DE3414982A1

DE3414982A1 - Method for the digital transmission of image signals

Info

Publication number: DE3414982A1
Application number: DE3414982A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr. 8038 Gröbenzell Grallert; Werner 5100 Aachen Keesen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-04-19
Filing date: 1984-04-19
Publication date: 1985-10-31

Abstract

In this method, the digitised signal values X of a part-image are converted at the transmitting end by an M transformation free of mean values into spectral values Y which are then normalised and coded. The normalised spectral values YN are allocated to different quantisation characteristics, which depend on the activity class AK, in a controllable quantiser. Only the amplitude step of the respective quantisation characteristic is transmitted. In addition, the activity is also determined within a part-image and transmitted after having been allocated to an activation class AK. In addition, a mean value signal MS is calculated and also transmitted coded. At the receiving end, the spectral values are inversely transformed and the signal values XT obtained by the inverse transformation are normalised and are subsequently weighted in accordance with the activity class AK. By adding the mean value signal MS, the signal values Xq are determined which only differ from the original signal values X by a quantisation error. <IMAGE>

Description

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Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen:Siemens Aktiengesellschaft Our mark:

Berlin und München VPA 83 P 8 O 1 7 DEBerlin and Munich VPA 83 P 8 O 1 7 DE

Verfahren zur digitalen Übertragung; von BildsignalenMethod for digital transmission; of image signals

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur digitalen Übertragung von Bildsignalen nach dem Oberbegriff des.Patentanspruchs 1.
10The invention relates to a method for the digital transmission of image signals according to the preamble of patent claim 1.
10

In dem Dreijakresbericht des Instituts für Nachrichtengeräte und Datenverarbeitung der Technischen Universität Aachen, 1982, S. 44-47, ist ein Verfahren zur Übertragung von Bildsignalen bekannt, bei dem die Signalwerte eines Teilbildes einer M-Transformation in Spektralwerte umgewandelt werden. Anschließend werden die Spektralwerte normiert und, gesteuert von der Aktivität der Signalwerte innerhalb eines Teilbildes, quantisiert. Außerdem wird noch die Aktivität, in Aktivitätsklassen aufgeteilt, übertragen und ebenfalls ein Mittelwertsignal. Diese drei Bildsignale werden in codierter Form ausgesendet. Auf der Empfangsseite erfolgt zunächst eine Decodierung der Bildsignale, dann eine Rücktransformation der Spektralwerte in Signalwerte, die wiederum einer Normierung unterzogen werden. Die normierten Signalwerte werden entsprechend der zugehörigen Aktivitätsklasse bewertet. Durch Addition des MittelwertsignaIes werden die Signalwerte des Teilbildes gewonnen, die sih von den ursprünglichen Signalwerten nur um einen Quantisierungsfehler unterscheiden. In the three-year report of the Institute for Communication Devices und Datenverarbeitung der Technische Universität Aachen, 1982, pp. 44-47, is a method of transmission of image signals is known in which the signal values of a partial image are M-transformed into spectral values being transformed. The spectral values are then normalized and controlled by the activity of the signal values within a partial image, quantized. In addition, the activity is divided into activity classes, transmitted and also an average value signal. These three Image signals are sent out in coded form. At the receiving end, the image signals are first decoded, then an inverse transformation of the spectral values into signal values, which in turn are subjected to normalization will. The normalized signal values are evaluated according to the associated activity class. By addition of the mean value signal are the signal values of the partial image obtained which differ from the original signal values by only one quantization error.

-.-.

Aufgabe der Erfindung ist es, das einleitend beschriebene Verfahren so zu optimieren, daß bei einer zufriedenstellenden Bildqualität nur eine geringe Datenrate zur Übertragung der Bildsignale erforderlich ist.The object of the invention is to optimize the method described in the introduction so that a satisfactory Image quality only a low data rate is required for the transmission of the image signals.

P 1 Or / 17.4.1984P 1 Or / April 17, 1984

34U.982 _ ^_&- 83P801 7 Ofe34U.982 _ ^ _ & - 83P801 7 Ofe

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Verfahren zur digitalen Übertragung von Bildsignalen der Eingangs genannten Art durch die in kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, the object is achieved with a method for digital transmission of image signals of the type mentioned in the characterizing part of the claim 1 specified features solved.

Entscheidend für die Bildqualität ist eine geeignete Quantisierung der normierten Spektralwerte. Hierzu wird, abhängig von der Aktivität, zwischen verschiedenen Quantisierungskennlinien umgeschaltet. Bei hohen Aktivitäten ist eine feine Quantisierung des Spektrums erforderlich. A suitable quantization of the standardized spectral values is decisive for the image quality. For this purpose, depending on the activity, switched between different quantization characteristics. At high activity a fine quantization of the spectrum is required.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are given in the remaining subclaims.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
20The invention is explained in more detail using exemplary embodiments.
20th

Es zeigenShow it

Fig. 1 das Prinzipschaltbild des Sendeteils und Fig. 2 das Prinzipschaltbild des Empfangsteils.1 shows the basic circuit diagram of the transmitting part and FIG. 2 shows the basic circuit diagram of the receiving part.

