Адаптивный пространственный фильтр

 

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано для фильтрации видеосигнала путем выделения контуров объекта на сложном фоне. Цель изобретения - повышение точности фильтрации. Адаптивный пространственный фильтр содержит блок 1 формирования фрагмента изображения, анализатор 2 фрагмента изображения, коммутатор 3, первый 6 и второй 7 синхронизирующие входы. Для достижения цели введены дифференцирующий блок 4, содержащий два коммутатора и три сумматора, а также блок 5 определения ориентации контура, содержащий два блока постоянной памяти и блок совпадения. На выходе фильтра могут иметь место или сигнал средней яркости, что соответствует режиму низкочастотной фильтрации, следовательно, происходит сглаживание импульсных помех на гладких участках изображения, или сигнал, равный сумме текущего элемента X<SB POS="POST">O</SB> и второй производной, вычисленной по окрестности 3<SP POS="POST">.</SP>3 элемента, соответствующей решающей апертуре, если контур обнаружен и его ориентация достоверно определена блоком 5. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 H 04 N 5/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHRM

ПРИ fHHT СССР (21) 4216155/24-09 (22) 25.03.87 (46) 07.05.89. Бюл.17 (72) В.С.Иванов, Л.В.Максимов и М.А.Фролов (3) 621,397.3(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1203717, кл. Н 04 N 5/14, 1984. (54) АДАПТИВНО HPOCTPAHCTBEHHbIA

ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к технике телевидения и м.б. иснользовано для фильтрации видеосигнала путем выделения контуров объекта на слож- ном фоне. Цель изобретения - повышение точности фильтрации. Адаптивный пространственный фильтр содержит блок 1 формирования фрагмента изображения, анализатор 2 фрагмента изображения, коммутатор 3, первый 6

ÄÄSUÄÄ 1478377 А1 и второй 7 синхронизирующие входы.

Для достижения цели введены дифференцирующий блок 4, содержащий два коммутатора и три сумматора, а также блок 5 определения ориентации контура, содержащий два блока постоянной памяти и блок совпадения. На выходе

:фильтра могут иметь место или сигнал

::средней яркости, что соответствует

"режиму низкочастотной фильтрации,следовательно, происходит сглаживание импульсных помех на гладких участках изображения, или сигнал, равный сумме текущего элемента Х и второй производной, вычисленной по окрестности Зх3 элемента, соответствующей решающей апертуре, если контур обнаружен и его ориентация достоверно определена блоком 5. 3 з.п. ф-.лы, "5 ил.

1478377

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано для фильтрации видеосигнала путем выделения контуров объекта на сложном фоне. 5

Цель изобретения — повышение точности фильтрации, На фиг, 1 представлена электрическая структурная схема адаптивного пространственного фильтра;на фиг.2 — 10 то же, анализатора фрагмента изображения и блока определения ориентации контура; на фиг.3 - то же, дифференцирующего блока; на фиг.4 и 5 диаграммы, поясняющие работу устрой- 15 ства.

Адаптивный пространственный фильтр содержит блок 1 формирования фрагмента иэображения, анализатор 2 фрагмента изображения, коммутатор 3, 20 дифференцирующий блок 4, блок 5 определения ориентации контура, первый 6 и второй 7 синхронизирующие входы.

Анализатор 2 фрагмента изображения (фиг,2) содержит блок 8 определения средней яркости, вычислительный блок 9, компаратор 10, блок 11 элементов НЕ, первый 12 и второй 13 блоки элементов И, вход 14 задания порога. 30

:Блок 5 определения ориентации Kонтура (фиг.2) содержит первый 15 и втовторой 16 блоки постоянной памяти, блок 17 совпадения.

Дифференцирующий блок 4 (фиг.3) 35 содержит первый 18 и второй 19 коммутаторы, первый 20, второй 21 и третий 22 сумматоры.

Адаптивный пространственный фильтр работает следующим образом. 40

Отсчеты видеосигнала телевизионного изображения в виде параллельного двоичного восьмиразрядного кода поступают на вход блока 1, назначение которого — сформировать управляющую и решающую апертуры, т.е. обеспечить одновременное присутствие на выходах блока 1 текущего элемента Х и его .окрестности (фиг.4). Отсчеты, соответствующие управляющей апертуре, по- 50 ступают на вход анализатора 2. Часть отсчетов, соответствующая решающей апертуре, поступает на вход дифференцирующего блока 4. Работа блока 1 синхронизируется последовательностью С,, поступающей на первый синхронизирующих вход 6 и представляющей собой меандр с частотой дискретизации,формируемой общим синхрогенера2 тором телевизионной системы,в состав которой входит предлагаемый фильтр.

