影像处理元件与滤波技术探究

，滤波效能会大幅降低。中央加权中值滤波器的处理步骤跟中值滤波器很相似，同样先设定长宽一致的视窗，对视窗内中央点复制w次，然后排序输出中间值，取w等于1时，中央加权中值滤波器就会进行滤波处理，w大于7时，就不对影像进行滤波处理。

■三态式中值滤波器(Tri-StateMedianFilter,TSMFilter)

上述以中值为主的滤波方式皆对脉冲噪音有良好的滤波效果，但都是无条件对所有输入样本进行滤波处理。对一幅受污染的影像而言，可能只有部分像素是受到噪音干扰，其余像素仍然保留原值，无条件对每个像素进行滤波处理会更动到一些不受污染的像素，进而损失影像部分细节。三态式中值滤波器则是结合了传统中值滤波器和中央加权中值滤波器，把这2个滤波结果与原值差异当作噪音侦测的参考。如此可以尽可能保留原有的细节，并最大化滤波的效果。

中值滤波器除了以上几种以外，还有许多由该技术延伸出来的类似滤波架构，基本上都各有其不同的特性及限制。

区块效应也可以透过加大流量的方式来获得解决，但是加大流量也代表的频宽成本的支出将会更为庞大，以资讯产业的趋势而言，晶片效能的成长幅度要远超过频宽成本比的提高，因此藉由系统以合理的滤波演算法及系统消耗来达到频宽需求与画质均衡的目的，就成了现在主流的影像编解码及传输方式。

针对模拟信号的梳状滤波技术

图说：梳状滤波的种类示意图。

梳状滤波器对于模拟信号而言，是个非常重要且具有绝佳效果的影像加强设计，要瞭解梳状滤波器，主要从信号源开始说起，一开始接收视频的影像端子通常为Composite端子(如RF射频端子与AV端子)，这类端子所能接收的信号为复合信号端子(CompositeVideoSignal)，为何称为复合端子?因为在信号中混合了亮度(Luminace,以Y表示)与色度/彩度(Chrominace,以C表示)双方面的信号，一般视频电路的工作就是将这种信号进行Y/C分离处理，梳状滤波器的工作就是在保证信号细节的情况之下，避免影像信号的亮度与色彩互相渗透污染。其作法就是在内部按一定的频率间格排列信号以及其本身的延时信号，并两两进行叠家，从而产生相位相消的的效果。因为其信号曲线就像梳子一般，因此被称为梳状滤波器(CombFiltering)。

梳状滤波器一般由延时器、加法器、减法器、带通滤波器所组成，应用在连续的画面之间的静止图像，就称为3D梳状滤波，而针对活动的影像，并在单一画格内进行梳状滤波工作，则是称为3D梳状滤波。在数字电视里，为了确保梳状滤波器可以正常动作，必须设计足够的存储器，藉以取得足够的延迟时间以及信号频宽，相关电路也可以藉由SoC的方式整合并进行设计的简化。梳状滤波器可分为以下几种类型：

■2D梳状滤波器

这种架构的梳状滤波容易在色彩交界处出现彩色杂点，让画面看起来杂讯比较大些，不过因保证了亮度通道的频率回应，因此清晰度方面不会有太大没有问题，主要对NTSC格式的信号起作用。

■3D数字梳状滤波器

3D数字梳状滤波器能够从空间(2D)、时间(第三维方向)将每组画面的亮度及色度信号精确地分离，进而有效消除影响信号中的杂波、斑点、色彩重叠现象，使画面更加清晰。

■4H数字梳状滤波器

4H(3D数字梳状滤波器+1H高解析数字梳状滤波器)，即在对普通模拟信号进行3D的亮色分离处理的同时，还增加了特别针对高解析信号显示时进行亮色分离处理的数字梳状滤波器，如此可以更加彻底地消除亮色串扰现象。

■5H梳状滤波器

用作Y/C分离和色度解码，比ITT及Genesis的产品要高(4H)。这样可将视觉位置扭曲现象及颜色噪音减至最低，极大地消除串色干扰及色彩渗透，令影像色彩更清晰明亮。