高清攝像機(jī)信號(hào)處理(經(jīng)典)

1、數(shù) 字 攝 像 機(jī) 的 信 號(hào) 處 理 綜 述(2007-04-16 17:06:23) 轉(zhuǎn)載數(shù) 字 攝 像 機(jī) 的 信 號(hào) 處 理 綜 述張?jiān)?廣東電視臺(tái)制作部   510066)1、前言隨著我國(guó)電視系統(tǒng)數(shù)字化進(jìn)程的推進(jìn)，各省級(jí)電視臺(tái)的數(shù)字化正從數(shù)字電視車、全數(shù)字演播室、非編網(wǎng)絡(luò)、半數(shù)字化播出中心向各個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)展，我臺(tái)目前的情況也是這樣。在這個(gè)過(guò)程中，許多模擬攝像機(jī)正在被數(shù)字?jǐn)z像機(jī)所取代。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)能實(shí)現(xiàn)在模擬攝像機(jī)中做不到的許多處理與效果；具有高精度的校正和線性

2、矩陣（彩色校正），使彩色重現(xiàn)更加逼真；數(shù)字?jǐn)z像機(jī)有較大的動(dòng)態(tài)范圍；數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采用低功耗大規(guī)模集成電路LSI，電路集成度達(dá)到180萬(wàn)門以上，內(nèi)部線寬減少到0.35m，工作電壓從5V降低到3V，體積功耗都比模擬攝像機(jī)小。總之，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)不僅圖像質(zhì)量提高，而且工作穩(wěn)定性、可靠性也提高，方便維護(hù)。因此，對(duì)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)技術(shù)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，是非常必要的。2、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的基本構(gòu)成2.1  數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的由來(lái)三片CCD攝像器件輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)相關(guān)雙重取樣電路及預(yù)放處理后，得到的是模擬圖象信號(hào)，攝像機(jī)的數(shù)字化最多只能從預(yù)放器后的信號(hào)處理電路開(kāi)始，因此，數(shù)字化的攝像機(jī)叫做數(shù)字信號(hào)處理攝像機(jī)，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)是通俗

3、化的叫法。然而，信號(hào)處理通道中進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換（即A/D變換）的位置可前可后，位置前后與A/D變換選取的量化比特?cái)?shù)有關(guān)，這就產(chǎn)生了信號(hào)處理通道中數(shù)字化程度的差別。目前，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的品牌中，主要有10bit數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和12bit數(shù)字?jǐn)z像機(jī)兩種（均指的是A/D變換的量化比特?cái)?shù)）。不管數(shù)字?jǐn)z像機(jī)中信號(hào)處理通道的數(shù)字化程度怎樣，它的基本構(gòu)成原理與各部分的作用與模擬攝像機(jī)相同。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)視頻信號(hào)處理系統(tǒng)中A/D變換的量化比特?cái)?shù)不論是采用10bit的還是12bit的，最終輸出都是符合ITU-R601標(biāo)準(zhǔn)的10bit數(shù)字信號(hào)。輸出形式有Y、R-Y、B-Y數(shù)字分量信號(hào)；或經(jīng)數(shù)字編碼器輸出的數(shù)字復(fù)合信號(hào)；有的攝像

4、機(jī)為了延伸電纜傳輸距離，使用機(jī)頭內(nèi)部光纖適配器把數(shù)字分量信號(hào)直接送入適配器變成光信號(hào)，用光纜傳輸，使傳輸距離達(dá)到1-2千米以上。2.2  10bit數(shù)字?jǐn)z像機(jī)1理論上攝像機(jī)A/D變換的量化比特?cái)?shù)應(yīng)大于10bit，甚至達(dá)到16.5bit，才能滿足較高的攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍和信噪比要求。但實(shí)踐證明，采用14bit以上的A/D變換器，圖象質(zhì)量的提高已經(jīng)不明顯了。如果量化比特?cái)?shù)采用10bit，則必須采取降低比特?cái)?shù)的措施，即先經(jīng)過(guò)部分模擬處理，再進(jìn)行A/D變換。理由是：自動(dòng)黑/白斑校正、自動(dòng)黑/白平衡調(diào)節(jié)、增益提升等電路放在A/D變換前，量化時(shí)可減少4bit；采用預(yù)彎曲電路可以把CCD輸出的600

