DE2816367C2 - Vorrichtung zur Verringerung der Sichtbarkeit des Rauschens in Fernsehbildern

Info

Description

Claims

DE2816367C2

Publication number: DE2816367C2
Application number: DE2816367A
Authority: DE
Inventors: Jacues Poncin; Maurice André Paris Remy; Pierre René Rennes Rogel
Original assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Current assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Priority date: 1977-04-14
Filing date: 1978-04-13
Publication date: 1987-01-08
Also published as: US4361853A; DE2816367A1; FR2387557B1; GB1603229A; FR2387557A1

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verringerung der Sichtbarkeit des Rauschens in Fernsehbildern, bei dem eine numerische Verarbeitung der Signale erfolgt.

Es sind Untersuchungen zur Verringerung des Rauschens in Fernsehbildern durch analoge Verarbeitung der Signale bekannt. Derartige Untersuchungen sind z. B. in der FR-PS 21 69 830 beschrieben. Diese analoge Verarbeitung der Fernsehsignale gestattet jedoch nicht die Berücksichtigung der räumlichen und zeitlichen Korrelation eines Fernsehbildes in dem Maße und mit den Freiheitsgraden wie eine numerische Verarbeitung der Signale.

Die numerische Verarbeitung vollständiger Fernsehbilder wurde in erster Linie aus technischen Übertragungsgründen eingeführt, und zwar zur Verringerung der Anforderungen an die Übertragung. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die Übertragungsbandbreile zu verringern. Dieses ist z. B. beschrieben in dem technischen Artikel "Combining intraframe and frame-to-frame coding for television" von J. O. Limb und anderen, der in der amerikansichen technischen Zeitschrift 'The

Bell System Technical Journal", Juli-August 1974, erschienen ist Diese numerischen Verarbeitungen der Signale haben jedoch nicht den Zweck, die Sichtbarkeit des Rauschens in den Bildern zu verringern.

Die Aufgabe, die Sichtbarkeit des Rauschens zu verringern, stellt sich insbesondere bei der Auswertung alter Unterlagen im schlechten Zustand, bei Fernsehreportagen, die unter schlechten Beleuchtungsbedingungen aufgenommen sind, bei schlechten Fernseh-Empfangsbedingungen usw.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verringerung der Sichtbarkeit des Rauschens unter Anwendung einer numerischen Verarbeitung des Fernsehsignals zu ermöglichen.

ben !Halbbildes einerseits und den Werten einer zweiten Einheit von den Bildpunkten mit der ersten Einheit entsprechenden Bildpunkten des vorangehenden Halbbildes andererseits darstellen. Ferner sind Mittel zum Vergleich der einzelnen Differenzwerte mit einem ersten numerischen Bezugswert und ein Zähler zum Zählen der den ersten Bezugswert übersteigenden Differenzwerte vorgesehen. Außerdem ist eine Auswertschaltung vorgesehen, die das Ergebnis des Zählers mit zweiten &iacgr;&ogr; Bezugswerten vergleicht und entsprechend dem Vergleichsergebnis eine Steuerspannung zur Auswahl der Ausgänge der Filter liefert

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält der Detektor eine Vergleichsschaltung, deren

I Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur 15 erster Eingang mit dem Eingang des Detektors und de-

I Verringerung der Sichtbarkeit des Rauschens in Fern- ren zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Bildspei-I sehbildern durch numerische Verarbeitung mit einem chers verbunden ist. Dessen Eingang ist mit dem Einp analog-numerischen Wandler, dessen Ausgang mit dem gang des Detektors verbunden. Die Vergleichsschaljp Eingang eines die Bewegungs-Änderungen ermitteln- tung enthält weiterhin Rechenmittel zur Erzeugung ei-I den Detektors verbunden ist, dessen Ausgang mit dem 20 ner Gruppe von numerischen DiffVenzwerten. die die

j. Steuereingang der numerischen Verarbeitungsscha!- Differenz zwischen den numerischem Werten einer ertung verbunden, deren Ausgang mit dem Eingang eines sten Gruppe von Bildpunkten mit dem anfallenden verdas verarbeitete Signal liefernden numerisch-analogen arbeiteten Bildpunkt und dem benachbarten Bildpunkt Wandlers verbunden ist, wobei die numerische Verar- derselben Zeile einerseits und den entsprechenden nubeitungsschaltung eine Vielzahl von numerischen FiI- 25 merischen Werten einer zweiten Gruppe von den BiIdtern für das angelegte numerische Signal aufweist und punkten der ersten Gruppe des vorangehenden Bildes

entsprechenden Bildpunkten andererseits darstellen. Ferner ist dabei eine mit Gewichten versehene Summe der Differenzwerte gebildet, und es sind Mittel zum Vergleich der von den Rechenmitteln gelieferten Summenwerte mit einem Bezugswert vorgesehen. Die Vergleichsmittel liefern dann ein Steuersignal zur Auswahl eines der Ausgänge der Filter.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich-

der Verzögerung der Dauer eines vollständigen Bildes 35 nung an verschiedenen Ausführungsbeispielen erläu- und deren Ausgang einerseits mit dem Ausgang des tert. Darin zeigt Filters und andererseits mit dem Eingang der Verzögerungsleitung
verbunden ist, wobei die Rechenschaltung
eine mit Gewichten versehene Summe aus den an ihre
zwei Eingänge angelegten Signale bildet.

