CN1029187C - 活动信号检测电路 - Google Patents

Abstract

一种适合为视频信号重放系统所用的活动信号检测电路，该视频信号重放系统包含有用于通过将折叠到低频分量的高频分量展开到原始频段而产生展开亮度信号的频率展开电路，以便重放具有其中高频分量折叠到低频分量的全带宽并记录在具有有限带宽的记录介质上的图象信号。所述电路包含：用于消去包含在所述展开亮度信号中的折叠载波及其边带的前置滤波器(100)，以及用于通过对前置滤波器(100)的输出进行滤波来检测展开亮度信号帧间的差分量的活动信号的梳状滤波器(110)。

Description

本发明涉及用于平滑或分散包括在待传送的电视信号中的图象区域之间跃迁的系统，所述图象区域用静止图象信号处理方法和活动图象信号处理方法加以处理，更具体地说，本发明涉及用于精确检测表示活动图象的活动信号以控制频率展开图象信号的图象区域之间跃迁的一种电路。

再现图象的诸如NTSC或PAL系统的标准电视系统按照信号活动量自适应地对电视信号加以处理。这种对信号的自适应处理可产生位于以静止图象信号处理方法处理的图象区域与以活动图象信号处理方法处理的其它图象区域之间的准活动图象区域。如果观看者发觉处理方法的差异，并觉察到不同的区域和区域间跃迁，则图象质量降低。

例如，为了从合成视频信号分离色度和亮度分量的目的，可使用帧梳状滤波器或行梳状滤波器。只要在帧时间间隔内图象信号无变化，在用帧梳状滤波器从合成亮度信号中分离色度和亮度分量时，可将亮度和色度分量完全分离。然而，如果在帧时间间隔内画幅变化，则在分离的亮度分量中会出现某些彩色信息而在色度分量中会出现某些亮度信息。

行梳状滤波器也可用于从视频亮度信号中分离亮度和色度分量，在有图象活动时不会产生显著变差的分量信号。然而，和帧梳状滤波器相比，行梳状滤波器降低了重现图象的垂直分辨率。此外，在出现垂直跃迁的位置，由行梳状滤波器产生的图象可能变差，由于两种彩色信息引入亮度分量，而产生称为悬空点（hanging    dots）的图象后生现象，又由于亮度信息引入色度，则在跃迁的四周产生不正确的颜 色。

因此，通过检测有无图象活动来自适应地对电视信号进行处理。在图象静止的区域内，使用帧梳状滤波器，而在图象活动的区域内使用行梳状滤波器。

这种自适应处理的另一实例是一种自适应双重扫描、非隔行扫描变换器。用这种变换器，在当前场的行之间显示隙间的行。然而，在存在产生诸如锯齿状轮廓的可见后生现象的图象变化时，该隙间的行可以是从前面的场传送而来的行。该隙间的行也可以是从当前场内的行插入的，但降低了垂直分辨率并会出现行闪烁。在检测出图象发生变化的区域内，显示场内的内插隙间行，另外显示场延迟的隙间的行。

另一实例是一种自适应峰值电路，该电路以较低的峰值因子处理具有较高噪声的区域而以较高峰值因子处理具有较低噪声的区域。

以上所有这些例子中，电视信号是响应图象评估参数的数值进行自适应处理的。这些参数在亮度/色度分离和双重扫描、非隔行变换中是活动，而在峰值时为噪声的相对电平。不同处理的区域、以及这些区域间可注意到的边界，所述区域中有的有参数、另一些无参数，都是由上述类型自适应处理电路引入的不希望有的后生现象。

由三星电子公司于1990年8月17日提交的发明题为“改进的视频信号记录系统”的美国专利申请07/569，029号中描述了一种用于在记录介质上记录和重放全带宽视频信号的记录系统，所述记录介质通过将亮度信号的高频分量折叠到亮度信号的低频分量而具有有限带宽。

在美国专利申请07/569，029号中，将表示活动图象的活动信号与折叠的亮度信号和色度信号一起记录在记录介质上。活动信号用于控制在重放时没有折叠到原始频段的全带宽亮度信号的区域之间的跃迁。

即，在上述先有技术中，亮度信号的高频分量在记录时折叠到亮 度信号的低频分量。此时，由折叠载波调制亮度信号的高频分量，从而使折叠的亮度信号在帧间、扫描行间和象素间具有180度的相位差。

因此，在重放时，折叠到折叠亮度信号的低频分量的高频分量通过将具有和折叠载波相同相位和频率的未折叠载波来进行解调，从而使亮度信号的高频分量展开为原始频带。

然而，在已展开亮度信号中会出现其折叠载波和边带。通过折叠其载波和边带而展开的所得亮度信号具有帧间的180度相位差。

结果，用于检测作为活动信号的帧间象素的电平差的常规活动信号检测电路难以精确地检测来自由于帧间相位偏移的展开的亮度信号的活动信号。

本发明的目的是提供一种用于精确检测活动信号的活动信号检测电路，该活动信号表示来自展开的亮度信号的活动图象。

为达到以上目的，本发明的活动信号检测电路包含：接收展开的亮度信号的输入线，用于消去包含在展开的亮度信号中的折叠载波和边带的装置，用于检测来自消去装置输出端的展开亮度信号的帧之间的差分量的活动信号的梳状滤波器装置。

