DE2907992A1

DE2907992A1 - Verfahren zur behandlung von videodaten

Info

Publication number: DE2907992A1
Application number: DE19792907992
Authority: DE
Inventors: Kenneth A Huelsman
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1978-03-07
Filing date: 1979-03-01
Publication date: 1979-09-13
Also published as: JPS54126422A; AU522345B2; NL7901824A; GB2016237B; FR2419629A1; AU4468379A; ATA167279A; GB2016237A; US4215414A; FR2419629B1; AT379479B

Description

Anmelderins Stuttgart, d„ 28. Febr. 1979

Hughes lircraft Company P 3679 S/Bn Centinela Avenue and

Teale Street

Culver City, Calif., V.St.A.

Vertreter:

Kohler-Schwindling-Späth
Patentanwalt β
Hohentwielstr. ^1
7000 Stuttgart-!

Verfahren zur Behandlung von Videodaten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung der aus einem Digitalspeicher zum Zweck der Darstellung zeilenweise abgelesenen Videodaten. Es gibt viele Gründe zur Verwendung eines digitalen Systems zur Videodarsteilung» Ein Grund besteht darin_s daß eine digitale Verarbeitung der Videosig-

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nale mehr Möglichkeiten zur Abtastschema-Umsetzung bietet als eine analoge Umsetzerröhre. Ein digitales Videosystem hat jedoch seine eigenen Probleme. Ein Hauptproblem besteht darin, daß die quantisierten Bildelemente (Pixel) bei der Darstellung ein quantisiertes oder strukturiertes Bild ergeben·

Ein digitales System zur Darstellung von Videosignalen erfordert daher eine Behandlung der digitalen Videosignale, durch die die strukturierten Ausgangssignale derart transformiert werden, daß die Gauss-Charakteristik eines analogen Ausgangssignales nachgebildet wird« Die Darstellung der so transformierten digitalen Ausgangssignale ergibt dann die Bildcharakteristik eines analogen Videosysterns» Der Vorteil einer solchen Behandlung besteht nicht nur in einer Reduktion des Quantisierungs-Effektes bei der Darstellung, sondern auch in einer Redaktion des Bildflimmerns, wie es für digitale Darstellungssysteme typisch ist.

Bisher erfolgte die Transformation digitaler Ausgangssignale gewöhnlich durch eine Analog-Filterung, um die quantisierten Pixel zu glätten. Diese Art der Technik hat jedoch den Nachteil, daß die Glättung nur längs der Horizontalachse erfolgt. Weiterhin treten bei der Anwendung von Analogfiltern Phasenverschiebungen und Zeitkonstanten auf, welche nicht die gewünschte Gauss-Charakteristik ergeben. Um ein digitales Videosignal in ein Ausgangssignal zu transformieren, das in seinen Eigenschaften einem analogen Videosignal nicht nachsteht, wäre eine Filterung längs beider Achsen erforderlich. Eine solche Filterung ist jedoch durch Anwendung eines Filters, das ein digitales Videosignal in ein analoges Videosignal transformJart, nicht möglich.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein digi-

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tales Yideosignal so zu behandeln, daß es in seiner Charakteristik einem analogen Videosignal gleicht, wie es von eimer Kamararöhre oder einer Umsetzerröhre geliefert wird»

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zum Wert jedes Bildelementes P eine aus dem Digitalspeicher ausgelesene Zeile L ein Bruchteil der Summe der Werte von Bildelementen, die in N-Zeilen, welche der Zeile L wenigstens auf einer Seite benachbart sind, wenigstens teilweise auf das Bildelement P vertikal ausgerichtet sind, addiert wird, und daß außerdem zu dem derart korrigierten Wert des Bildelementes P ein vorbestimmter Bruchteil der Summe der in der gleichen Weise korrigierten Werte der dem Bildtelement P zu beiden Seiten in der gleichen Zeile L benachbarten N Bildelemente addiert wird.

Auf diese Weise wird der Wert eines Bildelementes P sowohl unter Berücksichtigung der in Zeilenrichtung benachbarten als auch der senkrecht zur Zeilenrichtung benachbarten BiIdelemente korrigiert, so daß für jedes Bildelement eine Pseudo-Gauss'sche-Verteilung längs beider Darstellungsachsen erzielt wird. Bei der Darstellung jeder beliebigen Zeile findet auch eine partielle Darstellung der Information statt, die sich in den wenigstens unmittelbar benachbarten Zeilen befindet. Ebenso wird in jeder Zeile bei der Darstellung der einzelnen Bildeleiaente die Information berücksichtigt, die in den unmittelbar benachbarten Bildelementen enthalten ist. Diese teilweise Abbildung der Umgebung bei der Darstellung jedes Bildelementes einer Zeile führt zu einer Nachbildung der Gauss-Charakteristik eines Analogsystems,

