǒng)320每次從視頻緩存310中取出一個像素進(jìn)行處理。為描述方便和清楚起見，當(dāng)前被處理的像素被稱為當(dāng)前像素。如前所述，圖像邊緣增強單元322和圖像對比度拉伸單元324將處理當(dāng)前像素的亮度值Y。具體地說，圖像邊緣增強單元322計算產(chǎn)生一個邊緣增強亮度值Y_CE，而圖像對比度拉伸單元324在Y_CE的基礎(chǔ)上計算產(chǎn)生一個對比度拉伸亮度值Y_CS。圖像色彩瞬態(tài)增強單元326和色飽和度控制單元328將處理當(dāng)前像素的色度值U與V。具體地說，圖像色彩瞬態(tài)增強單元326計算產(chǎn)生色彩瞬態(tài)增強色度值IUC和IVC，而色飽和度控制單元328在IUC和IVC的基礎(chǔ)上計算產(chǎn)生色飽和度修正的色度值SEUC和SEVC。圖4描述了基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中使用的視頻圖像邊緣增強單元400的方框圖。視頻圖像邊緣增強單元400包括一個邊緣檢測單元410，一個邊緣閾值比較單元420，和一個邊緣增強亮度計算單元430。在圖4中，邊緣增強單元400使用視頻緩存310，其中包含了前行指針PLP，當(dāng)前行指針CLP和后行指針NLP。邊緣增強單元400利用當(dāng)前像素P4的亮度值，和其相鄰像素P0，P1，P2，P3，P5，P6，P7和P8的亮度值計算產(chǎn)生當(dāng)前像素的邊緣增強亮度值Y_CE。具體地說，當(dāng)前像素P4，及像素P3和P5在由當(dāng)前行指針CLP所指向的當(dāng)前行中，其中像素P3在當(dāng)前像素P4的左邊，而像素P5在當(dāng)前像素P4的右邊。像素P0，P1和P2在由前行指針PLP所指向的前行中，并且像素P0，P1和P2分別在像素P3，P4和P5之上。相反的，像素P6，P7和P8在由后行指針NLP所指向的后行中，并且像素P6，P7和P8分別在像素P3，P4和P5之下。為清楚起見，像素PX的亮度值記為YX。由此，像素P5的亮度值為Y5。邊緣檢測單元410檢測當(dāng)前像素P4處的邊緣。在圖4中，當(dāng)前像素P4處的亮度變化率被用來代表邊緣的強度。具體地說，圖4中的邊緣檢測單元410計算出當(dāng)前像素P4處的不同方向上的亮度變化率，并選取亮度變化率絕對值最大時所橫穿的方向作為當(dāng)前像素P4處的主導(dǎo)邊緣方向。其中的最大亮度變化率的絕對值也被用來表示當(dāng)前像素P4處主導(dǎo)邊緣的強度。邊緣檢測單元410中所描述的一種方法計算產(chǎn)生三個方向的亮度變化率橫穿水平方向的亮度變化率S_H，橫穿豎直方向的亮度變化率S_V，和對角亮度變化率S_D。橫穿水平方向的亮度變化率S_H表示的是因存在通過當(dāng)前像素P4的水平邊緣而產(chǎn)生的亮度變化大小。方程(1)給出了基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中使用的計算S_H的公式。在方程(1)中，S_H等于像素P3，P4和P5的亮度平均值減去像素P0，P1，P2，P6，P7和P8的亮度平均值。S_H＝(Y3+Y4+Y5)/3-(Y0+Y1+Y2+Y6+Y7+Y8)/6(1)相反的，橫穿豎直方向的亮度變化率S_V表示的是因存在通過當(dāng)前像素P4的豎直邊緣而產(chǎn)生的亮度變化大小。方程(2)給出了基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中使用的計算S_V的公式。在方程(2)中，S_V等于像素P1，P4和P7的亮度平均值減去像素P0，P3，P6，P2，P5和P8的亮度平均值。S_V＝(Y1+Y4+Y7)/3-(Y0+Y3+Y6+Y2+Y5+Y8)/6(2)對角亮度變化率S_D表示的是因存在通過當(dāng)前像素P4的對角邊緣，包括45度和135度，而產(chǎn)生的亮度變化大小。方程(3)給出了基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中使用的計算S_D的公式。在方程(3)中，S_D等于當(dāng)前像素P4的亮度值減去像素P1，P3，P5和P7的亮度平均值。S_D＝Y(jié)4-(Y1+Y3+Y5+Y7)/4(3)如果在視頻系統(tǒng)中較大的亮度用較大的Y值表示，則正的S_H，S_V或S_D的結(jié)果意味著當(dāng)前像素P4在邊緣兩側(cè)較亮的一側(cè)。相反的，負(fù)的S_H，S_V或S_D的結(jié)果意味著當(dāng)前像素P4在邊緣兩側(cè)較暗的一側(cè)?；诒景l(fā)明的其它系統(tǒng)和方法也可使用不同的方法來計算亮度變化率。例如，在基于本發(fā)明的另一種系統(tǒng)和方法中，可以不使用單一的對角亮度變化率S_D，而使用兩個對角亮度變化率S_45和S_135來分別表示45度和135度方向上的對角亮度變化。而且，基于本發(fā)明的其它系統(tǒng)和方法也可類似定義更多方向的亮度變化率。例如，對于一個處在45度方向和90度方向之間的方向上的亮度變化率可以由像素P2，P4和P7的亮度平均值減去像素P1，P3，P6，P5和P8的亮度平均值來計算。通常邊緣增強應(yīng)當(dāng)在主導(dǎo)邊緣方向上進(jìn)行。然而，當(dāng)主導(dǎo)邊緣的強度與次主導(dǎo)邊緣的強度相差不大時就不會進(jìn)行邊緣增強操作。具體地說，只有當(dāng)主導(dǎo)邊緣的強度與次主導(dǎo)邊緣的強度的差大于一個邊緣增強閾值時才進(jìn)行邊緣增強操作，否則就不進(jìn)行邊緣增強操作。若利用亮度變化所橫穿的方向來代表邊緣方向，則邊緣增強應(yīng)當(dāng)在亮度變化率絕對值最大時所橫穿的方向上進(jìn)行。亮度變化率絕對值最大時所橫穿的方向擁有最大的亮度變化率絕對值。為清楚起見，亮度變化率絕對值最大時所橫穿的方向所對應(yīng)的亮度變化率被稱為主導(dǎo)亮度變化率。如果S_MAX是所有計算出的亮度變化率，如S_H，S_V和S_D，的絕對值中的最大值，則主導(dǎo)亮度變化率的絕對值就等于S_MAX。S_MAX表示主導(dǎo)邊緣方向的邊緣強度。所有計算出的亮度變化率的絕對值中的次大值，記為S_NEXT，被用來表示次主導(dǎo)邊緣方向的邊緣強度。當(dāng)主導(dǎo)邊緣的強度與次主導(dǎo)邊緣的強度相差不大時就不會進(jìn)行邊緣增強操作。由此，邊緣閾值比較單元420計算出S_MAX和S_NEXT，當(dāng)S_MAX減去S_NEXT的差小于或等于一個邊緣增強閾值CE_T時，就不進(jìn)行邊緣增強操作，而邊緣增強亮度計算單元430則將邊緣增強亮度值Y_CE設(shè)置為當(dāng)前像素P4的亮度值Y4。另一方面，當(dāng)S_MAX減去S_NEXT的差大于邊緣增強閾值CE_T時，就進(jìn)行邊緣增強操作，即邊緣增強亮度計算單元430將利用一個邊緣增強因子CEF來計算產(chǎn)生一個邊緣增強亮度值Y_CE。理論上講，邊緣增強閾值CE_T可以等于視頻系統(tǒng)允許的任何像素亮度值。但是，使用過大的CE_T意味著只有那些已經(jīng)非常突出的邊緣會被增強。