Анализатор 2 фрагмента изображения в блоке 8 вычисляет среднюю яркость в пределах управляющей апертуры. Блок 8 может быть реализован на базе сумматоров, выполняющих попарно-последовательное суммирование сигналов 24-х элементов управляющей апертуры.

Анализатор 2 формирует две логических маски, первая из которых представляют совокупность единиц для отсчетов апертуры, величина которых больше уровня средней яркости на величину устанавливаемого на входе 14 порога и совокупность нулей для остальных отсчетов. Вторая маска представляет собой совокупность единиц для отсчетов апертуры, величина ко1торых меньше уровня средней яркости на величину и совокупность нулей для остальных отсчетов.

Вычислительный блок 9 определяет модуль разности Л между отсчетами апертуры и средней яркостью и знаки этих разностей. Компаратор 10 сравнивает величины и с порогом, установленным на входе 14, а на его выходах появляются значение "1" для тех отсчетов, значение d которых превышает величину порога. Выходные сигналы компаратора 10 подаются на входы первого 12 и второго 13 блоков элементов И, на другие входы которых подается в противофазе сигнал знака й, с выхода вычислительного блока 9, Таким образом, на выходе второго блока 13 появляется сигнал первой логической маски, на выходе второго блока 12 — сигнал второй логической маски.

Сигналы первой и второй логических масок поступают на входы соответственно первого 15 и второго 16 блоков постоянной памяти, каждый из которых содержит четыре зоны,на входы каждой из которых поступают десять сигналов логической маски,соответствующие зонам Д, для первого блока 15 и соответствующие зонам Д второго блока 16 (фиг,5), Первая из четырех зон имеет на адресных вхо— дах значения элементов логической маски, соответствующие зоне Д, для ориентации 0-180 (элементы У6, У10

У24,У1,У23,У8,У22,У7„ У21. и У20)

Если восемь из десяти элементов

1478377 этой зоны имеют значение "1", то на выходе первой зоны будет значение

"0"..Если условие "8 из 10" не выполняется, то на выходе зоны будет

1I Ф1

1 . Вторая эона имеет на адресных входах значения элементов логической маски, соответствующие зоне Д,, но с ориентацией

45-225,третья — 90- 180 и т.д.

Таким образом, в зависимости от ориентации контура на выходе первого блока 15 будет комбинация в виде четырехраэрядного кода, причем ориентации 0-180 соответствует комбинация "0001", ориентации 45-225 "0010", ориентации 90-270 — "0100", ориентации 135-315. — "1000". Работа второго блока 16 аналогична работе первого блока 15,но для зон Д . Условие "8 иэ 10" выбрано по результатам эксперимента по выделению контуров малоконтрастных иэображений.

Если условие "не менее чем 8 из 10" ни в одной зоне не выполняется или блок 17 совпадения получает разные сигналы на входах, то принимается решение об отсутствии контура в данной апертуре, что отражается комбинацией "1111" на выходе блока 17.

его выход является управляющим для ., первого 18 и второго 19 коммутаторов дифференцирующего блока 4. На блок 17 совпадения подается сигнал синхронизации С,, который разрешает выдачу сигнала управления только во время второй половины интервала дискретизации, т.е. после окончания переходных процессов в анализаторе

2 и блоке 5.

Дифференцирующий блок 4, получив от блока 5 сигнал, отражающий ориентацию контура в пределах управляющей апертуры (а значит и решающей апертуры, так как центры апертур совпадают), суммирует элементы решающей апер.уры, расположенные по обеим сторонам от обнаруженного контура, производит операцию пространственного дифференцирования путем вычисления значения второй производной сигнала в конечных разностях и складывает полученную величину с значением текущего элемента Х ч+Х =(- — - X В . +2Х

1 о

3. ) д, о

) + Х, = 3 Х, (,Г. в ..+ в,.;). д 1 дР

1 7

Таким образом, производится усиление текущего значения Х о значени-: ем второй производной сигнала, вычисленной в апертуре 3х3 элемента в направлении, перпендикулярном предварительном обнаруженному контУРУ. Выбор элементов В; ., решающей т апертуры для формирования зон Д и

Д этой апертуры производится первым 18 и вторым 19 коммутаторами, на информационные входы которых подаются сигналы, соответствующие элементам решающей апертуры, а на управляющие входы подается сигнал, отра:жающий ориентацию контура (или его отсутствие).