Das erfindungsgemaße Verfahren kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, daß für eine gegebene Zeile L wenigstens die Zeile L + 1 aus dem Digitalspeicher ausgelesen und vor-

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zugsweise' diese Zeile um ein Zeilen-Abtastintervall verzögert wird, während die Zeile L über einen Demultiplexer ausgelesen wird, um am Ausgang der Verzögerungseinrichtung eine Zeile Videodaten L - 1 zu haben, die Pixel nach Pixel zur Zeile L + 1 addiert wird, wobei ein bestimmter Gewichtungsfaktor W angewendet wird, der kleiner als 1 ist. Ein typischer Wert für den Gewichtungsfaktor ist 0,5· Danach werden die resultierenden, gewichteten Summen für die Pixel der Zeile L duch zwei hintereinander geschaltete Verzögerungsglieder geleitet, deren Verzögerungszeit gleich der Dauer eines Pixels ist, um auf diese Weise benachbarte Pixel P - 1 und P + 1 zur Addition zu jedem Pixel P zur Verfügung zu stellen. Wiederum wird ein vorbestimmter Gewichtungsfaktor W angewendet, der kleiner als 1 und typischerweise gleich 0,5 ist, mit dem Ergebnis, daß zu dem Wert jedes Pixels nicht nur benachbarte Pixel in der Vertikal- und Horizontal-Achse beitragen, sondern auch die diagonal benachbarten Pixel, so daß eine Gauss-Verteilung in der gesamten Umgebung des Pixels, und zwar Pixel für Pixel, angenähert wird, während die Darstellung stattfindet.

Die Erfindung hat auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gegenstand, die von solchen Verzögerungsleitungen Gebrauch macht. Bei einer besonders einfachen und wirksamen Ausführungsform einer solchen Vorrichtung wird auf die Verzögerungsleitung verzichtet, die zur Behandlung der Zeile L - 1 dient. In diesem Fall werden die Zeilen L und L + 1, wie zuvor beschrieben, unter Anwendung eines Demultiplexers aus dem Digitalspeicher ausgelesen. Diese einfache Ausführungsform ergibt eine einsinnige vertikale Filterung und eine zweisinnige horizontale Filterung, die in der Praxis der Wirksamkeit einer vollständigen Filterung unter Verwendung der drei Zeilen

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L - 1, L und L + 1 nahekommt«, Stattdessen können auch alle drei Zellen L-I₁L und L + 1 ausgelesen und zur Koinzidenz gebracht werden, wobei noch durch geeignete Verzögerungsgliecler ©ine Verschiebung der Zeile L gegenüber den Zeilen L - 1 «ad L + 1 um ein halbes Pixel stattfinden kann, um bei der Fertikal-Filtrierung zwei Paare einander diametral gegenüberstehender Pixel zu erfassen anstatt nur eines Paares· Eiae vollständige Filterung kann auch ohne eine _g Zeilen verzögerung erzielt werden, indem ein Demultiplexer benutzt wird,, rau Bildelemente aus allen drei Zeilen auszulesen und die gewichtate Summe einander entsprechender Pixel aller drei Zeilen unmittelbar zu bilden*

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ätisführungsbeispiels« Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen die Erfindung einzeln, für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden« Es zeigen s

Fig» 1 das Blockschaltbild einer Anlage, bei der die Erfindung anwendbar ist,

Fig. 2 das Diagramm eines typischen, analogen Videosignals,

Fig« 3 das Diagramm eines durch Quantisieren des Videosignals nach Fig« 2 erzeugten digitalen Videosignals und das durch analoges Filtern dieses Signals erzeugbaren Ausgangssignals,

Fig«, if das Diagramm des dem digitalen Signal nach Fig» 3 entsprechenden digifalen Signals nach Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

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Fig. 5» 6 und 7 verschiedene Diagramme zur Erläuterung der Erfindung,

Fig# 8 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Grundsätze des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig# 9 das Blockschaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 10 das Zeitdiagramm von Signalen, die in der Vorrichtung nach Fig. 9 auftreten, und

Fig. Π das Blockschaltbild einer Varianten der Ausführungsform nach Fig. 9·

Bevor eine bevorzugte Ausftihrungsform der Erfindung beschrieben wird, sollen zunächst der Zweck und die Vorteile der Erfindung anhand Fig. 1 erläutert werden. Der Endzweck besteht darin, die erwünschte weiche Bildcharakteristik einer Analog-Darstellung anzunähern, wie sie von einem Ultraschallsystem 10 geliefert wird, wie es beispielsweise in der US-PS 38 6if 660 beschrieben ist, bei dem X-, Y- und θ -Informationen Koordinatendaten für ein analoges Videosignal Z bilden. Diese Information wird von einem Analog/Digital- und Abtastschema-Umsetzer 12 dazu benutzt, das Videosignal Z in digitale Form (Z-Daten) in einem Koordinatensystem umzusetzen, das auf ein Sichtgerät bezogen ist und X- und Y-Adressen für jedes Bildelement (Pixel) umfaßt. Die X- und Y-Adressen werden dazu benutzt, die Video- oder Z-Daten in einem Hauptspeicher 16 zu speichern, aus dem die Daten zur Darstellung zeilenweise ausgelesen werden. Die Darstellung erfolgt in Halbbildern, von denen das eine die geradzahligen und das andere die ungeradzahligen Zeilen umfaßt. Eine Steuereinheit 18 synchronisiert die Operation des Analog/

