CN105450908A - 一种视频图像消除黑边的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频图像消除黑边的方法和装置，该方法采用双预设阈值和判断连续变化的方法，检测在内存中的图像黑边然后获得数据有效图像信号的起始位置，最终达到消除黑边的目的。该装置包括：数据获取模块、黑边检测统计模块、黑边消除模块、设定接收模块、输出模块。本发明提高了检测的准确性，降低了视频信号在被干扰时的检测错误率。

Description

一种视频图像消除黑边的方法和装置

技术领域

本发明涉及视频图像处理领域，特别是涉及一种视频图像消除黑边的方法和装置。

背景技术

目前在视频处理领域，在获取摄像头视频数据时，在内存中获取原始的图像会有黑边产生，出现在图像上下左右不同位置，影响视频的显示效果，同时对图像的处理也会产生影响，因此必须去掉图像的黑边。

现有的检测视频图像黑边的技术方法一般通过单阈值的方式检测黑边方法如下：比较视频图像边沿每行或者每列的像素值，当像素值超过某个阈值时，则认为是非黑色像素点；统计每行或每列的非黑色像素点，当非黑色像素点小于某一阈值时就认为这行或这列是黑边，否则就认为为非黑边，基于单阈值消除黑边的方法准确性不高，在视频信号在被干扰时的检测错误率较高。

发明内容

本发明提出一种双阈值结合连续变化判断并消除图像黑边的方法和装置，提高了检测的准确性，降低了视频信号在被干扰时的检测错误率。

具体方案如下：

一种视频图像消除黑边的方法，包括以下步骤：

S1：获取图像的行数据或列数据；

S2：检测图像的黑边并统计黑边图像行数或列数；

S3：根据黑边图像设定有效起始位置，消除图像黑边；

S4：设定截取有效图像高度或宽度，接收有效图像；

S5：输出有效图像。

其中，所述的步骤S2中，检测图像的黑边并统计黑边图像行数或列数的具体步骤是：

S21：遍历图像各行或各列,分别计算各行或各列像素点的译码值总和S；

S22：设定第一译码阈值T1、第二译码阈值T2及变化幅度阈值C1；

S23：比较各行或各列各像素点的译码值总和S与第一译码阈值T1大小，当S≤T1时，则认为该行或该列图像为黑边；当S＞T1时，进入步骤S24；

S24：比较各行或各列各像素点的译码值总和S与第二译码阈值T2大小，当S＞T2时，则认为该行或该列为有效图像，不是黑边，当T1＜S≤T2时，进入步骤S25；

S25：计算该行或该列每相邻的两个像素之间的变化幅度值C，比较该行或该列每相邻的两个像素之间的变化幅度C与变化幅度阈值C1大小，当C＜C1时，则认为该行或该列是有效的图像，不是黑边；当C≥C1时，则认为该行或该列图像是黑边图像；

S26：遍历图像各行，统计上、下两侧图像黑边的行数W_Ri，图像黑边总行数W_RS；或遍历各列图像，统计左、右两侧图像黑边的列数W_Ci，图像黑边总列数W_CS。

其中，所述的步骤S21中所述的译码值为RGB值或灰度值。

其中，所述的步骤S22中所述的第一译码阈值T1小于第二译码阈值T2。

其中，所述的步骤S22中的变化幅度值C为灰度值之差或者RGB值之差。

其中，所述的步骤S3中根据黑边图像设定有效起始位置，消除图像黑边的具体步骤是：

S31：遍历图像各行，以图像任意一角为原点，设定有效起始位置，有效起始位置与原点偏移量为W_Ri，消除上侧或下侧图像黑边；或遍历图像各列，以图像任意一角为原点，设定有效起始位置，有效起始位置与原点偏移量为W_Ci，消除左侧或右侧图像黑边。

