Двумерный адаптивный восстанавливающий фильтр Советский патент 1988 года по МПК H04N5/14 

Ptu.f

J

Изобретение относится к технийе телевидения и может быть использовано для фильтрации телевиэионньпс сигналов в системах цифрового телевидения.

Цель изобретения - повышение точности фильтрации.

На фиг.1 представлена электрическая структурная схема двумерного адаптивного восстанавливающего фильтра; на фиг.2 - структура расположения отсчетов в поле; на фиг.З - фрагменты изображения; на фиг,4 - алгоритм работы двумерного адаптивного восстанавливакядего фильтра; на фиг.З таблица истинности формирователя сигнала управления.

Двумерный адаптивный восстанавли

0

На вход многоотводной линии 1 задержки подается цифровой видеосигнал, представленный, например, в виде восьмиразрядного двоичного кода, именно с такой структурой расположения отсчетов. На фиг. 26 показаны также анализируемые в фильтре отсчеты А, В, С и D. Для того, чтобы в двумерном адаптивном восстанавпиваю- щем фипьтре производить над значениями этих элементов различные тические операции (суммирование, деление и т.д.Т , нужно обеспечить их одновременное наличие, Дпя этого необходимо задержать относительно эле-- мента В элементы D, С и А.,Как видно из фиг. 26, элемент D необходимо задержать (при п, . 10) на 9 элемен

Изобретение относится к телевидению. Цель изобретения - повышение точности фильтрации. Фильтр содержит многоотводную линию задержки 1, сумматоры 2, 3, 4, 13, 14, 15 и 16, блоки вычитания 5 и 6, компараторы 7 и .8, формирователь 9 порога, мультиплексоры 10 и 11, коммутатор 12, эл-т И 17 и формирователь 18 сигнала управления. В фильтре создана шахматная структура дискретизации отсчетов в поле. Цель достигается за счет обнаружения контурных переходов на исследуемом участке изображения. При этом в зависимости от характера изображения, т.е. распределения яркости, этот участок изображения может приниматься за равнояркостный либо за горизонтальный перепад, либо за. вер тикальный перепад, либо за диагональный или угловой перепад. Искажения, вносимые дискретизацией при шахматной структуре в поле, восстанавпива- ются в фильтре практически полностью, § при этом алгоритм работы устр-ва позволяет исправлять не только горизонтальные и вертикальные, но и диагональные и угловые границы перепадов. 3 ил., 2 табл. СЛ

вающий фильтр (фиг.1) содержит много отводную линию 1 задержки, первый, второй и третий сумматоры 2-4, первый 5 и второй б блоки вычитания, певый 7 и второй 8 компараторы, формирователь 9 порога, первый 10 и вто- рой 11 мультиплексоры, коммутатор 12 четвертый, пятый, шестой и седьмой сумматоры 13 - 16, элемент И 17, формирователь 18 сигнала управления.

Двумерный адаптивный восстанавли- ваюпщй фильтр работает следующим образом.

Предварительно рассмотрим структуру расположения отсчетов, поскольку она является основой работы предпо- женного фильтра.

На фиг.. 2а показана ортогональная структура дискретизации, т.е. ортогональное расположение отсчетов (на фиг. 2а и далее показаны строки только одного поля). Для наглядности допустим, что одна строка содержит 10

элементов, т.е. п, 10 (например, при частоте дискретизации 8 ГГц п 512 :элементов). На фиг.26 показана шахматная структура в поле при том же количестве элементов. Несмотря на то, что в смежных по полю строках число элементов не совпадает друг с другом, при шахматной структуре дискретизации в поле принято считать, что Пд - максимальное число элементов в строке, т.е. для нашего конкретного примера Пр П(,дд 10. Шахматная структура отсМетрв в Поле создается, если в последовательности дискретизируклцих импульсов изменить фазу на 180° от строки к строке и от кадра-к кадру.

тов, т.е.

на

число элементов,

элемент С - на 10 элементов, т.е. на число элементов, и А - на 19 элементов, т.е. на 2Пр-1 число элементов.

тов, т.е.

