DE3121599A1

DE3121599A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum verdecken von fehlern in einem digitalen videosignal

Info

Publication number: DE3121599A1
Application number: DE19813121599
Authority: DE
Inventors: Axel 6101 Bickenbach Schulz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1981-05-30
Filing date: 1981-05-30
Publication date: 1982-12-23
Also published as: DE3121599C2; JPS57203383A; US4498104A

Description

Rl.-Nr. 1995/81
27.5.1981 FE/PLI/Klrn/Vt

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Verfahren und Schaltungsanordnung zum
Verdecken von Fehlern in einem digitalen Videosignal

Stand der Technik

Es wurde bereits vorgeschlagen (P 31 14 275 und P 31 17 206), durch Mittelwertbildung
von Werten benachbarter Bildpunkte um einen gestörton Bildpunkt den Wert für einen neuen Bildpunkt zu berechnen, welcher den gestörten Bildpunkt ersetzt. Die vorgeschlagenen
Vorfahren gehen von der Erkenntnis aus, daß Fernsehbilder hinsichtlich des Uo]ligkeits-

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Informationsgehaltes redundant aufgebaut sind und um einen gestörten Bildpunkt gelegene benachbarte Bildpunktwerte etwa dem Wert eines ungestörten Bildpunktes entsprechen. An Kantenübergängen mit beispielsweise Schwarz-Weiß-Sprüngen im Fernsehbild führen die vorgeschlagenen Verfahren zu Fehlern, da weder ein Wert für Weiß' noch für Schwarz anstelle des gestörten Bildpunktes eingesetzt wird, sondern ein Grauwert.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch eine Umfeldanalyse des Bildinhalts in der Nachbarschaft eines gestörten Bildpunktes Bildpunkte größerer Werte-Differenzen von der Ableitung eines neuen Bildpunktwertes ausgeschlossen werden. Bisherige Fehlermöglichkeiten der vorgeschlagenen Verfahren können somit vermieden werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im llauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ißt, daß vorhandene Schaltungsanordnungen in einfacher Weise ohne größeren Zusatzaufwand

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modifiziert werden können. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß durch Vorgabe einer Hysterese beim Vergleich der Wertigkeit benachbarter Bildpunkte um einen gestörten Bildpunkt bestimmte Abweichungen der Bildpunktwerte zugelassen werden können.

Zeichnungen

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

Fig. 1 Bildpunkte eines Fernsehbildausschnitts mit horizontalem Schwarz-Weiß-Übergang,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und

Fig. 3 eine Komparatoranordnung mit Hysterese aus der in Fip;. 2 gezeigten Schaltungsanorc3nung.

Bei einem in der Fig. 1 gezeigten Ausschnitt eines punktförmig gerasterten Fernsehbildes sind fünf aufeinanderfolgende Zeilen n-2 bis n+2 dargestellt. Von den fünf Zeilen sei die Zeile η eine aktuelle Zeile und die Zeile n-1 die vorhergehende bzw. die Zeile n-2 die vorvorhergehende Zeile, die Zeile n+1 die der Zeile η folgende bzw. die Zeile n+2 die der

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Zeile n+1 folgenden Zeile. Von jeder Zeile sind sieben Bildpunkte dargestellt, wobei
die Zeilen n-2, n-1 und η weiße Bildpunkte enthalten sollen und die Zeile n+1 und n+2 schwarze Bildpunkte. Ein mit einem Kreuz
in der Zeile η gekennzeichneter Bildpunkt
sei ein bei der Wiedergabe von Magnetband
einer digitalen Aufnahme- und Wiedergabeeinrichtung durch Drop-Out gestörter Bildpunkt .

Gemäß den früher vorgeschlagenen Verfahren wird von Werten benachbarter Bildpunkte um den gestörten Bildpunkt ein neuer Wert abgeleitet, welcher an die Stelle des gestörten Bildpunktes tritt. Übertragen auf den in der Fig. 1 gezeigten horizontal verlaufenden Helligkeitssprung mit einem Schwarz-Weiß-Ubergang zwischen den Zeilen η und n+1 wird somit von den Werten vertikal benachbarter Bildpunkte a und b ein Grauwert errechnet, welcher die Helligkeitsstruktur des Schwarz-Weiß-Übergangs stört, wenn er anstelle des gestörten Bildpunktes eingeführt wird.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Umfeld des gestörten Bildpunktes (x) eine Analyse des Bildinhalts durchgeführt. Aufgrund dieser Analyse wird beim Erkennen
größerer Helligkeitssprünge ein zum Errechnen neuer Bildpunkte eingesetzter
Fehlerprozessor durch eine Gteuereinheit

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derart gesteuert, daß beispielsweise die Bildpunkte a und b von der Mittelwertbildung ausgeschlossen werden und beispielsweise die Bildpunkte c und d für die Mittelwertbildung herangezogen werden.