Die Koeffizienten der Gewichte der an die Eingänge der Rechenschaltung angelegten Signale sind vorzugsweise beide gleich 1/2 oder 1/4 und 3/4 oder 1 und 0. Im letzten Fall wird also nur das Signal am ersten Eingang ausgewertet.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Ausgänge der Filter mit einem Umschalter verbunden, der von dem Detektor gesteuert ist und jeweils nur einen der Ausgänge mit dem Ausgang der Verarbeitungsschaltung verbindet.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist anstelle jeweils einer Verzögerungsleitung für jedes Filter insgesamt nur eine einzige Verzögerungsleitung

die Auswahl des Filters, dessen Ausgang mit demjenigen der numerischen Verarbeitungsschaltung verbunden ist, durch das Ausgangssignal des Detektors gesteuert ist.

Die Erfindung besteht darin, daß eines der Filter eine Rechenschaltung enthält, deren erster Eingang mit dem Eingang der Verarbeitungsschaltung, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang einer Verzögerungsleitung mit

vorgesehen, deren Eingang mit dem Ausgang der numerischen Verarbeitungsschaltung und deren Ausgang mehrfach mit den zweiten Eingängen der Rechenschaltungen der Filter verbunden ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält der Detektor eine Vergleichsschaltung, deren Fig. 1 ein Blockschaltbild für eine Vorrichtung zur Verringerung der Sichtbarkeit des Rauschens gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die jeweiligen Lagen eines anfallenden BiIdpu.iktes, die benachbarten Bildpunkte desselben Halbbildes, die benachbarten Bildpunkte des vorangehenden Halbbildes sowie diejenigen Bildpunkte, die dem anfallenden und den benachbarten Bildpunkten im vorangehenden Bild entsprechen, also zeitlich um zwei Halbbilder (1 Bild) zurückliegen,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines in der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendeten Speichers,

Fig. 4 den schematischen Aufbau eines ersten die Änderungen ermittelnden Detektors, wie er in der Vorrichtung nach Fig. 1 anwendbar ist, und

Fig. 5 den schematischen Aufbau eines zweiten solcher, üitektors. wie er in der Vorrichtung nach Fig. 1 anwendbar ist.

In Fig. ! enthält die Vorrichtung zur Verringerung der Sichtbarkeit des Rauschens in einem Fernsehbild einen Eingang &iacgr; für analoge Videosignale von einer Fernsehkamera. Die Videosignale speisen einen analognumerischen Wandler 2, der über die Leitung 3 Zeit-

erstcr Eingang mit dem Detektoreingang und deren 60 und Steuersignale empfängt, Der Wandler 2 speist ei zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Bildspeichers nerseits die Verarbeitungsschaltung 4 und andererseits verbunden ist. Dessen Eingang ist mit dem Eingang des
Detektors verbunden. Die Vergleichsschaltung enthält

weiterhin Rechenmittel zur Erlangung einer Einheit von einen die Änderungen ermittelnden Detektor 5. Dessen Ausgang ist mit dem Steuereingang 6 der Schaltung 4

.. _ verbunden. Der Ausgang der Schaltung 4 ist mit dem

numerischen Differenzwerten, deren Absolutwerte die 65 Eingang des numerisch-analogen Wandlers 7 verbun-Differenzen zwischen einer ersten Einheit von Bild- den. Dieser speist einen Verbraucher für das verarbeitepunkten mit dem anfallenden verarbeiteten Bildpunkt te Signal, z. B. einen Fernsehempfänger 8. und den benachbarten anfallenden Bildpunkten dessel- Die Schaltung 4 enthält drei Verarbeitungswege für

das Videosignal, von denen der erste eine Verzögerungsschaltung 9, der zweite eine Rechenschaltung 10 und der dritte eine Rechenschaltung 11 enthält. Der zweite und dritte Weg enthalten gleichermaßen einen gemeinsamen Speicher 12. Der Eingang der Schaltung 9 ist mit dem Ausgang der Schaltung 2 verbunden, während sein Ausgang mit dem ersten Eingang eines UND-Tores 13 verbunden ist. Der erste Eingang der Schaltung 10 ist mit dem Ausgang des Wandlers 2 verbunden, während sein Ausgang mit dem ersten Eingang eines UND-Tores 14 verbunden ist. Der erste Eingang der Schaltung 11 ist mit dem Ausgang des Wandlers 2 verbunden, während sein Ausgang mit dem ersten Eingang eines UND-Tores 15 verbunden ist. Die Ausgänge der Tore 13—15 sind jeweils mit drei Eingängen eines ODER-Tores 16 verbunden. Dessen Ausgang ist einerseits mit dem Eingang des Wandlers 7 und andererseits mit dem Eingang des Speichers 12 verbunden, dessen Ausgang parallel mit den zweiten Eingängen der Schaltungen 10 und 11 verbunden ist.

Der Detektor 5 enthält eine Rechen- und Steuerschaltung 17, deren erster Eingang mit dem Ausgang des Wandlers 2 verbunden ist, sowie einen Speicher 18, dessen Eingang ebenfalls mit dem Ausgang des Wandlers 2 und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der Schaltung 17 verbunden ist. Die Schaltung 17 enthält außerdem einen Schwellwert-Steuereingang 19. Die Ausgänge 20, 21, 22 sind über den symbolisch dargestellten Eingang 6 mit den zweiten Eingängen der Tore 13—15 verbunden.

