專利名稱：車載數(shù)字電視信號處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車載數(shù)字電視信號處理方法。
背景技術(shù)：
國際上主要有三種數(shù)字電視地面廣播標(biāo)準(zhǔn)歐洲的DVB-T(Digital VideoBroadcasting-Terrestrial)、美國的ATSC(Advanced Television SystemsCommittee)和日本的ISDB-T(Integrated Servic es Digital BroadcastingTerrestrial)(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播)。DVB-T是歐洲D(zhuǎn)VB系列標(biāo)準(zhǔn)中較新的一個標(biāo)準(zhǔn)(此外還有有線數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)DVB-C，以及衛(wèi)星數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)DVB-S)，也是最復(fù)雜的DVB傳輸系統(tǒng)。此標(biāo)準(zhǔn)是1998年2月批準(zhǔn)通過的。DVB-T標(biāo)準(zhǔn)的核心是MPEG-2數(shù)字視音頻壓縮編碼，采用編碼正交頻分復(fù)用COFDM(CodedOrthogonal Frequency Division Multiplexing)調(diào)制方式，適用于大范圍多發(fā)射機(jī)的8k載波方式。DVB-T為高清晰度電視(HDTV)信號傳輸提供大于20Mbps的凈荷碼率，支持簡單天線室內(nèi)固定接收；為標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV)信號傳輸提供大于5Mbps的凈荷碼率，并能在車速移動條件下支持移動接收；具有單頻組網(wǎng)能力。ATSC是美國高級電視業(yè)務(wù)顧問委員會于1995年9月15日正式通過ATSC數(shù)字電視國家標(biāo)準(zhǔn)。ATSC制信源編碼采用MPEG-2視頻壓縮和AC-3音頻壓縮；信道編碼采用VSB調(diào)制，提供了兩種模式地面廣播模式(8VSB)和高數(shù)據(jù)率模式(16VSB)。隨著多媒體傳輸業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，為了適應(yīng)移動接收的需要，現(xiàn)在即將增加2VSB的移動接收模式。日本于1996年開始啟動自主的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)項(xiàng)目，在歐洲COFDM技術(shù)的基礎(chǔ)上，增加具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，形成ISDB-T地面數(shù)字廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)，于1995年7月在日本電氣通信技術(shù)審議會上通過。2001年，該標(biāo)準(zhǔn)正式被ITU接受為世界第三個數(shù)字電視傳輸國際標(biāo)準(zhǔn)。三種標(biāo)準(zhǔn)在信源編碼方面相似，都采用MPEG-2視頻壓縮，高清晰度電視圖像常用格式為1920×1080，每秒60場/50場隔行，最大的區(qū)別是信道調(diào)制和傳輸方式的不同。因此，三種制式接收機(jī)的不兼容主要在于接收機(jī)信道解調(diào)模塊。
我國地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)于2006年8月18日頒布(GB20600-2006)，并自2007年8月1日起正式實(shí)施(國標(biāo)地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)簡稱為DTMB-DigitalTerrestrial Multimedia Broadcasting.。較早時也稱為DMB-TH)。國標(biāo)中的一種主要傳輸模式采用時域同步OFDM技術(shù)(TDS-OFDM)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，能較好地支持移動接收、高清數(shù)字電視廣播和單頻組網(wǎng)。同時，測試表明在頻譜利用，同步速度，支持單天線移動接收，室內(nèi)接收等方面亦表現(xiàn)出了比DVB-T更好的性能。
