FI91029B - Menetelmä ja kytkentäjärjestely kuvaruudulla näytettävän kuvan pysty- ja vaakaresoluution kaksinkertaistamiseksi - Google Patents

Description

91029

Menetelmä ja kytkentäjärjestely kuvaruudulla näytettävän kuvan pysty- ja vaakaresoluution kaksinkertaistamiseksi -Förfarande och kopplingsarrangemang för att dubbla ho-risontal- och vertikalupplösning av en bild som visas pä 5 bildskärmen Tämä keksintö koskee menetelmää ja kytkentää, jolla progressiivisen kuvan kuvaelementtien määrä nelinkertaistetaan käyttäen reunatietoa uusien kuvaelementtien interpoloimises-10 sa.

Lääketieteessä käytetään reaaliaikaisia kuvauksia, joilla tässä tarkoitetaan esim. röntgen- tai ultraäänikuvauksia, joissa tutkittavan kohteen kuva näytetään monitorilla. Sa-15 moin animaatiokuvia tehtäessä käytetään apuna monitoreia.

Yhteistä näille samoin kuin eräille muillekin sovelluksille on se, että monitorilla näytettävä kuva on progressiivisesti pyyhkäisty, ts. kuva pyyhkäistään kerralla ja että kuva on luonteeltaan stationäärinen eli liike on vähäistä. Ongelma 20 näissä sovelluksissa, etenkin ultraäänilaitteiston monito rissa on alhaisesta resoluutiosta johtuva heikohko kuvan laatu, joka osaltaan vaikeuttaa kuvan perusteella tehtäviä päätelmiä. Ilmeinen ratkaisu onkin nostaa kuvaelementtien lukumäärää interpoloimalla tavalla tai toisella uusia ele-25 menttejä alkuperäisten väliin. Tekemällä tämä sekä pys tysuunnassa että vaakasuunnassa saadaan kuva, jossa on nelinkertainen määrä elementtejä. Kuvaelementtien kaksinkertaistaminen voidaan tehdä kahdessa vaiheessa eli kasvattamalla näytetiheyttä erikseen sekä pysty- että vaakasuunnas-30 sa.

Suomalaisessa patenttihakemuksessa FI-37425, Salora Oy, on esitetty eräs menetelmä kuvaelementtien lukumäärän kasvattamiseksi molemmissa suunnissa. Menetelmässä lähtökuvan ele-35 mentit muodostavat ortogonaalisen näytekuvion. Tämä kuvio muutetaan ensin quincunx-näytekuvioksi interpoloimalla ensimmäisessä interpolaattorissa ensimmäiset uudet kuvaelementit alkuperäisten juovien väliin, jolloin uudet elementit 2 muodostavat uusia vaillinaisia juovia. Näin saatu quincunx-näytekuvio muunnetaan sitten ortogonaaliseksi näytekuvioksi interpoloimalla toisessa interpolaattorissa taas uudet kuva-elementit sekä alkuperäisten juovien että uusien juovien 5 kuvaelementtien väliin, jolloin elementtien tiheys sekä pysty- että vaakasuunnassa on kaksinkertaistunut. Tämä menetelmä sopii käytettäväksi sekä kentän sisällä että kuvan sisällä . Jälkimmäisessä tapauksessa kuva on muutettava progressiiviseksi lomittelemattomaksi kuvaksi jollain tunnetulla 10 tavalla. Tässä menetelmässä samoin kuin suuressa osassa tunnettuja menetelmiä ei käytetä erillistä reunan tunnistusta ja sen tuloksen mukaan valittavaa interpolaattoria, vaan reuna yritetään ottaa huomioon vertailemalla näyte-ehdokasta naapureihin ja käyttämällä rajoituksia näytearvolle. Reunan 15 tunnistuksen poisjättäminen yksinkertaistaa menetelmiä, koska voidaan käyttää kiinteitä algoritmeja.

