DE60127866T2 - Verringern von aura-artigen effekten bei der bewegungskompensierten interpolation - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine bewegungskompensierte Interpolation eines Datensignals, – wobei dieses Datensignal aufeinander folgende Bilder aufweist, wobei jedes Bild Gruppen von Pixeln enthält, wobei Bewegungsvektoren erzeugt werden, wobei jeder Bewegungsvektor einer Gruppe von Pixeln eines einzigen Bildes entspricht, – zwischen eine Gruppe von Pixeln des einen Bildes und eine zweite Gruppe von Pixeln eines anderen Bildes in dem Datensignal, und interpolierte Ergebnisse als eine Funktion dieser Bewegungsvektoren erhalten werden. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Bildsignalwiedergabeanordnung mit Mitteln zum Empfangen eines Datensignals, und eine Anordnung zur bewegungskompensierten Interpolation dieses Datensignals.
  • US-A-5.995.154 beschreibt einen Prozess zum Umwandeln verschachtelter Frames in progressive Frames mit einer Änderung der Bildfrequenz durch Interpolation und Bewegungskompensation, wobei, wenn ein mit einem zu interpolierenden Pixel assoziierter Bewegungsvektor nicht Null ist oder wenn der Bewegungsvektor Null ist aber das mit diesem Vektor übereinstimmende Vertrauen kleiner ist als eine bestimmte Schwelle, die Interpolation des Pixels eines Frames, das sich vorübergehend zwischen zwei Eingangsbildes befindet, durch eine Medianfilterung durchgeführt wird, die zu den Werten gehört, erhalten durch ein erstes bewegungskompensiertes lineares zeitliches Filter, ein zweites bewegungskompensiertes lineares Filter, und ein bewegungskompensiertes mittelzeitliches Filter.
  • WO-A-99/22520 beschreibt ein Verfahren zum Detektieren bedeckter und unbedeckter Teile in einem zu interpolierenden Bild. Dazu werden Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsvektoren berechnet, sowie deren betreffende entsprechende Rechenfehler.
  • US-A-5.777.682 beschreibt, dass wenigstens zwei Bewegungsvektoren für jede Gruppe von Pixeln eines Bildes berechnet werden. Danach wird für jeden Bewegungsvektor ein interpoliertes Ergebnis berechnet. Zum Schluss werden die auf diese Art und Weise erhaltenen interpolierten Ergebnis gemittelt, was letztendlich ein interpoliertes Bild ergibt. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass das Gebiet des Halo-Effektes in den interpolierten Bildern gröber geworden ist. Der Halo-Effekt ist Verschlechterungen (Unschärfe und/oder Vergrößerungslinseneffekten) zuzuschreiben, die vorwiegend an den Rändern bewegender Objekte auftreten, verursacht durch nicht einwandfreie Bewegungsvektoren und/oder durch eine nicht einwandfreie Interpolationsstrategie (das Verstopfungsproblem wird nicht berücksichtigt) in den bewegungskompensierten interpolierten Bildern des Datensignals. Für einen Beobachter der Bilder ist der Halo-Effekt ein störender Effekt.
  • Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine bewegungskompensierte Interpolation zu schaffen, die das Gebiet des Halo-Effektes in den interpolierten Bildes des Datensignals reduziert. Die vorliegende Erfindung ist in den Hauptansprüchen definiert. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
  • Die Zuverlässigkeit eines Bewegungsvektors kann eine Funktion der Genauigkeit des Bewegungsvektors sein. Die Genauigkeit des Bewegungsvektors wird durch die Differenz einer vorhergesagten Leuchtdichteintensität auf Basis des Bewegungsvektors ermittelt, wobei der Bewegungsvektor einer ersten Gruppe von Pixeln eines ersten Bildes zugeordnet ist, für eine zweite Gruppe von Pixeln in einem zweiten Bild und der wirklichen Leuchtdichteintensität der zweiten Gruppe von Pixeln des zweiten Bildes. Die Zuverlässigkeit eines Bewegungsvektors kann auch eine Funktion der relativen Frequenz des Auftritts eines Bewegungsvektors in den Nachbargruppen von Pixeln der ersten Gruppe von Pixeln sein. Im Allgemeinen wird en in dem ersten Bild acht Nachbargruppen von Pixeln in dem ersten Bild der ersten Gruppe von Pixeln geben. Die Zuverlässigkeit des Bewegungsvektors kann auch eine Funktion der Genauigkeit des Bewegungsvektors und dessen relativen Auftritts sein.
