DE69419768T2

DE69419768T2 - Bildreduktions-vergrösserungsvorrichtungen und verfahren zum generieren von niedrigfrequenz-gefilterten bildern

Info

Publication number: DE69419768T2
Application number: DE69419768T
Authority: DE
Inventors: Lance Greggain
Original assignee: Genesis Microchip Inc Canada
Current assignee: Tamiras Per Pte Ltd LLC
Priority date: 1993-10-08
Filing date: 1994-10-03
Publication date: 2000-04-06
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: KR100305237B1; US5365277A; DE69419768D1; ATE182705T1; JPH09505916A; EP0722598A1; WO1995010821A1; AU7805894A; EP0722598B1; US5602599A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf digitale Bildverarbeitung von Bildern und Videosignalen, und insbesondere auf ein Bildfilterungssystem unter Verwendung einer Bildgrößen-Veränderungsvorrichtung zum Durchführen von Bildfilterung von stehenden Bildern und Video.

Hintergrund der Erfindung

Digitale Signalverarbeitung von digitalen Bildern ist im Stand der Technik gut bekannt. Digitale Filter sind seit vielen Jahren sowohl in der Literatur (z. B. Rabiner L. R. und Schafer, "Digital Processing of Speech Signals", Prentice Hall, 1978) und in zahlreichen Patenten (z. B. US-Patente 4,063,060; 4,034,197 und 5,170,369) gut bekannt. Des weiteren wurden viele Filter-Architekturen entwickelt, um die Filterantwort zu verbessern und um die Filterentwicklung zu vereinfachen. Die Bestimmung von Filter-Koeffizienten, die erforderlich sind, um eine gewünschte Frequenzantwort zu erhalten, wurde in vielen Lehrbüchern behandelt und ist ein gut bekanntes Thema in universitären Vorlesungen zu digitaler Signalverarbeitung. Die Komplexität digitaler Filter und die Präzision der Operationen, die erforderlich sind, um Bildfilterung durchzuführen, variieren in großem Maße in Abhängigkeit von der Filteroperation, die gewählt wird.
Jüngste Fortschritte wurden erzielt in der digitalen Signalverarbeitung von Bildern, um Bildgrößenveränderung durchzuführen. Ein Beispiel einer derartigen Innovation ist in US-A-5,355,328 offenbart. Insbesondere wurde kürzlich eine integrierte Schaltkreisimplementierung der in US-A-5,355,328 offenbarten Bildgrößen-Veränderungs-Engine hergestellt. Diese Bildgrößen-Veränderungsschaltkreise eliminieren Artefakt-Verzerrung im Reduktionsmodus und Bildverzerrung im Vergrößerungsmodus. EP 0 460 908 A (Abekas Video Systems Limited) beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Größenverändern digitaler Videobilder, jedoch beschreibt sie nicht diese Technik zum Bildfiltern des Videosignals.

