Устройство цифровой пространственно-временной фильтрации телевизионного сигнала изображения Советский патент 1991 года по МПК H04N5/14 

Изобретение относится к области телевидения, и может быть использовано, например, в качестве устройств коррекции телевизионного (ТВ) сигнала изображения.

Цель изобретения - повышение точности восстанавливаемого телевизионного сигнала изображения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - импульсные характеристики базовой ячейки (блока) устройства; на фиг. 3 - варианты формирования пространственно фильтрующей апертуры и пример процедуры фильтрации.

Устройство содержит (фиг. 1) блок 1 построчной фильтрации, блок 2 управления, блок 3 покадровой фильтрации, при этом блок построчной фильтрации содержит сумматор 4, первый и второй блоки 5 и 6 задержки и вычитатель 7, а блок покадровой фильтрации содержит первый и второй умножители 8 и 9, первый и второй блоки 10 и 11 задержки, первый, второй и третий ключи

12 - 14, первый и второй вычитатели 15 и 16 и сумматор 17.

Устройство работает следующим образом,

На вход сумматора 4 (фиг. 1) поступает ТВ-сигнал видеоинформации, дискретизи- рованный согласно применяемому стандарту ТВ-развертки, который в блоке 1 подвергается операции свертки с импульсной характеристикой (ИХ) блока (строчной апертурой), формирование которой при подаче на вход устройства единичного импульса (ЕЙ), показано графически на фиг. 2а (где Х(пТ) - единичный вход данных. Y(nT) - импульсная характеристика, К - коммутация сигналов. Двумерные импульсные характеристики (апертуры) приведены на фиг. 26. Формирование строчной апертуры (пачки ЕЙ) происходит за счет суммирования в сумматоре 4 входного ЕЙ и задержанного в блоке 5 на один такт входного ЕЙ, а ограничение этой пачки по количеству импульсов

Ё

С N О О

VJ

4

происходит в вычитателе 7, где производится вычитание из М-ro ЕЙ, поступающего на первый вход вычитателя 7, ЕЙ, задержанного в блоке 6 на М тактов.

Блок 2 выдает предварительно запрограммированные в РПЗУ величины постоянных коэффициентов (т и М) синхронно с ТВ-разверткой, которые фазируют адресные счетчики и выбирают режимы запись- чтение ОЗУ в блоках б, 5 и тем самым задают величины времени задержек, соответственно, (т Тэ + к Тс), и М (т .Тэ + k Tc), формируя двумерные построчные апертуры различного типа (фиг. 3), адаптивные к обработке входного ТВ-сигнала. При этом спектры вертикально-временной решетки отсчетов на входе и выходе фильтра Si, S2(o, со у) связаны соотношением

S2-Si Hi.H2,

где Hi, H2 - передаточные характеристики фильтра определяются

()1,

(2я--) ,

2л 2л при этом со , СУ у пространственные частоты.

Операция свертки входного ТВ-сигнала сформированной таким образом ИХ блока 1 равносильна операции интервального интегрирования (или процедуре фильтрации - скользящее среднее, или гребенчатой фильтрации).

Работа такого фильтра описывается соответствующим разностным уравнением:

Yi(nf) аХ(пТ)- ЬХ(пТ MT) + cYi(nT-T)(1) где Т - период дискретизации ТВ-изображения по горизонтали;

а. Ь, с, п, М - постоянные коэффициенты;

X(nT) входная последовательность данных;

Y(nT) - выходная последовательность данных.

При различных значениях постоянных коэффициентов (а, Ь, с) можно получить различные формы и длительности КИХ в заданном направлении фильтрации, причем, фазовая характеристика (ФХ) остается линейной.

