DE3535178A1 - Correction method - Google Patents

Correction method

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DE3535178A1 DE19853535178 DE3535178A DE3535178A1 DE 3535178 A1 DE3535178 A1 DE 3535178A1 DE 19853535178 DE19853535178 DE 19853535178 DE 3535178 A DE3535178 A DE 3535178A DE 3535178 A1 DE3535178 A1 DE 3535178A1
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Abstract

The invention concerns a method of correcting signals which are transmitted in blocks. According to the invention, replacement information for a block with errors is calculated from what surrounds it. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for correction according to the Preamble of claim 1.

Der Artikel "Channel Error Recovery for Transform Image Coding" in IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-29, No. 12, December 1981, stellt eine Methode zur Fehlerreduktion bei zweidimensionaler Transformationscodierung vor. Willkürlich und/oder systematisch gewählte Fernseh-Bildausschnitte werden als Blöcke bezeichnet. Die Blöcke werden vor einer Übertragung in Spektralblöcke transformiert und codiert. Nach der Übertragung werden Spektralblöcke decodiert und rücktransformiert. Durch Ausnutzung natürlicher Redundanz in einem Fernsehbild werden fehlerhafte Blöcke detektiert und mit einer Korrekturinformation nachgebessert. Natürliche Redundanz besteht darin, daß ein Block zu allen benachbarten Blöcken an seinen Grenzen in der Regel keine größeren Helligkeits- und/oder Farbsprünge aufweist. Liegen im decodierten Signal, das als Maß für die Helligkeits und/oder Farbe eines Bildinhaltes dient, an allen Grenzen eines Blockes größere Helligkeits- und Farbsprünge vor, so deutet dies auf einen Übertragungsfehler hin und aus den Differenzen an den Blockgrenzen kann eine Korrekturinformation berechnet werden, die zur Nachbesserung des Blockes benutzt wird.The article "Channel Error Recovery for Transform Image Coding" in IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-29, No. 12, December 1981, provides a method for error reduction two-dimensional transformation coding. Arbitrarily and / or systematically selected television picture sections referred to as blocks. The blocks are before a transfer transformed and encoded in spectral blocks. After the transfer spectral blocks are decoded and back-transformed. By utilizing natural redundancy in a television picture defective blocks are detected and with correction information touched up. Natural redundancy is that one block to all neighboring blocks at its limits in the Usually has no major jumps in brightness and / or color. Are in the decoded signal, which is a measure of the brightness and / or color of an image content serves at all boundaries Blockes larger jumps in brightness and color, so this indicates for a transmission error and from the differences to the Correction limits can be calculated, which is used to repair the block.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das Blöcke und/oder Spektralblöcke, die als gestört erkannt worden sind, durch einfache und effektive Maßnahmen korrigiert.The invention has for its object to provide a method that blocks and / or spectral blocks that are considered disturbed have been recognized through simple and effective measures corrected.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.This object is achieved by the specified in claim 1 Measures solved. Advantageous developments of the invention are mentioned in the subclaims.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel anhand von Figuren näher erläutert. For a better understanding of the invention, a Embodiment explained in more detail with reference to figures.  

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Nachrichtenübertragungssystem, Fig. 1, a communication system,

Fig. 2 ein Fernsehbild, das in Blöcke unterteilt ist, Fig. 2, a television picture is divided into blocks,

Fig. 3 einen Block mit zu berechnenden Bildpunkten, Fig. 3 is a block to be calculated with pixels,

Fig. 4 einen weiteren Block mit zu berechnenden Bildpunkten, Fig. 4 shows a further block to be calculated with pixels,

Fig. 5 einen Block und dessen Transformation in einen Spektralblock, Fig. 5 is a block and its transformation into a Spektralblock,

Fig. 6 einen Spektralblock und Fig. 6 is a Spektralblock and

Fig. 7 einen Empfänger mit einer Blockkorrektur. Fig. 7 shows a receiver with a block correction.