  • Für jedes Interpolationsergebnis wird eine Gewichtung berechnet als eine Funktion der Zuverlässigkeit des Bewegungsvektors, der das Interpolationsergebnis ergab. Da jede Gruppe von Pixeln vielen Bewegungsvektoren zugeordnet ist führt dies zu vielen Interpolationsergebnissen und zu entsprechenden Gewichtungen je Gruppe von Pixeln.
  • Letztendlich wird die interpolierte Leuchtdichteintensität einer Gruppe von Pixeln als ein gewichteter Mittelwert der Interpolationsergebnisse auf Basis der Zuverlässigkeit der Interpolationsergebnisse berechnet. Diese Annäherung ergibt einige wichtige Vorteile. Ein erstes Beispiel davon ist die Situation, in der es unter den vielen Bewegungsvektoren geraden einen einzigen Bewegungsvektor gibt, der der richtige ist. Danach wird dem Interpolationsergebnis, das diesem Bewegungsvektor entspricht, eine relativ große Gewichtung zugeordnet, so dass dieses Interpolationsergebnis die die interpolierte Leuchtdichteintensität der Gruppe von Pixeln überherrscht. Dadurch wird eine größere Genauigkeit der interpolierten Intensität der Gruppe von Pixeln erhalten und feine Einzelheiten in dem Bild können ohne Gefahr vor dem Halo-Effekt dargestellt werden. Ein zweites Beispiel eines Vorteils der Annäherung Bewegungsvektor ist die Situation, in der keiner der Bewegungsvektoren einwandfrei ist. In dieser Situation werden die vielen Bewegungsvektoren eine große Verschiedenheit zeigen und keinem der Bewegungsvektoren wird eine große Gewichtung zugeordnet. Der Effekt ist, dass die interpolierte Intensität der Gruppe von Pixeln ein glatter Mittelwert der interpolierten Ergebnisse sein wird. In diesem Fall werden keine feine Einzelheiten gezeigt, das Bild wird verwischt sein. Für einen Beobachter aber ist ein verwischtes Bild interessanter als schlecht flimmernde Einzelheiten. Folglich wird in den beiden Beispielen der Halo-Effekt reduziert.
  • Eine Ausführungsform des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die interpolierte Leuchtdichteintensität einer Gruppe von Pixeln entsprechend der nachfolgenden Formel berechnet wird: Ik+Δ(x →) = (Σm=1,...,M{wk m(x →)·ik+Δ m(x →)})/Σm=1,...,M1{wk m(x →)}, (I)wobei Ik+Δ(x →) die interpolierte Leuchtdichteintensität der Gruppe von Pixeln des interpolierten Bildes Fk+Δ ist, wobei der echte Wert Δ den Platz des interpolierten Bildes Fk+Δ in der Bildsequenz definiert, n = 1, 2, ..., k, k + 1, ..., N. Im Allgemeinen ist Δ ein echter Wert in dem Intervall [0, 1]. Weiterhin wird in (I) die Stelle der Gruppe von Pixeln in dem Bild mit dem ganzzahligen zweidimensionalen Vektor x → bestimmt, Σm=1,...,M{.} ist eine Summierung von 1 bis M über das Argument {.} und wk m(x →) ist eine Gewichtung entsprechend dem m. Interpolationsergebnis ik+Δ m(x →). Das m. Interpolationsergebnis ik+Δ m(x →) kann beispielsweise entsprechend der nachfolgenden Interpolationsstrategie berechnet werden: ik+Δ m(x →) = median{(Ik(round{x → – Δ·D →km (x →)}), (Ik(x →) + Ik+1(x →))/2), (Ik+1(round{x → + (1 – Δ)·D →km (x →)})}, (II)wobei median{.} eine Funktion ist, die den mittleren Wert der Eingangsargumenten gibt und wobei round{.} eine Funktion ist, die den nächsten ganzzahligen Wert bei jeder Komponente des Eingangsargumentes gibt, und wobei Ik(x →) eine Leuchtintensität einer Gruppe von Pixeln an der Stelle x → in dem Bild Fk ist und wobei D →km (x →) der m. zweidimensionale ganzzahlige Bewegungsvektor der M Bewegungsvektoren ist, die der Gruppe von Pixeln an der Stelle x → in dem Bild Fk entsprechen, wobei dieser m. Bewegungsvektor zwischen zwei aufeinander folgenden Bildern normalisiert wird, und wobei die Gewichtung wk m(x →) eine Funktion der Zuverlässigkeit des Bewegungsvektors D →km (x →) ist. In dieser Ausführungsform wird die Interpolation (II) zwischen zwei aufeinander folgenden Bildern Fk und FK+1 durchgeführt, was zu einem sehr genauen interpolierten Bild Fk+Δ führt. Die Interpolation der Medianfunktion in der Gleichung (II) ist eine weitere Maßnahme, welche die Gefahr, dass schlecht flimmernde Einzelheiten interpoliert werden, reduziert.