DE68911634T2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Verarbeiten eines Bildsignals. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Verarbeiten eines zeilen- und teilbildsequentiell zusammengestellten Bildsignals, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfaßt: das Bestimmen eines Medianwertes von Signalen benachbarter Bildelemente aus drei in ihrer Lage aufeinanderfolgenden Zeilen aus zwei aufeinanderfolgenden Teilbildern des Bildsignals und das Bestimmen einer linearen Kombination von Signalen benachbarter Bilde1emente aus zwei Zeilen anders als einer mittleren Zeile der drei in ihrer Lage aufeinanderfolgenden Zeilen.
• Der Artikel: "Integrated digital IDTV receiver with features", IEEE Transactions on Consumer Electronics, Heft 34, Nr. 3, August 1988, Seiten 410-417 beschreibt einen IDTV-Empfänger, der mehrere Bildqualitätsverbesserungen bietet. Der Empfanger enthält einen Abtastwandler ohne Zeilensprungverfahren mit einem Medianwertfilter und einem Mittelwertformer. Ein Multiplexer erhält ein aktuelles Leuchtdichtesignal, ein gemitteltes Leuchtdichtesignal, basiert auf zwei Zeilen des aktuellen Teilbildes, und ein medianwertgefiltertes Leuchtdichtesignal, basiert auf zwei Zeilen des aktuellen Teilbildes und einer Zeile des vorhergehenden Teilbildes, wobei diese letztere Zeile zwischen den zwei Zeilen des aktuellen Teilbildes liegt. In einer Zeilenwiederholungsbetriebsart liefert der Multiplexer das aktuelle Leuchtdichtesignal. In einer Zeilenmittlungsbetriebsart wird das gemittelte Signal geliefert. In einer Teilbildeinfügungsbetriebsart wird ein Signal des vorhergehenden Teilbildes geliefert. Von dem Medianwertfilteralgorithmus wird gesagt daß er praktisch alle Vorteile eines vollbild-bewegungsadaptiven Interpolators liefert, aber viel einfacher und weniger aufwendig zu implementieren ist. Offensichtlich wird nur einer dieser Intezpolationsalgorithmen gewählt, es ist aber undeutlich, wer diese Wahl macht und welche Selektionskriterien angewandt werden. In einem Artikel mit demselben Titel das bei der "IEEE 1988 International Conference on Consumer Electronics (ICCE)", Rosemont, Illinois, 8. - 10. Juni 1988 präsentiert worden ist, siehe Übersicht der Dokumente Seiten 76-77, wird beschrieben, daß, wenn der Teilbildspeicher keine brauchbaren teilbildverzögerten Ausgangssignale hat, wie beim Speichern eines Bildes, Zeilenwiederholung als Interpolationsalgorithmus benutzt wird. Auch hier wird wieder Medianwertfilterung bevorzugt.
• Medianwertfilterung wird ebenfalls beschrieben in der Europäischen Patentanmeldung EP-A-0. 192.292 (PHN 11.613) beschrieben und eignet sich zum Gebrauch in vielen darin beschriebenen Anwendungsbereichen. Bei beweglichen Konturen eines Bildsignals hat es sich gezeigt, daß bei Anwendung des bekannten Verfahrens oder des bekannten Medianwertfilters im Ausgangssignal Störeffekte auftreten, insbesondere eine Rändelung abfallender Konturen.
• Es ist u.a. eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zu schaffen zum Verarbeiten eines Bildsignals, wobei diese Störeffekte vermieden, wenigstens verringert werden. Dazu schafft ein erster Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Verarbeiten eines Bildsignals nach Anspruch 1. Ein zweiter Aspekt der Erfindung schafft eine Bildsignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 5. Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen definiert.
• Durch die Kombination des linear kombinierten Signals und des Medianwertes auf adaptive Weise abhängig von dem Inhalt des Bildsignals, werden die Störeffekte weitgehend verringert.
• Erste Implementierungen der Erfindung nach den Unteransprüchen 2 und 6 basieren auf der Erkenntnis, daß wenn das Signal des Bildelementes des vorhergehenden Teilbildes nicht innerhalb des durch die Signale der zwei Bildelemente des aktuellen Teilbildes definierten Bereiches liegt, der Medianwert der drei Signale eines der beiden Signale des aktuellen Teilbildes sein wird, insbesondere desjenigen Signals, das dem Signal des vorhergehenden Teilbildes am nächsten ist, ohne daß es einen weiteren Grund gibt, dieses Signal zu bevorzugen. In dem Fall hat es sich herausgestellt, daß ein besseres Ergebnis erhalten werden kann durch Bestimmung einer linearen Kombination dieser Signale aus dem aktuellen Teilbild, und dieser linearen Kombination statt des Medianwerts oder (gewichtet) gemittelt mit dem Medianwert abzugeben.
