一种中值滤波视频去隔行方法

技术领域

本发明属于视频图像处理技术领域，特别涉及一种中值滤波视频去隔行方法。

背景技术

现有的视频拍摄一般采用隔行扫描的方式来记录视频，在视频传输过程中则采取奇数场和偶数场交替传输的形式，用来节省视频传输的带宽。由于奇数场和偶数场的录制存在一定的时间差，显示端接收到的这两场图像在空间上是不能够完全契合的，特别是录制运动的画面时相邻的奇数场和偶数场在空间上的契合度更差。这样就在显示端产生了行间闪烁、锯齿、梳状条纹等一系列的问题，严重影响了观众观看视频的视觉效果。

行业内现有的视频去隔行方法主要有：场间插值法、场复制合并法、内插补点法和运动补偿法。常用的场间插值法直接把奇偶场直接合并成一幅完整的图像输出到显示端。这种方法非常简单极易实现，但这种方法也有明显的缺陷，当画面运动明显时，会使画面产生明显的梳状条纹和锯齿现象。场复制合并法也是一种很简单的去隔行方法，实现方法是只使用奇数场或者偶数场单场数据，把该单场数据复制一份，与原有的单场组合成一幅完整的图像。这种方法对于运动明显的图像可以很大程度上削弱梳状条纹的产生，但是并不能消除锯齿的产生。而且由于这种方法只使用了单场的数据，组合出来的图像的清晰度会有所降低。内插补点的方法也是只使用了单场的数据，与场复制合并法简单复制出缺失场不同的是，该方法使用单场数据通过插值算法计算出缺失场的数据，然后再与原有的单场组合成一幅完整的图像。这种方法减少了锯齿现象的产生，图像质量较场复制合并方法有所提升。但是由于该方法也只用了单场数据，输出的图像会丢失某些细节信息，整体上图像质量还有待进一步提高。以上三种去隔行方法都属于非运动补偿方法，其最大的优点是方法简单、实现容易，但效果一般。为了追求更精致的图像显示效果，运动补偿法被使用到了图像去隔行中。该方法同时利用的场内和场间的图像信息，通过估计视频图像中物体的运动矢量，对像素在运动矢量上进行插值来还原出图像。该方法较非运动补偿法还原出的图像更清晰，也能较好的消除梳状线条、锯齿、图像模糊等缺点。但是这种高质量的图像效果是以采用更复杂的算法、消耗更多的硬件资源为代价实现的，该方法一般只会在有高端显示需求的应用场景中使用。

发明内容

本发明的目的就是针对现有去隔行方法的不足，提供一种中值滤波视频去隔行方法，该方法对像素同时在时间域和空间域上做平滑处理，不仅能较好地抑制图像模糊、锯齿、梳状线条的产生，而且相比于运动补偿方法算法较简单，更易于硬件的实现。

为了实现上述目的，本发明的方法包含以下步骤：

步骤(1)对接收的视频当前场的像素在垂直方向上进行滤波，得到场内插值像素；

步骤(2)用当前场与前一场上下行像素点差值，与前一场相同位置对应点像素值，对当前场像素点进行恢复，得到当前场像素点的恢复值；

步骤(3)将步骤(1)中得到的场内插值像素与该像素点上下相邻像素进行三点中值滤波；

步骤(4)将步骤(2)中得到的当前场像素点的恢复值与该像素点上下相邻像素进行三点中值滤波；

步骤(5)将得到的场内插值像素与前一场相同位置对应点像素，以及恢复得到的像素进行三点中值滤波；

步骤(6)将得到的场内插值像素与后一场相同位置对应点像素，以及恢复得到的像素进行三点中值滤波；

步骤(7)将场内插值像素的值，以及步骤(3)～(6)三点中值滤波得到的当前场像素点四个滤波值进行五点中值滤波，输出滤波值。

进一步，步骤(1)具体是：使用三次样本插值函数(cubic function)在垂直方向上对当前场像素进行滤波，得到场内插值像素的值p1：

进一步，步骤(2)具体是：对当前场像素点进行恢复，得到当前场像素点的恢复值p2：p2＝(a+b)/2+p

进一步，步骤(3)具体是：对当前场像素点在空间域做平滑，即将插值得到的场内插值像素与该像素点上、下相邻像素进行三点中值滤波，得到当前场像素点一个滤波值p3：p3＝median3[p1,p

进一步，步骤(4)具体是：对当前场像素点在空间域和时间域做平滑，即将恢复得到的像素与该像素点上、下相邻像素进行三点中值滤波，得到当前场像素点另一个滤波值p4：p4＝median3[p2,p