Dem in Fig. 1 dargestellten Sendeteils werden über einen Eingang 1 die digitalisierten Signalwerte jeweils eines Fernsehteilbildes zugeführt. Die Verarbeitung erfolgt in drei Verarbeitungszweigen. Der erste Verarbeitungszweig enthält die Reihenschaltung einer Transformationseinrichtung 2, einer Normierungseinrichtung 3 und eines ersten steuerbaren Quantisierers 4. Der zweite Verarbeitungszweig besteht aus einer Aktivitätsermittlungseinrichtung 5 mit anschließendem Quantisierer 6.The transmitter part shown in FIG. 1 receives one input each of the digitized signal values TV field supplied. The processing takes place in three processing branches. The first processing branch contains the series connection of a transformation device 2, a normalization device 3 and a first controllable quantizer 4. The second processing branch consists of an activity determination device 5 with a subsequent quantizer 6.

EPO COPY & EPO COPY &

34U982 83 P 8 O 1 7 Df34U982 83 P 8 O 1 7 Df

Der dritte Verarbeitungszweig enthält eine Rechenschaltung 7_f deren Ausgang mit einem zweiten steuerbaren Quantisierer 8 verbunden ist. Die Ausgänge der drei Verarbeitungszweige werden von einem Codierer 9 zu einem Multiplexsignal zusammengefaßt, und als Bildsignal BS an seinem Ausgang abgegeben. Der Ausgang des Quantisierers 6 ist außerdem mit den steuerbaren Quantisierern 4 und 8 verbunden.The third processing branch contains a computing _{circuit 7 f,} the output of which is connected to a second controllable quantizer 8. The outputs of the three processing branches are combined by a coder 9 to form a multiplex signal and output as a picture signal BS at its output. The output of the quantizer 6 is also connected to the controllable quantizers 4 and 8.

In diesem Ausftihrungsbeispiel soll ein Teilbild aus 3x3 Punkten bestehen. Jeweils 9 Signalwerte X werden durch die Transformationseinrichtung 2 mit Hilfe der M-Transformation in den Spektralbereich überführt.In this exemplary embodiment, a partial image from 3x3 Points. In each case 9 signal values X are generated by the transformation device 2 with the aid of the M transformation transferred to the spectral range.

Die Basisfunktion für die Transformation ergibt sich durch zyklische Verschiebissig der Grundfunktion in Zeilen- und Spaltenrichtung:The basic function for the transformation results from the cyclical shifting of the basic function in line and column direction:

1/3 1/3 -1/3
ι ¹/3 1/3 -1/3 / (2) \-^i/3 -V3 01/3 1/3 -1/3
ι ^{1/3 1/3 -1/3 / (2} ) \ - ^{i / 3} 0 -V3

Anschließend erfolgt eine Normierung der Spektralv/erte in der Normierungseinrichtung 3. Die maximale Differenz zwischen zwei Spektralwerten Y eines Teilbildes, das eine Aktivität um Null aufweist,/beispielsweise stets 1. In diesem Beispiel soll der binäre Wert von 63 dem Wert entsprechen.The spectral values are then normalized in the normalization device 3. The maximum difference between two spectral values Y of a partial image that has an activity around zero, / for example always 1. In this example, the binary value of 63 is supposed to correspond to the value.

Parallel zur Transformation wird die Aktivität A ermittelt, Diese entspricht der maximalen Differenz zwischen zwei Signalwerten X.Activity A is determined parallel to the transformation, This corresponds to the maximum difference between two signal values X.

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34U982 83 P 8 01 7 DE34U982 83 P 8 01 7 DE

Durch den Quantisierer 6 erfolgt eine Einteilung in Aktivitätsklassen AK. Durch diese werden die Quantisiererkennlinien durch steuerbare Quantisierer 4 und 8 bestimmt.The quantizer 6 divides them into activity classes AK. The quantizer characteristics are determined by these controllable quantizers 4 and 8.

Im dritten Verarbeitungszweig wird ein Mittelwertsignal MS errechnet. Im ersten Beispiel soll dies dem aritmethischen Mittelwert aller Signalwerte X eines Teilbildes entsprechen.In the third processing branch, an average value signal MS calculated. In the first example this should correspond to the arithmetic mean value of all signal values X of a partial image.