5、%信號(hào)電平壓縮到200%，量化時(shí)可減少1.5bit；還有數(shù)字處理部分采取的措施。這樣，A/D變換便可以采用10bit量化并達(dá)到演播室的圖象質(zhì)量，這種攝像機(jī)的信號(hào)處理放大器中含有部分模擬處理，基本組成框圖如圖1所示：     圖1、 10bit數(shù)字?jǐn)z像機(jī)基本構(gòu)成圖 信號(hào)處理包括模擬處理和數(shù)字處理兩部分。預(yù)放器輸出的信號(hào)先進(jìn)入模擬處理部分，在這里進(jìn)行自動(dòng)黑斑補(bǔ)償、自動(dòng)黑/白平衡、雜散光校正、自動(dòng)白斑補(bǔ)償、增益控制、預(yù)彎曲等處理放大，再將處理過(guò)的模擬視頻信號(hào)送入10bit量化的模/數(shù)變換器，變成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)（為各種自動(dòng)調(diào)節(jié)檢測(cè)誤差

6、數(shù)據(jù)）、輪廓校正、校正、彩色校正、混消隱、白切割、色度孔闌、編碼矩陣等處理，最后輸出數(shù)字圖象信號(hào)。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的主控制器是調(diào)節(jié)和控制攝像機(jī)的核心電路，由CPU、ROM、RAM、E2PROM和接口電路等組成，攝像機(jī)面板上的各種開(kāi)關(guān)信號(hào)都送給CPU，由CPU 發(fā)出指令給各存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理電路的數(shù)據(jù)檢測(cè)及有關(guān)部分，數(shù)字檢測(cè)電路將檢測(cè)出的差值、平均值和峰值等送回CPU，進(jìn)行存儲(chǔ)、運(yùn)算，并送到相應(yīng)的調(diào)整電路及鏡頭控制電路進(jìn)行參數(shù)值的調(diào)整控制。模擬電路的控制數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換成模擬電壓，送到相應(yīng)的調(diào)節(jié)電路進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于模擬電路的調(diào)節(jié)控制電壓是從數(shù)字處理部分獲得的，所以調(diào)節(jié)精度和穩(wěn)定度都相當(dāng)高。2.3

7、60; 12bit數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采取了一些必要的降比特措施后，比如在DSP（數(shù)字信號(hào)處理）內(nèi)集成一個(gè)數(shù)字降噪濾波器，或采取預(yù)彎曲處理等，可以采用12bitA/D轉(zhuǎn)換，對(duì)預(yù)放器之后的視頻信號(hào)直接進(jìn)行數(shù)字化，并且采用16bit內(nèi)部處理，32bit擴(kuò)展。這樣便構(gòu)成所謂的12bit全數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。（有的12bit數(shù)字?jǐn)z像機(jī)也采取部分模擬處理）。圖2是全數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的構(gòu)成原理圖。圖2、 12bit數(shù)字?jǐn)z像機(jī)構(gòu)成原理圖   2全數(shù)字處理意味著所有的非線性處理都是數(shù)字化的，預(yù)彎曲可以通過(guò)數(shù)字運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)，保證高亮度區(qū)壓縮部分重現(xiàn)自然彩色。在600%電平內(nèi)用12bit量化，也增加了100%

8、電平內(nèi)的量化級(jí)數(shù)，使視頻信號(hào)的主要部分的量化精度提高。經(jīng)測(cè)試表明：12bit全數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)大了，信噪比、圖象分解力有所提高，許多參數(shù)有所改良。2.4  數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的關(guān)鍵部件CCD攝像器件及預(yù)放器CCD攝像器件及預(yù)放器是數(shù)字信號(hào)處理攝像機(jī)的前端電路，它的性能優(yōu)劣決定著攝像機(jī)的圖象分解力、信噪比及靈敏度等指標(biāo)的好壞。目前的技術(shù)、工藝水平可使預(yù)放器的功率增益做得相當(dāng)高，且信噪比大于60dB。CCD攝像器件型號(hào)有IT、FT、FIT型等各種電荷轉(zhuǎn)移方式的型號(hào)。廣播級(jí)大多選用3片式的2/3英寸FIT型CCD，像素在60萬(wàn)以上，CCD輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)80dB。圖3是FIT型CCD示