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Digital- und Äbtastschema-Uffisetzers 12 und des Hauptspeichers 16 bei der Speicherung der Yldeodaten· Eine zweite Steuereinheit 20 synchronisiert die Operation des Hauptspeichers »it dem Sichtgerät während des Lesens der Videodaten·

Die Videodaten könnten unmittelbar so zur Darstellung verwendet werden_s wie sie aus dem Hauptspeicher 16 ausgelesen werden. Es hat jedoch jedes Pixel einen von 2ⁿ quantisierten Werten_s wenn η die Anzahl der Stellen oder Bits der Binärzahl angibt, welche die Z-Daten bildet. Daher ist das von dem ültraschallsystem 10 oder einer ähnlichen Signalquelle, wie beispielsweise einer TV-Kamera, wie es in Fig» 2 dargestellt ist_s quantisiert. Fig» 3 zeigt ein typisches quantisiertes Videosignal« Jedes Pixel ist als η-Bit umfassende Zahl gespeichert, welche den quantisierten Pegel des Videosignals zu der Zeit angibt, zu der das Signal zur Bildung des Pixels abgetastet wurde. Wenn das quantislerte Signal nach Fig· 3 zur Darstellung benutzt würde, so hätte das erzeugte Bild ein quantisiertes oder strukturiertes Aussehen, während das natürliche Videosignal tatsächlich eine Gauss-Charakteristik aufweist. Dies ist besser verständlich, wenn ein einziger Impuls oder ein Video-Ereignis betrachtet wird, der nach der Quantisierung ein Rechteck-Video-Ereignis oder -Impuls erzeugt· Wenn das Ereignis als Rechteckwelle über mehrere Pixel und Zeilen dargestellt wird, ist das Ergebnis ein ziemlich "hartes¹¹ Bild mit einer Schärfenkante und gleichförmigem Graupegel. Das Problem besteht darin, daß auf diese Weise dasJEreignis nicht in der Weise dargestellt wird, wie man es erwartet, weil die analoge Quelle, die ein einzelnes Video-Ereignis bildet, gewöhnlich eine Gauss-Charakteristik aufweist.

Die wichtige Eigenschaft von analogen Videosignalquellen be-

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steht darin, daß bei einem einzelnen, impuls- oder rechteckförmigen Videoereignis das analoge Videosignal im wesentlichen gleiche verrundete Flanken zu beiden Seiten des Hauptimpulses aufweist, welche auf die Gauss-Charakteristik der Analogsignalquelle zurückzuführen sind. Daher stellt das quantisierte Signal nach Fig. 3 nicht eine ausreichend treue Reproduktion des Analogsignales dar. In gewissem Umfang kann Abhilfe durch die Anwendung eines Analogfilters für das Video-Ausgangssignal des Darstellungssystems bringen. Das resultierende Signal ist in Fig. 3 gestrichelt dargestellt. Dieses Signal weist jedoch gegenüber dem ursprünglichen analogen Videosignal nach Fig. 2 noch erhebliche Verzerrungen auf. Daher wird die Anwendung eines digitalen Filterverfahrens vorgezogen, um eine genauere quantisierte Reproduktion des analogen Videosignals zu erzielen, wie es Fig. k zeigt, indem ein einzelnes Videoereignis mit einer Flanken-Charakteristik versehen wird, die einer analogen Signalquelle entspricht. Diese digitale Filterung wird anhand der Figuren 5, 6 und 7 näher erläutert.

Fig. 5 zeigt ein kleines Quadrat, das ein einzelnes Videoereignis darstellt, das horizontal abgetastet wird. Bei der Abtastung spricht ein analoges System, beispielsweise eine Fernsehkamera, außer in der Zeile L in gewissem Umfang auch in den Zeilen L - 1 und L + 1 an, wie es Fig. 6 zeigt. Die stärkste Reaktion erfolgt in der Zeile L. Die Reaktionen in den Zeilen L - 1 und L + 1 beruhen darauf, daß in den dem Ereignis benachbarten Zeilen die Ausläufer des Impulsereignisses festgestellt werden. Eine ähnliche Anspreeh-Charakteristik existiert auch in der Zeile L für die Bildelemente, die dem Ereignis vorausgehen und nachfolgen. Dies liegt daran, daß die Flanken des Impulses im Vergleich zur Impulslänge (Abtastintervall) langsam ansteigen und abfallen. Wenn die Signale analog verarbeitet werden, wird das Ereignis mit

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stetigen Übergängen als flimmerfreier Fleck dargestellt,, Wenn jedocii zur Verarbeitung in digitaler Form eine Abtastung und Quantisierung stattfindet, sind die Signale in der vorhergehenden und der folgenden Zeile sowie auch in den vorhergehenden und folgenden Bildelementen Null, woraus eine harte Barstellung des Ereignisses resultiert.

