DE3686104T2

DE3686104T2 - Geraet zur feststellung von bewegung im fernsehbild.

Info

Publication number: DE3686104T2
Application number: DE8686305792T
Authority: DE
Inventors: Tadao C O Patents Div S Fujita; Taiichiro C O Nippon Ho Kurita; Kunio C O Patents Di Matsumoto; Yuichi C O Nippon Hos Ninomiya; Taiji C O Nippon Hos Nishizawa; Toshiro C O Nippon Hoso Ohmura; Yoshimichi C O Nippon Ohtsuka; Kenji C O Patents Di Takanashi; Yutaka C O Nippon Hoso Tanaka
Original assignee: Sony Corp; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Sony Corp; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1985-07-26
Filing date: 1986-07-28
Publication date: 1993-03-04
Anticipated expiration: 2006-07-29
Also published as: DE3686104D1; EP0210861A2; AU585040B2; ATE78650T1; US4779131A; EP0210861A3; EP0210861B1; AU6061886A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Bewegung im Fernsehbild. Eine derartige Vorrichtung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich geeignet für die Verwendung bei einer Videosignal-Normenwandlerschaltung.
Es ist bereits ein Block-Anpassungsverfahren angewandt worden, um Bewegungsvektoren zu ermitteln, deren jeder kennzeichnend ist für den Betrag und die Richtung der Bewegung eines Fernsehbildes von einem Bild zum nächsten Bild, und zwar auf Bilddifferenzdaten zwischen vorliegenden Bilddaten und früheren Bilddaten hin. Bei einem derartigen Block-Anpassungsverfahren wird ein Videosignal in eine Anzahl von segmentförmigen Bereichen oder Blöcken je Bild aufgeteilt. Die Bilddifferenzdaten werden für den jeweiligen segmentförmigen Bereich durch Berechnen von Differenzen an den Positionen oder Koordinaten der Bildelemente erzeugt, die repräsentativ sind für entsprechende segmentförmige Bereiche aufeinanderfolgender Bilder. Diese Berechnungen werden mittels eines digitalen Computers durchgeführt, der entsprechend einem im Computerspeicher gespeicherten Programm betreibbar ist.
Um die Programmanordnung zu vereinfachen und die Signalverarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen, ist vorgeschlagen worden, einen Punkt oder ein Bildelement bzw. Pixel zu bezeichnen, welches repräsentativ ist für den jeweiligen segmentförmigen Bereich. (Siehe hierzu EP-A-0 180 446, die am 7.5.86 unter Beanspruchung der Priorität vom 27.10.84 aus JP-59-226604 veröffentlicht wurde, und die daher unter die Bedingung gemäß Artikel 54(3) EPÜ fällt). Das repräsentative Pixel ist normalerweise in die Mitte des segmentförmigen Bereichs gelegt. In diesem Falle werden die Bilddifferenzdaten dadurch erzeugt, daß Differenzen in der Position oder den Koordinaten des Pixels berechnet werden, welches repräsentativ ist für einen segmentförmigen Bereich eines Bildes relativ zur Position oder den Koordinaten des betreffenden Bildelements des entsprechenden segmentförmigen Bereichs des nachfolgenden Bildes.
Ein Nachteil eines derartigen repräsentativen Pixel-Verfahrens liegt darin, daß dieses Verfahren nicht ausreicht, um kleine Bewegungen eines Objekts von gleichmäßiger Helligkeit zu ermitteln. Dies ist besonders dann der Fall, wenn das sich bewegende Objekt gegenüber einem auffallenden Hintergrund erscheint, der sich über das Bild stark ändert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Herleiten eines Bewegungsvektors geschaffen, der eine Größe und Richtung einer Bewegung in einem Bild anzeigt, welches durch ein aus aufeinanderfolgenden Intervallen bestehendes Fernsehsignal festgelegt ist,
mit einer Einrichtung zur Ermittlung von Differenzdaten entsprechend der Differenz zwischen Daten für einen bestimmten Bildbereich in zwei aufeinanderfolgenden Intervallen, wobei die betreffenden aufeinanderfolgenden Intervalle Bilder des Fernsehsignals sind, wobei der genannte bestimmte Bereich ein Bereich aus einer Vielzahl von segmentförmigen Bereichen ist, in die jedes der betreffenden Bilder unterteilt ist, und wobei jedes der betreffenden segmentförmigen Bereiche durch ein repräsentatives Bildelement dargestellt ist, mit einer Gatterschaltungseinrichtung zur Tastung der betreffenden Differenzdaten,
mit einer Einrichtung, die für die betreffende Gatterschaltungseinrichtung ein Steuersignal erzeugt, welches die betreffende Gatterschaltungseinrichtung veranlaßt, die Differenzdaten auf Daten hin, welche einen stationären Hintergrundteil des Bildes anzeigen, nicht weiterzuleiten, und welches die betreffende Gatterschaltungseinrichtung veranlaßt, die Differenzdaten auf Daten hin durchzulassen, welche ein sich bewegendes Objekt im Bild anzeigen,
mit einer Einrichtung zur Akkumulation der Differenzdaten, die durch die betreffende Gatterschaltungseinrichtung hindurchgelangen,
und mit einer Einrichtung zur Ermittlung eines Minimalwerts der akkumulierten Differenzdaten als Anzeige des genannten Bewegungsvektors.
Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielsweise erläutert, in denen entsprechende Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 in einem Blockdiagramm eine zuvor vorgeschlagene Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung,
Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer geringen Bewegung eines Objekts in einem Fernsehbild,
Fig. 3 bis 5 Diagramme, auf die im Zuge der Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 Bezug genommen wird,
Fig. 6 ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung gemäß der Erfindung,
Fig. 7 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines segmentförmigen Videosignalbereiches mit einem repräsentativen Pixel in seiner Mitte,
Fig. 8 eine Kurvendarstellung, auf die im Zuge der Erläuterung der Arbeitsweise der Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung gemäß Fig. 6 Bezug genommen wird,
Fig. 9 in einem Blockdiagramm ein zweites Ausführungsbeispiel der Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung gemäß der Erfindung,
Fig. 10 ein Diagramm, welches eine andere Art und Weise veranschaulicht, in der ein Videosignal in eine Vielzahl von segmentförmigen Bereichen aufgeteilt werden kann,
Fig. 11 ein Diagramm, auf das im Zuge der Erläuterung von Nachteilen einer zuvor vorgeschlagenen Bewegungsvektor-Erfassungsvorrichtung, beispielsweise der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, Bezug genommen wird,
Fig. 12 ein Blockdiagramm, anhand dessen eine Anwendung einer Ausführungsform der Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung gemäß der Erfindung veranschaulicht ist,
Fig. 13 ein Blockdiagramm, welches eine Videosignal-Wandlerschaltung veranschaulicht, bei der eine Ausführungsform der Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise angewandt werden kann,
Fig. 14 bis 16 Diagramme, auf die im Zuge der Erläuterung der Arbeitsweise der in der Wandlerschaltung gemäß Fig. 13 enthaltenen Schaltungen Bezug genommen wird,
Fig. 17 ein Blockdiagramm einer in der Wandlerschaltung gemäß Fig. 13 enthaltenen Fehlerverarbeitungsschaltung, und
Fig. 18 ein Diagramm, auf das im Zuge der Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung gemäß Fig. 17 Bezug genommen wird.
Bevor die Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beschrieben werden, wird zunächst eine bereits vorgeschlagene Vektor-Erfassungsschaltung unter Bezugnahme auf Fig. 1 kurz beschrieben werden, um ein besseres Verständnis für die damit verbundenen Schwierigkeiten zu erzielen.