9、意圖。有的攝像機(jī)對(duì)CCD器件還采取了改良技術(shù)。如OCL技術(shù)，提高CCD的靈敏度；空間像素偏置技術(shù)，提高CCD的圖象分解力；DPM（Dynamic Pixel Management）動(dòng)態(tài)象素管理技術(shù)，保持4:3/16:9格式轉(zhuǎn)換時(shí)的圖象分解力。10bit數(shù)字?jǐn)z像機(jī)與12bit數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的電路構(gòu)成原理相同。（有區(qū)別的只是電路的控制部分），各部分的信號(hào)處理過(guò)程機(jī)理如下所述。圖3、 FIT型CCD示意圖3、視頻信號(hào)的處理過(guò)程（機(jī)理）3.1  黑斑校正與白斑校正3黑斑現(xiàn)象是由攝像器件的暗電流引起的。在無(wú)光進(jìn)入鐿頭時(shí)，CCD本應(yīng)無(wú)信號(hào)電壓輸出，但由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，使CCD會(huì)有很少的電荷

10、產(chǎn)生，且每個(gè)感光單元產(chǎn)生的電荷量不一致，導(dǎo)致畫(huà)面的黑色不均勻。白斑效應(yīng)是由于鏡頭的透射率不一致及分光棱鏡的色漸變現(xiàn)象引起的，其現(xiàn)象是重現(xiàn)的白色不均勻。在數(shù)字?jǐn)z像機(jī)中，黑斑校正與白斑校正可精確地自動(dòng)調(diào)節(jié)。即將整個(gè)畫(huà)面分成114×228=25992個(gè)區(qū)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)數(shù)據(jù)檢測(cè)出的誤差值，控制黑斑（白斑）地址發(fā)生器將地址送入主控制器，用查表方式從存儲(chǔ)器中讀出調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A變換后送到模擬校正電路進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)任意形狀的黑（白）斑都可以補(bǔ)償。通過(guò)黑斑校正后，消除暗電流的影響，使黑電平與消隱電平相同，即為基準(zhǔn)零電平，輸入到后面的增益放大器。這樣，增益變化就不會(huì)引起黑電平變化了。3.2 

11、 黑、白平衡調(diào)節(jié)當(dāng)攝像機(jī)拍攝黑色物體時(shí)或關(guān)閉光圈時(shí)，紅、綠、藍(lán)三路輸出的電平稱為黑色電平，這個(gè)電平送到顯像管時(shí)熒光屏剛剛不發(fā)光，呈現(xiàn)黑色，要使呈現(xiàn)的黑色是純黑，則要求攝像機(jī)輸出的紅、綠、藍(lán)黑色電平相等，這稱為攝像機(jī)的黑平衡。黑平衡調(diào)節(jié)是在黑斑校正之后進(jìn)行，通常是在關(guān)閉光圈下使攝像機(jī)工作，調(diào)節(jié)紅路和藍(lán)路的黑色電平，使它們都與綠路的黑色電平相等。如果同時(shí)調(diào)節(jié)紅、綠、藍(lán)黑色電平，并不會(huì)影響黑平衡，這稱為總黑電平（M.PEd）調(diào)節(jié)，這樣可調(diào)節(jié)圖象的平均亮度。攝像機(jī)最后輸出的圖象信號(hào)的黑電平是在混入標(biāo)準(zhǔn)消隱脈沖后建立的。在拍攝純白色景物時(shí)，調(diào)節(jié)紅路和藍(lán)路增益，使紅路和藍(lán)路的電平與綠路的電平相等，這樣，熒