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Zuverlässigkeit und folglich die Gewichtung des Bewegungsvektors D →km (x →) eine Funktion der Differenz zwischen den Leuchtintensitäten Ik(x →) und Ik+1(x → + D →km (x →)) ist und auch eine Funktion der relativen Frequenz des Auftritts von D →km (x →) in der Nähe der Stelle x → in dem Bild Fk. Auf diese Weise umfasst die Zuverlässigkeit des Bewegungsvektors zwei Komponenten. Die erste Komponente Informationsträger die Genauigkeit des Bewegungsvektors, die auf Basis von wenigstens zwei Leuchtintensitäten wenigstens zweier aufeinander folgender Bilder gebildet wird. Die zweite Komponente ist die Konsistenz, die auf Basis des relativen Auftritts des Bewegungsvektors in wenigstens einem Bild gebildet wird.
  • In noch einer anderen Ausführungsform weist das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung das Kennzeichen auf, dass die Erzeugung interpolierter Lichtintensitäten nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung nur in denjenigen Teilen der Bilder des Datensignals durchgeführt wird, wo Ränder in dem Bewegungsvektorfeld der Bilder vorhanden sind. Dies führt zu dem Vorteil, dass die Interpolation nach der vorliegenden Erfindung nur in denjenigen teilen des Bildes durchgeführt wird, in denen der Halo-Effekt höchstwahrscheinlich auftritt. Dies kann Verarbeitungszeit sparen.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass das Verfahren einen Schritt der Randdetektion umfasst, wobei ein Rand in dem Bewegungsvektorfeld des Bildes Fk detektiert wird, wenn wenigstens eine der Ungleichungen (III) und (IV) erfüllt wird: ||[D →kq (x → – K →)]1 – [D →kq (x → + K →)]1|| > T, (III) ||[D →kq (x → – K →)]2 – [D →kq (x → + K →)]2|| > T, (IV)wobei q ein vorbestimmter ganzzahliger Wert ist und wobei ||.|| eine Funktion ist, die den Absolutwert des Eingangsargumentes ergibt, wobei [.]p eine Funktion ist, welche die p.
  • Komponente des Vektoreingangsargumentes ergibt, wobei T eine vorbestimmte feste Realwertschwelle ist und wobei K → ein Vektor ist, der gegeben wird mit: K → = (K1;K2)T (V)wobei K1 und K2 ganzzahlige Werte sind.
  • Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung dürften aus den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen hervorgehen.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine schematische schaubildliche Darstellung eines Datensignals mit aufeinander folgenden Bildern,
  • 2 ein Bild des Datensignals, und
  • 3 eine schematische Darstellung eines Wiedergabeanordnung mit einer Anordnung nach der vorliegenden Erfindung zur bewegungskompensierten Interpolation des Datensignals.
  • Bei dem bewegungskompensierenden Interpolationsverfahren nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein Datensignal eine Sequenz von Bildern Fn, n = 1, ..., k, k + 1 , ..., N. Das Datensignal kann ein Film sein, in dem jede Abbildung ein Bild ist. In 1 ist ein derartiges Datensignal 2 schematisch dargestellt durch Darstellung der Bilder F1, Fk, Fk+1 und FN. Weiterhin ist ein Bild Fk+Δ dargestellt. Dieses Bild kann beispielsweise durch Interpolation der Bilder Fk und Fk+1 erhalten werden. Der richtige Wert Δ definiert die relative Lage des interpolierten Bildes Fk+Δ in der Sequenz von Bildern.
