DE3114275A1

DE3114275A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum verdecken von fehlern in einem digitalen videosignal

Info

Publication number: DE3114275A1
Application number: DE19813114275
Authority: DE
Inventors: Axel 6101 Bickenbach Schulz; Josef Dipl.-Ing. 6110 Dieburg Sochor
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1981-04-09
Filing date: 1981-04-09
Publication date: 1982-11-04
Also published as: JPS57178489A; DE3114275C2; US4485399A

Description

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Rl.-Nr. 1986/81 £~

6.4.1981 FE/PLI/Go/ge

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Verfahren und Schaltungsanordnung zum Verdecken von Fehlern in einem digitalen Videosignal

Standder Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Verdecken von Fehlern in einem digitalen Videosignal gemäß der Gattung des Hauptanspruchs.

Ein solches Verfahren ist aus der Zeitschrift "BBC Research Report", 1976/1, Feb.76, S.1 - 4 bekannt. Dieses bekannte Verfahren bezieht sich auf das Verdecken von Fehlern in einem geschlossen codierten digitalen Farbvideosignal. Dabei werden nur horizontal zum gestörten Bildpunkt angeordnete Bildpunkte zur Ableitung eines Bildpunktes genommen, welcher an die Stelle des gestörten

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Bildpunktes eingefügt wird. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß gemäß dem bekannten Verfahren keine symmetrische Approximation der Werte benachbarter Bildpunkte möglich ist. Damit verbunden kommt es zu Fehlern bezüglich des zeitlichen Ablaufs innerhalb eines mit hoher Datenrate (ca. 100 Mega bit/sec) zu verarbeitenden digitalen Videosignals.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Verfahren ohne prinzipielle Änderungen sowohl zur Verarbeitung der digitalen Leuchtdichte-Komponente als auch zur Verarbeitung der digitalen Farbkomponenten eines getrennt codierten Farbvideosignals dienen kann. Probleme bezüglich des zeitlichen Ablaufs innerhalb der Komponenten bei einer notwendigen Approximations-Änderung eines ebenfalls gestörttn benachbarten Bildpunktes entfallen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch ihre symmetrische Struktur hinsichtlich der Steuerung besonders einfach gestaltet werden kann.

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Zeichnung

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Figuren näher beschrieben und erläutert. Von den Figuren zeigen:

Fig.1 Anordnung eines gestörten Bildausschnitts Fig.2 ein Blockschaltbild gemäß der Erfindung

Fig.3 eine Detailschaltung eines der Mittelwertbildner im Blockschaltbild und

Fig.4 ein Prinzipschaltbild zur Ableitung der Steuersignale im Blockschaltbild.

Beschreibung der Erfindung

In dem gestörten Bildausschnitt, wie er in Fig.1 schematisch dargestellt ist, ist die den gestörten Bildpunkt enthaltene Zeile mit η bezeichnet, die vorhergehende mit n-1, die folgende mit n+1. Durch den einzelnen gestörten Bildpunkt sind eine Anzahl von Bezugslinien gelegt, wovon die Bezugslinie A-A in Zeilenrichtung verläuft, die Bezugslinie B-B senkrecht dazu, die Bezugslinie C-C in Richtung einer Winkelhalbierenden zwischen den vorher erwähnten Bezugslinien und die Bezugslinie D-D in Richtung der anderen Winkelhalbierenden zwischen den beiden ersterwähnten Bezugslinien verläuft. Die in Abtastrichtung vor der Bezugs linie B-B im Umfeld des gestörten Bildpunktes liegenden Bildpunkte sind mit "-" gekennzeichnet, die

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in Abtastrichtung nach der Bezugslinie B-B liegenden Bildpunkte mit dem Zeichen "+". Die im Umfeld des gestörten Bildpunktes unmittelbar angrenzenden Bildpunkte sind in ihrer Zuordnung zu dem gestörten Bildpunkt durch jeweils zwei Komponenten festgelegt: Durch ihre Lage auf der Zeile des gestörten Bildpunktes (n) oder die Zeile davor (n-1) oder die Zeile danach (n+1) und als zweites durch ihre Lage unmittelbar über oder unter dem gestörten Bildpunkt (Bezugslinie B-B) oder davor (-) oder danach ( + ) bestimmt. Nach einer anderen Zählweise kann die Festlegung der Position eines bestimmten ungestör.ten Bildpunktes zum gestörten Bildpunkt auch durch das Bezugslinienkreuz (A-A, B-B, C-C, D-D) in Verbindung mit der Zeilenbezeichnung (n -1, n, n+1) bestimmt sein.

