УСТРОЙСТВО АДАПТИВНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА Российский патент 1994 года по МПК H04N7/12 

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в системах вещательного и прикладного телевидения (ТВ) с временным уплотнением канала связи для восстановления ТВ сигнала.

Известно устройство адаптивного восстановления телевизионного сигнала, содержащее ключ, блоки элементов задержки на строку, элемент задержки, блоки выборки строк, селектор синхроимпульсов, блоки выборки видеосигналов, сумматор, генератор тактовых импульсов (ГТИ), блоки выбора направления экстраполяции, блоки экстраполяции, блок управления, блок взвешенного усреднения, блок формирования последовательности строк.

Устройство работает следующим образом.

С канала связи на вход устройства поступает видеосигнал, являющийся суммой двух видеосигналов (ВС) от разных ТВ камер в виде их чередования по группам ВС трех смежных строк. Тогда каждый ВС представлен в суммарном виде периодической последовательностью групп ВС смежных строк. Каждая группа этой последовательности отделена от другой интервалами времени передачи ВС от другой камеры, а видеосигналы исходной камеры при этом утрачиваются. При поступлении суммарного ВС на вход устройства восстановления из него выделяется один из ВС, в котором восстанавливаются утраченные (пропущенные) ВС.

Восстановление осуществляется путем вычисления пропущенных ВС по принятым с помощью аппроксимационных формул. Из периодических последовательностей принятых групп ВС и восстановленных формируется общий, восстановленный ВС.

Недостатком устройства является низкая точность восстановления ТВС и невозможность восстановления пропущенных отсчетов при совпадении структуры дискретизации со структурой изображения.

Известно устройство адаптивного восстановления ТВ сигнала содержащее ключ, селектор синхроимпульсов, генератор тактовых импульсов, блок управления, блок задержки, блок ключей, формирователи выборок видеосигналов, блоки выбора направления экстраполяции, блоки вычисления значений ВС, блок формирования последовательности строк, элемент задержки и сумматор.

Устройство работает следующим образом.

С выхода канала связи на вход устройства поступает ВС, являющий собой сумму двух ТВ-каналов (двух разных ТВ-камер) в виде их последовательного чередования группами, состоящими из трех смежных строк. Устройство ориентировано на прием одного из ТВ-каналов, при этом выделяются группы строк соответствующего ТВ-канала и по ним восстанавливаются утраченные (пропущенные) ВС. Восстановление осуществляется путем вычисления ВС пропущенных строк по отсчетам ВС принятых строк или по восстанавливаемым соседним отсчетам ВС данной восстанавливаемой строки с помощью аппроксимационных формул. Из принятых и восстановленных ТВ-строк формируется непрерывный ТВ-сигнал.

ТВС поступает на входы ключа и селектора. Селектор выделяет синхроимпульсы (СИ), которые подаются на вход генератора и вход блока управления для формирования управляющих сигналов (УС). Тактовые импульсы с генератора подаются на вход блока задержки, входы формирователей выборки ВС и вход элемента задержки.

На выход ключа проходит скоммутированный управляющим сигналом ТВС, представляющий из себя стробированный по строкам ВС, и поступает на вход блока задержки. В блоке задержки совмещаются во времени синхронно и синфазно необходимые для восстановления ВС.

В момент совмещения ВС управляющий сигнал с третьего выхода блока управления разрешает прохождение этих ВС через блок ключей. В это же время ВС смежных строк первой группы в естественной последовательности через элемент задержки поступают на вход сумматора. Блок вычисления значений видеосигналов осуществляет экстраполяцию (интерполяцию) соответствующих текущих отсчетов восстанавливаемых ВС. Формирователи выборок ВС формируют выборки отсчетов по вертикальным и диагональным направлениям экстраполяции и интерполяции. С выходов формирователей выборок видеосигналов выборки отсчетов поступают на входы блока выбора направления экстраполяции, на выход которых проходят выборки отсчетов с минимальным значением производной. В блоках выбора направления интерполяции осуществляется окончательный выбор направления интерполяции (экстраполяции), с выходов которых снимаются отсчеты с минимальной производной. В блоках вычисления значений видеосигналов обрабатываются выборки отсчетов с минимальной производной в выбранных направлениях и восстанавливаются пропущенные группы строк. С выходов блоков вычисления значений ВС восстановленные ВС поступают на вход блока формирования последовательности строк. В этом блоке под действием УС формируется ВС в виде последовательности ВС восстановленных строк. ВС первой восстановленной строки проходит на вход сумматора.

