DE4343095C2 - Verfahren und Schaltung zur Störsignalbefreiung von Videosignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltung zur Störsignalbefreiung von Videosignalen mittels adaptiver Medianfilterung.

In dem nachveröffentlichten Dokument DE 43 26 390 A1 wird ein Verfahren zur Störsignalbefreiung von Videosignalen mittels bewegungsadaptiver Filterung vorgeschlagen, wobei sowohl gleichverteiltes Rauschen als auch Impulsrauschen eliminiert werden soll.

Weiterhin ist aus der DE 40 14 971 A1 eine Schaltungsanordnung zur Medianfilterung bekannt, wobei Störungen durch Staub und Kratzer reduziert werden sollen.

Kennzeichnend für die genannten Störungen und für die Wirksamkeit der beschriebenen Verfahren ist eine begrenzte örtliche Ausdehnung der Störung auf wenige zusammenhängende Bildpunkte, maximal eine Zeile.

Aus DE 32 43 444 A1 hingegen ist ein Verfahren zur Kennzeichnung von isotropen Zonen in einem Videobild bekannt, welches sich für einen Bewegungsdetektor oder einen Rauschdetektor für Bildsequenzen eignet. Sich einander berührende Bildpunkte mit gleichen Eigenschaften, z. B. bewegt oder stillstehend, bilden sogenannte isotrope Zonen. Hierbei wird von einem Punkt angenommen, dass er bewegt ist, wenn der Digitalwert seiner Helligkeit sich gegenüber dem vorhergehenden Bild geändert hat. Aus der Anzahl der Bildpunkte einer isotropen Zone wird dann geschlossen, ob es sich bei den Bildpunkten einzelner isotroper Zonen um Abbilder bewegter Objekte oder um Störsignale handelt.

US 4,090,221 zeigt einen generellen Aufbau einer Filteranordnung für Videosignale mit einer, von einem Bewegungsdetektor gesteuerten Umschaltanordnung zur Umschaltung zwischen zwei unterschiedlichen Filtern.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltung zur Störsignalbefreiung von Videosignalen anzugeben, womit eine Fehlerverdeckung von sehr großflächig gestörten Bildbereichen, z. B. durch groben Filmschmutz oder bei stark verkratzten Filmen bei möglichst geringem Aufwand möglich ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass aus mindestens drei aufeinander folgenden Bildern der Bildinhalt eines Bildes jeweils in unbewegte, bewegte, ungestörte und gestörte Bildbereiche klassifiziert wird, und daß anschließend nur in den gestörten und unbewegten Bildbereichen eine Fehlerverdeckung mit Hilfe einer zeitlichen Medianfilterung durchgeführt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß großflächige Störungen in unbewegten Bildbereichen von Filmen ohne großen Mehraufwand optimal unterdrückt werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich. In weiteren Unteransprüchen ist eine vorteilhafte Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Ableitung des Steuersignals,

Fig. 3a, 3b graphische Darstellungen der Bildstörungen in einem Koordinatensystem,

Fig. 4a, 4b Blockschaltbilder zweier alternativer Arithmetisch-Logischer Einheiten,

Fig. 5a, 5b graphische Darstellungen der Bildstörungen in einem anderen Koordinatensystem,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer weiteren Arithmetisch- Logischen Einheit,

Fig. 7 ein Zeitdiagramm der in Fig. 6 vorkommenden Signale,

Fig. 8 ein Zeitdiagramm der im Impulsbreiten-Diskriminator von Fig. 6 vorkommenden Signale.

In den Figuren vorkommende gleiche Teile sind mit gleichen Bezugzeichen versehen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird über Klemme 1 ein vorzugsweise bei der Filmabtastung abgeleitetes digitales Videosignal (Luminanz- und/oder Chrominanzsignal) zwei in Reihe liegenden (Voll- oder Teil-)Bildspeichern 2, 3 zugeführt, so daß drei aufeinanderfolgende Bilder N - 1, N, N + 1 gleichzeitig verfügbar sind. Die Videosignale x, y, z dieser drei Bilder werden nun einerseits den Eingängen X, Y, Z einer Arithmetisch-Logischen Einheit 4 zur Erzeugung eines Steuersignals K und andererseits den Eingängen X, Y, Z eines Medianfilters 5 über je ein Laufzeitglied 6, 7, 8 zur Laufzeit­ anpassung an das Steuersignal K zugeführt. Wird das Bild am Eingang Y als das aktuelle Bild N interpretiert, so ist am Eingang Z das vorangegangene Bild N - 1 und am Eingang X das folgende Bild N + 1 vorhanden.