其中，所述的步骤S4中设定截取有效图像高度或宽度，接收有效图像的具体步骤是：

S41：遍历图像各行时，设定截取图像高度：H_S＝H-W_RS，H为为源图像的高度值，W_RS为黑边图像总行数；

或遍历图像各列时，设定截取图像的宽度：W_S＝W-W_CS，W为源图像的宽度值，W_CS为黑边图像总列数；

S42：根据设定的截取图像高度或宽度，获得截取后的有效图像。

一种视频图像消除黑边的装置，包括：

数据获取模块，用于获取图像的行数据或列数据；

黑边检测统计模块，用于检测图像的黑边并统计黑边图像行数或列数；

黑边消除模块，用于根据黑边图像设定有效起始位置，消除图像黑边；

设定接收模块，用于设定截取有效图像高度或宽度，接收有效图像；

输出模块，用于输出有效图像。

其中，所述的黑边检测统计模块还包括：

计算模块，用于遍历图像各行或各列,分别计算各行或各列像素点的译码值总和S；

设定模块，用于设定第一译码阈值T1、第二译码阈值T2及变化幅度阈值C1；

第一比较模块，用于比较各行或各列各像素点的译码值总和S与第一译码阈值T1大小，当S≤T1时,则认为该行或该列图像为黑边；当S＞T1时，进入第二比较模块；

第二比较模块，用于比较各行或各列各像素点的译码值总和S与第二译码阈值T2大小，当S＞T2时，则认为该行或该列为有效图像，不是黑边，当T1＜S≤T2时，进入变化幅度计算比较模块；

变化幅度计算比较模块，用于计算该行或该列每相邻的两个像素之间的变化幅度值C，比较该行或该列每相邻的两个像素之间的变化幅度C与变化幅度阈值C1大小，当C＜C1时，则认为该行或该列是有效的图像，不是黑边；当C≥C1时，则认为该行或该列图像是黑边图像；

统计模块，用于遍历图像各行，统计上、下两侧图像黑边的行数W_Ri，图像黑边总行数W_RS；或遍历图像各列，统计左、右两侧图像黑边的列数W_Ci，图像黑边总列数W_CS。

其中，所述的计算模块中所述的译码值为RGB值或灰度值。

其中，所述设定模块中所述的第一译码阈值T1小于第二译码阈值T2。

其中，所述变化幅度计算比较模块中的变化幅度值C为灰度值之差或者RGB值之差。

其中，所述的黑边消除模块包括输出偏移设定模块：

用于遍历图像各行，以图像任意一角为原点，设定有效起始位置，有效起始位置与原点偏移量为W_Ri，消除上侧或下侧图像黑边；或遍历图像各列，以图像任意一角为原点，设定有效起始位置，有效起始位置与原点偏移量为W_Ci，消除左侧或右侧图像黑边。

其中，所述的设定接收模块包括：

截取图像模块，用于以各行向中心顺序检测黑边图像时，设定截取图像高度：H_S＝H-W_RS，H为为源图像的高度值，W_RS为黑边图像总行数；当以各列向中心顺序检测黑边图像时，设定截取图像的宽度：W_S＝W-W_CS，W为源图像的宽度值，W_CS为黑边图像总列数；

有效图像获取模块，用于根据设定的截取图像高度或宽度，获得截取后的有效图像。

附图说明

图1为一NTSC制式黑边图像示意图；

图2为一实施例判断黑边图像的流程图；

图3为一实施例消除黑边的示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

该实施例为一依赖于本发明所述视频图像检测黑边及消除黑边方法的视频解码芯片(以下统称为AD芯片)，该实施例中视频图像以NTSC制式为例，图1为一黑边图像示意图，图中只描述了左右黑边，实际情况会因不同的AD芯片而有所差异，比如上下出现黑边，或者黑边大小分布不同

ITU-RBT.601中规定其每帧水平扫描线为525行，有效行数为480行，每行的有效采样点数为720个点，每个点的像素比为10:11。对于标清的显示设备一般都是4:3格式，以这样的格式显示出来的图像就是正常的比例关系，而不会变形(变宽或变窄)。

为了能够以标准的4:3显示比来显示一帧图像，对于480行的NTSC来说：

·像素比为1:1时，水平就必须为640；(640/480)*(1/1)＝4:3

·像素比为10:11时，水平就必须为704；(704/480)*(10/11)＝4:3

而ITU-RBT.601中规定的像素比为10:11，所以最终得到的水平点为704；而其又规定每行有效点为720，因此剩下的720-704＝16个水平像素点就得以黑色来填充。

本领域技术人员应该知道，上述图1示出的黑边图像仅仅是以一种NTSC制式的视频图像举例，展示出的一类黑边图像的示例，该实施例中皆以此NTSC制式图像在标清设备上以4:3格式显示为例。

该实施例中AD芯片的工作原理如下：接收摄像头传来的模拟信号(CVBS)，AD芯片经过采样和量化后转化为BT656数据，然后对图像数据进行黑边判断操作，通过黑边的大小设定有效起始位置，截取有效图像，最后输出图像。