  • 2 zeigt das Bild Fk detailliert. Jedes Bild ist aus Pixeln aufgebaut. Ein Pixel 4 ist das kleinste Element eines Bildes, dem eine bestimmte Leuchtintensität gegeben werden kann. Eine Anzahl von 4 Pixeln bildet eine Gruppe von Pixeln 6 (auch als Block bezeichnet), diese Anzahl Pixel in einer Gruppe von Pixeln (oder in einem Block) wird vordefiniert und kann jede beliebige ganze Zahl sein, die größer ist Null. Die Stelle einer bestimmten Gruppe von Pixeln in dem Bild wird durch einen zweidimensionalen ganzzahligen Vektor x → = [x1, x2]T angegeben, die Komponenten x1 und x2 von x → der Gruppe von Pixeln 6 sind in 2 dargestellt. Jede Gruppe von Pixeln hat eine bestimmte Leuchtintensität. Die Leuchtintensität der Gruppe von Pixeln an der Stelle x → in dem Bild Fk ist Ik(x →). Zur Interpolation des Datensignals sollen 2 Bewegungsvektoren D →km (x →) 8 gebildet werden.
  • Diese Bewegungsvektoren sind zweidimensionale ganzzahlige Vektoren, die zwischen aufeinander folgenden Bildern normalisiert werden. Ein Bewegungsvektor D →km (x →) wird einer Gruppe von Pixeln an der Stelle x → in dem Bild Fk zugeordnet und sagt die Stelle der entsprechenden Leuchtintensität in dem Bild Fk+1 vorher. Da eine Vielzahl von M Bewegungsvektoren D →km (x →) jeder Gruppe von Pixeln zugeordnet werden kann, werden die Bewegungsvektoren nummeriert, und zwar m = 1, 2, ..., M.
  • In einem ersten Schritt wird für ein bestimmtes Bild, für jede Gruppe von Pixeln des Bildes ein Bewegungsvektor 8 berechnet. Danach wird in einem zweiten Schritt jede Gruppe von Pixeln auch denjenigen Bewegungsvektor zugeordnet, die bereits benachbarten Gruppen von Pixeln in dem vorhergehenden Schritt zugeordnet wurden. In diesem Beispiel liegen die Gruppe von Pixeln und die Nachbargruppen von Pixeln alle in demselben Bild. Weiterhin werden in diesem Beispiel nur die acht nächsten Nachbargruppen von Pixeln verwendet. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Nummer und die relative Lage der Nachbargruppen von Pixeln anders als in diesem Beispiel gewählt werden.
  • In dieser Stufe ist jeder Gruppe von Pixeln viele Bewegungsvektoren zugeordnet worden. In einem dritten Schritt wird die Zuverlässigkeit jedes Bewegungsvektors berechnet. Die Zuverlässigkeit eines Bewegungsvektors kann eine Funktion der Genauigkeit des Bewegungsvektors sein. Die Genauigkeit des Bewegungsvektors wird durch die Differenz einer vorhergesagten Leuchtintensität auf Basis des Bewegungsvektors bestimmt, wobei der Bewegungsvektor einer ersten Gruppe von Pixeln eines ersten Bildes zugeordnet wird, für eine zweite Gruppe von Pixeln in einem zweiten Bild und die wirkliche Leuchtintensität der zweiten Gruppe von Pixeln des zweiten Bildes. Die Zuverlässigkeit eines Bewegungsvektors kann auch eine Funktion der relativen Frequenz des Auftritts des Bewegungsvektors in den Nachbargruppe von Pixeln der ersten Pixelgruppe sein. Im Allgemeinen wird es acht Nachbarpixelgruppen in dem ersten Bild der ersten Pixelgruppe geben. Die Zuverlässigkeit des Bewegungsvektors kann auch eine Funktion der Genauigkeit des Bewegungsvektors und seines relativen Auftritts sein.
  • Der vierte Schritt umfasst die Interpolation zwischen den Bildern. Diese Interpolation wird im Grunde für jeden Bewegungsvektor durchgeführt, der den Pixelgruppen zugeordnet worden ist. Jeder Bewegungsvektor ergibt ein Interpolationsergebnis, wobei jedes Interpolationsergebnis mit einer Gewichtung versehen wird, die auf Basis der Zuverlässigkeit der Bewegungsvektoren berechnet wird.