Der Wandler 2 ist eine bekannte Schaltung und dient zur Tastung, d. h. zur probenförmigen Aufteilung des an den Eingang 1 angelegten analogen Signals, z. B. mit einer Tastfrequenz von 3— 12 MHz für eine Bandbreite des Videosignals von 6 MHz. Es werden z. B. die entstehenden Signalproben in einem Code der Art MlC mit 8 binären Elementen codiert. Dann enthalten alle Verbindungen der Vorrichtung zwischen dem Wandler 2 und dem Wandler 7, mit Ausnahme der Verbindung über den Eingang 6, acht Leitungen, um die acht binären Elemente jedes getasteten Signalwertes zu übertragen. Wenn das am Eingang 1 verfügbare Signal bereits numerisch ist, kann der Wandler 2 entfallen.

Vor der Beschreibung der Rechenschaltungen 10 und 11 sowie des Speichers 12 werden zunächst anhand der Fig. 2 verschiedene Ausführungsformen der im weiteren verwendeten numerischen Verarbeitungsschaltungen betrachtet. Es sei zunächst angenommen, daß der Speicher 12 in jedem Augenblick Zugriff zu einer bestimmten Zahl von Signalproben hat, die räumlich oder zeitlich benachbarten Punkten eines gerade anfallenden Punktes entsprechen. In Fig. 2 sind für ein laufendes anfallendes Halbbild mit dem anfallenden Bildpunkt £8 die neun Bildpunkte Ei, £2, £3, £7, £8, £9, £ 13, £ 14, £15 dargestellt. Für das dem anfallenden Halbbild vorangehende Halbbild sind die sechs Punkte SM'4, SM'5, SMK, SM'10, SM'U, SM'Yl und für das vorangehende vollständige Bild (2 Halbbilder vorher) die Punkte SMi, SM2, SM3, SM7, SMS, SM9, SM13, SMU und SM15 ebenso wie der gerade verarbeitete Bildpunkt £8.

Die Punkte £7 und £9 sind die dem Bildpunkt £8 unmittelbar benachbarten Bildpunkte derselben Zeile. Die Bildpunkte £ 1—£3 sind diejenigen der angrenzenden oberen Zeile desselben Halbbildes unmittelbar über den Bildpunkten £7-£9. Die Bildpunkte £13-£15 liegen in der angrenzenden Zeile unterhalb der Bildpunkte £7—£9. Die Biidpunkte SM'4—SMG liegen in der oberhalb benachbarten Zeile des vorangehenden Halbbildes, während die Bildpunkte SM'\Q-SM'\2 in der unterhalb liegenden benachbarten Zeile liegen. Die Bildpunkte 5Ml, SM2 usw. gehören entsprechend zu dem Bild, das demjenigen mit den Bildpunkten £1, £2 usw. vorangeht. Es ist dabei vorausgesetzt, daß jeweils ein vollständiges Bild nach dem Prinzip des Zeilensprungs aus zwei Halbbildern mit räumlich ineinander geschachtelten Zeilen besteht.

&iacgr;&ogr; Wenn man voraussetzt, daß die in Fig. 2 dargestellten Bildpunkte verfügbar sind, kann man für die Kombination der Werte dieser Bildpunkte, also der den Bildpunkten zugeordneten Signale, drei Typen für die Verarbeitung, d. h. zum Beispiel die Zusammenfügung vorsehen.

Das ist zunächst eine räumliche Verarbeitung, die nur einen Eingriff in die Bildpunkte Ei —E15 desselben Bildes ermöglicht, außerdem eine zeitliche Verarbeitung, die einen Eingriff auf den jeweils anfallenden Bildpunkt Ea und den entsprechenden Bildpunkt SM 8 des vorangehenden Bildes ermöglicht, sowie eine kombinierte räumliche und zeitliche Verarbeitung, die einen Eingriff auf die Gesamtheit der Bildpunkte der Fig. 2 ermöglicht. Die räumliche Verarbeitung, d. h. Zusammenfügung von Bildpunkten enthält zwei wesentliche Möglichkeiten, nämlich die räumliche Verarbeitung in Horizontalrichtung durch Anwendung auf die Punkte £7, £8 und £9 und die räumliche Verarbeitung in Vertikalrichtung durch Verarbeitung der Punkte £2, £8 und £14. Eine weitergehende Zusammenfassung der BiIdpunkte in Horizontalrichtung kann sich über eine wesentlich größere Zahl von Bildpunkten zu beiden Seiten des jeweils anfallenden Bildpunktes £8 erstrecken. Es sei noch bemerkt, daß es bei einer zeitlichen Zusammenfassung notwendig ist, daß die anfallenden Bildpunkte räumlich zusammenfallen, d. h&ldquor; daß die Tastung oder Probenentnahme von einem Bild zum nächsten Bild gleich ist, also von Bild zu Bild seitlich aufeinanderfolgende, aber räumlich gleiche Stellen des Bildes zugeordnete Signale vereinigt werden.

Die zeitliche Vereinigung kann relativ einfach erfolgen, da der Wert des Punktes SM 8 derjenige des direkt von der Signalquelle empfangenen vorangehenden Bildes ist, oder anders ausgedrückt, da dieser Wert derjenige ist, der sich aus dem entsprechenden vorangehenden Bild ergibt. Eine Kombination der Bildpunkte £8 und SM 8 erfolgt also selbsttätig, wenn das ankommende Signal und das um ein ganzes Bild verzögerte Signal vereinigt werden.