所以，通常CE_T應(yīng)當(dāng)較小，從而使圖像中比較模糊的邊緣得到增強而變得突出。例如，在基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中，視頻系統(tǒng)允許的像素亮度值從0到255，即8位像素亮度值，而邊緣增強閾值CE_T的范圍可定在從0到10，缺省值為5。如果要進(jìn)行邊緣增強操作，邊緣增強亮度計算單元就產(chǎn)生一個邊緣增強亮度值Y_CE，從而使由Y_CE代替Y4所重新計算出的沿著主導(dǎo)邊緣方向的邊緣增強亮度變化率S_CE等于邊緣增強因子CEF乘以由Y4所計算的原來的主導(dǎo)邊緣變化率。例如，如果橫穿水平方向的亮度變化率S_H為主導(dǎo)邊緣變化率，即S_H的絕對值等于S_MAX，那么邊緣增強亮度變化率S_CE就等于邊緣增強因子CEF乘以S_H。方程(4)描述了當(dāng)S_H為主導(dǎo)邊緣變化率時邊緣增強亮度變化率S_CE的計算過程。具體地說，方程(4)和方程(1)除了以邊緣增強亮度值Y_CE代替了當(dāng)前像素的亮度值Y4外沒有區(qū)別。S_CE＝(Y3+Y_CE+Y5)/3-(Y0+Y1+Y2+Y6+Y7+Y8)/6(4)以邊緣增強因子CEF乘以S_H代替方程(4)中的S_CE就得到方程(5)。CEF*SH＝(Y3+Y_CE+Y5)/3-(Y0+Y1+Y2+Y6+Y7+Y8)/6(5)由方程(5)可得到方程(6)，即當(dāng)S_H為主導(dǎo)邊緣變化率時邊緣增強亮度值Y_CE的計算公式。Y_CE＝3*S_H*CEF+(Y0+Y1+Y2+Y6+Y7+Y8)/2-Y3-Y5(6)類似的，當(dāng)S_V或S_D為主導(dǎo)邊緣變化率時，可以分別得到方程(7)與方程(8)，來計算相應(yīng)的邊緣增強亮度值Y_CE。Y_CE＝3*S_V*CEF+(Y0+Y3+Y6+Y2+Y5+Y8)/2-Y1-Y7(7)Y_CE＝S_D*CEF+(Y1+Y3+Y5+Y7)/4(8)然而，如前所述，當(dāng)S_MAX減去S_NEXT的差小于或等于一個邊緣增強閾值CE_T時，就不進(jìn)行邊緣增強操作。不管哪個方向是主導(dǎo)邊緣方向，邊緣增強亮度計算單元430都將邊緣增強亮度值Y_CE設(shè)置為當(dāng)前像素P4的亮度值Y4。邊緣增強因子CEF是一個大于或等于1的實數(shù)。如果CEF小于1，則邊緣將被變得更模糊而不是得到增強。通常，越大的邊緣增強因子CEF將產(chǎn)生越突出的邊緣。在基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中，邊緣增強因子CEF存儲于一個用戶可調(diào)的寄存器中，范圍是從1.0到3.0，缺省值為1.5。如圖3中所示，邊緣增強單元322產(chǎn)生邊緣增強亮度值Y_CE，而Y_CE將由對比度拉伸單元324處理得到對比度拉伸亮度值Y_CS。對比度拉伸單元324增加除了圖像中較暗和較亮的區(qū)域外其它像素間的亮度差。在基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中，對比度拉伸單元324利用一個類S型函數(shù)將邊緣增強亮度值Y_CE映射到一個對比度拉伸亮度值Y_CS。圖5描述了一個類S型函數(shù)的曲線510，其中的橫軸代表邊緣增強亮度值，而縱軸代表對比度拉伸亮度值。具體地說，圖5中的邊緣增強亮度值Y_CE_1和Y_CE_2被分別映射到對比度拉伸亮度值Y_CS_1和Y_CS_2。對圖像的大部分區(qū)域來說，對比度拉伸亮度值Y_CS_1和Y_CS_2之間的亮度差比邊緣增強亮度值Y_CE_1和Y_CE_2之間的亮度差要大，從而提高了像素間的對比度。然而，對于很亮或很暗的圖像區(qū)域，即邊緣增強亮度值很大或很小的區(qū)域，對比度拉伸亮度值Y_CS_1和Y_CS_2之間的亮度差比邊緣增強亮度值Y_CE_1和Y_CE_2之間的亮度差要小。所以，對比度拉伸單元324只增強了圖像中很亮或很暗區(qū)域外的對比度。例如，對于8位亮度值的視頻系統(tǒng)，其亮度值從0到255，很亮區(qū)域通?？啥榱炼戎荡笥?40的區(qū)域，而很暗區(qū)域通?？啥榱炼戎敌∮?5的區(qū)域。對于亮度值范圍不是很大的視頻系統(tǒng)，例如8位亮度值從0到255的視頻系統(tǒng)，基于本發(fā)明的很多系統(tǒng)和方法可以利用一個預(yù)先定義的查找表(LUT)來實現(xiàn)對比度拉伸單元324。類S型函數(shù)的曲線可以通過改變查找表中的數(shù)值來調(diào)整。對于亮度值范圍較大的視頻系統(tǒng)，例如10位亮度值從0到1023的視頻系統(tǒng)，可以通過各種擬合方法來分段表示所用的類S型函數(shù)，而避免使用包含整個亮度值范圍的查找表。對比度拉伸亮度值Y_CS將與色飽和度增強U色度值SEUC和色飽和度增強V色度值SEVC一起定義出輸出視頻流O_VS中的像素。當(dāng)邊緣增強單元322和對比度拉伸單元324對像素的亮度值進(jìn)行處理時，色彩瞬態(tài)增強單元326和色飽和度控制單元328對像素的色度值進(jìn)行處理。圖6(a)至6(e)描述了由于視頻解碼而帶來的色彩瞬態(tài)問題。圖6(a)給出了7個像素611-617。像素611-613處于一個第一顏色區(qū)域，像素614-617處于一個第二顏色區(qū)域。理想情況下，由第一顏色區(qū)域到第二顏色區(qū)域的過渡應(yīng)是非常分明的。例如，在圖6(b)中，像素611，612和613的U色度值為一個第一U色度值U1，像素614，615，616和617的U色度值為一個第二U色度值U2。類似的，在圖6(c)中，像素611，612和613的V色度值為一個第一V色度值V1，像素614，615，616和617的V色度值為一個第二V色度值V2。但是，實際中兩個顏色區(qū)域間色度值的過渡卻通常較平緩而不是非常的分明。例如，在圖6(d)中，像素611的U色度值U1逐漸增加到像素617的U色度值U2。類似的，在圖6(e)中，像素611的V色度值V1逐漸減小到像素617的V色度值V2。圖3中的色彩瞬態(tài)增強單元326檢測如圖6(d)和6(e)所示的存在于兩個顏色區(qū)域間的色彩瞬態(tài)問題。然后色彩的過渡被變得更分明，更接近如圖6(b)和6(c)所示的理想的色彩過渡。通常，水平方向的色彩瞬態(tài)問題比豎直方向的色彩瞬態(tài)問題嚴(yán)重。所以，圖7中所示的基于本發(fā)明的在此描述的系統(tǒng)和方法將只針對水平方向的色彩瞬態(tài)問題。然而，一個熟練的設(shè)計人員也可以方便的利用這里介紹的技術(shù)類似地解決豎直方向的色彩瞬態(tài)問題。圖7描述了一個色彩瞬態(tài)增強單元700。該單元利用一個3×7的色彩瞬態(tài)檢測窗口來檢測色彩瞬態(tài)問題的發(fā)生?；诒景l(fā)明的其它系統(tǒng)和方法也可利用不同大小的色彩瞬態(tài)檢測窗口。通常，一個較寬的色彩瞬態(tài)檢測窗口，即一個橫向包含較多列的色彩瞬態(tài)檢測窗口能更好的檢測較寬色彩過渡區(qū)域上的色彩瞬態(tài)問題。