  • Zum Schluss werden in dem Schritt fünf die Interpolationsergebnisse entsprechend den Gewichtungen gemittelt, was die Interpolationsleuchtintensitäten Ik+Δ(x →) ergibt. All diese Interpolationsleuchtintensitäten zusammen definieren das interpolierte Bild Fk+Δ.
  • Das Interpolationsverfahren, wie oben beschrieben, wird mit den nachfolgenden mathematischen Formeln detailliert ausgearbeitet. Für jeden der Bewegungsvektoren der entsprechenden Pixelgruppe des Bildes Fk wird ein Interpolationsergebnis ik+Δ m(x →) für das Bild Fk+Δ berechnet. Das m. Interpolationsergebnis ik+Δ m(x →) entsprechend D →km (x →) wird beispielsweise gegeben durch: ik+Δ m(x →) = median{(Ik(round{x → – Δ·D →km (x →)}), (Ik(x →) + Ik+1(x →))/2), (Ik+1(round{x → + (1 – Δ)·D →km (x →)})}, (VI)wobei median{.} eine Funktion Informationssignal, die den mittleren Wert der Eingangsargumenten gibt und wobei round{.} eine Funktion ist, die den meist nahe liegenden ganzzahligen Wert bei jeder Komponente des Eingangsargumentes gibt. Der Grund der Wahl einer mittleren Funktion in (VI) ist Folgender. Wenn die Leuchtintensitäten Ik(round{x → – Δ·D →km (x →)}) und Ik+1(round{x → + (1 – Δ)·D →km (x →)} beide einem bewegenden Objekt entsprechen, wobei dieses Objekt folglich in den beiden Bildern Fk und Fk+1 sichtbar sein soll, werden das erste und das dritte Argument von (VI) beiden zu nahezu denselben Werten führen. Folglich wird eine Leuchtintensität ik+Δ m(x →), die einer dieser zwei Werte ist, der gewünschte Ausgang von (VI) sein. Wenn aber das bewegende Objekt in wenigstens einem der Bilder Fk und Fk+1 nicht sichtbar ist (beispielsweise da es durch den Hintergrund der Abbildung in dem Bild bedeckt wird), können das erste und das dritte Argument zu verschiedenen Werten der Leuchtintensität führen. In diesem Fall gibt es keine Konsistenz zwischen den Bildern der zwei aufeinander folgenden Bildern und die beste Art und Weise, diese Situation zu meistern ist extreme Leichtintensitäten zu vermeiden. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Mittelwert der zwei Leuchtintensitäten des bewegenden Objektes in den Bildern Fk und Fk+1 (die das erste und das dritte Eingangsargument in (VI) sind) und der Mittelwert der Leuchtintensitäten der Bilder Fk und Fk+1 der Pixelgruppe an der Stelle x → gewählt wird (dies ist das zweite Eingangsargument in (VI)).
  • In dieser Phase wird für jeden Bewegungsvektor D →km (x →) m = 1, 2, ..., M ein Interpolationsergebnis ik+Δ m(x →) entsprechend (VI) erhalten. Weiterhin wird eine relative Gewichtung wk m(x →) entsprechend dem m. Interpolationsergebnis ik+Δ m(x →) auf Basis der Zuverlässigkeit des Bewegungsvektors berechnet. Damit kann die resultierende interpolierte Leuchtintensität Ik+Δ(x →) des Bildes Fk+Δ wie folgt berechnet werden: Ik+Δ(x →) = (Σm=1,...,M{wk m(x →)·ik+Δ m(x →)})/Σm=1,...,M{wk m(x →)}, (VII)wobei Σm=1,...,M{.} eine Summierung von 1 bis M über das Argument (.) ist.
  • Bei einer erweiterten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Zuverlässigkeit des Bewegungsvektors eine Funktion zweier Komponenten: von der Genauigkeit und der Konsistenz. Die Genauigkeit von D →km (x →) ist eine Funktion der Differenz zwischen den Leuchtintensitäten Ik(x →) und Ik+1(x → + D →km (x →)). Die Konsistenz von D →km (x →) ist eine Funktion der relativen Frequenz des Auftritts von D →km (x →) in der Nähe der Stelle x → in dem Bild Fk. Durch diese Annäherung wird die Genauigkeit des Bewegungsvektors in Bezug auf die Größe des bewegenden Objektes, gemessen in Pixelgruppen, durch einen Vergleich der Leuchtintensitäten von wenigstens zwei aufeinander folgenden Bildern geschätzt. Die Konsistenz des Bewegungsvektors wird auf Basis der Information wenigstens eines Bildes geschätzt.