Der Ausgang des Medianfilters 5 ist an den einen Eingang eines Umschalters 9 angeschlossen, an dessen anderen Eingang das Videosignal y des Bildes N anliegt. Der Umschalter 9 wird mit Hilfe des in der Arithmetisch-Logischen Einheit 4 erzeugten und an deren Ausgang abnehmbaren Steuer- oder Schaltsignals K umgeschaltet. In der Arithmetisch-Logischen Einheit 4 wird eine Klassifizierung des Bildinhaltes aus den drei gleichzeitig vorliegenden Bildern in bewegte, unbewegte, gestörte und ungestörte Bildbereiche vorgenommen und nur für die gestörten und unbewegten Bildbereiche ein Schaltsignal K erzeugt. Damit wird der Schalter 9 so geschaltet, daß nur in den gestörten und unbewegten Bereichen des Bildes N das mediangefilterte Eingangsignal auf den Ausgang 11 gelangt, während für alle anderen Bildbereiche das Signal y des Bildes N direkt zum Ausgang 11 geführt wird. Voraussetzung für die Funktion der Fehlerverdeckung durch das Medianfilter 5 ist natürlich, daß die benachbarten Bilder N - 1 und N + 1 an dieser Stelle fehlerfrei sind.

An Hand von Fig. 2 soll nun die Klassifizierung des Bildinhaltes zu Ableitung des Steuersignals K beschrieben werden. Der Bildinhalt sei durch die Objekte A, B und C gekennzeichnet. Objekt A beinhaltet alle ruhenden Bilddetails, Objekt B stellt einen gestörten Bildbereich dar, der nur im Bild N auftritt, und Objekt C kennzeichnet einen von links nach rechts bewegten Bildanteil.

Um die Unterschiede zwischen den Bildern zu ermitteln, werden die Differenzen der Videosignale y - x und y - z berechnet. Der Betrag der Differenzen wird in der Patentanmeldung P 43 26 390.9 als Bewegungssignal interpretiert und zur Steuerung (Abschaltung) des Medianfilters verwendet, um Bewegungsnachziehen zu vermeiden. Hierbei sieht man, daß das Objekt B, also die Störung im Bild N, ebenfalls als Bewegung fehlinterpretiert wird und das Medianfilter abschalten würde.

Das Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedoch, die Medianfilterung gerade in diesem Falle einzuschalten. Es ist also ein Unterscheidungskriterium zwischen Objekt B (Störung) und C (Bewegung) gesucht. Ein Merkmal für die Störung ist das nur einmalige Auftreten des Objektes B im Bild N. Das hat zur Folge, daß im Bild N für die beiden Differenzsignale y - x und y - z gilt: y - x = y - z bzw. x = z. Dies kann folgendermaßen interpretiert werden: Wenn eine einmalige Störung im Bild N auftritt, sprechen beide Bewegungsdetektoren gleich groß an, und zwischen Bild N - 1 und Bild N + 1 ist kein Unterschied, d. h. x - z = 0.

In Fig. 3a ist dieser Sachverhalt graphisch dargestellt. Alle singulären Bildstörungen liegen auf einer 45°-Geraden in einem Koordinatensystem, bei welchem y - z über y - x aufgetragen wird. Da bei realen Bildsignalen immer ein gewisser Rauschanteil überlagert ist, wird der Unterschied zwischen den Bildern N - 1 und N + 1 nicht exakt gleich Null sein. Es ist somit sinnvoll, anstelle der strengen Kratzergeraden einen Toleranzbereich zu definieren mit |x - z| < S1. Der Schwellwert S1 ist bestimmt durch den Spitzenwert der zu erwartenden Rauschamplitude und kann von außen eingestellt oder über eine Automatik gesteuert werden, die z. B. in der Patentanmeldung P 43 19 343.9 angegeben ist.