结合附图，通过以下对最佳实施例的详细说明，很容易理解本发明的目的和特征。

图1是用于控制图象区域之间跃迁的电路方框图，所述图象区域包括在视频重放装置中待发送的展开亮度信号中，该重放装置为本发明所采用的，

图2是按照本发明的活动信号检测电路最佳实施例的框图。

图3是图2的活动信号检测电路中所用预滤波器的详细电路图，以及

图4是图2的活动信号检测电路中所用信号展宽器的详细电路图。

在图1中，输入线5与图中未示出的频率折叠电路相连接用于接收 展开的亮度信号。输入线5连接到时间低通滤波器10、自适应空间低通滤波器20和活动信号检测电路40的各个输入端。时间低通滤波器10的输出端连接到软开关30的第一输入端。自适应空间低通滤波器20的输出端与软开关30的第二输入端相连接，活动信号检测电路40的输出端连接到软开关30的控制端。软开关30的输出端通过输出线15耦合到未示出的自适应峰值电路。

如图1所示电路工作时，当活动程度低时，通过输入线5输入的展开亮度信号Luf处于时间低频（接近时域直流分量）。相反，活动程度高时，通过输入线5输入的展开的亮度信号Luf处于空间低频因此，当存在活动程度高时，该图象可在时间上与展开的亮度信号重叠。当存在低活动程度时，该图象在空间上

与展开亮度信号Luf重叠。

时间低通滤波器10通过在时域上滤波已展开的亮度信号Luf，在时域上分离出从已展开亮度信号Luf导出的亮度信号Lt。

自适应空间低通滤波器20通过在空间上滤波已展开亮度信号Luf，在空间上分离出从已展开亮度信号Luf导出的亮度信号Ls。

活动信号检测电路40通过检测展开的亮度信号Luf图象的活动程度而产生活动控制信号M^＊。

软开关30按照由活动信号检测电路40供给的活动控制信号M^＊控制已展开的亮度信号Lt和Ls的比例，这两个信号分别在时间和空间上与已展开亮度信号Luf相分离。

当活动控制信号M^＊的电平为零或接近为零时，软开关30的输出和时间低通滤波器10的输出相同。

当活动控制信号M^＊的电平逐渐增加，时间低通滤波器10的输入的比例下降而来自自适应空间低通滤波器20的输入的比例增加。当活动控制信号M^＊的电平比较高时，软开关30的输出和自适应空间低通滤波 器20的输出相同。

图2示出按照本发明的活动信号检测电路的框图。

图2中，输入线105分别连接到图1所示的输入线5和前置滤波器100的输入端。

前置滤波器100的输出端连接到帧延迟装置111的输入端和减法器112的第二输入端。帧延迟装置111的输出端与减法器112的第一输入端相耦合。减法器112的输出端连接到控制信号扩展器120的输入端。控制信号扩展器120的输出端通过输出线115与图1所示软开关30的控制端相连接。

在图2所示电路工作时，前置滤波器通过滤除通过输入线105接收到的未折叠亮度信号Luf来消去包含在展开的亮度信号Luf中的折叠载波和边带。前置滤波器100的结构描述于题为“用于消去展开的视频信号中折叠载波和边带的改进装置”的美国专利申请07/562，907中，该申请由KO.等人于1990年8月6日提交，它最好由图3所示电路构成。

参考图3，输入线310上展开亮度信号的相等幅度通过水平梳状滤波器311和垂直梳状滤波器312，除非受乘法器314和319作用，在加法器316将这两个信号的相等幅度加以组合而在输出端317得到和信号。水平梳状滤波器311用于消去2.5MHz或2.5MHz以上折叠载波的边带，而垂直梳状滤波器312用于消去15，734Hz的行频率。然而，载波和边带的消去由于受扫描图象亮度变化的影响而不完全。输出线317上水平和垂直载波的消去可通过垂直扫描边界检测器321和水平扫描边界检测器322的操作来实现。当在垂直扫描期间检出“垂直”边界或不连续性时，线323上的信号通过减法器324到达查找表327，使得来自查找表327的线328上其值为K的信号增加来自水平梳状滤波器311的317线上输出的比例，该输出不受垂直边界影响，并减小来自垂直梳状滤波器312的比例。同样，在水平扫描期间检出“水平”边界时，线 325上并通过减法器324的信号使线328上其值为K的信号既增加来自垂直梳状滤波器312的317处输出（该输出不受水平边界影响）的比例，又减小来自水平梳状滤波器311的比例。在任一种情形下，载波分量的消去是通过增加来自其输出不受所遇到亮度边界的影响的梳状滤波器的输出比例来加以改进的。