  • Bei einer anderen erweiterten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung wird die Erzeugung interpolierter Leuchtintensitäten nach der vorliegenden Erfindung nur in denjenigen Teilen der Bilder des Datensignals durchgeführt, wo Ränder innerhalb des Bewegungsvektorfeldes detektiert werden. Normalerweise wird Interpolation flacher Gebiete, d.h. Gebiete ohne Ränder, in einem Bewegungsvektorfeld nicht zu störenden Interpolationsfehlern führen, deswegen kann in diesen Teilen der Bilder ein herkömmliches Interpolationsverfahren angewandt werden.
  • In noch einer anderen erweiterten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren einen Schritt der Randdetektion, wobei ein Rand in dem Bewegungsvektorfeld des Bildes Fk detektiert wird, wenn wenigstens eine der Ungleichungen (VIII) und (IX) erfüllt wird: ||[D →kq (x → – K →)]1 – [D →kq (x → + K →)]1|| > T, (VIII) ||[D →kq (x → – K →)]2 – [D →kq (x → + K →)]2|| > T, (IX)wobei q ein vorbestimmter ganzzahliger Wert ist und wobei ||.|| eine Funktion ist, die den Absolutwert des Eingangsargumentes ergibt. Weiterhin ist [.]p eine Funktion, welche die p. Komponente des Vektoreingangsargumentes ergibt, in diesem Beispiel kann p1 oder 2 sein. Der echte Wert T ist eine vorbestimmte feste Schwelle und K → ist ein Vektor, der gegeben wird mit: K → = (K1; K2)T (X)wobei K1 und K2 ganzzahlige Werte sind. Wenn mehr als nur ein einziger Bewegungsvektor einer Pixelgruppe (M > 1) zugeordnet ist, soll ein bestimmter Bewegungsvektor für diese Pixelgruppe gewählt werden, und zwar dadurch, dass ein ganzzahliger Wert für q(1 ≤ q ≤ M) in (VIII) und (IX) selektiert wird. Für die Detektion von Rändern in der [1,0]T Richtung ist eine mögliche Prozedur diese, dass K1 ungleich Null und K2 gleich Null gewählt wird. Ränder in der [0,1]T Richtung können mit K1 gleich Null und K2 ungleich Null detektiert werden.
  • 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Anordnung 10 zur bewegungskompensierten Interpolation eines Datensignals 2. Das Eingangssignal 12 der Anordnung ist das Datensignal 2 und der Ausgang 14 liefert interpolierte Leuchtintensitäten für das Bild Fk+Δ. Das Eingangssignal wird einem Block 16 und einem Block 18 zugeführt. In dem Block 16 ergibt die Interpolation entsprechend (VI) und die interpolierten Leuchtintensitäten nach (VII) werden berechnet. In dem Block 18 wird ein erster Bewegungsvektor für jede Pixelgruppe berechnet. Danach wird in dem Block 18 eine vorbestimmte Anzahl zweiter Bewegungsvektoren, herrührend von umgebenden Pixelgruppen jeder Pixelgruppe zugeordnet. Dies führt zu einer Gesamtzahl von M Bewegungsvektoren je Pixelgruppe. Danach wird jeder Bewegungsvektor D →km (x →) dem entsprechenden Block 20.m zugeführt, wobei dieser Block die Zuverlässigkeit des Bewegungsvektors berechnet. Danach werden von jedem Block 20.m, m = 1, ..., M der Bewegungsvektor D →km (x →) und die geschätzte Zuverlässigkeit dem Block 16 zugeführt.
  • Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bildsignalwiedergabeanordnung zu schaffen, die Mittel aufweist zum Empfangen eines Datensignals 2, eine Anordnung 10 zum Erzeugen interpolierter Leuchtintensitäten, die Mittel (16) aufweist, zum Erzeugen eines interpolierten Bildes, und weiterhin Mittel 22 zum Verschachteln des genannten Datensignals mit dem wenigstens einen interpolieren Bild, und eine Wiedergabeanordnung D. Eine derartige Bildsignalwiedergabeanordnung kann beispielsweise zum Erzeugen eines 100 Hz Fernsehsignals aus einem 50 Hz Eingangssignal verwendet werden.