Auch hier erfolgt eine Quantisierung des Mittelwertsignales MS, da im allgemeinen nur eine begrenzte Anzahl von Bits zu dessen Übertragung zur Verfügung steht. Besonders bei kleinen Aktivitäten muß die Übertragung des Mittelwertes MS sehr genau erfolgen, d.h. das quantisierte Mittelwertsignal MSq darf nur einen kleinen Quantisierungsfehler aufweisen. Durch den Codierer werden die quantisierten Spektralwerte YNq, die Aktivitätsklasse AK und das quantisierte Mittelwertsignal MSq zusammengefaßt und in möglichst bitsparender Weise codiert. Hierbei ist es generell möglich zwei oder mehr Teilbilder zur Codierung zusammenzufassen. Ebenso ist es denkbar_; auf die Übertragung eines Spektralwertes zu verzichten und diesen aus dem Mittelwertsignal zu errechnen, da die durchgeführte Transformationmittelwertfrei ist.Here, too, the mean value signal MS is quantized, since generally only a limited number of bits are available for its transmission. In the case of small activities in particular, the mean value MS must be transmitted very precisely, ie the quantized mean value signal MSq may only have a small quantization error. The quantized spectral values YNq, the activity class AK and the quantized mean value signal MSq are combined by the encoder and coded in the most bit-saving manner possible. It is generally possible to combine two or more partial images for coding. It is also conceivable _; to dispense with the transmission of a spectral value and to calculate this from the mean value signal, since the transformation mean value carried out is free.

· . Im ersten Beispiel wird von einer Einteilung der Grauwerte in 256 Amblitudenstufen 0 - 255 ausgegangen. Entsprechend kann die maximale Differenz zwischen zwei Signalwerten X zwischen 0 und 255 schwanken.·. In the first example, it is assumed that the gray values are divided into 256 amblitude levels 0-255. Corresponding the maximum difference between two signal values X can fluctuate between 0 and 255.

In diesem Beispiel wird die ebenfalls zwischen 0 und 255 schwankende Aktivität A in 28 Aktivitätsklassen AK eingeteilt. Dies geht aus Tabelle 1 hervor.In this example, activity A, which also fluctuates between 0 and 255, is divided into 28 activity classes AK. This is shown in Table 1.

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Tabelle 1Table 1 AKAK AA. 11 O- 1O- 1 22 2- 32-3 33 4- 54- 5 44th 6- ~86- ~ 8 55 9- 119-11 66th 12-1412-14 77th 15-1715-17 88th 18- 2118-21 99 22- 2522-25 1010 20- 2920-29 1111th 30- 3430-34 1212th 35- 3935- 39 1313th 40- 4440-44 1414th 45- 5045-50 1515th 51- 5751-57 1616 58-:6558-: 65 1717th 55-7355-73 1818th 74-.8174-.81 1919th 82- 8982-89 2020th 90- 9990-99 2121 100-109100-109 2222nd 1Ί0-1191Ί0-119 2323 120-131120-131 2424 132-143132-143 2525th 144-155144-155 2626th 156-169156-169 2727 170-199170-199 2828 200-255200-255

QL MSqQL MSq

1 81 8

2 ~ 8 2 82 ~ 8 2 8

2 82 8

Λ Λ jl r* Λ Λ jl r *

3 83 8

4 7 4 7 4 74 7 4 7 4 7

20- 29 10 4 720- 29 10 4 7

4 74 7

5 6 5 65 6 5 6

51- 57 15 5 651- 57 15 5 6

5 65 6

5 6 90- 99 20 5 · 6.5 6 90- 99 20 5 6.

6 5 6 5 6 5 6 56 5 6 5 6 5 6 5

144-155 25 6 5144-155 25 6 5

6 56 5

Aus der Tabelle sind ebenfalls die Quantisierkennlinien QL zu entnehmen, die mit 1-6 bezeichnet sind- EbensoThe quantization characteristics are also from the table QL can be found, which are labeled 1-6- Likewise

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34H98234H982

ist die Bitlänge des quantisierten Mittelwertsignals MSq aufgeführt.
5the bit length of the quantized mean value signal MSq is listed.
5

Während die Quantisierung der Aktivität A, d.h. die Einteilung in Aktivitätsklassen AK, bei kleinen Aktivitäten sehr eng ist, wird die Quantisierung bei größerer Aktivität A gröber vorgenommen. Hier spielt der Versatz der Grenzen der Aktivitatsklassen um ca. -3 nur eine unwesentliche Rolle für die Qualität des übertragenen Bildes. Bei extrem hohen Aktivitäten über 150 können die Aktivitätsgrenzen naturgemäß noch mehr verschoben werden. Ebenso können die Quantisierkennlinien ca. ab der Aktivität 15 um 1 bis 2 Aktivitatsklassen variieren, ohne daß dadurch ein wesentlich schlechteres Bild wahrgenommen wird.While the quantization of activity A, i.e. the division In activity classes AK, which is very narrow for small activities, the quantization is increased for greater activity A made more rough. Here the offset of the boundaries of the activity classes by approx. -3 plays only an insignificant role Role for the quality of the transmitted image. In the case of extremely high activities over 150, the activity limits can of course be shifted even more. as well you can use the quantization characteristics from activity 15 vary by 1 to 2 activity classes without thereby a much worse picture is perceived.