Darstellung der Erfindung

Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltung zum Filtern eines digitalen Bildeingangssignals bereitgestellt, aufweisend:
a) erste Speichermittel zum Speichern des digitalen Eingangsbildes;
b) Mittel zum Abrufen des digitalen Eingangsbildes von den ersten Speichermitteln und zum Erzeugen eines ersten größenveränderten digitalen Bildes, das von kleinerer Größe als das digitale Eingangsbild ist;
c) zweite Speichermittel zum Speichern des ersten größenveränderten digitalen Bildes, wobei das erste größenveränderte digitale Bild von reduzierter Ortsfrequenz im Verhältnis zu dem digitalen Eingangsbild ist und die Schaltung weiter aufweist:
d) Mittel zum Abrufen des ersten größenveränderten digitalen Bildes von den zweiten Speichermitteln und zum Erzeugen eines zweiten größenveränderten digitalen Bildes von gleicher Größe wie das digitale Eingangsbild, wobei das zweite größenveränderte digitale Bild eine Tiefpaß-gefilterte Version des digitalen Eingangsbildes aufgrund der reduzierten Ortsfrequenz des ersten größenveränderten digitalen Bildes ist; und
e) dritte Speichermittel zum Speichern des zweiten größenveränderten digitalen Bildes.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Video- Filtersystem bereitgestellt, aufweisend:
a) Eingangsspeichermittel zum Speichern eines digitalen Eingangsbildes;
b) erste temporäre Speichermittel, verbunden mit den Eingangsspeichermitteln zum temporären Speichern des digitalen Eingangsbildes;
c) ein erstes Paar serienverbundener Größen-Veränderungsvorrichtungen, die mit den Eingangsspeichermitteln verbunden sind, zum Reduzieren des digitalen Eingangsbildes auf eine erste reduzierte Größe und dann Vergrößern des ersten digitalen Eingangsbildes reduzierter Größe auf Originalgröße als eine erste Tiefpaß-gefilterte Version des digitalen Eingangsbildes;
c) ein zweites Paar serienverbundener Größen-Veränderungsvorrichtungen, die mit den Eingangsspeichermitteln verbunden sind, zum Reduzieren des digitalen Eingangsbildes auf eine zweite reduzierte Größe und dann Vergrößern des zweiten digitalen Eingangsbildes reduzierter Größe auf Originalgröße als eine zweite Tiefpaß-gefilterte Version des digitalen Eingangsbildes;
d) einen Multiplexer mit einem ersten Eingang, der mit den ersten temporären Speichermitteln verbunden ist, einem zweiten Eingang, der mit dem ersten Paar serienverbundener Größen-Veränderungsvorrichtungen verbunden ist, und einem dritten Eingang, der mit dem zweiten Paar serienverbundener Größen-Veränderungsvorrichtungen verbunden ist, zum Wählen des digitalen Eingangsbildes, das in den ersten temporären Speichermitteln gespeichert ist, zur Ausgabe an einen ersten Ausgang davon und einer von der ersten oder zweiten Tiefpaß-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes an einem zweiten Ausgang davon;
e) einen erster Addierer/Subtrahierer, der mit dem ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang des Multiplexers verbunden ist, zum Addieren oder Subtrahieren der gewählten ersten oder zweiten Tiefpaß-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes zu oder von dem digitalen Eingangsbild, welches in den ersten temporären Speichermitteln temporär gespeichert ist, und in Antwort Erzeugen eines ersten Zwischenbildes;
f) einen Multiplizierer, der mit dem ersten Addierer/Subtrahierer verbunden ist, zum Multiplizieren des ersten Zwischenbildes mit einem vorbestimmten Skalierfaktor und in Antwort Erzeugen eines zweiten Zwischenbildes;
g) zweite temporäre Speichermittel, die mit den ersten temporären Speichermitteln Verbunden sind, zum weiter temporär Speichern des digitalen Eingangsbildes;
h) einen zweiter Addierer/Subtrahierer, der mit dem Multiplizierer verbunden ist zum Addieren oder Subtrahieren des zweiten Zwischenbildes zu oder von dem digitalen Eingangsbild, das in den zweiten temporären Speichermitteln temporär gespeichert ist, und in Antwort Erzeugen eines gefilterten Ausgangsbildes.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Filtern eines digitalen Eingangsbildes bereit, welches die folgenden Schritte aufweist:
a) Speichern des digitalen Eingangsbildes,
b) Abrufen des digitalen Eingangsbildes und Erzeugen eines ersten größenveränderten digitalen Bildes verringerter Ortsfrequenz im Vergleich mit dem digitalen Eingangsbild und von kleinerer Größe als das digitale Eingangsbild;
c) Speichern des ersten größenveränderten digitalen Bildes;
d) Abrufen des ersten größenveränderten digitalen Bildes und Erzeugen eines zweiten größenveränderten digitalen Bildes gleicher Größe wie das digitale Eingangsbild, wobei das zweite größenveränderte digitale Bild eine Tiefpaß-gefilterte Version des digitalen Eingangsbildes aufgrund der reduzierten Ortsfrequenz des ersten größenveränderten digitalen Bildes ist; und
e) Speichern des zweiten größenveränderten digitalen Bildes.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitgestellt zum Verwenden kürzlich entwickelter Bildgrößen-Veränderungstechnologie, um Spezialeffekt-Bildfilterung durchzuführen. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ziehen Vorteil aus der inhärenten akkuraten Filterung, die durch eine derartige Größen-Veränderungsvorrichtung verwendet wird durch ein Verhindern von Artefakten und Bildverzerrungen, um Bildfilterung durchzuführen. Durch Kombinieren mehrerer Größen- Veränderungsfaktoren und arithmetischer Funktionen schaffen das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Bildfilterung und Bildverbesserungsfähigkeiten in integrierter Schaltungsform.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird eine detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die folgende Zeichnung gegeben, in welcher:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Tiefpaßfilters ist, welches zwei Bildgrößen- Veränderungsvorrichtungen gemäß einem breiten Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Tiefpaßfilters ist, welches eine einzige Bildgrößen-Veränderungsvorrichtung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet;