  • Es dürfte dem Fachmann einleuchten, dass die vorliegende Erfindung im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf andere Art und Weise als illustriert und beschrieben praktiziert werden kann. So kann beispielsweise das beschriebene Interpolationsverfahren auf Bilden basieren, die nicht aufeinander folgen. Weiterhin ist es möglich, dass mehr als zwei Bilder bei dem Interpolationsverfahren verwendet werden. Es ist ebenfalls eine Möglichkeit, das Verfahren und/oder die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung zum Extrapolieren statt zum Interpolieren von Leuchtintensitäten zu verwenden (in dem Fall ist der echte Wert Δ größer als 1 oder kleiner als Null). Es sei folglich bemerkt, dass die oben genannten Ausführungsformen die vorliegende Erfindung illustrieren statt begrenzen und dass der Fachmann imstande sein wird, im Rahmen der beiliegenden Patentansprüche viele alternative Ausführungsformen zu schaffen. In den Patentansprüchen sollen eingeklammerte Bezugszeichen nicht als den Anspruch beschränkend betrachtet werden. Das Wort "enthalten" schließt das Vorhandensein von Elementen oder Schritten anders als die in einem Anspruch genannten nicht aus. Das Wort "ein" vor einem Element schließt das Vorhandensein einer Anzahl derartiger Elemente nicht aus. Die vorliegende Erfindung kann mit Hilfe von Hardware mit vielen einzelnen Elementen, und mit Hilfe eines auf geeignete Art und Weise programmierten Computers implementiert werden. In dem Anordnungsanspruch, in dem verschiedene Mittel nummeriert sind, können viele dieser Mittel von ein und demselben Hardware-Item verkörpert werden. Die Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in untereinander verschiedenen Unteransprüchen genannt worden sind, gibt nicht an, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht mit Vorteil angewandt werden kann.

Claims (7)

  1. Verfahren zur bewegungskompensierten Interpolation eines Datensignals, wobei dieses Datensignal aufeinander folgende Bilder aufweist, wobei jedes Bild Gruppen von Pixeln enthält, wobei das Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Erzeugen (18) von Bewegungsvektoren, wobei jeder Bewegungsvektor einer Gruppe von Pixeln eines einzigen Bildes entspricht, zwischen einer Gruppe von Pixeln des genannten einen Bildes und einer zweiten Gruppe von Pixeln eines anderen Bildes in dem Datensignal; – das Erzeugen (16) interpolierter Ergebnisse als eine Funktion dieser Bewegungsvektoren; – das Schätzen (20) der Zuverlässigkeit jedes Bewegungsvektors entsprechend einer bestimmten Gruppe von Pixeln; – das Berechnen (20) von Gewichtungen als eine Funktion der Zuverlässigkeit der Bewegungsvektoren; und – das Erzeugen (20) einer interpolierten Lichtintensität einer Gruppe on Pixeln für ein interpoliertes Bild durch Berechnung, auf Basis dieser Gewichtungen, eines gewichteten Mittelwertes der interpolierten Ergebnisse.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die interpolierte Lichtintensität einer Gruppe von Pixeln nach der folgenden Gleichung berechnet wird: Ik+Δ(x →) = (Σm=1,...,M{wk m(x →)·ik+Δ m(x →)})/Σm=1,...,M{wk m(x →)}, (A)wobei Ik+Δ(x →) die interpolierte Lichtintensität der Gruppe von Pixeln eines interpolierten Bildes Ik+Δ ist, wobei die Stelle der Gruppe von Pixeln in dem Bild durch den ganzzahligen zweidimensionalen Vektor x → definiert wird und wobei der reelle Wert Δ den Platz des interpolierten Bildes Fk+Δ in der Bildsequenz Fn, n = 1, 2, ..., k, k + 1, ..., N definiert, wobei Σm=1,...,M {.} eine Summierung von 1 bis M über das Argument {.} ist und wobei wk m(x →) eine Gewichtung entsprechend dem m. Interpolationsergebnis ik+Δ m(x →) ist: ik+Δ m(x →) = median{(Ik(round{x → – Δ·D →km (x →)}), (Ik(x →) + Ik+1(x →))/2), (Ik+1(round{x → + (1 – Δ)·D →km (x →)})}, (B)wobei median{.