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视频图像增强算法研究与电路设计

作　者: 郭蔚
导　师: 李斌桥
学　校: 天津大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 图像增强噪声去除自适应滤波反锐化掩模色彩空间色温
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 71次
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内容摘要

视频信号处理芯片作为数字电视的核心芯片,其主要功能是通过数字信号处理的方法把众多的输入视频格式转换成特定的视频格式输出,包括帧频提升、去隔行、尺寸缩放和图像增强等处理过程。图像增强单元的主要作用是改善视频图像的观赏效果,包括画质增强,亮度调节,对比度调节,伽马校正,色度空间转换和色温调节六个部分。本文重点研究并讨论了图像增强单元中画质增强模块和色温调节模块的设计与实现。对于画质增强模块,本文首先对现有视频图像去噪算法进行研究和分析,提出了一种基于极值的自适应保边缘加权均值滤波算法。该算法在有效去除椒盐噪声的基础上,能够最大限度的保持图像的边缘和细节。随后通过对各种边缘检测算子的分析和比较,在传统反锐化掩模算法的基础上,提出了一种带高斯噪声抑制的反锐化掩模算法。该算法与传统反锐化掩模算法相比,去除了非边缘平坦区域的高斯噪声,并且有效避免了强边缘区域过冲现象的出现。综合上述两种算法后,本文提出了图像增强单元所用的画质增强算法,并进行了硬件电路的分析与设计。该算法在锐化图像边缘的基础上,可以同时对椒盐噪声和高斯噪声进行去除,使得图像的质量得到了很大的改善。对于色温调节模块,本文在研究色彩空间转换和色温基本概念的基础上,提出了一种色温调节的算法,并对该算法进行了硬件实现。本文的最后对画质增强模块和色温调节模块进行了功能仿真与验证,并给出了仿真结果和实现效果图。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-10
  1.1 课题背景  7-8
  1.2 本文研究的内容和发展趋势  8-9
  1.3 本文章节安排  9-10
第二章视频图像增强算法  10-50
  2.1 视频图像增强算法综述  10-12
  2.2 自适应椒盐噪声去除算法  12-28
    2.2.1 图像噪声的特点和模型  12-14
    2.2.2 噪声去除算法综述  14-22
    2.2.3 基于极值的自适应保边缘加权均值滤波算法  22-24
    2.2.4 椒盐噪声去除算法性能分析  24-28
  2.3 改进的反锐化掩模算法  28-38
    2.3.1 图像边缘检测的方法  28-33
    2.3.2 传统的反锐化掩模算法  33-34
    2.3.3 带高斯噪声抑制的反锐化掩模算法  34-37
    2.3.4 锐化算法性能分析  37-38
  2.4 画质增强算法  38-39
  2.5 色温调节算法  39-50
    2.5.1 颜色的分类及表观特征  39-40
    2.5.2 基本色彩空间与色彩空间转换  40-46
    2.5.3 色温的基本概念与色温调节算法  46-50
第三章视频图像增强单元的电路设计  50-70
  3.1 画质增强模块的电路设计  50-64
    3.1.1 画质增强模块的实现架构  50-51
    3.1.2 前置缓存模块  51-52
    3.1.3 滤波窗口生成模块  52
    3.1.4 组合滤波处理模块  52-57
    3.1.5 数据延迟模块  57-58
    3.1.6 模式选择输出模块  58-59
    3.1.7 色度数据生成模块  59
    3.1.8 主控模块  59-64
    3.1.9 画质增强模块的电路综合结果  64
  3.2 色温调节模块的电路设计  64-67
    3.2.1 色温调节模块的实现架构  64-66
    3.2.2 色温调节模块的电路综合结果  66-67
  3.3 视频图像增强单元的可配置设计  67-70
    3.3.1 MCU的控制实现过程  67
    3.3.2 色温调节模块和画质增强模块的可配置设计  67-70
第四章视频图像增强单元的仿真与验证  70-80
  4.1 画质增强模块的仿真验证  70-77
  4.2 色温调节模块的仿真验证  77-80
第五章总结与展望  80-82
  5.1 全文总结  80
  5.2 展望  80-82
参考文献  82-84
发表论文和科研情况说明  84-85
致谢  85

视频图像增强算法研究与电路设计

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