что и обеспечивает многоотводная линия 1 задержки. Сигналы В,, D, С, А поступают на входы с первого по седьмой сумматоров 2-4. 13-16. Полученные значения на выходах первого 2-(D + + С)/2, второго 3-(В + А)/2 и третьего 4-(А + В + С + D)/4 сумматоров 2-4 п оступают на входы первого мультиплексора 10, а значения с выходов четвертого (А + D)/2, пятого (D .+ В)/2, шестого (В + С)/2 и седьмого (С + А)/2 сумматоров 13 - 16 - на входы второго мультиплексора 11 . Значения элементов А, В, С, D поступают также соответственно на входы первого и второго блоков 5, 6 вычитания, где выполняются операщш вычитания C-D и А-В. Информация о величршах разностей поступает из первого и второго блоков 5, 6 вычитшшя соответственно в первый и второй компараторы 7, 8, где сравнивается с пороговым значением Rf,, поступа ацим с формирователя 9 порога. Вычисление этих разностей и сравнение с пороговыми значениями (т.е. пороговое детектирова1ше) делается с целью обнаруже1шя на исследуемом участке контурных перехйдов, Выбор величины R,., определяетсй необходимостью, с одной стороны, выявле- ния малых яркостных переходов, с другой - уменьшения вероятности обнаружения ложных переходов, возникающих вследствие действия шумов. Как показали экспериментальные исследова1шя, оптимальная величина составляет поимерно 12% полного динамического диапазона изменения яркости сигналов.

Информация о знаках разностей C-D и А-В с выходов первого и второго блоков 5, 6 вычитания поступает на входы формирователя 18 сигнала управления. Выходы первого и второго компараторов 75 8 поступают на входы элемента И 7 и первого мультиплексора 10, где в зависимости от характера изображения, т.е. распределения яркости, могут рассматриваться следующие возможные случаи (фиг.4).

I. Если (А - В| i (С - DJ R, то этот участок изображения принимается за равнояркостный и на упранпяю- щих входах первого мультиплексора 10 образуется управляющий сигнал, кото рый на его выход пропускает выход третьего сумматора 4 (А + В + С + + D)/4, а элемент И 17, в свою очередь, вырабатывает управляющий сигнал, который выход первого мультиплексора 10 пропускает также на выход 25 - D) 1, то на выход второго мульвтор.ого мультиплексора 11, т.е. пропущенный элемент восстанавливается как (А + В + С + D)/4 (фиг.. Зд).

II. Если }А - В| |С - D| RO то этот участок изображения принимается за горизонтальный перепад и на пятых и шестых входах первого мультиплексора 10 образуется управляющий сигнал, который на выход первого мультиплексора 10 пропускает выход второго сумматора 3 (В + А)/2, а элемент И 17, в свою очередь, вырабатывает, управляющий сигнал, который выЧастота следования отсчетов в сигнале изображения на выходе коммут тоход первого мультиплексора 10 пропускает на выход второго мультиплексора 0 Р 12 удваивается принимает вид, 11 (фиг. Зв,г,е).представленный на фиг.2в; каждый втоIII. Если IА - ВI | С - Dj « Rj,,. рой элемент (показанный штриховыми то этот участок изображегшя принима- линиями) представляет собой интерпо- ется за вертикальньй перепад и на вы- лированный элемент X, восстановленный ход первого мультиплексора 10-пропус- 45 по четырем соседним элементам (выкается выход первого сумматора 2(D + делен ромбиком). В связи с этим возникает необходимость временного разделения элементов С и X, расположенных рядом на строке. Это осуществля i/ ется в коммутаторе 12, на управляющий вход которого подаются дискрети- зирующие импуль сы длительностью, равной половине периода, т.е. с удвоенной .частотой дискретизации.

Возможными случаями распределения

+ С)/2, а элемент И 17, в свою очередь, вырабатывает з равляющий сигнал, который выход первого мультиплексора 10 пропускает также на выход второго мультиплексора II (фиг. За,

6,3,и).

IV. Если | А - В| |С - D| Н„, то этот участок изображения принимается за диагональный или угловой пе50

55

репад, а для более точного восприятия и воспроизведения направления перепада учитываются также знаки изложенных вьше разностей. В этом случае

элементов И 17 вырабатывается управляющий сигнал, запирающий на входе второго мультиплексора 1I выход первого мультиплексора 10.

Таблица истинности работы формирователя 18 представлена на фиг. 5, где БО, S, - сигналы с выходов первого 5 и второго 6 блоков, А - сигнал

0 с выхода элемента И 17.

Введем обозначения: при sign (А - В) 1, при sign (А - В) О и, соответственно при sign (C-D) 1, а при sign(C 5 - D) 0.