Die Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung gemäß Fig. 1 weist einen Eingangsanschluß 1 auf, dem ein digitales Videosignal zugeführt wird. Das digitale Videosignal wird vom Eingangsanschluß 1 her einem Eingang einer Subtrahiereinrichtung 2 und außerdem einer Pixel-Extraktionsschaltung 3 für ein repräsentatives Pixel zugeführt. Die Extraktionsschaltung 3 extrahiert ein Pixel oder einen Punkt, der repräsentativ ist für den jeweiligen segmentförmigen Bereich eines Bildes und liefert Pixel-Daten, die kennzeichnend sind für die Videodaten und die Position oder Koordinaten des extrahierten repräsentativen Pixels. Die Pixel-Daten werden von der Extraktionsschaltung 3 einem für ein repräsentatives Pixel vorgesehenen Pixel-Speicher 4 zugeführt und in diesem gespeichert. Die gespeicherten Daten werden aus dem Pixel-Speicher 4 ausgelesen und zu geeigneten bzw. in Frage kommenden Zeitpunkten einem weiteren Eingang der Subtrahiereinrichtung 2 zugeführt. Die von dem Speicher 4 der Subtrahiereinrichtung 2 zugeführten Daten sind vorhergehende Bild-Daten, und das vom Eingangsanschluß 1 her der Subtrahiereinrichtung 2 direkt zugeführte digitale Videosignal ist durch die vorliegenden Bild-Daten gegeben. Die Subtrahiereinrichtung 2 erzeugt Bild-Differenzdaten ΔF durch Berechnen der Differenzen zwischen der Position oder den Koordinaten des für einen segmentförmigen Bereich des vorhergehenden Bildes und der Position oder den Koordinaten des betreffenden Bildelementes des entsprechenden segmentförmigen Bereiches des nachfolgenden oder vorliegenden Bildes repräsentativen Pixels. Die Bild-Differenzdaten ΔF werden mittels einer Umsetzeinrichtung 5 in Daten ΔF umgesetzt, die kennzeichnend sind für die Absolutwerte der betreffenden Differenzen. Die Daten ΔF werden einer Summierschaltung 6 zugeführt, welche die Absolutwerte der Differenzen für die betreffenden Bildelemente jedes der segmentförmigen Bereiche addiert oder summiert, um Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF zu liefern. Die Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF werden einer Minimaldaten-Erfassungsschaltung 7 zugeführt. Die Minimaldaten-Erfassungsschaltung 7 nimmt ihr aufeinanderfolgend zugeführte Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF von der Summierschaltung 6 her auf, während sämtliche segmentförmigen Bereiche eines Bildes verarbeitet werden, und ermittelt das Minimum der aufgenommenen Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF , um ein für einen Bewegungsvektor kennzeichnendes Signal zu erzeugen, das den Betrag und die Richtung der Bewegung eines Fernsehbildes von dem vorangehenden Bild zum vorliegenden Bild repräsentiert. Dieses für den Bewegungsvektor kennzeichnendes Signal tritt an einem Ausgangsanschluß 8 auf.
Wenn angenommen wird, daß, wie Fig. 2 veranschaulicht, ein in einem Fernsehbild enthaltenes Objekt sich in der horizontalen Richtung von einer durch voll ausgezogene Linien angedeuteten Position in eine durch gestrichelte Linien angedeutete Position bewegt, kann die konventionelle Bewegungsvektor-Erfassungsvorrichtung nicht zuverlässig eine geringe Bewegung des Objekts ermitteln, das heißt eine Bewegung, bei der die der Bewegung des Objekts entsprechenden gegenüberliegenden Endbereiche sehr klein sind. Fig. 3 veranschaulicht die Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF , wenn das Objekt sich um eine geringe Strecke bewegt; jeder segmentförmige Bereich enthält 63 Bildelemente, das heißt sieben Zeilen mit jeweils neun Bildelementen. Wie am besten aus Fig. 3 ersehen werden kann, entsprechen die minimalen Bilddifferenz-Summendaten einem Null-Bewegungsvektor. Dies bedeutet, daß die Vorrichtung bzw. Anordnung gemäß Fig. 1 anzeigt, daß das Objekt in Ruhe verbleibt, anstatt die Tatsache anzuzeigen, daß sich das Objekt bewegt, wie dies in Fig. 3 mit 9 angedeutet ist. Ein ähnliches Problem tritt dann auf, wenn der Hintergrund, gegenüber dem sich das Objekt bewegt, ungleich ist und sich über das Bild stark ändert. Der Grund hierfür wird aus Fig. 4 und 5 ersichtlich werden, von denen Fig. 4 die Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF für einen ungleichen Hintergrund zeigt; Fig. 5 zeigt die Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF für ein sich bewegendes Objekt. Es dürfte einzusehen sein, daß dann, wenn sich ein Objekt gegenüber einem unterschiedlichen Hintergrund bewegt, die Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF sich in einer Art und Weise ändern, die im wesentlichen so ist, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist, was im wesentlichen eine Kombination der Kurvenzüge gemäß Fig. 4 und 5 darstellt.
Ein von einer Ausführungsform der Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung auf zunehmendes Videosignal wird in eine Vielzahl von segmentförmigen Videosignalbereichen je Bild unterteilt. Jeder segmentförmige Bereich umfaßt 63 Bildelemente, das heißt sieben Zeilen, deren jede neun Bildelemente trägt, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Jeder segmentförmige Bereich ist durch die Position oder Koordinaten (x, y) eines repräsentativen Pixels dargestellt, der in der Mitte des segmentförmigen Bereichs plaziert ist, was durch das Zeichen X in Fig. 7 bezeichnet ist. Die segmentförmigen Bereiche können so definiert sein, daß sie sich teilweise einander überlappen.
Nunmehr sei auf Fig. 6 Bezug genommen, aus der ersichtlich ist, daß eine Ausführungsform der Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung gemäß der Erfindung einen Eingangsanschluß 11 aufweist, dem ein digitales Videosignal zugeführt wird. Das digitale Videosignal wird vom Eingangsanschluß 11 direkt einem Eingang einer Subtrahiereinrichtung 12 und außerdem einer für ein repräsentatives Pixel vorgesehenen Extraktionsschaltung 13 zugeführt. Die Extraktionsschaltung 13 extrahiert ein Pixel oder einen Punkt, der repräsentativ ist für jeden der segmentförmigen Bereiche eines Bildes, und erzeugt Pixel-Daten, die kennzeichnend sind für die Video-Daten und die Position oder Koordinaten des extrahierten repräsentativen Pixels. Derartige Pixel-Daten werden in einen für repräsentative Pixel vorgesehenen Speicher 14 eingelesen und in diesem gespeichert. Die gespeicherten Daten werden aus dem Speicher 14 ausgelesen und als vorhergehende Bild-Daten einem weiteren Eingang der Subtrahiereinrichtung 12 zugeführt. Das dem zuerst erwähnten Eingang der Subtrahiereinrichtung 12 direkt vom Eingangsanschluß 11 her zugeführte digitale Videosignal enthält vorliegende Bild-Daten, die sich auf die Positionen oder Koordinaten der betreffenden Bildelemente beziehen, welche in dem entsprechenden segmentförmigen Bereich des vorliegenden Bildes enthalten sind. Demgemäß erzeugt die Subtrahiereinrichtung 12 Bilddifferenz-Daten ΔF durch Berechnen von Differenzen in der Position oder den Koordinaten des für den segmentförmigen Bereich des vorhergehenden Bildes repräsentativen Pixels von der Position oder den Koordinaten des betreffenden Bildelementes des entsprechenden segmentförmigen Bereiches des vorliegenden Bildes. Die Bilddifferenz-Daten ΔF werden mittels eines Wandlers 15 in ΔF umgesetzt, was den Absolutwert der betreffenden Differenzen darstellt. Die Absolutwerte der Bilddifferenz- Daten ΔF werden einer Begrenzerschaltung 16 zugeführt, welche die Werte der Differenzen der Daten ΔF unter einen bestimmten Wert begrenzt.
Das Ausgangssignal der Begrenzerschaltung 16 wird einer Minimaldaten-Detektorschaltung 20 zugeführt. Die Detektorschaltung 20 ermittelt die Position oder Adresse des Bildelements, bezüglich dessen der Absolutwert der Bilddifferenz-Daten ΔF als Minimum ermittelt ist. Das Ausgangssignal der Detektorschaltung 20 wird einer Entscheidungsschaltung 21 zugeführt, die bestimmt, ob das ermittelte Bildelement in einem kleinen Vektorbereich, der durch die gestrichelte Linie in Fig. 7 eingeschlossen ist, liegt oder nicht. Falls das Bildelement in dem betreffenden kleinen Vektorbereich liegt, bedeutet dies, daß der Bewegungsvektor zu klein ist, um zuverlässig berücksichtigt zu werden, und die Entscheidungsschaltung 21 erzeugt ein Steuersignal niedrigen Pegels. Andernfalls erzeugt die Entscheidungsschaltung 21 ein Steuersignal hohen Pegels, welches einem Schalterkreis 18 zugeführt wird.
