DE69425800T2

DE69425800T2 - Schaltung zur Feststellung einer Bildbewegung und Schaltung zur Reduzierung des Rauschens

Info

Publication number: DE69425800T2
Application number: DE69425800T
Authority: DE
Inventors: Shinri Inamori
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1993-06-07
Filing date: 1994-06-07
Publication date: 2001-01-04
Anticipated expiration: 2014-06-08
Also published as: JPH06350881A; JP3291597B2; EP0643533A2; EP0643533A3; US5519456A; DE69425800D1; EP0643533B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Bewegungserfassungsschaltung zum Erfassen eines bewegten Bildes oder eines bewegten Bildbereiches, insbesondere in einer Videoanzeige, sowie auf eine Rauschreduzierungsschaltung, die den in einem Videosignal enthaltenen Rauschpegel reduzieren kann.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Fig. 16 ist ein Schaubild, das die Konfiguration einer herkömmlichen Bewegungserfassungsschaltung zeigt, die in einem digitalen Fernsehempfänger und dergleichen verwendet wird. Eine herkömmliche Schaltung ist bekannt aus US-A-4 661 853. In den Eingangsanschluß 100 wird das Videosignal VSi eingegeben, das ein 8-Bit-Fernsehsignal ist, das mittels A/D-Umsetzung nach der Demodulation vorbereitet wird. Dieses Eingangsvideosignal VSi wird sowohl zu einem Eingangsanschluß des Subtrahierers 102 als auch zum Rahmenspeicher 104 und zur Kantenerfassungsschaltung 106 gesendet. Der Rahmenspeicher 104 sendet das Videosignal des vorherigen Bildes, d. h. im NTSC-Format das Videosignal eines vorangehenden Rahmens, als verzögertes Videosignal VSd zum anderen Eingangsanschluß des Subtrahierers 102.
Der Subtrahierer 102 subtrahiert das verzögerte Videosignal VSd vom Eingangsvideosignal VSi, um die Differenz in Pixeleinheiten herzuleiten. Das Differenzsignal e, das vom Subtrahierer 102 ausgegeben wird, wird zum Absolutwert e mittels der Absolutwertschaltung 108 umgesetzt, woraufhin der Absolutwert zur nichtlinearen Verarbeitungsschaltung 110 gesendet wird. Die nichtlineare Verarbeitungsschaltung 110 weist die in Fig. 17 gezeigten nichtlinearen Eingang/Ausgang-Eigenschaften auf. Sie gibt das Ausgangssignal f z. B. als 6-Bit-Signal aus, entsprechend dem eingegebenen Differenzabsolutwert e an den einen Eingangsanschluß des Teilers 112.
Die Kantenerfassungsschaltung 106 leitet das Eingangsbitsignal VSi an das zweidimensionale Hochpaßfilter weiter und gibt z. B. in einer 4-Bit-Signalform ein Kantenerfassungssignal eg aus, das mit einer Feinheit der Kante ausgedrückt wird, die der Ermittlung entspricht, ob jedes Pixel innerhalb des Kantenabschnitts (Profilabschnitts) liegt. Das Signal eg wird zum anderen Eingangsanschluß des Teilers 112 gesendet. Am Teiler 102 wird ein Eingangssignal f durch das andere Eingangssignal eg dividiert, wobei der Quotient h (f/eg) z. B. in 4-Bit- Signalform ausgegeben wird. Das Ausgangssignal h des Teilers 112 wird mittels der Quantisierungsschaltung 114 auf die gewünschte Bitanzahl quantisiert, wobei das Signal am Ausgangsanschluß 116 als ein Mehrfachwertbewegungssignal (z. B. 2 Bit) oder als ein Binärbewegungssignal (1-Bit) ms ausgegeben wird.
Im statischen Bildbereich, wenn die Differenz e zwischen dem Eingangsvideosignal VSi und dem verzögerten Videosignal VSd des vorangehenden Bildes und dessen Absolutwert e gleich 0 oder nahezu gleich 0 sind, d. h. der Wert ist kleiner als die Schwelle TH der nichtlinearen Verarbeitungsschaltung 110, wird kein signifikantes Ausgangssignal f von der nichtlinearen Verarbeitungsschaltung 110 erzeugt, wobei der Wert des Bewegungssignals ms gleich 0 ist.
Im bewegten Bildbereich wird andererseits der Absolutwert der Differenz e größer als die Schwelle TH, wobei das signifikante Ausgangssignal f von der nichtlinearen Verarbeitungsschaltung 110 erzeugt wird und auch das Signal ms einen signifikanten Wert erreicht, der der Größe der Bewegung entspricht. Außerdem ist für die verschiedenen Abschnitte innerhalb des bewegten Bildbereiches, die dieselbe Bewegung ausführen, der Differenzabsolutwert e am Kantenabschnitt größer als derjenige im flachen Abschnitt. Folglich wird die Divisionsverarbeitung unter Verwendung des Kantenerfassungssignals eg durchgeführt, wobei die Empfindlichkeit an die Bewegung in den verschiedenen Abschnitten im bewegten Bildbereich angepaßt wird.
Wenn jedoch das Eingangsvideosignal VSi das Rauschen im Übertragungssystem und Empfangs/Demodulationssystem enthält, enthält die am Ausgangsanschluß des Subtrahierers 102 erhaltende Differenz e ebenfalls die Rauschkomponente. Wenn in der herkömmlichen Bewegungserfassungsschaltung der Rauschpegel in einem statischen Bild oder im statischen Bildbereich eines Bildes hoch ist, kann der Differenzabsolutwert e die Schwelle TH der nichtlinearen Verarbeitungsschaltung 110 überschreiten, wobei fehlerhaft ein signifikantes Bewegungssignal ms erzeugt werden kann. Wenn die Schwelle TH erhöht wird, um dieses Problem zu beseitigen, kann der Differenzabsolutwert e dann, wenn die Bewegung im bewegten Bildbereich klein ist, d. h. wenn die Differenz e klein ist, nicht die Schwelle TH überschreiten und es kann kein signifikantes Bewegungssignal ms erzeugt werden. Dies ist ebenfalls unerwünscht.
Wie oben erläutert worden ist, wird bei der herkömmlichen Bewegungserfassungsschaltung in Abhängigkeit davon, ob der Differenzabsolutwert der Pixeleinheit zwischen dem aktuellen Bild (Eingangsvideosignal) und dem vorangehenden Bild (verzögertes Videosignal) die Schwelle TH der nichtlinearen Verarbeitungsschaltung 110 überschreitet, ermittelt, ob das Pixel im bewegten Bildbereich oder im statischen Bildbereich liegt, der Rauschen enthält. Für dieses Verfahren kann eine kleine Bewegung fehlerhaft als Rauschen angenommen werden, während ein starkes Rauschen als eine Bewegung aufgenommen werden kann. Dies ist ein Nachteil.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Bewegungserfassungsschaltung mit hoher Zuverlässigkeit zu schaffen, die das bewegte Bild oder den bewegten Bildbereich unabhängig von der Größe der Bewegung, vom Vorhandensein/Fehlen von Rauschen und von der Stärke des Rauschens richtig erfassen kann.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Rauschreduzierungsschaltung mit hoher Zuverlässigkeit zu schaffen, die eine Rauschreduzierungsprozedur für das bewegte Bild oder den bewegten Bildbereich unabhängig von der Größe der Bewegung durchführen kann, wobei die Rauschreduktion nur für das statische Bild oder den statischen Bildbereich durchgeführt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der Erfindung wird eine Bewegungserfassungsschaltung gemäß den Ansprüchen 1 und 4 geschaffen.
Für ein bewegtes Bild oder in einem bewegten Bildbereich, wenn sich ein bestimmtes Pixel im Lauf der Zeit verändert, ist es sehr wahrscheinlich, daß die Pixel in seiner Umgebung sich ebenfalls in derselben Richtung und in einem ähnlichen Grad verändern. Wenn folglich das Pixel geprüft wird, um zu ermitteln, ob irgendeine Änderung im Zeitverlauf vorliegt (ob es zum bewegten Bildbereich gehört), oder nicht (ob es zum statischen Bildbereich gehört), kann ein richtigeres Ergebnis bei der Ermittlung erhalten werden, wenn die Richtung der Änderung (Polarität der Differenz) und der Grad der Änderung (Größe der Differenz) zusätzlich zum betroffenen Pixel auch für die Nachbarpixel ermittelt werden.
In der Bewegungserfassungsschaltung dieser Erfindung wird für die Differenz zwischen dem Eingangsvideosignal und dem verzögerten Videosignal, die unter Verwendung der Differenzerzeugungseinrichtung hergeleitet worden ist, die Polarität (Vorzeichen) der Differenz und die Größe (Absolutwert) der Differenz für jedes Pixel und andere vorgeschriebene Pixel in seiner Umgebung ermittelt. Auf der Grundlage der Polarität und der Größe der mehreren Differenzen, die diesen mehreren Pixeln zugeordnet sind, ermittelt eine Bewegungsbestimmungseinrichtung, ob sich das Pixel in einem bewegten Bildbereich oder in einem statischen Bildbereich befindet.
In der Rauschreduzierungsschaltung ermittelt die Bewegungserfassungsschaltung dieser Erfindung für jedes Pixel, ob das Pixel zum bewegten Bildbereich gehört. Auf der Grundlage des Ergebnisses der Ermittlung führt eine Rauschreduzierungseinrichtung die Rauschreduzierungsprozedur nur für den statischen Bildbereich durch, während sie die Rauschreduzierungsprozedur für den bewegten Bildbereich nicht durchführt. Da die richtige Bewegungserfassungsinformation durch die Bewegungserfassungsschaltung unabhängig von der Größe der Bewegung erhalten werden kann, wird die Rauschreduzierungsprozedur für den bewegten Bildbereich nicht durchgeführt, unabhängig davon, welche Größe die Bewegung aufweist, wobei die Rauschreduzierungsprozedur nur auf den statischen Bildbereich angewendet wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine Bewegungserfassungsschaltung zeigt.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das die Bewegungsbestimmungsschaltung in der in Fig. 1 gezeigten Bewegungserfassungsschaltung zeigt.
Fig. 3 ist ein schematisches Schaubild, das die Konfiguration der Pixel zeigt, um die Funktion der Bewegungserfassungsschaltung der Fig. 1 zu erläutern.
Fig. 4 ist ein Schaubild, das die Signalformen an verschiedenen Abschnitten zeigt, um die Funktion der Bewegungserfassungsschaltung der Fig. 1 zu erläutern.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das ein modifiziertes Beispiel des Ausgangsabschnitts der Bewegungserfassungsschaltung der Fig. 1 zeigt.
Fig. 6 ist ein Schaltbild, das die spezielle Konfiguration der Horizontalerweiterungsschaltung in Fig. 5 zeigt.
Fig. 7 ist ein Schaltbild, das die spezielle Konfiguration der Vertikalerweiterungsschaltung in Fig. 5 zeigt.
Fig. 8 ist ein Schaubild, das die Wellenformen der Signale an verschiedenen Abschnitten der Horizontalerweiterungsschaltung und der Vertikalerweiterungsschaltung der Fig. 6 und 7 zeigt.
Fig. 9 ist ein Graph der Bewegungserfassungseigenschaften der Bewegungserfassungsschaltung der Fig. 1.
Fig. 10 ist ein Schaltbild, das ein modifiziertes Beispiel der Blockdifferenzbestimmungsschaltung in Fig. 2 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 11 ist ein Schaltbild, das die spezielle Konfiguration des Addierers in Fig. 10 zeigt.
Fig. 12 ist ein Schaltbild, das die Konfiguration des Addierers in Fig. 11 genauer zeigt.
Fig. 13 ist ein Blockschaltbild, das ein modifiziertes Beispiel der Bewegungsbestimmungsschaltung der Fig. 1 zeigt.
Fig. 14 ist ein Blockschaltbild, das die Rauschreduzierungsschaltung zeigt.
Fig. 15 ist ein Graph, der die Eingang/Ausgang-Eigenschaften des Koeffizientenmultiplizierers in der Rauschreduzierungsschaltung der Fig. 14 zeigt.
Fig. 16 ist ein Blockschaltbild, das eine herkömmliche Bewegungserfassungsschaltung zeigt.
Fig. 17 ist ein Graph, der die Eingang/Ausgang-Eigenschaften der nichtlinearen Verarbeitungsschaltung in der Bewegungserfassungsschaltung der Fig. 16 zeigt.
Folgende Bezugszeichen sind in den Zeichnungen gezeigt:
12, 86, Rahmenspeicher
14, 86 [sic; 84], Subtrahierer
16, 92, Bewegungsbestimmungsschaltung
40, Differenzpolaritätbestimmungseinheit
50, Differenzwertbestimmungseinheit
60, Bewegungsbestimmungseinheit
82, Addierer
88, Koeffizientenmultiplizierer