На вход коммутатора 3 поступает

:.: значение средней яркости управляющей апературы и значение + Х,, вычисленной первым 20, вторым 21 и третьем 22 сумматорами. Если ориентация контура не определена или недостоверна (комбинация "1111"), сигнал указанной комбинации коммутирует на выход адаптивного пространственного фильтра значение средней яркости, а не значение ч + Хо.

Таким образом, на выходе фильтра могут иметь место или сигнал средней яркости (если контур в данной апературе не обнаружен),что соответ40 ствует режиму низкочастотной фильтрации, следовательно, происходит оглаживание импульсных помех на гладких участках изображения, или сигнал, равный сумме текущего эле45 мента Хо и второй производной, вычисленной по окрестности ЗхЗ элемента, соответствующей решающей апертуре, если контур обнаружен и его ориентация достоверно определена бло50 ком 5.

Формула изобретения

1. Адаптивный пространственный фильтр, содержащий блок формирования фрагмента иэображения, сигнальный вход которого является сигнальным входом адаптивного пространственно1478377

ro фильтра, анализатор фрагмента изображения и коммутатор, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повыщения точности фильтрации, введены блок определения ориентации контура, первый и второй сигнальные входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами анализатора фрагмента изображения, а синхронизирующий вход объединен с синхронизирующим входом блока формирования фрагмента изображения и является первым синхронизирующим входом адаптивного пространственного фильтра,,а также дифференцирующий блок, первый сигнальный вход которого объединен с первым входом коммутатора и соединен с выходом блока определения ориентации, второй сигнальный вход . соединен с первым выходом блока формирования фрагмента изображения, третий сигнальный вход объединен с первым входом анализатора фрагмента изоизображения и соединен с вторым выходом блока формирования фрагмента изображения, синхронизирующий вход является вторым синхронизирующим входом адаптивного пространственного фильтра, а выход соединен с вторым входом коммутатора, третий вход которого соединен с третьим выходом анализатора фрагмента изображения, а выход является выходом адаптивного пространственного фильтра, при этом второй вход анализатора фрагмента изображения соединен с третьим выходом блока формирования фрагмента изображения.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а и щ е е с я тем, что анализатор фрагмента изображения выполнен в виде последовательно соединенных блока определения средней яркости, вычислительного блока, первый и второй входы которого объединены соответственно с первым и вторым входами блока определения средней яркости и являются первым и вторым входами анализатора фрагмента изображения, элемента НЕ и первого элемента И, выход которого является первым выходом анализатора фрагмента изображе5

50 ния, компаратора, первый вход которого соединен с вторым выходом вычислительного блока, а второй вход является входом задания порога и второго элемента И, первый вход которого соединен с первым выходом вычислительного блока, второй вход объединен с вторым входом первого элемента

И и соединен с выходом компаратора, а выход является вторым выходом анализатора фрагмента изображения, третьим выходом которого является выход блока определения средней яркости.

3. Устройство по и ° 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок определения ориентации контура содержит первый и второй блоки постоянной памяти, входы которых являются соответственно первым и вторым сигнальными входами блока определения ориентации контура, а также блок совпадения, первый и второй сигнальные входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго блоков постоянной памяти, а синхронизирующий вход и выход являются соответственно синхронизирующим входом и выходом блока определения ориентации контура.

4. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что дифференцирующий блок содержит последовательно соединенные первый коммутатор, первый сумматор и второй сумматор, второй вход которого является вторым сигнальным входом дифференцирующего блока, синхронизирующий вход является синхронизирующим входом дифференцирующего блока, а выход является выходом дифференцирующего блока, последовательно соединенные второй коммутатор, сигнальный вход которого объединен с сигнальным входом первого коммутатора и является третьим сигнальным входом дифференцирующего блока, а управляющий вход объединен с управляющим входом первого коммутатора и является первым сигнальным входом дифференцирующего блока, и тр тий сумматор, выход которого соединен с третьим сигнальным входом второго сумматора.

1478377

1478377

Составитель Э.Борисов

Редактор Г.Гербер Техред JI.Олийнык Корректор М.Васильева

Заказ 2376/57 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101