Fig. 1 zeigt eine Nachrichtenquelle 1, die elektrische Signale in einen Analog-Digital-Umsetzer 2, im folgenden ADU genannt, abgibt. Digitalisierte Signale gelangen vom ADU 2 zum Quellenkoder 3, der die Signale kodiert. Die kodierten Signale werden vom Kanalkoder 4, der die Signale mit Redundanz versieht, über einen Übertragungskanal 5 zu einem Kanaldekoder 7 übertragen. Der Übertragungskanal 5 wird von einer Störung 6 beeinflußt. Vom Kanaldekoder 7 werden die gestörten Signale an einen Quellendekoder 8 weitergegeben und dort dekodiert. Die dekodierten Signale werden in einem Digital-Analog-Umsetzer 9 analogisiert. Die Analogsignale werden der Sinke 10 zugeführt. Ein solches System ist beispielsweise in der Dissertation "Adaptive Transformationscodierung von digitalisierten Bildsignalen" von W. Mauersberger an der TH Aachen beschrieben. Dieses System trifft auch auf einen Videorekorder zu, der Daten blockweise auf einem Magnetband speichert und diese zur Bild- und/oder Tonwiedergabe kanal- und quellendecodiert. Im Kanalcoder 4 werden die zu übertragenden digitalen Signale mit Paritybits versehen, die im Kanaldecoder 7 eine erste Fehlerkorrektur zulassen. Der Kanaldecoder 7 erkennt anhand der Paritybits einfache Fehler und korrigiert diese. Schwierige Fehler verursachen allerdings fehlerhafte Blöcke, werden nicht erkannt oder können nicht mehr korrigiert werden. Fig. 1 shows a message source 1 , the electrical signals in an analog-to-digital converter 2 , hereinafter called ADU. Digitized signals pass from ADC 2 to source encoder 3 , which encodes the signals. The coded signals are transmitted from the channel encoder 4 , which provides the signals with redundancy, via a transmission channel 5 to a channel decoder 7 . The transmission channel 5 is influenced by a disturbance 6 . The disturbed signals are forwarded from the channel decoder 7 to a source decoder 8 and decoded there. The decoded signals are analogized in a digital-to-analog converter 9 . The analog signals are fed to the sink 10 . Such a system is described, for example, in the dissertation "Adaptive Transformation Coding of Digitized Image Signals" by W. Mauersberger at the TH Aachen. This system also applies to a video recorder, which stores data block by block on a magnetic tape and decodes it for channel and source reproduction for image and / or sound reproduction. In the channel encoder 4 , the digital signals to be transmitted are provided with parity bits, which allow a first error correction in the channel decoder 7 . The channel decoder 7 recognizes simple errors on the basis of the parity bits and corrects them. However, difficult errors cause defective blocks, are not recognized or can no longer be corrected.

Fig. 2 zeigt ein Fernsehbild mit Fernsehzeilen 11 und Blöcken 13-16, in deren Mitte ein gestörter Block 12 mit 4 × 4 Bildpunkten 17 angeordnet ist. Fig. 2 shows a television image with television lines 11 and blocks 13-16, in the middle of which a disturbed block 12 having 4 × 4 pixels 17 is arranged.

Eine erste Möglichkeit, einen fehlerhaften Block zu ersetzen, besteht darin, für jeden Bildpunkt 17 des Blockes 12 den arithmetischen Mittelwert der direkt an dem Block 12 angrenzenden Bildpunkte der Nachbarblöcke 13-16 einzusetzen.A first possibility of replacing a defective block is to use the arithmetic mean of the pixels of the neighboring blocks 13-16 directly adjacent to the block 12 for each pixel 17 of the block 12 .

Fig. 3 zeigt eine zweite Möglichkeit, die Bildpunkte 17 eines Blockes 12 zu berechnen. Dazu wird für jeden Bildpunkt 17 der Grauwert bzw. Farbwert aus den orthogonal-angrenzenden Bildpunkten 17 der Nachbarblöcke 13-16 errechnet. Die Formel für den Grauwert (X) eines Bildpunktes 17 lautet (bilineare Interpolation): Fig. 3 shows a second possibility of the pixels 17 to calculate a block 12. For this purpose, the gray value or color value is calculated for each pixel 17 from the orthogonally adjacent pixels 17 of the neighboring blocks 13-16 . The formula for the gray scale value ( X ) of a pixel 17 is (bilinear interpolation):

Eine dritte Möglichkeit ist das Ersetzen des fehlerhaften Blockes 12 durch den geometrisch identischen Block des zeitlich vorhergegangenen Fernsehvollbildes.A third possibility is to replace the defective block 12 by the geometrically identical block of the previous television frame.