In Tabelle 2 ist die Zuordnung der normierten Spektralwerte YN zu den Amblitudenstufen 0-15 des steuerbaren Quantisierers 4 bei den verschiedenen Quantisierungskennlinien QL dargestellt. Table 2 shows the assignment of the normalized spectral values YN to the amblitude levels 0-15 of the controllable Quantizer 4 shown in the various quantization characteristics QL.

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34H98234H982

83 P 8 O 1 7 OE83 P 8 O 1 7 OE

Tabel

QLQL 00 00 00 00 00 55 00 00 00 00 1010 00 00 00 00 00 1"?1"? 00 00 00 00 00 ?? 00 00 00 00 00 00 00 00 Π ^Π ^ ■]ΥΝ■] ΥΝ 11 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 22 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 77th 77th 77th 77th 77th 77th 77th 77th 77th 77th 77th 00 0101 33 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 55 55 55 00 UiUi 55 ,Ul, Ul UlUl VJIVJI UlUl UlUl 55 55 55 UlUl 55 55 77th 77th 44th 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 33 33 33 33 33 UlUl 33 33 33 33 33 33 33 δδ 66th 66th 66th δδ δδ UlUl 5151 55 00 00 00 00 00 00 00 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 66th 66th 66th 66th 66th 66th 66th 66th δδ 66th 66th δδ 66th 66th 00 00 00 00 00 00 22 22 22 22 VjJPrevious year 22 22 22 22 22 33 44th 44th 44th 44th 44th 44th 44th 44th 44th 66th 66th δδ δδ 66th 66th 77th O -O OO -O O 00 00 00 0
A 0
A. QQ 22 22 22 22 22 22 22 22 4
^4th
^ 44th 44th 44th 44th 44th 4
Tf 4th
Tf 44th 4
TJ· 4th
TJ δ
"ρδ
"ρ 66th 66th 66th 66th 6
/6th
/ δ
/δ
/ 66th 66th 8
g8th
G 00 00 U
0 U
0 U
0 U
0 1
1 1
1 2
A 2
A. 11 11 11 11 22 22 2
22
2 22 2
22
2 22 44th 2
22
2 2
32
3 2
32
3 3
33
3 3
33
3 33 •S
3 • S
3 33 3
43
4th ρ
4ρ
4th 3
43
4th U
4 U
4th ix
4 ix
4th δ
/δ
/ 6
46th
4th 1010 00 00 11 11 11 \
1 \
1 11 11 22 22 11 22 22 22 UJUJ 33 22 UJUJ 33 33 44th 44th 44th 44th 44th 44th 55 55 55 UlUl U.U.
■4■ 4 44th 1111th 00 00 11 11 11 11 11 11 22 roro 22 (VJ(VJ 22 22 33 33 33 33 33 44th -P--P- 44th 44th -P--P- 55 VJlVJl 55 55 55 66th 55 1212th 00 00 11 11 11 11 11 22 22 22 22 22 33 33 33 33 33 44th 44th 44th 44th 44th UlUl 55 UlUl UlUl 55 66th 66th δδ 55 66th 1313th 00 00 00 11 11 11 11 11 22 22 22 22 22 33 33 33 33 33 44th 44th 44th UlUl UlUl UlUl 55 66th 66th 66th 66th 66th δδ 1414th 11 11 11 11 11 22 22 22 22 22 33 33 33 UJUJ 33 33 44th 44th 44th UlUl 55 55 UlUl 66th 66th 66th 66th 77th 77th 77th 77th 1515th 11 22 44th 77th 77th