Недостатком устройства является низкая точность восстановления и невозможность восстановления пропущенных отсчетов, структура которых совпадает со структурой дискретизации.

Цель изобретения - повышение точности адаптивного восстановления ТВС.

Цель достигается тем, что в устройстве адаптивного восстановления ТВС, содержащее последовательно соединенные ключ и блок задержки, а также селектор синхроимпульсов, причем входы селектора синхроимпульсов и ключа объединены и представляют вход устройства, первый, второй и третий формирователи выборок видеосигналов, информационные входы которых подключены к соответствующим выходам блока задержки, управляющие входы формирователей выборок ВС объединены между собой и с управляющими входами ключа и селектора синхроимпульсов и с первым управляющим входом формирователя последовательности строк и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, управляющий вход которого объединен с управляющим входом блока управления и подключен к выходу селектора синхроимпульсов, при этом выходы первого, второго и третьего формирователей выборок ВС объединены и соединены с соответствующим входам первого и второго блоков выбора направления экстраполяции (интерполяции), выходы которых подключены к соответствующим входам первого и второго блоков вычисления значений ВС; содержит третий и четвертый блоки выбора направления экстраполяции (интерполяции); а также блок формирования последовательности строк, второй управляющий вход которого объединен с вторым управляющим входом ключа и подключен к выходу блока управления, при этом выход блока формирования последовательности строк является выходом устройства; введены пятый и шестой блоки формирования выборок ВС, управляющие входы которых объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, другие информационные входы которых подключены к соответствующим входам блока задержки, при этом их выходы объединены и подключены к соответствующим входам третьего и четвертого блоков выбора направления экстраполяции (интерполяции); а также устройство взвешенного усреднения, входы которого соединены с соответствующими выходами блоков вычисления значений ВС, выход которого соединен с первым входом формирователя последовательности строк, второй и третий вход которого соединены с соответствующими выходами третьего и четвертого формирователей выборок видеосигнала.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурные электрические схемы формирователей выборок ВС; на фиг. 3 - пространственная диаграмма, показывающая возможные направления произведения вычислений при интерполяции и экстраполяции элементов (отсчетов), пропущенных при передаче.

Устройство содержит ключ 1, селектор 2 синхроимпульсов, генератор 3 тактовых импульсов, блок 4 управления, блок 5 задержки, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9, пятый 10 и шестой 11 формирователи выборок видеосигнала, первый 12, второй 13, третий 14 и четвертый 15 вычислители пропущенного видеосигнала, блоки 16-19 вычисления значений ВС, блок 20 усреднения, блок 21 формирования сигнала. Формирователь 6 (7,10 и 11) представляет собой последовательно соединенные элементы задержки 22-24, причем вход элемента 20 является одновременно входом формирователя 6 (7,10 и 11) (фиг. 2а), а выходы элементов 23 и 24 образуют группу формирователя 6 (7, 10 и 11). Формирователь 8(9) представляет собой последовательно соединенные элементы 25-29 задержки (фиг. 2б), причем вход элемента 25 является входом формирователя 8(9), а выходы элементов 25, 28 и 29 и вход элемента 25 образуют группу выходов формирователя 8(9). Все элементы 22-29 задержки формирователей 6-11 имеют управляющие входы, которых объединены между собой. При этом в устройстве последовательно соединены ключ 1 и блок 5 задержки, входы селектора 2 синхроимпульсов и ключа объединены, первый 6 - шестой 11 формирователи, информационные входы которых подключены к соответствующим выходам блока 5 задержки, управляющие входы формирователей объединены между собой и с управляющими входами ключа 1, блока 5 задержки и с первым управляющим входом блока 21 и подключены к выходу генератора 3, управляющий вход которого объединен с управляющим входом блока 4 и подключен к выходу селектора 2 СИ, при этом выходы формирователей 6-8 объединены и соединены с соответствующими входами первого и второго вычислителей 12, 13, а объединенные выходы формирователей 9-11 подключены к соответствующим входам третьего 14 и четвертого 15 вычислителя, выходы первого 12 - четвертого 15 вычитателей подключены соответственно к входам первого 16 - четвертого 19 блоков, выходы которых подключены соответственно к входам блока 20 взвешенного усреднения, выход которого соединен с первым информационным входом блока 21 формирования последовательности строк, второй и третий информационные входы которого соответственно соединены с выходами третьего 8 и четвертого 9 формирователей, второй управляющий вход блока 21 объединен с вторым управляющим входом ключа 1 и подключен к выходу блока 4 управления.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства с канала связи поступает ВС, представляющий собой сумму двух ТВ-каналов (двух ТВ-камер) в виде их последовательного чередования группами по два переданных и пропущенных отсчета. Фаза этих групп в строках изменяется через каждые две строки на противоположную. Т. о. группы переданных элементов в одном канале от двух смежных строк с одинаковыми фазами этих групп представляют собой четверки отсчетов, а их расположение в структуре кадра представляет шахматный порядок, где переданные группы чередуются с аналогичными пропущенными (фиг. 3).

