DE102004024027A1

DE102004024027A1 - Verfahren zur Verbesserung der Bildqualität beim mobilen Fernsehempfang

Info

Publication number: DE102004024027A1
Application number: DE200410024027
Authority: DE
Inventors: Alexander Roy
Original assignee: Fuba Automotive GmbH and Co KG
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2024-05-14
Also published as: DE102004024027B4

Abstract

Verfahren zur Verbesserung der Bildqualität beim mobilen Fernsehempfang durch Reduzierung von Reflexionserscheinungen, wie Mehrfachbilder und -konturen, wobei durch Diversity-Empfang jeweils mindestens zwei inhaltlich identische Fernsehbilder zur Auswahl und Wiedergabe zur Verfügung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Detailkontrast der Bilder als Kriterium für die Bewertung und den Vergleich der Bildqualität angewendet wird, wobei
– für jeden Bildpunkt in einer Fernsehzeile die Helligkeitswerte einer Anzahl n ≥ 1 vorhergehender Bildpunkte und einer Anzahl m ≥ 1 nachfolgender Bildpunkte ermittelt werden,
– für den jeweils anvisierten Bildpunkt der Detailkontrast durch Vergleich der Helligkeitswerte der Anzahl vorhergehender und der Anzahl nachfolgender Bildpunkte ermittelt wird,
– die Bilder komplett oder in Teilbereichen hinsichtlich der Werte des Detailkontrasts verglichen werden und
– das Bild oder der Teilbereich eines Bildes mit den höheren Detailkontrastwerten als das qualitativ bessere Bild gewertet und weiterverarbeitet und schließlich auf dem Bildschirm wiedergegeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Bildqualität beim Fernsehempfang in Kraftfahrzeugen.
Beim Empfang von Fernsehsignalen des analogen Fernsehens kommt es häufig vor, daß der subjektive Bildeindruck auf Grund von Signalreflexion und Mehrwegeempfang beeinträchtigt wird, die sich als Mehrfachbilder und -konturen (umgangssprachlich die sog. "Geisterbilder" und das "Echo") bemerkbar machen. Die Bildwiedergabe wird selbst bei Empfangssignalen mit hohem Signal/Rausch-Abstand, also an sich sehr guter Signalqualität, ungünstig beeinflußt.

Es sind viele Lösungsansätze bekannt, die sich mit der Echoerkennung und -unterdrückung bei Fernsehbildern beschäftigen. Die Verfahren sind meist sehr komplex und basieren z.B. auf Trainingssequenzen oder der Anwendung von Echoerkennungs-Referenzsignalen, die in der vertikalen Austastlücke des Fernsehsignals mit übertragen werden. Damit ist ein hoher Signalverarbeitungsaufwand verbunden, etwa mit adaptiven FIR-Filtern (Finite Impulse Response Filter) großer Ordnung.

Der erste Schritt in der Signalverarbeitung ist bei diesen Verfahren zumeist die Bestimmung der Echoamplitude und der Echoverzögerung, vereinfacht ausgedrückt der Intensität und der Verschiebung der zusätzlichen Bilderscheinungen in Relation zu dem angestrebten störungsfreien Bild.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Anwendung des Diversity-Prinzips, bei dem das Nutzsignal mehrfach, d.h. auf mindestens zwei unterschiedlichen Wegen, empfangen wird. Die mindestens zwei Signale identischen Inhalts werden qualitativ und bzw. oder quantitativ bewertet. Durch Auswahl und Weiterverarbeitung des Einzelsignals mit der jeweils besseren Signalqualität wird dann ein Fernsehbild höherer Wertigkeit erzeugt, als es mit jedem der Einzelsignale separat, ohne die Wahlmöglichkeit, erzielbar wäre.

Die unterschiedlichen bekannten Diversity-Verfahren haben eine Gemeinsamkeit:
Die Bewertung der parallel empfangenen Einzelsignale beruht auf der Messung von Parametern dieser Signale selbst, wie Pegel, Signal/Rausch-Abstand oder Störungen.

Die Messungen der Signalqualität werden z.T. auf der Hochfrequenz- oder der Zwischenfrequenz-Ebene vorgenommen, z.T. in der horizontalen Austastlücke des Basisband-Fernsehsignals und z.T. aber auch im aktiven Bild- bzw. Zeilenbereich.