QLQL 00 00 00 3535 00 00 00 00 4040 00 00 00 00 ^5^ 5 77th 77th 77th 77th 77th 77th 77th 77th 77th 77th 00 0 00 0 50 5550 55 0 00 0 00 6060 66th 66th 66th 66th 66th 66th 99 99 99 99 99 99 99 99 9 99 9 9 9 9 91212121219 9 9 9121212121 88th 88th 81010101010101010101018101010101010101010101 UlUl 55 55 66th 66th 66th 6 66 6 6667777766677777 51515151 5151 5151 66th Ö YT¹JÖ YT ¹ y 51515151 77th 88th 41414141 22 11111111 1111th 11211121 1111th 1111th 3131 11 33 UiUi 11 00 00 00 5151 51515151 0000000000000000 51515151 5151 00 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 91212121212121212121212121519121212121212121212121212151 810101010101010101012121212121212181010101010101010121212121212121 66th 66th 66th 66th 66th 77th 7 77 7 7777888877778888 21212121 2121 0 00 0 00 212121212121212121212121 88th 99 8 8.8 8. UiUi 1111212121212131313111112121212121313131 21212121 1121211212 4141441414 22 1515151515151515151515151515'15151515151515151515151515 ' 51515151515151515151515151515151 5151 66th 66th 66th 66th 88th 88th 88th 88th 88th 88th 88th UlUl 77th 77th 77th 77th 77th 77th 8 88 8 8888899988888999 51515151 5151 51515151 55 2121414121214141 99 9 99 9 22 1111212121213131313111112121212131313131 3131 21212121 414141414141 33 77th 7141414141414141414141414141414141417141414141414141414141414141414141 88th aa 88th 88th 88th 88th 88th δδ 77th 77th 77th aa 88th 88th 8 88 8 4141441414 7 77 7 44th 314141314141 44th 1010101010101010101010101010101010^015151515151515110101010101010101010101010101010 ^ 0151515151515151 44th -ρ--ρ- 44th UlUl UlUl UlUl UlUl 66th 88th 88th 88th 88th 99 99 9 99 9 5151551515 8 88 8 88th UiUi 66th UlUl 55 55 55 UlUl 55 66th 77th 88th 88th 99 99 99 99 212121212121 9 99 9 99 66th 99 UlUl 55 66th 66th 66th 66th 66th 88th 99 5151 91010109101010 77th 66th 66th 66th 66th 66th δδ 77th 77th 88th 8 9 9 9 9 9 91010101010101118 9 9 9 9 9 9101010101010111 88th 88th 66th 66th 77th 77th 77th 77th 77th 99 9101010101010111111191010101010101111111 99 44th 77th 77th 77th 77th 77th 88th 88th 9101010101011111111191010101010111111111 1010 55 77th 77th 88th 88th 88th 88th 99 9101010101111191010101011111 1111th UlUl 88th 88th 88th 99 99 99 91010101019101010101 1212th 66th 1313th 66th 1414th 77th 1515th 77th 1616 88th

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34H982 83 P 8 O 1 7 DE34H982 83 P 8 O 1 7 DE

Der Gebrauch der Tabellen soll anhand eines Beispieles erläutert werden. Bei einem Teilbild wird die Aktivität 5 ermittelt. Es wird somit die Aktivitätsklasse AK = 3 übertragen. Ebenso ist aus Tabelle 1 ersichtlich, daß die Quantisiererkennlinie 2 benutzt wird. Diese weist (Tabelle 2) nur zwei verschiedene Amplitudenwerte O und 15 auf. Ist der jeweils zu übertragende normierte Spektralwert YN kleiner als 32, so wird die erste Amblitudenstufe 0 übertragen; ist der normierte Spektralwert YN größer als 31 so wird der zweite Amplitudenwert 15 übertragen. Die verschiedenen Amplitudenstufen einer Quantisierungskennlinie werden hierbei mit den Kennziffern 0, 1, 2, 3 usw. gekennzeichnet. Statt der Amplitudenstufe wird deren Kennziffer, bei zwei Amplitudenstufen somit 0 und 1 gewissermaßen als Amplitudenstufennumer übertragen.The use of the tables is to be explained using an example. Activity 5 is determined for a partial image. The activity class AK = 3 is thus transferred. It can also be seen from Table 1 that the quantizer characteristic 2 is used. This has (Table 2) only two different amplitude values O and 15. If the normalized spectral value YN to be transmitted is less than 32, the first amplitude level 0 is transmitted; If the normalized spectral value YN is greater than 31, the second amplitude value 15 is transmitted. The different amplitude levels of a quantization curve are identified by the numbers 0, 1, 2, 3, etc. Instead of the amplitude level, its code number, i.e. 0 and 1 in the case of two amplitude levels, is transmitted as an amplitude level number, so to speak.

Bei einem weiteren Beispiel liegt die Aktivität bei Hier wird die Aktivitätsklasse 10 übertragen und die Quantisiererkennlinie QL = 4 verwendet. Liegt die Amblitude des normierten Spektralwertes beispielsweise bei den Wert 35, so wird dieser Wert, da er in die dritte Amblitudenstufe fällt, mit der Kennziffer 2 in binärer Codierung übertragen. Aus der Tabelle 1 ist ebenfalls ersichtlich, daß hei dieser Aktivität bereits 7 Bits zur Übertragung des Mittelwertsignals MSq ausreichen.In another example, the activity is here, activity class 10 is transferred and the Quantizer characteristic QL = 4 used. Lies the amblitude of the normalized spectral value, for example at the value 35, then this value becomes, since it is in the third amblitude level falls, with the code number 2 in binary coding transfer. Table 1 also shows that this activity already has 7 bits for transmission of the mean value signal MSq are sufficient.