Fig. 3 eine Bildfilterungsschaltung für komplexe Bildfilterung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist; und
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Video-Filterungssystems gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist.
Unter Bezugnahme zunächst auf Fig. 1 ist ein Tiefpaßfilter gezeigt, welches einen Bildrahmenspeicher 1 zum Empfangen und Speichern eines ungefilterten digitalen Eingangsbildes und eine erste Größen-Veränderungsvorrichtung 3 zum Empfangen und Größenverändern des digitalen Eingangsbildes auf eine kleinere Größe aufweist. Die Größen-Veränderungsvorrichtung 3 ist vorzugsweise von der Form und dem Aufbau des Bildgrößen-Veränderungssystems, das in der ebenfalls anhängigen internationalen Anmeldung, veröffentlicht am 30. Mai 1995 unter der Veröffentlichungsnr. WO 95/08814 mit dem Titel DIGITAL IMAGE RESIZING APPARATUS offenbart ist, deren Inhalt hier durch Bezugnahme einbezogen ist.
In dem Prozeß des Reduzierens der Anzahl von Pixeln und Linien entfernt die Größen-Veränderungsvorrichtung 3 auch Ortsfrequenz vom digitalen Eingangssignal. Das in der Größe reduzierte Bild der Größen-Veränderungsvorrichtung 3 wird dann zu der Originalgröße des digitalen Eingangssignals durch die Größen- Veränderungsvorrichtung 5 wiederhergestellt und dann an den Ausgangsrahmenspeicher 7 übertragen.
Das wiederhergestellte Bild im Ausgangsrahmenspeicher 7 hat dieselbe Größe und enthält die gleiche Repräsentation wie das digitale Eingangsbild mit Ausnahme, daß die Hochfequenzinformation während des Größen-Veränderungsprozesses entfernt wurde, wie oben im Zusammenhang mit der Größen- Veränderungsvorrichtung 3 diskutiert wurde. Somit wird durch Reduzieren des Eingangsbildes in der Größen-Veränderungsvorrichtung 3 und durch nachfolgendes Vergrößern des reduzierten Bildes auf die Originalgröße in der Größen- Veränderungsvorrichtung 5 eine Tiefpaß-gefilterte Version des digitalen Eingangssignals erzeugt. Somit implementiert die Konfiguration von in Fig. 1 dargestellten Elementen in effektiver Weise ein Tiefpaßfilter für stehende oder Videobilder.
Unter Bezugnahme auf das alternative Ausführungsbeispiel von Fig. 2 wird ein digitales Eingangsbild in einem Eingangsrahmenspeicher 9 empfangen, wie oben im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 beschrieben ist. Der Eingangsrahmenspeicher 9 ist über einen Datenbus 11 mit der Größen- Veränderungsvorrichtung 13 verbunden. Ein Ausgang der Größen-Veränderungsvorrichtung 13 ist mit den Eingängen eines Zwischenrahmenspeichers 15 und auch mit einem Ausgangsrahmenspeicher 17 verbunden. Beim Betrieb reduziert die Größen-Veränderungsvorrichtung 13 zunächst die Größe des digitalen Eingangsbildes und speichert das reduzierte Bild im Zwischenrahmenspeicher 15.
Als nächstes vergrößert dieselbe Größen-Veränderungsvorrichtung 13 das reduzierte Bild, das in dem Zwischenrahmenspeicher 15 gespeichert ist, und speichert das vergrößerte Bild im Ausgangsrahmenspeicher 17. Wo die Maße der Reduzierung und Vergrößerung, die durch die Größen-Veränderungsvorrichtung 13 bereitgestellt werden, die gleichen sind (z. B. Reduzierung um 1/2 und Vergrößerung um 2), weist dann das endgültige Bild, das im Ausgangsrahmenspeicher 17 gespeichert ist, eine Tiefpaß-gefilterte Version des Eingangsbildes auf.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 genießt den Vorteil einer größeren Pixel- Verarbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2. Jedoch genießt das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 den Vorteil reduzierter Hardware im Vergleich mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1. Eine Alternative zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wäre, den Ausgangsrahmenspeicher 17 zu entfernen und den Rahmenspeicher 9 sowohl als Eingangs- als auch als Ausgangsrahmenspeicher zu verwenden. Bei diesem Ausführungsbeispiel hätte der Eingangsrahmenspeicher 9 einen zweiten Eingang, der mit der Größen- Veränderungsvorrichtung 13 verbunden ist, und das digitale Eingangsbild, das innerhalb des Rahmenspeichers 9 gespeichert ist, würde durch die Tiefpaßgefilterte Version des Bildes, das von der Größen-Veränderungsvorrichtung 13 ausgegeben wird, überschrieben.
Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung kann ein Hochpaßfilter in einfacher Weise implementiert werden durch Subtrahieren der Tiefpaß-gefilterten Version des Originalbildes von dem Originalbild, das in dem Eingangsrahmenspeicher enthalten ist. In gleicher Weise kann ein Bandpaßfilter bewirkt werden durch Subtrahieren einer Tiefpaß-gefilterten Version des Originalbildes von einer höherfrequenten Tiefpaß-gefilterten Version desselben Bildes. Auch kann Hochfrequenz-Anhebung erreicht werden unter Verwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung durch Addieren eines vorbestimmten Hochfrequenzanteils des Bildes, multipliziert mit einer Skalargröße, zu dem Originalbild. Somit kann ein beliebiger Anteil des Bildspektrums angehoben werden oder geschwächt werden durch Auswählen eines interessierenden vorbestimmten Frequenzbandes und durch Addieren oder Subtrahieren eines skalaren Vielfachen des ausgewählten Frequenzbandes.