Устройство ориентировано на прием одного из ТВ-каналов, при этом выделяются группы отсчетов соответствующего ТВ-канала и по ним восстанавливаются утраченные (пропущенные) видеосигналы.

Восстановление осуществляется путем вычисления ВС пропущенных отсчетов по принятым с помощью аппроксимационных формул. Из принятых и восстановленных отсчетов формируется непрерывный ТВ-сигнал.

ВС, поступающий на вход устройства восстановления, подается на входы ключа 1 и селектора 2 синхроимпульсов. Селектор 2 выделяет из входного ВС-cинхроимпульсы, которые подаются на вход генератора 3 и вход блока 4 для формирования из них сигналов управления). Тактовые импульсы с выхода генератора 3 подаются на первый управляющий вход ключа 1, на управляющий вход блока 5, на управляющие входы формирователей 6-11 и на первый управляющий вход блока 21.

Под действием управляющих сигналов, поступающих с выхода блока 4 управления и выхода блока 3 ГТИ на второй управляющий вход ключа 1, на выход ключа 1 проходит ТВ-сигнал, представляющий собой ВС со структурой, где строки представляют собой последовательности пропущенных и переданных отсчетов (по два отсчета), а фаза этих последовательностей изменяется через каждые две строки на противоположную (фиг. 3). Такое стробированный по группам элементов и с изменяющейся фазой каждые две строки ВС поступает на вход блока 5 задержки, который рассчитан на задержку шести смежных строк.

В момент появления ВС первой строки на последнем выходе блока 5 на остальных выходах блока появляются соответствующие ВС остальных пяти строк (синфазно и синхронно задержанные), участвующие в восстановлении.

Задержанные синхронно и синфазно сигналы шести смежных строк в соответствующем порядке подаются на входы формирователей 6-11.

Формирователи 11, 10, 7 и 6, задерживая поступающие отсчеты ВС от 1, 2, 5 и 6-й строк соответственно, формируют выборки отсчетов в вертикальном направлении интерполяции и экстраполяции.

Формирователи 8 и 9 формируют выборки отсчетов от 3 и 4-й строк в горизонтальном направлении интерполяции и экстраполяции. Каждый из формирователей 6-11 представляет собой совокупность элементов задержек на элемент изображения (отсчет) (фиг. 2). Реализация их внутренних связей, выходов определяется выбранными совокупностями отсчетов, образующих соответствующие выборки, которые показаны на фиг. 3, где 1,2,3 и 4 - пропущенные элементы, подлежащие восстановлению, Х₁, Х₂, Х₃, Х₄ и Х₁^I , Х₂^I , Х₃^I , Х₄^I соответственно горизонтальные и вертикальные направления восстановления и формирования выборок.

Выборки отсчетов с выходов формирователей 6-11, соответствующие направлениям восстановления Х₁-Х₄ и Х₁^I -Х₄^I , поступают на входы вычислителей 12-15, которые по каждому восстанавливаемому элементу каждой из восстанавливаемых групп пропускает на свой выход выборки отсчетов с минимальным значением производной.

В блоках 16-19 осуществляется экстраполяция (интерполяция) значений пропущенных отсчетов по переданным опорным.

Блок 20, обрабатывая выборки отсчетов, поступающие на вход, осуществляет взвешенное усреднение значений восстанавливаемых отсчетов, окончательно вычисляет значения восстановленных отсчетов пропущенной группы элементов.