Eine Auswertung der Echointensität erfolgte bisher nicht, obwohl ein Echo in vielen Fällen die subjektiv vom Betrachter wahrgenommene Bildqualität trotz guter Signalpegel und guten Signal/Rausch-Abstands erheblich verschlechtert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei mobilem Fernsehbetrieb mit mindestens zwei unterschiedlichen Empfangswegen unter den Empfangssignalen identischen Inhalts kontinuierlich dasjenige zu ermitteln, das ein Fernsehbild mit dem geringstmöglichen Echoanteil ergibt, d.h. es sind die herkömmlichen Bewertungskriterium hinsichtlich der Qualität der Signalparameter durch Kriterien zu ersetzen bzw. zu ergänzen, die dem subjektiven Eindruck des Betrachters tatsächlich entsprechen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst. Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungsdetails und -beispiele.

Die Erfindung beruht darauf, daß bei Fernsehbildern, die mit einem Echoanteil überlagert sind, der Detailkontrast geringer ist als bei solchen ohne Echoüberlagerung und bei Bildern mit einem in der Intensität geringeren Echoanteil. Als Detailkontrast wird hier der Helligkeitssprung zwischen benachbarten Flächen unterschiedlicher Luminanz verstanden.

Wenn man Teilbereiche eines Fernsehbilds ohne Echoüberlagerung mit inhaltlich identischen Teilen eines Fernsehbilds vergleicht, bei dem Echoanteile vorhanden sind, dann sind bei dem echofreien Bild weniger Sprünge unterschiedlicher Helligkeit zu erkennen. Die Änderungen der Luminanz zeigen sich bei Fernsehbildern mit Echoanteil in vergleichsweise mehrstufigen Sprüngen. Aber jeder einzelne dieser Luminanzsprünge ist kleiner als die Änderung der Helligkeit in dem Fernsehbild ohne Echoüberlagerung.

Durch Bewertung und Vergleich der Helligkeitssprünge in Fernsehzeilen identischen Inhalts, d.h. Bewertung und Vergleich des jeweiligen Detailkontrastes, insbesondere unter Berücksichtigung des jeweiligen maximalen Sprungs, ist es möglich, eine qualitative Aussage darüber zu treffen, welches der zum Vergleich anstehenden Signale den geringeren Echoanteil aufweist. Es ist das Signal, bei dem der Detailkontrast größer ist und das den größeren maximalen Luminanzsprung aufweist.

Gemäß der Erfindung wird das Signal mit der besseren Bewertung zur weiteren Bearbeitung und Wiedergabe weitergeleitet. Die Echoüberlagerung wird damit eliminiert bzw. zumindest verringert.

Die Erfindung zeigt einen Weg zur Verbesserung der Bildwiedergabe beim Fernsehempfang im Fahrzeug auf, wie sie mit den bisher üblichen Methoden und den dabei angewendeten Bewertungskriterien nicht möglich war. Bisher konnte das Empfangssignal, gemessen an den Maßstäben der Signalbewertung, noch so exzellent sein – die Überlagerung durch ein Echo wurde z.B. mit Raum- oder Frequenzdiversity nicht erkannt. Für den Betrachter ergab sich jedoch eine Beinträchtigung des Bildeindrucks. Er hatte bislang keine Mittel, um dem entgegenzusteuern.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft näher erläutert.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen

1. Bewertung des Echoanteils in Fernsehbildern

2. Bildpunktweise Echo-Detektion

Dabei sind

T_H: Luminanz eines Bildpunkts
1: Luminanz eines zu bewertenden Bildpunkts
2: Nichtbewertete Bildpunkte beidseits des "aktuellen" Bildpunkts
3: Luminanz-Summe der Bildpunkte vor dem aktuellen Bildpunkt
4: Luminanz-Summe der Bildpunkte hinter dem aktuellen Bildpunkt
5: Differenz der Summen
6: Kontrast-Operator
7: Absolutwert-Bildung
8: Erkennung des Maximums innerhalb einer Zeile