但是，一個太寬的色彩瞬態(tài)檢測窗口也可能因包含了多個色彩過渡區(qū)域而造成錯誤的檢測結(jié)果。相反的，一個太窄的色彩瞬態(tài)檢測窗口可能無法檢測出一個較寬的色彩過渡區(qū)域上的色彩瞬態(tài)問題。為清楚起見，這里色彩瞬態(tài)檢測窗口的寬度被定為7以作為基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法所用的缺省值。一個熟練的設(shè)計人員可以方便的利用這里介紹的技術(shù)類似地使用不同大小的色彩瞬態(tài)檢測窗口。通常情況下，色彩瞬態(tài)檢測窗口的寬度為從5到15時可以取得較好的結(jié)果。對于水平方向的色彩瞬態(tài)問題，在一個較高的色彩瞬態(tài)檢測窗口，即一個豎向包含較多行的色彩瞬態(tài)檢測窗口中利用如下介紹的列平均方法將能更好的避免色彩瞬態(tài)增強后不同顏色區(qū)域間的鋸齒邊緣現(xiàn)象。但是，如果色彩瞬態(tài)檢測窗口太高，某些水平方向的色彩瞬態(tài)問題可能被漏檢。而且，太高的色彩瞬態(tài)檢測窗口有可能造成不同顏色區(qū)域間對角方向過渡帶的失真。而使用更高的色彩瞬態(tài)檢測窗口也需要更多的行緩存資源。在基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中，色彩瞬態(tài)檢測窗口的高度被定為從1到5，缺省值為3。色彩瞬態(tài)增強單元700使用視頻緩存310，其中包含了前行指針PLP，當(dāng)前行指針CLP和后行指針NLP。色彩瞬態(tài)增強單元700利用像素P0到P20的色度值計算產(chǎn)生當(dāng)前像素P4的色彩瞬態(tài)增強U色度值IUC和色彩瞬態(tài)增強V色度值IVC。為與其它圖一致，像素P0到P8處于與圖4中一樣的位置。具體地說，當(dāng)前像素P4，及像素P3和P5在由當(dāng)前行指針CLP所指向的當(dāng)前行中，其中像素P3在當(dāng)前像素P4的左邊，而像素P5在當(dāng)前像素P4的右邊。像素P0，P1和P2在由前行指針PLP所指向的前行中，并且像素P0，P1和P2分別在像素P3，P4和P5之上。相反的，像素P6，P7和P8在由后行指針NLP所指向的后行中，并且像素P6，P7和P8分別在像素P3，P4和P5之下。而且，像素P9和P10在由前行指針PLP所指向的前行中，像素P10在像素P0左邊緊靠像素P0，像素P9在像素P10左邊緊靠像素P10。像素P11和P12在由前行指針PLP所指向的前行中，像素P11在像素P2右邊緊靠像素P2，像素P12在像素P11右邊緊靠像素P11。像素P13到P16在由當(dāng)前行指針CLP所指向的當(dāng)前行中，并分別處于像素P9到P12的下方。像素P17到P20在由后行指針NLP所指向的后行中，并分別處于像素P13到P16的下方。為清楚起見，像素PX的U色度值和V色度值分別記為UCX和VCX。由此，像素P5的U色度值和V色度值分別為UC5和VC5。列平均單元710通過計算色彩瞬態(tài)檢測窗口中每一列中像素的色度值平均來得到對應(yīng)色彩瞬態(tài)檢測窗口中每一列的平均色度值。具體地說，列平均單元710計算得到7個平均U色度值A(chǔ)UC1到AUC7，和7個平均V色度值A(chǔ)VC1到AVC7。平均U色度值A(chǔ)UC1等于U色度值UC9，UC13和UC17的平均值，即色彩瞬態(tài)檢測窗口中前行的第一個像素P9的U色度值，當(dāng)前行的第一個像素P13的U色度值，和后行的第一個像素P17的U色度值的平均值。平均U色度值A(chǔ)UC2等于U色度值UC10，UC14和UC18的平均值。平均U色度值A(chǔ)UC3等于U色度值UC0，UC3和UC6的平均值。平均U色度值A(chǔ)UC4等于U色度值UC1，UC4和UC7的平均值。平均U色度值A(chǔ)UC5等于U色度值UC2，UC5和UC8的平均值。平均U色度值A(chǔ)UC6等于U色度值UC11，UC15和UC19的平均值。平均U色度值A(chǔ)UC7等于U色度值UC12，UC16和UC20的平均值。類似的，平均V色度值A(chǔ)VC1等于V色度值VC9，VC13和VC17的平均值。平均V色度值A(chǔ)VC2等于V色度值VC10，VC14和VC18的平均值。平均V色度值A(chǔ)VC3等于V色度值VC0，VC3和VC6的平均值。平均V色度值A(chǔ)VC4等于V色度值VC1，VC4和VC7的平均值。平均V色度值A(chǔ)VC5等于V色度值VC2，VC5和VC8的平均值。平均V色度值A(chǔ)VC6等于V色度值VC11，VC15和VC19的平均值。平均V色度值A(chǔ)VC7等于V色度值VC12，VC16和VC20的平均值。瞬態(tài)特征提取單元720利用平均U色度值和平均V色度值計算用來衡量色彩瞬態(tài)檢測窗口中色彩瞬態(tài)問題發(fā)生可能性大小的色彩瞬態(tài)特征。具體地說，在基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中，瞬態(tài)特征提取單元720計算產(chǎn)生一個平均U色度值遞增特征值A(chǔ)UCIS，一個平均U色度值遞減特征值A(chǔ)UCDS，一個平均V色度值遞增特征值A(chǔ)VCIS，和一個平均V色度值遞減特征值A(chǔ)VCDS。對于每一個色彩瞬態(tài)檢測窗口，AUCIS，AUCDS，AVCIS和AVCDS均先重置為零。對于平均U色度值A(chǔ)UCX，其中X從2到7，若AUCX大于或等于AUC(X-1)，則平均U色度值遞增特征值A(chǔ)UCIS加一。所以，平均U色度值遞增特征值A(chǔ)UCIS衡量了由列平均單元710所計算產(chǎn)生的平均U色度值在色彩瞬態(tài)檢測窗口中從左至右的遞增程度。對于平均U色度值A(chǔ)UCX，其中X從2到7，若AUCX小于或等于AUC(X-1)，則平均U色度值遞減特征值A(chǔ)UCDS加一。所以，平均U色度值遞減特征值A(chǔ)UCDS衡量了由列平均單元710所計算產(chǎn)生的平均U色度值在色彩瞬態(tài)檢測窗口中從左至右的遞減程度。類似的，對于平均V色度值A(chǔ)VCX，其中X從2到7，若AVCX大于或等于AVC(X-1)，則平均V色度值遞增特征值A(chǔ)VCIS加一。所以，平均V色度值遞增特征值A(chǔ)VCIS衡量了由列平均單元710所計算產(chǎn)生的平均V色度值在色彩瞬態(tài)檢測窗口中從左至右的遞增程度。對于平均V色度值A(chǔ)VCX，其中X從2到7，若AVCX小于或等于AVC(X-1)，則平均V色度值遞減特征值A(chǔ)VCDS加一。所以，平均V色度值遞減特征值A(chǔ)VCDS衡量了由列平均單元710所計算產(chǎn)生的平均V色度值在色彩瞬態(tài)檢測窗口中從左至右的遞減程度。如圖6(d)和6(e)所示，當(dāng)一行中像素的U色度值和V色度值均為單調(diào)關(guān)系時，這些像素處于一個色彩過渡區(qū)域中的可能性就很大。另一方面，由于列平均操作和一些噪音的影響，色彩過渡的存在并不一定要求像素的色度值為嚴(yán)格的單調(diào)關(guān)系。