图2示出了该实施例判断黑边图像的流程。

该实施例判断黑边图像的流程包括以下步骤：

S1：设定第一灰度阈值T1、第二灰度阈值T2及变化幅度阈值C1；

S2：比较该列各像素点的灰度值总和S与第一灰度阈值T1大小并获得比较结果，当结果为S≤T1时,则认为该列图像为黑边；当结果为S＞T1时，进入步骤S3；

S3：比较各列各像素点的灰度值总和S与第二灰度阈值T2大小并获得比较结果，当结果为S＞T2时，则认为该列为有效图像，不是黑边，当结果为T1＜S≤T2时，进入步骤S4；

S4计算该列每相邻的两个像素之间的变化幅度C，比较该列每相邻的两个像素之间的变化幅度C与变化幅度阈值C1大小，当C＜C1时，则认为该列是有效的图像，不是黑边；当C≥C1时，则认为该列图像是黑边图像。

本领域技术人员应该知道，上述的判断黑边方法是通过获取列数据的方式，还可以通过获取行数据的方式来进行，该实施例中的变化幅度为灰度值之差。

应该知道的是，在该实施例中的像素点灰度值也可以是像素点RGB值。

通过上述方法判断了出了图像黑边，然后统计出左边黑边的列数，以及图像黑边的总列数，再配合AD芯片，动态的进行黑边消除。AD芯片接收摄像头送出的CVBS数据，转换为BT656信号输出。在正常情况下，送出的BT656数据包含了摄像头采集到的所有数据。而被AD芯片转换后，为了适应显示画面比例，加入了黑边，而且不同类型的AD芯片、摄像头都会造成黑边的大小、位置变化。因此必须动态的检测黑边左边黑边列及黑边的总列数再配合AD芯片进行设置。。

AD芯片输出的BT656信号中的有效图像信号是内部设定好的，以图像左上角为原点，默认有效起始位置为(0,0)，也就是输出所有有效图像信号，也包括黑边。这里可以通过对AD芯片的有效起始位置进行设置，使得AD输出的有效信号位置右移，比如从设定有效起始位置(a,0)，这里的a就是上述求得的图像左边列数，这样就可以使输出的有效信号刚好越过左边的黑边，直接从正常图像位置输出。但是由于BT656信号总体的水平采样点数还是720个点，也就是水平总要输出720个点，所以左边被略掉的黑边就会归集在右边，就是在右边进行图像补充，使得整体的长度还是720个点，而补充的图像基本都是用黑色像素填充。

本领域技术人员应该知道，上述去除黑边方法中设定有效起始位置以图像左上角为原点，使左侧的黑边消除，最终黑边都归集到右侧，同样的也可以是以图像右上角为原点设定有效起始位置，使右侧的黑边消除，最终黑边都归集到左侧。对应行方向的黑边也可以类似的处理。

图3示出了该实施例消除黑边的示意图。

图3中，因为AD芯片的起始有效信号偏移，使得左边的黑边都消除掉了。但是由于图像的实际正常有效宽度w为704，和整体图像宽度为720都没有变化，所以黑边就被间接的移到了右边。

最后，AD送出的数据是直接到系统中，系统也有一个接收BT656信号的接口。这个接口可以设置截取图像的大小，图像的整体宽度为720，有效图像度w为704，因此可以设置截取图像的宽度为704，这样最后输出的图像就是没有黑边，全部为正常有效图像。

本领域技术人员应该知道，AD送出的数据到系统中后，也可以通过软件来截取，就是在内存中获取图像的时候，以行的形式获取，且每次只取每行的前704个大小，最后组成一幅没有黑边的图像。