12、光屏上便能重現(xiàn)出基準(zhǔn)白色。白平衡調(diào)節(jié)在白斑校正之后進(jìn)行，電路可進(jìn)行增益微調(diào)，調(diào)節(jié)方式既可手動(dòng)調(diào)節(jié)也可自動(dòng)調(diào)節(jié)。3.3 增益提升攝像機(jī)輸出信號(hào)的幅度必須達(dá)到電視傳輸規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電平0.7Vp-p，為了能在不同的景物照度（包括特殊的較暗場(chǎng)景）條件下都能輸出0.7Vp-p的信號(hào)，必須使放大器的增益能在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，現(xiàn)在的攝像機(jī)設(shè)置的增益選擇有-3dB、+3dB、+6dB、+9dB、+12dB、+18dB、+21dB等若干檔。由于增益升高時(shí)圖象上的雜波也會(huì)增加，不得以時(shí)才用增益檔，通常用0dB檔拍攝。3.4 雜散光校正由于鏡頭中的各片透鏡和CCD內(nèi)部都有很小的反射率（約小于0.1%），所以光線通過(guò)時(shí)一

13、部分反射光使白色周圍的黑色部分稍發(fā)白，即提高了圖象的黑電平，降低了圖象的黑白對(duì)比度，使圖象看上去如蒙上一層霧，稱為雜散光效應(yīng)。光的反射量與光波的波長(zhǎng)有關(guān)，紅路雜散光最強(qiáng)，綠路次之，藍(lán)路最少。雜散光效應(yīng)也破壞圖象的彩色平衡，尤其是黑色平衡。利用雜散光的強(qiáng)弱隨入射光強(qiáng)度成比例地變化的特點(diǎn)，我們可以得出雜散光校正的基本方法。即把圖象信號(hào)的平均電平進(jìn)行負(fù)反饋，調(diào)節(jié)反饋量使之恰好抑制雜散光所引起的黑電平變化。3.5 預(yù)彎曲和白壓縮如圖4所示是攝像機(jī)的傳輸特性曲線。圖4  攝像機(jī)的傳輸特性(PAL)4白壓縮顧名思義是把白電平部分壓縮。白壓縮的目的是為了提高攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍和降低量化比特?cái)?shù)的需要。

14、實(shí)現(xiàn)白壓縮的辦法是減小放大器在白電平部分的增益。從圖4可見(jiàn)，三條傳輸特性曲線的白切割電平都在110%處，原特性曲線（是線性的）在切割點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的入射光強(qiáng)度是130%，即動(dòng)態(tài)范圍（被攝景物所能傳送的最大景物亮度的變化范圍）是130%；105%拐點(diǎn)的白壓縮后的特性曲線的動(dòng)態(tài)范圍是200%；而85%拐點(diǎn)的白壓縮后的特性曲線的動(dòng)態(tài)范圍是600%。由于拐點(diǎn)之上部分的灰度層次不是很鮮明，（即拐折后斜率變化了，物理意義上相當(dāng)于較高的入射光才引起景物亮度的微小變化）所以在入射光不很強(qiáng)時(shí)應(yīng)使拐點(diǎn)升高，以適當(dāng)擴(kuò)大亮度傳輸特性的線性范圍，當(dāng)畫(huà)面嚴(yán)重反差時(shí)，應(yīng)把拐點(diǎn)調(diào)低到85%?，F(xiàn)代攝像機(jī)都在處理放大器內(nèi)設(shè)計(jì)了自動(dòng)拐

15、點(diǎn)電路，或稱動(dòng)態(tài)拐點(diǎn)或稱動(dòng)態(tài)對(duì)比度控制（DCC）電路，使拐點(diǎn)隨入射光強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)，拐點(diǎn)之上的傳輸特性曲線的斜率也可以適當(dāng)設(shè)定。在攝像機(jī)視頻信號(hào)處理放大器中把白壓縮分兩步進(jìn)行，如圖5所示。在放大器的輸入端先將CCD輸出的信號(hào)電平限制在600%，而后進(jìn)行第一次白壓縮，又稱預(yù)彎曲，預(yù)彎曲電路在130%電平處開(kāi)始減小放大倍數(shù)，從而使原為600%的電平被壓縮為226%的電平。預(yù)彎曲后的信號(hào)經(jīng)過(guò)一定的處理和校正，再一次進(jìn)行白壓縮，最后的輸出信號(hào)電平限制在110%。 3.6  孔闌效應(yīng)及應(yīng)對(duì)措施（輪廓校正）光電轉(zhuǎn)換過(guò)程主要由CCD攝像器件完成，而CCD感光單元的面積不是無(wú)限小，難以完滿表

