Устройство цифровой пространственно-временной фильтрации телевизионного сигнала изображения

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)э . Н 04 и 5/14

ГОСУДАРСТВЕН.ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

0 ф

О 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4632514/09 (22) 05.01.89 (46) 30.04.91. Бюл. t4 16 (72) ВМ. Плотников (53) 621.397.6 (088,8) (56) Патент Франции 1 к 2495857, кл. Н 04 В 12/04, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОЙ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА

ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к телевидению.

Цель изобретения — повышение точности восстанавливаемого телевизионного (TB) Изобретение относится к области телевидения, и может быть использовано, например, в качестве устройств коррекции телевизионного (ТВ) сигнала иэображения, 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

„„5iJ„, 1646074 А1 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 T8 — сигнала изображения, при этом повышается его точность, тем самым повышается четкость воспроизводимого

Т — изображения. Устройство по пп. 2 и 3 ф-лы отличается выполнением блоков 1 и 3. 2 э, и. ф-лы, 3 ил.

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

Устройство работает следующим обр9зом, На вход сумматора 4 (фиг. I) поступает

ТВ-сигнал видеоинформации, дискретиэированный 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 (ЕИ), показано графически на фиг, 2а (где

Х(пТ) — единичный вход данных. У(пТ) — импульсная характеристика. K — коммутация сигналов. Двумерные импульсные характеристики (апертуры) приведены на фиг. 2б.

Формирование строчной апертуры ("пачки"

ЕИ) происходит эа счет суммирования в сумматоре 4 входного ЕИ и задержанного в блоке 5 на адин такт входного ЕИ, в ограничение этой "пачки" по количеству импульсов

А +1 = g (Ап + 1), происходит в вычитателе 7, где производится вычитание из М-го ЕИ, поступающего на первый вход вычитателя 7, ЕИ, задержанного в блоке 6 на М тактов.

Блок 2 выдает предварительно запрограммированные в РПЗУ величины постоянных коэффициентов (m и M) синхронно с

ТВ-разверткой, которые фаэируют адресные счетчики и выбирают режимы эаписьчтение ОЗУ в блоках 6,5 и тем самым задают величины времени задержек, соответственно. (m T + k Тс), и M (m ° Тэ+ k Тс), формируя двумерные построчные апертуры различного типа (фиг. 3), адаптивные к обработке входного ТВ-сигнала. При эт ом спектры вертикально-временной решетки отсчетов на входе и выходе фильтра

S1, Яг(ш, а)y) связаны соотношением

Sz = S< Н ° Нг, где Hi, Нг — передаточные характеристики фильтра определяются

Н1 = — + — соз(2л(- — — )) I, 1 1 с

2 2 2У 4Т

Нг = — + — I сов(2л ) I

«1 1 с

2 2 2Т

2л 2л при этом в - —, o) y- — пространстТ венные 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 раэностным уравнением:

Y 1(пТ) = аХ(пТ) - ЬХ(пТ = МТ) + сУ 1{пТ - Т) (1) где Т вЂ” период дискретизации ТВ-изображения по горизонтали; а, Ь, с, п, М вЂ” постоянные коэффициенты;

X(n T) — 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 ЕИ 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

4S

55 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 ЕИ, 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: где А = О, n - О, 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 M 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 фазоаой характеристикой

Уг(пТ) = Х(пТ) - 2X(nT - MT)+ X(nT - 2MT)+

+ 2Уг(пТ - Т) - Уг (пТ - 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

1646074 на первый вход вычитателя 15, на второй вход которого поступает умноженный во втором умножителе 9 на постоянное число

M (опять в данном частном случае считаем

N - М) ЕИ, задержанный в блоке 6 задержки 5 на M тактов. B результате вычитания ограничивается количество импульсов в пачке правого плеча треугольной ИК на М-.м такте. С выхода первого вычитателя 15 полученный сигнал поступает на первый 10 вход вычитателя 16, на второй вход которого поступает умноженный в умножителе 8 на

М+1 постоянное число 2 сигнал пачки

ЕИ с выхода блока 1. В результате вычита- 15 ния во втором вычитателе 16 íà его выходе формируется сигнал с антисимметричной двуполярной ИХ (фиг, 2б) в заданном пространственном направлении, который поступает на второй выход ключа 14 и при 20 заданном выше режиме коммутации на выход устройства.

Полученная антисимметричная двуполярная ИХ может быть описана соответствующим разностным уравнением, 25 характерным для интервального дифференцирования:

1 — М

Уэ(пТ) - (Х(пТ) - Х (пТ вЂ” MT - Т) )+

+ — (X(пТ вЂ” Т)-2 X(r T- MT))+

1 +М

+ 2Уэ (пТ - Т ) — Yg (пТ - 2Т ) (3)

Свертка входного Т — сигнала иэображения с ИХ такого типа равносильна процедуре фильтрации ВЧ в заданном пространственном направлении с линейной фаэовой характеристикой. 40

Таким образом, блок 2 управления,запрограммированный определенным образом с учетом анализа спектральных составляющих применяемой структуры дискретизации Т — растра, управляя работой 45 блоков 1 и 3 построчной и покадровой фильтрации (или их линейной комбинацией), позволяет произвести многомерную фильтрацию ТВ- сигнала изображения, направленную на повышение его точности, 50 тем самым повышается четкость воспроизводимого иэображения.

Формула изобретения

1. Устройство цифровой пространственно — временной фильтрации телевизионного 55 сигнала изображения, содержащее блок построчной фильтрации, первый вход которого является входом для цифрового телевизионного сигнала изображения, и блок управления, вход которого является входом для сигнала опорной частоты, при этом первый и второй входы блока управления соединены соответственно с вторым и третьим входами блока построчной фильтрации, отл и чаю щеес я тем, что, с целью повышения точности восстанавливаемого телевизионного сигнала иэображения, 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 и. 1, о т л и ч а ю щ е ес 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 обьединенными сигнальными входами первого и второго блоков задержки, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами сумматора и вычитателя, при этом выход вычитателя является вторым входам блока построчной фильтрации.

3. Устройство пои. 1, от ч и ч а ю щеес я тем, что блок покадровой фильтрации содержит первый и второй умножители, первые входы которых являются соответственно первым и вторым входами блока покадровой фильтрации, третьим, четвергым, 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 вычитателей 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 умножителей 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

1646074 задержки соединен с первым входом сумматора, второй вход которого объединен с первым входом первого умножителя, второй вход второго умножителя объединен с входом установки времени задержки второго блока эадержки.

Фигз

Составитель В. Землянухин

Техред М,Моргентал . Корректор О. Кравцова

Редактор Н. Коляда

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

Заказ 1556 Тираж 404 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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