Hierzu ist in der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 einem Magnetbandgerät 20 zur Speicherung digital codierter Farbfernsehsignale ein Serien-Parallel-Wandler 21 nachgeschaltet. Das digitale Videosignal am Ausgang des Serien-Parallel-Wandlers 21 in 8-Bit-paralleler serieller Darstellung wird nacheinander zwei Verzögerungsanordnungen 22, 23 zugeführt, von denen jede das Signal um die Dauer einer Fernsehzeile verzögert. Das Signal am Eingang der · Verzögerungseinrichtung 22 stellt in Übereinstimmung mit der Darstellung in Pig. I das Signal der Zeile n-1 dar, das Signal am Ausgang das der aktuellen Zeile η und das Signal am Ausgang der Verzögerungseinrichtung 23 das Signal der auf die aktuelle Zeile folgenden Zeile n+1. Das Signal der Zeile n-1 wird einer ersten Schieberegisteranordnung 24 zugeführt, deren 3 Ausgänge jeweils Signale mit dem Zeitunterschied eines Bildpunktes repräsentieren. Dabei stellt das vom ersten Ausgang der Schieberegisteranordnung 24- abgenommene Signal den Bildpunkt a- dar, das am zweiten Ausgang abgenommene Signal den Bildpunkt a und das vom dritten Ausgang dieser Schieberegisteranordnung ?A abgenommene Signal den Bildpunkt a+. In gleicher Weise

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werden die digitalen Videosignale der aktuellen Zeile η einer zweiten Schieberegisteranordnung 25 zugeführt von deren Ausgängen die Bildpunkte c, χ und d abnehmbar sind. Schließlich werden die digitalen Videosignale der Zeile n+1 einer dritten Schieberegisteranordnung 26 zugeleitet, an deren Ausgängen drei, aufeinander folgende Bildpunkte dor der aktuellen Zeile folgenden Bildzeile n+1 angehören und mit b-, b und b+ bezeichnet sind. Die an den Ausgängen der Schieberegisteranordnung 24, 25, 26 anstehenden Signale bilden also den aktuellen, als gestört angenommenen, Bildpunkt x, sowie die unmittelbar angrenzenden, zu dessen Umfeld gehörenden Bildpunkte in waagrechter und senkrechter Richtung, sowie in Richtung der beiden Diagonalen.

Die Signale am Ausgang der Schieberegisteranordnungen 24, 25, 26 in 8-Bit-paralleler serieller Form werden alle, mit Ausnahme des Signals des aktuellen Bildpunktes x, 8 Eingängen eines Fehlerprozessors J>0 zugeleitet. Gleichzeitig werden diese Signale paarweise vier Komparatoranordnungen (4 Bit Magnitude Comparator) 31, 32, 33, 34 zugeführt. Dabei bilden jeweils die den dem aktuellen Bildpunkt χ diametral entgegengesetzt liegenden Bildpunkten entsprechenden Signale ein Paar, das jeweils an den Eingingen eines !Comparators anliegt. So bilden die »Signale vom mittleren

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Ausgang der Schieberegisteranordnung 24 und vom mittleren Ausgang der Schieberegisteranordnung 26 das Signalpaar a/b, die Signale vom ersten Ausgang der Schieberegisteranordnung 24 und vom dritten Ausgang der Schieberegisteranordnung 26 das Signalpaar a-/b+, die Signale vom dritten Ausgang der Schieberegistoranordnung 24 und vom ersten Ausgang der Sc.liieberegistcranordnung 26c'· dan Signalpaar a+/b- und schließlich die beiden Signale vom ersten und dritten Ausgang der Schieberegisteranordnung 25 das Signalpaar c/d, die jeweils in einem Komparator 31 "bis 34 entsprechend dem im Zusammenhang mit I¹Xg. 3 erläuterten Vergleichsverfahren unterworfen werden. Die Signale an den Ausgängen der Komparatoren 31, 32, 33 ■> 34 dienen als Adresse für einen Lesespeicher 35? der wiederum den Fehlerprozessor 30 steuert.