За время одной строки (в соответствии с управляющими сигналами с второго выхода блока 4 и с выхода генератора 3) осуществляется восстановление пропущенной группы элементов в двух строках - строках 3 и 4 (фиг. 3). Восстановленные значения элементов одновременно от двух строк с выхода блока 20 подаются на первый вход блока 21, на второй и третий входы блока 21 приходят одновременно с выходов формирователей 8 и 9 опорные отсчеты 3-й и 4-й cтрок. В блоке 21 под действием управляющих сигналов с выходов блок 4 и генератора 3 на выходе формируется ВС в виде последовательности отсчетов 3- и 4-ой строк с восстановленными отсчетами. На этом цикл восстановления заканчивается и начинается новый.

Что касается реализации блоков устройства, то они могут быть реализованы на следующей элементной базе: ключ 1 - К555КП11, К555ТМ8; селектор 2 - К155ИД4, К555ИМ 6 генератор 3 - К155ЛА3, К555ЛА8, К155ИЕ7; блок 4 управления - К155ИЕ5, К155ИЕ7, К155КП5, К555ЛА8, К555ЛА1; блок 5 задержки - R565РУ5, К132РУ4, К555ИР23; формирователи 6-11 - К555ИР23, К555ИР24; вычислители 12-15 - интерполяции К555ИР23, К555ИМ6; блоки 16-19 - К555ИР23, К555ИМ6, К555ЛП5; блок 20 - К555ИР23, К555ИМ6; блок 21 - R555ИP23, К555КП11, К565РУ5; элементы задержки 22-29 - ИМС К555ИР23. (56) Авторское свидетельство СССР N 1525943, кл. Н 04 М 7/18, 1989.

Использование: в телевизионой технике в системах вещательного и прикладного телевидения (ТВ) с временным уплотнением канала связи для восстановления ТВ сигнала. Сущность изобретения: устройство адаптивного восстановления телевизионного сигнала содержит ключ, селектор синхроимпульсов, генератор тактовых импульсов, блок управления, блок задержки, шесть формирователей выборки видеосигнала, четыре вычислителя пропущенного видеосигнала, четыре вычислителя значений видеосигнала, блок усреднения, формирователь последовательности строк. Формирователь выбора видеосигнала содержит последовательно соединенные три элемента задержки и пять элементов задержки. Устройство обеспечивает повышение точности адаптивного восстановления телевизионного сигнала. 3 ил.

УСТРОЙСТВО АДАПТИВНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА, содержащее последовательно соединенные ключ и блок задержки, а также селектор синхроимпульсов, причем входы селектора синхроимпульсов и ключа объединены и являются входом устройства, первый, второй и третий формирователи выборок видеосигналов, информационные входы которых подключены к соответствующим выходам блока задержки, управляющие входы формирователей выборок видеосигнала объединены между собой и с управляющими входами ключа и с первым управляющим входом формирователя сигнала последовательности строк и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, управляющий вход которого объединен с управляющим входом блока управления и подключен к выходу селектора синхроимпульсов, при этом выходы первого, второго и третьего формирователей выборок видеосигнала объединены и соединены с соответствующими входами первого и второго вычислителей пропущенного видеосигнала, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго блоков вычисления значений видеосигнала содержит третий и четвертый вычислители пропущенного видеосигнала, а также блок формирования сигнала последовательности строк, второй управляющий вход которого объединен с вторым управляющим входом ключа и подключен к выходу блока управления, при этом выход блока формирования последовательности строк является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности адаптивного восстановления формирования видеосигнала в него введены четвертый, пятый и шестой формирователи выборок видеосигнала, управляющие входы которых объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, другие информационные входы которых подключены к соответствующим выходам блока задержки, при этом выходы четвертого, пятого и шестого формирователей выборок видеосигнала объединены и подключены к соответствующим входам третьего и четвертого вычислителя пропущенного видеосигнала, а также введен блок усреднения, входы которого соединены с соответствующими выходами вычислителя значения видеосигнала, выход блока усреднения соединен с первым информационным входом формирователя сигнала последовательности строк, второй и третий информационные входы которого соединены с соответствующими выходами третьего и четвертого формирователей выборок видеосигнала.