因此，色彩瞬態(tài)閾值單元730利用一個用戶可調(diào)的色彩瞬態(tài)閾值CCIT來決定是否要改變當(dāng)前像素的色度值。具體地說，色彩瞬態(tài)閾值單元730將平均U色度值遞增特征值A(chǔ)UCIS，平均U色度值遞減特征值A(chǔ)UCDS，平均V色度值遞增特征值A(chǔ)VCIS，和平均V色度值遞減特征值A(chǔ)VCDS分別與CCIT進(jìn)行比較。如果AUCIS或AUCDS大于或等于CCIT，并且AVCIS或AVCDS大于或等于CCIT，那么當(dāng)前像素的色度值將被改變。用符號表達(dá)，色彩瞬態(tài)閾值單元730進(jìn)行了如下的操作若((AUCIS≥CCIT)或(AUCDS≥CCIT))及((AVCIS≥CCIT)或(AVCDS≥CCIT))則改變當(dāng)前像素的色度值.色彩瞬態(tài)矯正單元750由左/右平均單元740和色彩瞬態(tài)閾值單元730提供的信息計算產(chǎn)生色彩瞬態(tài)增強色度值IUC和IVC。如上所述，色彩瞬態(tài)閾值單元730決定是否改變當(dāng)前像素的色度值。如果色彩瞬態(tài)閾值單元730決定不改變當(dāng)前像素的色度值，則色彩瞬態(tài)矯正單元750將色彩瞬態(tài)增強色度值IUC和IVC設(shè)置為當(dāng)前像素的U色度值UC4和V色度值VC4。如果色彩瞬態(tài)閾值單元730決定改變當(dāng)前像素的色度值，則色彩瞬態(tài)矯正單元750檢測當(dāng)前像素的色度值和色彩瞬態(tài)檢測窗口中左側(cè)像素的色度值與右側(cè)像素的色度值的相近程度?；诒景l(fā)明的在此描述的系統(tǒng)和方法應(yīng)用了平均色度值A(chǔ)UC4和AVC4，而不是當(dāng)前像素的色度值UC4和VC4，來與色彩瞬態(tài)檢測窗口中左側(cè)像素的色度值和右側(cè)像素的色度值進(jìn)行比較，以確定平均色度值是與色彩瞬態(tài)檢測窗口中左側(cè)像素的色度值更相近，還是與色彩瞬態(tài)檢測窗口中右側(cè)像素的色度值更相近。然而，在基于本發(fā)明的其它系統(tǒng)和方法中，也可以利用不同的有關(guān)當(dāng)前像素色度值的函數(shù)代替當(dāng)前像素色度值來與色彩瞬態(tài)檢測窗口中左側(cè)像素的色度值和右側(cè)像素的色度值進(jìn)行比較。左/右平均單元740計算產(chǎn)生色彩瞬態(tài)檢測窗口中當(dāng)前像素左側(cè)像素的平均色度值，和色彩瞬態(tài)檢測窗口中當(dāng)前像素右側(cè)像素的平均色度值。具體地說，在圖7描述的系統(tǒng)與方法中，一個平均左側(cè)U色度值A(chǔ)LSUC等于U色度值UC9，UC10，UC0，UC13，UC14，UC3，UC17，UC18和UC6的平均。一個平均左側(cè)V色度值A(chǔ)LSVC等于V色度值VC9，VC10，VC0，VC13，VC14，VC3，VC17，VC18和VC6的平均。一個平均右側(cè)U色度值A(chǔ)RSUC等于U色度值UC2，UC11，UC12，UC5，UC15，UC16，UC8，UC19和UC20的平均。一個平均右側(cè)V色度值A(chǔ)RSVC等于V色度值VC2，VC11，VC12，VC5，VC15，VC16，VC8，VC19和VC20的平均。如果平均U色度值A(chǔ)UC4與平均左側(cè)U色度值A(chǔ)LSUC比與平均右側(cè)U色度值A(chǔ)RSUC更接近，并且平均V色度值A(chǔ)VC4與平均左側(cè)V色度值A(chǔ)LSVC比與平均右側(cè)V色度值A(chǔ)RSVC更接近，則色彩瞬態(tài)矯正單元750分別將色彩瞬態(tài)增強色度值IUC和IVC設(shè)置為平均左側(cè)U色度值A(chǔ)LSUC和平均左側(cè)V色度值A(chǔ)LSVC。相反的，如果平均U色度值A(chǔ)UC4與平均右側(cè)U色度值A(chǔ)RSUC比與平均左側(cè)U色度值A(chǔ)LSUC更接近，并且平均V色度值A(chǔ)VC4與平均右側(cè)V色度值A(chǔ)RSVC比與平均左側(cè)V色度值A(chǔ)LSVC更接近，則色彩瞬態(tài)矯正單元750分別將色彩瞬態(tài)增強色度值IUC和IVC設(shè)置為平均右側(cè)U色度值A(chǔ)RSUC和平均右側(cè)V色度值A(chǔ)RSVC。附錄I中給出了色彩瞬態(tài)閾值單元730和色彩瞬態(tài)矯正單元750的一種實現(xiàn)的偽碼。一個熟練的設(shè)計人員可以方便的將附錄I中給出的偽碼轉(zhuǎn)換為VHDL或Verilog碼以進(jìn)行硬件的實現(xiàn)。在圖3中，色彩瞬態(tài)增強色度值IUC和IVC將由色飽和度控制單元328進(jìn)行進(jìn)一步處理。具體地說，色飽和度控制單元328增強色彩瞬態(tài)增強色度值IUC和IVC所表示的色彩的飽和度，得到色飽和度增強色度值SEUC和SEVC。色飽和度控制單元328將輸入視頻信號的色飽和度增強一個基本色飽和度增強因子。色彩瞬態(tài)增強U色度值IUC和色彩瞬態(tài)增強V色度值IVC之間的比值，即IUC/IVC，定義了當(dāng)前像素的顏色。而(IUC，IVC)的模定義了色飽和度。當(dāng)色彩瞬態(tài)增強V色度值IVC為零時，當(dāng)前像素的色彩信息由IUC決定，即當(dāng)前像素的顏色由IUC的符號確定，而色飽和度由IUC的絕對值決定。當(dāng)色彩瞬態(tài)增強U色度值IUC和色彩瞬態(tài)增強V色度值IVC均為零時，當(dāng)前像素成為一個無色彩信息的黑白像素，其亮度由像素亮度信息決定。增強一個像素的色飽和度即增大(IUC，IVC)的模，也就是增大IUC與IVC平方和的平方根SQRT(IUC2+IVC2)的值。但是，為了避免顏色的失真，色飽和度增強色度值SEUC和SEVC之間的比值，即SEUC/SEVC，必須和色彩瞬態(tài)增強色度值IUC與IVC之間的比值IUC/IVC相等。為清楚起見，SEUC/SEVC被稱為色飽和度增強色度比，而IUC/IVC被稱為色彩瞬態(tài)增強色度比。所以，可以通過將IUC和IVC同時乘以一個基本色飽和度增強因子BSEF來增強當(dāng)前像素的色飽和度。但是，一個視頻系統(tǒng)的色度值U和V通常有一個由最小色度值C_MIN和最大色度值C_MAX定義的色度取值區(qū)間C_RANGE。例如，如果一個視頻系統(tǒng)擁有8位色度值，最小色度值C_MIN通常為-128，而最大色度值C_MAX通常為127。如果一個像素的色度值經(jīng)處理后結(jié)果超出了C_RANGE，則應(yīng)將其截取到C_RANGE中來，即將小于C_MIN的色度值取為C_MIN，而將大于C_MAX的色度值取為C_MAX。如果將當(dāng)前像素的色彩瞬態(tài)增強色度值IUC和IVC同時乘以一個基本色飽和度增強因子BSEF后，U色度值和V色度值中任何一個超出了視頻系統(tǒng)的C_RANGE，那么就會發(fā)生顏色的失真。例如，如果取BSEF等于1.2，而IUC為120，IVC為40，那么分別將IUC和IVC與BSEF相乘得到SEUC為127，即由120乘以1.2得到144再截取到127，而SEVC為48。