• Durch die Maßnahme zweiter Implementierungen der Erfindung, wie definiert in den Unteransprüchen 3 und 7, werden auch durch Winkel in der Nähe von, aber nicht gleich, 45 Grad verursachte Sägezahne verringert.
• Diese und andere Aspekte der Erfindung dürften aus den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen hervorgehen.
• Es zeigen:
• Fig. 1 eine erfindungsgemäße Bildsignalverarbeitungsschaltung,
• Fig. 2 eine Konfiguration von Bildelementen und
• Fig. 3 eine detaillierte Darstellung von Zeilenzahlverdopplungvorgängen mit und ohne Beibehaltung des Zeilensprungverfahrens mit Hilfe der erfindungsgemäßen Bildsignalverarbeitungsschaltung.
• In Fig. 1 wird eine zeilen- und teilbildweise aufgebautes Eingangsbildsignal für Fernsehen einem Eingang 1 einer Bildsignalverarbeitungsschaltung mit einem Interpolationsfilter zugeführt. Dieses Eingangsbildsignal umfaßt je Bild beispielsweise 625 Zeilen, die im Zeilensprungverfahren über zwei Teilbilder aufgeteilt sind, wobei 50 Teilbilder pro Sekunde übertragen werden. In der Figur ist dies durch 625/2:1/50 angegeben. Die erfindungsgemäße Bildsignalverarbeitungsschaltung ist auch bei anders aufgebauten Bildsignalen, wie bei einem 525/2:1,59,94 Bildsignal oder einem 1125/2: 1/60 Bildsignal anwendbar. Der Eingang 1, der zugleich den Eingang des Interpolationsfilters bildet, ist mit einem Eingang 3 eines Zeilenspeichers 5 verbunden. Ein Ausgang 7 des Zeilenspeichers 5 ist mit einem Eingang 9 eines Tei1bildspeichers 11 verbunden, der ein Teilbild minus einer halben Zeile des Bildsignals enthalten kann, verbunden. Ein Ausgang 13 des Teilbildspeichers 11 ist mit einem Eingang 15 eines Bildelementspeichers 17 verbunden, an dessen Eingang 19 ein Signal eines Bildelementes D verfügbar ist. Der Ausgang 7 des Zeilenspeichers 5 ist weiterhin mit einem Eingang 21 eines Bildelementspeichers 23 verbunden, von dem ein Ausgang 25 mit einem Eingang 27 eines Bildelementspeichers 29 verbunden ist. An dem Eingang 21 des Bildelementspeichers 23, am Ausgang desselben und am Ausgang 31 des Bildelementspeichers 29 sind Signale der Bildelemente C, B bzw. A verfügbar. Der Eingang 1 der Bildsignalverarbeitungsschaltung ist weiterhin mit einem Eingang 33 eines Bildelementspeichers 35 verbunden, von dem ein Ausgang 37 mit einem Eingang 39 eines Bildelementspeichers 41 verbunden ist. Am Eingang 33 des Bildelementspeichers 35, am Ausgang 43 des Bildelementspeichers 41 sind Signale der Bildelemente A', B' bzw, C' verfügbar, Die gegenseitige Lage der Bildelemente A, B, C, A', B', C', und D' ist, wie in Fig. 2 angegeben, wobei auf der linken Seite das Bildelement D auf einer durch eine gestrichelte Linie angegebenen Zeile eines ersten Eingangsteilbildes dargestellt ist und auf der rechten Seite die Bildelemente A, B, C, A', B' und C' auf durch gezogene Linien angegebenen Zeilen eines zweiten Eingangsteilbildes angegeben sind. Zwischen diesen gewgenen Linien wird mit Hilfe einer gestrichelten Linie die Lage einer Zeile des Ausgangssignals des Interpolationsfilters angegeben. Durch Y und Y' werden Signale eines zu interpolierenden Bildelementes auf dieser Zeile angegeben. Zurückkehrend nach Fig. 1 werden die Signale der Bildelemente C, B und A einer ersten Eingangskombination 45 zugeführt und die Signale der Bildelemente A', B' und C' werden einer zweiten Eingangskombination 47 einer Selektionsschaltung 49 zugeführt, von der ein Steuereingang 51 mit einem Ausgang 53 einer Richtungsbestimmungsschaltung 55 verbunden ist. Einer Eingangskombination 57 der Richtungsbestimmungsschaltung 55 werden die Signale der Bildelemente A' B, C uns A', B' C' zugeführt um zu ermitteln, welches Bildelementepaar (A, A'), (B, B') oder (C, C') die beste Übereinkunft zeigt. Dieses Paar wird an den Ausgängen 59 und 61 der Selektionsschaltung 49 verfügbar und wird nachstehend als Paar (P, Q) bezeichnet. In Fig. 2 wird durch eine schräge Linie eine Kontur angegeben, auf der es sich herausstellt, daß die Bildelemente C und C' liegen. In dem Fall wird das Paar (P, Q) also gleich dem Paar (C. C') gewählt, weil die Bildelemente A und A' bzw. B, B' sich auf beiden Seiten der Kontur befinden. Für nähere Einzelheiten in bezug auf etwaige Ausführungsformen der Richtungsbestimmungsschaltung 55 und der Selektionsschaltung 49 nach Fig. 1 sei auf Fig. 21 der genannten europäischen Patentanmeldung EP-A 0. 192.292 verwiesen.