Fig. 3 zeigt ein Blockbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zum Einstellen des Ortsfrequenzinhalts eines Bildes.
Der Eingangsrahmenspeicher 19 weist einen Ausgang auf, der mit einem ersten Eingang eines Multiplexers 21 verbunden ist. Ein erster Ausgang des Multiplexers 21 ist mit dem Eingang einer Größen-Veränderungsvorrichtung 27 verbunden. Ein Ausgang der Größen-Veränderungsvorrichtung 27 ist mit den jeweiligen Eingängen des Eingangsrahmenspeichers 19 und auch mit den Eingängen eines zweiten Rahmenspeichers 23 und eines dritten Rahmenspeichers 25 verbunden. Die Ausgänge der Rahmenspeicher 23 und 25 sind mit zweiten und dritten Eingängen jeweils des Multiplexers 21 verbunden. Ein zweiter Ausgang des Multiplexers 21 ist mit dem Eingang eines Multiplizierers 29 verbunden, und ein dritter Ausgang des Multiplexers 21 ist mit einem ersten Eingang eines Addierers/Subtrahierers 31 verbunden. Ein Ausgang des Multiplizierers 29 ist mit einem zweiten Eingang des Addierers/Subtrahierers 31 verbunden, und ein Ausgang des Addierers/Subtrahierers 31 ist mit dem Datenbus 28 verbunden, der den Ausgang der Größen-Veränderungsvorrichtung 27 mit den Eingängen der Rahmenspeicher 19, 23 und 25 miteinander verbindet.
Die Bildfilterungsschaltung der Fig. 3 führt Tiefpaßfilterung eines Eingangsbildes in identischer Weise durch, wie oben im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben ist. Jedoch ermöglicht die Einbeziehung des Multiplizierers 29 und des Addierers/Subtrahierers 31 in die Schaltungsimplementierung der Fig. 3 zusätzliche Digitalverarbeitung für Spezialeffekte. Zum Beispiel kann eine Hochpaßgefilterte Version eines digitalen Eingangsbildes, das in Rahmenspeicher 19 gespeichert ist, erreicht werden durch Führen des digitalen Eingangsbildes von dem Rahmenspeicher 19 zu der Größen-Veränderungsvorrichtung 27 über Multiplexie rer 21, Reduzieren des digitalen Eingangsbildes und Speichern des reduzierten Bildes in den zweiten Rahmenspeicher 23. Das reduzierte Bild vom Rahmenspeicher 23 wird dann zu der Größen-Veränderungsvorrichtung 27 über Multiplexer 21 geführt zum Vergrößern des Bildes zurück auf seine Originalgröße. Das vergrößerte Bild, das von der Größen-Veränderungsvorrichtung 27 ausgegeben wird, wird dann in den dritten Rahmenspeicher 25 gespeichert. Als nächstes kann das originale digitale Eingangsbild vom Eingangsrahmenspeicher 19 zu dem dritten Ausgang des Multiplexers 21 geführt werden zur Anwendung auf den ersten Eingang des Addierers/Subtrahierers 31, während die Tiefpaß-gefilterte Version des Eingangsbildes, die im Rahmenspeicher 25 gespeichert ist, zu dem zweiten Ausgang des Multiplexers 21 geführt wird zur Anwendung auf Multiplizierer 29. Der Multiplizierer 29 ist in der Lage, entweder die Tiefpaß-gefilterte Version des Signals direkt zu dem zweiten Eingang des Addierers/Subtrahierers 31 ohne Änderung (d. h. Multiplikation mit 1) zu übertragen, oder die Tiefpaß-gefilterte Version des Bildes von dem Rahmenspeicher 25 kann mit einem vorbestimmten Skalarwert innerhalb des Multiplizierers 29 multipliziert werden und dann dem zweiten Eingang des Addierers/Subtrahierers 31 zugeführt werden. In dem Fall, daß die Tiefpaß-gefilterte Version des Bildes von dem Rahmenspeicher 25 einfach durch den Multiplizierer 29 mit Verstärkung 1 übertragen wird, subtrahiert Addierer/Subtrahierer 31 die Tiefpaß-gefilterte Version des Bildes, die dem zweiten Eingang davon zugeführt wurde, von dem Originalbild, das dem ersten Eingang davon zugeführt wurde, und erzeugt als Reaktion eine Hochpaß-gefilterte Version des Bildes auf seinem Ausgang. Die Hochpaß-gefilterte Version wird dann durch den Datenbus 28 zur Speicherung im Rahmenspeicher 25 übertragen.
Jedoch kann Hochfrequenz-Anhebung erreicht werden durch Multiplizieren der Hochpaß-gefilterten Version des Signales, das nun im Rahmenspeicher 25 gespeichert ist, mit einem vorbestimmten Skalarwert innerhalb des Multiplizierers 29 und Addieren des skalar-multiplizierten Bildes zu dem Originalbild, das im Eingangsrahmenspeicher 19 gespeichert ist. In gleicher Weise kann das skalar- multiplizierte Bild von dem Originalbild, das im Rahmenspeicher 19 gespeichert ist, zum Abschwächen hochfrequenter Anteile des Originalbildes subtrahiert werden. In jedem Fall werden die Hochfrequenz-angehobenen oder Hochfrequenz- abgeschwächten Bilder dann im Rahmenspeicher 23 gespeichert.
