数字视 频处理芯片中的视频图像增强算法

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页1．1课题背景及意义第1章绪论彩电行业经历了从黑白到彩电，从普平到超平再到纯平，从普通模拟电视到数字高清电视的发展。数字电视(Digital1v，简称DTV)是数字电视系统的简称，是音频、视频和数据信号从信源编码、信道编码和调制、接收和处理等均采用数字技术的电视系统。数字电视传输质量高，易于存储，便于数字处理和计算机处理，充分利用频谱资源可大量增加节目套数，可以实现设备的自动化操作，服务多样化等，具有模拟电视无法比拟的优点【lj。随着众多国家和地区应用的增长，消费电子类企业

2、对于这一领域的投入也进一步加强，数字电视产业开始呈现飞速增长的局面。欧美日等发达国家都已正式播出数字电视，并在加快向数字电视的全面过渡。我国也加速推进数字化电视的进程，到2006年底，已有青岛、杭州、深圳等25个城市实现了有线电视数字化，全国有线数字电视用户超过1200万，计划到2015年全面实现数字化。目前处于模拟到数字的过渡时期，出现了多种过渡时期的改进收视效果的数字处理彩电，在显示终端方面，除传统的CRT彩电外，分辨率高、屏幕面积大、体态苗条的液晶电视、等离子电视、背投电视已经成为近几年甚至未来数年内的

3、家电消费热点【2j。随着显示器领域的不断延伸，人们对画质的要求也越来越高。对于字符、图表和照片而言在视认性的基础上要求更加精细、精准，而动态影像则有“一般娱乐性节目”和“电影观赏性节目”两种情况，前者比较重视白色鲜艳显示性，后者要求黑色的收敛性等，可见随着整体环境的变化，显示器必需具备完全的对策与性能。这是外部原因对显示器的画质所提出的要求。同时，由于显示器内在因素(如液晶面板技术)的限制，需要显示器在提升画质的技术方面有所突破。在这样的背景下，注重于提升图像清晰度，改善图像亮度、颜色，提高画面显示效果的数字

4、视频处理芯片得到了广泛的应用。为了抢占市场，满足消费者对图像清晰度的更高要求，各大视频处理芯片设计厂商不断提出更先进的图像处理算法，精益求精，以期达到完美的显示效果。西南交通大学硕士研究生学位论文第2页1．2国内外研究现状作为消费电子核心部分，数字视频处理芯片已经成为众多国际厂商追逐利润的关键领域。中国目前已经成为世界上绝对最大的电视生产国，然而，这7000万台电视机中所使用的核心视频处理芯片均为进口，竞无一片“中国芯”。从图I—I的中国LCD控制芯片的市场占有率看，视频芯片处理市场几乎全被美国三大巨头Pix

5、elworks、Genesis和Trident所占领，它们一度控制着全球75％的市场份额。而后，中国台湾地区半导体业界在奋起直追之下也拥有了一片领地，而内地厂商既要寻找一闪即逝的市场商机，也要努力发展自身核心竞争力，可以说中国内地厂商在这重重包围之中举步维艰。图1．12005年上半年的中国LCD电视控制芯片市场pJ国外的数字视频处理芯片产品开发时间较早，分别针对高、低端两种市场。高端市场产品主要针对数字高清晰度电视的应用，采用的算法较为复杂，如自适应运动补偿去隔行，先进的图像缩放技术，多层次轮廓清晰度提升，多

6、区域色彩增强等，实现成本高，如Pixelworks公司的PW系列产品，Genesis公司的GM系列产品，Philips公司的TDA系列产品。低端产品主要针对模拟电视数字化增强和标准清晰度电视的去隔行处理、图像缩放、视频增强等，如Trident公司的DPTV系列产品。产品定位越高，针对画质提升的技术越复杂，图像质量越高。西南交通大学硕士研究生学位论文第3页国内在该领域的研究起步较国外晚一些，并且主要集中在格式转换技术上。目前的成果主要有：西安交通大学研制出来的“数字视频扫描格式转换与处理专用集成电路”，实现了具

7、有场帧检测功能的运动自适应帧频提升算法，进行隔行到逐行运动补偿帧频提升，可应用于网络数字视频、数字化电视和高清晰数字电视视频显示后处理，是我国第一块具有完全自主知识产权的数字视频处理芯片。成都威斯达芯片有限责任公司生产的“炎黄一号”WSClll5视频扫描格式转换芯片，采用逐行扫描能从现行的模拟PAL、NTSC彩色电视信号中最大限度地去除噪声并提取清晰的图像信号。杭州国芯科技有限公司研制的数字视频后处理芯片(GX2001系列)采用了多帧算法和边缘技术实现对数字视频信号去隔行和帧率变换。近日，上海交通大学的图像格

8、式转换芯片也在上海研制成功，并通过了专家鉴定【4】。尽管目前大部分核心芯片技术还掌握在美国公司手中，不过，国家对芯片产业的大力扶持给中国内地的芯片厂商带来了巨大的契机。IC(IntegratedCircuit，集成电路)产业作为电子信息产业的基础和核心，直接影响着中国电子信息产业发展走向。国家“十一五”规划和相关的科技规划都把发展半导体产业作为重点，国家“十一五”科技规划确定的16个重大专项课题中，