這樣一來，色飽和度增強色度比SEUC/SEVC等于127/48，和色彩瞬態(tài)增強色度比IUC/IVC，即120/40并不相等。為了防止顏色的失真，本發(fā)明利用了一個修正后色飽和度增強因子SSEF，用以在基本色飽和度增強因子BSEF因視頻系統(tǒng)色度取值范圍的限制會產(chǎn)生顏色失真時作為增強因子來使用。圖8描述了一種色飽和度控制單元800。圖8中的色飽和度控制單元包含一個修正后色飽和度增強因子SSEF計算單元810和一個乘法計算單元820。SSEF計算單元810利用基本色飽和度增強因子BSEF，色彩瞬態(tài)增強色度值IUC與IVC，視頻系統(tǒng)最小色度值C_MIN與最大色度值C_MAX來計算修正后色飽和度增強因子SSEF的取值。具體地說，修正后色飽和度增強因子SSEF應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨旧柡投仍鰪娨蜃覤SEF或在不造成色度值超出C_RANGE范圍前提下的最大可能因子數(shù)。在基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法中，SSEF計算單元810先計算一個最大U色度值增強因子MUEF，和最大V色度值增強因子MVEF。MUEF等于視頻系統(tǒng)最大色度值C_MAX除以IUC的結(jié)果和最小色度值C_MIN除以IUC的結(jié)果中的較大者。類似的，MVEF等于視頻系統(tǒng)最大色度值C_MAX除以IVC的結(jié)果和最小色度值C_MIN除以IVC的結(jié)果中的較大者。方程(9)，(10)和(11)給出了計算MUEF，MVEF和SSEF的公式。MUEF＝MAX(C_MAX/IUC，C_MIN/IUC)(9)MVEF＝MAX(C_MAX/IVC，C_MIN/IVC)(10)SSEF＝MIN(BSEF，MUEF，MVEF)(11)當(dāng)IUC為零時，MUEF將被直接設(shè)置成一個預(yù)先定義的大數(shù)值DIV0以避免除零錯誤的發(fā)生。類似的，當(dāng)IVC為零時，MVEF也將被直接設(shè)置成DIV0。鑒于方程(11)，DIV0應(yīng)當(dāng)足夠大以避免被選中作為SSEF，也就是說，DIV0應(yīng)當(dāng)大于BSEF的最大可能值。由SSEF計算單元810得到SSEF后，乘法計算單元820將IUC和IVC分別與SSEF相乘得到色飽和度增強色度值SEUC和SEVC?？紤]到方程(9)和(10)，在圖8中的SSEF計算單元810將需要進(jìn)行浮點除法的運算。而浮點除法在集成電路實現(xiàn)中要耗費巨大的資源，應(yīng)當(dāng)盡力避免。所以，在基于本發(fā)明的一些系統(tǒng)和方法中，SSEF計算單元810使用了查找表(LUT)來避免浮點除法的運算。圖9描述了一個基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法的SSEF計算單元的實現(xiàn)架構(gòu)900，其中包括一個索引計算與控制電路910，一個查找表920，和一個多路選擇器930。索引計算與控制電路910計算產(chǎn)生一個指向查找表920的索引INDEX，一個預(yù)置色飽和度增強因子PSEF，和一個選擇控制信號SCS來控制多路選擇器930。預(yù)置色飽和度增強因子PSEF由多路選擇器930的第一輸入口輸入。查找表920提供一個列表色飽和度增強因子TSEF并由多路選擇器930的第二輸入口輸入。多路選擇器930在索引計算與控制電路910的控制下選擇預(yù)置色飽和度增強因子PSEF或列表色飽和度增強因子TSEF作為修正后色飽和度增強因子SSEF。索引計算與控制電路910將預(yù)置色飽和度增強因子PSEF設(shè)置為基本色飽和度增強因子BSEF或數(shù)值1.0。具體地說，如果色彩瞬態(tài)增強色度值IUC或IVC等于視頻系統(tǒng)的C_MAX或C_MIN時，當(dāng)前像素的色飽和度就不能再被增強了，而SSEF應(yīng)當(dāng)為1.0。所以，索引計算與控制電路910將PSEF設(shè)置為數(shù)值1.0，并通過選擇控制信號SCS控制多路選擇器930使輸出的修正后色飽和度增強因子SSEF等于PSEF。否則，索引計算與控制電路910將PSEF設(shè)置為基本色飽和度增強因子BSEF。索引計算與控制電路910將索引INDEX設(shè)置為IUC的絕對值和IVC的絕對值中的較大值，即INDEX＝MAX(|IUC|，|IVC|)。但是，當(dāng)INDEX大于視頻系統(tǒng)的C_MAX時，例如在8位視頻系統(tǒng)中C_MAX為127而IUC或IVC為C_MIN即-128時，由于如上所述多路選擇器930將選擇PSEF，所以INDEX可被設(shè)置為任何有效的查找表920的索引值。當(dāng)INDEX小于C_MAX除以BSEF的整數(shù)部分與數(shù)值1的和時，即1+INT(C_MAX/BSEF)，索引計算與控制電路910將控制多路選擇器930選擇PSEF作為SSEF。為避免浮點數(shù)除法，INDEX與1+INT(C_MAX/BSEF)的比較可以變換成INDEX乘以BSEF與C_MAX的比較，即當(dāng)INDEX乘以BSEF小于或等于C_MAX時，索引計算與控制電路910將控制多路選擇器930選擇PSEF作為SSEF。如前所述，在這種情況下，PSEF等于BSEF。當(dāng)INDEX乘以BSEF大于C_MAX且INDEX小于C_MAX時，索引計算與控制電路910通過選擇控制信號SCS控制多路選擇器930選擇TSEF作為SSEF。因為預(yù)置色飽和度增強因子PSEF等于基本色飽和度增強因子BSEF或數(shù)值1.0，基于本發(fā)明的某些方法也可以使多路選擇器930擁有三個輸入口，第一輸入口輸入BSEF，第二輸入口輸入列表色飽和度增強因子TSEF，而第三輸入口輸入常數(shù)1.0。附錄II中給出了SSEF計算單元一種實現(xiàn)的偽碼，其中運用了下面要介紹的查找表920。一個熟練的設(shè)計人員可以方便的將附錄II中給出的偽碼轉(zhuǎn)換為VHDL或Verilog碼以進(jìn)行硬件的實現(xiàn)。查找表920中包含了一組由索引INDEX進(jìn)行選擇的列表色飽和度增強因子TSEF的數(shù)值。TSEF的實際數(shù)值與乘法運算單元820的精度有關(guān)。例如，如果色彩瞬態(tài)增強U色度值IUC是123，色彩瞬態(tài)增強V色度值IVC是40，C_MAX是127，那么一個無限精確的乘法運算單元可以允許SSEF為1.0325203252…，即127/123。但是，如果乘法運算單元820的精度只有5位，若SSEF被近似為1.0625，則相應(yīng)的色飽和度增強U色度值SEUC將為130.7，即1.0625*123，截取后的數(shù)值130就會超出視頻系統(tǒng)的色度值范圍C_RANGE。對于一個精度為5位的乘法運算單元來說，SSEF此時的值只能是1.03125，相應(yīng)的色飽和度增強U色度值SEUC將為126.8，截取后的數(shù)值126在視頻系統(tǒng)的色度值范圍C_RANGE以內(nèi)。