Fig. 4 zeigt einen Eckbildpunkt 17, dessen Grauwert bzw. Farbwert durch den Grauwert bzw. Farbwert der angrenzenden fünf äußeren Bildpunkte 18-22 der Blöcke 13, 14, 23 bestimmt bzw. errechnet wird. Die Grau- bzw. Farbwerte aller anderen Bildpunkte, ausgenommen Eckbildpunkte, werden durch die Grau- bzw. Farbwerte von drei angrenzenden Bildpunkten errechnet bzw. bestimmt. Die drei angrenzenden Bildpunkte liegen immer auf einen äußeren Ring 18. Die Berechnung erfolgt ringförmig bzw. rekursiv, wobei die Ringe 18 immer kleiner werden. Fig. 4 shows a corner pixel 17, the gray value or color value by the gray value or color value of the adjacent outer five pixels 18-22 of the blocks 13, 14, is determined or calculated 23rd The gray or color values of all other pixels, with the exception of corner pixels, are calculated or determined by the gray or color values of three adjacent pixels. The three adjacent pixels are always on an outer ring 18 . The calculation is ring-shaped or recursive, the rings 18 becoming smaller and smaller.

Fig. 5 zeigt einen Block mit 8×8 Bildpunkten, deren Grenzwertsignale mit einer Diskreten-Cosinus Transformation, DCT, auf einen Spektralblock abgebildet werden. Der Spektralblock weist an seinen Eckpunkten 24-27 Spektralkoeffizienten auf, die ein Maß 24 für den Gleichanteil, ein Maß 25 für den höchsten Vertikalfrequenzanteil, ein Maß 26 für den höchsten Diagonalfrequenzanteil und ein Maß 27 für den höchsten Horinzontalfrequenzanteil aufweisen. FIG. 5 shows a block with 8 × 8 pixels, the limit value signals of which are mapped onto a spectral block using a discrete-cosine transformation, DCT. At its corner points, the spectral block has 24-27 spectral coefficients which have a dimension 24 for the constant component, a dimension 25 for the highest vertical frequency component, a dimension 26 for the highest diagonal frequency component and a dimension 27 for the highest horizontal frequency component.

Fig. 6 zeigt einen Spektralblock 24 mit geschätzten Spektralkoeffizienten S (1,1), S (1,2), S (2,1), S (2,2), S (3,1), . . .S (8,2), S (1,3), S (2,3), S (1,4) . . . S (2,8). Der Spektralblock 24 gehört zu einem gestörten Block 12. Aus angrenzenden Bildpunkten von Nachbarblöcken 13-16 werden eindimensionale Transformationen mit Spektralkoeffizienten S 1 (1) . . . S 1 (8), S 2(1) . . . S 2 (8), S 3 (1) . . . S 3 (8), S 4(1) . . . S 4 (8) berechnet. Aus diesen Spektralkoeffizienten lassen sich die Spektralkoeffizienten des fehlerbehafteten Blockes schätzen: Fig. 6 shows a Spektralblock 24 with estimated spectral coefficients S (1,1), S (1,2), S (2,1), S (2,2), S (3,1). . . S ( 8.2 ), S ( 1.3 ), S ( 2.3 ), S ( 1.4 ). . . S ( 2.8 ). The spectral block 24 belongs to a disturbed block 12 . Adjacent pixels of neighboring blocks 13-16 become one-dimensional transformations with spectral coefficients S 1 (1). . . S 1 (8), S 2 (1). . . S 2 (8), S 3 (1). . . S 3 (8), S 4 (1). . . S 4 (8) calculated. The spectral coefficients of the defective block can be estimated from these spectral coefficients:

S (1,j) = (S 1 (j) + S 3 (j)) * 2 exp 1/2 , j = 2 . . . 8
S (2,j) = (S 1 (j) - S 3 (j)) * 2 exp 1/2 , j = 3 . . . 8
S (i,1) = (S 2 (i) + S 3 (i)) * 2 exp 1/2 , i = 2 . . . 8
S (i,2) = (S 2 (i) - S 3 (i)) * 2 exp 1/2 , i = 3 . . . 8
S (1,1) = (S 1 (1) + S 3 (1) + S 2 (1) + S 4 (1)) * 1/(2 exp1/2)
S (2,2) = (S 1 (1) - S 3 (1) + S 2 (1) - S 4 (1)) * 1/(2exp1/2) S ( 1 , j ) = ( S 1 ( j ) + S 3 ( j )) * 2 exp 1/2, j = 2. . . 8th
S ( 2 , j ) = ( S 1 ( j ) - S 3 ( j )) * 2 exp 1/2, j = 3. . . 8th
S ( i , 1 ) = ( S 2 ( i ) + S 3 ( i )) * 2 exp 1/2, i = 2. . . 8th
S ( i , 2 ) = ( S 2 ( i ) - S 3 ( i )) * 2 exp 1/2, i = 3. . . 8th
S ( 1,1 ) = ( S 1 (1) + S 3 (1) + S 2 (1) + S 4 (1)) * 1 / (2 exp1 / 2)
S ( 2.2 ) = ( S 1 (1) - S 3 (1) + S 2 (1) - S 4 (1)) * 1 / (2exp1 / 2)