图2中，帧延迟装置111将已展开亮度信号延迟相当于一个帧的时间，从已展开亮度信号中消去折叠载波和边带，并将输出信号供给减法器112和第一输入端。

减法器112从前置滤波器100的输出中减去帧延迟装置111的输出，产生已展开的亮度信号帧间的差信号，并将之作为活动信号提供给控制信号扩展器120。

帧延迟装置111和减法器112构成梳状滤波器。

控制信号扩展器120将活动信号在时间上、垂直及水平方向上加以扩展，并将扩展信号作为活动控制信号传送到图1所示软开关30的控制端。

控制信号扩展器120可按07/531，057号美国专利中所述“控制信号扩展器”相同的方式进行构造，所述美国专利是KO.等人于1990年5月31日提交的题为“控制信号扩展器”的发明，它最好包含图4所示的电路。

参考图4，水平加宽器402具有一个连接到一串6时钟延迟46到426的一输入端414。“或”门428的输出连接到输出端430，“或”门428的7个输入分别连接到输入端414和远离输入端414的时钟延迟416-426各端。任何具有1的相似性、指出存在诸如活动的现象的活动信号可在输出端430重复6次。

垂直加宽器404包含四个1H延迟432、434、436和438，它们串联连接到输入端431和其输出与输出端442相连的“或”门440，该“或” 门的5个输入分别连接到输入端431和远离输入端431的1-H延迟432-438的各端。加到输入端431的任何行的活动信号在输出端442重复4次。

逻辑值为0的活动信号毫无延迟地通过水平加宽器电路402和垂直加宽器电路404，而逻辑值为1指出存在诸如活动的现象时，该信号被重复以形成7个时钟周期宽和5行高的逻辑1的矩形。

行信号扩展器406耦合到垂直加宽器404的输出端444，其作用是在所述最先6个运动信号周期内沿从0值递增到最大值、例如7的方向产生递增信号值的斜坡。只要端444处出现‘1’则保持该最大值，而当停止时，产生6个时钟周期的递减信号值的斜坡。只要活动信号逻辑值为1，这可用相同方式沿该行作处理并沿4个后续行进行处理，以便有5条相同的行。

为执行如恰才说明的行信号扩展功能，MUX446有一输出448，标号0的输入，标号1的输入，以及可加逻辑值0或1的开关控制输入450。当逻辑0加到该控制输入450，输出448连接到标号0的输入，当逻辑1加到输入450，则输出448连接到标号1的输入。一时钟延迟单元452和执行函数f（x）＝X-1的发生器454串联连接在输出448和标号0的输入之间。发生器454不能低于值。这样，当未检出活动及输入端400为逻辑0时，逻辑0通过加宽度器电路402和404到达端444，而MUX446的输出448为0。如果MUX446的输出448的信号偶尔不为0，则可通过发生器354的操作在至多4个时钟周期内减小为0。从而可见，MUX446可产生如前所述递减值的斜坡。

前面提到的递增值的斜坡由MUX456形成。它具有连接到MUX446的标以1的输入端的输出458、一个标号0的输入，一个标号1的输入和可加逻辑值0或1的开关控制输入460。如同在MUX446中，控制输入460的逻辑1使输出458连接到标号1输入，控制460上逻辑0使输出458j连接到标号0输入。一时钟延迟462和执行函数f（x）＝X+1的发生器464串 联连接在输出458和标号1输入之间。发生器464不能产生高于某选择的最大值例如7的信号值。标号0的MUX456的输入耦合到MUX446的输出448。

为使对应于沿扫描行的象素的信号值是可利用的，垂直信号扩展器408包含4个1-H延迟466、468、470和472以及用于将输出448及四个1-H延迟466-472的输出相加的加法器474。

此处，输出448和远离输出448的4个1H延迟466-472的各端上的活动信号数值在由合成装置即加法器474加以合成之前可分别加权。另外，时域扩展器410适合于由低通滤波器构成它提供在时域内静止和活动图象部分之前的逐渐跃迁。时域扩展器410的输出通过输出线115提供给图1的控制开关。此处，输出线412和图2输出线115相同。

如上所述，按照本发明，有可能在由前置滤波器消去已展开亮度信号所含折叠载波和边带之后通过使用梳状滤波器来从已展开亮度信号中检测出活动信号。

此外，通过由控制信号扩展器在时间上、垂直和水平上扩展检测到的活动信号，并将扩展活动信号作为活动控制信号输出，所以能消去由于图象区域之间的明显不同边界所产生的不希望的后生现象。

Claims (2)

1、一种适合为视频信号重放系统所用的活动信号检测电路，该视频信号重放系统包含有用于通过将折叠到低频分量的高频分量展开到原始频段而产生展开亮度信号的频率展开电路，用以重放具有其中高频分量折叠到低频分量的全带宽并记录在具有有限带宽的记录介质上的图象信号，所述电路的特征在于包含：

用于输入所述展开亮度信号的输入线(105)，

用于消去包含在所述展开亮度信号中的折叠载波及其边带的装置(100)，以及

用于通过滤除所述消去装置(100)的输出检测展开亮度信号帧间的差分量的活动信号的梳状滤波器装置(110)。

2、如权利要求1所述的活动信号检测电路，其特征在于还包含：与所述梳状滤波器（110）相连接用于时间上、垂直地、水平地扩展所检测到的活动信号，从而消去由于图象区域间明显边界产生的不希望的后生现象的控制信号扩展器（120）。

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