Um die Darstellung bei einem System .zu verbessern^ das von einer digitalen Verarbeitung der Videosignale Gebrauch asacht, beispielsweise zum Zweck der Abtastscheaa-Umsetzung, bewirkt die Erfindung ein digitales Filtern sowohl in Horizontal- als auch in Vertikalrichtung» um die benachbarten Bildeleaente in den Zeilen L - 1 und L + 1 sowie auch benachbarten Bildelementen in den Spalten P - 1 und P + 1 mit einer gewissen Amplitudenhöhe zu versehen, durch welche die Gänse-Charakteristik der Signalquelle angenähert wird. Das Ergebnis ist ein vermindertes Flimmern der Darstellung und ein weicheres, ausgeglicheneres Bild, das dem weichen, flimmerfreien Bild sehr ähnlich ist, das bei analoger Signalverarbeitung erzielt wird« Die digitale Filterung sowohl in Horizontal- als auch in Vertikalrichtung bewirkt die digitale Behandlungseinheit 22 in FIg₉ 1 in solcher Weise, daß für die in Fig, 7 dargestellte, 3x3 Pixel enthaltende Matrix das zentrale Pixel E (Zeile L₉ Spalte P) einen Wert erhält, der von dem Gewichtungsfaktor W abhängt, der bei der Addition von Pixeln in vertikaler und horizontaler Sichtung nach folgpider Beziehung angewendet wirds

P_L = E + W (B + D + F + H) + W² (A + C + G + J).

Der Gewichtungsfaktor ist kleiner als 1_β Wird W = 0,5 angenommen „ ergibt sich für den Wert des Pixels

P_L = E + 0_s5 (B + D + F + H) + 0,25 (A + C +' Q + J).

&/ ο

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Wird angenommen, daß alle Pixel A bis J den der Maximalamplitude entsprechenden Wert 1 haben, dann hat das Pixel E im Zentrum den Wert

P_L = 1 + 0,5 U) + 0,25 U) = if·

Dies bedeutet eine Ausdehnung des Graustufen-Bereiches, den der Digital/Analog-Umsetzer für das Sichtgerät aufweisen muß, um das Vierfache. Wird der Gewichtungsfaktor auf 0,25 für benachbarte Pixel reduziert, erhält das Pixel den Wert

P_L = E + 0,25 (B + D + F + H) + 0,0625 (A + C + G + J).

Wird wiederum der Maximalamplitude der Wert 1 zugeordnet, ergibt sich für den Pixelwert

P=I+ 0,£_5 U) + 0,0625 U) = 2,25.

Dieser Wert wird als realistisch sowohl im Hinblick auf das FiItervermögen in Horizontal- und Vertikalrichtung sowie auf die Reduktion des Flimmerns bei einem mit Halbbild-Darstellung arbeitenden System angesehen. Die Größe des "Gauss-Wertes", der zu addieren ist, kann entweder durch Verschieben der Addierbits in einem digitalen Addierer oder durch Ausführen einer aufwendigeren Multiplikation eingestellt werden. An die Stelle der Multiplikation kann auch die Division mit dem Reziprokwert des Gewichtungsfaktors treten. Es wäre auch möglich, getrennte Digital/Analog-Umsetzer für B, D, F und H sowie für A, C, G und J zu verwenden, denen eine analoge Addition folgt. Eine weitere Verbesserung kann erzielt werden, indem die Zeile links gegenüber den Zeilen L - 1 und L + 1 um ein halbes Pixel beispielsweise nach links verschoben wird und dann in analoger Weise ein digitales Filtern mit allen benachbarten Pixeln stattfindet. Eine wei-

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tere Verbesserung könnte erzielt werden, indem die Verarbeitung zur Gewinnung einer Pseudo-Gauss-Charakteristik
über mehr als eine Zeile zu jeder Seite und über mehr als ein Pixel zu jeder Seite des darzustellenden Pixels nach
den gleichen Grundsätzen erfolgt.

Bevor eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben wird, wird die Organisation einer solchen Vorrichtung zunächst anhand Fig. 8 erläutert, die einen Hauptspeicher für das digitalisierte Videosignal eines Systems zur Bilddarstellung mit Puffer-Verzögerungsleitungen 3^- verbunden ist, welche die aus dem Hauptspeicher 50 ausgelesenen
Videosignale aufnehmen und gleichzeitig drei Zeilen zwei
Addierern 3k und 36 nach dem folgenden Muster zuführen:

Ungeradzahliges Halbbild

L-I

0 2

1 3

L+1 2

Vy 17

16 18

Geradzahliges 1 Halbbild

16

15 1?