Die Schaltung der Fig. 3 kann auch verwendet werden zum Herstellen einer Bandpaß-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes. Speziell kann die Größen-Veränderungsvorrichtung 27 verwendet werden, um das originale digitale Eingangsbild durch einen ersten Größen-Veränderungsfaktor zu reduzieren und um das reduzierte Bild im Rahmenspeicher 23 zu speichern. Die Inhalte des Rahmenspeichers 23 werden dann vergrößert, um das Bild auf seine Originalgröße wiederherzustellen. Das vergrößerte Bild wird dann in dem Rahmenspeicher 25 gespeichert. Das Originalbild im Rahmenspeicher 19 wird dann um einen weiteren Größen-Veränderungsfaktor reduziert, und das reduzierte Bild wird im Rahmenspeicher 23 gespeichert. Das reduzierte Bild im Rahmenspeicher 23 wird dann vergrößert auf die Originalbildgröße und dann im Eingangsrahmenspeicher 19 gespeichert. Das Bild im Eingangsrahmenspeicher 19 entspricht einer Tiefpaß-gefilterten Version des Originalbildes, wohingegen das Bild, das im Rahmenspeicher 25 gespeichert ist, einer weiteren Tiefpaß-gefilterten Version des Originalsignals entspricht. Die beiden Tiefpaß-gefilterten Bilder, die in Rahmenspeichern 19 und 25 gespeichert sind, können dann über Multiplexer 21 zur Subtraktion in Addierer/Subtrahierer 31 geführt werden, was in einer Bandpaß-gefilterten Version des Originalbildes resultiert, welches dann im Rahmenspeicher 23 gespeichert wird.
Die Ausführungsbeispiele der Fig. 2 und 3 schaffen ein Minimum an Hardware und sind am besten geeignet für die Digitalverarbeitung stehender Bilder. Um jedoch Hochgeschwindigkeits-Pixelverarbeitung von Videobildern durchzuführen, ist das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 vorzuziehen. Ein Eingangsrahmenspeicher 41 empfängt und speichert ein digitales Eingangssignal in der üblichen Weise. Ein Ausgang des Rahmenspeichers 41 wird mit einem FIFO-Speicher 42 verbunden. Der Ausgang des Rahmenspeichers 41 ist auch mit einem ersten Paar von Serien-verbundenen Größen-Veränderungsvorrichtungen 43 und 45 sowie mit einem zweiten Paar von Serien-verbundenen Größen-Veränderungsvorrichtungen 47 und 49 verbunden. Die Ausgänge des FIFO-Speichers 42, der Größen- Veränderungsvorrichtung 45 und der Größen-Veränderungsvorrichtung 49 sind mit dem jeweiligen der drei Eingänge eines Multiplexers 51 verbunden. Der Ausgang des FIFO-Speichers 42 ist auch mit dem Eingang eines weiteren FIFO- Speichers 53 verbunden. Erste und zweite Ausgänge des Multiplexers 51 sind mit den jeweiligen der Eingänge eines ersten Addierers/Subtrahierers 55 verbunden. Ein Ausgang des Addierers/Subtrahierers 55 ist mit einem Eingang des Multiplizierers 57 verbunden. Ein Ausgang des FIFO-Speichers 53 ist verbunden mit dem ersten Eingang eines weiteren Addierers/Subtrahierers 59, während der zweite Eingang des Addierers/Subtrahierers 59 mit dem Ausgang des Multiplizierers 57 verbunden ist. Ein Ausgang des Addierers/Subtrahierers 59 kann mit einem Ausgangsrahmenspeicher oder einem anderen geeigneten Ausgabemittel verbunden sein.
Das Video-Filterungssystem der Fig. 4 arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie das oben mit Bezug auf Fig. 3 beschriebene System mit der Ausnahme, daß anstelle der gemeinsamen Benutzung einer einzigen Größen- Veränderungsvorrichtung durch mehrere Rahmenspeicher jeweilige Serienverbundene Paare von Größen-Veränderungsvorrichtungen vorgesehen sind zur Hochgeschwindigkeits-Reduzierung und -Vergrößerung des Bildes, um Tiefpaßgefilterte Versionen des Originalbildes auf den Ausgängen der Größen- Veränderungsvorrichtungen 45 und 49 bereitzustellen. Der Multiplexer 51 wählt von zwei der drei Eingänge, die durch den FIFO-Speicher 42 bereitgestellt werden, die Größen-Veränderungsvorrichtung 45 und Größen-Veränderungsvorrichtung 49. Skalar-Multiplikation, Addition und Subtraktion werden in der gewöhnlichen Weise über Addierer/Subtrahierer 55 und 59 sowie Multiplizierer 57 durchgeführt.
Beispielsweise sei ein originales digitales Eingangsbild mit 1.000 Pixeln mal 1.000 Zeilen betrachtet. Die Schaltung der Fig. 4 kann verwendet werden, um die mittleren Frequenzen des Originalbildes wie folgt anzuheben: Größen- Veränderungsvorrichtung 43 reduziert das originale Eingangsbild auf beispielsweise 250 Pixel mal 250 Zeilen und Größen-Veränderungsvorrichtung 45 stellt dann das reduzierte Bild wieder auf die originalen 1.000 Pixel mal 1.000 Zeilen her. In ähnlicher Weise reduziert die Größen-Veränderungsvorrichtung 47 das Bild auf beispielsweise 500 Pixel mal 500 Zeilen, während Größen- Veränderungsvorrichtung 49 das reduzierte Bild, das von Größen- Veränderungsvorrichtung 47 ausgegeben wurde, auf die originalen 1.000 Pixel mal 1.000 Zeilen wiederhergestellt. Der Multiplexer 51 wählt dann die Ausgänge der Größen-Veränderungsvorrichtungen 45 und 49 als Eingang für Addierer/Subtrahierer 55 aus. Addierer/Subtrahierer 55 bildet die Differenz zwischen den beiden Tiefpaß-gefilterten Versionen des Eingangsbildes, wodurch die mittlere Oktave der Eingangsbildfrequenz isoliert wird. Der Multiplizierer 57 multipliziert dann die isolierte mittlere Oktave mit einem Faktor 2. Addierer/ Subtrahierer 59 addiert dann die angehobene Version der mittleren Oktave, die vom Multiplizierer 57 ausgegeben wird, zu dem Originalbild, das vom FIFO-Speicher 53 ausgegeben wird, was zu einem Ausgangsbild von Addierer/Subtrahierer 59 führt, welches äquivalent mit dem originalen Eingangsbild ist, jedoch verbessert ist, indem es eine mittlere Oktave mit dreimal der Amplitude der mittleren Oktave, die in dem Originalbild enthalten ist, aufweist.
Weitere Ausführungsformen und Änderungen der Erfindung sind möglich. Beispielsweise ist daran gedacht, obwohl es bevorzugt ist, daß die Größen- Veränderungsvorrichtung entsprechend den Lehren der parallel anhängigen internationalen Anmeldung WO-A-9508814 des Anmelders mit dem Titel "DIGITAL IMAGE RESIZING APPARATUS", wie oben beschrieben, konfiguriert ist, daß das Filterungssystem der vorliegenden Erfindung auch unter der Verwendung einer beliebigen geeigneten Größen-Veränderungsvorrichtung implementiert werden kann.