Формирование из пачки ЕЙ симметричной треугольной ИХ для ФНЧ (фиг. 2а, б) производится в последующем блоке 3 (кадровом рециркуляторе). С шестого выхода блока 2 на первый, второй и третий ключи 2, 13 и 14 поступает управляющий сигнал, нулевое значение которого закрывает второй ключ 13, первый ключ 12 устанавливает

в верхнее положение (второй вход соединен с выходом), а третий ключ 14 - в нижнее положение (первый вход соединен с выходом).

При такой коммутации структура блока

3 аналогична структуре последовательно соединенного с ним блока 1. Правое плечо треугольной симметричной ИХ формируется с помощью сумматора 17, на второй вход

которого поступает пачка ЕЙ, сформированная в блоке 1, а на первый вход эта же пачка, но задержанная на один такт в блоке 10. В результате на выходе сумматора 17 формируется импульсный сигнал со ступенчато нарастающей амплитудой (А), равной:

Ап+1 2 (An + 1),

где АО 0, п 0, 1,2,...

Левое плечо треугольной симметричной ИХ формируется в вычитателе 15, на первый вход которого подается с выхода сумматора 17, сформированная на М тактов ИХ правого плеча, а на второй вход эта же ИХ, но

задержанная на М тактов в блоке 11 (в данном частном случае допускаем N М). В результате вычитания на выходе вычитателя 15 формируется сигнал треугольной симметричной ИХ в заданном пространственном направлении, который поступает на первый вход третьего ключа 14 и при заданном выше режиме коммутации третий ключ 14 на выход устройства. Полученная ИХ может быть описана соответствующим разностным уравнением, характерным для интервального интегрирования с линейной фазопой характеристикой

Y2(nT) Х(пТ) - 2Х(пТ - МТ) + Х(пТ - 2МТ)+ + 2Y2(nT - Т) - Y2 (nT - 2Т)(2).

Свертка входного ТВ-сигнала с ИХ (2) равносильна процедуре квазиоптимальной фильтрации НЧ в заданном пространственном направлении с линейной фазовой характеристикой.

Если с шестого выхода блока 2 поступает сигнал логической единицы на соответствующие входы первого, второго и третьего ключей 12, 13,14, то производится следующая коммутация в блоке 3 второго ключа 13 - ключ открыт, первого ключа 12 - ключ в нижнем положении. 16 - ключ в верхнем положении, В результате такой коммутации в блоке 3 покадровой фильтрации формируется структура,

позволяющая создать антисимметричную двуполярную ИХ (фиг. 2 б).

Сформированный сигнал ИХ, снимаемый с выхода сумматора 17 в виде правого плеча треугольной ИХ, аналогичный предыдущему режиму коммутации, поступает

на первый вход вычитателя 15, на второй вход которого поступает умноженный во втором умножителе 9 на постоянное число М (опять в данном частном случае считаем N - М) ЕИ, задержанный в блоке 6 задержки на М тактов. В результате вычитания ограничивается количество импульсов в пачке правого плеча треугольной ИХ на М-м такте. С выхода первого вычитателя 15 полученный сигнал поступает на первый вход вычитателя 16, на второй вход которого поступает умноженный в умножителе 8 на

/ М + 1 ч постоянное число г -«- ) сигнал пачки

ЕИ с выхода блока 1. В результате вмчита- ния во втором вычитателе 16 на его выходе формируется сигнал с антисимметричной двуполя эной ИХ (фиг, 26) в заданном пространственном направлении, который поступает на второй выход ключа 14 и при заданном выше режиме коммутации на выход устройства.

Полученная антисимметричная двупо- лярная ИХ может быть описана соответству- ющим разностным уравнением, характерным для интервального дифференцирования:

Уз (пТ) - 1 М X (пТ) - X ( пТ - МТ - Т ) +

+ (пТ-Т)-2Х(пТ-МТ) +

+ 2Y3(nT-T)-Y2(nT-2T)

(3)

Свертка входного ТВ-сигнала изображения с ИХ такого типа равносильна процедуре фильтрации ВЧ в заданном пространственном направлении с линейной фазовой характеристикой.