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Die Zeilen L - 1 und L + 1 werden von einem binären Addierer 3k addiert, dessen Ausgangssignal durch 2ⁿ dividiert und dann mittels des binären Addierers % zur Zeile L addiert wird. Diese Addition erfolgt pixelweise. Die N-Bit jedes Pixels werden parallel verarbeitet. Demgemäß versteht es sich, daß alle digitalen Datenleitungen aus N-Bit-Leitungen bestehen. Ein typischer Wert für N ist if. Wenn das Ausgangssignal des Addierers 3k »it dem Faktor 0,25 zu gewichten ist, muß dessen Ausgangssignal durch 2 a k dividiert werden. Dies erfolgt einfach dadurch, daß die N - 2 höchststelligen Bits zu den N - 2 niedrigstelligen Bits des Pixelertes der Zeile L addiert werden. Werden beispielsweise if-Bit-Pixel angenommen, so kann die Maximalzahl der Bits in einer Summe 5 sein. Durch Addieren der drei höchststelligen Bits zu den drei nürigstelligen Bits des if-Bit-Plxels der Zeile L wird die Summe effektiv durch if dividiert, was einer Multiplikation mit dem ßewichtungsfaktor 0,25 gleich ist. Das vertikal gefilterte Video-Ausgangssignal des Addierers 36 wird dann zwei Addierern 38 und kP über Verzögerungsglieder 42 zugeführt, denen die Videodaten jeweils einer Zeile Pixel nach Pixel zugeführt werden und die diese Daten den Addierern nach dem folgenden Schema darbieten:

P-I P P+1 0 1 2

13	14	15
14		16
15	16	1?

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Der Addierer 38 summiert die Werte der Pixel P - 1 und P ■*· 1, während der Addierer kO die Summe nach einer Division durch den fieziprokwert des Gewichtungsfaktors zu dem Wert des Pixels P addiert, um so den Pixelwert zu bilden, der einen Digital/Analog-Ümsetzer zur Darstellung zugeführt wird. Es sei bemerkt, daß bei der vertikalen Filterung die zu behandelnden Zeilen die ungeradaahligen (oder geradzahligen) Zeilen und ihre benachbarten Zeilen sind, was zumindest das Auslösen der Zeilen L und L + 1 sowie das Speichern der Zeile L + 1 um eine zusätzliche Zeilendauer erfordert, damit sie zum Filtern der nächsten Zeile zur Verfügung steht. Dies erfordert das Einlösen jeder Zeile L unmittelbar in den Addierer 36, während sie um eine Zeilendauer verzögert wird, bevor sie dem anderen Addierer 3k zugeführt wird. Außerdem wird eine andere Verzögerungsleitung benötigt, u» die eine Verzögerungsleitung mit dem Eingang des Addierers 3k zu verbinden· Bei dieser Lösung besteht das Problem, daß die ersten beiden Zeilen eine ordnungsgemäße Vertikalfilterung erfahren· Es ist daher vorzuziehen, die Zeilen L und L + 1 im Multiplex auszulesen und sie nach einer Entflechtung den Addierern 3k und 36 zuzuführen, wobei nur die Zeile L + 1 in einer Verzögerungsleitung zur Verwendung während des nächsten Zeilen-Abtastzyklus gespeist wird, um die Zeile L - 1 dem Addierer 36 -darzubieten. In diesem Fall wird nur die erste Zeile jedes Halbbildes nur teilweise gefiltert, jedoch kann dies in Kauf genommen werden. Tatsächlich kann eine einfache, aber wirksame Ausführungsform auf die eine Zeilenverzögerung verzichten und nur von den Zeilen L und L + 1 Gebrauch maden. Das Ergebnis ist eine einsinnige vertikale Filterung, die in der Praxis der Wirksamkeit des vollständigen Filters sehr nahe kommt· Eine andere Alternative besteht darin, alle drei Zeilen L - 1 , L und L' + 1 im Multiplex zu

lösen und dann vor der Zuführung zu den Addierern zu trennen· Das Ergebnis wäre eine vollständige, zweisinnige Vertikalfilterung von der ersten Zeile an und ohne Anwendung einer Verzögerungsleitung. Die bevorzugte Ausführungsform, die anhand Fig. 9 beschrieben wird, macht jedoch vom Auslesen der Zeilen L und L + 1 im Multiplex und von der Verwendung einer Verzögerungsleitung zur Speicherung der Zeile L + 1 Gebrauch, die beim nächsten Zeilen-Abtastzyklus als Zeile L - 1 verwendbar ist.