При i A - В Rf, и С - Dj Rn в анализ вступают знаковые показатели этих знаков х, где возможны четыре случая:

0 1. Если sign (А - В) О, sign(C- - D) 0, то на выход второго мультиплексора 1I поступает выход пятого сумматора 14 (D + В)/2. (фиг. Зн, о). 2. Если sign (А - В) О, sign (С

типлексора 11 поступает выход шестого сумматора 15 (В + С)/2 (фиг. Зк,

Р).

Частота следования отсчетов в сигнале изображения на выходе коммут тоР 12 удваивается принимает вид, представленный на фиг.2в; каждый втоВозможными случаями распределения

яркости, которые воспринимаются и воспроизводятся как разнояркостные участки изображения, являются одноэлементные перепады (фиг. Зт,у), но

частота появления таких участков в реальном изображении очень мала и для большего класса изображений не превышает 10-15%.

Таким образом, искажения, вносимые дискретизацией при шахматной структуре в поле, восстанавливаются практически полностью, при этом описанный алгоритм работы позволяет исправлять не только горизонтальные и вертикальные, но и диагональные и угловые границы перепадов.

Формула изобретениятб

Двумерный адаптивный восстанавливающий фильтр, содержащий многоотводную линию задержки, вход которой является информационным входом двумерного адаптивного восстанавливающего фильтра, последовательно соединенные первый блок вычитания и первый компаратор, последовательно.соединенные второй блок вычитания и второй компаратор, первый сумматор, первьй вход которого объединен с первым входом дервого блока вычитания и. соединен с первым выходом многоотводной

линии задержки, а второй вход объе,ци- 30 ния, а выход соединен с вторым упнен с вторым входом первого блока вычитания и соединен с вторым выходом многоотводной линии задержки, последовательно соедшшнные второй сумматор, первый вход которого объединен 35 °Д соединен с вторым сигнальным вхос первым входом второго блока вычитания и с входом многоотводной лиТнии задержки, а второй вход объединен с вторым выходом второго блока вычитания и соединен с третьим выходом многоотводной линии задержки, и третий сумматорр второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, формирователь порога, выход которого соединен с другими входами первого и второго компараторов, первьй мультиплексор, первый и второй сигнальные входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго сумматоров, третий и четвертый входы соединены с выходом третьего суммато- ра, а первьй и второй управляющие входы соединены с выходами соответственно первого и второго компараторов, а также коммутатор, управляю

10

тб

вход которого является входом удвоенной частоты дискретизации двумерного, адаптивного восстанавливающего фильтра, первый сигнальный вход соединен с вторым выходом многоотводной линии задержки, а выход является выходом двумерного адаптивного вос- станавливаклцего фильтра, отличающийся -тем, что, с целью повьшения точности фильтрации, введены второй мультиплексор, первый сигнальный вход которого соединен с выходом первого мультиплексора, а выход соединен с вторым входом коммутатора, последовательно соединенные элемент И, первый вход которого объединен с первым управляющим входом первого мультиплексора и соединен с выходом

20 первого компаратора, а второй вход объединен с вторым управляющим входом первого мультиплексора и соединен с выходом второго компаратора, и формирователь сигнала управления, пер25 вый вход которого объединен с первым управляющим входом второго мультиплексора, в 1;орой и третий входы соединены с вторыми выходами соответственно первого и второго блоков вычитаравляющим входом второго мультиплексора, четвертый сумматор, первый вход которого соединен с третьим выходом .многоотводной линии задержки, а выдом второго мультиплексора, пятый сумматор, первый вход которого объединен с вторым входом четвертого сумматора и соединен с первым выходом

многоотводной линии задержки, а выход соединен с третьим сигнальным входом второго мультиплексора, шестой сумматор, первьй вход которого объединен с вторым входом пятого сумматора,

а выход соединен с четвертым сигнальным входом второго мультиплексора, а также седьмой сумматор, первьй вход которого соединен с вторым входом шестого сумматора и соединен с вторь1м выходом многоотводной линии задержки, второй вход соединен с третьим выходом многоотводной. линии

55

задержки, а выход соединен с пятым сигнальным входом второго мультиплексора.

о О 000 9 q, 9/ 9. 9 Ой Or Qr 0,0 о/ Og Or o

о, о, Оз Ог о,

-е-е-е-е-е- -е-е-е-е о о о о о о о о о о о о о о о о о о с о о о С) о оо о о о о о о о о о о о о о о о о о о o-QO о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о С) о о

риг.г

е-о о о

, , О -0л /

О -0л /

5

X

о

Фив,3

-иеопреОепенное сос/пояние

57г/г.4