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 zeigt eine Bewegungserfassungsschaltung. Diese Bewegungserfassungsschaltung empfängt als Eingangssignal das Videosignal VSi in Form eines 8-Bit-Fernsehsignals, das nach der Demodulation mittels A/D-Umsetzung verarbeitet worden ist, und erfaßt in Einheiten von Pixeln den bewegten Bildbereich des Bildes für das Eingangsvideosignal VSi. Grundsätzlich umfaßt diese Bewegungserfassungsschaltung einen Rahmenspeicher 12, einen Subtrahierer 14 und eine Bewegungsbestimmungsschaltung 16.
Der Rahmenspeicher 12 und der Subtrahierer 14 bilden eine Differenzerzeugungseinheit 15. Die Eingabe vom Eingangsanschluß 10 in den Subtrahierer 14 und in den Rahmenspeicher 12 enthält z. B. ein 8-Bit-Eingangsvideosignal VSi und eine weitere Eingabe, wie z. B. eine Einzelbildeinheit (eine Rahmeneinheit im Fall des NTSC-Formats), ein verzögertes 8-Bit-Signal VSd aus dem Rahmenspeicher 12 in den Subtrahierer 14. Für jedes Pixel wird die Differenz zwischen den zwei Signalen VSi und VSd erhalten, wobei ein 9-Bit-Differenzsignal e ausgegeben wird. Das vom Subtrahierer 14 ausgegebene Differenzsignal e wird zur Bewegungsbestimmungsschaltung 16 gesendet.
Wie später erläutert wird, enthält die Bewegungsbestimmungsschaltung 16 die folgenden Teile: eine Differenzpolaritätbestimmungseinheit, die die Polarität der Differenz e ermittelt, die von der Differenzerzeugungseinheit 15 für jedes Pixel und die anderen Pixel in seiner Umgebung eingegeben wird; eine Differenzwertbestimmungseinheit, die die Größe der Differenz e ermittelt, die von der Differenzerzeugungseinheit 15 für jedes Pixel und die anderen vorgeschriebenen Pixel in seiner Umgebung eingegeben wird; und eine Bewegungsbestimmungseinheit, die ermittelt, ob das jeweilige Pixel in einem bewegten Bildbereich oder in einem statischen Bildbereich liegt, auf der Grundlage der Ergebnisse der Ermittlung der Differenzpolaritätbestimmungseinheit und der Differenzwertbestimmungseinheit. Anschließend gibt sie ein Bewegungsbestimmungssignal MC aus, das die Ergebnisse der Ermittlung der Bewegungsbestimmungseinheit darstellt. Das Bewegungsbestimmungssignal MC nimmt den logischen Wert "1" an, wenn das Pixel im bewegten Bildbereich liegt, und nimmt den logischen Wert "0" an, wenn das Pixel im statischen Bildbereich liegt.
Die Absolutwertschaltung 18, die nichtlineare Verarbeitungsschaltung 20 und die Quantisierungsschaltung 28, die mit dem Ausgang des Subtrahierers 14 verbunden ist, können dieselben Strukturen und Funktionen aufweisen wie die Absolutwertschaltung 108, die nichtlineare Verarbeitungsschaltung 110 und die Quantisierungsschaltung 114 in einer herkömmlichen Bewegungserfassungsschaltung (Fig. 16). In dieser Ausführungsform sind diese Schaltungen 18, 20 und 28 erforderlich zum Erhalten eines Mehrfachwert-Bewegungssignals MSm (2 Bit oder mehr). In diesem Fall dient das Bewegungsbestimmungssignal MC von der Bewegungsbestimmungsschaltung 16 als ein Anfangssignal bezüglich der UND-Schaltung 26. Die UND-Schaltung 26 ist mit einer Zahl gleich der Bitanzahl des Ausgangssignals des Dividierers 24 parallel angeordnet. Wenn jedoch das Bestimmungssignal MC von der Bewegungsbestimmungsschaltung 16 direkt als ein Binärbewegungssignal MS&sub1; (1 Bit) vom Ausgangsanschluß 32 gesendet wird, ist es möglich, die Schaltungen 18, 20 und 28 wegzulassen. Ferner ist es möglich, die Bewegungsempfindlichkeitseinstellungs-Kantenerfassungsschaltung 22 und den Dividierer 24 in Abhängigkeit von der Notwendigkeit wegzulassen.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Bewegungbestimmungsschaltung 16. In dieser Bewegungbestimmungsschaltung 16 enthält die Differenzpolaritätbestimmungseinheit 40 die folgenden Schaltungen: die Polaritätbestimmungsschaltung 42, sechs Abtastverzögerungsschaltungen 44(1)-44(6), die eine 1-Pixeltaktverzögerungszeit (D) liefern, zwei Leitungsverzögerungsschaltungen 46(1) und 46(2), die eine 1-Horizontalabtastperiode-Verzögerungszeit (H) liefern, und eine 9-Eingang-Blockdifferenzpolaritäts-Bestimmungsschaltung 48, die ein Ausgangssignal mit dem logischen Wert "1" liefert und über den Ausgangsanschluß Y nur dann ausgibt, wenn die neun Binärsignale, die in ihre neun Eingangsanschlüsse a1-a9 eingegeben werden, alle gleich "1" sind oder alle gleich "0" sind.
Vom höchstwertigen Bit, d. h. dem Übertragsbit des 9-Bit- Differenzsignals e, das vom Subtrahierer 14 eingegeben wird, ermittelt die Polaritätbestimmungsschaltung 42 die Polarität (Vorzeichen) der Differenz e für jedes Pixel. Wenn die Polarität der Differenz e für das Pixel positiv ist (+), nimmt es den Wert "1" an, während es den Wert "0" annimmt, wenn die Polarität negativ (-) ist, wobei der angenommene Wert als 1- Bit-Differenzpolaritätbestimmungssignal QS ausgegeben wird. Das Differenzpolaritätbestimmungssignal QS, das von der Polaritätbestimmungsschaltung 42 ausgegeben wird, durchläuft neun Routen, die von den Abtastverzögerungsschaltungen 44(1)-44(6) und den Leitungsverzögerungsschaltungen 46(1) und 46(2) gebildet werden, und wird in die neun Eingangsanschlüsse a1-a9 der Blockdifferenzpolaritätbestimmungsschaltung 48 eingegeben.
Die erste Route ist eine Verzögerungsroute, die durch die ersten und zweiten Leitungsverzögerungsschaltungen 46(1) und 46(2) und anschließend durch die ersten und zweiten Abtastverzögerungsschaltungen 44(1) und 44(2) zum ersten Eingangsanschluß a1 führt. Die zweite Route ist eine Verzögerungsroute, die durch die ersten und zweiten Leitungsverzögerungsschaltungen 46(1) und 46(2) und anschließend durch die erste Abtastverzögerungsschaltung 44(1) zum zweiten Eingangsanschluß a2 führt. Die dritte Route ist eine Verzögerungsroute, die durch die ersten und zweiten Leitungsverzögerungsschaltungen 46(1) und 46(2) zum dritten Eingangsanschluß a3 führt. Die vierte Route ist eine Verzögerungsroute, die durch die erste Leitungsverzögerungsschaltungen 46(1) und anschließend durch die dritte und vierte Abtastverzögerungsschaltung 44(3) und 44(4) zum vierten Eingangsanschluß a4 führt. Die fünfte Route ist eine Verzögerungsroute, die durch die erste Leitungsverzögerungsschaltungen 46(1) und anschließend durch die dritte Abtastverzögerungsschaltung 44(3) zum fünften Eingangsanschluß a5 führt. Die sechste Route ist eine Verzögerungsroute, die durch die erste Leitungsverzögerungsschaltungen 46(1) und anschließend direkt zum sechsten Eingangsanschluß a6 gesendet wird. Die siebte Route ist eine Verzögerungsroute, die durch die fünfte und sechste Abtastverzögerungsschaltung 44(5) und 44(6) zum siebten Eingangsanschluß a7 führt. Die achte Route ist eine Verzögerungsroute, die durch fünfte Abtastverzögerungsschaltung 44(5) zum achten Eingangsanschluß aß führt. Die neunte Route ist eine direkte Route vom Ausgangsanschluß der Polaritätbestimmungsschaltung 42 zum neunten Eingangsanschluß a9.