Die horizontale Filterung wird durch die Anwendung verschachtelter Halbbilder, durch die das Flimmern des dargestellten Bildes vermindert werden soll, nicht kompliziert. Demgemäß brauchen die Verzögerungsglieder i\2. nach Fig. 8 nur aei Verzögerungselemente zu enthalten, nämlich ein Element ^2a, das eine Verzögerung von der Dauer eines Pixels bewirkt, um das Pixel P dem Addierer 40 zuzuführen, und ein Element IfEb mit einer Laufzeit, die der Dauer von zwei Pixeln gleich ist, um das Pixel P + 1 dem Addierer 38 zuzuführen. Das Pixel P - 1 wird dem Addierer 38 in der dargestellten Weise unmittelbar zugeführt. Da jedes Pixel aus einem Wort mit N-Bits besteht, die parallel verarbeitet werden, kann eine Verzöge- ' rung um die Dauer eines Pixels mit Hilfe von N-Flip-Flops erfolgen, während eine Verzögerung um die Dauer von zwei Pixels mit zwei hintereinander geschalteten Sätzen von je N-Flip-Flops erzielt werden kann. Die Puffer-Verzögerungsleitungen 32 könnten in entsprechender Weise durch eine entsprechende Anzahl von liintereinander geschalteten Flip-Flop-Sätzen verwirklicht werden, von denen jeder Satz ein Pixel aufnimmt. Die Videodaten wurden dann in diesen Verzögerungseinrichtungen und Addierern in Abhängigkeit von Taktimpulsen verarbeitet, wie es bei synchronen digitalen Anlagen allgemein üblich ist.

Eine bevorzugt« Ausffthriragsiorai -zur VeKarbsitung digitaler

BAD ORIGIN^¹·

Videosignale wird nun anhand Fig® 9 erläutert, in der der Hauptspeicher 10 im wesentlichen dem Hauptspeicher 16 nach Fig· 1 entspricht. Der Rest der Schaltung umfaßt dann die digitale Behandlungseinheit 22 mit einer Steuereinheit ^i+, welche die in Fig· 10 dargestellten Steuersignale zur synchronen Steuerung des Hauptspeichers und der digitalen Behandlungseinheit liefert.

Das erste von der Steuereinheit l+k gelieferte Taktsignal ist ein Signal BEAD MODE, welches den Hauptspeicher 43 zum Auslesen zweier Zeilen freigibt. Das Auslesen erfolgt im Multiplex Pixel nach Pixel zuerst eine Zeile L für eine Adresse Y ADDR und dann die nächste Zeile L + 1 für ein Halbbild» Es sei bemerkt, daß die Zeile L eine ungeradzahlige (oder geradzahlige) Zeile für die Halbbilddarstellung und die nächste Zeile eine geradzahlige (oder ungeradzahlige) Zeile ist. Die im Multiplex aus dem Hauptspeicher 10 ausgelesenen Daten werden von einem dem Multiplexer 46 aufgrund eines Steuersignals DEMUX entflochten. Die Adressen der Pixel werden durch ein Signal X ADDR gesteuert, das periodisch erhöht wird, um das gleichzeitige, parallele Auslesen von sechzehn Pixels zu bewirken. Der Demultiplexer stellt die Pixeldaten für die Zeilen L und L + 1 auf getrennten Leitungen zur Verfügung. Die ausgelesenen Pixeldaten werden zunächst aus einer parallelen Form in die serielle Form durch Parallel/Serien-Umsetzer 48, 50 und 52 transformiert, jedoch werden die Bits jedes einzelnen Pixels auch weiterhin parallel behandelt. Für die Entflechtung sind zwei Steuersignale LOAD A und LOAD B vorgesehen, die den Parallel/Serien-Umsetzern 50 und 52 zugeführt werden, damit der eine geladen werden kann, während die Signale aus dem anderen hinausgeschoben werden, jedoch wird für den Parallel/ Serien-Umsetzer 48 nur ein Steuersignal LOAD (L + 1) erzeugt. Demgemäß liefert der Umsetzer 48 die entflochtene Zeile L + 1,

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während die Umsetzer 50 und 52 zusammen die entflochtene Zeile L liefern· Für die Zeile L werden zwei Parallel/ Serien-Umsetzer benötigt, weil die Pixel einer Zeile L in einem Umsetzer für eine Zeit gehalten werden muß, die mit den Pixels der nächsten Zeile L überlappt, damit die Pixels der gegebenen Zeile L und der Zeile L + 1 aus den Umsetzern i+8 und 50 oder 52 synchron ausgegeben werden.