Zur Erkennung gestörter Bildpunkte kann der Block des Serien-Parallel-Wnndler's 21 mit einer Fehlererkennungsschaltung ausgerüstet sein, welche im Ff¹IIo einer Störung ein aus 8 Bit bestehendes Signal mit einer Wertigkeit, ausgibt , die als Dateninformation für einen Grauwert im Videosignal vorgesehen ist. Beispielsweise kann ein gestörter Bildpunkt mit der Wertigkeit 0000 0000 gekennzeichnet sein. Die Gatter 36, 37, 38 an den Ein- bzw. Ausgängen der Vorzögerungseinric-htungen 22, 23 geben beim Auftreten eines

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gestörten Bildpunktes am Ausgang des Serien-Parallel-Wandlers 21 "bzw. nach einer Verzögerung um eine, bzw. zwei Fernsehzeilon an ihren Ausgängen ein Signal ab, das nach ßerien-ParalIelwandlung in Serien-Parallel-Wandlern 391 4-0, 4-1 dem Lesespeicher 35 eingegeben werden. Die Anordnung kann jedoch auch so getroffen sein, daß von der Fehlererkennungsschaltung im Serien-Parallel-Wandler 21 eine Fehlerleitung, auf welcher im Falle des Auftretens eines gestörten Bildpunktes ein Signal ansteht, nach entsprechender Verzögerung zu den Eingängen der Gatter 36, 37» 38 geführt ist.

Für die Bewertung der zur Mittelwertbildung anstelle eines gestörten Bildpunktes heran?- zuziehenden Signale der im Umfeld dieses gestörten Bildpunktes befindlichen ungestörten Bildpunkte sind - wie bereits weiter oben erläutert - die Komparatoren 31» 32, 33, 3^ vorgesehen. Ein solcher Komparator ist mit seinen Eingangs- und Ausgangsleitungen in Fig. 3 ausführlicher dargestellt. Man erkennt, daß den beiden Eingängen A und B des Komparators 31 jeweils ein 8-Bit-paralleles serielles Datensignal zugeführt wird. Damit beim Vergleich der Wertigkeiten der beiden den gestörten Bildpunkt ersetzenden Signale nicht bereits geringe Unterschiede die Mittelwertbildung verhindern, ir,b dio Anordnung go

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getroffen, daß von dem 8-Bit-parallelen Signal nur die Bits der höheren Wertigkeitsstufen, im vorliegenden Beispiel A- Bit der höheren Wortigkeitsstufen, den Eingängen A und B zugeführt werden, während die Bits geringerer Wertigkeit unterdrückt werden. Dies führt zu einer erwünschten Hysterese beim Vergleich der beiden anstehenden Ersatzsignale in der Weise, daß nur die jeweils 4- höherwertigen Bits eines jeden Ersatzsignals miteinander verglichen werden. Der Komparator selbst ist als integrierter Schaltkreis, beispielsweise unter der Bezeichnung"74- LS-85 der Firma Texas Instruments erhältlich. Die drei Ausgänge des !Comparators 31 geben abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs jeweils dann ein Signal ab, wenn entweder die Wertigkeiten des Signals am Eingang A kleiner als das am Eingang B ist, oder das Signal am Eingang A größer als das Signal am Eingang B und schließlich am dritten Ausgang, wenn das Signal A im Rahmen der Vergleichsbedingungen gleich dem Signal am Eingang B ist. Entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs wird der Lesespeicher 35 (I¹IS. ²) angesteuert und die Bildpunkte mit der größten Übereinstimmung innerhalb des Paares oder auch der Paare untereinander zur Mittelwertbildung herangezogen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß ein Bilddetail mit einem größeren Schwarz/Weiß-Sprung, in dem ein gestörter Bildpunkt auf-

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tritt, dieser nicht in unerwünschter Weise durch einen Grauwert ersetzt wird.