Claims

1. Schaltung zum Filtern eines digitalen Eingangsbildes, aufweisend:

a) erste Speichermittel (1, 9, 19) zum Speichern des digitalen Eingangsbildes;

b) Mittel (3, 13, 27) zum Abrufen des digitalen Eingangsbildes von den ersten Speichermitteln (1, 9, 19) und zum Erzeugen eines ersten größenveränderten digitalen Bildes, das von kleinerer Größe als das digitale Eingangsbild ist;

c) zweite Speichermittel (15, 23) zum Speichern des ersten größenveränderten digitalen Bildes, wobei das erste größenveränderte digitale Bild von reduzierter Ortsfrequenz im Verhältnis zu dem digitalen Eingangsbild ist und die Schaltung weiter aufweist:

d) Mittel (5, 13, 27) zum Abrufen des ersten größenveränderten digitalen Bildes von den zweiten Speichermitteln (15, 23) und zum Erzeugen eines zweiten größenveränderten digitalen Bildes von gleicher Größe wie das digitale Eingangsbild, wobei das zweite größenveränderte digitale Bild eine Tiefpass-gefilterte Version des digitalen Eingangsbildes aufgrund der reduzierten Ortsfrequenz des ersten größenveränderten digitalen Bildes ist; und

e) dritte Speichermittel (7, 17, 25) zum Speichern des zweiten größenveränderten digitalen Bildes.