車載數(shù)字電視通過天線接收地面無線數(shù)字電視信號，移動接收時面臨著動態(tài)多徑和多普勒頻移的問題，另外在汽車上電磁環(huán)境惡劣，干擾強(qiáng)，再加上汽車行駛時遇到天氣變化等因素，都會影響移動數(shù)字電視的信號輸出質(zhì)量。
在模擬產(chǎn)品在高速(120KM/H)行駛的汽車上的工作狀態(tài)，以及遭遇外部環(huán)境(如溫度，濕度，道路質(zhì)量等)變化后，數(shù)字電視接收裝置接收的信號與噪音在頻域上的分布進(jìn)行了大量的研究與分析，發(fā)現(xiàn)信號常常分布在低頻域，噪聲常常分布在高頻域，而圖像的細(xì)節(jié)也分布在高頻域，如果用簡單的低通濾波方法進(jìn)行降噪處理，同時也將圖像的重要信息也濾除了。
另外，在對于音頻信號的處理方面，由于音響設(shè)備和器件的原因，音頻信號在20-20KHz范圍內(nèi)的頻響曲線并不是一條平坦的直線，均衡器可以對整個系統(tǒng)的頻率特性進(jìn)行細(xì)致的調(diào)整，獲得所需的頻響曲線。參量均衡器實(shí)際上就是由一種峰值帶通濾波器組組成的，因此均衡器的實(shí)現(xiàn)也就是峰值濾波器的實(shí)現(xiàn)。一般設(shè)計(jì)濾波器有兩種途徑第一種是使用FIR結(jié)構(gòu)，第二種就是使用IIR結(jié)構(gòu)。但是這兩者都不能在運(yùn)行時重新調(diào)整，以給出新的響應(yīng)，F(xiàn)IR結(jié)構(gòu)需要重新計(jì)算所有的沖激響應(yīng)系數(shù)，從而需要很大的處理量；而IIR采用的是遞歸結(jié)構(gòu)，使整個系統(tǒng)存在不穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可改善音頻和視頻信號輸出質(zhì)量的車載數(shù)字電視信號處理方法。
一種車載數(shù)字電視信號處理方法，包括分別對視頻信號進(jìn)行處理和對音頻信號進(jìn)行處理，其中對視頻信號的處理包括如下步驟 (1)檢測運(yùn)動區(qū)域視頻信號由連續(xù)的圖像幀組成，先將各圖像幀均分為6×6共36個塊，逐個計(jì)算塊內(nèi)各像素點(diǎn)的顏色屬性平均值，然后與前一圖像幀對應(yīng)塊各像素點(diǎn)的顏色屬性平均值進(jìn)行比較；若兩塊的顏色屬性平均值差值小于閥值，則判斷該塊為靜止塊；否則判斷該塊為運(yùn)動塊，并置該塊的所有相鄰塊為運(yùn)動塊； (2)對圖像幀中的靜止塊采用均值濾波處理； (3)對圖像幀中的運(yùn)動塊采用時域降噪處理。
進(jìn)一步，所述的步驟(1)具體為 a)完成初始設(shè)置，預(yù)設(shè)記錄靜止塊的塊數(shù)C＝0； b)若當(dāng)前塊的標(biāo)記M(i，j)(其中i＝0，1，2，3，4，5；j＝0，1，2，3，4，5)已被標(biāo)記為運(yùn)動或靜止，則不作處理，直接轉(zhuǎn)步驟f； c)設(shè)第k圖像幀的大小為p×q像素，計(jì)算各塊的平均值S(i，j，k)(其中＝0，1，2，3，4，5；j＝0，1，2，3，4，5)，即 其中g(shù)為當(dāng)前像素點(diǎn)的灰度； d)比較S(i，j，k)與第k-l幀對應(yīng)塊平均值S(i，j，k-l)，若差值小于閾值T1，T1＝25時，轉(zhuǎn)步驟e，否則轉(zhuǎn)步驟f； e)C＝C+1； f)若當(dāng)前塊已經(jīng)比較完畢，轉(zhuǎn)入步驟g，否則i＝i+l，轉(zhuǎn)步驟d； g)設(shè)L＝i*6+j+1，若C/L＞80％，置當(dāng)前塊的標(biāo)記M(i，j)為靜止塊，否則為運(yùn)動塊，并置當(dāng)前塊的所有相鄰塊為運(yùn)動塊； h)當(dāng)前塊的檢測結(jié)束，如果i＜6，j＜6，轉(zhuǎn)入步驟c，否則完成當(dāng)前幀的判斷。