Die Matrix- oder Blocklänge beträgt 8 Bildpunkte. Die eindimensionale Transformation ergibt eine Matrixgröße von 1×8. Die Transformationen zur eindimensionalen Matrix und die Rücktransformation des Spektralblockes zu einem Block sind von gleichen Typ, z. B. DCT und inverse DCT. Sind mehrere angrenzende Blöcke gestört, so wird an den Nahtstellen der Blöcke ein mittlerer Grau- bzw. Farbwert eingesetzt.The matrix or block length is 8 pixels. The one-dimensional Transformation results in a matrix size of 1 × 8. The Transformations to the one-dimensional matrix and the back transformation of the spectral block to a block are the same Type, e.g. B. DCT and inverse DCT. Are several adjacent blocks  disturbed, so a middle at the seams of the blocks Gray or color value used.

Fig. 7 zeigt eine Antenne 25, einen Kanal- 7 und einen Quellendecoder 8, eine Fehlererkennungsschaltung 26, einen Speicher 27 für mindestens drei Blockreihen, einen DAU 9 und einen Monitor 28. Die Fehlererkennungsschaltung 26 erkennt Fehler und setzt eine Fehlerverdeckungsschaltung in Gang. Zusätzlich wird die Fehlererkennungsschaltung 26 noch über eine Leitung 29 über irreparable Spektralblöcke vom Kanaldecoder 7 informiert. Die Fehlererkennungsschaltung 26 kann auch im Quellendecoder 8 integriert sein. Die Fehlerverdeckungsschaltung, Fehlerverdeckung wird auch als Concealment bezeichnet, besteht aus dem Speicher 27, vier Zwischenspeichern 30, die die Grau- bzw. Farbwerte von angrenzenden Bildpunkten abspeichern, vier DCT- Schaltungen 31, die eine eindimensionale Transformation durchführen, vier Zwischenspeicher 32, die die Spektralkoeffizienten S 1 (1), . . ., S 1 (8), . . ., S 2 (1), . . ., S 2 (8), S 3 (1), . . ., S 3 (8), S 4 (1), . . ., S 4 (8) zwischenspeichern, einem Rechenwerk 33 zur Berechnung der Spektralkoeffizienten S (1,1), . . ., S (2,8), . . . S (8,2) des zu ersetzenden Blockes, einen Koeffizientenzwischenspeicher 34 und eine Schaltung 35 zur inversen DCT- Transformation. Die Schaltung 35 erzeugt einen Block, der anstelle eines defekten Blockes 12 im Speicher 27 abgespeichert wird. Da die DCT-Schaltungen recht aufwendig sind, empfiehlt sich anstelle eines Parallelbetriebes eine serielle Verarbeitung im Multiplexbetrieb mit einer DCT-Schaltung 31. Fig. 7 shows an antenna 25, a channel 7 and a source decoder 8, an error detection circuit 26, a memory 27 for at least three block rows, a DAC 9 and a monitor 28. The error detection circuit 26 detects errors and starts an error concealment circuit. In addition, the error detection circuit 26 is also informed via a line 29 about irreparable spectral blocks from the channel decoder 7 . The error detection circuit 26 can also be integrated in the source decoder 8 . The error concealment circuit, error concealment is also referred to as concealment, consists of the memory 27 , four intermediate memories 30 , which store the gray or color values of adjacent pixels, four DCT circuits 31 , which carry out a one-dimensional transformation, four intermediate memories 32 , which Spectral coefficients S 1 (1),. . ., S 1 (8),. . ., S 2 (1),. . ., S 2 (8), S 3 (1),. . ., S 3 (8), S 4 (1),. . . S 4 (8), a computing unit 33 for calculating the spectral coefficients S ( 1,1 ) ,. . ., S ( 2.8 ) ,. . . S ( 8.2 ) of the block to be replaced, a coefficient buffer 34 and a circuit 35 for inverse DCT transformation. The circuit 35 generates a block which is stored in the memory 27 instead of a defective block 12 . Since the DCT circuits are quite complex, serial processing in multiplex mode with a DCT circuit 31 is recommended instead of parallel operation.