16、達(dá)比它更小的光像細(xì)節(jié)，因此產(chǎn)生的圖象細(xì)節(jié)的信號(hào)幅度減小，如圖6所示，導(dǎo)致重現(xiàn)圖象的細(xì)節(jié)和跳變處變模糊，圖象清晰度降低。這種現(xiàn)象叫作孔闌效應(yīng)（孔闌失真）。由于CCD感光單元對(duì)光學(xué)信息的傳送是按抽樣方式進(jìn)行的，所以我們也可以用脈沖序列的數(shù)學(xué)模型來(lái)引證出孔闌失真的影響。設(shè)取樣脈沖周期為Ts，脈沖寬度為s，這樣的取樣脈沖列可以寫成：  其中 5圖6  圖象細(xì)節(jié)的孔闌失真其頻譜為：  顯然，用S(t)對(duì)信號(hào)f(t)進(jìn)行抽樣時(shí)，抽樣后的信號(hào)頻譜也是幅度受到sinx/x函數(shù)的調(diào)制。CCD感光器件的光電轉(zhuǎn)換過(guò)程相當(dāng)于用一定寬度的電子束對(duì)圖象進(jìn)行抽樣，

17、輸出值為這一段區(qū)域內(nèi)圖象信號(hào)的平均值，這種情況可以看作是抽樣間隔與抽樣脈沖寬度一致的抽樣。因此，根據(jù)上式分析，抽樣以后信號(hào)的頻譜將會(huì)產(chǎn)生的高頻頻譜幅度下降。如圖7所示，這就是通常所說(shuō)的孔闌效應(yīng)。攝像機(jī)所攝取的電視信號(hào)實(shí)際上是對(duì)圖象進(jìn)行三維抽樣的結(jié)果，攝像機(jī)除了要在水平和垂直兩個(gè)空間方向上對(duì)圖象圖7    孔闌失真的影響信號(hào)進(jìn)行抽樣外，還必須在時(shí) 間軸的方向上以場(chǎng)掃描的形式對(duì)圖象抽樣，因此，電視信號(hào)的頻亦也受到這三種抽樣脈沖寬度的影響，其高頻頻譜衰減已示于圖7。解決孔闌失真的對(duì)策是輪廓校正，目的在于增強(qiáng)圖象的邊沿輪廓，改善圖像細(xì)節(jié)，提高圖象的清晰度。在數(shù)字?jǐn)z像機(jī)中，

18、輪廓校正使用數(shù)字化技術(shù)。把A/D變換后的不延時(shí)，延時(shí)一行，延時(shí)二行的(R+G)/2信號(hào)送到輪廓校正電路中進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生行、場(chǎng)及斜向等細(xì)節(jié)（DTL）信號(hào)，DTL信號(hào)通過(guò)挖芯電路去除雜波后，在彩色校正電路之后混入紅、綠、藍(lán)三路圖象信號(hào)中。數(shù)字輪廓校正的核心技術(shù)是采用非遞歸型濾波器，即線性相位數(shù)字濾波器，實(shí)現(xiàn)三維濾波。圖8是數(shù)字輪廓校正的行細(xì)節(jié)信號(hào)產(chǎn)生電路。數(shù)字輪廓校正電路對(duì)各種顏色，各種圖案及圖象暗部都能產(chǎn)生準(zhǔn)確的校正信號(hào)，得到良好的校正效果圖8數(shù)字輪廓校正的行細(xì)節(jié)信號(hào)產(chǎn)成電路3.7  彩色校正6彩色電視攝像機(jī)輸出電壓的光譜響應(yīng)（與攝像機(jī)的分光系統(tǒng)及攝像器件有關(guān)）必須接近理想光譜特性且與