进一步，步骤(5)具体是：对当前场像素点在时域上做平滑，即将插值得到的场内插值像素与前一场相同位置对应点像素，以及恢复得到的像素进行三点中值滤波，得到当前场像素点再一个滤波值p5：p5＝median3[p1,p

进一步，步骤(6)具体是：对当前场像素点在时域上做平滑，即将插值得到的场内插值像素与后一场相同位置对应点像素，以及恢复得到的像素进行三点中值滤波，得到当前场像素点又一个滤波值p6：p6＝median3[p1,p

进一步，步骤(7)具体是：对当前场像素点在空间域和时间域做平滑，进行五点中值滤波，得到当前场像素点输出值p

本发明利用当前场、前一场和下一场三场数据在空间域和时间域上做中值滤波，相比于只使用了单场数据的方法能够还原更多的细节信息，同时能较好地抑制画面闪烁、梳状条纹的产生，图像质量有明显提升。同时，本发明使用的算法比较简单，不需要消耗过多的硬件资源，易于硬件实现。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为场间像素参考示意图；

图3为图像边界处像素扩充示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

一种中值滤波视频去隔行方法，具体步骤如图1所示，图2描述了相邻场之间参与计算的参考像素位置分布。参与计算的场一共有三场：1001是前一场，1002是当前场，1003是下一场。图中黑色阴影部分为每一场1001、1002和1003的原始行数据，斜线阴影部分为前一场1001去隔行操作后得到的行数据，网格阴影部分为当前场1002的待插值行。

步骤(1)对接收的视频当前场1002的像素在垂直方向上进行滤波，得到场内插值像素；具体是：使用三次样本插值函数(cubic function)在垂直方向上对当前场像素进行滤波，得到场内插值像素的值p1：

本实施例选择尺寸为7x1的cubic算子，算子s＝[-1,0,9,0,9,0,-1]/16。图3描述了当图像像素位于上边界时的像素扩充方法。使用cubic算子在垂直方向上对像素进行插值，需要用到当前行、前三行和后三行共七行像素，2004为当前行即上边界行，2005为后第一行，2006位后第二行，2007位后第三行，2003为前第一行，2002位前第二行，2001为前第三行。阴影部分2001、2002、2003为扩充得到的像素，即扩充的像素直接由上边界像素复制得到。其它上下边界及边界附近需进行像素扩充时，扩充的像素均采用复制边界行对应像素的方法得到。

步骤(2)用当前场1002与前一场1001上下行像素点差值，与前一场1001相同位置对应点像素值，对当前场像素点进行恢复，得到当前场像素点的恢复值；具体是：对当前场像素点进行恢复，得到当前场1002像素点的恢复值p2：p2＝(a+b)/2+p

步骤(3)将步骤(1)中得到的场内插值像素与该像素点上下相邻像素进行三点中值滤波；具体是：对当前场1002像素点在空间域做平滑，即将插值得到的场内插值像素与该像素点上、下相邻像素进行三点中值滤波，得到当前场像素点一个滤波值p3：p3＝median3[p1,p

步骤(4)将步骤(2)中得到的当前场1002像素点的恢复值与该像素点上下相邻像素进行三点中值滤波；具体是：对当前场像素点在空间域和时间域做平滑，即将恢复得到的像素与该像素点上、下相邻像素进行三点中值滤波，得到当前场1002像素点另一个滤波值p4：p4＝median3[p2,p

步骤(5)将得到的场内插值像素与前一场1001相同位置对应点像素，以及恢复得到的像素进行三点中值滤波；具体是：对当前场像素点在时域上做平滑，即将插值得到的场内插值像素与前一场相同位置对应点像素，以及恢复得到的像素进行三点中值滤波，得到当前场像素点再一个滤波值p5：p5＝median3[p1,p

步骤(6)将得到的场内插值像素与后一场1003相同位置对应点像素，以及恢复得到的像素进行三点中值滤波；具体是：对当前场像素点在时域上做平滑，即将插值得到的场内插值像素与后一场1003相同位置对应点像素，以及恢复得到的像素进行三点中值滤波，得到当前场像素点又一个滤波值p6：p6＝median3[p1,p

步骤(7)将场内插值像素的值，以及步骤(3)～(6)三点中值滤波得到的当前场像素点四个滤波值进行五点中值滤波，输出滤波值；具体是：对当前场像素点在空间域和时间域做平滑，进行五点中值滤波，得到当前场像素点输出值p

以上所述仅是本发明的优选实施方式，在不脱离本发明原理的前提下还可以做进一步优化，这些优化也应视本发明的保护范围。