Fig. 3 ist ein schematisches Schaubild, das die in Matrixform im Bild verteilten Pixel zeigt. Das Differenzpolaritätbestimmungssignal QSij, das dem Pixel Pij zugeordnet ist (Pixel in der i-ten Zeile und der j-ten Spalte), wird in den fünften Eingangsanschluß a5 der Blockdifferenzbestimmungsschaltung 48 eingegeben, das Differenzpolaritätbestimmungssignal QSi-1j-1, das dem Pixel Pj-1 (Pixel in der (i-1)-ten Zeile und der (j-1)-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den ersten Eingangsanschluß a1 eingegeben, das Differenzpolaritätbestimmungssignal QSi-1j, das dem Pixel Pi-1j (Pixel in der (i-1)-ten Zeile und der j-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den zweiten Eingangsanschluß a2 eingegeben, das Differenzpolaritätbestimmungssignal QSi-1j+1, das dem Pixel Pi1j+1 (Pixel in der (i-1)- ten Zeile und der (j+1)-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den dritten Eingangsanschluß a3 eingegeben, das Differenzpolaritätbestimmungssignal QSij-1, das dem Pixel Pij-1 (Pixel in der i-ten Zeile und der (j-1)-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den vierten Eingangsanschluß a4 eingegeben, das Differenzpolaritätbestimmungssignal QSij+1, das dem Pixel Pij+1 (Pixel in der i-ten Zeile und der (j+1)-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den sechsten Eingangsanschluß a6 eingegeben, das Differenzpolaritätbestimmungssignal QSi+1j-1, das dem Pixel Pi+1j-1 (Pixel in der (i+1)-ten Zeile und der (j-1)-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den siebten Eingangsanschluß a7 eingegeben, das Differenzpolaritätbestimmungssignal QSi+1j, das dem Pixel Pi+1j (Pixel in der (i+1)-ten Zeile und der j-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den achten Eingangsanschluß aß eingegeben, und das Differenzpolaritätbestimmungssignal QSi+1j+1, das dem Pixel Pi+1j+1 (Pixel in der (i+1)-ten Zeile und der (j+1)-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den neunten Eingangsanschluß a9 eingegeben.
Wenn auf diese Weise das Differenzpolaritätbestimmungssignal QSij, das dem Pixel Pij (Pixel in der i-ten Zeile und der j-ten Spalte) zugeordnet ist, in die Blockdifferenzbestimmungsschaltung 48 eingegeben wird, werden auch die Differenzpolaritätbestimmungssignale QSi-1j-1, QSi-1j, QSi-1j+1, QSij-1, QSij+1, QSi+1j-1, QSi+1j, QSi+i, die den umgebenden 8 Pixeln von Pij, Pi-1j-1, Pi-1j, Pi-1j+1, Pij-1, Pij+1, Pi+1j-1, Pi+1j, Pi+1j+1, zugeordnet sind, in die Blockdifferenzpolaritätbestimmungsschaltung 48 eingegeben. Das heißt, die neun Differenzpolaritätbestimmungssignale, die den 9 Pixeln in einem 3 · 3-Pixelblock mit dem Pixel Pij in der Mitte zugeordnet sind, werden gleichzeitig in die Blockdifferenzpolaritätbestimmungsschaltung 48 eingegeben.
Die Blockdifferenzpolaritätbestimmungsschaltung 48 umfaßt eine UND-Schaltung, eine ODER-Schaltung und andere logische Schaltungen. Sie erzeugt das Blockdifferenzpolaritätbestimmungssignal QE mit einem logischen Wert "1" nur dann, wenn die neun Differenzwertbestimmungssignale QSi-1j-1, QSi-1j, QSi-1j+1, QSij-1, QSij, QSij+1, QSi+lj-1, QSi+1j, QSi+1j+1, die dem Pixel Pij entsprechend eingegeben werden, alle gleich "1" oder alle gleich "0" sind.
Auf diese Weise wird in der Differenzpolaritätbestimmungseinheit 40 die Polarität (Vorzeichen) der Differenz e in der Pixeleinheit zwischen dem Vorgabebild (Eingangsvideosignal) und dem vorangehenden Bild (verzögertes Videosignal) für das betreffende Pixel sowie seine acht Nachbarpixel (im 3 · 3-Pixelblock) ermittelt. Nur wenn die Polaritäten der neun Differen zen, die diesen neun Pixeln zugeordnet sind, alle gleich "1" oder alle gleich "0" sind, wird ein Blockdifferenzpolaritätbestimmungssignal QE mit dem logischen Wert "1" ausgegeben.
Wenn sich im bewegten Bildbereich ein Pixel im Lauf der Zeit ändert, wird dasselbe Veränderungsmuster auch von seinen benachbarten Pixeln (im 3 · 3-Pixelblock) gezeigt; wenn somit die neun Differenzen, die diesen neun Pixeln zugeordnet sind, alle dieselbe Polarität aufweisen (d. h. die neun Differenzpolaritätbestimmungssignale QS sind alle gleich "1" oder sind alle gleich "0"), wird ein Blockdifferenzpolaritätbestimmungssignal QE mit einem logischen Wert "1" erhalten. Dieses Blockdifferenzpolaritätbestimmungssignal QE wird zu einem Eingangsanschluß der UND-Schaltung 62 gesendet.
Im statischen Bildbereich, wenn im Videosignal VS Rauschen enthalten ist, wird eine Differenz e entsprechend dem Rauschen von der Differenzerzeugungseinheit 15 erzeugt. Da jedoch das Rauschen zufällig und frei von Korrelation erscheint, sind die Polaritäten der neun Differenzen e, die den neun Pixeln im 3 · 3- Pixelblock zugeordnet sind, unterschiedlich (d. h. einige der neun Differenzpolaritätbestimmungssignale QS sind gleich "1", während andere gleich "0" sind), wobei ein Blockdifferenzpolaritätbestimmungssignal QE mit einem logischen Wert "0" erhalten wird.
Ferner gibt es Fälle, in denen im statischen Bildbereich kein wesentliches Rauschen im Videosignal VS vorhanden ist, wobei der Differenzwert e, der von der Differenzerzeugungseinheit 15 ausgegeben wird, sich 0 annähert, wobei die neun Differenzen e, die den neun Pixeln im 3 · 3-Pixelblock zugeordnet sind, alle dieselbe Polarität aufweisen. In diesem Fall erzeugt die Blockdifferenzpolaritätbestimmungsschaltung 48 ein Blockdifferenzpolaritätbestimmungssignal QE mit einem logischen Wert "1", wie in dem Fall des bewegten Bildbereiches. Wie jedoch später erläutert wird, wird dann, wenn von der Differenzwertbestimmungseinrichtung 50 festgestellt wird, daß der Bereich ein statischer Bildbereich im wesentlichen frei von Rauschen ist, ein Bewegungsbestimmungssignal MC mit einem logischen Wert "0", der anzeigt, daß das Pixel im statischen Bildbereich liegt, von der Bewegungsbestimmungseinheit 60 ausgegeben.
Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt in der Bewegungserfassungsschaltung 16 die Differenzwertbestimmungseinheit 50 die folgenden Teile: die Absolutwertschaltung 51, den Komparator 52, sechs Abtastverzögerungsschaltungen 54(1)-54(6), die eine 1-Pixeltakt-Verzögerungszeit (D) liefern, zwei Leitungsverzögerungsschaltungen 56(1) und 56(2), die eine 1-Horizontalabtastperiode-Verzögerungszeit (H) liefern, und eine 9-Eingangs-Blockdifferenzpolaritätbestimmungsschaltung 58, die ein Ausgangssignal mit einem logischen Wert "1" erzeugt und über den Ausgangsanschluß Y ausgibt, wenn die neun Binärsignale, die in seine neun Eingangsanschlüsse b1-b9 eingegeben werden, alle gleich "1" oder alle gleich "0" sind.