Claims (14)

1. Verfahren zur Korrektur von blockweise übertragenen Signalen mit einer Erkennungsschaltung für fehlerhafte Blöcke, die eine Fehlerverdeckungsschaltung zur Verringerung der Auswirkung von Fehlern, insbesondere Übertragungsfehlern, aktiviert, dadurch gekennzeichnet, daß für einen als fehlerhaft erkannten Block Ersatzinformation aus einer Umgebung berechnet wird.1. A method for the correction of signals transmitted in blocks with a detection circuit for defective blocks, which activates an error concealment circuit to reduce the effect of errors, in particular transmission errors, characterized in that replacement information from an environment is calculated for a block identified as defective. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ersatzinformation für einen oder mehrere fehlerhafte Blöcke das arithmetrische Mittel oder gewichtetes Mittel aus Grau- und/oder Farbwerten der angrenzenden richtig decodierten Bildpunkte berechnet und eingesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that as Substitute information for one or more bad blocks the arithmetic mean or weighted mean of gray and / or color values of the adjacent correctly decoded ones Pixels are calculated and used. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Bildpunkt getrennt (17) der Grau- und/oder Farbwert aus den angrenzenden Bildpunkten der Nachbarblöcke berechnet wird (Fig. 3).3. The method according to claim 1, characterized in that for each pixel separately ( 17 ) the gray and / or color value is calculated from the adjacent pixels of the neighboring blocks ( Fig. 3). 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ersatzinformation für einen fehlerhaften Block der geometrisch identische Block des zeitlich vorhergegangenen Fernsehvollbildes eingesetzt wird. 4. The method according to claim 1, characterized in that as Substitute information for a faulty block of geometrically identical block of the previous one TV full screen is used.   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ersatzinformation von Blockgrenzen zum Blockinneren rekursiv berechnet wird. (Fig. 4).5. The method according to claim 1, characterized in that the replacement information from block boundaries to the block interior is recursively calculated. ( Fig. 4). 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den zu ersetzenden Block Spektralkoeffizienten geschätzt werden, deren Rücktransformation eingesetzt wird.6. The method according to claim 1, characterized in that for estimated the block of spectral coefficients to be replaced whose reverse transformation is used. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Grau- bzw. Farbwerte der Bildpunkte der angrenzenden Zeilen über bzw. unter dem gestörten Block das arithmetische Mittel aus den Grau- bzw. Farbwerten der Bildpunkte der angrenzenden Zeile und der nächsten benachbarten Zeile eingesetzt ist, um Bewegung im Halbbild zu mitteln.7. The method according to claim 1, characterized in that instead of the gray or color values of the pixels of the adjacent lines above or below the disturbed block arithmetic mean of the gray or color values of the Pixels of the adjacent line and the next adjacent one Line is used to move in the field to average. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildpunkte der angrenzenden Zeilen und Spalten eindimensional in einen Spektralbereich transformiert werden und die zweidimensionalen Spektralkoeffizienten des fehlerhaften Blockes auf der Basis der berechneten eindimensionalen Spektralkoeffizienten geschätzt werden.7. The method according to claim 6, characterized in that the One-dimensional pixels of the adjacent rows and columns be transformed into a spectral range and the two-dimensional spectral coefficients of the faulty Block based on the calculated one-dimensional Spectral coefficients can be estimated. 9. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (27) für mindestens 3 Reihen von Blöcken angeordnet ist.9. The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and / or 8, characterized in that a memory ( 27 ) is arranged for at least 3 rows of blocks. 10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Vollbildspeicher angeordnet ist.10. The method according to claim 4, characterized in that at least one frame memory is arranged. 11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rechenwerk angeordnet ist.11. The method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that an arithmetic unit is arranged. 12. Verfahren nach Anspruch 2 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenwerk den arithmetischen Mittelwert berechnet. 12. The method according to claim 2 and 11, characterized in that the arithmetic unit calculates the arithmetic mean.   13. Verfahren nach Anspruch 6, 7 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlerverdeckungsschaltung eindimensionale Spektralkoeffizienten errechnet und daraus zweidimensionale Spektralkoeffizienten ableitet (Fig. 7).13. The method according to claim 6, 7 and 11, characterized in that an error masking circuit calculates one-dimensional spectral coefficients and derives two-dimensional spectral coefficients therefrom ( Fig. 7). 14. Verfahren nach Anspruch 6 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der eindimensionalen und die Schätzung der zweidimensionalen Spektralwerte für zwei Halbbilder getrennt erfolgt.14. The method according to claim 6 and / or 7, characterized in that the formation of the one-dimensional and the estimate the two-dimensional spectral values for two fields done separately.
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EP0659002A1 (en) * 1993-10-16 1995-06-21 Philips Patentverwaltung GmbH Method and circuit for the transmission of voice signals
DE19921504A1 (en) * 1999-05-10 2000-11-23 Alcatel Sa Method and circuit arrangement for determining quality information about the transmission quality of a speech signal in a digital transmission system

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