• Die Ausgänge 59 und 61 der Selektionsschaltung 49 sind mit einem ersten Eingang 63 bzw. einem dritten Eingang 65 eines Medianwertfilters 67 verbunden, von dem ein zweiter Eingang 69 mit dem Ausgang 19 des Bildelementspeichers 17 verbunden ist, so daß dem ersten Eingang 63, dem zweiten Eingang 69 und dem dritten Eingang 65 des Medianwertfilters 67 Signale aus drei in ihrer Lage aufeinanderfolgenden Teilbildern des Eingangsbildsignals zugeführt werden. An einem Ausgang 71 des Medianwertfilters 67 wird das Ausgangssignal Y' des zu interpolierenden Bildelementes abgegeben, das also konturabhängig aus den Signalen der Bildelemente P' Q und D erhalten worden ist, wie in Fig. 2 angegeben. Dieses Ausgangssignal Y' des Medianwertfilters 67 wird untenstehend auch als "das Median Y'" bezeichnet. Sofern entspricht die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Schaltungsanordnung der bekannten Schaltungsanordnung.
• Der Ausgang 71 des Medianwertfilters 67 ist nach der Erfindung mit einem ersten Eingang 73 der Vergleichsschaltung 75 verbunden, von der ein zweiter Eingang 77 mit dem zweiten Eingang 69 des Medianwertfilters 67 verbunden ist. Ein erster Eingang 79 und ein zweiter Eingang 81 einer Mittelwertschaltung 83 sind mit dem ersten Eingang 63 bzw. dem dritten Eingang 65 des Medianwertfilters 67 verbunden. Ein erster Eingang 85 eines Interpolators 87 ist mit dem Ausgang 71 des Medianwertfilters 67 verbunden, ein zweiter Eingang 89 des Interpolators 87 ist mit einem Ausgang 91 der Mittelwertschaltung 83 verbunden und ein Steuereingang 93 des Interpolators 87 ist mit einem Ausgang 95 der Vergleichsschaltung 75 verbunden. An einem Ausgang 97 des Interpolators 87 wird das Ausgangssignal Y abgegeben. Die Mittelwertschaltung 83 gibt am Ausgang 91 den Mittelwert der Signale der Bildelemente P und Q an den Eingängen 79 bzw. 81 ab. Die Vergleichsschaltung 75 vergleicht das Ausgangssignal Y' am Ausgang 71 des Medianwertfilters 67 mit dem Eingangssignal D am zweiten Eingang 69 des Medianwertfilters 67 und steuert je nach dem Vergleichsergebnis den Interpolator 87 derart, daß wenn das Median Y' (um mehr als einen vorbestimmten Schwellenwert) vom Eingangssignal des Bildelementes D abweicht, der Interpolator zum Abgeben des Mittelwertes der Signale der Bildelemente P und Q statt des Medians Y' als Ausgangssignal Y wählen wird. Wenn die Vergleichsschaltung 75 als ROM ausgebildet ist, vorzugsweise einer Subtrahierschaltung nachgeschaltet, so daß ein ROM halber Größe verwendet werden kann, läßt sich auch ein fließender Übergang zwischen diesen zwei Extremwerten erzielen. Der Interpolator 87 wird dann nicht als einfacher Umschalter ausgebildet sein, sondern als Mischschaltung, die einen von einem Steuersignal am Steuereingang 93 abhängigen gewichteten Mittelwert der Eingangssignale an den Eingängen 85 und 89 als Ausgangssignal Y abgibt.
• Das oben beschriebene Interpolationsfilter der erfindungsgemäßen Bildsignalverarbeitungsschaltung umfaßt also das Medianwertfilter 67, die Vergleichsschaltung 75, den Interpolator 87 und ggf. auch die Selektionsschaltung 49 mit der Richtungsbestimmungsschaltung 55. Durch die Wahl oder die Mischung nach der Erfindung zwischen dem Median Y' einerseits und dem Mittelwert der Signale der Bildelemente P und Q andererseits werden Störerscheinungen in dem Ausgangssignal des bekannten Interpolationsfilters vermieden, wenigstens verringert. Diese Störerscheinungen, namentlich eine bei bewegenden schrägen Konturen in dem Bildsignal auftretende Rändelung, konnten auftreten, und zwar infolge der Tatsache, daß das Medianwertfilter 67, wenn das Signal des Bildelementes D aus dem vorhergehenden Teilbild nicht zwischen den Signalen der beiden Bildelemente P und Q aus dem aktuellen Teilbild liegt, für eines der beiden Signale aus dem aktuellen Teilbild wählen wird, und zwar für dasjenige Signal, das dem Signal aus dem vorhergehenden Teilbild am nächsten liegt, ohne daß es einen weiteren Anlaß zum Wählen dieses Signals gibt.
• Die Wirkung des oben beschriebenen Interpolationsfilters der erfindungsgemäßen Bildsignalverarbeitungsschaltung läßt sich dadurch verbessern, daß wenn das Ausgangssignal Y' des Medianwertfilters 67 nur geringfügig von den Eingangssignalen der Bildelemente P und Q am ersten Eingang 63 bzw. am dritten Eingang 65 des Medianwertfilters 67 abweicht, der Mittelwert der Signale der Bildelemente P und Q als das Ausgangssignal am Ausgang 97 des Interpolators 87 abgegeben wird, wenn der Interpolator 87 als Umschalter ausgebildet ist, und wenn der Interpolator 87 als Mischschaltung ausgebildet ist, bei der Mischung dem Mittelwert der Signale der Bildelemente P und Q ein größeres Gewicht zugeordnet wird. Dazu ist ein dritter