Die Absolutwertschaltung 51 empfängt das Differenzsignal e vom Subtrahierer 14 als Eingang und gibt den Absolutwert e aus. Der Komparator 52 vergleicht den Differenzabsolutwert e von der Absolutwertschaltung 51 mit einem vorgeschriebenen Referenzwert für den Vergleich oder mit der Schwelle TH. Wenn e > TH gilt, nimmt das auszugebende 1-Bit-Differenzwertbestimmungssignal RS den logischen Wert "1" an; wenn e TH gilt, nimmt es den Wert "0" an. Das vom Komparator 52 ausgegebene Differenzwertbestimmungssignal RS läuft über die neun Routen, die die Abtastverzögerungsschaltungen 54(1)-54(6) und die Leitungsverzögerungsschaltungen 56(1) und 56(2) enthalten, und wird in die neun Eingangsanschlüsse b1-b9 der Blockdifferenzwertbestimmungsschaltung 58 eingegeben.
Die erste Route ist eine Verzögerungsroute, die durch die ersten und zweiten Leitungsverzögerungsschaltungen 56(1) und 56(2) und anschließend durch die ersten und zweiten Abtastverzögerungsschaltungen 54(1) und 54(2) zum ersten Eingangsanschluß b1 führt. Die zweite Route ist eine Verzögerungsroute, die durch die ersten und zweiten Leitungsverzögerungsschaltungen 56(1) und 56(2) und anschließend durch die erste Abtast verzögerungsschaltung 54(1) zum zweiten Eingangsanschluß b2 führt. Die dritte Route ist eine Verzögerungsroute, die durch die ersten und zweiten Leitungsverzögerungsschaltungen 56(1) und 56(2) zum dritten Eingangsanschluß b3 führt. Die vierte Route ist eine Verzögerungsroute, die durch die erste Leitungsverzögerungsschaltungen 56(1) und anschließend durch die dritte und vierte Abtastverzögerungsschaltung 54(3) und 54(4) zum vierten Eingangsanschluß b4 führt. Die fünfte Route ist eine Verzögerungsroute, die durch die erste Leitungsverzögerungsschaltungen 56(1) und anschließend durch die dritte Abtastverzögerungsschaltung 54(3) zum fünften Eingangsanschluß b5 führt. Die sechste Route ist eine Verzögerungsroute, die durch die erste Leitungsverzögerungsschaltungen 56(1) und anschließend direkt zum sechsten Eingangsanschluß b6 gesendet wird. Die siebte Route ist eine Verzögerungsroute, die durch die fünfte und sechste Abtastverzögerungsschaltung 54(5) und 54(6) zum siebten Eingangsanschluß b7 führt. Die achte Route ist eine Verzögerungsroute, die durch die fünfte Abtastverzögerungsschaltung 54(5) zum achten Eingangsanschluß b8 führt. Die neunte Route ist eine direkte Route vom Ausgangsanschluß der Wertbestimmungsschaltung 52 zum neunten Eingangsanschluß b9.
Fig. 3 ist ein schematisches Schaubild, das die in Matrixform im Bild verteilten Pixel zeigt. Das Differenzwertbestimmungssignal RSij, das dem Pixel Pij (Pixel in der i-ten Zeile und der j-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den fünften Eingangsanschluß b5 der Blockdifferenzbestimmungsschaltung 58 eingegeben, das Differenzwertbestimmungssignal RSi-1j-1, das dem Pixel Pi-1j-1 (Pixel in der (i-1)-ten Zeile und der (j-1)-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den ersten Eingangsanschluß b1 eingegeben, das Differenzwertbestimmungssignal RSi-1j, das dem Pixel Pj-1j (Pixel in der (i-1)-ten Zeile und der j-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den zweiten Eingangsanschluß b2 eingegeben, das Differenzwertbestimmungssignal RSi-1j+11 das dem Pixel Pi-1j+1 (Pixel in der (i-1)-ten Zeile und der (j+1)-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den dritten Eingangsanschluß b3 eingegeben, das Differenzwertbestimmungssignal RSij-1, das dem Pixel Pij-1 (Pixel in der i-ten Zeile und der (j-1)-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den vierten Eingangsanschluß b4 eingegeben, das Differenzwertbestimmungssignal RSij+1, das dem Pixel Pij+1 (Pixel in der i-ten Zeile und der (j+1)-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den sechsten Eingangsanschluß b6 eingegeben, das Differenzwertbestimmungssignal RSi-1j-1 [sic; RSi+1j-1], das dem Pixel Pi-1j-1 [sic; Pi+1j-1] (Pixel in der (i+1)-ten Zeile und der (j-1)-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den siebten Eingangsanschluß b7 eingegeben, das Differenzwertbestimmungssignal RSi+1j, das dem Pixel Pi+1j (Pixel in der (i+1)-ten Zeile und der j-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den achten Eingangsanschluß b8 eingegeben, und das Differenzwertbestimmungssignal RSi+1j+1, das dem Pixel Pi+1j+1 (Pixel in der (i+1)-ten Zeile und der (j+1)-ten Spalte) zugeordnet ist, wird in den neunten Eingangsanschluß b9 eingegeben.
Wenn auf diese Weise das Differenzwertbestimmungssignal RSij, das dem Pixel Pij (Pixel in der i-ten Zeile und der j-ten Spalte) zugeordnet ist, in die Blockdifferenzbestimmungsschaltung 58 eingegeben wird, werden ferner die Differenzwertbestimmungssignale RSi-1j-1, RSi-1j, RSi-1j+1, RSij-1, RSij+1, RSiyi, RSi+1j, RSi+1j+1, die den umgebenden 8 Pixeln von Pi-1j-1, Pi-1j, Pi-1j+1, Pij-1, Pij+1, Pi+1j-1, Pi+1j, Pi+1j+1, zugeordnet sind, in die Blockdifferenzwertbestimmungsschaltung 58 eingegeben. Das heißt, die neun Differenzwertbestimmungssignale, die den neun Pixeln in einem 3 · 3-Pixelblock mit dem Pixel Pij in der Mitte zugeordnet sind, werden gleichzeitig in die Blockdifferenzwertbestimmungsschaltung 58 eingegeben.
Die Blockdifferenzwertbestimmungsschaltung 58 umfaßt eine UND- Schaltung, eine ODER-Schaltung und andere logische Schaltungen. Sie erzeugt das Blockdifferenzwertbestimmungssignal RE mit einem logischen Wert "1" nur dann, wenn die neun Differenzwertbestimmungssignale RSi-1j-1, RSi-1j, RSi-1j+1 RSij-1, RSij, RSij+1, RSi+1j-1, RSi+1j, RSi+1j+1, die entsprechend dem Pixel Pij eingegeben werden, gleich "1" sind oder alle gleich "0" sind.
Auf diese Weise wird in der Differenzwertbestimmungseinheit 50 der Absolutwert der Differenz e in der Pixeleinheit zwischen dem Vorgabebild (dem Eingangsvideosignal) und dem vorangehenden Bild (verzögertes Videosignal) für jedes betroffene Pixel sowie für seine acht benachbarten Pixel (im 3 · 3-Pixelblock) ermittelt. Nur wenn die Absolutwerte der neun Differenzen, die diesen neun Pixeln (3 · 3) zugeordnet sind, alle die Schwelle TH überschreiten, wird das Blockdifferenzwertbestimmungssignal RE mit einem logischen Wert "1" ausgegeben. Dieses Blockdifferenzwertbestimmungssignal RE wird zum anderen Eingangsanschluß der UND-Schaltung 62 gesendet.
Wenn im statischen Bildbereich im Videosignal VS kein wesentliches Rauschen vorhanden ist und der Wert der Differenz e, der von der Differenzerzeugungseinheit 15 ausgegeben wird, nahezu 0 ist, sind alle Absolutwerte der neun Differenzen, die den neun Pixeln im 3 · 3-Pixelblock mit dem betreffenden Pixel in Mitte zugeordnet sind, nahezu gleich 0. Selbst wenn somit die Schwelle TH sehr niedrig gesetzt ist, überschreiten nicht alle neun Differenzabsolutwerte die Schwelle TH (d. h. nicht alle neun entsprechenden Differenzabsolutwerte sind gleich "1"), wobei ein Blockdifferenzbestimmungssignal RE mit einem logischen Wert "0" von der Blockdifferenzwertbestimmungsschaltung 58 erhalten wird.