Die Luminanzsprünge und damit der Detailkontrast werden zeilenweise mit dem Operator 6 bewertet. Der Operator erfaßt, bezogen auf jeden aktuellen Bildpunkt T_H der Fernsehbildzeile (das der Bildpunkt, für den aktuell eine Messung erfolgt) eine Anzahl von vorhergehenden Bildpunkten und von nachfolgenden Bildpunkten. Zur Unterdrückung von Rauschanteilen wird jeweils der Mittelwert gebildet.
Zur Echo-Detektion werden dann die Helligkeitswerte der einzelnen Bildpunkte T_H in der Art eines Schieberegisters in Speicherzellen eingelesen und gleichzeitig im Zuge der Mittelwertbildung die Werte der Bildpunkte vor und hinter dem aktuellen Bildpunkt getrennt aufaddiert. Die Differenz der Mittelwerte, die in der schaltungstechnischen Realisierung durch einfache Summen 3 und 4 ersetzt werden, ist schließlich ein Maß des Detailkontrasts, d.h. der Größe des Luminanzsprungs für den jeweils betrachteten, aktuellen Bildpunkt.
Da das Fernsehsignal bandbreite-begrenzt ist, beginnt die Auswertung der vorhergehenden und nachfolgenden Bildpunkte vorzugsweise mit einigem Abstand zum aktuellen Bildpunkt. In der schaltungstechnischen Realisierung tragen daher einige Speicherzellen nicht zur Summenbildung bei.
Der Detailkontrast wird für jeden Bildpunkt T_H einer Zeile ermittelt. Dabei wird vorzugsweise der Maximalwert 8 der absoluten Differenz 5 innerhalb einer Fernsehzeile zur eigentlichen Echobewertung herangezogen.
Es ist auch sinnvoll, in den Ablauf vor der Ermittlung des Detailkontrasts noch eine horizontale Bandpaßfilterung einzuschalten, damit höherfrequente Bildinhalte, Rauschanteile und der mittlere Grauwert, d.h. der Gleichanteil der Luminanz, nicht die Echobewertung beeinflussen.

Claims

Verfahren zur Verbesserung der Bildqualität beim mobilen Fernsehempfang durch Reduzierung von Reflexionserscheinungen, wie Mehrfachbilder und -konturen, wobei durch Diversity-Empfang jeweils mindestens zwei inhaltlich identische Fernsehbilder zur Auswahl und Wiedergabe zur Verfügung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Detailkontrast der Bilder als Kriterium für die Bewertung und den Vergleich der Bildqualität angewendet wird, wobei – für jeden Bildpunkt in einer Fernsehzeile die Helligkeitswerte einer Anzahl n ≥ 1 vorhergehender Bildpunkte und einer Anzahl m ≥ 1 nachfolgender Bildpunkte ermittelt werden, – für den jeweils anvisierten Bildpunkt der Detailkontrast durch Vergleich der Helligkeitswerte der Anzahl vorhergehender und der Anzahl nachfolgender Bildpunkte ermittelt wird, – die Bilder komplett oder in Teilbereichen hinsichtlich der Werte des Detailkontrasts verglichen werden und – das Bild oder der Teilbereich eines Bildes mit den höheren Detailkontrastwerten als das qualitativ bessere Bild gewertet und weiterverarbeitet und schließlich auf dem Bildschirm wiedergegeben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich des Detailkontrasts hinsichtlich der zumindest zwei zu vergleichenden Bilder mindestens zeilenweise erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich des Detailkontrasts jeweils für ein komplettes Bild, d.h. Halbbild, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der eigentlichen Bestimmung und Auswertung des Detailkontrasts eine horizontale Bandpaßfilterung der Helligkeitswerte erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung von Rauschanteilen und zur Erhöhung der Detektionsgenauigkeit der Mittelwert der Helligkeitswerte der vorhergehenden und der nachfolgenden Bildpunkte gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung von Rauschanteilen und zur Erhöhung der Detektionsgenauigkeit die Summe der Helligkeitswerte der vorhergehenden und der nachfolgenden Bildpunkte gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Detailkontrasts die Differenz der Helligkeitswerte der vorhergehenden und der nachfolgenden Bildpunkten bewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Detailkontrasts die Differenz der Mittelwerte der Luminanz der vorhergehenden und der nachfolgenden Bildpunkten ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 6 und 7 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Detailkontrasts die Differenz der Summen der Luminanzwerte der vorhergehenden und der nachfolgenden Bildpunkte ausgewertet wird.