} eine Funktion ist, die den Mittelwert der Eingangsargumenten gibt und round{.} eine Funktion ist, die den jeder Komponenten am nächsten liegenden ganzzahligen Wert des Eingangsarguments gibt und wobei Ik(x →) eine Lichtintensität der Gruppe von Pixeln an der Stelle x → des Bildes Fk ist und wobei D →km (x →) der m. zweidimensionale ganzzahlige Bewegungsvektor, der zwischen zwei aufeinander folgenden Bildern normalisiert ist, der M Bewegungsvektoren ist, die der Gruppe von Pixeln an der Stelle x → ist und wobei die Gewichtung wk m(x →) eine Funktion der Zuverlässigkeit des Bewegungsvektors D →km (x →) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Zuverlässigkeit des Bewegungsvektors D →km (x →) eine Funktion der Differenz zwischen den Lichtintensitäten Ik(x →) und Ik+1(x → + D →km (x →)) ist, und wobei die Zuverlässigkeit auch eine Funktion der relativen Frequenz des Auftritts von D →km (x →) in der Nähe der Stelle x → in dem Bild Fk ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Erzeugung interpolierter Lichtintensitäten nach der vorliegenden Erfindung nur in denjenigen Teilen der Bilder des Datensignals durchgeführt wird, wo Ränder in dem Bewegungsvektorfeld der Bilder vorhanden sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Verfahren einen Schritt der Randdetektion umfasst, wobei ein Rand in dem Bewegungsvektorfeld des Bildes Fk detektiert wird, wenn wenigstens eine der Ungleichungen (C1) und (C2) erfüllt wird: ||[D →kq (x → – K →)]1 – [D →kq (x → + K →)]1|| > T, (C1) ||[D →kq (x → – K →)]2 – [D →kq (x → + K →)]2|| > T, (C2)wobei q ein vorbestimmter ganzzahliger Wert ist und wobei ||.|| eine Funktion ist, die den Absolutwert des Eingangsargumentes ergibt, wobei [.]p eine Funktion ist, welche die p. Komponente des Vektoreingangsargumentes ergibt, wobei T eine vorbestimmte feste Realwertschwelle ist und wobei K → ein Vektor ist, der gegeben wird mit: K → = (K1; K2)T (D)wobei K1 und K2 ganzzahlige Werte sind.
  6. Anordnung zur bewegungskompensierten Interpolation eines Datensignals, wobei dieses Datensignal aufeinander folgende Bilder aufweist, wobei jedes Bild Gruppen von Pixeln enthält, wobei die Anordnung Folgendes aufweist: – Mittel (18) zum Erzeugen von Bewegungsvektoren, wobei jeder Bewegungsvektor einer Gruppe von Pixeln eines einzigen Bildes entspricht, zwischen einer Gruppe von Pixeln des genannten einen Bildes und einer zweiten Gruppe von Pixeln eines anderen Bildes in dem Datensignal; – Mittel (16) zum Erzeugen interpolierter Ergebnisse als eine Funktion dieser Bewegungsvektoren; – Mittel (20) zum Schätzen der Zuverlässigkeit jedes Bewegungsvektors entsprechend einer bestimmten Gruppe von Pixeln; – Mittel (20) zum Berechnen von Gewichtungen als eine Funktion der Zuverlässigkeit der Bewegungsvektoren; und – Mittel (20) zum Erzeugen einer interpolierten Lichtintensität einer Gruppe on Pixeln für ein interpoliertes Bild durch Berechnung, auf Basis dieser Gewichtungen, eines gewichteten Mittelwertes der interpolierten Ergebnisse.
  7. Bildsignalwiedergabeanordnung, die Folgendes umfasst: – Mittel (12) zum Empfangen eines Datensignals, wobei dieses Datensignal aufeinander folgende Bilder aufweist, wobei jedes Bild Gruppen von Pixeln aufweist, – eine Anordnung (10) zur bewegungskompensierten Interpolation des genannten Datensignals, nach Anspruch 6; – Mittel zum Erzeugen wenigstens eines interpolierten Bildes auf Basis der genannten interpolierten Lichtintensitäten; und – Mittel (D) zum Wiedergeben des wenigstens einen interpolierten Bildes.
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