同样的，本领域技术人员应该知道，对于行方向上的黑边，也可以类似的进行处理。

基于上述的视频图像消除黑边的方法，本发明还提出

一种视频图像消除黑边的装置，包括：

数据获取模块，用于获取图像的行数据或列数据；

黑边检测统计模块，用于检测图像的黑边并统计黑边图像行数或列数；

黑边消除模块，用于根据黑边图像设定有效起始位置，消除图像黑边；

设定接收模块，用于设定截取有效图像高度或宽度，接收有效图像；

输出模块，用于输出有效图像。

其中，所述的黑边检测统计模块还包括：

计算模块，用于遍历图像各行或各列,分别计算各行或各列像素点的译码值总和S；

设定模块，用于设定第一译码阈值T1、第二译码阈值T2及变化幅度阈值C1；

第一比较模块，用于比较各行或各列各像素点的译码值总和S与第一译码阈值T1大小，当S≤T1时,则认为该行或该列图像为黑边；当S＞T1时，进入第二比较模块；

第二比较模块，用于比较各行或各列各像素点的译码值总和S与第二译码阈值T2大小，当S＞T2时，则认为该行或该列为有效图像，不是黑边，当T1＜S≤T2时，进入变化幅度计算比较模块；

变化幅度计算比较模块，用于计算该行或该列每相邻的两个像素之间的变化幅度值C，比较该行或该列每相邻的两个像素之间的变化幅度C与变化幅度阈值C1大小，当C＜C1时，则认为该行或该列是有效的图像，不是黑边；当C≥C1时，则认为该行或该列图像是黑边图像；

统计模块，用于遍历图像各行，统计上、下两侧图像黑边的行数W_Ri，图像黑边总行数W_RS；或遍历图像各列，统计左、右两侧图像黑边的列数W_Ci，图像黑边总列数W_CS。

其中，所述的计算模块中所述的译码值为RGB值或灰度值。

其中，所述设定模块中所述的第一译码阈值T1小于第二译码阈值T2。

其中，所述变化幅度计算比较模块中的变化幅度值C为灰度值之差或者RGB值之差。

其中，所述的黑边消除模块包括输出偏移设定模块：

用于遍历图像各行，以图像任意一角为原点，设定有效起始位置，有效起始位置与原点偏移量为W_Ri，消除上侧或下侧图像黑边；或遍历图像各列，以图像任意一角为原点，设定有效起始位置，有效起始位置与原点偏移量为W_Ci，消除左侧或右侧图像黑边。

其中，所述的设定接收模块包括：

截取图像模块，用于以各行向中心顺序检测黑边图像时，设定截取图像高度：H_S＝H-W_RS，H为为源图像的高度值，W_RS为黑边图像总行数；当以各列向中心顺序检测黑边图像时，设定截取图像的宽度：W_S＝W-W_CS，W为源图像的宽度值，W_CS为黑边图像总列数；

有效图像获取模块，用于根据设定的截取图像高度或宽度，获得截取后的有效图像。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种视频图像消除黑边的方法，包括以下步骤：

S1：获取图像的行数据或列数据；

S2：检测图像的黑边并统计黑边图像行数或列数；

S3：根据黑边图像设定有效起始位置，消除图像黑边；

S4：设定截取有效图像高度或宽度，接收有效图像；

S5：输出有效图像。

2.根据权利要求1所述的视频图像消除黑边的方法，其特征在于：所述的步骤S2中，检测图像的黑边并统计黑边图像行数或列数的具体步骤是：

S21：遍历图像各行或各列,分别计算各行或各列像素点的译码值总和S；

S22：设定第一译码阈值T1、第二译码阈值T2及变化幅度阈值C1；

S23：比较各行或各列各像素点的译码值总和S与第一译码阈值T1大小，当S≤T1时，则认为该行或该列图像为黑边；当S＞T1时，进入步骤S24；

S24：比较各行或各列各像素点的译码值总和S与第二译码阈值T2大小，当S＞T2时，则认为该行或该列为有效图像，不是黑边，当T1＜S≤T2时，进入步骤S25；

S25：计算该行或该列每相邻的两个像素之间的变化幅度值C，比较该行或该列每相邻的两个像素之间的变化幅度C与变化幅度阈值C1大小，当C＜C1时，则认为该行或该列是有效的图像，不是黑边；当C≥C1时，则认为该行或该列图像是黑边图像；

S26：遍历图像各行，统计上、下两侧图像黑边的行数W_Ri，图像黑边总行数W_RS；或遍历图像各列，统计左、右两侧图像黑边的列数W_Ci，图像黑边总列数W_CS。