方程(12)提供了基于本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法的計算查找表920中列表色飽和度增強因子TSEF的公式，其中PB為所用乘法運算單元的精度位數(shù)，函數(shù)INT是取整函數(shù)。TSEF＝INT((C_MAX/INDEX)*2PB)/2PB(12)為縮小查找表920的大小，基于本發(fā)明的一些系統(tǒng)和方法可設(shè)定基本色飽和度增強因子BSEF的最大值MSEF。如上所述，當(dāng)INDEX乘以BSEF大于C_MAX且INDEX小于C_MAX時，索引計算與控制電路910通過選擇控制信號SCS控制多路選擇器930選取TSEF作為SSEF輸出。因此，如果BSEF的最大值為MSEF，查找表920就只需要包括索引INDEX從C_MAX除以MSEF取整后加一，即1+INT(C_MAX/MSEF)，到C_MAX的TSEF數(shù)值。例如，如果C_MAX為127，MSEF為2，查找表920就只需要包括索引INDEX從64到127，共64個TSEF的數(shù)值。以上介紹了基于本發(fā)明進(jìn)行視頻圖像增強的各種系統(tǒng)和方法的實現(xiàn)架構(gòu)。具體地說，邊緣增強和對比度拉伸增強了視頻圖像的亮度信息，而色彩瞬態(tài)增強與色飽和度增強改進(jìn)了視頻圖像的色度信息。以上介紹的各種視頻圖像增強方法與系統(tǒng)架構(gòu)僅作為說明參考使用，并不限制本發(fā)明的適用范圍。例如，在閱讀了本說明書后，熟練的技術(shù)人員可以自行定義另外的邊緣增強單元，對比度拉伸單元，色彩瞬態(tài)增強單元，色飽和度增強單元，邊緣強度表示方法，邊緣方向，亮度變化率，亮度變化方向，邊緣檢測單元，邊緣增強亮度計算單元，邊緣閾值比較單元，色彩瞬態(tài)檢測窗口，色彩瞬態(tài)特征值，色彩瞬態(tài)的發(fā)生與否，U色度值代表方法，V色度值代表方法，色彩瞬態(tài)特征提取單元，色彩瞬態(tài)閾值單元，色彩瞬態(tài)矯正單元，色飽和度增強因子，色飽和度增強的色度值表示方法，最大色飽和度增強因子，查找表索引，查找表，查找表內(nèi)容，修正后色飽和度增強因子計算單元，乘法運算單元，索引計算單元，多路選擇電路，索引計算與控制電路，等等，并且運用這些新的定義在本發(fā)明所描述的準(zhǔn)則下設(shè)計出新的方法，電路和系統(tǒng)。鑒于此，本發(fā)明的適用范圍僅受如下權(quán)項的限制。附錄I<prelisting-type="program-listing">AUCIS＝平均U色度值遞增特征值(averageUchrominanceincrementsum)AUCDS＝平均U色度值遞減特征值(averageUchrominancedecrementsum)AVCIS＝平均V色度值遞增特征值(averageVchrominanceincrementsum)AVCDS＝平均V色度值遞減特征值(averageVchrominancedecrementsum)AUC4＝色彩瞬態(tài)檢測窗口中當(dāng)前像素所在列的平均U色度值(averageU chrominancevalueofthecurrentpixelcolumninthetransient detectionwindow)AVC4＝色彩瞬態(tài)檢測窗口中當(dāng)前像素所在列的平均V色度值(averageV chrominancevalueofthecurrentpixelcolumninthetransient detectionwindow)UC4＝當(dāng)前像素的U色度值(Uchrominancevalueofthecurrentpixel)VC4＝當(dāng)前像素的V色度值(Vchrominancevalueofthecurrentpixel)ARSUC＝平均右側(cè)U色度值(averagerightsideUchrominance)ALSUC＝平均左側(cè)U色度值(averageleftsideUchrominance)ARSVC＝平均右側(cè)V色度值(averagerightsideVchrominance)ALSVC＝平均左側(cè)V色度值(averageleftsideVchrominance)CCIT＝色彩瞬態(tài)閾值(chrominancecolorimprovementthreshold)IUC＝色彩瞬態(tài)增強U色度值(improvedUchrominance)IVC＝色彩瞬態(tài)增強V色度值(improvedVchrominance)如果((AUCIS＞＝CCIT)或(AUCDS＞＝CCIT))且 ((AVCIS＞＝CCIT)或(AVCDS＞＝CCIT)])那么 { 如果ABS(AUC4-ALSUC)＜ABS(AUC4-ARSUC)且 ABS(AVC4-ALSVC)＜ABS(AVC4-ARSVC)那么 { IUC＝ALSUC<!--SIPO<DPn="17">--><dpn="d17"/> IVC＝ALSVC } 否則如果ABS(AUC4-ALSUC)＞ABS(AUC4-ARSUC)且 ABS(AVC4-ALSVC)＞ABS(AVC4-ARSVC)那么 { IUC＝ARSUC IVC＝ARSVC } 否則 { IUC＝UC4 IVC＝VC4 } }否則 { IUC＝UC4 IVC＝VC4 }</pre>附錄II<prelisting-type="program-listing">IUC＝色彩瞬態(tài)增強U色度值(improvedUchrominance)IVC＝色彩瞬態(tài)增強V色度值(improvedVchrominance)C_MAX＝視頻系統(tǒng)最大色度值(maximumchrominancevalue)C_MIN＝視頻系統(tǒng)最小色度值(minimumchrominancevalue)BSEF＝基本色飽和度增強因子(basesaturationenhancementfactor)INDEX＝查找表索引(indextoalookuptable)TSEF＝列表色飽和度增強因子(tabledsaturationenhancementfactor) (由一個以INDEX為索引的查找表中得到 fromalookuptableindexedbyINDEX)INDEX＝max(abs(IUC)，abs(IVC))如果(INDEX＞＝C_MAX)那么 { INDEX＝C_MAX SSEF＝1 }否則如果(INDEX*BSEF≤C_MAX)那么 { SSEF＝BSEF }否則 { SSEF＝TSEF }</pre>權(quán)利要求1.一種對由一系列像素構(gòu)成的視頻圖像進(jìn)行色彩瞬態(tài)增強的方法，其特征在于該方法包含定義一個包含當(dāng)前像素的色彩瞬態(tài)檢測窗口；在色彩瞬態(tài)檢測窗口中計算產(chǎn)生一個或多個色彩瞬態(tài)特征值，用以衡量在色彩瞬態(tài)檢測窗口中發(fā)生色彩過渡的可能性大??；及計算產(chǎn)生當(dāng)前像素的一個色彩瞬態(tài)增強U色度值和一個色彩瞬態(tài)增強V色度值。