图像处理论文

在彩色电视中，利用三基色(红R、绿G、蓝B)原理将彩色分解和重现，最终使三基色光同时作用于人眼中，视觉相加混合获得不同的彩色感觉。在兼容制彩色电视中为了做到彩色、黑白相互兼容，只占有6MHz的带宽。彩电不直接传送三个基色信号，必须先对它们进行编码，由亮度方程Y=0.3R+0.59G+0.11B，可知，亮度信号可由R、G、B三基色信号合成。由亮度方程可得出三种色差信号的幅值：R-Y=R-(0.3R+0.59G+0.11B)=0.7R-0.59G-0.11B

B-Y=B-(0.3R+0.59G+0.11B)=-0.3R-0.59G+0.89B G-Y=G-(0.3R+0.59G+0.11B)=-0.3R+0.41G-0.11B

由于G-Y信号幅值较小，对改善信噪比不利，所以电视系统通常只传送Y、R－Y和B-Y这三种信号。其中，Y仅包含亮度信息，而R-Y，B-Y含有色度信息。

一、电视标准及信号

标准:EIA-170,(EIA,Electronic Industries Alliance，电子工业联合会，美国电子行业标准制定者之一)对应彩色电视制式  NTSC(正交平衡调幅制，National Television Systems Committee，国家电视系统委员会)。 视频图像信号:

CCIR (Consultative Committee of International Radio),国际无线电咨询委员会,成立于1927年，从1993年3月1日与国际频率登记委员会(IFRB)合并，成为现今国际电信联盟(ITU)无线电通信部门的常设机构之一，简称ITU-R, 主要职责是研究无线电通信和技术业务问题)对应彩色电视制式  PAL(Phase Alternating Line，逐行倒相正交平衡调幅制)。

彩色电视根据相加混色法中一定比例的三基色光能混合成包括白光在内的各种色光的原理，同时为了兼容和压缩传输频带，一般将红（R)、绿（G)、蓝（B)三个基色信号组成亮度信号（Y)和蓝、红两个色差信号(B-Y)、（R-Y)，其中亮度信号可用来传送黑白图像，色差信号和亮度信号相组合可还原出红、绿、蓝三个基色信号。因此，兼容制彩色电视除传送相同于黑白电视的亮度信号和伴音信号外，还在同一视频频带内同时传送色度信号。色度信号是由两个色差信号对视频频带高频端的色副载波进行调制而成的。为防止色差信号的调制过载，将蓝、红色差信号（B-Y)、（R-Y)进行压缩，经压缩后的蓝、红色差信号用U、V表示。

黑白电视的信号：

亮度信号:亮度信号与黑白电视兼容。 Y0.3R0.59G0.11BRY0.70R0.59G0.11B色差信号，基色信号与亮度信号之差：R-Y、B-Y、G-Y BY0.30R0.59G0.89B GY0.51(RY)0.19(BY)

(RY)YR(GY)YG在接收端 (BY)YB黑白图像信号频谱：

彩色电视图像信号的频谱：

二、频谱间置原理

所谓频谱，是指信号中各种频率成分正弦波的幅度与其频率之间的关系。电视信号的频谱间置。通过调制的方法将色差信号的频谱移到亮度信号的频谱中间，实现色差信号的频谱与亮度信号的频谱交错。亮度信号的频谱显示，其能量一般集中在低频段附近。为了减少色差信号对亮度信号的影响，可借助副载波频率FSC把色度信号安插在亮度信号的频谱的高频段并把FSC选择在亮度信号主谱线的空隙中间，也就是FSC=(2n-1)FH/2，即半行频的奇数倍。 （1）周期矩形脉冲波信号的频谱分析：

所谓频谱，是指信号中各种频率成分正弦波的幅度与其频率之间关系的离散谱。而所有非周期信号的频谱都是连续谱。将色度信号通过一副载波的调制，是谱线搬移，并交错的安插在黑白信号的频谱中去。

（2）亮度信号的频谱分析：亮度信号本来是非周期性的，但由于电视图像信号采用了周期性扫描，使得视频信号具有一定的周期性。

（3）色差信号的频谱分析：由于色差信号和亮度信号一样都是由三基色信号产生，并按同一扫描方式进行传送的，因此色差信号具有和亮度相同的频谱结构，只不过色差信号的频带宽度已被压缩到1.3MHz以下而已。

（4）电视信号的频谱间置：通过调制的方法将色差信号的频谱移到亮度信号的频谱中间，实现色差信号的频谱与亮度信号的频谱交错。亮度信号的频谱显示，其能量一般集中在低频段附近。为了减少色差信号对亮度信号的影响，可借助副载波频率FSC把色度信号安插在亮度信号的频谱的高频段，并把FSC选择在亮度信号主谱线的空隙中间，也就是FSC=(2n−1)FH/2，即半行频的奇数倍。

三、正交调制的基本原理

正交调制是一种简单而行之有效的方法，它是将两个色差信号（R-Y）和(B-Y)分别调制在频率相同，相位相差90度的两个色副载波上，在将两个输出加在一起。然后再将这两个调幅信号进行适量相加（频带宽度没有增加），这一调制方式称为正交调幅。

彩色矢量图

正交调幅色度信号形成方图

彩色图像的色度信息全部包含在色度信号的振幅与相角之中，振幅取决于色度信号的幅值，即决定了色彩的饱和度；而相角取决于色差信号的相对值，即决定了色彩的色调。这就是说，色度信号即是一个调幅波，又是一个调相波，色饱和度是利用已调副载波的幅值来传递的，而色调是利用已调载波的相位来传送的。

Y．U．V三种信号复用原理图

四、复用机制

频谱间置又叫做频谱交错或频谱交织。NTSC制式采用1/2间置，PAL制采用1/4间置。PAL制采用V信号逐行倒置，相当于在原信号上乘以一周期为二倍行周期的矩形波，其频谱相当于在原来基础上加减半行频（及其整数倍），致使色

度信号频谱间隔降为半行频，为将亮度信号Y与色度信号分量的频谱位置错开，故而采用1/4间置。

1f(n)fH）实际中（ fS4.43MHz）。 S即副载波频率（ 4由于人眼对彩色细节的分辨力低于对亮度细节的分辨力，因此，色差信号的带宽可以小于亮度信号(低通滤波)。中国标准规定色差信号的带宽为1.3MHz一路色差信1.3MHz，经调幅后带宽2.6MHz，则两路色差信号经调制后的带宽将变5.2MHz，带宽过大采用正交调制技术，即两路色差信号分别对相位差为90的载波进行调制，则色差的带宽只有2.6MHz为进一步减小色度对亮度的干扰，可将一般调幅改为平衡调幅。 五、参考文献

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