Таким образом, блок 2 управления запрограммированный определенным образом с учетом анализа спектральных составляющих применяемой структуры дискретизации ТВ-растра, управляя работой блоков 1 и 3 построчной и покадровой фильтрации (или их линейной комбинацией), по- зволяет произвести многомерную фильтрацию ТВ-сигнала изображения, направленную на повышение его точности, тем самым повышается четкость воспроизводимого изображения.

Формула изобретения

1. Устройство цифровой пространственно-временной фильтрации телевизионного сигнала изображения, содержащее блок построчной фильтрации, первый вход которого является входом для цифрового телевизионного сигнала изображения, и блок управления, вход которого является

5 10

15 0

5

0

5

0

5 0

5

входом для сигнала опорной частоты, при этом первый и второй входы блока управления соединены соответственно с вторым и третьим входами блока построчной фильтрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности восстанавливаемого телевизионного сигнала изображения, в него введены блок покадровой фильтрации, выход которого является выходом устройства, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы блока покадровой фильтрации соединены соответственно с первым, вторым выходами блока построчной фильтрации, третьим, четвертым, пятым и шестым выходами блока управления.

2.Устройство по п. 1, отличающее- с я тем, что блок построчной фильтрации содержит последовательно соединенные сумматор и вычитатель, выход которого является первым выходом блока построчной фильтрации, первым, вторым и третьим входами которого являются, соответственно, первый вход сумматора и входы установки времени задержки первого и второго блоков задержки, выход сумматора соединен с объединенными сигнальными входами первого и второго блоков задержки, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами сумматора и вычитателя, при этом выход вычитателя является вторым входом блока построчной фильтрации

3.Устройство поп. 1, отпичающее- с я тем, что блок покадровой фильтрации содержит первый и второй умножители, первые входы которых являются соответственно первым и вторым входами блока покадровой фильтрации, третьим, четвертым, пятым и шестым входами которого являются соответственно вторые входы первого и второго умножителей, вход установки времени задержки первого блока задержки и управляющий вход первого ключа, который объединен с управляющими входами второго и третьего ключей, а также последовательно соединенные сумматор, первый и второй вычитатели, выходы первого и второго вычи- тателей соединены соответственно с сигнальными входами третьего ключа, выход которого является выходом блока покадровой фильтрации, при этом вторые входы первого и второго вычитателей соединены соответственно с выходами первого и второго ключей, выходы первого, второго умно- и выход второго блока задержки соединены соответственно с сигнальным входом второго ключа, первым и вторым сигнальными входами первого ключа, выход сумматора соединен с объединенными сигнальными входами первого и второго блоков задержки, выход первого блока

задержки соединен с первым входом сумма- вход второго умножителя объединен с вхо- тора, второй вход которого объединен с пер- дом установки времени задержки второго вым входом первого умножителя, второй блока задержки.

Изобретение относится к телевидению. Цель изобретения - повышение точности восстанавливаемого телевизионного (ТВ) сигнала изображения. Устройство содержит блок 1 построчной фильтрации, блок 2 управления и блок 3 покадровой фильтрации. Блок 2 управляет работой блоков 1 и 3 согласно алгоритму, учитывающему спектральные составляющие применяемой структуры дискретизации ТВ-растра. В блоках 1 и 3 осуществляется многомерная фильтрация ТВ-сигнала изображения, при этом повышается его точность, тем самым повышается четкость воспроизводимого ТВ-изображения. Устройство по пп. 2 и 3 ф-лы отличается выполнением блоков 1 и 3. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Им. S. 1LLLJ-ILLLJJ

iilib

вых.бл. л

8нж.Ьл.15

ъ .1т

Т

Упр. Н2 IIJ

,КЪ1

5 Н-5:()} M,(

-о--оо о о

-о о о

ц -о-О-Оо-оФие.1

-о--оо о о

-о о о

ц -о-О-Оо о

Фаг.З