Praktische Versuche haben gezeigt, daß die reine

so räumliche Vereinigung die Sichtbarkeit des Rauchens nicht wesentlich verringert und außerdem den ausnutzbaren Informationsgrad des Bildes verringert. Das bedeutet, daß die räumliche Vereinigung keinen, wenn nicht sogar einen negativen Nutzwert hat. Andererseits bringt die zeitliche Vereinigung und insbesondere eine iterative zeitliche Vereinigung eine beträchtliche Verringerung des Rauschens in stehenden Bildern. Andererseits bewirkt die zeitliche Vereinigung stark sichtbare Nachzieheffekte, also Verschleppungen bei bewegten Bildern.

Aus diesem Grunde wird nun eine zeitliche Vereinigung der festen, also unveränderten Punkte jedes Bildes durchgeführt. Dabei wird ein Detektor verwendet, der die Änderungen im Bild ermittelt Dieser Detektor dient dazu, bei ermittelten Veränderungen im Bild die zeitliche Vereinigung zu verringern oder im Bedarfsfall sogar vollständig zu unterdrücken. Die zeitliche Vereinigung von Biidpunkten wird also selbsttätig davon abhängig

gemacht, wieweit Veränderungen von Bild zu Bild vorliegen.

Vor der Beschreibung des die Änderungen ermittelnden Detektors 5 wird zunächst anhand der Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Bildspeichers beschrieben, der an verschiedenen Ausgängen die Werte der in Fig. 2 dargestellten Bildpunkte liefern kann. Ein solcher Speicher ,st an sich bekannt und wird nur zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Der Speicher enthält einen Signaleingang 23. Dieser speist einen ersten Signalweg mit zwei Verzögerungsleitungen RL 1 und RL2, einen zweiten Signalweg mit zwei Verzögerungsleitungen R 1 und R 2 sowie einen dritten Signalweg mit einem Speicher RTi. Der Speicher enthält außerdem einen Ausgang £"1. Der Verbindungspunkt der Verzögerungsleitungen RL 1 und RL2 speist einen Signalweg aus zwei Verzögerungsleitungen R 3 und R 4 sowie den Ausgang £"9. Der Ausgang der Leitung RL 2 speist einen Signaiweg aus zwei Verzögerungsleitungen RS und R6 sowie einen Ausgang £3. Der Verbindungspunkt der Leitungen Rl und R 2 speist den Ausgang £"14 und das freie Ende der Verzögerungsleitung R 2 den Ausgang £13. Der Verbindungspunkt der Leitungen R 3 und R 4 speist den Ausgang £8 und der freie Ausgang der Leitung R 4 den Ausgang £7. Der Verbindungspunkt der Leitungen RS und R 6 speist den Ausgang £2 und der freie Ausgang der Leitung R 6 den Ausgang £ 1.

Der Ausgang des Speichers RTi speist einen ersten Signalweg aus einer Verzögerungsleitung RL3, einen zwuien Signalweg aus zwei Verzögerungsleitungen R 7 und R 8 und einen dritten Signalweg aus einer Verzögerungsleitung RTl und einen Ausgang SM'\2. Der Ausgang der Leitung RL3 speist einen Signalweg aus zwei Verzögerungsleitungen /?9 und R 10 und den Ausgang SMH. Der Verbindungspunkt der Leitungen R 7 und R S speist den Ausgang SWl 1 und der freie Ausgang der Leitung R 8 den Ausgang SM'iO. Der Verbindungspunkt der Leitungen R 9 und R 10 speist den Ausgang SM5 und der freie Ausgang der Leitung R 10 den Ausgang SM'4. Der Ausgang der Leitung RT2 speist einen ersten Signalweg aus zwei Verzögerungsleitungen RL 4 und RL 5, einen zweiten Weg aus den zwei Verzögerungsleitungen RU und R12 sowie den Ausgang SM15. Der Verbindungspunkt der Leitungen RL 4 und RL 5 speist einen ersten Weg mit zwei Verzögerungsleitungen R 13 und R 14 sowie den Ausgang SM 9. Der freie Ausgang der Leitung RL 5 speist einen Signalweg aus zwei Verzögerungsleitungen R 15 und R 16 sowie den Ausgang SM3. Der Verbindungspunkt der Leitungen R 11 und R 12 speist den Ausgang SM14 und der freie Ausgang der Leitung R 12 den Ausgang SM13, Der Verbindungspunkt der Leitungen R 13 und R 14 speist den Ausgang SMS und der freie Ausgang der Leitung R 14 den Ausgang SM 7. Der Verbindungspunkt der Leitungen R 15 und R16 speist den Ausgang SM 2 und der freie Ausgang der Leitung R 16 den Ausgang SM \.

Es ist ersichtlich, daß in Flg. 3 die Ausgänge E I₁ £2, ... SM15 die gleichen Bezugsziffern tragen wie die Bildpunkte E1 — SM15 in Fig. 2, da die Ausgänge die Signale dieser Bildpunkte liefern. Die Verzögerungsleitungen RTX und RT2 verzögern die jeweils zugeführten Signale um die Dauer eines Halbbildes, d. h. in einem Fernsehsystem mit 625 Zeilen um 20 rns. Die Leitungen RL1 -RL15 verzögern die angelegten Signale um die Dauer einer Zeile, das ist in demselben Fernsehsystem eine Verzögerung von 64 us. Die Verzögerungsleitungen Ri-&Lgr; 16 verzögern die angelegten Signale um einen Betrag, der von der für die Numerisierung verwendeten Frequenz abhängig ist, d. h. von der Zahl der Punkte pro Zeile. Das ist in dem genannten Beispiel eine Verzögerung von 83,3 ns, entsprechend einer Tastfrequenz von 12 MHz mit 624 Punkten für jede aktive Zeile. Die Verzögerungsleitungen können nach der MOS-Technologie hergestellt sein.