Eingang 99 der Vergleichsschaltung 75 mit einem Ausgang 101 einer weiteren Vergleichsschaltung 103 verbunden, von der ein erster Eingang 105 mit dem ersten Eingang 63 des Medianwertfilters 67 verbunden ist, ein zweiter Eingang 107 mit dem dritten Eingang 65 des Medianwertfilters 67 verbunden ist und ein dritter Eingang 109 mit dem Eingang 71 des Medianwertfilters 67 verbunden ist. Diese weitere Vergleichsschaltung 103 ist mit einer ersten Wandlerschaltung 111, einer zweiten Wandlerschaltung 117 und einer Kombinationsschaltung 123 versehen. Ein erster Eingang 113 und ein zweiter Eingang 115 der ersten Wandlerschaltung 111 sind mit dem ersten Eingang 105 bzw. dem dritten Eingang 109 der weiteren Vergleichsschaltung 103 verbunden. Ein erster Eingang 119 und ein zweiter Eingang 121 der zweiten Wandlerschaltung 117 sind mit dem zweiten Eingang 107 bzw. dem dritten Eingang 109 der weiteren Vergleichsschaltung 103 verbunden. Ein erster Eingang 125 und ein zweiter Eingang 127 der Kombinationsschaltung 123 sind mit den betreffenden Ausgängen 129 und 131 der ersten Wandlerschaltung 111 bzw. der zweiten Wandlerschaltung 117 verbunden, wobei ein Ausgang der Kombinationsschaltung 123 durch den Ausgang 101 der weiteren Vergleichsschaltung 103 gebildet wird. Die Wandlerschaltungen 111 und 117 umfassen je einen ROM 133 bzw. 135 sowie eine Subtrahierschaltung 137 bzw. 139, wobei Ausgänge der ROMs 133 und 137 durch die Ausgänge 129 bzw. 131 der Wandlerschaltungen 111 bzw. 117 gebildet werden. Eingänge 141 und 143 der ROMs 133 bzw. 135 sind mit Ausgängen 145 bzw. 147 der Subtrahierschaltungen 137 bzw. 139 verbunden, wobei Eingänge durch die Eingänge der Wandlerschaltungen 111 bzw. 117 gebildet werden. Es ist auch möglich, daß jede Wandlerschaltung nur aus einem ROM besteht, dieser ROM soll dann aber doppelt so groß sein im Vergleich zu dem Fall, wo dem ROM, wie dargestellt, eine Subtrahierschaltung vorgeschaltet ist. Die Kombinationsschaltung 123 kann beispielsweise als Logikschaltung, wie ein UND- oder ein ODER-Gatter, ausgebildet sein, wobei die Wahl zwischen einem UND- oder einem ODER-Gatter abhängig ist von der Wirkung der Wandlerschaltungen 111 und 117 und der Vergleichsschaltung 75.
• Die Wirkungsweise des Interpolationsfilters der erfindungsgemäßen Bildverarbeitungsschaltung kann auch als die Durchführung der nachfolgenden Schritte betrachtet werden:
• - ein Ermitteln des Medianwertes von Signalen aus drei in ihrer Lage aufeinanderfolgenden Zeilen aus zwei aufeinanderfolgenden Teilbildern des Bildsignals, und
• - ein Liefern eines Ausgangswertes, einer linearen Kombination der Signale aus den beiden Zeilen anders als der zentralen Zeile, wobei das Median oder ein Mischergebnis dieser beiden als Ausgangswert geliefert wird.
• Nach der ersten Ausführungsform der Erfindung können die nach folgenden Verfahrensschritte hinzugefügt werden:
• - ein Ermitteln des Ergebnisses eines Vergleichs der Differenz zwischen dem Median und dem Signal aus der mittleren Zeile der drei in ihrer Lage au feinanderfolgenden Zeilen mit einem Schwellenwert,
• - ein Bewerten einer Funktion, die das Vergleichsergebnis als Argument hat, wobei die genannte lineare Kombination in Abhängigkeit der Bewertung der Funktion bestimmt wird.
• Diese Verfahrensschritte lassen sich mit Hilfe einer Anzahl Aufträge aus der Programmiersprache Fortran wie folgt gestalten, wobei "MEDIAN" die Bezeichnung einer Subroutine, die das Median aus den mitgelieferten Argumenten P, D und Q berechnet, und wobei T1 und T2 geeignet gewählte Schwellenwerte darstellen. In dem durch die Fortran-Aufträge gegebenen Beispiel arbeitet der Interpolator 87 als Umschalter und die Kombinationsschaltung 123 als ODER-Schaltung.
• Die Funktion, die das Vergleichsergebnis als Argument hat, ist in diesem Beispiel die ODER-Funktion, deren Ergebnis die logische Veränderliche in dem IF- Auftrag bildet. Die mit "&" anfangende Zeile in dem IF-Auftrag entspricht der Wirkung der weiteren Vergleichsschaltung 103; wenn diese Zeile fortgelassen wird und in der ersten Zeile des IF-Auftrags das Fortran-Symbol ".OR." durch "THEN" ersetzt wird, wird die Funktion, die das Vergleichsergebnis als Argument hat, durch die Einheitsfunktion gebildet.