In der Fig. 3b ist dieser Toleranzbereich eingezeichnet. Weiße Kratzer liegen im ersten Quadranten des Koordinatenssystems, während die schwarzen Kratzer im dritten Quadranten liegen. Als Unterscheidungsmerkmal kann z. B. das Vorzeichen der Differenz y - x dienen. In der Umgebung des Koordinatenursprungs liefert das mit S1 definierte Toleranzfeld kein scharfes Kriterium für Störungen, da hier alle unbewegten bzw. schwach bewegten Bildbereiche abgebildet werden. Aus diesem Grund kommt eine zweite Bedingung hinzu, nämlich beide Differenzsignale y - x und y - z müssen vom Betrag größer als S2 sein. Anschaulich heißt dies, daß ein Störsignal einen bestimmten Mindestkontrast 52 haben muß, um als solches erkannt zu werden.

In Fig. 4a ist eine Schaltung für eine Arithmetisch-Logische Einheit zur Ableitung des Steuersignals K angegeben. Folgende drei Bedingungen können also formuliert werden:

• 1. Kontrastbedingung mit |y - x| < S2 und |y - z| < S2,
• 2. Detektion von weißer oder schwarzer Störung mit y - x < 0 oder y - x < 0,
• 3. Unterscheidung zwischen Störung und Bewegung mit
  • a) |x - z| < S1 bedeutet Störung, keine Bewegung (also Abgabe des Steuersignals K),
  • b) |x - z| < S1 bedeutet keine Störung, sondern Bewegung.

Der Medianwert der Videosignale wird mittels des Steuersignals K also nur dann auf den Ausgang 11 geschaltet, wenn die Bedingungen 1., 2. und 3.a) erfüllt sind.

Die Schaltung der Arithmetisch-Logischen Einheit 4 besteht daher aus einer ersten und zweiten Komparatorschaltung 12 und 13, deren Eingänge mit dem Eingang und dem Ausgang des ersten Bildspeichers 2 bzw. mit dem Eingang und dem Ausgang des zweiten Bildspeichers 3 verbunden sind. Hierbei findet nach der Differenzwert- und Absolutwertbildung der anliegenden Eingangssignale ein Vergleich mit dem Schwellwert S2 statt, wobei nur dann ein Signal abgegeben wird, wenn dieser Schwellwert S2 überschritten wird. Die Ausgänge der Komparatorschaltungen 12 und 13 sind mit den Eingängen einer UND-Schaltung 14 verbunden, deren Ausgang an den ersten Eingang 15 einer weiteren UND-Schaltung 16 angeschlossen ist.

Eine dritte und vierte Komparatorschaltung 17 und 18 sind jeweils mit dem Eingang und Ausgang des ersten Bildspeichers 2 verbunden. In den Komparatorschaltungen 17 und 18 wird ein Differenzsignal y - x gebildet, wobei von der Komparatorschaltung 17 dann ein Signal abgegeben wird, wenn der Differenzwert größer Null und von der Komparatorschaltung 18 ein Signal abgegeben wird, wenn der Differenzwert kleiner Null ist. Diese sogen. Kennsignale "weiß" bzw. "schwarz" werden bei weißen bzw. schwarzen Kratzern abgegeben. Bei einem schwarzen oder weißen Kratzer entsteht eine logische Eins an einem der Eingänge eines Umschalters 19. Diese Umschalter 19 leitet dann das der Störung entsprechende Signal dem zweiten Eingang 21 der weiteren UND- Schaltung 16 zu.

Eine fünfte Komparatorschaltung 22 ist an den Eingang des ersten Bildspeichers 2 bzw. an den Ausgang des zweiten Bildspeichers 3 angeschlossen, wobei nach Differenzwert- und Absolutwertbildung der Signale x und z ein Vergleich mit dem Schwellwert S1 stattfindet. Hierbei wird nur dann ein Signal abgegeben, wenn dieser Schwellwert S1 unterschritten wird. Der Ausgang dieser fünften Komparatorschaltung 22 ist mit dem dritten Eingang 23 der weiteren UND-Schaltung 16 verbunden. Am Ausgang 24 dieser UND-Schaltung 16 ist nur dann ein Steuersignal K abnehmbar, wenn an jedem der drei Eingänge 15, 21 und 23 eine logische Eins anliegt.