本發(fā)明所述的均值濾波為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，均值濾波也稱為線性濾波，其采用的主要方法為領(lǐng)域平均法。線性濾波的基本原理是用均值代替原圖像中的各個像素值，即對待處理的當(dāng)前像素點(diǎn)(x，y)，選擇一個模板，該模板由其近鄰的若干像素組成，求模板中所有像素的均值，再把該均值賦予當(dāng)前像素點(diǎn)(x，y)，作為處理后圖像在該點(diǎn)上的灰度g(x，y)，即g(x，y)＝1/m∑f(x，y)m為該模板中包含當(dāng)前像素在內(nèi)的像素總個數(shù)。
進(jìn)一步，所述的步驟(2)的均值濾波處理計(jì)算公式如下 式中 為歸一化系數(shù)。
本發(fā)明所述的時域降噪處理可參考李巖等在《半導(dǎo)體光電》發(fā)表的“基于運(yùn)動補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)時域視頻降噪算法研究”論文文章。進(jìn)一步，所述步驟(3)的時域降噪處理包括進(jìn)行噪聲檢測判斷噪聲點(diǎn)的步驟以及對噪聲點(diǎn)進(jìn)行降噪處理的步驟，所述噪聲檢測包括 A、對任一幅數(shù)字圖像f(x，y)，在水平，垂直，45°以及135°方向上建立8個方向模板{-1，-3，-1；0，0，0；1，2，1}、{-3，-2，-1；-1，0，-1；-1，0，1}、{-1，0，1；-2，1，2；-1，0，1}、{0，1，2；-1，1，-1；2，-1，0}、{1，2，1；0，0，0；-1，0，-1}、{2，1，0；1，0，-1；0，-1，-2}、{1，0，-1；2，0，2；1，0，-1}、{0，-1，-2；1，0，-1；2，1，0}； B、對圖像中每個像素進(jìn)行計(jì)算，取得其中的最大值作為該點(diǎn)的值，而該最大值對應(yīng)的模板所表示的方向?yàn)樵撓袼攸c(diǎn)的方向； C、若|f(x，y)-f(x+i，y+j)|＞TH，TH＝10，對于任意i＝0，1，-1；j＝0，1，-1均成立，則可判定(x，y)為噪聲點(diǎn)。
進(jìn)一步，所述降噪處理的計(jì)算公式如下 式中 再進(jìn)一步，其中對音頻信號的處理方法為 (1)采用峰值濾波器的原型函數(shù) Qz，Qp表示帶通濾波器的零點(diǎn)和極點(diǎn)的品質(zhì)因數(shù)；Ωz，Ωp為零點(diǎn)和極點(diǎn)的模擬角頻率，令Ωz＝Ωp＝Ω0，當(dāng)Qp＞Qz時，將V0＝Qp/Qz，Q＝Qp，Ωz＝Ωp＝Ω0代入(3)式中有 對式(4)進(jìn)行z變換，即令 ω0為數(shù)字中心角頻率，整理后可得到式(5) 上式中b＝K2，C＝K/Q，將H(z)改寫成下面(6)式 則提升濾波器的系數(shù)如下 b1＝a1， 同理減濾波器的系數(shù)如下 本發(fā)明的有益效果在于 (1)對視頻信號進(jìn)行自適應(yīng)降噪處理，在有效降噪的同時又避免了空間細(xì)節(jié)的損失，保證了運(yùn)動區(qū)域的濾波效果，提高了視頻信號的輸出效果，成功地消除了電視畫面卡?；蝰R賽克的現(xiàn)象，獲得了穩(wěn)定、清晰的圖像效果。
(2)對數(shù)字音頻信號處理的過程中，建立一套中心頻率，增益以及Q值均可調(diào)的數(shù)字參量均衡算法，用戶可以根據(jù)自己的喜好調(diào)整參量均衡器的參數(shù)，以達(dá)到對某個頻段加以突出或淡化，對汽車內(nèi)的音響效果進(jìn)行了優(yōu)化。
具體實(shí)施例方式 下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作優(yōu)選地具體的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
一種車載數(shù)字電視信號處理方法，包括分別對視頻信號進(jìn)行處理和對音頻信號進(jìn)行處理，其中對視頻信號的處理包括如下步驟 (1)檢測運(yùn)動區(qū)域視頻信號由連續(xù)的圖像幀組成，先將各圖像幀均分為6×6共36個塊，逐個計(jì)算塊內(nèi)各像素點(diǎn)的顏色屬性平均值，然后與前一圖像幀對應(yīng)塊各像素點(diǎn)的顏色屬性平均值進(jìn)行比較；若兩塊的顏色屬性平均值差值小于閥值，則判斷該塊為靜止塊；否則判斷該塊為運(yùn)動塊，并置該塊的所有相鄰塊為運(yùn)動塊； (2)對圖像幀中的靜止塊采用均值濾波處理； (3)對圖像幀中的運(yùn)動塊采用時域降噪處理。