• Die Wirkung des Interpolationsfilters der erfindungsgemäßen Bildsignalverarbeitungsschaltung läßt sich auch dadurch verbessern, daß man die Richtungsbestimmungsschaltung 55 für die vertikale Richtung wählen läßt (d.h. daß für das Ausgangspaar Bildelemente (P, Q) der Selektionsschaltung 49 das Paar Bildelemente (B, B') gewählt wird), wenn das Bildelementepaar mit der besten Ähnlichkeit untereinander nur eine geringfügig bessere Ähnlichkeit aufweist als das Bildelementepaar mit der schlechtesten Ähnlichkeit. Dadurch wird eine ausschließlich durch einen Rauschanteil in dem Eingangsbildsignal verursachte Umschaltung der Selektionsschaltung 49 vermieden.
• Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung soll der Interpolator 87 vorzugsweise als Ausgangssignal Y vom Ausgang 97 das Ausgangssignal Y' des Medianwertfilters 67 liefern, wenn die vertikale Richtung gewählt wird. In der Figur ist dazu mittels einer gestrichelten Linie eine Verbindung zwischen dem Ausgang 53 der Richtungsbestimmungsanordnung 55 und einem weiteren Steuereingang 93' des Interpolators 87 angegeben. Diesem bevorzugten Umstand liegt die Erwägung zugrunde, daß die erfindungsgemäße Maßnahme insbesondere vorteilhaft ist bei beweglichen schrägen Konturen, daß aber bei vertikalen Konturen das Medianwertfilter 67 einen geringeren Schmiereffekt ergibt als die Mittelwertschaltung 83. Wenn die Richtung diagonal ist, soll der Interpolator 87 vorzugsweise als Ausgangssignal vom Ausgang 97 das Ausgangssignal der Mittelwertschaltung 83 liefern. Bei dieser zweiten Ausführungsform kann auf die Vergleichsschaltung 75 verzichtet werden.
• Die in Fig. 21 der genannten Europäischen Patentanmeldung EP-A 0.192.292 angegebene Richtungsselektionsschaltung, die Unterschiede zwischen Signalen jeweils zweier Bildelemente miteinander und mit Schwellen vergleicht, ist in der Praxis rauschempflndlich. Es läßt sich eine verbesserte Wirkung dadurch erzielen, daß die Signale der Bildelemente A, B, C, A', B' und C' einer Tiefpaßfilterung ausgesetzt werden, bevor die Richtung der Kontur bestimmt wird. Die Richtungsbestimmungsschaltung 55 kann dazu ein Tiefpaßfilter 551 aufweisen, von der eine Eingangskombination durch die Eingangskombination 57 der Richtungsbestimmungsschaltung 55 gebildet wird. Ein Ausgang 553 des Tiefpaßfilters 551 ist mit einem Eingang 555 einer eigentlichen Richtungsbestimmungsschaltung 557 verbunden von der Ein Eingang 559 mit dem Ausgang 53 der Richtungsbestimmungsschaltung 55 verbunden ist.
• Ähnliche Richtungsbestimmungsverfahren umfassen eine Umwandlung von Abtastung im Zeilensprungverfahren zu sequentieller Abtastung, beispielsweise mit Hilfe eines vertikalen Medianwertfilters oder einer einfachen vertikalen Interpolation, ggf. mit Bewegungsausgleich mit nachfolgender Richtungsdetektion. Bei einem ersten etwaigen Richtungsdetektionsverfahren wird danach mit Hilfe der bekannten Prewitt - oder Sobel-Operatoren eine Gradientendetektion benutzt. Die Bogentangente des Quotienten des mit Hilfe dieser Operatoren bestimmten Gradienten in der vertikalen Richtung und des Gradienten in der horizontalen Richtung ergibt die gesuchten Richtung der Kontur. Diese Richtungsdetektion kann gewünschtenfalls noch von der Amplitude des Gradienten dadurch abhängig gemacht werden, daß bei einer Amplitude kleiner als eine vorbestimmten Schwelle für die vertikale Richtung gewählt wird, statt der durch die Bogentangente angegebenen Richtung. Bei einer anderen möglichen Richtungsdetektionsmethode, die manchmal als "Template Matching" bezeichnet wird, wird das sequentiell abgetastete Bildsignal mit einer Anzahl Masken gefaltet, wonach das Maximum der Ergebnisse der jeweiligen dabei erhaltenen Produkte bestimmt wird. Die Richtung, die der Maske zugeordnet ist, die das Maximum ergab, wird danach als die Interpolationsrichtung gewählt. Für die zu verwendenden Masken kann beispielsweise die Maskensammlung nach Kirsch oder die Maskensammlung nach Prewitt benutzt werden. Zum besseren Verständnis der obengenannten Gradientenoperatoren und Maskensammlungen sei auf "Proceedings of the IEEE", Heft 67, Nr. 5, Mal 1979, Seiten 753 - 763 verwiesen.