Der in Fig. 2 dargestellte Empfänger hat die Aufgabe die ursprünglichen Signalwerte X aus den übertragenen Bildsignalen BS wieder zu ermitteln. Diese Bildsignale BS liegen am Empfängereingang 11 in digitaler Form an. Sie werden durch den Decodierer 12 in einen für die Weiterverarbeitung geeignete Form umgesetzt. Der Decodierer soll außerdem als Demultiplexer arbeiten und die Bildsignale wieder in normierte Spektralwerte YNq, die Aktivitätsklasse AK und das Mittelwertsignal MSq aufteilen.The receiver shown in FIG. 2 has the task of collecting the original signal values X from the transmitted image signals To determine BS again. These image signals BS are present at the receiver input 11 in digital form. she are converted by the decoder 12 into one for further processing appropriate form implemented. The decoder should also work as a demultiplexer and the image signals divide again into normalized spectral values YNq, the activity class AK and the mean value signal MSq.

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34 U982 83P80170E 34 U982 83P80170E

Die normierten Spektralwerte YNq gelangen zu einer zweiten Transformationseinrichtung 13, deren Ausgang an eine zweite Normierungseinrichtung 14 angeschlossen ist. Deren Ausgang ist wieder mit einer Multipliziereinrichtung 15 verbunden, deren Steuereingang die Aktivitätsklasse AK von dem Decodierer 12 zugeführt wird. Der Ausgang des Multiplizierers ist mit einem Addierer 16 verbunden, dem zusätzlich das Mittelwertsignal MSq zugeführt wird. Am Ausgang 17 der Empfangseinrichtung werden die Signalwerte 'Xq abgegeben, die sich nur durch einen Quantisierungsfehler von den ursprünglichen Signalwerten X unterscheiden.The normalized spectral values YNq reach a second transformation device 13, the output of which is connected to a second normalization device 14. Their output is again with a multiplier 15 connected, the control input of which the activity class AK is fed from the decoder 12. Of the The output of the multiplier is connected to an adder 16 to which the mean value signal MSq is also fed will. The signal values' Xq, which only vary through distinguish a quantization error from the original signal values X.

Für die zweite Transformationseinrichtung 13 kann die selbe Transformationseinrichtung wie auf der Sendeseite verwendet werden, da die Transformation mit ihrer inversen Transformation identisch ist.For the second transformation device 13, the same transformation device as on the transmission side can be used can be used because the transformation is identical to its inverse transformation.

XT = [Μ]· (YNq) (3)XT = [Μ] · (YNq) (3)

Die rücktransformierten Signalwerte XT werden in der zweiten Normierungsschaltung 14 wieder so normiert, daß die maximale Differenz Δ X max = 1 ist, bzw. Werte zwischen 0 und 63 oder auch 0 und 255 annimmt. In der Multipliziereinrichtung 15 werden die normierten Signal-r werte XN entsprechend der Aktivitätsklasse AK mit einem Faktor multipliziert, so daß sie, bis auf den Quantisierungsfehler und verschoben um den Mittelwert, den ursprünglichen Signalwerten X entsprechen. Durch Addition des Mittelwertsignals MSq werden die Signalwerte Xq wiedergewonnen, die einen kleinen Quantisierungsfehler gegenüber den ursprünglichen Signalwerten X aufweisen.The back-transformed signal values XT are normalized again in the second normalization circuit 14 in such a way that the maximum difference Δ X max = 1, or assumes values between 0 and 63 or also 0 and 255. In the multiplier 15, the normalized signal r values XN are multiplied by a factor corresponding to the activity class AK, so that they correspond to the original signal values X, except for the quantization error and shifted by the mean value. The signal values Xq which have a small quantization error compared to the original signal values X are recovered by adding the mean value signal MSq.

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34U982 4B. 83P8 0170E34U982 4B. 83P8 0170E

Bei der angebenen Optimierung des Systems wirken sich die Quantisierungsfehler kaum störend aus. Bei einer günstigen Codierung der Bildsignale BS werden 3,6 Bits je Bildpunkt zur Übertragung benötigt.In the case of the specified optimization of the system, the quantization errors are hardly disturbing. With a favorable coding of the image signals BS are 3.6 bits required per pixel for transmission.

In einer anderen Ausführung wird statt des Mittelwertes der Abstand zum kleinsten Signalwert X eines Teilbildes ermittelt und übertragen. Hierbei werden im allgemeinen weniger Bits benötigt. Auf der Empfangsseite erfolgt eine Normierung stets so, daß die rücktransformierten und normierten Signalwerte XN einen Bereich zwischen O und 1 umfassen. Nach der Bewertung entsprechend der Aktivitätsklasse und Addition des MittelwertsignaIs MSq, das jetzt dem Abstand zum kleinsten Signalwert entspricht, werden die Signalwerte Xq ermittelt.In another embodiment, instead of the mean value, the distance to the smallest signal value X of a partial image is used determined and transferred. Fewer bits are generally required here. Takes place on the receiving side a normalization always in such a way that the back-transformed and normalized signal values XN have a range between O and 1 include. After the evaluation according to the activity class and addition of the mean value signal MSq, which now corresponds to the distance to the smallest signal value, the signal values Xq are determined.