Reunan tunnistus on kuitenkin ensiarvoisen tärkeää kohteen tunnistamisessa. Ensinnäkin ihmissilmä katsoessaan tuntema-20 tonta kohdetta tarkastelee ensin sen ääriviivoja. Toiseksi ääriviivojen hahmottamisen jälkeen suoritetaan muotoanalyysi ja tunnistus. Kolmanneksi monet kuvat, jollaisia ovat esim. ultraäänilaitteiden monitorien kuvat, eivät sisällä selviä konkreettisia kohteita ja näiden kuvien käsittäminen riippuu 25 niiden rakenneominaisuuksista, joka on läheisessä yhteydessä reunan tunnistukseen. Niinpä voidaan sanoa, että reunan tunnistus on mahdollisesti kuva-analyysin tärkein osa. Katsoessamme kohdetta katsomme siinä olevia reunoja ja kulmia ja niiden sahalaitaisuutta ja terävyyttä. Tämän vuoksi on tär-30 keätä tunnistaa paikallinen kuvasisältö ja interpoloida sen mukaan. Sahalaitaisuus, viivan katkeaminen ja reuna-alueiden epäterävyys ja kuvan yksityiskohtien hämärtyminen, mikä on tyypillistä kiinteää algoritmia käyttäville tunnetuille menetelmille, riippuu suuresti reuna-alueen suunnasta.

Erään reuna-adaptiivisen menetelmän on esittänyt T. Doyle et ai.. Siinä käytetään suuntariippuvaa mediaanisuodatinta DDMF (Direction Dependent Median Filter). Reunan määritys perus- 35 91029 3 tuu korrelaatiomittauksiin, joissa lasketaan toiminta-ikkunassa kulloinkin kahden näytteen absoluuttinen ero. Ulottuvuutta, joksi määritellään suurimman ja pienimmän absoluuttisen eron arvo, käytetään korrelaation mittana. Jos 5 ulottuvuus on pieni, ovat eri suuntien vasteet lähellä toisiaan, mikä tarkoittaa ei selvästi tunnistettavaa reunaa.

Jos ulottuvuus on suuri, on oletettavaa, että korrelaatio on voimakas reunan suunnassa ja heikko muissa suunnissa ja absoluuttisista eroista voidaan päätellä reunan suunta. Mene-10 telmän suurin heikkous on se, ettei se kykene tunnistamaan yhden pikselin levyistä viivaa tasaisella taustalla.

Eräs kehittynyt reunan tunnistusmenetelmä on esitetty suomalaisessa patenttihakemuksessa FI-916195. Siinä käytetään 15 6*3-reunantunnistusikkunaa, jota käyttäen lasketaan interpo-loitavan pisteen naapurustossa reunaestimaatit. Reunan tunnistus perustuu ikkunassa laskettavien absoluuttisten ero-signaalien summaamiseen ja niiden vastesignaalien keskinäiseen suuruusjärjestykseen. Reunat voidaan tunnistaa yh-20 deksässä suunnassa, jotka ovat 26, 34, 45, 64, 90, 116, 135, 146 ja 154 astetta. Reunantunnistuksessa käytetään hyväksi sitä tietoa, että jos ikkunan sisällä on reuna, niin kahden pikselin erotus on hyvin pieni reunan suunnassa ja vastaavasti suuri reunan yli. Toisin sanoen minimivaste saadaan 25 suurella todennäköisyydellä reunan suunnasta. Vaikka interpoloinnissa käytetään vain interpoloitavan pisteen ylä- ja alapuolella olevaa juovaa, käytetään interpoloimissuunnan määrityksessä pikseleitä, jotka sijaitsevat kahdella edeltävällä ja kahdella seuraavalla juovalla, joten reunatiedon 30 valinnassa käytetään suurta määrää, yhteensä 40 kappaletta pikseleitä. Tämä aikaansaa todennäköisyyden oikeasta reuna-tiedosta hyvin suureksi. Kuvattu menetelmä on erityisesti tarkoitettu käytettäväksi lomitellussa kuvassa ja interpolointi on kolmiulotteista, koska käytetään myös kentän si-35 säänsyöttöä. Tämä menetelmä on kuitenkin tarpeettoman raskas progressiivisen kuvan näytetaajuuden kasvattamiseen.

4 Tämä keksinnön tavoitteena on saada aikaan menetelmä orto-gonaalisen kuvan näytetaajuuden nelinkertaistamiseksi, jolla aikaansaadun kuvan reuna-alueet eivät huonone ja joka on mahdollisimman yksinkertainen toteuttaa. Menetelmässä siis 5 tutkitaan, mikä on reunan suunta ja valitaan reunatiedon mukaan käytettävä interpolaattori. Oikean interpoloimissuun-nan selvittämiseksi täytyy siten saada luotettava reunatieto interpoloitavan pikselin ympäristöstä.

10 Menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on sanottu patenttivaatimuksessa 1 ja kytkentäjärjestelylle se, mitä on sanottu patenttivaatimuksessa 12.