Wenn die Schwelle TH sehr niedrig gesetzt ist, gibt es Fälle, in denen alle neun Differenzabsolutwerte, die den neun Pixeln des 3 · 3-Pixelblocks mit dem betreffenden Pixel in der Mitte zugeordnet sind, größer sind als der Schwellenwert TH, wenn im Videosignal VS Rauschen enthalten ist. In diesem Fall wird das Blockdifferenzbestimmungssignal RE mit dem logischen Wert "1" von der Blockdifferenzbestimmungsschaltung 58 ausgegeben. Wie jedoch oben ausgeführt worden ist, wird jedoch dann, wenn im Videosignal VS im statischen Bildbereich Rauschen enthalten ist, ein Blockdifferenzpolaritätbestimmungssignal QE mit dem logischen Wert "0" von der Differenzpolaritätbestimmungseinheit 40 ausgegeben. Folglich wird von der Bewegungsbestimmungseinheit 60 ein Bewegungserfassungssignal MC mit dem logischen Wert "0" ausgegeben, das anzeigt, daß das Pixel im statischen Bildbereich liegt.
Wenn im bewegten Bildbereich sich ein Pixel im Lauf der Zeit ändert, weisen seine benachbarten Pixel (im 3 · 3-Pixelblock) dasselbe Veränderungsmuster auf; wenn somit die neun Differenzabsolutwerte, die diesen neun Pixeln (3 · 3) zugeordnet sind, alle die Schwelle TH überschreiten (d. h. alle neun Differenzwertbestimmungssignale sind gleich "1"), wird von der Blockdifferenzwertbestimmungsschaltung 58 ein Blockdifferenzwertbestimmungssignal RE mit dem logischen Wert "1" erhalten.
Die UND-Schaltung 62 bildet die Bestimmungseinheit 60. Nur wenn das Blockdifferenzpolaritätbestimmungssignal QE von der Differenzpolaritätbestimmungseinheit 40 gleich "1" ist und das Blockdifferenzwertbestimmungssignal RE von der Differenzwertbestimmungseinheit 50 gleich "1" ist, wird von der UND-Schaltung 62 ein Bewegungserfassungssignal MC mit dem logischen Wert "1" erzeugt, das anzeigt, daß das entsprechende Pixel im bewegten Bildbereich liegt. Wenn das Blockdifferenzpolaritätbestimmungssignal QE und/oder das Blockdifferenzwertbestimmungssignal RE gleich "0" ist, wird von der UND-Schaltung 62 ein Bewegungsbestimmungssignal MC mit dem logischen Wert "0" erzeugt, das anzeigt, daß das entsprechende Pixel im statischen Bildbereich liegt.
Fig. 4 zeigt die Funktion der Bewegungbestimmungsschaltung 16 in diesem Beispiel. Wie z. B. in den Fig. 4(A) und (B) gezeigt, bewegt sich ein Teil des Bildes in horizontaler Richtung für das Vorgabebild, das dem Eingangsvideosignal VSi zugeordnet ist, im Vergleich zum Bild eines vorangehenden Rahmens, das dem verzögerten Videosignal VSd entspricht. In diesem Fall sind in dem Bildbereich, der sich im Lauf der Zeit ändert, d. h. im bewegten Bildbereich, wie in den Fig. 4(C) und (E) gezeigt, auf jeder horizontalen Zeile die Differenzen e zwischen den zwei Videosignalen VSi und VSd für aufeinanderfolgende mehrfache Pixel gleich, wobei ihre Absolutwerte e die Schwelle TH überschreiten. Wie in den Fig. 4(D) und (F) gezeigt, werden das Blockdifferenzpolaritätbestimmungssignal QE und das Blockdifferenzwertbestimmungssignal RE mit dem logischen Wert "1" von der Differenzpolaritätbestimmungseinheit 40 und der Differenzwertbestimmungseinheit 50 ausgegeben, wobei, wie in Fig. 4(G) gezeigt, von der Bewegungsbestimmungseinheit 60 das Bewegungsbestimmungssignal MC mit dem logischen Wert "1" ausgegeben wird.
In diesem Beispiel werden sowohl für das betreffende Pixel als auch dessen benachbarte Pixel die Polarität und der Absolutwert der Differenz zwischen dem vorangehenden Bild und dem Vorgabebild ermittelt. Wenn der Differenzabsolutwert ermittelt wird, kann er nur dann, wenn er die Schwelle TH überschreitet, als der bewegte Bildbereich angenommen werden. Wie in den Fig. 4(C) und (G) gezeigt ist, neigt somit der logische Wert des Bewegungsbestimmungssignals MC dazu, in einem Bereich gleich "1" zu werden, der etwas schmaler ist als der wirkliche bewegte Bildbereich. Um diesen Zwischenraum zu kompensieren, können, wie z. B. in Fig. 5 gezeigt ist, eine Horizontalerweiterungsschaltung 64 und eine Vertikalerweiterungsschaltung 66 mit der Ausgangsseite der Bewegungsbestimmungseinheit 60 verbunden sein.
Die Fig. 6 und 7 zeigen die Schaltungskonfigurationen der Horizontalerweiterungsschaltung 64 bzw. der Vertikalerweiterungsschaltung 66. Die Horizontalerweiterungsschaltung 64 weist folgende Konfiguration auf: zwei Verzögerungsschaltungen 64B und 64C, die eine 1-Pixel-Takt-Verzögerungszeit (D) liefern, sind miteinander in Serie verbunden; die Ausgangsanschlüsse und Eingangsanschlüsse 64A der zwei Verzögerungsschaltungen 64B und 64C sind mit den Eingangsanschlüssen des 3-Eingang-ODER-Gatters 64D verbunden, wobei der Ausgangsanschluß des 3-Eingang-ODER- Gatters 64D mit dem Schaltungsausgangsanschluß 64E verbunden ist. Andererseits besitzt die Vertikalerweiterungsschaltung 66 folgende Konfiguration: die zwei Verzögerungsschaltungen 66B und 66C, die eine 1-Horizontalabtastperiode-Verzögerungszeit (H) liefern, sind miteinander in Serie verbunden; die Ausgangsanschlüsse und Eingangsanschlüsse 66A der zwei Verzögerungsschaltungen 668 und 66C sind mit den Eingangsanschlüssen des 3-Eingang-ODER-Gatters 66D verbunden, wobei der Ausgangsanschluß des 3-Eingang-ODER-Gatters 66D mit dem Schaltungsausgangsanschluß 66E verbunden ist. Fig. 8 zeigt die Signalformen an den verschiedenen Abschnitten in der Horizontalerweiterungsschaltung 64 und in der Vertikalerweiterungsschaltung 66.
Auf diese Weise hat das Bewegungsbestimmungssignal MC mit dem logischen Wert "1" von der UND-Schaltung 62 anfangs eine in Horizontalzeilenrichtung mittels der Horizontalerweiterungsschaltung 64 erweiterte Impulsbreite und eine in Vertikalrichtung mittels der Vertikalerweiterungsschaltung 66 erweiterte Impulsbreite. Auf diese Weise ist es möglich, sicherzustellen, daß der Bereich, in dem das Bewegungsbestimmungssignal MC den logischen Wert "1" annimmt (der den bewegten Bildbereich anzeigende Bereich), ungefähr mit dem Bereich des wirklichen bewegten Bildbereiches übereinstimmt.
Fig. 9 zeigt die Bewegungserfassungseigenschaften der Bewegungserfassungsschaltung dieser Erfindung. In dieser Figur entspricht die Schwelle TH dem Vergleichsreferenzwert TH, der zum Komparator 52 der Differenzwertbestimmungseinheit 50 gesendet wird. Die durchgezogene Kennlinie SL bezieht sich auf den Fall, in dem der Bewegungserfassungsausgang MSm als ein Mehrfachwertsignal (2 Bit oder mehr) angenommen wird, während die gestrichelte Kennlinie DL sich auf den Fall bezieht, in dem der Bewegungserfassungsausgang MSm als ein Binärsignal (1 Bit) angenommen wird. In dieser Ausführungsform, wie oben dargestellt ist, werden für jedes Pixel und seine Nachbarpixel die Polarität und der Absolutwert der Differenz zwischen dem vorangehenden Bild und dem Vorgabebild ermittelt, wobei es möglich ist, eine richtige Unterscheidung zwischen der durch das bewegte Bild hervorgerufenen Differenz und der durch Rauschen hervorgerufenen Differenz vorzunehmen. Folglich ist es möglich, die Schwelle TH nahezu auf 0 zu setzen. Als Ergebnis ist es selbst dann noch möglich, eine zuverlässige Ermittlung des bewegten Bildbereiches vorzunehmen, wenn die Bewegung (Veränderung im Laufe der Zeit) klein ist. Wenn andererseits keine Bewegung vorhanden ist, ist es möglich, einen statischen Bildbereich zuverlässig zu ermitteln, unabhängig vom Vorhandensein/Fehlen von Rauschen und von der Stärke des Rauschens.