In Fig. 4b ist eine Schaltung der Arithmetisch-Logischen Einheit 4 mit einer alternativen Kontrastbedingung angegeben: |y - x + y -z| < S3 anstelle der ersten Kontrastbedingung gemäß Fig. 4a). Anstelle der Komparatorschaltungen 12 und 13 in Fig. 4a) ist einer Komparatorschaltung 26 vorgesehen, deren Eingänge mit den Eingängen des ersten Bildspeichers 2 und des zweiten Bildspeichers 3 sowie mit dem Ausgang des zweiten Bildspeichers 3 verbunden sind, siehe dazu auch das entsprechende Zeitdiagramm in Fig. 2.

Die Fig. 5a und 5b geben hierzu eine graphische Interpretation. Die Schwellwerte S1 und S3 definieren Toleranzfelder, die in einem um 45° gedrehten Koordinatensystem U, V liegen und parallel zu den Achsen verlaufen. Für die rotierten Koordinaten gelten folgende Transformationsgleichungen: U = 2y - x - z und V = x - z.

Die Schaltung gemäß Fig. 4b hat den Vorteil, daß mit der Kontrastbedingung |2y - x - z| < S3 bzw. |U| < S3 die Störung (Objekt B) gegenüber der Bewegung (Objekt C) stärker abgehoben ist, wie im Zeitdiagramm gemäß Fig. 2 zu erkennen ist. Aus diesem Zeitdiagramm ist auch sehr leicht erkennbar, daß das Steuersignal K nur in dem Fall auf logisch Eins geht, wenn gilt:
S1 wird nicht überschritten, also keine Bewegung und
S2 wird überschritten (Kontrastbedingung) bzw.
S3 wird überschritten (alternative Kontrastbedingung).

In Fig. 6 ist eine verbesserte Schaltung zur Erzeugung des Steuersignals K angegeben, die auf dem Prinzip der Schaltung gemäß Fig. 4b basiert. Das heißt, die Signalverarbeitung erfolgt in dem gedrehten U/V-Koordinatensystem. Dies hat den Vorzug, daß das U-Signal im wesentlichen die Störsignalkomponenten beinhaltet, während im V-Signal im wesentlichen die Bewegungskomponenten enthalten sind. Eine zusätzliche zweikanalige Signalverarbeitung für U und V hat zum Ziel, die Komponenten Störung und Bewegung noch besser voneinander zu trennen und von unerwünschten Rauschanteilen zu befreien.

Bei der Verarbeitung des U-Signals im oberen Signalkanal 27 ist zunächst eine Schaltung zur Differenzwertbildung 29 vorgesehen, deren Eingänge mit den Eingängen bzw. Ausgängen x, y, z der Bildspeicher 2, 3 verbunden sind, wobei nach Differenzwertbildung zwischen Ausgangs- und Eingangssignal y - x des ersten Bildspeichers 2 und zwischen Eingangs- und Ausgangssignal y - z des zweiten Bildspeichers 3 eine Addition der Differenzwerte stattfindet. Der Ausgang dieser Schaltung 29 ist mit je einem Eingang zweier Komparatorschaltungen 31, 32 verbunden, in welchen ein Vergleich des Ausgangssignals U der Schaltung 29 zur Differenzwertbildung mit dem positiven Wert bzw. mit dem negativen Wert des Schwellwertes S3 stattfindet und nur dann ein Signal abgegeben wird, wenn der jeweils positive bzw. negative Wert des Schwellwertes S3 über- bzw. unterschritten wird.

Die Ausgänge der Komparatorschaltungen 31, 32 sind an je einen Eingang zweier UND-Schaltungen 33, 34 angeschlossen, welche als Torschaltungen dienen. Dazu wird jeweils den zweiten Eingängen der UND-Schaltungen 33, 34 ein Steuersignal "nur Weiß" bzw. "nur Schwarz" zugeführt. Sollen sowohl schwarze als auch weiße Kratzer detektiert werden, sind beide Steuersignale logisch Eins. Die Ausgänge der UND-Schaltungen 33, 34 sind an je einen Eingang einer ODER-Schaltung 35 angeschlossen, deren Ausgang über einen Impulsbreiten-Diskriminator 36 mit dem ersten Eingang 37 einer weiteren UND-Schaltung 38 verbunden ist.