Das Ausgangssignal (Zeile L + 1) des Parallel/Serien-Umsetzers IfS wird unmittelbar einem Addierer 5k und einer Verzögerungsleitung % zugeführt, welche eine Signalverzögerung von der Dauer einer Zeilendarstellung bewirkt. Bei der Verzögerungsleitung kann es sich um ein Schieberegister mit N-Stufen für eine Pixelzeile handeln, wobei jede Stufe N-Bits umfaßt, also um ein Schieberegister von N-Bit-Breite. Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 56 wird dem Addierer 5k zugeführt, der die Pixel der Zeilen L + 1 und L-I addiert. Die letztsteiligen N-I Bits werden einem Addierer 58 zugeführt, damit sie zu der vom Umsetzer 50 oder 52 über einen Multiplexer 60 zugeführten Pixel der Zeile L addiert werden. Ob die Zeile L vom Umsetzer 50 oder 52. zugeführt wird, hängt davon ab, welches von zwei Verknüpfungsgliedern G2 und Q 3 zur Übertragung von Taktimpulsen zu den Parall/Serien-Umsetzern (Schieberegistern) 50 und 52 freigegeben ist. Es sei bemerkt, daß der Parallel/Serien-Umsetzer k8 fortlaufend Taktimpulse empfängt. Die UND-Glieder G2 und G3 werden abwechselnd durch ein Signal SHIFT A/B und dessen Komplement freigegeben, das von einem NICHT-Glied 61 erzeugt wird. Das Signal SHIFT A/B wird auch dem Multiplexer 60 zugeführt, um die Zeile L dem Addierer 58 vom Umsetzer 50 zuzuführen, wenn dieser Taktimpulse über das Verknüpfungsglied G2 empfängt, oder vom Umsetzer 52, wenn dieser Taktimpulse über das Verknüpfungsglied G3 empfängt. Das Signal SHIFT A/B steuert daher nicht nur die Zuführung der Taktimpulse zu den Um-

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setzern 50 und 52, sondern verbindet auch deren Ausgänge abwechselnd mit dem Addierer 58·

Das serielle Ausgangssignal des Addierers 58 wird zuerst einem Verzögerungselement 62 zugeführt, dessen Laufzeit gleich der Dauer von einem Pixel ist und das aus einer Bank von N-Flip-Flops bestehen kann, und dann zu einem zweiten gleichen ¥erzögerungselement 6^· Demnach erscheinen gleichzeitig am Eingang des ersten Verzögerungselementes das Pixel P + 1 und an den Ausgängen des ersten bzw, zweiten Verzögerungselementes die Pixel P und P-T, Die Pixel P + 1 und P - 1 werden im Addierer 66 addiert, und es wird die Summe (P + 1 )+ (P - 1) im Addierer 68 zum Pixel P addiert. Das Ausgangssignal des Addierers wird einem Digital/Analog-Umsetzer 70 zugeführt, der ein analoges Video-Ausgangssignal liefert, welches durch ein Zeilen-Synchronisationssignal SYNC gesteuert wird, welches das Ausgangssignal des Digital/Analog-Umsetzers zwischen den Zeilenabtastungen einer nicht dargestellten Kathodenstrahlröhre austastet.

Wie oben angegeben, kann eine einsinnige vertikale Filterung in Verbindung mit einer zweisinnigen horizontalen Filterung mit Erfolg benutzt werden» Zu diesem Zweck genügt es, die Verzögerungsleitung 56 und den Addierer 3k zu entfernen, so daß die Pixelwerte der Zeile L + 1, multipliziert mit einem Gewichtui^faktor W, unmittelbar zu den Pixelwerten der Zeile L addiert werden, wie es Fig. 11 zeigt. Der übrige Teil der Ausführungsform nach Fig. 9 bleibt unverändert.

Obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und dargestellt worden sind, versteht es sich, daß dem Durchschnittsfachmann ohne weiteres zahlreiche Änderungen und Modifikationen zur Verfugung stehen. Beispielsweise wurde die Filterung für eine Gruppe von 3x3 Pixels für jedes

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Pixel einer dargestellten Zeile bzw. für eine Gruppe von 3x2 Pixels im Fall einer einsinnigen vertikalen Filterung oder deren Äquivalente im Fall einer Verschiebung
der Zeile L gegenüber den Zeilen L - 1 und L + 1 behandelt. Es versteht sich, daß die Filterung auch über eine größere Gruppe von NxN Pixels stattfinden kann, in der N beispielsweise 5 bedeuten kann.

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Claims

Patentansprüche

1· Verfahren zur Behandlung der aus einem Digitalspeicher zum Zweck der Darstellung zeilenweise ausgelesenen
Yldeodaten, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wert jedes Bildelemantes P einer ausgelesenen Zeile L ein Bruchteil der Summe der Werte von BildeJanenten, die in N-Zeilen, welche der Zeile L wenigstens auf einer Seite
benachbart sind, wenigstens teilweise auf das Bildelement P vertikal ausgerichtet sind, addiert wird und daß außerdem zu dem derart korrigierten Wert des BiIdelemeiites P ein vorbestimmter Bruchteil der Summe der
in der gleichen Weise korrigierten Werte der dem BiIdelement P zu beiden Seiten in der gleichen Zeile L benachbarten Ii Bildelemente addiert wird»
2.m Yerfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wert jedes Bildelementes P ein Bruchteil der Summe der Werte von Bildelementen addiert wird, die in jeweils N der Zeile L zu beiden Seiten benachbarten Zeilen angeordnet sind.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß N = 1 ist.

if. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wert jedes Bildelementes P ein Bruchteil der Summe der Werte der Bildelemente
addiert wird, die dem Bildelement in der vorhergehenden Zeile L - 1 und in der folgenden Zeile L + 1 diametral gegenüberliegen.