2. Schaltung gemäß Anspruch 1, weiter Mittel (31) aufweisend zum Subtrahieren des zweiten größenveränderten digitalen Bildes, das in den dritten Speichermitteln (25) gespeichert ist, von dem digitalen Eingangsbild, das in den ersten Speichermitteln (19) gespeichert ist, und in Antwort Erzeugen und Speichern einer Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes in den dritten Speichermitteln (25).

3. Schaltung gemäß Anspruch 2, weiter aufweisend: Mittel (29) zum Multiplizieren der Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes in den dritten Speichermitteln (25) durch einen vorbestimmten Skalarwert und in Antwort Erzeugen einer skalierten Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes, Mittel (31) zum Addieren der skalierten Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes zu dem in den ersten Speichermitteln (19) gespeicherten digitalen Eingangsbild und in Antwort Erzeugen einer weiteren Hochpass- gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes, in dem vorbestimmte hohe Frequenzen hervorgehoben worden sind, und Mittel zum Speichern der weiteren Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes in den zweiten Speichermitteln (23).

4. Schaltung gemäß Anspruch 2, weiter aufweisend: Mittel (29) zum Multiplizieren der Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes in den dritten Speichermitteln (25) durch einen vorbestimmten Skalarwert und in Antwort Erzeugen einer skalierten Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes, Mittel (31) zum Subtrahieren der skalierten Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes von dem in den ersten Speichermitteln (29) gespeicherten digitalen Eingangsbild und in Antwort Erzeugen einer weiteren Hochpass- gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes, in dem vorbestimmte hohe Frequenzen hervorgehoben worden sind, und Mittel zum Speichern der weiteren Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes in den zweiten Speichermitteln (23).

5. Schaltung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, weiter aufweisend:

f) Mittel (27) zum Abrufen des digitalen Eingangsbildes von den ersten Speichermitteln (19), Erzeugen eines dritten größenveränderten digitalen Bildes von reduzierter Ortsfrequenz im Verhältnis zu dem digitalen Eingangsbild und von kleinerer Größe als das digitale Eingangsbild, aber von unterschiedlicher Größe zu dem ersten größenveränderten digitalen Bild, und Speichern des dritten größenveränderten Bildes in den zweiten Speichermitteln (23);

g) Mittel (27) zum Abrufen des dritten größenveränderten digitalen Bildes von den zweiten Speichermitteln (23), Erzeugen eines vierten größenveränderten digitalen Bildes gleicher Größe wie das digitale Eingangsbild, wobei das zweite größenveränderte digitale Bild eine zweite Tiefpass-gefilterte Version des digitalen Eingangsbildes aufgrund der reduzierten Ortsfrequenz des ersten größenveränderten digitalen Bildes ist, und Speichern der Tiefpass- gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes in den ersten Speichermitteln (19); und

h) Mittel (31) zum Subtrahieren der Tiefpass-gefilterten Version des in den dritten Speichermitteln (25) gespeicherten digitalen Eingangsbildes von der zweiten Tiefpass-gefilterten Version des in den ersten Speichermitteln (19) gespeicherten digitalen Eingangsbildes und in Antwort Erzeugen einer bandpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes.

6. Video-Filtersystem, aufweisend:

a) Eingangsspeichermittel (41) zum Speichern eines digitalen Eingangsbildes;

b) erste temporäre Speichermittel (42), verbunden mit den Eingangsspeichermitteln zum temporären Speichern des digitalen Eingangsbildes;

c) ein erstes Paar serienverbundener Größenveränderungs- Vorrichtungen (43, 45), die mit den ersten Eingangsspeichermitteln (41) verbunden sind, zum Reduzieren des digitalen Eingangsbildes auf eine erste reduzierte Größe und dann Vergrößern des digitalen Eingangsbildes reduzierter Größe auf Originalgröße als eine erste Tiefpass-gefilterte Version des digitalen Eingangsbildes;

c) ein zweites Paar serienverbundener Größenveränderungs- Vorrichtungen (47, 49), die mit den ersten Eingangsspeichermitteln (41) verbunden sind, zum Reduzieren des digitalen Eingangsbildes auf eine zweite reduzierte Größe und dann Vergrößern des zweiten digitalen Eingangsbildes reduzierter Größe auf Originalgröße als eine zweite Tiefpass-gefilterte Version des digitalen Eingangsbildes;

d) ein Multiplexer (51) mit einem ersten Eingang, der mit den ersten temporären Speichermitteln (42) verbunden ist, einem zweiten Eingang, der mit dem ersten Paar serienverbundener Größenveränderungs-Vorrichtungen (43, 45) verbunden ist, und einem dritten Eingang, der mit dem zweiten Paar serienverbundener Größenveränderungs-Vorrichtungen (47, 49) verbunden ist, zum Wählen des digitalen Eingangsbildes, das in den ersten temporären Speichermitteln (42) gespeichert ist, zur Ausgabe an einen ersten Ausgang davon und einer von der ersten oder zweiten Tiefpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes an einem zweiten Ausgang davon;