Beide Ausführungsbeispiele eignen sich für eine Übertragungsgeschwindigkeit von 34 Mbit/s und konstanter Wortlänge.Both exemplary embodiments are suitable for a transmission speed of 34 Mbit / s and constant word length.

Eine verbesserte Bildqualität wird erzielt, wenn eine Einteilung in 32 Aktivitätsklassen erfolgt. Bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 34 Mbit/s ist hierzu jedoch eine variable Anzahl von Bits je Block und damit ein Pufferspeicher erforderlich. Die entsprechende Aufteilung in Aktivitätsklassen ist in Tabelle 3-dargestellt. An improved image quality is achieved if there is a division into 32 activity classes. At a However, a transmission speed of 34 Mbit / s is a variable number of bits per block and therefore a Buffer memory required. The corresponding division into activity classes is shown in Table 3-.

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Tabelle 3Table 3 AKAK AA. 11 0- 10-1 22 2- 42-4 33 5- . 75-. 7th 44th 8- 128-12 55 13- 1713-17 66th 18- 2218-22 77th 23- 2823-28 88th 29- 3429-34 99 35- 4035-40

41-4641-46

1010

47- 52 1147- 52 11

53- 58 1253- 58 12

59- 64 1359- 64 13

65- 71 1465- 71 14

72- 78 1572- 78 15

79- 85 1679- 85 16

86- 93 1786-93 17

94- 99 1894- 99 18

100-108 19100-108 19

109-117 20109-117 20

QL
1
2
2 QL
1
2
2

3 3 43 3 4th

5 5 55 5 5

1212th

MSq 8MSq 8

7 77 7

7 7 77 7 7

7 7 7 7 7 7 6 6 6 6 67 7 7 7 7 7 6 6 6 6 6

34Η982 83 P 8 0 1 7 DE34Η982 83 P 8 0 1 7 DE

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34U982 83 P 8 O ί 7 DE 34U982 83 P 8 O ί 7 DE

12 612 6

13 6 1J- 6 13 613 6 1J- 6 13 6

13 613 6

14 6 14 614 6 14 6

190-199 29 14 6190-199 29 14 6

200-209 30 15 6200-209 30 15 6

210-224 31 15 6210-224 31 15 6

225-255 31 16 6225-255 31 16 6

- ·- ·

Für eine Übertragungsgeschwindigkeit von 70 Mbit/s ist eine Einteilung in 36 Quantisierungsklassen möglich. Die entsprechende Zuordnung der Quantisiererkennlinien ist in Tabelle 4 angegeben. Im Mittel werden 4.77 Bits pro Bildpunkt benötigt.For a transmission speed of 70 Mbit / s a division into 36 quantization classes is possible. The corresponding assignment of the quantizer characteristics is given in Table 4. On average, 4.77 bits are required per pixel.

118-126118-126 2121 127-135127-135 2222nd 55 136-144136-144 2323 145-153145-153 2424 1010 154-162154-162 2525th 163-171163-171 2626th 172-180172-180 2727 1515th 181-189181-189 2828

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Tabelle 4Table 4 AKAK QLQL MSqMSq AA. 11 22 88th O- 1O- 1 22 88th 88th 2- 42-4 33 88th 88th 5- 75- 7 44th 88th 88th 8- 108-10 55 88th 88th 11- 1411-14 66th 99 88th 15- 1815-18 77th 99 88th 19- 2219-22 88th 99 88th 23- 2623-26 99 • 9• 9 88th 27- 3127-31 1010 1010 88th 32- 3632-36 1111th 1010 88th 37- 4137-41 1212th 1CL1CL 88th 42- 4642-46 1313th 1111th 88th 47- 5147- 51 1414th 1111th 88th 52- 5652- 56 1515th 1111th 88th 57- 6157-61 1616 1212th 88th 62- 6762-67 17 ' 17 ' 1212th 88th 68- 7368-73 1818th 1212th 88th 74- 7974- 79 1919th 1212th 88th 80- 8580-85 2020th 1212th 88th 86- 9186-91 2121 1313th 77th 92- 9792-97 22.22nd 1313th 77th 98-10398-103 2323 1313th 77th 104-109104-109 2424 1313th 77th 110-115110-115