Für die Verarbeitung des V-Signals im unteren Kanal 28 ist zunächst eine Schaltung 39 zur Differenzwert- und Absolutwertbildung vorgesehen, deren Eingänge mit dem Eingang des ersten Bildspeichers 2 und dem Ausgang des zweiten Bildspeichers 3 verbunden sind. In der Schaltung 39 wird also die Differenz zwischen dem Signal x und dem Signal z gebildet und danach deren Absolutwert, so daß am Ausgang der Schaltung 39 ein Signal |V| abnehmbar ist. Das |V|-Signal wird über ein nachfolgendes als Tiefpaß wirkendes H/V-Transversalfilter 41 als Signal M einer Komparatorschaltung 42 zugeführt, wobei ein Vergleich mit dem Schwellwert S1 stattfindet und nur dann ein Signal M1 abgegeben wird, wenn dieser Schwellwert überschritten wird. Das Ausgangssignal M1 wird über ein H/V-Min-Filter 43 zur Signalverbreiterung und ein H/V-Max-Filter 44 zu Signalverschmälerung dem invertierenden Eingang 45 der UND- Schaltung 38 zugeführt, an deren Ausgang das Steuersignal K abnehmbar ist.

Wie bereits oben erwähnt, werden die Störungen im Idealfall auf die Gerade x = z abgebildet, d. h. mit V = x - z = 0 auf die U-Achse. Durch überlagertes Rauschen ist die V-Komponente nicht exakt gleich Null, weshalb das Toleranzfeld mit der Breite 2 S1 eingeführt werden mußte. Durch eine zweidimensionale Tiefpaß-Filterung der V-Komponente in horizontaler und vertikaler Richtung mittels des Filters 41 ist es möglich, den erforderlichen Schwellwert S1 erheblich zu verringern, um dadurch eine bessere Selektivität für die Störkomponenten zu erhalten. Eine einfache Mittelwertbildung über ca. drei Zeilen und sieben Bildpunkte ist für diesen Zweck vollkommen ausreichend.

In Abweichung zur Schaltung gemäß Fig. 4b prüft die folgende Komparatorschaltung 42, ob das gefilterte Signal |x - z| größer als der eingestellte Schwellwert S1 ist. Ist dies der Fall, so liegt demzufolge keine Störung vor, sondern Bewegung. Die vorangegangene Tiefpaß-Filterung hat die Nebenwirkung, daß das Bewegungssignal verbreitert wird. Welchen Vorteil dies hat, wird in Verbindung mit den Zeitdiagrammen von Fig. 7 näher erläutert.

In Fig. 7 sind noch einmal die drei Objekte A (ruhender Bildinhalt), B (gestörter Bildinhalt) und C (bewegter Bildinhalt) aufgetragen. Im Unterschied zu Fig. 2 bewegt sich das Objekt C diesmal sehr schnell. Die Folge davon ist, daß das Bewegungssignal |x - z| in der Mitte ein Loch aufweist. Ohne weitere Maßnahmen würde das schnellbewegte Objekt C fälschlicherweise als Störung interpretiert und somit ausgefiltert werden. Durch die Verbreiterung des Bewegungssignals mit Hilfe des Tiefpaß-Filters 41, wird die Lücke bereits etwas verkleinert, wie am Signal M1 ersichtlich. Es ist also naheliegend, das Bewegungssignal M1 noch weiter zu verbreitern. Dies wird durch das H/V-Min-Filter 43 erreicht. Das Min-Filter 43 bildet aus einem zweidimensionalen Fenster, bestehend aus einer Reihe von Bildpunkten und Zeilen, deren minimalen Eingangswert auf den Ausgang ab. Da das Eingangssignal M1 nur aus einem Bit besteht, stellt die Min- Funktion eine einfache ODER-Verknüpfung über die Werte des Filterfensters dar. Die Größe des Fensters hängt ab von der maximalen Bewegungsgeschwindigkeit der bewegten Objekte bzw. von der maximalen Verschiebung von einem Bild zum übernächsten Bild.

Bei Filmwiedergabe ist dieser Betrag wegen der niedrigen Bildaufnahmefrequenz von 24 Bildern/s. doppelt so hoch wie bei Videosignalen. In praktischen Versuchen hat sich bei Filmwiedergabe ein Filterfenster von ca. 5 Zeilen . 21 Bild­ punkte bewährt. Da horizontale Bewegung im allgemeinen dominiert und z. B. durch Kameraschwenks wesentlich stärker auftritt, erklärt sich die vergleichsweise geringe Vertikalfilterung über nur 5 Zeilen.