e) ein erster Addierer/Subtrahierer (55), der mit dem ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang des Multiplexers (51) verbunden ist, zum Addieren oder Subtrahieren der gewählten ersten oder zweiten Tiefpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes zu oder von dem digitalen Eingangsbild, welches in den ersten temporären Speichermitteln (42) temporär gespeichert ist, und in Antwort Erzeugen eines ersten Zwischenbildes;

f) ein Multiplizierer (57), der mit dem ersten Addierer/Subtrahierer (55) verbunden ist, zum Multiplizieren des ersten Zwischenbildes mit einem vorbestimmten Skalierfaktor und in Antwort Erzeugen eines zweiten Zwischenbildes;

g) zweite temporäre Speichermittel (53), die mit den ersten temporären Speichermitteln (42) verbunden sind, zum weiter temporär Speichern des digitalen Eingangsbildes;

h) ein zweiter Addierer/Subtrahierer (59), der mit dem Multiplizierer (57) verbunden ist zum Addieren oder Subtrahieren des zweiten Zwischenbildes zu oder von dem digitalen Eingangsbild, das in den zweiten temporären Speichermitteln (53) temporär gespeichert ist, und in Antwort Erzeugen eines gefilterten Ausgangsbildes.

7. Video-Filtersystem gemäß Anspruch 6, bei welchem die Eingangsspeichermittel (41) einen Rahmenspeicher aufweisen.

8. Video-Filtersystem gemäß Anspruch 6 oder 7, bei welchem die ersten und zweiten temporären Speichermittel (42, 53) jeweils ein FIFO aufweisen.

9. Verfahren zum Filtern eines digitalen Eingangsbildes, die folgenden Schritte aufweisend:

a) Speichern des digitalen Eingangsbildes,

b) Abrufen des digitalen Eingangsbildes und Erzeugen eines ersten größenveränderten digitalen Bildes verringerter Ortsfrequenz im Vergleich mit dem digitalen Eingangsbild und von kleinerer Größe als das digitale Eingangsbild;

c) Speichern des ersten größenveränderten digitalen Bildes;

d) Abrufen des ersten größenveränderten digitalen Bildes und Erzeugen eines zweiten größenveränderten digitalen Bildes gleicher Größe wie das digitale Eingangsbild, wobei das zweite größenveränderte digitale Bild eine Tiefpass-gefilterte Version des digitalen Eingangsbildes aufgrund der reduzierten Ortsfrequenz des ersten größenveränderten digitalen Bildes ist; und

e) Speichern des zweiten größenveränderten digitalen Bildes.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, weiter aufweisend die Schritte des Subtrahierens des zweiten größenveränderten digitalen Bildes von dem digitalen Eingangsbild und in Antwort Erzeugen und Speichern einer Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, weiter aufweisend die Schritte des Multiplizierens der Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes mit einem vorbestimmten Skalarwert und in Antwort Erzeugen einer skalierten Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes; Addieren der skalierten Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes zu dem digitalen Eingangsbild und in Antwort Erzeugen einer weiteren Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes, in dem vorbestimmte hohe Frequenzen hervorgehoben worden sind, und Speichern der weiteren Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes.

12. Verfahren gemäß Anspruch 10, weiter aufweisend die Schritte des Multiplizierens der Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes mit einem vorbestimmten Skalarwert und in Antwort Erzeugen einer Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes von dem digitalen Eingangsbild und in Antwort Erzeugen einer weiteren Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes, in dem vorbestimmte hohe Frequenzen abgeschwächt worden sind, und Speichern der weiteren Hochpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes.

13. Verfahren gemäß Anspruch 9, weiter die folgenden Schritte aufweisend:

f) Abrufen des digitalen Eingangsbildes und Erzeugen eines dritten größenveränderten digitalen Bildes reduzierter Ortsfrequenz im Vergleich mit dem digitalen Eingangsbild und von kleinerer Größe als das digitale Eingangsbild, aber von unterschiedlicher Größe zu dem ersten größenveränderten digitalen Bild;

g) Speichern des dritten größenveränderten digitalen Bildes;

h) Abrufen des dritten größenveränderten digitalen Bildes und Erzeugen eines vierten größenveränderten digitalen Bildes gleicher Größe wie das digitale Eingangsbild, wobei das zweite größenveränderte digitale Bild eine zweite Tiefpass-gefilterte Version des digitalen Eingangsbildes aufgrund der reduzierten Ortsfrequenz des ersten größenveränderten digitalen Bildes ist;

i) Speichern der Tiefpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes; und

j) Subtrahieren der Tiefpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes von der zweiten Tiefpass-gefilterten Version des digitalen Eingangsbildes und in Antwort Erzeugen einer bandpassgefilterten Version des digitalen Eingangsbildes.