3414982 83 P 8 0 1 7 DE3414982 83 P 8 0 1 7 DE

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116-120116-120 2525th 14 ;14; 66th 3Α1Λ9823Α1Λ982 121-129121-129 2626th 1414th 66th 83 P 8 0 1 7 OE83 P 8 0 1 7 OE 130-137130-137 2727 1414th 66th 138-145138-145 2828 1414th 66th VJlVJl 146-153146-153 2929 1414th 66th 154-161154-161 3030th 1414th 66th 162-169162-169 3131 1515th 66th r\r \ 170-179170-179 3232 1515th 66th UU 180-189180-189 3333 1515th 66th 190-204190-204 3434 1515th 66th 205-224205-224 3535 1616 66th VJlVJl 225-255225-255 3636 1616 66th

Bezüglich der Einteilung der Aktivitäten in Aktivitätsklassen und der Zuordnung *cler Quantisiererkennlinien zu den Aktivitätsklassen gilt das vorhin gesagte. Je höher die Aktivität, desto größere Abweichungen sind bei der Zuordnung erlaubt, ohne daß sich dies störend bei der Bildqualität bemerkbar macht. Die angegebenen Werte gelten für Teilbilder, die einem Fernsehhalbbild entnommen werden. Durch den Einsatz von Altbildspeichern ist auch die Übertragung von Teilbildern eines Vollbildes möglich. Dies führt grundsätzlich zu besseren Ergebnissen. Die angegebenen Zuordnungen können für diesen Fall noch weiter optimiert werden.With regard to the division of the activities into activity classes and the assignment of the quantizer characteristics What was said above applies to the activity classes. Ever The higher the activity, the greater the deviations are allowed in the assignment, without this being disruptive noticeable in image quality. The specified values apply to fields that form a television field can be removed. The transfer of partial images of a full image is also possible through the use of old image memories possible. This basically leads to better results. The specified mappings can be used for this case can be further optimized.

2 Figuren2 figures

9 Patentansprüche9 claims

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Claims

34H982 A.

VPA83P 8 O 1 7 DEVPA83P 8 O 1 7 DE

Claims

β / Method for the digital transmission of image signals, in which at the transmitter end the digitized signal values (X) in each case of a partial image are converted into spectral values (Y) using an average-value-free M transformation and then normalized the activity (A) of each partial image is determined, which after a quantization, in turn, the quantization of the normalized spectral values (YN) controls, in which a mean value signal (MS) is calculated from all signal values (X) of a partial image and transmitted together with the quantized activity and the normalized spectral values in coded form as image signals (BS) , in which the received image signals (BS) are decoded at the receiving end, the normalized spectral values (YN) are transformed back into signal values (XT) and normalized, \ the normalized signal values (XN) corresponding to the activity signal (A) with a constant for each partial image Factor and for each signal value determined in this way by Ad dition of the mean value signal (MS), the original signals (X) except for quantization errors, characterized in that partial images are assigned to different activity classes (AK) according to the activity (A), that the activity classes are assigned a smaller number of different quantization characteristics (QL) , in which a larger number of quantization levels is provided with increasing activity (A), and that instead of the amplitude of the transformed and normalized signal values (YN) the corresponding amplitude level number (0, 1, 2, 3 ...) of the respective quantization characteristic ( QL) is transmitted.

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> .... - '- 83 P 8.0 17OE

2. The method according to claim 1, characterized in that that as the mean value signal (MS) the arithmetic mean of the signal values (X) of a Partial image is calculated,

that on the receiving side the back-transformed and normalized signal values (XN) are converted into a normalized range (Z) X _m "" = 1) while maintaining their sign and that the normalized signal values (XN) are evaluated with a factor according to the activity class (AK).

3. The method according to claim 1, characterized in that the mean value signal (MS) is the distance from a reference value to the smallest signal value (X) of a partial image is determined that on the receiving side the back-transformed and standardized signal values (XN) Range between zero and a normal value include (XN = O - 1) and that the normalized signal values (XN) accordingly the activity class (AK) can be multiplied with a factor.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that with Increasing activity (A) provides a smaller number of bits for the transmission of the mean value signal (MS) is.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that two-dimensional Partial images with 3x3 pixels provided are,

that 28 activity classes (AK) and 6 different quantization characteristics (QL) are provided which have 1 to 6 quantization intervals.

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34H982 83 P 8 O 1 7 DE

6. The method according to any one of the preceding claims 1 to 4, characterized in, that two-dimensional partial images with 3x3 pixels are provided,

that 32 activity classes (AK) and 13 different quantization characteristics (QL) are provided, the 1 to 16 quantization intervals. 10

7. The method according to any one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that that two-dimensional partial images with 3x3 pixels there are 36 activity classes (AK) and 10 different quantization characteristics are provided, the Have 1 to 16 quantization intervals.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a Optimal coding is used and the image signals are buffered will.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that each the image signals (BS) of two fields are coded together.

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