所述的步驟(1)具體為 a)完成初始設(shè)置，預(yù)設(shè)記錄靜止塊的塊數(shù)C＝0； b)若當(dāng)前塊的標(biāo)記M(i，j)(其中i＝0，1，2，3，4，5；j＝0，1，2，3，4，5)已被標(biāo)記為運(yùn)動或靜止，則不作處理，直接轉(zhuǎn)步驟f； c)設(shè)第k圖像幀的大小為p×q像素，計(jì)算各塊的平均值S(i，j，k)(其中i＝0，1，2，3，4，5；j＝0，1，2，3，4，5)，即 其中g(shù)為當(dāng)前像素點(diǎn)的灰度； d)比較S(i，j，k)與第k-l幀對應(yīng)塊平均值S(i，j，k-l)，若差值小于閾值T1，T1＝25時，轉(zhuǎn)步驟e，否則轉(zhuǎn)步驟f； e)C＝C+1； f)若當(dāng)前塊已經(jīng)比較完畢，轉(zhuǎn)入步驟g，否則i＝i+l，轉(zhuǎn)步驟d； g)設(shè)L＝i*6+j+1，若C/L＞80％，置當(dāng)前塊的標(biāo)記M(i，j)為靜止塊，否則為運(yùn)動塊，并置當(dāng)前塊的所有相鄰塊為運(yùn)動塊； h)當(dāng)前塊的檢測結(jié)束，如果i＜6，j＜6，轉(zhuǎn)入步驟c，否則完成當(dāng)前幀的判斷。
所述的步驟(2)的均值濾波處理計(jì)算公式如下 式中 為歸一化系數(shù)。
所述步驟(3)的時域降噪處理包括進(jìn)行噪聲檢測判斷噪聲點(diǎn)的步驟以及對噪聲點(diǎn)進(jìn)行降噪處理的步驟，所述噪聲檢測包括 A、對任一幅數(shù)字圖像f(x，y)，在水平，垂直，45°以及135°方向上建立8個方向模板{-1，-3，-1；0，0，0；1，2，1}、{-3，-2，-1；-1，0，-1；-1，0，1}、{-1，0，1；-2，1，2；-1，0，1}、{0，1，2；-1，1，-1；2，-1，0}、{1，2，1；0，0，0；-1，0，-1}、{2，1，0；1，0，-1；0，-1，-2}、{1，0，-1；2，0，2；1，0，-1}、{0，-1，-2；1，0，-1；2，1，0}； B、對圖像中每個像素進(jìn)行計(jì)算，取得其中的最大值作為該點(diǎn)的值，而該最大值對應(yīng)的模板所表示的方向?yàn)樵撓袼攸c(diǎn)的方向； C、若|f(x，y)-f(x+i，y+j)|＞TH，TH＝10，對于任意i＝0，1，-1；j＝0，1，-1均成立，則可判定(x，y)為噪聲點(diǎn)。
所述降噪處理的計(jì)算公式如下 式中 其中對音頻信號的處理方法為 (1)采用峰值濾波器的原型函數(shù) Qz，Qp表示帶通濾波器的零點(diǎn)和極點(diǎn)的品質(zhì)因數(shù)；Ωz，Ωp為零點(diǎn)和極點(diǎn)的模擬角頻率，令Ωz＝Ωp＝Ω0，當(dāng)Qp＞Qz時，將V0＝Qp/Qz，Q＝Qp，Ωz＝Ωp＝Ω0代入(3)式中有 對式(4)進(jìn)行z變換，即令 ω0為數(shù)字中心角頻率，整理后可得到式(5) 上式中b＝K2，C＝K/Q，將H(z)改寫成下面(6)式 則提升濾波器的系數(shù)如下 b1＝a1， 同理減濾波器的系數(shù)如下
權(quán)利要求
1、一種車載數(shù)字電視信號處理方法，包括分別對視頻信號進(jìn)行處理和對音頻信號進(jìn)行處理，其特征在于對視頻信號的處理包括如下步驟
(1)檢測運(yùn)動區(qū)域視頻信號由連續(xù)的圖像幀組成，先將各圖像幀均分為6×6共36個塊，逐個計(jì)算塊內(nèi)各像素點(diǎn)的顏色屬性平均值，然后與前一圖像幀對應(yīng)塊各像素點(diǎn)的顏色屬性平均值進(jìn)行比較；若兩塊的顏色屬性平均值差值小于閥值，則判斷該塊為靜止塊；否則判斷該塊為運(yùn)動塊，并置該塊的所有相鄰塊為運(yùn)動塊；
(2)對圖像幀中的靜止塊采用均值濾波處理；
(3)對圖像幀中的運(yùn)動塊采用時域降噪處理。
2、根據(jù)權(quán)利要求1的車載數(shù)字電視信號處理方法，其特征在于所述的步驟(1)具體為
a)完成初始設(shè)置，預(yù)設(shè)記錄靜止塊的塊數(shù)C＝0；
b)若當(dāng)前塊的標(biāo)記M(i，j)(其中i＝0，1，2，3，4，5；j＝0，1，2，3，4，5)已被標(biāo)記為運(yùn)動或靜止，則不作處理，直接轉(zhuǎn)步驟f；