In der Schaltungskonfiguration der in Fig. 2 gezeigten Bewegungbestimmungsschaltung führt die Differenzpolaritätbestimmungseinheit 40 eine Ermittlung der Polarität (Vorzeichen) der Pixeleinheiten zwischen dem Vorgabebild (Eingangsvideosignal) und dem vorangehenden Bild (verzögertes Videosignal) für jedes Pixel und seine acht Nachbarpixel durch (im 3 · 3-Pixelblock). Nur wenn alle neun Differenzen, die den neuen Pixeln zugeordnet sind, dieselbe Polarität von "1" oder "0" aufweisen, kann das Blockdifferenzpolaritätbestimmungssignal QE mit dem logischen Wert "1" ausgegeben werden. Andererseits, für die Konfiguration der Differenzwertbestimmungseinheit 50, führt sie eine Ermittlung der Absolutwerte der Differenzen e in den Pixeleinheiten zwischen dem Vorgabebild und dem vorangehenden Bild für jedes Pixel und dessen acht Nachbarpixel (im 3 · 3- Pixelblock) durch. Nur wenn alle neun Differenzen, die den neun Pixeln zugeordnet sind, mit ihren Absolutwerten TH überschreiten, kann das Blockdifferenzwertbestimmungssignal RE mit dem logischen "1" ausgegeben werden.
Gemäß der Erfindung ist es jedoch möglich, die Bedingungen dafür zu lockern, daß das Blockdifferenzpolaritätbestimmungssignal QE und das Blockdifferenzwertbestimmungssignal RE den logischen Wert "1" annehmen. Zum Beispiel ist es in der Differenzwertbestimmungseinheit 50 möglich, die Blockdifferenzwertbestimmungsschaltung 58 geeignet zu modifizieren, um sicherzustellen, daß dann, wenn eine bestimmte Anzahl von z. B. sechs der neun Blockdifferenzwertbestimmungssignale, die gleichzeitig in die Blockdifferenzwertbestimmungsschaltung 58 eingegeben werden, gleich "1" ist, ein Blockdifferenzwertbestimmungssignal RE mit dem logischen Wert "1" ausgegeben werden kann. Um diese Modifikation vorzunehmen, kann z. B. eine logische Schaltung zur Blockdifferenzwertbestimmungsschaltung 58 zugefügt werden, oder die Blockdifferenzwertbestimmungsschaltung 58 kann aus einem Addierer 68 und einem Komparator 70 bestehen, wie in Fig. 10 gezeigt ist.
Wie in Fig. 10 gezeigt, werden im Addierer 68 die neun Differenzwertbestimmungssignale RSi-1j-1, RSi-1j, RSi-1j+1, RSij-1, RSij, RSij+1, RSi+1j-1, RSi+1j, R5i+1j+1, die den acht Pixeln jedes Pixels Pij und seiner Umgebung (innerhalb des 3 · 3-Bildblocks) Pi-ij-1, Pi-1j, Pi-1j+1, Pij-1, Pij+1, Pi+1j-1, Pi+1j, Pi+1j+1 entsprechen, gleichzeitig in die Eingangsanschlüsse clc9 eingegeben; die Logikwerte dieser neun Differenzwertbestimmungssignale werden addiert, wobei der Summenwert von FRSj am Ausgangsanschluß Y ausgegeben wird. Der Komparator 70 vergleicht den Summenwert FRSij vom Addierer 68 mit dem Vergleichsreferenzwert TM (z. B. 5). Nur wenn FRSij > TM ist, wird das Blockdifferenzwertbestimmungssignal RE mit dem logischen Wert "1" ausgegeben.
Fig. 11 ist ein Schaltbild, das die Konfiguration des Addierers 68 in Fig. 10 zeigt. Fig. 12 ist ein Schaltbild, das die Einzelheiten der in Fig. 11 gezeigten Schaltung zeigt. In Fig. 12 umfaßt jede Addierereinheit 68 einen Halbaddierer, wobei A und B die Eingangsanschlüsse darstellen, S den Ausgangsanschluß der Summe darstellt und C den Übertragsausgangsanschluß darstellt.
Für die Differenzpolaritätbestimmungseinheit 40 wurde dieselbe Modifikation vorgenommen, die oben für die Differenzwertbestimmungseinheit 50 vorgenommen wurde.
In der obenerwähnten Ausführungsform wird die Differenzpolarität und der Differenzabsolutwert für den 3 · 3-Pixelblock um das betreffende Pixel ermittelt. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel einer Auswahl der benachbarten Pixel. Andere Verfahren können für diese Auswahl verwendet werden. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist es z. B. möglich, die vier Pixel Pi-1j, Pij-1, Pij+1 und Pi+1j oberhalb unterhalb und neben dem Pixel Pij auszuwählen. In diesem Fall können die Differenzpolaritätbestimmungseinheit 40 und die Differenzwertbestimmungseinheit 50 in der Bewegungbestimmungsschaltung 16 wie in Fig. 13 gezeigt modifiziert werden.
Im folgenden wird die Rauschreduzierungsschaltung erläutert, die die Bewegungserfassungsschaltung verwendet, wie in den Fig. 14 und 15 gezeigt ist.
Fig. 14 ist ein Schaubild, das die Rauschreduzierungsschaltung zeigt, die im MUSE-Decodierer verwendet werden kann. Bei dieser Rauschreduzierungsschaltung wird ein 8-Bit-Fernsehsignal nach der Demodulation und A/D-Umsetzung in den Eingangsanschluß 80 als Eingangsvideosignal VSi eingegeben. Dieses Eingangsvideosignal VSi wird zu einem Eingangsanschluß des Addierers 82 und zu einem Eingangsanschluß des Subtrahierers 84 gesendet. Der andere Eingangsanschluß des Subtrahierers 84 empfängt das Verzögerungsvideosignal VSd, d. h. das Videosignal des vorletzten Rahmens (ein vorheriges Bild im MUSE-Schema) aus dem Rahmenspeicher 86. Im Subtrahierer 84 wird das verzögerte Videosignal VSd vom Eingangsvideosignal VSi subtrahiert, um die Differenz in Pixeleinheiten zu erhalten. Das 9-Bit- Differenzsignal e, das vom Subtrahierer 84 ausgegeben wird, wird zum Koeffizientenmultiplizierer 88 in Form eines ROM (Nachschlagtabelle) gesendet, wo es mit einem Koeffizienten K multipliziert wird. Der Koeffizient K ist keine Konstante. Er wird entsprechend dem Wert der Eingabe auf der Grundlage der in Fig. 15 gezeigten nichtlinearen Eingangs/Ausgang-Eigenschaften gewählt.
Wie in Fig. 15 gezeigt, sind in den Eingang/Ausgang-Eigenschaften des Koeffizientenmultiplizierers 88 der Ausgangswert (korrigierter Differenzwert KE) auf 0 gesetzt, wenn der Eingangswert (Differenzwert E) den oberen Grenzwert Ua überschreitet. Dies ist die sogenannte Begrenzerfunktion, entsprechend welcher dann, wenn der Differenzwert E den oberen Grenzwert Ua überschreitet, der bewegte Bildbereich angenommen wird und der Ausgangswert (korrigierter Differenzwert KE) auf 0 gesetzt wird, so daß das Eingangsvideosignal VSi direkt als das Ausgangsvideosignal VS&sub0; genommen wird. Um die effektive Rauschreduktion für ein Eingangsvideosignal VSi des statischen Bildbereiches, der signifikantes Rauschen enthält, zu verwirklichen, wird dieser obere Grenzwert Ua vorzugsweise so groß wie möglich eingestellt. In der herkömmlichen Rauschreduzierungsschaltung jedoch wird selbst im wirklichen bewegten Bildbereich, wenn die Bewegung klein ist und der Differenzwert E unter den oberen Grenzwert Ua fällt, die Rauschreduktionsoperation nicht durchgeführt, wie sie für das Eingangsvideosignal VSi gewünscht ist, was zu einem Verwischen, einem Restbild oder einer anderen Verschlechterung der Bildqualität führt. Durch Verwendung der Rauschreduzierungsschaltung dieser Erfindung kann jedoch dieses Problem gelöst werden aufgrund der Wirkung der Bewegungserfassungsschaltung, wie im folgenden erläutert wird.
