DM8168 HDVPSS EDE图像边缘细节增强
本帖最后由 market1234 于 2014-7-15 17:09 编辑DM8168 HDVPSS EDE图像边缘细节增强1.边缘细节增强器（EDE）1.1概述放大后的图像看起来会变得平滑而让人感觉清晰度不够，EDE（边缘和细节增强器：Edge and Detail Enhancement）用来恢复因放大而失去的高频信息或者增强高频信息，以便使画面看得显得更加清晰一些，EDE模块的组成是：LTI（Luma Transit Improvement）、CTI（ChromaTransit Improvement）和2D Peaking、水平和垂直peaking。它还提供一些高级特征，包括Negative Coring用来避免放大噪声，因为通常噪声看起来也像是一个peaking、基于coring的肤色检测以便估计特别是在人皮肤上的轮廓（contouring）和噪声（noiseflicker）。LTI（CTI）和peaking都是为了锐化图像。LTI（CTI）通常使用非线性技术以改善灰度和色度的边缘变化。Peaking通常使用线性技术（一般是FIR滤波）来提升图像中的高频信息。LTI（CTI）并不是像Peaking那样提升（boost）高频信息而是产生（create）高频信息以使画面看得更加清晰。尽管LTI（CTI）都会使画面尖锐，但是它们通常应用于不同目的，比如像人脸这样相对平缓变化的区域，一般使用Peaking，而LTI（CTI）一般更倾向于应用于强烈变化的边缘区域，因为LTI（CTI）会导致尖锐的变化边缘和轮廓效果。在我们的设计里，除了锐化色度变化边缘，CTI还能使色度跳变中心向灰度跳变中心移动，以消除灰度和色度跳变位置的失配。在EDE中的peaking模块能是2D-peaking或者垂直peaking，2D-peaking可应用于灰度和色度，而垂直peaking仅应用于灰度，在2D-peaking中使用5x5的FIR滤波器，所有系数用户可编程，滤波输出值被剪切（clip）在规定的范围内。1.1特点模块支持下面关键特征：
[*]图像格式： YUV4：4：4，10-bit数据;
[*] LTI/CTI
LTI（灰度边缘锐化）、CTI（色度边缘锐化）增强边缘 灰度和色度对齐，以获得更好的registration和清晰度 基于Coring的肤色检测，用来估计轮廓和噪声
[*]Peaking
2D peaking和垂直peaking，用来增强细节 2D peaking：Negative Coring非线性模块用来减少噪声 2D peaking：5x5peaking滤波器系数可编程 垂直peaking：软化的limiting，减少剪切造成的缺陷
[*]噪声鲁棒性
Negative Noise Coring阻止放大噪声 阻止剪切和轮廓化造成的缺陷1.1功能描述图87显示了EDE模块的方块图，EDE模块由LTI、水平Peaking、CTI、线性缓冲和peaking模块组成。输入数据格式是YCbCr444，输出数据格式也是YCbCr444。
[*]LTI锐化Y边缘
[*]水平peaking提升水平方向的peak
[*]CTI锐化色度边缘，并将色度的变化边缘与灰度变化边缘对齐
[*]行缓冲存储数据用于peaking模块的垂直处理
[*]Peaking模块用于在峰值的2D或垂直位置的边缘
[*]剪切模块剪切Y和C值用于保证输出数据在合理范围之内
1.1.1操作原理图88描述了LTI和peaking模块锐化图像示意
为了执行水平peaking或LTI，首先在一个搜索窗口里搜索水平突变。搜索窗口是26个像素，灰度变化的起始点（min/max）和终点（min/max）与中心值（均值），沿着斜坡，LTI算法发挥作用，基本方法是朝最大值移动斜坡的上半部分，朝最小值方向移动斜坡的下半部分，在边缘（起点和终点）使用Peaking，在其他部分啥也不做，LTI和peaking的增益由一个增益曲线来定义，斜坡越窄增益越强，斜坡约宽，增益越弱，除了规则的Peaking和LTI外，可变的基于核的肤色检测算法用来估计轮廓和噪声。图89描述了CTI的算法，除了与LTI一样外，CTI搬移色度的斜坡中心到灰度的斜坡中心位置，以减少灰度和色度位置的失配。
CTI算法类似于LTI，有自己的独立的配置参数，水平Peaking并不应用于色度数据，用户能选择是否将色度和灰度的变化位置对齐，如果它们的中心不是匹配的，这一点我们在模拟视频源中经常看到，当这个特征被使能的时候，色度的变化中心将被搬移到灰度变化中心一致的位置上，搬移数量的设置由CTI对齐增益来确定。2D peaking模块执行5x5的2Dpeaking，5x5peaking滤波器系数是可编程的，由于系数矩阵是对称的，所以它们当中有8个系数需要编程。在peaking期间，通常噪声也会被放大，NegativeCoring在Coring区域引入了一个负的增益，这样，在输入端噪声能被消除，Coring阈值依赖于对噪声的测量，软化的limiting限制的设计减少了clipping造成瑕疵，比如极强光和极弱光。在EDE模块中，用户可以选择2Dpeaking或垂直peaking，垂直peaking跨越5行的5个像素上，在peaking像素上，peaking仅应用于灰度，在peak附近的斜坡上，peaking应用于灰度和色度。8.3.2子系统概述LTI 图90显示了一个斜坡边缘的定义。在peak处的像素定义为斜坡（LTI）边缘，如果像素值得改变小于cfg_lti_uni_y_th，像素被看作斜坡斜坡（LTI）边缘，如图中所描述，LTI改善作用并不应用与距离长于cfg_lti_len_max的Y斜坡。
图91定义LTI增益，LTI-gain = 0意味着LTI不起作用。
[*]cfg_lti_gain_max：定义最大LTI_gain
[*]cfg_lti_gain_slope_shift：定义函数的斜率