Der Schalterkreis 18 ist mit einem ersten Eingangsanschluß 19A über eine Verzögerungsschaltung 17 an der Begrenzerschaltung 16 angeschlossen; ein zweiter Eingangsanschluß 19B ist mit Erde oder einer Nulldaten-Quelle verbunden; ein Ausgangsanschluß 19C ist mit einer Summierschaltung 22 verbunden. Der Schalterkreis 18 spricht auf ein Steuersignal hohen Pegels von der Entscheidungsschaltung 21 her an, um eine Verbindung der Anschlüsse 19A und 19C zu bewirken, womit der Summierschaltung 22 ermöglicht ist, die Daten ΔF von der Begrenzerschaltung 16 her aufzunehmen. Die Verzögerungsschaltung 17 verzögert das Signal von der Begrenzerschaltung 16 zum Anschluß 19A hin, so daß die dem Auftreten des Steuersignals in dem Schalterkreis 18 inhärente Verzögerungszeit kompensiert ist. Die Summierschaltung 22 summiert die Absolutwerte der Datendifferenzen bezüglich der Bildelemente jedes der segmentförmigen Bereiche, um Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF zu liefern. Die Summierschaltung 22 weist vorzugsweise einen digitalen Integrator zur Summierung der Daten auf, die vom Anschluß 19C her zugeführt werden, um Bilddifferenz- Summendaten Δ ΔF für die betreffenden Bildelemente jedes der segmentförmigen Bereiche zu erzeugen, sowie einen Speicher mit einer Anzahl von Adressen oder Speicherabschnitten, die der Anzahl der segmentförmigen Bereiche entsprechen, welche in einem Teilbild enthalten sind, und zwar zur Speicherung der aufeinanderfolgend erzeugten Bilddifferenz-Summendaten in den entsprechenden Speicherabschnitten.
Der Schalterkreis 18 spricht auf ein Steuersignal niedrigen Pegels von der Entscheidungsschaltung 21 her an, um die Verbindung der Anschlüsse 19B und 19C zu bewirken. Dadurch ist die Summierschaltung 22 mit der Nulldaten-Quelle verbunden. Dies bedeutet, daß die Bilddifferenz-Daten Δ aus der Bilddifferenz-Summierung Σ ΔF weggelassen sind, wenn das Bildelement, welches den minimalen Absolutwert der Datendifferenz ΔF aufweist, in dem kleinen Vektorbereich liegt, der durch die gestrichelte Linie in Fig. 7 angedeutet ist. Die Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF werden von der Summierschaltung 22 an eine Minimaldaten-Detektorschaltung 23 abgegeben. Die Minimaldaten-Detektorschaltung 23 nimmt die Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF auf, die ihr aufeinanderfolgend von der Summierschaltung 22 zugeführt werden, während sämtliche segmentförmigen Bereiche eines Bildes verarbeitet werden, und ermittelt die Minimaldaten der aufgenommenen Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF , um ein Signal zu erzeugen, welches kennzeichnend ist für einen Bewegungsvektor, der den Betrag und die Richtung der Bewegung eines Fernsehbildes vom vorhergehenden Bild zum vorliegenden Bild angibt.
Ein Zähler 27 erhält ebenfalls das Steuersignal von der Entscheidungsschaltung 21 zugeführt; er zählt die Häufigkeit, in der ein Steuersignal niedrigen Pegels von der betreffenden Schaltung her während jeder Periode auftritt, während der sämtliche Bildelemente, die in einem segmentförmigen Bereich enthalten sind, verarbeitet werden. Der Inhalt des Zählers 27 repräsentiert die Anzahl der Bilddifferenz-Daten ΔF , die in den Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF für einen segmentförmigen Bereich nicht enthalten sind oder aus diesen weggelassen sind. Eine Komparatorschaltung 29 vergleicht den Inhalt des Zählers 27 mit einem ihr von einem Referenzgenerator 28 her zugeführten Referenzwert. Der von dem Referenzgenerator 28 bereitgestellte Referenzwert kann beispielsweise 80% der Anzahl der in einem segmentförmigen Bereich enthaltenen Bildelemente entsprechen. Wenn der Inhalt des Zählers 27 einen derartigen Referenzwert übersteigt, gibt die Komparatorschaltung 29 ein Steuersignal niedrigen Pegels an einen Schalterkreis 24 ab. Ansonsten erzeugt die Komparatorschaltung 29 ein Steuersignal hohen Pegels. Der Schalterkreis 24 ist mit einem ersten Eingangsanschluß 25A am Ausgang der Minimaldaten-Detektorschaltung 23 angeschlossen, und mit einem zweiten Eingangsanschluß 25B ist der betreffende Schalterkreis mit Erde oder einer Nulldatenquelle verbunden. Ein Ausgangsanschluß 25C des betreffenden Schalterkreises ist mit einem Ausgangsanschluß 26 verbunden. Der Schalterkreis 24 spricht auf ein Steuersignal hohen Pegels von der Komparatorschaltung 29 her an, um eine Verbindung zwischen den Anschlüssen 25A und 25C herzustellen, so daß ein Signal, welches kennzeichnend ist für den Bewegungsvektor, der in der Minimaldaten-Detektorschaltung 23 ermittelt worden ist, am Ausgangsanschluß 26 auftritt. Der Schalterkreis 24 spricht auf ein Steuersignal niedrigen Pegels von der Komparatorschaltung 29 her an, um eine Verbindung zwischen den Anschlüssen 25B und 25C herzustellen, so daß ein Nullbewegungs-Vektor am Ausgangsanschluß 26 erscheint.
Aus der obigen Erläuterung dürfte ersichtlich sein, daß die in Fig. 6 gezeigte Schaltungsanordnung die Erzeugung eines unzuverlässigen Bewegungsvektors dadurch unterbindet, daß der ermittelte Bewegungsvektor dann zu Null gemacht wird, wenn eine relativ große Anzahl von Bilddifferenzdaten aus den bei der Ermittlung eines Bewegungsvektors verwendeten Daten weggelassen ist.
Es sei ferner darauf hingewiesen, daß bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 6 der Schalterkreis 18 in der Tat eine Gatter- bzw. Torschaltungseinrichtung bezüglich der Datendifferenz ΔF darstellt, um eine derartige Datendifferenz ΔF an die Summierschaltung oder die Akkumulationseinrichtung 22 für den Einschluß in die Bilddifferenz- Summendaten Σ ΔF lediglich dann abzugeben, wenn das Steuersignal für die Schaltereinrichtung 18, das heißt das Ausgangssignal der Entscheidungsschaltung 21 anzeigt, daß der segmentförmige Bereich des dann berücksichtigten Bildes keinen stationären Hintergrundbereich des Fernsehbildes darstellt. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß die Entscheidungsschaltung 21 ein Steuersignal hohen Pegels an den Schalterkreis 18 für die Abgabe der Datendifferenz ΔF an die Summierschaltung oder die Akkumulationseinrichtung 22 lediglich dann liefert, wenn die Detektorschaltung 20 und die Entscheidungsschaltung 21 zusammenwirken um anzuzeigen, daß der segmentförmige Bereich des berücksichtigten Bildes einem sich bewegenden Objekt und nicht einem stationären Hintergrundbereich im Fernsehbild entspricht.
Bei der oben beschriebenen Bewegungsvektor-Erfassungsvorrichtung entsprechen die Minimal-Bilddifferenz-Summendaten der Bewegung eines Objekts, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, sogar dann, wenn das Objekt sich gegenüber einem ausgeprägten Hintergrund bewegt, der sich über das Fernsehbild nennenswert ändert. Daher ermöglicht diese Ausführungsform die Ermittlung von Bewegungsvektoren mit größerer Genauigkeit.
Nunmehr sei auf Fig. 9 Bezug genommen, in der eine zweite Ausführungsform einer Bewegungsvektor-Erfassungsvorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht ist. Dabei wird ersichtlich werden, daß den in Fig. 6 gezeigten Komponenten äquivalente Einzelteile oder Komponenten in Fig. 9 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 9 weist ferner eine Verknüpfungsbzw. Gatterschaltung 56 auf, über die die Daten ΔF von dem Wandler 15 an eine Summierschaltung 60 abgegeben werden. Die Verknüpfungsschaltung 56 liefert einen bestimmten Wert, beispielsweise einen Quantisierungspegel 64, an die Summierschaltung 60, und zwar unabhängig vom Wert der Daten ΔF , die vom Wandler 15 her zugeführt werden, und zwar jeweils dann, wenn das Bildelement als in einem Nichtbewegungsbereich liegend bestimmt ist, das heißt einem stationären Teil des Hintergrunds des Fernsehbildes entspricht, wie dies weiter unten im einzelnen erläutert werden wird. Diese Bestimmung erfolgt durch eine Schaltung, welche einen Bildspeicher 57, eine Subtrahiereinrichtung 58 und eine Schwellwertschaltung 59 aufweist.