Wie in Fig. 14 gezeigt, wird ein vom Koeffizientenmultiplizierer 88 ausgegebener korrigierter 8-Bit-Differenzwert KE über die Und-Schaltung 96 zum anderen Eingangsanschluß des Addierers 82 gesendet. Der Addierer 82 addiert den korrigierten Differenzwert KE zum Eingangsvideosignal VSi. Das Ausgangssignal des Addierers 82 wird vom Ausgangsanschluß 90 als Ausgangsvideosignal VS&sub0; zum Rahmenspeicher 86 gesendet.
In dieser Rauschreduzierungsschaltung wird die folgende Formel für den Addierer 82 eingerichtet:
VS&sub0; = VSi + KE (1)
Für den Subtrahierer 84 wird folgende Formel eingerichtet:
E = VSi - Z&supmin;¹ * VS&sub0; (2)
wobei Z&supmin;¹ die Verzögerungszeit des Rahmenspeichers 86 darstellt, die im Fall des MUSE-Formats 1/15 s entspricht.
Aus den Formeln (1) und (2) ergibt sich, daß die Eingang/Ausgang-Eigenschaften oder die Übertragungsfunktion zwischen dem Eingangsvideosignal VSi und dem Ausgangsvideosignal VS&sub0; wie folgt ausgedrückt werden können:
VS&sub0;/VSi = (1 + K) / (1 - KZ&supmin;¹) (3)
Wenn andererseits das Rauschen zwischen dem Rauschen Ni, das im Eingangsvideosignal VSi enthalten ist, und dem Rauschen N&sub0;, das im Ausgangsvideosignal VS&sub0; enthalten ist, nicht korreliert ist, werden folgende Eingang/Ausgang-Eigenschaften oder folgende Übertragungsfunktion erhalten:
N&sub0;/Ni = ((1 + K)² / (1 - K²))1/2 (4)
Durch Verwendung dieser Rauschreduzierungsschaltung kann folglich der Störabstand (Signal-Rausch-Verhältnis) um das (1+K/1-K)1/2-fache erhöht werden. Das heißt, der Rauschpegel kann reduziert werden.
In der Rauschreduzierungsschaltung in dieser Ausführungsform sind die Bewegungbestimmungsschaltung 92 und die NICHT-Schaltung 94 parallel zum Koeffizientenmultiplizierer 88 angeordnet. Diese Bewegungerfassungsschaltung 92 kann dieselbe Konfiguration und Funktion besitzen wie die Bewegungbestimmungsschaltung 16 in der obenerwähnten Ausführungsform und bildet zusammen mit dem Subtrahierer 84 und dem Rahmenspeicher 86 die Rauschreduzierungsschaltung.
In der Bewegungbestimmungsschaltung 92, wie in der Ausführungsform, werden die Polarität und der Absolutwert der Differenz in Einheiten von Pixeln zwischen dem vorangehenden Bild und dem Vorgabebild für jedes Pixel und die vorgeschriebenen Nachbarpixel ermittelt. Auf der Grundlage der Ergebnisse der insgesamt durchgeführten Ermittlung für die Gesamtdifferenzpolarität und den Differenzabsolutwert für diese benachbarten Pixel, wird das 1-Bit-Bewegungbestimmungssignal MC erzeugt, das angibt, ob das Pixel im bewegten Bildbereich liegt.
Wenn somit das Bewegungbestimmungssignal MC mit dem logischen Wert "1", das den bewegten Bildbereich darstellt, von der Bewegungerfassungsschaltung 92 ausgegeben wird, wird der korrigierte Differenzwert KE vom Koeffizientenmultiplizierer 88 von der UND-Schaltung 96 maskiert; ohne Addieren des korrigierten Differenzwerts KE am Addierer 82, d. h. ohne Durchfüh rung der Rauschreduktionsprozedur, wird das Eingangsvideosignal VSi direkt als Ausgangsvideosignal VS&sub0; zum Ausgangsanschluß 90 und zum Rahmenspeicher 86 gesendet. Wenn das Bewegungerfassungssignal MC mit dem logischen Wert "0", das den statischen Bildbereich darstellt, von der Bewegungerfassungsschaltung 92 ausgegeben wird, wird der korrigierte Differenzwert KE vom Koeffizientenmultiplizierer 88 über die UND-Schaltung 96 zum Addierer 82 gesendet, wobei der korrigierte Differenzwert KE zum Eingangsvideosignal VSi addiert wird und die Rauschreduktionsprozedur durchgeführt wird.
Wenn der statische Bildbereich vorliegt, kann in der Rauschreduzierungsschaltung das Bewegungbestimmungssignal MC mit dem logischen Wert "0" zuverlässig und unabhängig vom Vorhandensein/Fehlen und von der Stärke des Rauschens aus der Bewegungerfassungsschaltung 92 ausgegeben werden. Folglich kann die Rauschreduktionsprozedur zuverlässig durchgeführt werden. Wenn andererseits der bewegte Bildbereich vorliegt, kann das Bewegungbestimmungssignal MC mit dem logischen Wert "1" zuverlässig und unabhängig von der Stärke des Rauschens von der Bewegungerfassungsschaltung 92 ausgegeben werden. Folglich wird die Rauschreduktionsprozedur unterbunden. Selbst wenn auf diese Weise der obere Grenzwert Ua in den Eingang/Ausgang- Eigenschaften (Fig. 15) für den Koeffizientenmultiplizierer 88 hoch gesetzt ist, kann die in diesem Fall unerwünschte Rauschreduktionsprozedur unterbunden werden, wobei ein Restbild oder eine andere Beeinträchtigung der Bildqualität verhindert werden kann.
Die Bewegungerfassungsschaltung dieser Erfindung ist nicht auf die Rauschreduzierungsschaltung beschränkt. Sie kann ferner in anderen Fällen verwendet werden, wie z. B. in der Y/C-Isolationseinheit eines NTSC-Format-Fernsehempfängers, beim Überblenden/Umschalten des statischen Bildes und des bewegten Bildes im Hochauflösungs-MUSE-Decodierer und dergleichen.
Wie oben erläutert worden ist, wird für die Bewegungerfassungsschaltung dieser Erfindung durch Ermitteln der Polarität und der Größe der Differenz zwischen dem Eingangsvideosignal und dem verzögerten Videosignal für jedes Pixel und seine Nachbarpixel ermittelt, ob ein Pixel im bewegten Bildbereich oder im statischen Bildbereich liegt, auf der Grundlage der Ergebnisse der Ermittlung. Folglich kann eine richtige Bewegungserfassung unabhängig von der Größe der Bewegung, vom Vorhandensein/Fehlen von Rauschen, von der Stärke des Rauschens und dergleichen durchgeführt werden.
In der Rauschreduzierungsschaltung dieser Erfindung wird ferner durch Ermitteln der Polarität und der Größe der Differenz zwischen dem Eingangsvideosignal und dem verzögerten Videosignal für jedes Pixel und seine Nachbarpixel ermittelt, ob ein Pixel im bewegten Bildbereich oder im statischen Bildbereich liegt, auf der Grundlage der Ergebnisse der Ermittlung; auf der Grundlage der Ergebnisse der Ermittlung der Bewegung wird die Rauschreduktionsprozedur für den bewegten Bildbereich unterbunden, während sie im statischen Bildbereich effektiv durchgeführt wird, unabhängig von der Größe der Bewegung. Folglich ist es möglich, ein Restbild oder eine andere Beeinträchtigung der Bildqualität zu verhindern.