5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Speicher während des gleichen Zeitintervalles zur Darstellung der Zeile L die

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benachbarten Zeilen L und L + 1 ausgelesen und Bruchteile der Werte der Bildelemente der Zeile L +· 1 zu den Werten der entsprechenden Bildelemente in der Zeile L addiert werden.

6· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche für eine verschachtelte Darstellung, bei der zunächst alle geradzahligen Zeilen in einem ersten Halbbild und dann alle ungeradzahligen Zeilen in einem zweiten Halbbild dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Speicher während des gleichen Zeitintervalles zur Darstellung der Zeile L zwei benachbarte Zeilen L und L + 1 ausgelesen werden und die Zeile L + 1 um einen Zeitintervall verzögert wird, damit sie zur Verarbeitung als Zeile L - 1 zur Verfugung steht, wenn ein folgender Zeilensatz zur_ Darstellung der nächsten Zeile aus dem Speicher ausgelesen wird,

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilen L + 1, L und L - 1 nacheinander ausgelesen und die ersten beiden Zeilen L + 1 und · L in Verzögerungsleitungen gespeichert werden, so daß die erste Zeile um zwei Zeilen-Abtastintervalle und die zweite Zeile um ein Zeilen-Abtastintervall verzögert wird und alle drei Zeilen zur Verknüpfung der Werte einander entsprechender Bildelemente gleichzeitig zur Verfugung stehen.

8» Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Videodaten enthaltenden Digitalspeichor und einer Einrichtung zum Auslesen der darzustellenden Videodaten, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Auslesern der Videodaten zum Auslesen einer darzuntßllenden Zeile und wenigstens einer

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benachbarten Zeile für eine der Darstellung vorhergehende Verarbeitung ausgebildet ist und daß Einrichtungen zum Addieren des Wertes jedes Bildelementes P der darzustellenden Zeile zu einem Bruchteil des Wertes eines benachbarten Bildelementes P der benachbarten Zeile zur Erzeugung einer Zeile aus vertikal gefilterten Bildelementen sowie zum Addieren des Wertes jedes vertikal gefilterten Bildelementes zu einem Bruchteil des zu jeder Seite benachbarten Bildelementes P + 1 und P - 1 zur Erzeugung einer Zeile aus vertikal und horizontal gefilterten Bildelementen vorhanden sind.

9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Auslesen der Videodaten zum Auslesen der dargestellten Zeile L und einer benachbarten Zeile L + 1 im Zeitmultiplex ausgebildet und eine Einrichtung zur phasengleichen Entflechtung der Daten in zwei Zeilen, Bildelement pro Bildelement, vorhanden ist,

10· Vorrichtung nach Anspruch 9 für eine Darstellung der Zeilen in verschachtelten Halbbildern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Verzögerung der Zeile L + 1 um ein Zeilen-Darstellungsintervall, so daß die Zeile L + 1 für eine gegebene Zeile L als benachbarte Zeile L - 1 dargeboten wird, die der nächsten zum Zwecke der Darstellung zu verarbeitenden Zeile der Videodaten folgt, und eine Einrichtung zur Addition jedes BiIdelementes P der Zeile L + 1 zu einem entsprechenden Bildelement P der von der Verzögerungseinrichtung gelieferten Zeile L-I vorhanden sind und daß die Addiereinrichtung einen Bruchteil der Summe der Werte des Bildelementes P der Zeile L + 1 und des entsprechenden Bildelementes P der Zeile L - 1 empfängt und zu dem entsprechenden Bildelement P der darzustellenden Zeile L addiert, um eine zweiseitige vertikale Filterung zu bewirken·

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11· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden vor und hinter der die darzustellenden Videodaten enthaltenen Zeile L gelegenen Zeilen L + 1 und
L - 1 gelesen werden und eine Verzögerungseinrichtung
für die im Abstand der Zeilenperiode ausgelesenen Zeilen vorhanden ist, die eine Synchronisation aller drei Zeilen L - 1, L und L + 1 bezüglich der einander entsprechenden Bildelemente bewirkt, und daß die Additionseinrichtungen eine Addition jedes Bildelementes P der Zeile L + 1 zu
dem entsprechenden, von der Verzögerungseinrichtung gelieferten Bildelement P der Zeile L - 1 und weiterhin
eine Addition eines Bruchteils der Summe aus dem Bildelement P der Zeile L - 1 und dem Bildelement P der
Zeile L + 1 zu dem Bildelement P der darzustellenden
Zeile L bewirkt·

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