Der praktische Aufbau der durch die Verzögerungsleitungen gebildeten Speicher kann durch Anwendung der für die jeweiligen Signale geeigneten Verarbeitungsmittel vereinfacht werden. Wie oben beschrieben, besteht die für feststehende Bilder wirkungsvollste Verarbeitung der Signale in einer iterativen zeitlichen Vereinigung. Dabei besteht die einfachste Ausführung darin, daß der anfallende Bildpunkt £8 und die Punkte SMS oder RSMS vereinigt werden. Der Punkt RSMS ist dabei der jeweils entsprechende vorangehende Bildpunkt, nachdem das Signal über eine Reihenschaltung von zwei Bildspeichern wie z. B. RTl und RT2 geführt ist.

In Fig. 1 enthält der Speicher 12 ebenfalls zwei Speicher für Halbbilddauer in Reihenschaltung, um das behandelte und an den Ausgang des ODER-Tores 16 gelieferte Signal zu verzögern. Die Rechenschaltung 10 bewirkt den Addiervorgang nach folgender Formel:

b = (£8 + RSMS) &khgr; 1/2

Dabei ist £8 der Wert des aus dem Wandler 2 anfallenden Punktes, RSM 8 der Wert des Punktes vom Speicher 12 und b der Wert des Signals von der Rechenschaltung 10.

Die Rechenschaltung 11 bewirkt einen Addiervorgang nach der Formel:

wobei c der Wert des Signals von der Rechenschaltung 11 ist.

Die Verzögerungsschaltung 9 dient dazu, die in den Schaltungen 10 und 11 wirksamen Verzögerungen zu kompensieren, derart, daß die Signale a am Tor 13 gleichzeitig mit den Signalen b und c an den Toren 14 und 15 erscheinen. Der Detektor 5 ist in der Lage, eines der Tore 13—15 auszuwählen und durchlässig zu schalten, derart, daß das Tor 16 das in erwünschter Weise verarbeitete Signal liefert, und zwar einerseits an den Wandler 7 und den Fernsehempfänger 8 und andererseits an den Eingang des Speichers 12, damit es zur Verarbeitung des nächstfolgenden Bildes beitragen kann.

im folgenden wird die Wirkungsweise des Bewegungs-Detektors 5 beschrieben, und zwar zunächst in Verbindung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der in Fig. 4 dargestellten Schaltung 17.

Die Schaltung nach Fig. 4 enthält einen mit dem Ausgang des Wandlers 2 verbundenen Eingang, der einen Weg aus zwei in Reihe geschalteten Leitungen RL 6 und RL 7 und den ersten Eingang einer numerischen Subtrahierstufe S1 speist Der Verbindungspunkt der Leitungen RL6 und RL7 ist mit dem ersten Eingang einer numerischen Subtrahierstufe S2 verbunden. Der freie Ausgang der Leitung RL 7 ist mit dem ersten Eingang einer numerischen Subtrahierstufe S3 verbunden. Die Schaltung enthält außerdem einen Eingang, der mit dem Ausgang des Speichers 18 verbunden ist und einen Signalweg mit der Reihenschaltung von zwei Leitungen

RL 8 und RL 9 sowie den zweiten Eingang der Stufe 51 speist. Der Verbindungspunkt der Leitungen RL 8 und RL 9 ist mit dem zweiten Eingang der Stufe S2 und der freie Ausgang der Leitung RL9 mit dem zweiten Eingang der Stufe 53 verbunden. Die Leitungen RL6—RL9 sind ähnlich den Verzögerungsleitungen RL \ — RL5 in Fig. 3. Die Schaltungen 51 -53 sind bekannte logische Subtrahierschaltungen. Es ist ersichtlich, daß die den beiden Eingängen der Schaltung in Fig. 5 zugeführten Signale die Signale von in senkrechter Richtung benachbarten Bildpunkten eines anfallenden und des vorangehenden Bildes sind.

Der Ausgang der Stufe 51 ist mit dem Eingang einer bekannten logischen Schaltung A V1 verbunden, die nur den Absolutwert der von der Stufe 51 gelieferten algebraischen Differenz liefert. Der Ausgang der Schaltung A Vl ist mit dem ersten Eingang einer logischen Vergleichsschaltung Cl verbunden. Deren zweiter Eingang ist mit dem Schwellwert-Eingang 19 verbunden. Die Schaltung C1 liefert ein binäres Element 1, wenn der an die Schaltung A V1 angelegte Wert oberhalb des an den Eingang 19 angelegten Schwellwertes ist, und ein binäres Element O im entgegengesetzten Fall. Der logische Ausgang der Schaltung C1 ist einerseits mit dem dritten Eingang einer Addierstufe ADD 1 und andererseits mit dem Eingang einer Verzögerungsleitung R 17 verbunder Der Ausgang der Leitung R 17 ist einerseits mit dem zweiten Eingang der Schaltung ADD I und andererseits mit dem Eingang einer Verzögerungsleitung &Lgr; 18 verbunden, deren Ausgang mit dem ersten Eingang der Schaltung ADD 1 verbunden ist.

