針對SDI視頻信號中彩條檢測方法的新方向探索及實現(xiàn)

【摘要】 本文針對廣電系統(tǒng)中必須的圖像故障辨識技術(shù)，以彩條為例，在考慮效率性和通用性的前提下，針對傳統(tǒng)圖像彩條判定方式的不足，我們使用一種全新的方法對彩條信號進行判別，這是視頻檢測技術(shù)的新方向探討。

【關(guān)鍵詞】 SDI 75%幅度彩條 100%幅度彩條

一. SDI信號的基本特征

目前標準清晰度SDI信號由SMPTE定義，采用270M/S的碼率。它是對圖像的亮度和色差電平值按照4：2：2取樣量化的結(jié)果，其取樣字長為10位，即取樣的電平有1024個臺階。由于設(shè)備存儲器每字節(jié)都只有8位，只能將這10個位的數(shù)據(jù)存入2個字節(jié)中，按照Y，Cr（U），Y，Cb （V）的順序排列，傳輸過程中需要將這10位并行的數(shù)字信號通過串行轉(zhuǎn)換。

二.需要進行彩條檢測的原因和傳統(tǒng)彩條檢測方式

隨著電視播出系統(tǒng)安全級別的不斷提高，出于播出安全考慮，一般省級電視臺都需要有能對圖像進行自動判斷的設(shè)備或工具，減少播出事故時間，以達到高質(zhì)量，不間斷的播出效果。例如，對黑場，靜幀，彩條等等圖像錯誤，都需要有相應(yīng)的設(shè)備自動分析是否是屬于正常播出內(nèi)容，以便輔助監(jiān)播人員判定和排除播出過程中可能出現(xiàn)的錯誤。但是，此類自動檢測設(shè)備對故障的判斷都依賴于參數(shù)的設(shè)置，其一般使用的傳統(tǒng)方法在某些特異情況下，往往不能完成檢測任務(wù)。

以彩條為例，目前業(yè)內(nèi)廣泛使用的彩條檢測方法，就是將SDI并行信號隨機抽取一定行數(shù)的亮度量化值，通過與彩條標準特征值相比對（表1，表2），計算差值，如果差值為0或者小于規(guī)定的值（表3），則認為這個點符合彩條的條件。當所有點都符合彩條條件或者規(guī)定比例的點符合彩條條件以后，則認為這一幀圖像為彩條。但是彩條在廣播電視領(lǐng)域有兩種格式。一種是75%彩條，一種是100%彩條。兩種彩條的特征值是不同的，雖然國家規(guī)定使用75%幅度、100%飽和度信號作為標準彩條信號，但是在非編系統(tǒng)生成節(jié)目時，仍然可以加入100%幅度的彩條信號作為節(jié)目源，所以在彩條檢測中，需要對兩種都進行判斷。即需要存儲兩組相應(yīng)的取值（表1和表2）來對兩種規(guī)格的彩條信號進行判斷。

三.新檢測方式的形成原因和原理

在實際應(yīng)用中，源設(shè)備所產(chǎn)生的彩條有可能與彩條標準值規(guī)定的有偏差。在節(jié)目生產(chǎn)線上產(chǎn)生了檢測報警器無法檢測的彩條，會導(dǎo)致最后的彩條檢測報警器無法檢測到彩條的出現(xiàn)。

為了規(guī)避這樣的問題，在我們自己設(shè)計生產(chǎn)的報警檢測裝置中，使用了一種新的彩條檢測方法。新的彩條檢測方法不使用彩條的標準值對彩條進行判斷，而是從彩條本身的圖像波形特點來進行判斷。通過示波器看到，不管是75%彩條或者100%彩條，Y波形呈現(xiàn)出階梯狀變化。在彩條的顏色臨界處，會產(chǎn)生階梯的下降沿，彩條Y波形一共有7個下降沿。下降沿的產(chǎn)生時由于鄰接的兩個點亮度數(shù)據(jù)的較大差異，上升沿也是如此。這種較大差異與一個整條的數(shù)據(jù)相比（即白黃青綠紫紅藍黑），有明顯的特征性邊緣。正常的圖像，是一個較復(fù)雜的圖像，邊緣的數(shù)量會明顯的大于7。當一幀圖像或一個區(qū)域被的圖像邊緣等于或小于7時，這個圖像就是一個彩條圖像。因此，通過判斷一幀圖像或一個區(qū)域的圖像的邊緣的個數(shù)，就可以判斷彩條圖像。

算法的基本思路是，在每次抽樣的一行圖像中，依次取緊鄰的3個偶數(shù)點，算出其間的差值，取絕對值后，記錄下差值先上升馬上又下降的兩組，獲取其坐標取中間值，就是取值發(fā)生跳變的邊緣，再通過限制總數(shù)和控制長度等手段來防止誤判斷。

依照算法，75%和100%彩條都能夠明顯的符合條件，由于界定了邊緣個數(shù)和邊緣寬度屬性，除了標準的彩條信號之外，還能夠很好的適應(yīng)各種特異性情況。例如，非標準彩條的大面積色塊（非正常圖像），被壓縮的彩條等等，特別要指出的是，由于不需要對應(yīng)標準特征值，該算法對非全屏的彩條信號，也能很好的適應(yīng)，并且，在算法上改進后，更能實現(xiàn)多區(qū)域的彩條信號檢測，即無論在屏幕的哪個位置出現(xiàn)部分彩條信號（非正常圖像），都能夠很好的檢測出來。見圖1，圖2。

總結(jié)

通過這樣的檢測方法，我們設(shè)計生產(chǎn)的SDI視頻信號檢測裝置能夠靈敏的對所有標準彩條信號以及多區(qū)域的彩條信號作出判斷，其準確度甚至已經(jīng)超過了一些昂貴的視頻檢測設(shè)備。并且由于能夠進行區(qū)域彩條的判定，該裝置的實用范圍有所提高，對于字幕機等設(shè)備誤操作產(chǎn)生的區(qū)域性彩條也能立即做出報警提示，效果明顯，極大的減小了播出過程中由于這方面問題帶來的播出隱患。BP