數字視頻信號處理技術

1、1主要內容 數字濾波器原理 視頻信號的數字處理 亮度、色度信號的分離 U、V信號的分離 圖像增強 噪聲抑制 同步掃描的數字處理 伴音信號的數字化處理2l 數字濾波器原理數字濾波器主要由延遲電路、數字乘法器和數字加法器三種基本元件組成。下圖是數字濾波器原理框圖3l 視頻信號的數字處理亮度、色度信號的分離U、V信號的分離圖像增強噪聲抑制4 亮度、色度信號的分離u NTSC制亮度、色度信號的頻譜結構5u 模擬電視的亮色分離原理6u NTSC制數字式亮、色分離原理7u PAL制亮度、色度信號的頻譜結構8u PAL制電視的數字式亮色分離原理9)(211 2121) 1(21)(222222NNNNNNC

2、ZZZZZZZH將 及 帶入上式得 ，經展開得取絕對值得到幅頻關系。畫出亮、色分離電路的幅頻特性如上圖。可見Y分量對應著濾波器幅度波谷處，而色度信號的U、V分量對應著濾波器幅度波峰處。這里的濾波器也像梳狀濾波器，所以，亮、色信號可以采用這種方式精確地分離。jeZ HTN )(211 21)(222HHHTjTjTjjCeeeeH)2cos1 (21)(2HTjjCTeeHH10 U、V信號的分離u NTSC制U、V色度分量的分離原理NTSC制色度信號表示式為當采樣率 時，在一個副載波 周期中，得到4個連續(xù)的采樣點，分別為 的A點 的B點 ，與A點差一個采樣時間 的C點 ，與B點差一個采樣時間

3、的D點 ，與C點差一個采樣時間因此tUtVCscscsincosscsff4scf0tscVCA2tscUCBtscVCC23tscUCD)(21DBCCU)(21CACCV11u NTSC制U、V色度分量的分離框圖12u PAL制U、V色度分量的分離框圖13 圖像增強u 圖像增強概述u 水平細節(jié)提取電路u 垂直細節(jié)提取電路14u 圖像增強概述 電視圖像增強（又稱為圖像輪廓校正）主要用來改善攝像管、顯像管的孔闌效應引起的電視圖像模糊； 這里，通過數字信號處理，增強圖像中的細節(jié)成分和線條邊界來增強圖像輪廓，提高清晰度； 由于人眼對圖像亮度細節(jié)的分辨能力遠強于對彩色細節(jié)的分辨能力，所以圖像增強只能

4、對亮度信號進行處理。15數字式圖像增強器框圖16u 水平細節(jié)提取電路 圖像水平細節(jié)能量處于行頻fH的高次諧波上，其能量集中在亮度Y信號的高端； 利用水平高通濾波器從Y頻譜的高端提取圖像水平細節(jié)，再將它加到原來的Y信號中去，就能增強圖像的水平細節(jié)。 水平細節(jié)提取電路 水平高通濾波器的傳遞函數為其幅頻特性為)(211 )(11ZZZZHXsjXTeH2sin2)(17u 垂直細節(jié)提取電路 圖像的垂直細節(jié)能量處于各個fH/2的奇次諧波附近，以場頻間隔分布； NTSC制，fH/2的奇次諧波正好和色度C的譜線一致，其能量集中在色度頻譜的低端；所以，NTSC制通常從色度C頻譜中用低通型垂直細節(jié)提取電路提取

5、垂直細節(jié)，再加到原來的Y信號中去，就能增強圖像的垂直細節(jié)。 PAL制，可以用低通型垂直細節(jié)提取電路從Y信號中提取垂直細節(jié)，再加到原來的Y信號中去，就能增強圖像的垂直細節(jié)。18 NTSC制的垂直細節(jié)提取電路 傳遞函數為其幅頻特性為)(211 )(221ZZZZHLsjLTeH2cos1)(19 PAL制的垂直細節(jié)提取電路 傳遞函數為其幅頻特性為 產生的垂直細節(jié)信號如圖所示（東南P189圖8.23）2)(111ZZZZHL)cos1 (2)(HjLTeH20 噪聲抑制 電視圖像經過遠距離傳輸或多次轉錄之后，噪聲、雜波會嚴重影響圖像質量； 利用圖像信號的幀間自相關性很強（相鄰兩幀的圖像信息約有80%是相同的），而噪聲干擾是隨機的特點，將連續(xù)幾幀的電視圖像信號進行累積、平均，可以改善圖像的信噪比。21 數字式噪聲抑制器 傳遞函數為其幅頻特性為NKZKZH11)()cos(21