• Das oben beschriebene Interpolationsfilter, ggf. mit der Selektionsschaltung 49 mit der Richtungsbestimmungsschaltung 55 und/oder der weiteren Vergleichsschaltung 103, läßt sich in einer eine Zeilensprung-zu-Sequentiellabtastwandlerschaltung bildenden Bildsignalverarbeitungsschaltung anwenden, wenn der Ausgang 97 des Interpolators 87 mit einem ersten Eingang 149 einer Zeilenkompressions-und- Multiplexschaltung 151 verbunden ist, von der ein zweiter Eingang 153 mit dem Ausgang 37 des Bildelementspeichers 35 verbunden ist. Die Zeilenkompressions-und- Multiplexschaltung 151 komprimiert die Zeilenzeiten der den Eingängen 149 und 153 derselben zugeführten Bildsignale um einen Faktor 2 und gibt dann im Zeilensprungverfahren ein durch das Interpolationsfilter abgegebenes und danach komprimiertes Bildsignal und eine komprimiertes Eingangsbildsignal ab. An einem Ausgang 155 der Zeilenkompressions-und-Multipiexschaltung 151 ist dann ein sequentiell abgetastetes Bildsignal verfügbar, was durch 625/1:1/50 angegeben ist, wobei 625 wieder die Bildzeilenzahl ist und wobei 1:1 ohne Zeilensprungverfahren bedeutet und 50 wieder die Teilbildzahl ist. Eine derartige Zeilenkompressions-und-Multiplexschaltung 151 ist an sich bekannt und kann beispielsweise wie die Kaskadenschaltung der Elemente 223 und 244 in Fig. 3 der genannten Europäischen Patentanmeldung EP-A 0. 192.292 ausgebildet sein.
• Das Interpolationsfilter kann auch in einer Zeilenzahlverdopplungsschaltung verwendet werden, und zwar unter Einhaltung der das Zeilensprungverfahren herbeiführenden Bildsignalverarbeitungsschaltung. Der Ausgang 97 des Interpolators 87 ist dazu mit dem ersten Eingang 157 einer als Mischschaltung 159 ausgebildeten ersten Lageninterpolationsschaltung verbunden, wobei einem zweiten Eingang 161 derselben das Signal des Bildelementes Q zugeführt wird, und mit einem ersten Eingang 163 einer als Mischschaltung 165 ausgebildeten zweiten Lageninterpolationsschaltung, wobei einem zweiten Eingang 167 derselben das Signal des Bildelementes P zugeführt wird. Dadurch, daß die Signale der Bildelemente Q und P den zweiten Eingängen 161 bzw. 167 der Mischschaltungen 159 bzw. 165 zugeführt werden, sind auch von diesen Mischschaltungen 159 und 165 durchgeführte Mischungen konturabhängig. Den Steuereingängen 169 und 171 der Mischschaltungen 159 bzw. 165 wird ein Gewichtungsfaktor k zugeführt, dessen Wert, zur einwandfreien gegenseitigen Lage der Zeilen des Ausgangssignals, während des ersten Teilbildes jedes Bildes gleich 1/4 und während des zweiten Teilbildes jedes Bildes gleich 3/4 ist. Die Ausgänge 173 und 175 der Mischschaltungen 159 bzw. 165 sind mit Eingängen 177 bzw. 179 einer Zeilenkompressions-und-Multiplexschaltung 181 verbunden, wobei einem Ausgang 183 derselben das zeilenversprungene Ausgangssignal mit doppelter Zeilenzahl entnommen werden kann. Dieses Ausgangssignal wird durch 1250/2:1/50 bezeichnet.
• In Fig. 3 wird die Wirkungsweise der Zeilensprung-zu-Sequentiellabtastwandlerschaltung und der Zeilenzahlverdopplungsschaltung unter Einhaltung des Zei1ensprungverfahrens näher erläutert. In einer linken Spalte werden durch gestrichelte Linien Zeilen des ersten Eingangsteilbildes angegeben und in einer linken Mittenspalte II werden durch gezogene Linien Zeilen des zweiten Eingangsteilbildes angegeben, wobei diese Zeilen des ersten und zweiten Eingangsteilbildes zusammen das 625/2:1/50- Eingangsbildsignal bilden. In der linken Mittenspalte II werden zugleich durch gestrichelte Linien die Zeilen des Ausgangssignals Y am Ausgang 97 des Interpoiators 87 angegeben. Wenn die Zeilen des zweiten Teilbildes und die Zeilen des Ausgangssignals Y von der Zeilenkompressions-und-Multiplexschaltung 151, wie in der linken Mittenspalte dargestellt, kombiniert werden, entsteht ein Bildsignal mit einer sequentiellen oder progressiven Abtastung, angegeben durch 1:1, so daß das 625/1:1/50-Bildsignal gebildet wird. In einer rechten Mittenspalte I' werden durch fette gestrichelte Linien Zeilen eines ersten Ausgangsteilbildes der Zeilenverdopplungsschaltung unter Einhaltung des Zeilensprungverfahrens angegeben. In einer rechten Spalte II' werden durch fette gestrichelte Linien Zeilen eines zweiten Ausgangsteilbildes der Zeilenverdopplungsschaltung unter Einhaltung des Zeilensprungverfahrens angegeben. Die Zeilen des ersten und zweiten Ausgangsteilbildes in den Spalten I' und II' bilden zusammen des zeilenversprungene 1250/2:1/50-Bildsignal mit doppelter Zeilenzahl. Wie mit Hilfe von Pfeilen angegeben wird das Zeilensprungverfahren, durch 2:1 bezeichnet, dabei dadurch erzielt, daß der den Steuereingängen 169 und 171 der Mischschaltungen 159 bzw. 165 zugeführte Gewichtungsfaktor k aus Fig. 1 teilbildweise seinen Wert ändert (k = 1/4 oder k = 3/4).
• Beim Lesen der vorliegenden Beschreibung dürften dem Fachmann mehrere Abwandlungen klar sein. All diese Abwandlungen werden als dem Bereich der Erfindung zugehörend betrachtet. Es ist beispielsweise möglich, beim Fehlen einer Bewegung zum Selektieren des Pixels D einen Bewegungsdetektor zu benutzen und im Falle einer Bewegung das Interpolationsergebnis Y dazu zu benutzen.

