Двумерный адаптивный восстанавливающий фильтр

 

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, восстанавпиваются 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 04 N 5114

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4233387/24-09 (22) 21. 04. 87 (46) 15.11.88. Бюл. Р 42 (71) Грузинский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Н.Г.Харатишвили, М.Ш.Котия, Т.А.Векуа и Б.Г.Гвинджипия (53) 621.397.3 (088.8) (56) Техника средств связи. Сер. "Техника телевидения", 1980, вып. 6, с. 29. (54) ДВУМЕРНЫЙ АДАПТИВНЫЙ ВОССТАНАВЛИВА1ОЩИЙ ФИЛЬТР, (57) 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 1 и .8, формирователь 9 порога, мультиплексоры 10 и 11, коммутатор 12, эл-т

SU 14 823 А1

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 вертикальный перепад, либо за диагональный или угловой перепад. Искажения, вносимые дискретизацией при шахматной структуре в поле, восстанавливаются в фильтре практически полностью, Pg при этом алгоритм работы устр-ва позволяет исправлять не только горизонтальные и вертикальные, но и диагональные и угловые границы перепадов.

3 ил., 2 табл.

1438023

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано для фильтрации телевизионных сигналов в системах цифрового телевидения.

Цель изобретения — повышение точности фильтрации.

На фиг ° 1 представлена электрическая структурная схема двумерного адаптивного восстанавливающего фильт, "ра; на фиг.2 — структура расположения отсчетов в поле; на фиг.3 — фраг1 менты изображения; на фиг.4 — алго-! ритм работы двумерного адаптивного

: восстанавливающего фильтра; на фиг.5таблица истинности формирователя сигнала управления.

Двумерный адаптивный восстанавливающий фильтр (фиг.1) содержит много" 20 отводную линию 1 задержки, первый., второй и третий сумматоры 2 — 4, пер; вый 5 и второй 6 блоки вычитания, первый 7 и второй 8 компараторы, форми1 рователь 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 восстанавливающий фильтр работает следующим образом.

Предварительно рассмотрим структуру расположения отсчетов, поскольку она является основой работы предложенного фильтра.

На фиг., 2а показана ортогональная структура дискретизации, т.е. ортогональное расположение отсчетов {на фиг. 2а и далее показаны строки толь- 4 ко 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 45 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 n — максимальное число элементов в строке, т,е. для нашего конкретного примера и = п м „= 10.

Шахматная структура отсчетов в попе создается, если в последовательности дискретизирукящ х импульсов изменить

0 фазу на 180 от строки к строке и от к адр а. к к адру.

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 восстанавливающем фильтре производить над значениями этих элементов различные арифметические операции (суммирование, деление и т.д. ), нужно обеспечить их одновременное наличие. Для этого необходимо задержать относительно эле мента В элементы D, С и А.,Как видно иэ фиг. 26. элемент D необходимо задержать (при п = 10) на 9 элементов, т.е. íà и --1 число элементов, элемент С вЂ” на 10 элементов, т.е. на число элементов, и А — на 19 элементов, т.е. на 2п -1 число элементов, 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-(Р +

+ С)/2, второго 3-(В + А)/2 и третьего 4-(А + В + С + D)/4 сумматоров

2 — 4 поступают на входы первого. мультиплексора 10, а значения с выходов четвертого (A + 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 операции вычитания С-D и А-В. Информация о величипах разнос" тей поступает из первого и второго блоков 5, 6 вычитания соответственно в первый и второй компараторы 7, 8, где сравнивается с пороговым значением В„, поступающим с формирователя 9 порога. Вычисление этих разностей и сравнение с пороговыми значениями

{т.е. пороговое детектирование) делается с целью обнаружения па исследуемом участке контурных перехбдов.

Выбор величины R определяетсй необхоцимостью, с одной стороны, выявле- ния малых яркостных переходов, с другой — уменьшения вероятности обнару" жения ложных переходов, возникающих вследствие действия шумов. Как показали экспериментальные исследования, оптимальная величина составляет пьи23 4 элементов И 17 вырабатывается управляющий сигнал, запирающий на входе второго мультиплексора l l выход первого мультиплексора 10.

Таблица истинности работы формирователя 18 представлена на фиг. 5, где S S — сигналы с выходов первого 5 и второго 6 блоков, А — сигнап с выхода элемента И !7.

Введем обозначения: при А ) В

sign(A — В) = 1, при А с В sign (А В) = О и, соответственно при С > 9

sign (С вЂ” D) I, à при С с D sign(C "

D) = О.

При А — Bt Rg и !С вЂ” D()Rn в анализ вступают знаковые показатели этих знаков, где возможны четыре случая:

1. Если sign (А — В) = 0, sign(CD) = О, то на выход второго мультиплексора l! поступает выход пятого сумматора 14 (D + В)/2. (фиг. Зн, о).

2. Если sign (А — В) = О, sign (С—

D) = 1, то на выход второго мультиплексора 11 поступает выход шестого сумматора 15 (В + С) 2 (фиг. Зк, р)

3. Если sign (А — В) = 1, sign (С— — D) = О, то на выход второго мультиплексора 11 поступает выход четвертого сумматора 13 (А + D)/2 (фиг. 3M,с).

4. Если sign (А — В) = 1, sign (С— D) = 1, то на выход второго мультиплексора 11 поступает выход седьмого сумматора 16 (С + A)/2 (фиг.Зл,п).