c)設(shè)第k圖像幀的大小為p×q像素，計(jì)算各塊的平均值S(i，j，k)(其中i＝0，1，2，3，4，5；j＝0，1，2，3，4，5)，即
其中g(shù)為當(dāng)前像素點(diǎn)的灰度；
d)比較S(i，j，k)與第k-1幀對應(yīng)塊平均值S(i，j，k-1)，若差值小于閾值T1，T1＝25時，轉(zhuǎn)步驟e，否則轉(zhuǎn)步驟f；
e)C＝C+1；
f)若當(dāng)前塊已經(jīng)比較完畢，轉(zhuǎn)入步驟g，否則i＝i+1，轉(zhuǎn)步驟d；
g)設(shè)L＝i*6+j+1，若C/L＞80％，置當(dāng)前塊的標(biāo)記M(i，j)為靜止塊，否則為運(yùn)動塊，并置當(dāng)前塊的所有相鄰塊為運(yùn)動塊；
h)當(dāng)前塊的檢測結(jié)束，如果i＜6，j＜6，轉(zhuǎn)入步驟c，否則完成當(dāng)前幀的判斷。
3、根據(jù)權(quán)利要求1的車載數(shù)字電視信號處理方法，其特征在于所述的步驟(2)的均值濾波處理計(jì)算公式如下
式中
為歸一化系數(shù)。
4、根據(jù)權(quán)利要求1的車載數(shù)字電視信號處理方法，其特征在于所述步驟(3)的時域降噪處理包括進(jìn)行噪聲檢測判斷噪聲點(diǎn)的步驟以及對噪聲點(diǎn)進(jìn)行降噪處理的步驟，所述噪聲檢測包括
A、對任一幅數(shù)字圖像f(x，y)，在水平，垂直，45°以及135°方向上建立8個方向模板{-1，-3，-1；0，0，0；1，2，1}、{-3，-2，-1；-1，0，-1；-1，0，1}、{-1，0，1；-2，1，2；-1，0，1}、{0，1，2；-1，1，-1；2，-1，0}、{1，2，1；0，0，0；-1，0，-1}、{2，1，0；1，0，-1；0，-1，-2}、{1，0，-1；2，0，2；1，0，-1}、{0，-1，-2；1，0，-1；2，1，0}；
B、對圖像中每個像素進(jìn)行計(jì)算，取得其中的最大值作為該點(diǎn)的值，而該最大值對應(yīng)的模板所表示的方向?yàn)樵撓袼攸c(diǎn)的方向；
C、若|f(x，y)-f(x+i，y+j)|＞TH，TH＝10，對于任意i＝0，1，-1；j＝0，1，-1均成立，則可判定(x，y)為噪聲點(diǎn)。
5、根據(jù)權(quán)利要求4的車載數(shù)字電視信號處理方法，其特征在于所述降噪處理的計(jì)算公式如下
式中
6、根據(jù)權(quán)利要求1的車載數(shù)字電視信號處理方法，其特征在于對音頻信號的處理方法為
(1)采用峰值濾波器的原型函數(shù)
Qz，Qp表示帶通濾波器的零點(diǎn)和極點(diǎn)的品質(zhì)因數(shù)；Ωz，Ωp為零點(diǎn)和極點(diǎn)的模擬角頻率，令Ωz＝Ωp＝Ω0，當(dāng)Qp＞Qz時，將V0＝Qp/Qz，Q＝Qp，Ωz＝Ωp＝Ω0代入(3)式中有
對式(4)進(jìn)行z變換，即令
ω0為數(shù)字中心角頻率，整理后可得到式(5)
上式中b＝K2，C＝K/Q，將H(z)改寫成下面(6)式
則提升濾波器的系數(shù)如下
b1＝a1，
同理減濾波器的系數(shù)如下
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車載數(shù)字電視信號處理方法，包括分別對視頻信號進(jìn)行處理和對音頻信號進(jìn)行處理，其中對視頻信號的處理包括如下步驟(1)檢測運(yùn)動區(qū)域先將各圖像幀均分為6×6共36個塊，逐個計(jì)算塊內(nèi)各像素點(diǎn)的顏色屬性平均值，然后與前一圖像幀對應(yīng)塊各像素點(diǎn)的顏色屬性平均值進(jìn)行比較；若兩塊的顏色屬性平均值差值小于閾值，則判斷該塊為靜止塊；否則判斷該塊為運(yùn)動塊，并置該塊的所有相鄰塊為運(yùn)動塊；(2)對圖像幀中的靜止塊采用均值濾波處理；(3)對圖像幀中的運(yùn)動塊采用時域降噪處理。本發(fā)明對視頻信號進(jìn)行自適應(yīng)降噪處理，在有效降噪的同時又避免了空間細(xì)節(jié)的損失，提高了視頻信號的輸出效果。
文檔編號H04N5/21GK101640761SQ20091010209
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者曹勝強(qiáng) 申請人:杭州新源電子研究所