Bei der Verarbeitung von Videosignalen kann das Filterfenster auf 3 Zeilen . 11 Bildpunkte reduziert werden. Voraussetzung ist jedoch, daß gleichzeitig die Bildverzögerungen 2, 3 zur Erzeugung der drei Videosignale x, y, z von Vollbild- auf Teilbildverzögerung umgeschaltet werden.

Fig. 7 zeigt am Signal M2, wie auf diese Weise das lückenhafte Bewegungssignal geschlossen wird. Es zeigt allerdings auch die starke Verbreiterung des Bewegungssignals, welches weit über den Bereich des Objektes C hinaus geht. Durch das nachfolgende H/V- Max-Filter 44 wird diese unerwünschte Verbreiterung rückgängig gemacht, die Lücke bleibt jedoch geschlossen. Das Max-Filter 44 stellt eine logische UND-Verknüpfung des Eingangssignals über ein zweidimensionales Fenster dar. Das Filterfenster kann gegenüber der vorangegangenen Min-Filterung etwas größer gewählt werden, um die Verbreiterung des Bewegungssignals durch das Tiefpaß-Filter 41 mit auszugleichen. Das so gewonnene Bewegungssignal M3 wird in inverser Polarität als Freigabesignal für den oberen Signalkanal 27 verwendet.

Bei Verwendung der in Fig. 6 beschriebenen Arithmetisch- Logischen Einheit können beliebig große gestörte Bildbereiche ersetzt werden. Im Extremfall kann in eine Folge von weißen Bildern ein einzelnes schwarzes Bild vollständig unterdrückt werden. Das ist jedoch in der Praxis nicht erforderlich. Vielmehr erstrecken sich die Störungen über eine begrenzte Anzahl von zusammenhängenden Bildpunkten und besitzen je nach Ursache eine bestimmte örtliche Ausprägung. Diese kann rein horizontal (Bildpunktausfälle, Hochfrequenzimpulse, Klemmstörungen) oder nur vertikal (Filmlaufkratzer) oder aber planar (Filmstaub, Filmschmutz)sein. Es ist deshalb sinnvoll, das Störungssignal E1 mit dem in Fig. 6 angegebenen Impulsbreiten-Diskriminators 36 auf die zu erwartenden Größen zu begrenzen. Auf diese Weise kann zusätzlich verhindert werden, daß ein sehr schnell bewegtes Objekt C über einen großen Bereich eine Fehlauslösung des Steuersignals K bewirkt, siehe hierzu in Fig. 7 das Signal |2y - x - z|.

In Fig. 8 ist anhand eines Zeitdiagramms das Prinzip einer solchen Unterdrückungsschaltung (der Einfachheit halber nur in H-Richtung) veranschaulicht. Ein Medianfilter 46 wirkt im Beispiel über 5 Bildpunkte. Das heißt, es liefert am Ausgang nur dann ein Signal, wenn am Eingang mehr als die Hälfte, also mindestends 3 Bildpunkte, logisch Eins sind. Man kann die Signalfolge E2 als tiefpaßgefilterte Version des Eingangssignals E1 interpretieren, da nur die niederfrequenten (breiten) Impulse das Medianfilter 46 passieren. Um zu einer hochpaßgefilterten Version der Eingangssignalfolge zu kommen, bei welcher die breiten Impulse unterdrückt werden, muß das Ausgangssignal E2 des Medianfilters 46 vom Eingangssignal E1 subtrahiert werden. Da die Signale E1 und E2 Binärsignale sind, ist die Subtraktion durch eine mit einer UND-Schaltung 48 durchführbare UND- Verknüpfung E1 & !E2 darstellbar.

Für die Realisierung des zweidimensionalen Diskriminators 36 sollte das Filterfenster des Medianfilters 46 auf eine maximale Größe von 9 Zeilen . 21 Bildpunkte einstellbar sein, um die größten in der Praxis zu erwartenden Störungen zu unterdrücken. Beispielweise können hiermit noch vier komplett gestörte Zeilen restauriert werden oder senkrecht verlaufende Störungen bis zu 10 Bildpunkte Breite oder aber planare Störungen, die sich über insgesammt 94 Bildpunkte erstrecken. Für weniger grobe Störungen kann das Filterfenster schrittweise verkleinert werden, z. B. 7 Zeilen . 15 Bildpunkte, 5 Zeilen . 11 Bildpunkte oder 3 Zeilen . 7 Bildpunkte. Sinnvoll können auch andere Kombinationen sein, z. B. 5 Zeilen . 1 Bildpunkt, wenn das Eingangsignal zwei Zeilen breite horizontale Klemmstörungen aufweist. Für den Fall, daß doch einmal extrem großflächige Bildstörungen zu verarbeiten sind, sollte der Impulsbreiten- Diskriminator 36 auch ganz abschaltbar sein, wobei dann gilt E3 = E1. Für die UND-Verknüpfung der Signale E2 und E2 ist eine Laufzeitanpassung T2 entsprechend der Durchlaufverzögerung des Medianfilters 46 erforderlich, wofür das Laufzeitglied 47 vorgesehen ist. Ebenso müssen die Signale E3 und M3 zur Erzeugung des Steuersignals K laufzeitgleich sein.