Der Ausgang der Stufe 52 ist mit dem Eingang einer Schaltung AV2 verbunden, die mit der Schaltung A V1 identisch ist. Auf die Schaltung A V2 folgt eine Schaltung C2, die identisch mit der Schaltung Cl ist. Darauf folgen zwei Verzögerungsleitungen R 19 und R20, die wie die Leitungen R 17 und R 18 ausgebildet sind. Der Ausgang der Leitung R 20 ist mit dem vierten Eingang der Stufe ADD 1 verbunden, der Ausgang der Leitung R 19 mit dem fünften Eingang und der Ausgang der Schaltung C2 mit dem sechsten Eingang der Stufe ADD 1. Ebenso folgt auf die Schaltung 53 eine Schaltung AV3, die identisch ist mit der Schaltung AVl. Darauf folgt eine Schaltung C3, die identisch ist mit der Schaltung Cl, und darauf zwei Verzögerungsleitungen R 21 und R 22. Der Ausgang der Leitung R 22 ist mit dem siebten Eingang der Stufe ADD 1, der Ausgang der Leitung R 21 mit dem achten Eingang und der Ausgang der Schaltung C3 mit dem neunten Eingang der Stufe ADD I verbunden.

Der Ausgang der Addierstufe ADD 1 ist mit dem Eingang einer Vergleichsschaltung H verbunden, die zwei Schwellwert-Eingänge Mund Naufweist. Der Ausgang der Schaltung Ll besteht aus den drei Steuerausgängen 20, 21 und 22, die bereits in Fig. 1 dargestellt sind. Von diesen Ausgängen ist jeweils nur einer aktiv und steuert eines der drei UND-Tore 13—15 in Fig. 1 durchlässig. Die Leitung 20 ist einerseits mit dem Eingang einer Verzögerungsleitung R 23 und andererseits mit dem Eingang einer Verzögerungsschaltung aus der Reihenschaltung von zwei Verzögerungsleitungen RT3 und RT4 verbunden. Ein Kontakt eines Umschalters 25 ermöglicht wahlweise den Ausgang der Leitung R23 oder den Ausgang der Leitung RT4 mit dem Eingang 26 der Schaltung Ll zu verbinden.

Die Leitungen R 17—R 23 haben eine Verzegerungszeit von der Dauer eines Bildpunktes innerhalb derselben Zeile, so wie die Leitung R 1. Die Leitungen RT3

und RT4 haben eine Verzögerungszeil von der Dauer eines Halbbildes wie die Leitungen.

Wie bereits oben erläutert, verarbeiten die Schaltungen 51 — 53 Punkte, die auf derselben vertikalen Linie des jeweils anfallenden Bildes und des vorangehenden Bildes liegen, um drei Differenzwerte in der Vertikalrichtung zu bilden. Die Leitungen R11—R22, die in ähnlicher Weise wie die Leitungen /? 1 bis /? 6 ausgebildet sind, ermöglichen es, an die entsprechenden Eingänge der Stufe ADD 1 die den Schwellwert überschreitenden Signale anzulegen, die den anfallenden Bildpunkt ES, dessen Information über die Leitung R 19 geliefert wird, sowie die diesen Bildpunkt umgebenden acht Bildpunkte gemäß Fig. 2 betreffen. Die Stufe Add\ kann somit rechnerisch ermitteln, wie viele Bildpunkle unter den neun betrachteten Bildpunkten eine Signalamplkude haben, die von den entsprechenden Bildpunkten des vorangehenden Bildes um einen einen Schwellwert übersteigenden Wert abweichen. Die Schaltung Li ist eine logische Schaltung, die eine der Leitungen 20—22 gemäß der folgenden Wahrheitstabelle aktiv steuert:

In dieser Tabelle bedeutet &khgr; die Anzahl der Bildpunkte, die einen den absoluten Schwellwert am Eingang 19 übersteigenden Wert haben. Der Wert &khgr; wird von der Stufe ADD 1 geliefert. Der Wert y stellt eine Information über die Entscheidung für einen vorangehenden Bildpunkt dar. &Lgr;/und &Lgr;/steilen die Schwellwerte für den Vergleich dar.

In der Praxis ist der vorangehende Bildpunkt, aus dem man die Entscheidungsinformation y ableitet, in bezug auf den gerade anfallenden Bildpunkt £"8 entweder der unnmittelbar vorangehende Bildpunkt derselben Zeile, d.i. der Bildpunkt El, wenn der Umschalter 25 den Ausgang der Leitung R23 mit dem Eingang 26 der Schaltung Ll verbindet. Es kann auch der entsprechende Bildpunkt des vorangehenden Bildes sein, das ist der Bildpunkt 5M8, wenn der Umschalter 25 den Ausgang der Leitung RT4 mit dem Eingang 26 verbindet, y hat den Wert 0, wenn, bezogen auf den vorangehenden Bildpunkt El oder SM8 nur wenig Änderungen in der Gruppe der neun umgebenden Bildpunkte sind. Dann ist die Leitung 22 aktiviert, y hat den Wert 1 im entgegengesetzten Fall, d. h. wenn die Leitung 20 aktiviert ist.

Wenn der betrachtete vorangehende Bildpunkt der Punkt El ist, so spricht man von einer Berücksichtigung einer räumlichen Hysteresis. Wenn man den Bildpunki 5M8 betrachtet, spricht man von einer zeitlichen Hysteresis von einem Bild zum anderen.