Der Bildspeicher 57 erhält das digitale Videosignal direkt vom Eingangsanschluß 11 her und liefert vorangehende Bilddaten, die sich auf die Videodaten und die Positionen oder Koordinaten der betreffenden Bildelemente eines in dem vorangehenden Bild enthaltenen segmentförmigen Bereiches beziehen. Die vorherigen Bilddaten werden der Subtrahiereinrichtung 58 zugeführt, die außerdem die vorliegenden Bilddaten direkt vom Eingangsanschluß 11 her aufnimmt. Die vorliegenden Bilddaten beziehen sich auf Positionen oder Koordinaten der betreffenden Bildelemente des in dem vorliegenden Bild enthaltenen entsprechenden segmentförmigen Bereiches. Die Subtrahiereinrichtung 58 erzeugt Bilddifferenz-Daten, die repräsentativ sind für die Differenz zwischen den vorliegenden Bilddaten und den vorherigen Bilddaten, indem Differenzen zwischen den Positionen oder Koordinaten der Bildelemente des segmentförmigen Bereiches des vorherigen Bildes und den Positionen oder Koordinaten der betreffenden Bildelemente der entsprechenden segmentförmigen Bereiche des vorliegenden Bildes berechnet werden. Falls die Subtrahiereinrichtung 58 ein Null-Ausgangssignal oder -Differenzsignal erzeugt, ist dadurch festgelegt, daß das entsprechende Bildelement in Ruhe verbleibt, das heißt Teil eines stationären Hintergrundbereiches des Fernsehbildes ist. In der Praxis ist aufgrund von Störungen oder anderen Faktoren das Differenzsignal von der Subtrahiereinrichtung 58 nicht Null, wenn ein Bildelement in Ruhe verbleibt. Aus diesem Grunde ist der Ausgang der Subtrahiereinrichtung 58 mit der Schwellwertschaltung 59 verbunden, die das Differenzsignal mit einem vorzugsweise einstellbaren Schwellwert vergleicht, um den Nichtbewegungsbereich zu bestimmen. Das Ausgangssignal der betreffenden Schwellwertschaltung wird der Satterschaltung 56 als Tastbzw. Torsteuersignal zugeführt. Die Schwellwertschaltung 59 erzeugt ein Entscheidungssignal oder Ausgangssignal niedrigen Pegels, mit dem die Gatterschaltung 56 veranlaßt wird, zu schließen und den dem Quantisierungspegel 64 entsprechenden bestimmten Wert an die Summierschaltung 60 abzugeben, wenn das Differenzsignal von der Subtrahiereinrichtung 58 kleiner ist als der einstellbare Schwellwert. Andernfalls erzeugt die Schwellwertschaltung 59 ein Entscheidungssignal oder Ausgangssignal hohen Pegels, durch das die Gatterschaltung 56 geöffnet ist, um Daten ΔF von dem Wandler 15 her zu der Summierschaltung 60 durchzulassen. Der Ausgang der Schwellwertschaltung 59 ist außerdem mit einem Zähler 63 verbunden, der die Häufigkeit zählt, mit der ein Entscheidungssignal niedrigen Pegels am Ausgang der Schwellwertschaltung 59 auftritt. Die Zählerstellung des Zählers 63 ist repräsentativ für die Anzahl der Daten ΔF , die aus den Bilddifferenz-Summendaten weggelassen sind, das heißt in diesen Daten nicht enthalten sind. Eine Komparatorschaltung 66 vergleicht den Inhalt des Zählers 63 mit einem ihr von einem Referenzgenerator 65 her zugeführten Referenzwert. Der Referenzwert von dem Referenzgenerator 65 her kann beispielsweise 80% der in einem segmentförmigen Bereich enthaltenen Bildelemente entsprechen. Wenn der Inhalt des Zählers 63 den Differenzwert von dem Referenzgenerator 65 her übersteigt, erzeugt die Komparatorschaltung 66 ein Steuersignal, mit dem ein Bewegungsvektor zu Null gemacht wird, was nachstehend beschrieben wird.
Die Summierschaltung 60 weist vorzugsweise einen digitalen Integrator zum Aufsummieren der von der Gatterschaltung 56 her zugeführten Daten auf, um Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF für die betreffenden Bildelemente jedes der segmentförmigen Bereiche zu erzeugen, und zwar im wesentlichen in derselben Art und Weise, wie dies oben in Verbindung mit der Ausführungsform gemäß Fig. 6 beschrieben worden ist. Die Summierschaltung 60 weist ebenfalls einen Speicher mit einer Anzahl von Speicherabschnitten oder Adressen auf, die der Anzahl der segmentförmigen Bereiche entspricht, welche in einem Teilbild enthalten sind, und zwar zur Speicherung der aufeinanderfolgend erzeugten Bilddifferenz-Summendaten in den entsprechenden Speicherabschnitten. Die Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF werden von der Summierschaltung 60 her einer Minimaldaten-Detektorschaltung 61 zugeführt. Die Minimaldaten-Detektorschaltung 61 nimmt ihr aufeinanderfolgend von der Summierschaltung 60 zugeführte Bilddifferenz-Summendaten Σ ΔF für sämtliche segmentförmigen Bereiche eines Bildes auf, um normalerweise an einem Ausgangsanschluß 62 ein für einen Bewegungsvektor kennzeichnendes Signal zu erzeugen, das bzw. der den Betrag und die Richtung der Bewegung eines Fernsehbildes vom vorherigen Bild zum vorliegenden Bild repräsentiert. Die Minimal- bzw. Mindestdaten-Detektorschaltung 61 spricht jedoch auf das Steuersignal von der Komparatorschaltung 66 her an, um den Ausgangs-Bewegungsvektor zu Null zu machen. Dies bedeutet, daß die Minimaldaten-Detektorschaltung 61 die Erzeugung eines unzuverlässigen Bewegungsvektors in dem Fall unterbindet, daß eine relativ große Anzahl von Bilddifferenzdaten aus den Daten weggelassen ist, die bei der Erfassung eines Bewegungsvektors benutzt sind.
Es dürfte einzusehen sein, daß bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 das Ausgangssignal der Schwellwertschaltung 59, welches die Gatterschaltung 56 steuert, wirksam eine Anzeige darüber liefert, ob der segmentförmige Bereich des berücksichtigten Bildes Teil eines stationären Hintergrundbereiches des Fernsehbildes oder Teil eines sich bewegenden Objektes ist. Die Gatterschaltung 56 wird durch ihr Steuersignal von der Schwellwertschaltung 59 her geöffnet, um die Datendifferenz ΔF zu der Summierschaltung oder Akkumulationseinrichtung 60 hin lediglich dann durchzulassen, wenn der Bildspeicher 57, die Subtrahiereinrichtung 58 und die Schwellwertschaltung 59 in dem Sinne zusammenwirken, daß der segmentförmige Bereich als Bereich eines sich bewegenden Objekts betrachtet wird und nicht als stationärer Hintergrund.
Fig. 10 zeigt ein Muster, in welchem die Bildelemente eines segmentförmigen Bereiches angeordnet sein können, um die Kapazität zur Erfassung der Bewegung von Fernsehbildern mit vertikalen Streifen oder andere Muster mit hohen Raumfrequenzen bzw. Liniendichten zu verbessern. Bei dem in Fig. 10 gezeigten Muster sind ein für einen ersten segmentförmigen Bereich repräsentatives Pixel und ein für einen zweiten segmentförmigen Bereich repräsentatives Pixel, welches unmittelbar unterhalb oder oberhalb des ersten segmentförmigen Bereiches liegt, in der horizontalen Richtung um X/2 versetzt, um ein schachbrettförmiges Muster zu liefern, wobei X der horizontale Abstand zwischen zwei repräsentativen Pixeln ist, die in der horizontalen Richtung nebeneinander liegen. Auch hier können sich die segmentförmigen Bereiche teilweise einander überlappen.