Claims (9)

1. Verfahren zur Störsignalbefreiung von Videosignalen mittels adaptiver Medianfilterung, bei dem aus mindestens drei zeitlich aufeinander folgenden Bildern der Bildinhalt eines Bildes jeweils in unbewegte, bewegt, ungestörte und gestörte Bildbereiche klassifiziert wird, und bei dem nur in den gestörten und unbewegten Bildbereichen eine Fehlerverdeckung mit Hilfe einer zeitlichen Medianfilterung durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem aus den mindestens drei zeitlich aufeinander folgenden Bildern ein Steuersignal (K) abgeleitet wird, und daß mit dessen Hilfe entweder nur die von den gestörten und unbewegten Bildbereichen abgeleiteten und mediangefilterten Videosignale oder die von den ungestörten, bewegten bzw. unbewegten und den gestörten, bewegten Bildbereichen abgeleiteten ungefilterten Videosignale weitergeleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Steuersignal (K) ein Schaltsignal zu Umschaltung zwischen den mediangefilterten und den ungefilterten Videosignalen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem zur Ableitung des Schaltsignals (K) folgende Bedingungen erfüllt sein müssen:
|y - x| < S2, |y - z| < S2, |y - x| < 0 oder |x - y| < 0, |x - z| < S1
wobei x, y, z die von den drei Bildern abgeleiteten Videosignale, S1 und S2 je einen einstellbaren Schwellwert bedeuten.

5. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, bei dem zur Ableitung des Schaltsignals (K) folgende Bedingungen gleichzeitig erfüllt sein müssen:
u = |2y - x - z| < S3, v = |x - z| < S1,
wobei x, y, z die von den drei Bildern abgeleiteten Videosignale, S3 und S2 je einen einstellbaren Schwellwert bedeuten.