Fig.2 zeigt als Blockschaltbild eine Einrichtung zur Bildung der Ersatzsignale, so daß sie im Falle einer Störung eingesetzt werden können (Fig.2a), und ebenfalls als Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines Ersatzsignals und dessen Zusatz zu dem digitalen Videosignal mit dem Ziel einer möglichst vollständigen Überdeckung des Fehlers (Fig.2b). In Fig.2a wird ein 8-Bit-paralleles serielles digitales Videosignal nacheinander zwei Verzögerungsanordnungen 10, 11 zugeführt, von denen jede das Signal um die Dauer einer Fernsehzeile verzögert. Alle in der X-Ebene befindlichen digitalen Videosignale gehören also zu einer Bildzeile,die in Fig.1 mit n-1 bezeichnet ist, alle digitalen Videosignale in der Y-Ebene sind um dLe Dauer einer Zeile verzögert, gehören also zur Bildzeile n, und die in der Z-Ebene liegenden digitalen Videosignale sind abermals um die Dauer einer Zeile verzögert, gehören also der Bild-

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zeile n+1 an. Die Digitalsignale der X-Ebene werden einer ersten Schieberegisteranordnung 12 zugeführt, deren drei Ausgänge jeweils die Signale mit dem Zeitunterschied eines Bildpunktes repräsentieren. Da die digitalen Videosignale der X-Ebene der Zeile n-1 angehören, stellt das vom ersten Ausgang der Schieberegisteranordnung 12 abgenommene Signal den Bildpunkt £jn-1) -J dar, das am zweiten Ausgang der Schieberegisteranordnung 12 abgenommene Signal den Bildpunkt (n-1) und das vom dritten Ausgang der Schieberegisteranordnung 12 abgenommene Signal den Bildpunkt Qn-1) +] . In gleicher Weise werden die digitalen Videosignale der Y-Ebene einer zweiten 'Schieberegisteranordnung 13 zugeführt, von deren Ausgängen die Bildpunkte [n-J , η, Γη+J abnehmbar sind. Schließlich werden die digitalen Videosignale der Z-Ebene einer dritten Schieberegisteranordnung 14 zugeführt, an deren Ausgängen drei aufeinanderfolgende Bildpunkte der der aktuellen Zeile folgenden Bildzeile n+1 angehören und die bezeichnet sind mit Γ(n+1) -] ,n+1, Γ(η+1) +J . Die an den Ausgängen der Schieberegisteranordnungen 12, 13, 14 anstehenden Signale bilden also den aktuellen Bildpunkt n, sowie die unmittelbar angrenzenden, zu dessen Umfeld zählenden Bildpunkte, und zwar sowohl in der vorhergehenden als auch in der folgenden Bildzeile entsprechend Fig.1.

In der Schaltungsanordnung gemäß Fig.2b zur Bildung des Ersatzsignals sind entsprechend den durch den gestörten Bildpunkt verlaufenden Bezugslinien A-A, B-B, C-C, D-D vier Addierstufen vorgesehen, die entsprechend mit A, B, C, D gekennzeichnet sind. Entsprechend dem Verlauf der

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,-to.

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Bezugslinien in Fig.1 werden die an den Ausgängen der Schieberegister 12, 13, 14 in Fig.2a gebildeten Signale den Eingängen der Addierstufen A, B, C und D zugeführt. So liegt an je einem Eingang einer Addierstufe A das Signal der Bildpunkte (n-1) und (n+), an den Eingängen einer Addierstufe B die Signale der Bildpunkte (n-1) und (n+1), an den Eingängen einer Addierstufe C die Signale der Bildpunkte Γ(n-1) -J und f(n+1) +1 und an den Eingängen einer Addierstufe D die Signale der Bildpunkte [(n-1) +] und [(n+i) Jeder der Addierstufen A, B, C und D ist eine Teilerstufe nachgeschaltet, deren Teilerverhältnis je nach Ansteuerung um den Faktor 2 veränderbar ist. Wird beispielsweise in der Addierstufe A aus den Signalen (n-) und (n+) ein Ersatzsignal entlang der Bezugs linie A-A gebildet, so ergibt sich am Ausgang der digitalen Addierstufe A ein Signal, das bei gleichem Inhalt der beiden zum Ersatz herangezogenen Bildpunkte einen Digitalwert aufweist, der um den Faktor 2 zu hoch ist. Infolgedessen muß in der nachgeschalteten Teilerstufe 15 eine Division mit dem Divisor 2 vorgenommen werden, damit das Signal am Ausgang dieser Teilerstufe einen Digitalwert aufweist, welcher das Mittel zwischen den beiden Eingangssignalen der Addierstufe A darstellt.