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的色彩瞬態(tài)檢測窗口由以當(dāng)前像素為中心的三行每行七個像素組成。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在色彩瞬態(tài)檢測窗口中計算產(chǎn)生一個或多個色彩瞬態(tài)特征值的操作進(jìn)一步包括對色彩瞬態(tài)檢測窗口中的每一列像素計算產(chǎn)生一個平均U色度值以得到一系列平均U色度值；及對色彩瞬態(tài)檢測窗口中的每一列像素計算產(chǎn)生一個平均V色度值以得到一系列平均V色度值。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于在色彩瞬態(tài)檢測窗口中計算產(chǎn)生一個或多個色彩瞬態(tài)特征值的操作進(jìn)一步包括計算產(chǎn)生一個第一U色度瞬態(tài)特征值以衡量計算得到的一系列平均U色度值遞增的程度；及計算產(chǎn)生一個第一V色度瞬態(tài)特征值以衡量計算得到的一系列平均V色度值遞增的程度。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于在色彩瞬態(tài)檢測窗口中計算產(chǎn)生一個或多個色彩瞬態(tài)特征值的操作進(jìn)一步包括計算產(chǎn)生一個第二U色度瞬態(tài)特征值以衡量計算得到的一系列平均U色度值遞減的程度；及計算產(chǎn)生一個第二V色度瞬態(tài)特征值以衡量計算得到的一系列平均V色度值遞減的程度。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于第一U色度瞬態(tài)特征值是一個平均U色度值遞增特征值，第二U色度瞬態(tài)特征值是一個平均U色度值遞減特征值，第一V色度瞬態(tài)特征值是一個平均V色度值遞增特征值，第二V色度瞬態(tài)特征值是一個平均V色度值遞減特征值。7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于在色彩瞬態(tài)檢測窗口中計算產(chǎn)生一個或多個色彩瞬態(tài)特征值的操作進(jìn)一步包括當(dāng)?shù)谝籙色度瞬態(tài)特征值和第一V色度瞬態(tài)特征值均大于一個色彩瞬態(tài)閾值時，認(rèn)為色彩瞬態(tài)檢測窗口中存在色彩過渡。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于在色彩瞬態(tài)檢測窗口中計算產(chǎn)生一個或多個色彩瞬態(tài)特征值的操作進(jìn)一步包括當(dāng)?shù)谝籙色度瞬態(tài)特征值和第二V色度瞬態(tài)特征值均大于色彩瞬態(tài)閾值時，認(rèn)為色彩瞬態(tài)檢測窗口中存在色彩過渡。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于在色彩瞬態(tài)檢測窗口中計算產(chǎn)生一個或多個色彩瞬態(tài)特征值的操作進(jìn)一步包括當(dāng)?shù)诙色度瞬態(tài)特征值和第一V色度瞬態(tài)特征值均大于色彩瞬態(tài)閾值時，認(rèn)為色彩瞬態(tài)檢測窗口中存在色彩過渡。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于在色彩瞬態(tài)檢測窗口中計算產(chǎn)生一個或多個色彩瞬態(tài)特征值的操作進(jìn)一步包括當(dāng)?shù)诙色度瞬態(tài)特征值和第二V色度瞬態(tài)特征值均大于色彩瞬態(tài)閾值時，認(rèn)為色彩瞬態(tài)檢測窗口中存在色彩過渡。11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于計算產(chǎn)生當(dāng)前像素的色彩瞬態(tài)增強U色度值和色彩瞬態(tài)增強V色度值的操作包括定義當(dāng)前像素的一個U色度值代表；定義當(dāng)前像素的一個V色度值代表；計算產(chǎn)生一個平均左側(cè)U色度值；計算產(chǎn)生一個平均右側(cè)U色度值；計算產(chǎn)生一個平均左側(cè)V色度值；計算產(chǎn)生一個平均右側(cè)V色度值。當(dāng)色彩瞬態(tài)檢測窗口中存在色彩過渡，且當(dāng)前像素的U色度值代表與平均左側(cè)U色度值比與平均右側(cè)U色度值更靠近，和當(dāng)前像素的V色度值代表與平均左側(cè)V色度值比與平均右側(cè)V色度值更靠近時，將當(dāng)前像素的色彩瞬態(tài)增強U色度值和色彩瞬態(tài)增強V色度值分別設(shè)置為平均左側(cè)U色度值和平均左側(cè)V色度值。當(dāng)色彩瞬態(tài)檢測窗口中存在色彩過渡，且當(dāng)前像素的U色度值代表與平均右側(cè)U色度值比與平均左側(cè)U色度值更靠近，和當(dāng)前像素的V色度值代表與平均右側(cè)V色度值比與平均左側(cè)V色度值更靠近時，將當(dāng)前像素的色彩瞬態(tài)增強U色度值和色彩瞬態(tài)增強V色度值分別設(shè)置為平均右側(cè)U色度值和平均右側(cè)V色度值。12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于當(dāng)前像素的U色度值代表等于含有當(dāng)前像素U色度值的平均U色度值，當(dāng)前像素的V色度值代表等于含有當(dāng)前像素V色度值的平均V色度值。13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于當(dāng)前像素的U色度值代表等于當(dāng)前像素的U色度值，當(dāng)前像素的V色度值代表等于當(dāng)前像素的V色度值。14.在權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于平均左側(cè)U色度值等于色彩瞬態(tài)檢測窗口中所有處于當(dāng)前像素左側(cè)的像素的U色度值的一個平均值；及平均右側(cè)U色度值等于色彩瞬態(tài)檢測窗口中所有處于當(dāng)前像素右側(cè)的像素的U色度值的一個平均值。15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于平均左側(cè)V色度值等于色彩瞬態(tài)檢測窗口中所有處于當(dāng)前像素左側(cè)的像素的V色度值的一個平均值；及平均右側(cè)V色度值等于色彩瞬態(tài)檢測窗口中所有處于當(dāng)前像素右側(cè)的像素的V色度值的一個平均值。16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于計算產(chǎn)生當(dāng)前像素的色彩瞬態(tài)增強U色度值和色彩瞬態(tài)增強V色度值的操作包括定義當(dāng)前像素的一個U色度值代表；定義當(dāng)前像素的一個V色度值代表；計算產(chǎn)生一個平均左側(cè)U色度值；計算產(chǎn)生一個平均右側(cè)U色度值；計算產(chǎn)生一個平均左側(cè)V色度值；計算產(chǎn)生一個平均右側(cè)V色度值。