19、顯像管熒光粉的混色曲線一致，但實(shí)際的攝像機(jī)光譜響應(yīng)曲線缺少了理想光譜特性中的負(fù)區(qū)和正次區(qū)，這必然使攝像機(jī)輸出的R、G、B電壓的比例偏離理想值，引起彩色失真，故必須對(duì)輸出電壓的光譜響應(yīng)進(jìn)行校正。具體的辦法是：某一基色光譜響應(yīng)的負(fù)區(qū)和正次區(qū)可以用另外的兩個(gè)相應(yīng)的基色信號(hào)模擬，存在著線性矩陣的關(guān)系，因此這種彩色校正電路也叫做線性矩陣電路。令R0、G0、B0為校正后的信號(hào)，R、G、B為校正前的信號(hào)，則彩色校正信號(hào)可用矩陣運(yùn)算式表示為：   彩色信號(hào)經(jīng)過(guò)校正矩陣后，白平衡應(yīng)不變，同時(shí)，要盡量限制雜波增加，根據(jù)彩色校正原理，把上式進(jìn)行變形，最后得出：R0=R+b(G-R)+C

20、(B-R)G0=G+d(R-G)+f(B-G)B0=B+g(R-B)+h(G-B)上式形式的校正電路稱為差信號(hào)校正電路，只有6個(gè)系數(shù)，便于在電路中調(diào)節(jié)校正系數(shù)，有助于不同CAM的彩色匹配。在數(shù)字處理放大器中可存儲(chǔ)幾組校正系數(shù)供選用，也可以輸入新的校正系數(shù)并加以存儲(chǔ)。3.8  校正電視系統(tǒng)的最終目的是在電視屏幕上顯示出逼真的圖象，其中包括不失真地重現(xiàn)原景物的亮度層次。要保證亮度層次不出現(xiàn)畸變，就要求從攝像傳輸顯像的整個(gè)系統(tǒng)都是線性的，但實(shí)際上，CCD攝像器件的光電變換特性為u=k1 k1B1，可認(rèn)為是線性的，而顯象管的電光變換特性（彩色顯象管的2=2.8），是非線性的。所以，必須在攝像

21、端對(duì)圖象信號(hào)進(jìn)行相反的預(yù)校正，抵消顯像管的非線性，使系統(tǒng)總特性成為線性，這種預(yù)校正稱為校正。攝像端校正放大器的傳輸特性應(yīng)為：  ,對(duì)于彩色顯像管來(lái)說(shuō)，=1/2.8=0.35，實(shí)際中考慮各種因數(shù)，通常值取在10.45之間可調(diào)節(jié)，以得到最佳的校正效果。圖9是電視系統(tǒng)的特性。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的校正采用數(shù)字校正電路。R、G、B信號(hào)經(jīng)A/D變換后送到表進(jìn)行校正，表由CPU接口進(jìn)行寫入和控制。數(shù)字校正不僅能夠使R、G、B三路信號(hào)的校正特性精確一致，提高了重現(xiàn)圖象的彩色質(zhì)量，變光圈時(shí)可保持色調(diào)不變，而且調(diào)整方便，簡(jiǎn)單地改變計(jì)算參數(shù)即可調(diào)節(jié)特性。 圖9 電視系統(tǒng)的特性73.9 

22、; 混消隱與黑、白切割CCD攝像器件一般都用行、場(chǎng)推動(dòng)脈沖作為消隱脈沖，比標(biāo)準(zhǔn)消隱時(shí)間短，必需在視頻處理的最后一步混入標(biāo)準(zhǔn)的行消隱脈沖（12s寬）及場(chǎng)消隱脈沖（1.6ms）寬，并建立起攝像機(jī)最后輸出的圖象信號(hào)的黑電平（2-5）%。如圖10所示。混消隱的做法從圖像上的處理效果來(lái)看相當(dāng)于剪切掉了像面四周的邊幅。黑、白切割是為了規(guī)范圖象信號(hào)的電平標(biāo)準(zhǔn)而采取的措施。黑切割就是切除多余的消隱脈沖，去除消隱期間的雜波，建立黑電平。通常切割電平是固定值的，所以黑電平（2-5）%的建立是通過(guò)調(diào)節(jié)在前面的黑電平調(diào)節(jié)電路中的直流（鉗位）電平來(lái)實(shí)現(xiàn)的。白切割是切除某些白色信號(hào)，限制信號(hào)幅度。圖11 是數(shù)字白切割電路