Eine Detektion von gestörten Bildpunkten im digitalen Farbvideosignal erfolgt in einem Fehlerdetektor (nicht dargestellt) . Wird ein Bildpunkt von dem Fehlerdetektor als gestört erkannt, wird der Wert des gestörten Bildpunktes auf "Null" gesetzt. Gleichzeitig wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Wert "Null" des in 2 Wertigkeitsstufen unterteilten digitalen Farbvideosignals als Kenn-

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zeichnung für das Vorliegen eines gestörten Bildpunktes herangezogen. Das digitale Farbvideosignal wird somit um eine Wertigkeitsstufe gemindert. Soll diese Minderung des Wertigkeitsbereiches im digitalen Farbvideosignal nicht zugelassen werden, kann das Vorliegen von gestörten Bildpunkten im digitalen Farbvideosignal auch über eine getrennte Signalleitung angezeigt werden.

In den Fällen, in denen der Addierstufe nur ein ungestörtes digitales Eingangssignal zugeführt wird, während ein anderes Eingangssignal infolge einer Störung erfindungsgemäß einen Wert "Null" aufweist, der dem Bildinhalt "schwarz" entspricht, würde die Teilung um den Faktor 2 am Ausgang das Ersatzsignal einen Wert aufweisen, der der Hälfte des einen brauchbaren Eingangssignals entspricht. In diesem Fall wird die Teilerstufe 15 in später noch zu beschreibender Weise so umgeschaltet, daß das Teilerverhältnis von 2 auf 1 geändert wird, d.h., das eine brauchbare Eingangssignal durchläuft die Teilerstufe unverändert und am Ausgang erscheint ein Digitalwert, der dem Eingangssignal entspricht.

In gleicher Weise sind der Addierstufe B der umschaltbare Teiler 16, der Addierstufe C der umschaltbare Teiler 17 und der Addierstufe D der umschaltbare Teiler 18 nachgeschaltet. Die Ausgänge von je zwei Teilerstufen 15 und 16 bzw. 17 und 18 werden einer weiteren Addierstufe zugeführt, und zwar gelangen die Signale der Teilerstufen 15,16 auf die Addierstufe 19, die Signale der Teilerstufen 17 und 18 auf die Addierstufe 20. Hier werden die eingehenden Digitalsignale abermals addiert und bei der Zufuhr zweier brauch-

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barer Signale wird der Ausgang der Addierstufe 20 durch den umschaltbaren Teiler 22 im Wert auf die Hälfte herabgesetzt. Wird dagegen festgestellt, daß durch eine ausgedehnte Störung beide Eingänge einer der Addierstufen A, B, C, D kein brauchbares Ersatzsignal liefert,so wird die entsprechende Teilerstufe 21 oder 22 auf das Teilerverhältnis 1 umgeschaltet, so daß der Ausgang dieser Teilerstufen dem Ausgangssignal einer der Teilerstufen 15, 16, 17 oder 18 entspricht. Die Ausgänge der beiden Teilerstufen 21, 22 werden erneut mit dem Eingang einer Addierstufe 23 verbunden, welcher wiederum einer Teilerstufe 24 mit umschaltbarem Teilerverhältnis nachgeschaltet ist.