Fig. 11 veranschaulicht ein Bild mit einem Auto, welches beginnt, sich vor einem ausgeprägten Hintergrund vorbeizubewegen. Wenn eine konventionelle Bewegungsvektor-Erfassungsvorrichtung verwendet wird, wird im Bereich 71B kein Bewegungsvektor ermittelt, und die Bewegung des Autos kann solange nicht ermittelt werden, bis dieses zumindest in gewissem Ausmaß in den Bereich 71C gelangt ist. Da ein Tiefpaßfilter normalerweise dazu benutzt wird, das Videosignal zu filtern, um plötzliche Bildänderungen und diskontinuierliche Bewegungen zu unterdrücken, ist eine nennenswerte Zeit erforderlich, bis die Bewegung korrigiert ist, nachdem eine Bewegung im Bereich 71C ermittelt ist. Aus diesen Gründen erscheint im wiedergegebenen Bild das Auto als sich in einer unnatürlichen Weise bewegend, das heißt so, als ob es nach Bremsung losfährt.
Fig. 12 zeigt ein Fernsehnormenwandlersystem, bei dem eine Ausführungsform der Bewegungsvektor-Erfassungsvorrichtung gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise angewandt werden kann. Das System gemäß Fig. 12 weist einen Eingangsanschluß 71 auf, dem ein HDTV-Signal, das ist ein Fernsehsignal hoher Auflösung, zugeführt wird. Das HDTV-Signal wird vom Eingangsanschluß 71 her an drei Gatter bzw. Torschaltungen 72A, 72B und 72C abgegeben. Die Torschaltung 72A dient dazu, im linken Bereich 71A gemäß Fig. 11 enthaltene Bildelemente durchzulassen. Die Torschaltungen 72A und 72C dienen dazu, im rechten Bereich 71B bzw. im mittleren Bereich 71C enthaltene Bildelemente durchzulassen. Ein Impulsgenerator 73, der durch ein an einem Anschluß 74 angelegtes geeignetes Synchronisiersignal getriggert wird, liefert zeitlich geeignete Torschaltungs- bzw. Tastimpulse für die Torschaltungen 72A, 72B und 72C. Der mittlere Bereich 71C überlappt das Ausgangs- bzw. Abgabebild, und die linken und rechten Bereiche 71A und 71B überlappen das Abgabebild nicht, das heißt, sie liegen außerhalb des gewünschten Abgabebildes.
Die Ausgänge der Torschaltungen 72A, 72B und 72C sind mit Bewegungsvektor-Erfassungsschaltungen 75A, 75B bzw. 75C verbunden. Jede der Bewegungsvektor-Erfassungsschaltungen 75A, 75B und 75C ist im wesentlichen vom selben Aufbau wie er oben in Verbindung mit Fig. 6 oder Fig. 9 beschrieben worden ist. Die Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung 75A dient dazu, einen Bewegungsvektor Va zu ermitteln, der der Bewegung des Autos im linken Bereich 71A entspricht. Die Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung 75B dient dazu, einen Bewegungsvektor Vb zu ermitteln, der der Bewegung des Autos im rechten Bereich 71B entspricht. Die Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung 75C dient der Ermittlung eines Bewegungsvektors Vc, der der Bewegung des Autos im mittleren Bereich 71C (Fig. 11) entspricht. Die Bewegungsvektoren Va, Vb und Vc werden alle einer Entscheidungsschaltung 76 zugeführt. Der Bewegungsvektor Vc wird außerdem einem digitalen Tiefpaßfilter 77 zugeführt, welches wirksam ist, um plötzliche Bewegungsvektoränderungen zu unterdrücken, so daß starke Sprung- oder diskontinuierliche Bewegungen minimiert sind. Das digitale Tiefpaßfilter 77 ist ein Filter bekannten Typs, das seine Kennlinie in einer solchen Weise ändert, daß eine Zeitverzögerung dann erfolgt, wenn der Bewegungsvektor absinkt, oder daß eine zeitliche Voreilung erfolgt, wenn der Bewegungsvektor ansteigt, und zwar entsprechend einem ihm von der Entscheidungsschaltung 76 her zugeführten Steuersignal.
Die Entscheidungsschaltung 76 erzeugt das Steuersignal für das digitale Tiefpaßfilter 77 auf der Basis der Bewegungsvektoren Va, Vb und Vc, die bezüglich der Bereiche 71A, 71B bzw. 71C in Fig. 11 ermittelt worden sind. Das Steuersignal für das digitale Tiefpaßfilter 77 wird dann erzeugt, wenn das Objekt sich aus dem Abgabe-Bild heraus bewegt, oder dann, wenn sich das Objekt in das Abgabe-Bild hinein bewegt. Der Typ des Steuersignals, welches in den in der nachstehenden Tabelle aufgelisteten Fällen i bis iv erzeugt wird, wird nachfolgend beschrieben Fall nach links nach rechts
In der obigen Tabelle ist mit dem Schrägstrich (/) jeweils ein Bewegungsvektor bezeichnet, der in der Entscheidungsschaltung 76 nicht berücksichtigt wird. Das Objekt (Auto) bewegt sich aus dem Abgabebild nach links im Fall i, und das Objekt bewegt sich aus dem Abgabebild nach rechts im Fall ii. Wenn das Objekt sich aus dem Abgabebild herausbewegt, wie im Fall i oder ii, liefert die Entscheidungsschaltung 76 ein Steuersignal, welches das digitale Tiefpaßfilter 77 wirksam veranlaßt, die Zeit zu verzögern, wenn der Bewegungsvektor absinkt, um die Größe des Bewegungsvektors im mittleren Bereich 71C (Fig. 11) beizubehalten. Dadurch wird die Neigung wirksam unterdrückt, daß die Größe des Bewegungsvektors vermindert wird, wenn sich das Objekt aus dem Abgabebild herausbewegt. Auf diese Weise ist eine scheinbare Verminderung der Bewegungsgegeschwindigkeit des Objekts eliminiert, wenn dieses sich aus dem Abgabebild heraus bewegt.
Das Objekt bewegt sich in das Abgabebild von rechts im Fall iii der obigen Tabelle hinein, und das Objekt bewegt sich im Fall iv in das Abgabebild von links hinein. Wenn das Objekt sich in das Abgabebild hinein bewegt, liefert die Entscheidungsschaltung 76 ein Steuersignal, welches das digitale Tiefpaßfilter 77 veranlaßt, eine zeitliche Voreilung herbeizuführen, wenn der Bewegungsvektor ansteigt. Deshalb kann der Bewegungsvektor in dem Bereich 71C ansteigen, sobald das Objekt an einem Ende des Abgabebildes im Zuge des Eintretens in dieses Bild ankommt. In anderen Fällen als jenen, die in der obigen Liste aufgeführt sind, bleibt die Kennlinie des digitalen Tiefpaßfilters 77 unverändert.
Der an einem Ausgangsanschluß 78 bereitgestellte Bewegungsvektor kann dazu herangezogen werden, eine Bewegungskorrektur in einer Teilbildzahlumsetzschaltung eines Fernsehnormenwandlersystems zu bewirken, wie dies nachstehend beschrieben wird.
So können beispielsweise, wie in Fig. 13 gezeigt, Ausführungsformen der Erfindung bei der Teilbildzahlumsetzung angewandt werden, wenn eine Normenwandlung von einem HDTV-System (das ist ein Fernsehsystem mit hoher Auflösung), welches 1125 Zeilen pro Bild und 60 Teilbilder pro Sekunde verwendet, in ein PAL-TV-System erfolgt (das ist ein mit zeilenweiser Phasenumschaltung arbeitendes Fernsehsystem), welches 625 Zeilen pro Bild und 50 Teilbilder pro Sekunde verwendet.
Das Fernsehnormenwandlersystem gemäß Fig. 13 ist als ein System gezeigt, welches einen Eingangsanschluß 121 aufweist, der ein in einem HDTV-Signal enthaltenes Luminanzsignal aufnimmt. Ein derartiges Luminanzsignal wird über ein Tiefpaßfilter 122 einem Analog-Digital-(A/D)-Wandler 123 zugeführt, der das betreffende Signal in ein entsprechendes digitales Signal umsetzt. Das digitale Signal wird von dem A/D-Wandler 123 an eine Vorverarbeitungsschaltung 124 abgegeben.
Die Vorverarbeitungsschaltung 124 wendet eine digitale Frequenzumsetztechnik an, um die Zeilenzahl von 1125 Zeilen auf 625 Zeilen umzusetzen, und außerdem wendet sie eine Nicht-Zeilensprungtechnik an, um aus jedem Teilbild des HDTV-Signals gleichzeitig erste und zweite Teilbilder zu bilden, die jeweils 625 Zeilen enthalten und die jeweils dasselbe Videobild wiedergeben, wobei jedoch die Videobilder der ersten und zweiten Teilbilder um einen 0,5-Zeilenabstand versetzt sind. Darüber hinaus treten die ersten und zweiten Teilbilder, die aus jedem Teilbild des HDTV-Signals erzeugt sind, jeweils mit einer Rate von 60 pro Sekunde auf. Damit liefert die Vorverarbeitungsschaltung 124 gleichzeitig ein erstes digitales Videosignal VD1, welches lediglich aus dem ersten Teilbild besteht und 625 Zeilen pro Bild und 60 Bilder pro Sekunde umfaßt, und ein zweites digitales Videosignal VD2, welches lediglich aus dem zweiten Bild besteht und 625 Zeilen pro Bild und 60 Bilder pro Sekunde aufweist. Das erste digitale Videosignal VD1 wird einer Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung 125 und außerdem einer ersten Teilbildzahl-Umsetzschaltung 131 zugeführt. Das zweite digitale Videosignal VD2 wird einer zweiten Teilbildzahl-Umsetzschaltung 132 zugeführt, die im wesentlichen vom selben Aufbau ist wie die erste Teilbildzahl-Umsetzschaltung 131.
