梳状滤波器的设计与实现文献综述
2020-04-14 17:27:52
1、目的及意义
在这个信息化时代 ,数字信号处理技术越来越受到人们的关注,随着计算机相关技术和微电子技术飞速地发展,其相关的理论和算法被广泛应用于数字通信、模式识别、语音图像信号处理以及自动控制等领域。作为数字信号处理技术中非常重要的一环,数字滤波器的应用几乎遍布所有的数字信号处理系统中。
数字滤波器由加法器、数字乘法器以及相关延时单元组成的一种算法或装置。它的主要功能是在数字域对输入的离散信号进行运算处理,从而达到滤除杂波得到目标信号的目的。在图像处理领域中,梳状滤波器的特性和电视信号特性之间有密切关系。梳状滤波对于画面质量是一项非常重要的技术,决定着画面质量的好坏,是视频信号处理的关键支撑技术。
梳状滤波器一般由延时、加法器、减法器、带通滤波器组成。其内部有许多按一
定频率间隔相同排列的通带和阻带,只让某些特定频率范围的信号通过,因为其特性曲线象梳子一样,故人们称之为梳状滤波器。
一般来说,电视所摄取的应当是立体彩色的,立体感可以由两个平面图像来得到,彩色图象可以分解成亮度Y 信号和色度C信号两种信息来处理,二者作为视频信号。对于静止图像,梳状滤波在帧间进行,即三维梳状滤波。对活动图像,梳状滤波在帧内进行,即二维梳状滤波。高档数字电视机采用行延迟的梳状滤波器与带通滤波器级联,构成 Y/C 分离方案就可获得满意的图像质量。使用梳状滤波器能使图像质量明显提高。解决了色串亮及亮串色造成的干扰光点、干扰花纹;消除了色度正交分量 U、V 色差信号混迭造成的彩色边缘蠕动;消除了亮、色镶边,消除了高频信号的色彩错误和灰度值表示错误。
1.2 国内外研究现状
梳状滤波器的研究发展大致可以分为以下几个阶段;
第一阶段:采用频离分离法将Y/C信号分开。内部由LC带通滤波器和陷波器组成。通过带通滤波器提取色度信号,通过陷波器提取亮度信号,做到Y/C信号分离。这种方法简单易行,采用元器件少且成本低,所以在早期彩电中应用得比较广泛。但由于硬件的局限性不能彻底讲Y、C信号分离,难免会有“亮串色,色串亮”的问题。
第二阶段:采用梳状滤波器和频谱分离法进行亮色分离。它是根据视频信号频谱交叉的原理及梳状滤波器的梳齿滤波频率传输特性,以频谱分离的方式分离出亮度和色度信号,这种新的分离方法使 Y/C 信号分离比较干净彻底,从而大幅提高图像清晰度。通常梳状滤波器是由两行延迟线、加法器、减法器等部分组成。在实际应用中通常分为NTSC制Y/C分离和PAL制Y/C分离。