Der Teilerstufe 24 ist ein Multiplexer 25 nachgeschaltet, dessen einer Eingang mit dem Ausgang der Teilerstufe 24 verbunden ist und dessen anderem Eingang ein Digitalsignal, das dem Grauwert entspricht, zugeführt ist. Im Bedarfsfalle, nämlich dann, wenn die fortlaufende Addition und Division der Digitalsignale der im Umfeld des gestörten BiIdpunktes liegenden Bildpunkte kein brauchbares Ergebnis zeigt, kann der Wert "Grau" eingegeben werden. Vom Ausgang des Multiplexers 25 führt eine Leitung zu einem Eingang eines weiteren Multiplexers 26, dessen anderer Eingang ein Signal der Bildpunkte £(n+1) +J erhält. Der Multiplexer 26 schaltet zwischen dem die überdeckung des gestörten Bildpunktes bildenden Ersatzsignal und dem Videosignal mit den ungestörten Bildpunkten um. Durch diese Maßnahme werden die mit der Mittelwertbildung verbundenen Auflösungsverluste unterdrückt. Am Ausgang 28 der Gesamtschaltungsanordnung steht dann das cligitalo Videosignal, dessen Fehler verdeckt sind, zur Verfügung.

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Fig.3 zeigt eine aus einem Addierer und nachfolgendem Teiler gebildete Signalverarbeitungsstufe entsprechend Fig.2b. Als Beispiel ist der Addierer A zusammen mit dem Teiler dargestellt. Die dem Addierer A zugeführten Eingangssignale liegen seriell in 8-bit-paralleler Form vor. Diese werden entsprechend ihrer Wertigkeit addiert und zum Teiler übertragen. Je nach der Ansteuerung an dem Punkt I der Teilerstufe 15 werden Umschalter 31 geschaltet, so daß entweder eine Links- oder eine Rechtsverschie.bung im Bitstrom stattfindet und eine entsprechende Änderung des Teilungsverhältnisses von 1 auf 2 und umgekehrt zustande kommt.

Die Ansteuerung der Teilerstufen und Multiplexer erfolgt gemäß Fig.4 nach in einem Speicher festgelegten Bedingungen. Dazu werden die Signale der X-, Y- und Z-Ebene nach dem Durchlaufen der Gatter 42, 43, 44 in Seriell-Parallel-Wandlern 45, 46, 47 in eine bit-parallele Form gebracht und den Eingängen eines ROM-Speichers 41 zugeführt. Entsprechend der Programmierung des ROM-Speichers 41 werden an den Ausgängen I bis VII Signale für die Ansteuerung der Teilerstufen 15, 16, 17, 18, 21, 22, und 24 und an den Ausgängen VIII und IX solche für die Ansteuerung der Multiplexer 25 und 26 abgegeben.

Da gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ein gestörter Bildpunkt durch den Wert "Null" gekennzeichnet ist, bestehen die Gatter 42 - 44 vorzugsweise aus je einer UND-Verknüpfung, welche nur dann ein Signal abgeben, wenn das Vorliegen gestörter Bildpunkte erkannt wird. Dieser zeitlichen Zuordnung folgt mit den Seriell-Parallel-Wandlern 45 - 45 eine quasi 2-dimensionale Zuordnung, die Aussagen

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darüber zuläßt, ob um einen gestörten Bildpunkt benachbarte Bildpunkte enthalten sind, die ebenfalls gestört sind. Die Programmierung des ROM-Speichers 41 erfolgt nun derart, daß die eingangs beschriebenen Bedingungen hinsichtlich der Mittelwertbildung bezüglich der Nachbarsituation um einen gestörten Bildpunkt eingehalten werden.

In dem Blockschaltbild der Figur 2 ist ein Kanal für eine der Komponenten eines getrennt codierten Färbvideosignals dargestellt. Jede Komponente des Farbvideosignals erfordert einen solchen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgestalteten Kanal.

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Claims

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ROBERT BOSCH GMBII, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

Γΐ} Verfahren zum Verdecken von Fehlern in einem digitalen Farbvideosignal, bei welchem gestörte Bildpunkte durch benachbarte Bildpunkte ersetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einer jeden Komponente eines getrennt codierten Farbvideosignal·:.; Mittelwerte von nicht gestörten horizontal, vertikal und diagonal zum gestörten Bildpunkt angeordneten Bildpunkten gebildet werden und daß von den gebildeten Mittelwerten ein gemeinsamer arithmetischer Mittelwert abgeleitet wird, welcher anstelle des Wertes des gestörten Bildpunktes in die Komponente des digitalen
Farbvideosignals eingefügt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den gestörten Bildpunkten der digitale Wert Null zugeordnet wird und daß benachbarte Bildpunkte zu einem vorliegenden gestörten Bildpunkt, welche ebenfalls gestört sind, von der Mittelwertbildung ausgeschlossen werden.
3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung (10) zur Verzögerung des digitalen Videosignals um