In der Praxis kann man die Schwellwerte an dem Eingang 19 verändern, den von M und den von N, und zwar nach subjektiven Gesichtspunkten, um ein Bild oder vielmehr eine Folge von Bildern zu erhalten, die subjektiv am besten erscheint. Versuche haben gezeigt, daß die Werte von M und N einmal fest eingestellt werden können. Dennoch ist es vorteilhaft daß man wahlweise die Schwellwerte an dem Eingang 19 veränderL Diese Werte sind darm durch eine Bedienungsperson, z. B. einen Regisseur oder Bildtechniker nach subjektiven Gesichtspunkten einstellbar.

Es ist auch möglich, die Werte M, N in der Schaltung

Li zu multiplizieren od. dgl. auf diese Weise parallel mehr als drei Filter in der Verarbeitungsschaltung vorzusehen ur.d die Bildpunkte durch noch weiter ausgebildete Filter zu verarbeiten. Versuche haben jedoch gezeigt, daß die Verarbeitung mit drei Schaltungen, wie sie oben beschrieben ist, eine beträchtliche Verbesserung des Bildes ergibt.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltung 17 von Fig. 1. Die Schaltung nach Fig. 5 enthält einen mit dem Ausgang des Wandlers 2 verbundenen Eingang, der den ersten Eingang einer numerischen Subtrahierschaltung 54 speist, sowie einen zweiten mit dem Ausgang des Speichers 18 verbundenen Eingang, der den zweiten Eingang der Schaltung 54 speist. Der Ausgang der Schaltung 54 ist mit einer Verzögerungsschaltung verbunden, die vier in Reihe geschaltete Verzögerungsleitungen &Lgr; 25 —&Lgr; 28 aufweist. Der Ausgang der Schaltung 54 ist außerdem über einen numerischen Teiler DIVi mit dem ersten Eingang einer numerischen Addierstufe ADD2 verbunden. Der Verbindungspur '<t der Leitungen R 26 und R 27 ist über einen numerischen Teiler DIV2 mit dem zweiten Eingang der Addierstufe ADD 2 verbunden. Der Ausgang der Leitung R 28 ist über einen numerischen Teiler DIV3 mit dem dritten Eingang der Addierstufe ADD 2 verbunden. Die Leitungen R 25 —R 28 sind mit der Leitung R 1 identisch.

Der Ausgang der Stufe ADD 2 ist mit dem Eingang einer logischen Schaltung A V4 verbunden, die nur den Absolutwert der von der Stufe ADD 2 gelieferten algebraischen Summe der Signalwerte liefert. Der Ausgang der Schaltung AV4 ist mit einem Eingang einer logischen Vergleichsschaltung C4 verbunden, deren zweiter Eingang mit dem Schwellwert-Eingang 19 verbunden ist. Die Schaltung C4 steuert entweder die Leitung 20 oder 22 aktiv, je nachdem, ob die Ausgangsspannung der Schaltung AV4 oberhalb des Schwellwertes liegt oder nicht.

Die Teilerverhältnisse der Teiler DIVi, DlV2 und Dl V3 sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gleich 1/4, 1/2 und 1/4. Es ist ersichtlich, daß die Werte der an die Stufe ADD2 angelegten Signale mit der obengenannten Gewichtung den Werten der den Bildpunkt £8 in derselben Zeile einschließenden Bildpunkte entsprechend, jedoch um zwei elementare Schritte versetzt. Ebenso ist ersichtlich, daß man auch mehr als drei Eingänge für die Stufe ADD 2 vorsehen und dadurch die dem Bildpunkt £"8 auf derselben Zeile unmittelbar benachbarten Bildpunkte berücksichtigen kann, wobei die Koeffizienten der Gewichtung geändert werden. Dafür genügt es, die Verbindungspunkte der Speicher R 25 und R 26 sowie der Speicher R 27 und R 28 über zwei Teiler mit zusätzlichen Eingängen der Stufe A DD 2 zu verbinden.

Der Schwellwert-Eingang 19 kann auch zwei Schwellwerte für den Vergleich der Signale liefern. Dann können die drei Leitungen 20, 21,22 am Ausgang der Schaltung C4 vorgesehen sein. Es ist ebenfalls möglich, für die Schaltung C4 eine aufwendigere Schaltung vorzusehen, die z.B. aus den Schaltungen Li, R23, RT3, RT4 und dem Umschalter 25 von Fig. 4 besteht, um auf diese Weise eine räumliche und zeitliche Hysteresis zu erreichen.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde bisher angenommen., daß die Signale vom Ausgang des Detektors, der die Änderungen im Bild feststellt, nur dazu dienen können, den Ausgang des jeweils auszunutzenden Filters auszuwählen. Es ist jedoch auch möglich.

eine Rechenschaltung wie z. B. die Schaltung 10 oder 11 vorzusehen, deren Additionskoeffizienten durch die Ausgangssignale des genannten Detektors gesteuert werden können.

Aus der bisherigen Beschreibung ergibt sich, daß die in dem Detektor bewirkte Verarbeitung der Signale eine gewisse Zeit benötigt. In der Schaltung nach Fig. 5 z. B. muß erst der zweite auf den Bildpunkt £8 folgende Bildpunkt derselben Zeile ausgewertet werden, bevoi die Vergleichsstufe C4 ein Steuersignal liefern kann. Um diese Verzögerung auszugleichen, ist gemäß Fig. 1 zwischen dem Ausgang des Wandlers 2 und der Schaltung 4 eine Verzögerungsleitung 27 vorgesehen, die die Verzögerung in dem Detektor 5 ausgleicht.