[*]cfg_lti_gain_th：定义斜坡阈值
水平Peaking图92显示了水平peaking，在水平peak处，像素值被提升。
图93显示了水平peaking模块的方块图，peak检测器模块发现水平peak区域，计算提升数值。
[*]cfg_lti_gain_x8：定义水平peaking的增益。
[*]cfg_lti_pk_max_pos和cfg_lti_pk_max_neg：定义剪切（clip）的最大值和最小值。
[*]cfg_lti_pk_enable：使能水平peaking功能。
CTICTI操作于YCbCr444域，图94显示输入色度的斜坡边缘的定义，在peak处的像素被定义为斜坡（CTI）边缘，如果像素值得改变小于cfg_cti_uni_y_th，像素被看作斜坡斜坡（CTI）边缘，如图中所描述，CTI改善作用并不应用与距离长于cfg_cti_len_max的Y斜坡。
图95定义色度锐化斜率的增益，CTI_gain= 0意味着LTI不起作用。
[*]cfg_cti_gain_max：定义最大CTI_gain
[*]cfg_cti_gain_slope_shift：定义函数的斜率
[*]cfg_cti_gain_th：定义斜坡阈值
图96显示了输入参考Y的斜坡边缘的定义，在peak处的像素定义为Y斜坡的边缘，如果像素值改变小于cfg_cti_uni_ref_th，这个像素被看作Y斜坡的边缘，如图中96所示。
图97显示了将C变化中心与Y变化中心对齐的增益，Gain=0意味着对C的处理与对Y的处理是一样的。
[*]cfg_cti_adj_decay_slope_shift：定义函数斜率
[*]cfg_cti_adj_decay_th：定义斜坡的阈值
在图97中，水平轴“distance_fr_C_edge”代表从C斜坡边缘到Y中心的距离。
图98显示“distance_fr_C_edge”定义，距离测量是在色度域。
Peaking 图99显示peaking的方块图，peaking模块是由2D-peaking和垂直-peaking组成，输出来自二者其一，由cfg_pk_alg选择。
2D Peaking 图100显示了2D peaking方块图，peaking应用于Y和C，5x5增益矩阵的细节、非线性函数、Cpeaking增益函数随后说明。
图101显示了5x5系数矩阵的对应寄存器名称，pk_hpf_gain0到pk_hpf_gain8。
图102显示了2D-peaking的非线性函数及对应的寄存器名称。
[*]pk_ytbl_slope_p_low_x16和pk_ytbl_slope_p_high_x16：定义输入为正时，函数的斜率
[*]pk_ytbl_slope_n_low_x16和pk_ytbl_slope_n_high_x16：定义输入为负时，函数的斜率
[*]pk_ytbl_th_p_low_x16和pk_ytbl_th_p_high_x16：定义输入为正时，斜坡的阈值
[*]pk_ytbl_th_p_low_x16：必须大于等于0
[*]pk_ytbl_th_p_low_x16：必须小于等于pk_ytbl_th_p_high_x16
[*]pk_ytbl_th_n_low_x16和pk_ytbl_th_n_high_x16：定义输入为负的时候，斜坡阈值
[*]pk_ytbl_th_n_low_x16：必须小于等于0
[*]pk_ytbl_th_n_low_x16：必须大于等于pk_ytbl_th_n_high_x16
[*]cfg_peaking_y_max和cfg_peaking_y_min：定义函数的最大值和最小值
[*]cfg_peaking_y_table_neg_core_limit：设置核化（coring）操作的负极限点（negayive limit point
图103显示了2D peaking的Cpeaking增益函数及对应的寄存器名称定义。
[*]cfg_peaking_c_slope_p_x512：定义输入为正时的斜率
[*]cfg_peaking_c_slope_n_x512：定义输入为负时的斜率
[*]cfg_peaking_c_gain_max_x512和cfg_peaking_c_gain_min_x512定义函数的最大值和最小值
[*]cfg_peaking_c_gain_max_x512：必须大于等于512
[*]cfg_peaking_c_gain_min_x512：必须大于等于512
垂直Peaking 图104显示了在peak位置和邻近peak的一个像素处的垂直peaking处理，在peak位置，peaking仅应用于Y，在peak周围，peaking处理则应用于Y和C
图105显示垂直peaking处理的方块图
[*]水平边缘检测器计算垂直边缘可信度索引
[*]Peak检测器计算提升的数值，且提升的数值会被剪切在pk_v_diff_y_max之内
[*]difference-from-neighbor模块计算与邻居像素的数据值的差
水平边缘增益函书和斜坡增益函数解释如下。
图106显示垂直peaking的水平边缘增益函数、对应的寄存器名。在图106中，pk_gain_hor_slope定义函数的斜率
图107显示了垂直peaking的斜坡增益函数及对应的寄存器名称：
[*]pk_gain_edge_max_y定义函数的最大值
[*]pk_gain_edge_slope_y定义函数的最大值
剪切（Clip） 图108显示了clip模块的函数，Y、Cb、Cr的值按照寄存器设计来剪切。
[*]clip_max_y和clip_min_y：定义剪切Y在最大值和最小值定义的范围内
[*]clip_max_c和clip_min_c：定义剪切C在最大值和最小值定义的范围内
比较高端 谢谢分享啦
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