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eine Zeilenperiode, eine der ersten Einrichtung nachgeschalteten zweiten Einrichtung (11) zur Verzögerung des digitalen Videosignals um eine weitere Zeilenperiode, ein erstes Schieberegister (12) zur Verzögerung des nicht verzögerten Videosignals um ein, zwei oder drei Bildpunktperioden, ein zweites Schieberegister (13) zur Verzögerung des um eine Zeilenperiode verzögerten Videosignals um ein, zwei und drei Bildpunktperioden, ein drittes Schieberegister (14) zur Verzögerung des um zwei Zeilenperioden verzögerten Videosignals um ein, zwei und drei Bildpunktperioden, einen ersten Addierer (A), dessen Eingängen Videosignale zugeführt sind, welche vom zweiten Schieberegister (13) um ein und drei Bildpunktperioden verzögert sind, einen dem ersten Addierer nachgeschalteten ersten Dividierer (15), einen zweiten Addierer (B), dessen einem Eingang ein Videiosignal zugeführt ist, welches vom ersten Schieberegister (12) um zwei Bildpunktperioden verzögert ist, und dessen anderem Eingang ein Videosignal zugeführt ist, welches vom dritten Schieberegister (14) um zwei Bildpunktperioden verzögert ist, einen dem zweiten Addierer (B) nachgeschalteten zweiten Dividierer (16), einen dritten Addierer (C), dessen einem Eingang ein Videosignal zugeführt ist, welches vom ersten Schieberegister um eine Bildpunktperiode verzögert ist, und dessen anderem Eingang ein Videosignal zugeführt ist, welches vom dritten Schieberegister um drei Bildpunktperioden verzögert ist, einen dem dritten Addierer (C) nachgeschalteten dritten Dividierer (17), einen vierten Addierer (D), dessen einem Eingang ein Videosignal zugeführt ist, welches vom ersten Schieberegister um drei Bildpunktperioden verzögert ist und dessen anderem Eingang ein Videosignal zugeführt ist, welches vom dritten Schieberegister um eine Bildpunktperiode verzögert ist, einen dem vierten Addierer nachgeschal-

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teten vierten Dividierer (18), einen fünften Addierer (19), dessen Eingänge mit den Ausgängen des ersten und zweiten Addierers verbunden sind, einen dem fünften Addierer nachgeschalteten fünften Dividierer (21), einen sechsten Addierer (20), dessen Eingänge mit den Ausgängen des dritten und vierten Addierers verbunden sind, einen dem sechsten Addierer nachgeschalteten sechsten Dividierer (22), einen siebenten Addierer (23), dessen Eingänge mit den Ausgängen des fünften und sechsten Dividierers verbunden sind, einen dem siebenten Addierer nachgeschalteten siebenten Dividierer (24) und einen gesteuerten Umschalter (25), dessen einer Kontakt am Ausgang des siebenten Dividierers angeschlossen ist, dessen anderer Kontakt das digitale Videosignal zugeführt ist, welches vom zweiten Schieberegister um zwei Bildpunktperioden verzögert ist, und an dessen von einer Steuereinheit gesteuerten Kontaktstrecke das Videsosignal abnehmbar ist, dessen Fehler verdeckt sind.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Divisor der Dividierer 15, 16, 17, 18, 21, 22, 24 von der Steuereinheit zwischen 1 und 2 umschaltbar ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit mit einer ersten Anordnung (42) zum Ermitteln gestörter Bildpunkte im nicht gestörten Videosignal, einer zweiten Anordnung (43) zum Ermitteln gestörter Bildpunkte im um eine Zeilenperiode verzögerten Videosignal, einer dritten Anordnung (44) zum Ermitteln gestörter Bildpunkte im um zwei Zeilenperioden

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verzögerten Videosignal, drei Seriell-Papallel-Wandlern (45, 46, 47), die jeder Anordnung zum Ermitteln gestörter Bildpunkte nachgeschaltet sind und Lesespeichern (41), deren Adreßexngange an Parallelausgängen der Serien-Parallel-Wandlern angeschlossen sind und deren Ausgänge mit den Dividierern (15, 16, 17, 18, 21, 22, 24) und den gesteuerten Umschaltern (25, 26) verbunden sind.

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