Es sei nocli erwähnt, daß dann, wenn in dom digitalen Videosignal keine StOi¹UnE vorhanden ist, das Signal einfach ohne jegliche Manipulation durch die Schaltungsanordnung gem. Pig. 2 durchgeschaltet wird. Erst wenn erkannt wird, daß eine Störung aufgrund der Abfrage des aktuellen Bildpunktes vorhanden ist, wird in dem Lesespeicher 35 eine bestimmte Adressfolge anliegen, die in Verbindung mit der Wertigkeit der benachbarten Bildpunkte dann zu einer bestimmten Einflußnahme auf den Fehlerprozessor führt und einen bestimmten Wert aus den benachbarten Bildpunkten errechnet, wobei mehr oder weniger benachbarte Bildpunkte für diese Mittelwertbildung herangezogen werden.

Ergänzend sei noch darauf hingewiesen, daß bei der Erläuterung der Erfindung, insbesondere des Blockschaltbildes nach Figur 2, keine Rücksieht auf die schaltungstechnische zeitliche Zuordnung der Signale genommen ist, d.h. es wird keine Aussage über eine bestimmte zeitliche Abfolge der einzelnen Signale und deren Ersatz durch andere Signale gemacht* Laufzeitunterschiede infolge unterschiedlicher Behandlung gestörter und ungestörter Signale siml daher nicht

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Eine Anpassung an unterschiedliche Signallaufzeiten liegt jedoch im Rahmen des Könnens eines jeden Fachmannes auf dem Gebiet der digitalen Signalverarbeitung, so daß hier nicht wojtor darauf eingegangen wird.

Leerseite

Claims

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27.5.1981 FE/PLI/Klm/Vt

EOBERO? BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart - 1

Ansprüche

Iy Verfahren zum Verdecken von Fehlern in einem digitalen Videosignal, bei welchem Werte gestörter Bildpunkte durch von benachbarten Bildpunkten abgeleitete Werte ersetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal im Umfeld eines jeden gestörten Bildpunktes hinsichtlich seines Bildinhaltes analysiert wird, daß beim Erkennen eines Helligkeitssprunges bevorzugt nur jene benachbarten
Bildpunkte zur Ableitung des ersetzenden
Bildpunktwertes herangezogen werden, welche eine erkannte Heliigkeitsstruktur im Fernsehbild unbeeinflußt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erkennen eines Helligkeitssprungs im Umfeld eines gestörten Bildpunktes die den Helligkoitssprung kennzeichnenden Bildpunkte gestörten Bildpunkten gleichgesetzt werden.

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5· Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Videosignal zeilen- und bildpunktweise derart verzögert wird, daß Signale benachbarter Bildpunkte eines-Bildpunktausschnitts zur Verfügung stehen, daß die Signale benachbarter Bildpunkte bezüglich ihrer Wertigkeit verglichen werden und daß horizontal, vertikal oder diagonal zum gestörten Bildpunkt angeordnete Bildpunkte unterschiedlicher Wertigkeit bei der Ableitung des ersetzenden Bildpunktwertes unberücksichtigt bleiben.

4-, Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß den zum gestörten Bildpunkt angeordneten Bildpunkten unterschiedlicher Wertigkeit verschiedene Prioritäten bezüglich ihrer Lage zum gestörten Bildpunkt zugeordnet werden.

5. Vorfahren nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale benachbarter Bildpunkte bezüglich ihrer Wertigkeit mit einer vorgegebenen Hysterese in der Wertigkeit verglichen werden.

6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5i gekennzeichnet durch Zeilenverzögerungseinrichtungen (22, 23) zur zcilenweisen Verzögerung des Videosignals, Einrichtungen (2'I, 25, 26) zur bildpunktwoicon Verzögerung doo unvoi'zö^erten Videosig-

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nale, einen Fehlerprozessor (30) und Komparatoren (31, 32, 33, 3^z0, welchen die bildpunktweise vorzögorten Videosignale zugeführt sind, Einrichtungen (36, 37, 38) zur Ermittlung gestörter Bildpunkte im unverzögerten Videosignal und in den zeilenweise verzögerten Videosignalen, einen Lesespeicher (35), dessen Adresseingänge mit Ausgängen der Komparatoren und der Einrichtungen zur Ermittlung gestörter Bildpunkte verbunden sind und dessen Ausgänge am Steuereingang des Fehlerprozessors angeschlossen sind.

7· Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß von den "bildpunktweise verzögerten bitparallelen Videosignalen nur höherwertige Bits den Komparatoren zugeführt sind.