Claims

1. Bewegungserfassungsschaltung, mit:

einem Differenzerzeugungsmittel (15), das die Differenz zwischen dem Eingangsvideosignal (VSi) und einem verzögerten Videosignal (VSd) für ein oder mehr Referenzpixel bildet;

einem Differenzpolarität-Bestimmungsmittel (42), das die Polarität der unter Verwendung des Differenzerzeugungsmittels (15) erhaltenen Differenz für jedes Referenzpixel und andere vorgeschriebene Pixel in dessen Umgebung bestimmt und eine Polaritätsbestimmung ausgibt, wenn wenigstens eine vorgeschriebene Anzahl von, jedoch nicht notwendig alle Pixeldifferenzen die gleiche Polarität besitzen;

einem Differenzwert-Bestimmungsmittel (50), das die Größe der unter Verwendung des Differenzerzeugungsmittels abgeleiteten Differenz für jedes Referenzpixel und die anderen vorgeschriebenen Pixel in dessen Umgebung bestimmt, um einen Bestimmungswert auszugeben; und

einem Bewegungsbestimmungsmittel (60), das auf der Grundlage der Ergebnisse der Polaritätsbestimmung und der Bestimmung des Differenzwert-Bestimmungsmittels (50) bestimmt, ob sich das Pixel in einem Bewegungsbereich des Eingangsvideosignals befindet.

2. Bewegungserfassungsschaltung nach Anspruch 1, wobei das Differenzwert-Bestimmungsmittel (50) einen Bestimmungswert ausgibt, wenn eine vorgeschriebene Anzahl von, jedoch nicht alle Pixeldifferenzen einen Wert oberhalb eines vorgeschriebenen Schwellenwertes (TH) besitzen.

3. Bewegungserfassungsschaltung nach Anspruch 1, wobei das Differenzwert-Bestimmungsmittel (50) einen Bestimmungswert ausgibt, wenn eine einstellbare Anzahl (TM) von, jedoch nicht alle Pixeldifferenzen einen Wert oberhalb eines vorgeschriebenen Schwellenwertes (TH) besitzen.

4. Bewegungserfassungsschaltung, mit:

einem Differenzpolarität-Bestimmungsmittel (42), das die Polarität der Differenz, die unter Verwendung des Differenzerzeugungsmittels (15) erhalten wird, für jedes Referenzpixel und andere vorgeschriebene Pixel in seiner Umgebung bestimmt und eine Polaritätsbestimmung ausgibt;

einem Differenzwert-Bestimmungsmittel (50), das die Größe der unter Verwendung des Differenzerzeugungsmittels (15) abgeleiteten Differenz für jedes Referenzpixel und die anderen vorgeschriebenen Pixel in seiner Umgebung bestimmt, um einen Bestimmungswert auszugeben, wenn wenigstens eine vorgeschriebene Anzahl von, jedoch nicht notwendig alle Pixeldifferenzen einen Wert oberhalb eines vorgeschriebenen Schwellenwertes (TH) besitzen; und

einem Bewegungsbestimmungsmittel (60), das auf der Grundlage der Ergebnisse der Polaritätsbestimmung und der Bestimmung des Differenzwert-Bestimmungsmittels bestimmt, ob sich das Pixel in einem Bewegungsbereich des Eingangsvideosignals befindet.

5. Bewegungserfassungsschaltung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Differenzpolarität-Bestimmungsmittel eine Polaritätsbestimmung ausgibt, wenn eine vorgeschriebene Anzahl von, jedoch nicht alle Pixeldifferenzen die gleiche Polarität besitzen.

6. Bewegungserfassungsschaltung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Differenzpolarität-Bestimmungsmittel eine Polaritätsbestimmung ausgibt, wenn eine einstellbare Anzahl von, jedoch nicht alle Pixeldifferenzen die gleiche Polarität besitzen.