Частота следования отсчетов в сигнале изображения на выходе коммутатора 12 удваивается принимает вид, представленный на фиг.2в; каждый второй элемент (показанный штриховыми линиями) представляет собой интерполированный элемент Х, восстановленный по четырем соседним элементам (выделен ромбиком}. В связи с этим возникает необходимость временного pasделения элементов С и Х, расположенных рядом на строке. Зто осуществля ется в коммутаторе 1?, на управляющий вход которого подаются дискретизирующие импульсы длительностью, равной половине периода, т.е. с удвоенной частотой дискретизации.

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

3 14380 мерно 12Х полного динамического диапазона изменения яркости сигналов °

Информация о знаках разностей С-D и А-В с выходов первого и второго

5 блоков 5, 6 вычитания поступает на входы формирователя 18 сигнала управ-. ления. Выходы первого и второго компараторов 7, 8 поступают на входы элемента И 17 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! < R„; С вЂ” D} (R„-, !5 то этот участок иэображения принимается за равнояркостный и на управляющих входах первого мультиплексора 10 образуется управляющий сигнал, кото» рый на его выход пропускает выхоц 20 третьего сумматора 4 (А + В + С +

+ О) /4, а элемент И 1 7, в свою очередь, вырабатывает управляющий сигнал, который выход первого мультиплексора 10 пропускает также на выход 25 второго мультиплексора 11, т.е. пропущенный элемент восстанавливается как (А +. В + С + D)/4 (фиг.. Зд).

II. Если !А — B(с Ки I С 0 +Rnэ то этот участок иэображения принима- 30 ется за горизонтальный перепад и на пятых и шестых входах первого мультиплексора 10 образуется управляющий сигнал, который на выход первого мультиплексора 10 пропускает выход 35 второго сумматора 3 (В + А)/2, а элемент И 1 7, в свою очередь, вырабатывает, управляющий сигнал, который выход первого мультиплексора 10 пропускает на выход второго мультиплексора

11 (фиг. Зв,г,е).

III. Если j À — В(> R„; i С вЂ” DJ с R„, то этот участок изображения принимается за вертикальный перепад и на выход первого мультиплексора 10--пропус- 45 кается выход первого сумматора 2(D +

+ С)/2, а элемент И 17, в свою очередь, вырабатывает управляющий сиг» нал, который выход первого мультиплексора 10 пропускает также на выход второго мультиплексора ll (фиг. За, б,з,и}.

IV, Если fA — B) > R ; !С вЂ” Dl R то этот участок изображения принимается з а диагональный или угловой IIeрепад, а для более точного восприятия и воспроизведения направления перепада учитываются также знаки изложенных выше разностей. В этом случае

14380 частота появления таких участков в реальном иэображении очень мала и для большего класса изображениИ не пр евьпп ае т 1 0-1 5 X.

Таким образом, искажения, вносимые дискретизацией при шахматной структуре в поле, восстанавливаются практически полностью, при этом описанный алгоритм работы позволяет исправлять не только горизонтальные и

1 вертикальные, но и диагональные и угловые rpаницы перепадов.

1 !

Формула изобретения

Двумерный адаптивный восстанавл1ивающий фильтр, содержащий многоотводную линию задержки, вход которой является информационным входом дву- 20 мерного адаптивного восстанавливающего фильтра, последовательно соединенные первьп блок вычитания и первый компаратор, последовательно. соединен-! ные второй блок вычитания и второй 25 компаратор, первый сумматор, первьп вход которого объединен с первым входом первого блока вычитания и соединен с первым выходом многоотводной линии задержки, а второй вход объеди- 30 нен с вторым входом первого блока вычитания и соединен с вгорым выходом многоотводной линии задержки, последовательно соединенные второй сумматор, первый вход которого объединен З5 с первым входом второго блока вычитания и с входом многоотводной ли1 ии задержки, а второй вход объединен с вторым выходом второго блока вычитания и соединен с третьим выходом мно- 40 гоотводной линии задержки, и третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, формирователь порога, выход которого соединен с другими входами первого и 4g второго компараторов, первый мульт:иплексор, первый и второй сигнальные входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго сумматоров, третий и четвертый входы gp соединены с выходом третьего сумматора, а первый и второй управляющие входы соединены с выходами соответственно первого и второго компараторов, а также коммутатор, управляю23 6 щнй 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 восстанавливающего фильтра, о т л и— ч а ю шийся - тем, что, с целью повышения 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 первого компаратора, а второй вход объединен с вторым управляющим входом первого мультиплексора и соединен с выходом второго компаратора, и формирователь сигнала управления, первый вход которого объединен с первым управляющим входом второго мультип" лексора, второй и третий входы соединены с вторыми выходами соответственно первого и второго блоков вычитания, а выход соединен с вторым управляющим входом второго мультиплексора, четвертый сумматор, первый вход которого соединен с третьим выходом ,многоотводной линии задержки, а выход соединен с вторым сигнальным входом 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, первый вход которого объединен с вторым входом пятого сумматора, а вьгход соединен с четвертым сигнальным входом второго мультиплексора, а также седьмой сумматор, первьпr вход которого соединен с вторым входом шестого сумматора и соединен с вторым выходом многоотводной ликии задержки, второй вход соединен с третьим выходом многоотводной.: линии задержки, а выход соединен с пятым сигнальным входом второго мультиплексора.

1438023

il 438023 я

Г с 9 д

Г "

Д

О

cG :„-

О

Д ц О

cG (3 Л р G О C

А

О (;Ш

О

1438023 я — неопределенное состояние

Фиг.4

Фог:5

Составитель Э.Борисов

Редактор А.Маковская Техред Л.Олийнык Корректор М, П!ароши

Заказ 5971/57 Тираж 660 Подпи с но е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4