6. Schaltungsanordnung zur Störsignalbefreiung von Videosignalen, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens zwei Bildspeicher (2, 3) vorgesehen sind, an deren Ausgängen bildweise verzögerte Videosignale (y, z) abnehmbar sind,
dass jeder Eingang, bzw. Ausgang der Bildspeicher (2, 3) einerseits an je einem Eingang (x; y; z) einer arithmetisch-logischen Einheit (4) und andererseits an je einem Eingang (X; Y; Z) eines Medianfilters (5) angeschlossen ist,
dass der Ausgang des Medianfilters (5) mit dem einen Eingang eines Umschalters (9) verbunden ist, an dessen anderen Eingang das bildweise verzögerte Videosignal (y) anliegt und
dass der Ausgang der ein Schaltsignal (K) abgebenden arithmetisch-logischen Einheit (4) mit dem Steuereingang des Umschalters (9) verbunden ist, wobei die arithmetisch-logische Einheit (4) nur dann das Steuersignal (K) erzeugt, wenn gestörte und unbewegte Bildbereiche erkannt werden.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, bei der in der arithmetisch-logischen Einheit (4) eine erste und eine zweite Komparatorschaltung (12, 13) vorgesehen sind, deren Eingänge mit dem Eingang und dem Ausgang des ersten Bildspeichers (2) bzw. mit dem Eingang und dem Ausgang des zweiten Bildspeichers (3) verbunden sind, wobei nach Differenzwert- und Absolutwertbildung ein Vergleich mit einem ersten Schwellwert (S2) stattfindet und nur dann ein Signal abgegeben wird, wenn dieser Schwellwert überschritten wird, und bei der die Ausgänge dieser Komparatorschaltungen (12, 13) mit den Eingängen einer UND-Schaltung (14) verbunden sind, deren Ausgang an den ersten Eingang (15) einer weiteren UND- Schaltung (16) angeschlossen ist, bei der eine dritte und vierte Komparatorschaltung vorgesehen ist, deren Eingänge mit dem Eingang und dem Ausgang des ersten Bildspeichers (2) verbunden sind, wobei nach Differenzwertbildung ein erstes Kennsignal (WEISS) bei einem Differenzwert größer Null bzw. ein zweites Kennsignal (SCHWARZ) bei einem Differenzwert kleiner Null abgegeben wird, welches dem zweiten Eingang (21) der weiteren UND-Schaltung (16) zugeführt wird, bei der eine fünfte Komparatorschaltung (22) vorgesehen ist, deren Eingänge mit dem Eingang des ersten Bildspeichers (2) und dem Ausgang des zweiten Bildspeichers (3) verbunden sind, wobei nach Differenzwert- und Absolutwertbildung ein Vergleich mit einem zweiten Schwellwert (S1) stattfindet und nur dann ein Signalabgegeben wird, wenn dieser Schwellwert (S1) unterschritten wird, und bei der der Ausgang dieser fünften Komparatorschaltung (22) mit dem dritten Eingang (23) der weiteren UND-Schaltung (16) verbunden ist, so dass am Ausgang (24) dieser UND-Schaltung (16) ein Schaltsignal (K) abnehmbar ist, wenn an jedem der drei Eingänge (15, 21, 23) ein Signal anliegt.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, bei der in der arithmetisch-logischen Einheit (4) eine Schaltung zur Differenzwertbildung vorgesehen ist, deren Eingänge mit den Eingängen bzw. Ausgängen der Bildspeicher (2, 3) verbunden sind, wobei nach Differenzwertbildung zwischen Ausgangs- und Eingangssignalen des ersten Bildspeichers (2) und zwischen Eingangs- und Ausgangssignal des zweiten Bildspeichers (3) eine Addition der Differenzwerte stattfindet, bei der der Ausgang diese Schaltung (29) mit je einem Eingang zweier Komparatorschaltungen (31, 32) verbunden ist, in welchem ein Vergleich des Ausgangssignals (U) der Schaltung (29) zur Differenzwertbildung mit dem positiven Wert bzw. mit dem negativen Wert eines ersten Schwellwertes (S3) stattfindet und nur dann ein Signal abgeben wird, wenn der jeweils positive bzw. negative Wert des Schwellwertes (S3) über- bzw. unterschritten wird, bei der die Ausgänge der Komparatorenschaltungen (31, 32) an je einem Eingang zweier UND-Schaltungen (33, 34) angeschlossen sind, an deren zweiten Eingängen ein dem Weiss- bzw. Schwarzwert entsprechendes Signal anliegt, bei der die Ausgänge der UND- Schaltungen (33, 34) an je einen Eingang einer ODER-Schaltung (35) angeschlossen sind, deren Ausgang über einen Impulsbreiten-Diskriminator (36) mit dem ersten Eingang (37) einer weiteren UND-Schaltung (38) verbunden ist, bei der eine Schaltung (39) zur Differenzwert- und Absolutwertbildung vorgesehen ist, deren Eingänge mit dem Eingang des ersten Bildspeichers (2) und dem Ausgang des zweiten Bildspeichers (3) verbunden sind und deren Ausgang über ein Tiefpaßfilter (41) mit dem Eingang einer Komparatorschaltung (42) verbunden ist, wobei ein Vergleich mit einem zweiten Schwellwert (S1) stattfindet und nur dann ein Signal abgegeben wird, wenn dieser Schwellwert (S1) überschritten wird, und bei der der Ausgang der Komparatorschaltung (42) über ein H/V-Min-Filter (43) und ein H/V-Max-Filter (44) mit dem invertierenden zweiten Eingang (45) der UND-Schaltung (38) verbunden ist, an deren Ausgang das Steuersignal (K) abnehmbar ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, bei der der Impulsbreiten-Diskriminator (36) eine UND-Schaltung (48) enthält, an deren ersten Eingang das laufzeitangepasste Ausgangssignal (E1) der ODER-Schaltung (35) anliegt und deren zweiter, invertierender Eingang an den Ausgang eines HIV-Medianfilters (46) abgeschlossen ist, dessen Eingang mit dem Ausgang der ODER-Schaltung (35) verbunden ist.