Das erfindungsgemäße System kann zur Verarbeitung von Farbbildern angewandt werden. Diese Anwendung kann für das Leuchtdichtesignal allein oder auch für die Signale der Farbkomponenten desJiildes erfolgen, unter der Bedingung, daß das Signal rjer einzelnen Komponenten vorher so verarbeitet ist, daß es von einem Bild zum folgenden Bild wiederkehrt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Patentansprüche 28 l6 367

1. Vorrichtung zur Verringerung der Sichtbarkeit des Rauschens in Fernsehbildern durch numerische Verarbeitung mit einem analog-numerischen Wandler, dessen Ausgang mit dem Eingang eines die Bewegungs-Änderungen ermittelnden Detektors verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Steuereingang der numerischen Verarbeitungs-Schaltung verbunden ist, deren Ausgang mit dem Eingang eines das verarbeitete Signal liefernden numerisch-analogen Wandlers verbunden ist, wobei die numerische Verarbeitungs-Schaltung eine Vielzahl von numerischen Filtern für das angelegte numerische Signal aufweist und die Auswahl des Filters, dessen Ausgang mit demjenigen der numerischen Verarbeitungs-Schaltung verbunden ist, durch das Ausgangssignal des Detektors geEteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Filter eine Rechsnschaltung enthält deren erster Eingang mit dem Eingang der Verarbeitungs-Schaltung, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang einer Verzögerungsleitung mit der Verzögerung der Dauer eines vollständigen Bildes und deren Ausgang einerseits mit dem Ausgang des Filters und andererseits mit dem Eingang der Verzögerungsleitung verbunden ist, wobei die Rechenschaltung eine mit Gewichten versehene Summe aus den an ihre zwei Eingänge angelegten Signalen bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, aaß die Koeffizienten der Gewichte der an die Eingänge da Rechr.ischaltung angelegten Signale beide gleich 1/2 s^:nd.

3. Vorrichtung nach Anspruc 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizienten der Gewichte der an den ersten und zweiten Eingang der Rechenschaltung angelegten Signale gleich 1/4 bzw. 3/4 sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizienten der Gewichte der an den ersten und zweiten Eingang der Rechenschaltung angelegten Signale gleich 1 bzw. 0 sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Filter mit einem Umschalter verbunden sind, der von dem Detektor gesteuert ist und jeweils nur einen der Ausgänge mit dem Ausgang der Verarbeitungs-Schaltung verbindet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle jeweils einer Verzögerungsleitung für jedes Filter insgesamt nur eine einzige Verzögerungsleitung vorgesehen ist, deren Ein_: gang mit dem Ausgang der numerischen Verarbeitungs-Schaltung und deren Ausgang mehrfach mit den zweiten Eingängen der Rechenschaltung der Filter verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine Vergleichsschaltung enthält, deren erster Eingang mit dem Detektoreingang und deren zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Bildspeichers verbunden ist, dessen Eingang mit dem Eingang des Detektors verbunden ist, daß die Vergleichsschaltung Rechenmittel zur Erzeugung einer Gruppe von numerischen Differenzwerten enthält, deren Absolut werte die Differenzen zwischen einer ersten Einheit von Bildpunkten mit dem anfallenden behandelten Bildpunkt und den benachbarten anfallenden Bildpunkten desselben Bildes einerseits und den Werten einer zweiten Gruppe von den Bildpunkten der ersten Gruppe des vorangehender. Bildes entsprechenden Bildpunkten andererseits darsteilen, daß Mittel zum Vergleich der einzelnen Differenzwerte mit einem ersten numerischen Bezugswert und ein Zähler zum Zählen dar den ersten Bezugswert übersteigenden Differenzwe* te vorgesehen sind, daß eine Auswertschaltung vorgesehen ist, die das Ergebnis des Zählers mit zweiten Bezugswerten vergleicht und entsprechend dem Vergleichs-Ergebnis eine Steuerspannung zur Auswahl der Ausgänge der Filter liefert

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine Vergleichsschaltung enthält, deren erster Eingang mit dem Eingang des Detektors und deren zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Bildspeichers verbunden ist, dessen Eingang mit dem Eingang des Detektors verbunden ist daß die Vergleichsschaltung Rechenmittel zur Erzeugung einer Gruppe von numerischen Differenzwerten enthält, die die Differenzen zwischen den numerischen Werten einer ersten Gruppe von Bildpunkten mit dem anfallenden verarbeiteten Bildpunkt und den benachbarten Bildpunkten derselben Zeile einerseits und den entsprechenden numerischen Werten einer zweiten Gruppe von den Bildpunkten der ersten Gruppe des vorangehenden Bildes entsprechenden Bildpunkten andererseits darstellen, daß eine mit Gewichten versehene Summe der Differenzwerte gebildet v/ird, daß Mittel zum Vergleich der von den Rechenmitteln gelieferten Summenwerte mit einem Bezugswert vorgesehen sind und diese Vergleichsmittel ein Steuersignal zur Auswahl der Ausgänge der Filter liefern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung einen Steuereingang aufweist, der mit dem Si-mereingang der numerischen Verarbeitungs-Schaltung verbunden ist und ein Steuersignal für die Koeffizienten der Gewichte der Rechenschaltung abgibt, wobei das Steuersignal nach den Ansprüchen 7 oder 8 in einem Detektor erzeugt wird.