Claims (13)

1. Verfahren zum Verarbeiten eines zeilen- und teilbildsequentiell zusammengestellten Bildsignals, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfaßt:

das Bestimmen eines Medianwertes (Y') von Signalen benachbarter Bildelemente (A-C, A'-C', D) aus drei in ihrer Lage aufeinanderfolgenden Zeilen aus zwei aufeinanderfolgenden Teilbildern des Bildsignals und

das Bestimmen einer linearen Kombination von Signalen benachbarter Bildelemente (P, Q) aus zwei Zeilen anders als einer mittleren Zeile der drei in ihrer Lage aufeinanderfolgenden Zeilen;

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte aufweist:

das Erhalten eines Steuersignals auf ein adaptive Art und Weise auf Basis des Inhaltes des genannten Bildsignals, und

das Liefern des genannten Medianwertes (Y'), der genannten linearen Kombination oder eines gewichteten Mittelwertes des genannten Medianwertes (Y') und der genannten linearen Kombination, je nach dem genannten Steuersignal.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt, in dem das genannte Steuersignal erhalten wird, den Verfahrensschritt aufweist des Vergleichs einer Differenz zwischen dem Medianwert (Y') und einem Signal eines Bildelementes (D) von der zentralen Zeile dreier in ihrer Lagen aufeinanderfolgender Zeilen mit einem Schwellenwert zum Erhalten eines Vergleichsergebnisses, wobei dieses Steuersignal je nach dem genannten Vergleichsergebnis erhalten wird, wobei diese genannte lineare Kombination oder ein gewichteter Mittelwert des genannten Medianwertes (Y') und der genannten linearen Kombination, geliefert wird, wenn das genannte Vergleichsergebnis angibt, daß der genannte Medianwert (Y') von dem genannten Signal eines Bildelementes (D) der zentralen Zeile um mehr als den genannten Schwellenwert abweicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt, in dem das genannte Steuersignal erhalten wird, den Verfahrensschritt aufweist der Bestimmung einer Richtung einer Kontur in dem Bildsignal, wobei der Medianwert (Y') geliefert wird, wenn die bestimmte Richtung nahezu senkrecht auf der Richtung der Zeilenabtastung steht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt, in dem das genannte Steuersignal erhalten wird, den Verfahrensschritt aufweist der Bestimmung der Richtung einer Kontur in dem Bildsignal, wobei Signale von Bildelementen (A-C, A'-C'), mit deren Hilfe die Konturrichtung bestimmt wird, tiefpaßgefiltert werden, bevor die Konturrichtung bestimmt wird.

5. Bildsignalverarbeitungsschaltung zur Verarbeitung eines zeilen- und teilbildsequentiell zusammengestellten Bildsignals, mit:

Mitteln (67) zur Bestimmung eines Medianwertes (Y') von Signalen benachbarter Bildelemente (A-C' A'-C', D) von drei in ihrer Lage aufeinanderfolgenden Zeilen zweier aufeinanderfoigender Teilbildes des Bildsignals; und

Mitteln zur Bestimmung einer linearen Kombination (83) von Signalen benachbarter Bildelemente (P, Q) zweier Zeilen anders als eine Zentralzeile der drei in ihrer Lage aufeinanderfolgenden Zeilen;

dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin die nachfolgenden Elemente vorgesehen sind

Mittel zum Erhalten eines Steuersignals (55, 75, 103) auf adaptive Weise auf Basis des Inhaltes des genannten Bildsignals, und

Mittel zum Liefern (87) des genannten Medianwertes (Y'), der genannten linearen Kombination, oder eines gewichteten Mittelwertes aus dem genannten Medianwert (Y') und der genannten linearen Kombination, abhängig von dem genannten Steuersignal.

6. Bildsignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Mitteln zum Erhalten des Steuersignals (55, 75, 103) Mittel enthalten zum Vergleichen (75) einer Differenz zwischen dem Medianwert (Y') und einem Signal eines Bildelementes der zentralen Zeile der drei in ihrer Lage aufeinanderfolgenden Zeilen mit einem Schwellenwert zum Erhalten einer Vergleichsergebnisses, wobei das genannte Steuersignal abhängig von dem genannten Vergleichsergebnis erhalten wird, wobei die genannte lineare Kombination, oder ein gewichteter Mittelwert des genannten Medianwertes (Y') und der genannten linearen Kombination, geliefert wird, wenn das genannte Vergleichsergebnis angibt, daß der genannte Medianwert (Y') um mehr als den genannten Schwellenwert von dem genannten Signal eines Bildelementes (D) der zentralen Zeile abweicht.

7. Bildsignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel zum Erhalten des Steuersignals (55, 75, 103) Mittel enthalten zum Bestimmen einer Richtung einer Kontur (55) in dem Bildsignal, wobei die genannten Liefermittel (87) den Medianwert (Y') liefern, wenn die bestimmte Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Zeilenabtastrichtung steht.

8. Bildsignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel zum Erhalten des Steuersignals Mittel enthalten zum Bestimmen einer Richtung einer Kontur (55) in dem Bildsignal, wobei die genannten Konturrichtungsbestimmungsmittel (55) Mittel enthalten zur Tiefpaßfilterung (551) von Signalen von Bildelementes (A-C, A'-C'), mit deren Hilfe die Konturrichtung bestimmt wird, und mit den genannten Tiefpaßfiltermitteln (551) gekoppelte Mittel (557) zum Selektieren der Konturrichtung.

9. Bildsignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel zum Erhalten des Steuersignals (55, 75, 103) einen zum Empfangen des genannten Medianwertes (Y') und der genannten Signale benachbarter Bildelemente (P, Q) von den genannten zwei Zeilen anders als der genannten zentralen Zeile der drei in ihrer Lage aufeinanderfolgenden Zeilen, gekoppelten Vergleichskreis (103) aufweisen, wobei, wenn der genannte Medianwert (Y') nur geringfügig von den genannten Signalen benachbarter Bildelemente (P, Q) abweicht, die genannten Liefermittel (87) die genannte lineare Kombination liefern oder der genannten linearen Kombination in dem genannten gewichteten Mittelwert ein höheres Gewicht zuordnen.

10. Bildsignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichskreis (103) die nachfolgenden Elemente aufweist:

einen zum Empfangen des genannten Medianwertes (Y') und eines (P) der genannten benachbarten Bildelementsignale (P, Q) gekoppelten ersten Wandlerkreis (111);

einen zum Empfangen des genannten Medianwertes (Y') und des anderen (Q) der genannten benachbarten Bildelementsignale (P, Q) gekoppelten zweiten Wandlerkreis (117); und

eine Kombinationsschaltung (123) mit mit Ausgängen (129, 131) des ersten (111) und des zweiten (117) Wandlerkreises gekoppelten Eingängen (125, 127).

11. Bildsignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Wandlerkreise (111, 117) je einen Festwertspeicher (133, 135) sowie einen Subtrahierkreis (137, 139) aufweisen, wobei ein Ausgang des Festwertspeichers (133, 135) mit dem Ausgang des Wandlerkreises (111, 117) gekoppelt ist und ein Eingang des Festwertspeichers (133, 135) mit einem Ausgang des Subtrahierkreises (137, 139) gekoppelt ist, wobei ein Eingang des Subtrahierkreises (137, 139) mit dem entsprechenden Eingang des Wandierkreises (111, 117) gekoppelt ist.

12. Bildsignalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis einschließlich 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste und zweite Lageninterpolationsschaltung (159, 165) sowie eine Zeilenkompressions-und-Multiplexschaltung (181) aufweist zum Erzeugen eines zeilenversprungenen Bildsignals mit doppelter Zeilenzahl, wobei ein erster Eingang (157, 163) der genannten ersten und zweiten Lageninterpolationsschaltung (159 bzw. 165) mit einem Ausgang (97) des Liefermittels (87) gekoppelt ist, wobei ein zweiter Eingang (161, 167) der ersten und der zweiten Lageninterpolationsschaltung (159 bzw. 165) zum Empfangen der genannten Signale benachbarter Bildelemente (P, Q) der genannten zwei Zeilen anders als der genannten zentralen Zeile der drei in ihrer Lage aufeinanderfolgenden Zeilen gekoppelt ist, und wobei ein Ausgang (173, 175) der Lageninterpolationsschaltungen (159, 165) mit dem betreffenden Eingang (177, 179) der genannten Zeilenkompressions-und-Multiplexschaltung (181) gekoppelt ist.

13. Bildsignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichsmittel (75) einen Festwertspeicher aufweist.