Die Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung 125 ermittelt Bewegungsvektoren in Abhängigkeit von dem ersten digitalen Videosignal VD1. Die in der Vorverarbeitungsschaltung 124 angewandte Nicht-Zeilensprungtechnik ermöglicht der Bewegungsvektor-Detektorschaltung 125, Bewegungsvektoren in zeitlichen Intervallen von 1/60 Sekunde zu ermitteln. Dies ist wirkungsvoll, um die Genauigkeit der Ermittlung von Bewegungsvektoren zu verbessern und die Bildung von Interpolationssignalen zu erleichtern. Die Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung 125 erzeugt Teilbild-Differenzdaten zwischen vorliegenden Teilbild-Daten und vorherigen Teilbild-Daten, und zwar im wesentlichen in derselben Art und Weise, wie dies in Verbindung mit Fig. 6 oder Fig. 9 beschrieben worden ist.
Die erste Teilbildzahl-Umsetzschaltung 131 liefert ein digitales Videosignal mit einem ersten Teilbild mit 625 Zeilen pro Bild und 50 Bildern pro Sekunde an einen Eingang eines Schalterkreises 141, der an einen weiteren Eingang ein zweites digitales Videosignal aufnimmt, welches ein zweites Teilbild mit 625 Zeilen pro Bild und 50 Bildern pro Sekunde umfaßt und das von der zweiten Teilbildzahl- Umsetzschaltung 132 geliefert wird. Der Schalterkreis 141 erhält außerdem ein geeignetes erzeugtes Steuersignal Sc zugeführt, welches in Zeitintervallen von 1/50 Sekunde invertiert wird, so daß der Schalterkreis 141 mit der betreffenden Frequenz bzw. Rate umgeschaltet wird und an seinem Ausgang ein digitales Luminanzsignal mit 625 Zeilen pro Bild und 50-Teilbildern pro Sekunde liefert. Dieses digitale Luminanzsignal wird dann einem Digital-Analog(D/A)-Wandler 142 zugeführt, der das betreffende Signal in ein entsprechendes analoges Signal umsetzt. Das analoge Signal wird von dem D/A-Wandler 142 über ein Tiefpaßfilter 143 an einen PAL-Farbkoder 144 abgegeben. Der PAL-Farbkoder 144 erhält außerdem Eingangssignale zugeführt, die Rotund Blau-Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y enthalten, welche einer ähnlichen bzw. entsprechenden Zeilen- und Teilbildzahlenumsetzung unterzogen worden sind, wie sie bezüglich des Luminanzsignals Y beschrieben worden ist. Der PAL- Farbkoder 144 gibt ein Fernsehfarbsignalgemisch entsprechend der PAL-Norm an einem Ausgangsanschluß 145 ab, der für den Anschluß an einen PAL-Farbfernsehmonitor oder -Empfänger dient. Die erste Teilbildzahlen-Umsetzschaltung 131 weist einen Teilbild-Speicher 133, eine Bewegungskorrekturschaltung 134, eine eine lineare Approximation vornehmende Approximationsschaltung 135, einen Schalterkreis 136, eine Fehlerverarbeitungsschaltung 137 und einen Speicher 138 auf. Der Teilbild-Speicher 133 nimmt das erste digitale Videosignal VD1 von der Vorverarbeitungsschaltung 124 auf und liefert an seinem Ausgang ein digitales Videosignal, welches kennzeichnend ist für vorherige Teilbilddaten.
Die Bewegungskorrekturschaltung 134 erhält das erste digitale Videosignal VD1, welches kennzeichnend ist für vorliegende Teilbilddaten, direkt von der Vorverarbeitungsschaltung 124 zugeführt. Außerdem erhält die betreffende Schaltung das digitale Videosignal, welches kennzeichnend ist für vorherige Teilbilddaten, aus dem Teilbild-Speicher 133, und überdies erhält sie ein Bewegungsvektor-Anzeigesignal von der Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung 125.
Die Bewegungskorrekturschaltung 134 arbeitet so, daß die Teilbildzahl durch Korrektur der Bewegung eines sich bewegenden Objekts reduziert wird. Diese Arbeitsweise wird unter Bezugnahme auf Fig. 14 detaillierter beschrieben werden, in der F1, F2, F3, F4, F5 und F6 sechs Bildfelder veranschaulichen, die in dieser Reihenfolge zur Darstellung einer gleichmäßigen Bewegung eines dreieckförmigen Objekts von links nach rechts auftreten. In jedem konstanten Zeitintervall von 1/60 Sekunde bewegt sich das Objekt um eine konstante Strecke A, die dem Bewegungsvektor entspricht, der in der Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung 125 ermittelt ist. Im dargestellten Falle werden die sechs Teilbilder bzw. Felder F1 bis F6 in fünf Teilbilder f1 bis f5 umgesetzt. Da die Gesamtstrecke der Bewegung des dreieckförmigen Objekts zwischen den Feldern F1 und F6 mit 5A gegeben ist, kann die Teilbildzahl von sechs auf fünf dadurch vermindert werden, daß das Bild im Feld F1 um eine Strecke (1/5)A verschoben wird, um ein verschobenes Bild in dem Teilbild f1 zu erhalten, daß das Bild im Feld F2 um eine Strecke (2/5)A zur Lieferung eines verschobenen Bildes in dem Teilbild f2 verschoben wird, daß das Bild im Feld F3 um eine Strecke (3/5)A zur Lieferung eines verschobenen Bildes in dem Teilbild f3 verschoben wird, daß das Bild in dem Feld F4 um eine Strecke (4/5)A zur Lieferung eines verschobenen Bildes in dem Teilbild f4 verschoben wird und daß das Bild in dem Feld F5 um eine Strecke A zur Lieferung eines verschobenen Bildes in dem Teilbild f5 verschoben wird. Da das Bild in dem Feld F6 dasselbe ist wie das verschobene Bild in dem Teilbild f5, wird das letzte Feld F6 tatsächlich entfernt. Die Bildverschiebungsoperation kann durch geeignete Speicheradressensteuerung realisiert sein. Obwohl die Bewegungskorrekturschaltung 134 eine vollständige Teilbildzahlumsetzung für Bilder erreichen kann, die während des Schwenkens oder Neigens einer Fernsehkamera erhalten werden, sofern die Bewegungsvektoren mit hoher Genauigkeit ermittelt werden können, könnten Probleme bezüglich Bilder mit Objekten auftreten, die sich gleichzeitig in verschiedener Weise bewegen.
Ein anderer Weg, auf dem die Teilbildzahlumsetzung durch die Bewegungskorrekturschaltung 134 bewirkt werden kann, ist in Fig. 15 veranschaulicht, in der F1, F2, F3, F4, F5 und F6 wieder sechs Bildfelder bezeichnen, die in dieser Reihenfolge auftreten, um eine gleichmäßige Bewegung eines Objekts von links nach rechts zu veranschaulichen. In jedem konstanten Zeitintervall von 1/60 Sekunde bewegt sich das Objekt um eine konstante Strecke A, die dem in der Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung 125 ermittelten Bewegungsvektor entspricht. Im dargestellten Falle werden die sechs Felder F1 bis F6 in fünf Teilbilder bzw. Felder f1 bis f5 umgesetzt, indem vorherige und vorliegende Teilbilddaten herangezogen werden. Die Teilbildzahl kann von sechs auf fünf in folgender Weise vermindert werden: das Ausgangssignal wird halbiert, welches der Summe eines Bildes entspricht, das aus der Verschiebung des Bildes im Feld F1 um eine Strecke (1/5)A resultiert, und eines Bildes, welches aus der Verschiebung eines Bildes im Feld F2 um eine Strecke (-4/5)A unter Lieferung eines verschobenen Bildes in dem Teilbild f1 resultiert; die Halbierung des Ausgangssignals entsprechend der Summe eines Bildes, welches aus der Verschiebung des Bildes im Feld F2 um eine Strecke (2/5)A resultiert, und eines Bildes, welches aus der Verschiebung des Bildes im Feld F3 um eine Strecke (-3/5)A resultiert, erfolgt unter Lieferung eines verschobenen Bildes in dem Teilbild f2; die Halbierung des Ausgangssignals entsprechend der Summe eines Bildes, welches aus der Verschiebung des Bildes im Feld F3 um eine Strecke (3/5)A resultiert, und eines Bildes, welches aus der Verschiebung des Bildes im Feld F4 um eine Strecke (-2/5)A resultiert, erfolgt unter Lieferung eines verschobenen Bildes in dem Teilbild f3; die Halbierung des Ausgangssignals entsprechend der Summe eines Bildes, welches aus