3.根据权利要求2所述的视频图像消除黑边的方法，其特征在于：所述的步骤S21中所述的译码值为RGB值或灰度值。

4.根据权利要求2所述的视频图像消除黑边的方法，其特征在于：所述的步骤S22中所述的第一译码阈值T1小于第二译码阈值T2。

5.根据权利要求2所述的视频图像消除黑边的方法，其特征在于：所述的步骤S22中的变化幅度值C为灰度值之差或者RGB值之差。

6.根据权利要求1所述的视频图像消除黑边的方法，其特征在于：所述的步骤S3中根据黑边图像设定有效起始位置，消除图像黑边的具体步骤是：

S31：遍历图像各行，以图像任意一角为原点，设定有效起始位置，有效起始位置与原点偏移量为W_Ri，消除上侧或下侧图像黑边；或遍历图像各列，以图像任意一角为原点，设定有效起始位置，有效起始位置与原点偏移量为W_Ci，消除左侧或右侧图像黑边。

7.根据权利要求1所述的视频图像消除黑边的方法，其特征在于：所述的步骤S4中设定截取有效图像高度或宽度，接受有效图像的具体步骤是：

S41：遍历图像各行时，设定截取图像高度：H_S＝H-W_RS，H为为源图像的高度值，W_RS为黑边图像总行数；或遍历图像各列时，设定截取图像的宽度：W_S＝W-W_CS，W为源图像的宽度值，W_CS为黑边图像总列数；

S42：根据设定的截取图像高度或宽度，获得截取后的有效图像。

8.一种视频图像消除黑边的装置，包括：

数据获取模块，用于获取图像的行数据或列数据；

黑边检测统计模块，用于检测图像的黑边并统计黑边图像行数或列数；

黑边消除模块，用于根据黑边图像设定有效起始位置，消除图像黑边；

设定接收模块，用于设定截取有效图像高度或宽度，接收有效图像；

输出模块，用于输出有效图像。

9.根据权利要求8所述的视频图像消除黑边的装置，其特征在于：所述的黑边检测统计模块还包括：

计算模块，用于遍历图像各行或各列,分别计算各行或各列像素点的译码值总和S；

设定模块，用于设定第一译码阈值T1、第二译码阈值T2及变化幅度阈值C1；第一比较模块，用于比较各行或各列各像素点的译码值总和S与第一译码阈值T1大小，当S≤T1时,则认为该行或该列图像为黑边；当S＞T1时，进入第二比较模块；

第二比较模块，用于比较各行或各列各像素点的译码值总和S与第二译码阈值T2大小，当S＞T2时，则认为该行或该列为有效图像，不是黑边，当T1＜S≤T2时，进入变化幅度计算比较模块；

变化幅度计算比较模块，用于计算该行或该列每相邻的两个像素之间的变化幅度值C，比较该行或该列每相邻的两个像素之间的变化幅度C与变化幅度阈值C1大小，当C＜C1时，则认为该行或该列是有效的图像，不是黑边；当C≥C1时，则认为该行或该列图像是黑边图像；

统计模块，用于遍历图像各行，统计上、下两侧图像黑边的行数W_Ri，图像黑边总行数W_RS；或遍历图像各列，统计左、右两侧图像黑边的列数W_Ci，图像黑边总列数W_CS。

10.根据权利要求8所述的视频图像消除黑边的装置，其特征在于：所述的计算模块中所述的译码值为RGB值或灰度值。

11.根据权利要求8所述的视频图像消除黑边的装置，其特征在于：所述设定模块中所述的第一译码阈值T1小于第二译码阈值T2。

12.根据权利要求8所述的视频图像消除黑边的装置，其特征在于：所述变化幅度计算比较模块中的变化幅度值C为灰度值之差或者RGB值之差。

13.根据权利要求8所述的视频图像消除黑边的装置，其特征在于：所述的黑边消除模块包括输出偏移设定模块：

用于遍历图像各行，以图像任意一角为原点，设定有效起始位置，有效起始位置与原点偏移量为W_Ri，消除上侧或下侧图像黑边；或遍历图像各列，以图像任意一角为原点，设定有效起始位置，有效起始位置与原点偏移量为W_Ci，消除左侧或右侧图像黑边。

14.根据权利要求1所述的视频图像消除黑边的装置，其特征在于：所述的设定接收模块包括：

截取图像模块，用于遍历图像各行时，设定截取图像高度：H_S＝H-W_RS，H为为源图像的高度值，W_RS为黑边图像总行数；或遍历图像各列时，设定截取图像的宽度：W_S＝W-W_CS，W为源图像的宽度值，W_CS为黑边图像总列数；

有效图像获取模块，用于根据设定的截取图像高度或宽度，获得截取后的有效图像。