23、。攝像機(jī)中100%的圖象信號(hào)電平為  圖10 混消隱的作用0.7Vp-p，通常在最后輸出級(jí)的白切割電平為（105110）%。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的混消隱與黑、白切割在數(shù)字處理部分進(jìn)行。4、相關(guān)數(shù)字電路與寬屏幕變換4.1  全數(shù)字鉗位電路在數(shù)字系統(tǒng)中，阻容耦合不會(huì)造成直流分量丟失（模擬視頻系統(tǒng)中通過(guò)阻容耦合將丟失直流分量，靠鉗位電路恢復(fù)直流）。圖11 數(shù)字白切割基本電路 因此，在A/D變換時(shí)進(jìn)行一次鉗位后（以恢復(fù)變換點(diǎn)之前信號(hào)的直流分量和固定A/D變換所需要的電平），再后的數(shù)字處理中通?？刹辉龠M(jìn)行鉗位。為了克服模擬鉗位時(shí)常發(fā)生圖現(xiàn)拖尾、行雜波、毛刺等缺點(diǎn)，因而開(kāi)發(fā)了

24、全數(shù)字鉗位電路，如圖12所示。該電路A/D變換輸出的數(shù)字信號(hào)應(yīng)有直流電平Es，如果由于某些原因引起直流電平變動(dòng)，成為Es±。在消隱期間抽樣脈沖將消隱電平送入鎖存器。銷存器的輸出在減法器中與基準(zhǔn)電平Es相減，得到差值±，經(jīng)寄存器送入ALU 電路，同時(shí)，數(shù)字視頻信號(hào)Es±在ALU中與±相減，輸出信號(hào)的直流電平為：         Es= (Es±) - (±) = Es顯然，ALU輸出的信號(hào)中消除了直流電平的變動(dòng)量8。4.2  數(shù)字降噪電路

25、某些攝像機(jī)采用了數(shù)字降噪電路（降噪器）來(lái)提高圖像質(zhì)量。若攝像機(jī)在低照度下拍攝時(shí)必須采用高增益，噪聲也會(huì)隨之增加；數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的噪聲主要來(lái)于兩個(gè)方面，一是預(yù)放器的噪聲；二是量化噪聲。為了提高技術(shù)質(zhì)量，必須使用數(shù)字降噪器。另一方面是使用了降噪器可降低A/D變換時(shí)所需的量化比特?cái)?shù)。數(shù)字降噪器的工作原理是：利用圖象信號(hào)在同一行的相鄰象素間、同一場(chǎng)的相鄰行間及相繼幀的同一行間都有較強(qiáng)的相關(guān)性，而它們信號(hào)中的雜波則并非相關(guān)性，因此，將相關(guān)性強(qiáng)的象素所對(duì)應(yīng)的信號(hào)疊加起來(lái)，進(jìn)行平均，圖象信號(hào)將形成平均值，雜波則明顯減小。經(jīng)分析，完善的降噪方法應(yīng)是采用幀間平均化處理，即對(duì)相繼幀間的對(duì)應(yīng)象素從時(shí)間上進(jìn)行平均處理低通

26、濾波。電路的核心器件是幀存儲(chǔ)器。圖13是基本遞歸型低通濾波器。其信噪比改善量如下式：S/N改善量=10 lg       (dB).經(jīng)驗(yàn)表明，K=0.75較合適。為了改善活動(dòng)圖象的降噪質(zhì)量，（既能降低噪聲，又能保全原圖象質(zhì)量），還要在上述電路中添加運(yùn)動(dòng)檢測(cè)電路，用其輸出信號(hào)去自動(dòng)控制K值的大小。4.3  寬屏幕變換電路（1） 在16:9格式CCD上輸出4:3格式圖象有的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)裝置了16:9格式的CCD，當(dāng)要在16:9格式的CCD上輸出4:3格式圖象時(shí)，方法有兩種：在CCD上讀取象素時(shí)進(jìn)行格式變換；在數(shù)字處理電路中進(jìn)行格式變換。在CCD上讀取象素進(jìn)行格式變換時(shí)，只讀出像面中間3/4寬的圖明，CCD兩邊各丟棄1/8像寬的圖象。原16:9格式的水平讀出時(shí)鐘頻率為18MHz或22.5MHz，變換時(shí)水平讀出時(shí)鐘頻率應(yīng)為18×(3/4)=13.5MHz或22.5×3/4=16.875MH