der Verschiebung des Bildes im Feld F4 um eine Strecke (4/5)A resultiert, und eines Bildes, welches aus der Verschiebung des Bildes im Feld F5 um eine Strecke (-1/5)A resultiert, erfolgt unter Lieferung eines verschobenen Bildes in dem Teilbild f4; und die Halbierung des Ausgangssignals entsprechend der Summe eines Bildes, welches aus der Verschiebung eines Bildes im Feld F5 um eine Strecke A resultiert, und des Bildes im Feld F6 erfolgt zur Lieferung eines verschobenen Bildes im Teilbild f5. Da das Bild, welches durch Halbierung des Ausgangssignals bereitgestellt wird, das der Summe des Bildes im Feld F6 und eines Bildes entspricht, welches aus der Verschiebung des Bildes im nächsten Feld F7 um eine Strecke -A resultiert, dasselbe ist wie das Bild im Teilbild f5, wird eines der Bilder F6 und F7 entfernt. Obwohl das aus der Verschiebung eines Bildes in dem vorherigen Teilbild um eine Strecke (n/5)A resultierende Bild im wesentlichen dasselbe Bild ist, was aus der Verschiebung eines Bildes im vorliegenden Teilbild um eine Strecke [-(5-n)/5] A resultiert, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 5 bedeutet, werden diese Bilder in wünschenswerter Weise zum Ausgleich des Störabstands bezüglich zufälliger Störungen, die während der linearen Approximation erzeugt werden, und des Störabstands bezüglich zufälliger Störungen, die während der Bewegungskorrektur erzeugt werden, und außerdem zur Vignettierung des Bildes, wenn der Bewegungsvektor fehlerhaft ermittelt ist, addiert, und die Summe wird dann halbiert.
Die eine lineare Approximation vornehmende Approximationsschaltung 135 arbeitet so, daß die Teilbildzahl durch Berechnen eines gewichteten Mittelwerts der Bilder in zwei aufeinanderfolgenden Teilbildern vermindert wird, denen bestimmte Gewichte zugeordnet sind. Diese Arbeitsweise wird unter Bezugnahme auf Fig. 16 im einzelnen beschrieben werden, in denen F1, F2, F3, F4, F5 und F6 sechs Bildfelder bezeichnen, die in dieser Reihenfolge in Zeitintervallen von 1/60 Sekunde auftreten. Das kleinere Dreieck in jedem Feld bzw. Teilbild gemäß Fig. 16 zeigt ein sich bewegendes Objekt an. Im dargestellten Falle werden die sechs Felder F1 bis F6, durch ein Gewicht (4/5) umgesetzt, und das Bild im Feld F2, welches mit einem Gewicht (1/5) multipliziert wird, kombiniert oder gemittelt, um ein Bild im Feld bzw. Teilbild f1 zu liefern. Jedes durch gestrichelte Linien angedeutete Dreieck stellt das Bild im nachfolgenden Teilbild bzw. Feld dar. Das Bild im Feld F2, das mit einem Gewicht (3/5) multipliziert wird, und das Bild im Feld F3, das mit einem Gewicht (2/5) multipliziert wird, werden zur Lieferung eines Bildes im Teilbild f2 kombiniert. Das Bild im Feld F3, das mit einem Gewicht (2/5) multipliziert wird, und das Bild im Feld F4, das mit einem Gewicht (3/5) multipliziert wird, werden zur Lieferung eines Bildes im Teilbild f3 kombiniert. Das Bild im Feld F4, das mit einem Gewicht (1/5) multipliziert wird, und das Bild im Feld F5, das mit einem Gewicht (4/5) multipliziert wird, werden zur Lieferung eines Bildes im Teilbild f4 kombiniert. Schließlich wird das Bild im Feld F6 als Bild im Teilbild f5 verwendet.
Obwohl eine lineare Approximation eine Neigung mit sich bringt, ein sich bewegendes Bild zu verdoppeln oder zu vignettieren, kann sie ein bessere, stationäres Bild liefern als eine Bewegungskorrektur.
Nunmehr wird die Fehlerverarbeitungsschaltung 137 unter Bezugnahme auf Fig. 17 beschrieben werden, in der ein Eingangsanschluß 151 ein digitales Videosignal aufnimmt, welches dem vorherigen Feld bzw. Teilbild F1 (Fig. 18) entspricht. An einem Eingangsanschluß 152 nimmt die betreffende Schaltung ein digitales Videosignal entsprechend dem vorliegenden Teilbild bzw. Feld F2 (Fig. 18) auf. Die digitalen Videosignale werden von den Anschlüssen 151 und 152 her einer Subtrahiereinrichtung 153 zugeführt, die Feldbzw. Teilbild-Differenzdaten FL entsprechend der Differenz zwischen den vorherigen und vorliegenden Teilbilddaten erzeugt, und zwar durch Berechnen der Differenzen in den Positionen oder Koordinaten der Bildelemente der segmentförmigen Bereiche des vorherigen Teilbildes von den Koordinaten der betreffenden Bildelemente des entsprechenden segmentförmigen Bereiches des vorliegenden Teilbildes. Die Fehlerverarbeitungsschaltung 137 weist ferner einen Eingangsanschluß 154 auf, der ein dem Teilbild f11 (Fig. 18) entsprechendes Signal aufnimmt, und einen Eingangsanschluß 155, der ein dem Teilbild f12 (Fig. 18) entsprechendes Signal aufnimmt. Das Bild im vorherigen Feld bzw. Teilbild F1 wird um eine Strecke (2/5)A zur Lieferung eines Bildes in dem Teilbild f11 verschoben. Das Bild im vorliegenden Teilbild bzw. Feld F2 wird um eine Strecke (-3/5)A verschoben, um ein Bild im Teilbild f12 zu liefern. Diese Signale werden einer Subtrahiereinrichtung 156 zugeführt, welche Teilbild-Differenzdaten Δf dadurch erzeugt, daß Differenzen in den Positionen oder Koordinaten der Bildelemente des segmentförmigen Bereiches des Teilbildes f11 in bezug auf die Koordinaten der betreffenden Bildelemente des entsprechenden segmentförmigen Bereiches des Teilbildes f12 berechnet werden.
Die Teilbild-Differenzdaten ΔFL und die Teilbild-Differenzdaten Δf werden in einer Komparatorschaltung 157 verglichen. Wie in Fig. 18 gezeigt, sind die Bilder der Teilbilder f11 und f12 hinsichtlich der Position des sich bewegenden dreieckförmigen Objekts dieselben, weshalb die Teilbild-Differenzdaten Δf keinen Bewegungsanteil aufweisen. Die Bilder der Teilbilder bzw. Felder F1 und F2 sind dieselben in bezug auf die Position des stationären kreisförmigen Bereiches. Demgemäß kann bestimmt werden, daß die Bewegungskorrektur durch die Schaltung 134 zuverlässig ist, wenn ΔFL größer ist als Δf, und daß die Bewegungskorrektur dann nicht zuverlässig ist, wenn ΔFL kleiner ist als Δf. Die Komparatorschaltung 157 erzeugt ein Signal hohen Pegels dann, wenn ΔFL größer ist als Δf, und ein Signal niedrigen Pegels, wenn ΔFL kleiner ist als Δf. Das Ausgangssignal der Komparatorschaltung 157 wird einer Majoritäts-Logikschaltung 158 zugeführt, die eine Entscheidung bezüglich jedes der segmentförmigen Bereiche vornimmt. Wenn die Häufigkeit, in der ein Signal hohen Pegels am Ausgang der Komparatorschaltung 157 auftritt, größer ist als die Häufigkeit, in der ein Signal niedrigen Pegels am Ausgang der Komparatorschaltung 157 für einen segmentförmigen Bereich auftritt, dann liefert die Majoritäts-Logikschaltung 158 insbesondere ein Signal hohen Pegels an einem Ausgangsanschluß 159. Andernfalls erzeugt die Majoritäts-Logikschaltung 158 ein Signal niedrigen Pegels am Ausgangsanschluß 159, der mit dem Schalterkreis 136 gemäß Fig. 13 verbunden ist. Der Schalterkreis 136 verbindet die Bewegungskorrekturschaltung 134 mit dem Speicher 138 auf ein Steuersignal hohen Pegels vom Ausgangsanschluß 159 für die Fehlerverarbeitungsschaltung 137. Demgegenüber wird der Schalterkreis 136 umgeschaltet, so daß die eine lineare Approximation vornehmende Approximationsschaltung 135 mit dem Speicher 138 verbunden ist, wenn ein Steuersignal niedrigen Pegels von der Fehlerverarbeitungsschaltung 137 auftritt. Deshalb wird die Bewegungskorrektur durch die Bewegungskorrekturschaltung 134 dann angewandt, wenn ein sich bewegendes Bild involviert ist, und die lineare Approximation durch die Approximationsschaltung 135 wird dann angewandt, wenn ein stationäres Bild verarbeitet wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Herleiten eines Bewegungsvektors, der eine Größe und Richtung einer Bewegung in einem Bild anzeigt, welches durch ein aus aufeinanderfolgenden Intervallen bestehendes Fernsehsignal festgelegt ist,