當(dāng)色彩瞬態(tài)檢測窗口中存在色彩過渡，且當(dāng)前像素的U色度值代表與平均左側(cè)U色度值比與平均右側(cè)U色度值更靠近，和當(dāng)前像素的V色度值代表與平均左側(cè)V色度值比與平均右側(cè)V色度值更靠近時，將當(dāng)前像素的色彩瞬態(tài)增強U色度值和色彩瞬態(tài)增強V色度值分別設(shè)置為平均左側(cè)U色度值和平均左側(cè)V色度值。當(dāng)色彩瞬態(tài)檢測窗口中存在色彩過渡，且當(dāng)前像素的U色度值代表與平均右側(cè)U色度值比與平均左側(cè)U色度值更靠近，和當(dāng)前像素的V色度值代表與平均右側(cè)V色度值比與平均左側(cè)V色度值更靠近時，將當(dāng)前像素的色彩瞬態(tài)增強U色度值和色彩瞬態(tài)增強V色度值分別設(shè)置為平均右側(cè)U色度值和平均右側(cè)V色度值。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于平均左側(cè)U色度值等于色彩瞬態(tài)檢測窗口中所有處于當(dāng)前像素左側(cè)的像素的U色度值的平均值；及平均右側(cè)U色度值等于色彩瞬態(tài)檢測窗口中所有處于當(dāng)前像素右側(cè)的像素的U色度值的平均值。18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于平均左側(cè)V色度值等于色彩瞬態(tài)檢測窗口中所有處于當(dāng)前像素左側(cè)的像素的V色度值的平均值；及平均右側(cè)V色度值等于色彩瞬態(tài)檢測窗口中所有處于當(dāng)前像素右側(cè)的像素的V色度值的平均值。19.一種對由一系列像素構(gòu)成的視頻圖像進(jìn)行色彩瞬態(tài)增強的色彩瞬態(tài)增強單元，其特征在于該單元包含一個色彩瞬態(tài)特征提取單元，用以在一個含有當(dāng)前像素的色彩瞬態(tài)檢測窗口中計算產(chǎn)生一個或多個色彩瞬態(tài)特征值；一個與色彩瞬態(tài)特征提取單元相聯(lián)的色彩瞬態(tài)閾值單元，用以通過將色彩瞬態(tài)特征值與色彩瞬態(tài)閾值進(jìn)行比較來確定在色彩瞬態(tài)檢測窗口中是否存在色彩過渡；及一個與色彩瞬態(tài)閾值單元相聯(lián)的色彩瞬態(tài)矯正單元，用以計算產(chǎn)生當(dāng)前像素的一個色彩瞬態(tài)增強U色度值和一個色彩瞬態(tài)增強V色度值。20.如權(quán)利要求19所述的色彩瞬態(tài)增強單元，其特征在于進(jìn)一步包括一個與色彩瞬態(tài)特征提取單元相聯(lián)的列平均單元，用以對色彩瞬態(tài)檢測窗口中的每一列像素分別計算產(chǎn)生一個平均U色度值和一個平均V色度值，從而得到一系列平均U色度值和一系列平均V色度值。21.如權(quán)利要求20所述的色彩瞬態(tài)增強單元，其特征在于所述的色彩瞬態(tài)特征提取單元計算產(chǎn)生一個表示所得到的一系列平均U色度值遞增程度的第一U色度瞬態(tài)特征值，和一個表示所得到的一系列平均V色度值遞增程度的第一V色度瞬態(tài)特征值。22.如權(quán)利要求21所述的色彩瞬態(tài)增強單元，其特征在于所述的色彩瞬態(tài)特征提取單元計算產(chǎn)生一個表示所得到的一系列平均U色度值遞減程度的第二U色度瞬態(tài)特征值，和一個表示所得到的一系列平均V色度值遞減程度的第二V色度瞬態(tài)特征值。23.如權(quán)利要求19所述的色彩瞬態(tài)增強單元，其特征在于進(jìn)一步包括一個平均單元，用以計算產(chǎn)生一個平均左側(cè)U色度值，一個平均右側(cè)U色度值，一個平均左側(cè)V色度值，和一個平均右側(cè)V色度值。24.如權(quán)利要求23所述色彩瞬態(tài)增強單元，其特征在于所述的色彩瞬態(tài)矯正單元在色彩瞬態(tài)檢測窗口中存在色彩過渡，且當(dāng)前像素的一個U色度值代表與平均左側(cè)U色度值比與平均右側(cè)U色度值更靠近，和當(dāng)前像素的一個V色度值代表與平均左側(cè)V色度值比與平均右側(cè)V色度值更靠近時，將當(dāng)前像素的色彩瞬態(tài)增強U色度值和色彩瞬態(tài)增強V色度值分別設(shè)置為平均左側(cè)U色度值和平均左側(cè)V色度值。25.如權(quán)利要求24所述色彩瞬態(tài)增強單元，其特征在于所述色彩瞬態(tài)矯正單元在色彩瞬態(tài)檢測窗口中存在色彩過渡，且當(dāng)前像素的U色度值代表與平均右側(cè)U色度值比與平均左側(cè)U色度值更靠近，和當(dāng)前像素的V色度值代表與平均右側(cè)V色度值比與平均左側(cè)V色度值更靠近時，將當(dāng)前像素的色彩瞬態(tài)增強U色度值和色彩瞬態(tài)增強V色度值分別設(shè)置為平均右側(cè)U色度值和平均右側(cè)V色度值。26.如權(quán)利要求24所述的色彩瞬態(tài)增強單元，其特征在于所述的當(dāng)前像素的U色度值代表等于含有當(dāng)前像素U色度值的平均U色度值，當(dāng)前像素的V色度值代表等于含有當(dāng)前像素V色度值的平均V色度值。27.如權(quán)利要求24所述的色彩瞬態(tài)增強單元，其特征在于平均左側(cè)U色度值等于色彩瞬態(tài)檢測窗口中所有處于當(dāng)前像素左側(cè)的像素的U色度值的一個平均值；及平均右側(cè)U色度值等于色彩瞬態(tài)檢測窗口中所有處于當(dāng)前像素右側(cè)的像素的U色度值的一個平均值。28.如權(quán)利要求24所述的色彩瞬態(tài)增強單元，其特征在于平均左側(cè)V色度值等于色彩瞬態(tài)檢測窗口中所有處于當(dāng)前像素左側(cè)的像素的V色度值的一個平均值；及平均右側(cè)V色度值等于色彩瞬態(tài)檢測窗口中所有處于當(dāng)前像素右側(cè)的像素的V色度值的一個平均值。全文摘要本發(fā)明提供了一種對視頻圖像進(jìn)行色彩瞬態(tài)增強，以消除不同顏色區(qū)域間色彩失真過渡帶的系統(tǒng)與方法。先由一個瞬態(tài)特征提取單元利用當(dāng)前像素的一個色彩瞬態(tài)檢測窗口計算出一組色彩瞬態(tài)特征值，再由一個瞬態(tài)閾值單元對這組色彩瞬態(tài)特征值進(jìn)行分析，以確定色彩瞬態(tài)檢測窗口中是否存在色彩過渡。如果在當(dāng)前像素的色彩瞬態(tài)檢測窗口中存在色彩過渡，則由一個瞬態(tài)矯正單元計算出經(jīng)過改進(jìn)的當(dāng)前像素的U色度值和V色度值。文檔編號H04N9/68GK1545329SQ20031010851公開日2004年11月10日申請日期2003年11月10日優(yōu)先權(quán)日2003年11月10日發(fā)明者舸朱,朱舸申請人:華亞微電子(上海)有限公司