- mit einer Einrichtung (13 bis 17) zur Ermittlung von Differenzdaten entsprechend der Differenz zwischen Daten für einen bestimmten Bildbereich in zwei aufeinanderfolgenden Intervallen, wobei die betreffenden aufeinanderfolgenden Intervalle Bilder des Fernsehsignals sind, wobei der genannte bestimmte Bereich ein Bereich aus einer Vielzahl von segmentförmigen Bereichen ist, in die jedes der betreffenden Bilder unterteilt ist, und wobei jedes der betreffenden segmentförmigen Bereiche durch ein repräsentatives Bildelement dargestellt ist,

- mit einer Gatterschaltungseinrichtung (18) zur Tastung der betreffenden Differenzdaten,

- mit einer Einrichtung (20, 21), die für die betreffende Gatterschaltungseinrichtung (18) ein Steuersignal erzeugt, welches die betreffende Gatterschaltungseinrichtung (18) veranlaßt, die Differenzdaten auf Daten hin, welche einen stationären Hintergrundteil des Bildes anzeigen, nicht weiterzuleiten, und welches die betreffende Gatterschaltungseinrichtung (18) veranlaßt, die Differenzdaten auf Daten hin durchzulassen, welche ein sich bewegendes Objekt im Bild anzeigen,

- mit einer Einrichtung (22) zur Akkumulation der Differenzdaten, die durch die betreffende Gatterschaltungseinrichtung (18) hindurchgelangen,

- und mit einer Einrichtung (23) zur Ermittlung eines Minimalwerts der akkumulierten Differenzdaten als Anzeige des genannten Bewegungsvektors.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend ferner eine Einrichtung (27), die auf das genannte Steuersignal hin das Auftreten der Nichtweiterleitung der betreffenden Differenzdaten durch die Gatterschaltungseinrichtung (18) bestimmt,

und eine Einrichtung (24) zur Nullsetzung des ermittelten Minimalwerts der akkumulierten Differenzdaten in dem Fall, daß das betreffende Auftreten einen bestimmten Wert übersteigt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die genannte Einrichtung (13 bis 17) zur Ermittlung der Differenzdaten eine Subtrahiereinrichtung (12) aufweist, deren Eingänge Daten für den genannten bestimmten Bereich des Bildes in einem vorliegenden Intervall der Intervalle bzw. in einem vorangehenden Intervall aufnehmen, und deren Ausgang die betreffenden Differenzdaten liefert,

und wobei eine Umsetzeinrichtung (15) vorgesehen ist, welche das Ausgangssignal der betreffenden Subtrahiereinrichtung (12) in einen entsprechenden Absolutwert der betreffenden Differenzdaten umsetzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Einrichtung (20, 21) für die Erzeugung des Steuersignals eine Detektoreinrichtung (20) zur Ermittlung der Position eines Bildelements und eine Entscheidungseinrichtung (21) aufweist, die auf die ermittelte Position von der Detektoreinrichtung (20) hin das betreffende Steuersignal bereitstellt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Gatterschaltungseinrichtung (18) einen Schalterkreis (18) mit einem ersten Eingang (19A), der den Absolutwert der Differenzdaten aufnimmt, mit einem zweiten Eingang (19B), der an einer Null- Daten-Quelle angeschlossen ist, und mit einem Ausgang (19C) aufweist, der selektiv mit dem ersten bzw. zweiten Eingang (18A, 19B) auf das Steuersignal von der Entscheidungseinrichtung (21) her verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Einrichtung zum Akkumulieren eine Summiereinrichtung (22) aufweist, die mit dem Ausgang (19C) des Schalterkreises (18) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, umfassend ferner

- einen zweiten Schalterkreis (24) mit einem ersten Eingang (25A), der mit der Einrichtung (23) zur Ermittlung eines Minimalwerts der akkumulierten Differenzdaten verbunden ist, mit einem zweiten Eingang (25B), der mit einer Null-Daten-Quelle verbunden ist, und mit einem Ausgang,

- eine Zähleinrichtung (27) zum Zählen der Anzahl, in der das Steuersignal die Verbindung des zweiten Eingangs (19B) mit dem Ausgang (19C) in der erstgenannten Schaltereinrichtung (18) bewirkt,

- eine Referenzeinrichtung (28) zur Festlegung eines bestimmten gezählten Wertes

- und eine Komparatoreinrichtung (29) zum Vergleichen einer durch die Zähleinrichtung (27) gezählten Zahl mit dem bestimmten Zählwert, wobei die betreffende Komparatoreinrichtung derart betrieben ist, daß der Ausgang (25C) des zweiten Schalterkreises (24) mit dem zweiten Eingang des zweiten Schalterkreises (24) in dem Fall verbunden ist, daß die durch die Zähleinrichtung (27) gezählte Zahl den genannten bestimmten Zählwert erreicht, wodurch der ermittelte Minimalwert der akkumulierten Differenzdaten zu Null gemacht ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Einrichtung (20, 21) zur Erzeugung des Steuersignals eine Speichereinrichtung (57) für die Speicherung eines der genannten Intervalle des eintreffenden Fernsehbildes und für die Bereitstellung von Ausgangsdaten für ein vorangehendes Intervall während der Aufnahme eines vorliegenden Intervalls, eine zweite Subtrahiereinrichtung (58), deren Eingänge das eintreffende Fernsehsignal bzw. die Ausgangsdaten von der Speichereinrichtung (57) aufnehmen, und eine Einrichtung (59) zur Schwellwertbehandlung eines Differenz-Ausgangssignals der zweiten Subtrahiereinrichtung (58) umfaßt, um das betreffende Steuersignal zu liefern, welches die Gatterschaltungseinrichtung (56) veranlaßt, die genannten Differenzdaten lediglich dann weiterzuleiten, wenn das Differenz-Ausgangssignal einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Gatterschaltungseinrichtung (56) bestimmte Werte für die Einrichtung (60) zur Akkumulation in dem Fall bereitstellt, daß das Steuersignal die Gatterschaltungseinrichtung (56) veranlaßt, die Differenzdaten nicht weiterzuleiten,

und wobei die Einrichtung (60) zur Akkumulation eine Summiereinrichtung (60) umfaßt für die Bereitstellung einer Summe der Absolutwerte der Differenzdaten, die durch die genannte Gatterschaltungseinrichtung (56) hindurchgeleitet sind, und der genannten bestimmten Werte.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, umfassend ferner

- eine Zähleinrichtung (63), die mit der Schwellwerteinrichtung (59) verbunden ist für die Aufnahme des Steuersignals von dieser Einrichtung und zum Zählen der Häufigkeit, in der die Gatterschaltungseinrichtung (56) die betreffenden Differenzdaten nicht weiterleitet, sowie zum Bereitstellen eines entsprechenden Zählwertes,

- eine Referenzeinrichtung (65), welche einen Referenzwert entsprechend einer bestimmten Zahl bereitstellt,

- eine Komparatoreinrichtung (66) für den Vergleich des betreffenden Zählwertes mit dem genannten Referenzwert

- und eine Einrichtung zum Verbinden der Komparatoreinrichtung (66) mit der genannten Einrichtung (61) zur Ermittlung des Minimalwertes der akkumulierten Differenzdaten, derart, daß der ermittelte Minimalwert der akkumulierten Differenzdaten in dem Fall zu Null gemacht wird, daß der gezählte Wert den betreffenden Referenzwert überschreitet.

11. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (13 bis 17) zur Ermittlung der Differenzdaten eine Einrichtung (13) zur Gewinnung des repräsentativen Bildelements für den jeweiligen segmentförmigen Bereich und zur Bereitstellung von Daten, die kennzeichnend sind für die Videodaten und die Position des gewonnenen repräsentativen Bildelements,

eine Speichereinrichtung (14) für die kurzzeitige Speicherung der Daten, die kennzeichnend sind für die Videodaten und die Positionen der gewonnenen repräsentativen Bilddaten,

und eine Subtrahiereinrichtung (12) mit ersten und zweiten Eingängen, welche das betreffende Fernsehsignal bzw. die aus der genannten Speichereinrichtung (14) ausgelesenen Daten aufnehmen und mit einem Ausgang umfaßt, an dem die Differenzdaten entsprechend den Differenzen in den Positionen der repräsentativen Bildelemente der entsprechenden segmentförmigen Bereiche in einem vorliegenden Bild bzw. in einem vorangehenden Bild bereitgestellt werden.