Menetelmässä käytetään 3*3-ikkunassa toimivaa operaattoria 15 ja operaattoreita on neljä: pystysuora (vertical), vaakasuora (horizontal), positiivinen diagonaali (positive diagonal) ja negatiivinen diagonaali (negative diagonal). Kun ikkunan elementtejä merkitään merkinnällä flf f2, f3...f9, jossa fj sijaitsee ikkunan vasemmassa yläreunassa ja f9 ikku-20 nan oikeassa alareunassa ja muut merkinnät kulkevat riveittäin ikkunassa, voidaan operaattoreita merkitä: horizontal = max(l f5-f2l ,1 f5-fel ) - max_min(f4,f5,f6) vertical = max(l f5—fJ ,1 f5-f6l ) - max_min(f2,f5,f8) 25 positive diagonal= max(l f5—fχΙ ,1 fs-fj ) - max_min(f3,f5,f7) negative diagonal= max(l f5—f3I ,1 f5—f7I ) - max_min(fj,f5,f9)

Kunkin operaattorin vasteet lasketaan aina yhtä kuvaelementtiä kohden ja kun ne on laskettu, Hukutetaan ikkunaa 30 eteenpäin ja lasketaan vasteet seuraavan kuvaelementin kohdalla. Jokaisen elementin kohdalla lasketaan siis neljä vastetta. Näistä neljästä vasteesta haetaan kulloinkin maksimi-vaste, joka mahdollisesti kynnystetään. Jos maksimivasteen arvo on suurempi kuin valittu kynnysarvo, esim. 20-50, on 35 ikkunan sisällä reuna maksimivasteen suunnassa. Jos maksimi-vasteen arvo on alempi kuin kynnysarvo, ei ikkunan sisällä ole reunaa. Reunatiedoksi voidaan edullisesti valita myös suoraan maksimivasteen suunta, jolloin kynnysarvo on 0. Näin 91029 5 jatketaan ja saadaan 3*3-ikkuna/ jonka jokaisen elementin kohdalla on laskettu reunatieto. Ikkunan keskimmäisen elementin kohdalle on interpoloitava kolme uutta kuvaelementtiä siinä olevan alkuperäisen kuvaelementin viereen. Käytännössä 5 ikkunaa ei luonnollisestikaan liu'uteta vaan siihen johdetaan kolme peräkkäistä juovaa, jolloin ikkuna pysyy paikallaan mutta näytteet siinä liukuvat. Vasteiden laskennan ja ikkunan pikseleiden reunatietojen määrityksen jälkeen tehdään konsistenssitarkastus, jonka mukaan määräytyy interpo-10 lointitapa.

Konsistenssitarkastus voidaan tehdä usealla eri tavalla. Edullisen suoritusmuodon mukaan tutkitaan, missä suunnassa on eniten reunatietoja ja interpoloidaan tämän suunnan mu-15 kaan. Tätä voidaan muuntaa siten, että lasketaan reunatieto-jen kokonaislukumäärä ja asetetaan ehdoksi, että reunatieto-ja on oltava enemmän kuin määrätty lukumäärä esim. 4 kappaletta. Jos reunatietoja on vähemmän, oletetaan kuva tasaiseksi ja voidaan käyttää pikselin kopioimista. Kohinan ym.

20 vaikutusta voidaan vähentää lisäehdolla, että jos keskimmäi nen pikseli ei ole reunapikseli ja ympärillä olevat ovat, asetetaan myös keskimmäinen pikseli reunapikseliksi. Vastaavasti, jos keskimmäinen on reunapikseli ja ympärillä olevat pikselit eivät ole, poistetaan keskimmäinen reunapikseli.

25 Tämä vähentää kohinan vaikutusta. Kun lopullinen reunatieto on saatu, interpoloidaan saadun tiedon mukaan.

Eräs mahdollinen tapa interpoloida on luoda uudet arvot jokaiselle uudelle kuvapisteelle käyttäen naapurinäytteiden 30 keskiarvoja ja mukaan otettavat tunnetut näytteet määräytyvät reunatiedon mukaan. Tämä tapa edellyttää kuitenkin tarkempaa reunatiedon tarkistamista kuin edellä on esitetty. Reunatiedon oikeellisuus on tarkastettava jokaisessa suunnassa ja sidottava ympäristön reunatietoon. Yksittäisen pik-35 selin reunatieto ei saa merkittävästi erota ympäristön reu-natiedosta.

6

Keksintöä selostetaan havainnollisemmin viitaten oheisiin kuvioihin, joissa: kuva 1 esittää reunan 3*3-tunnistusikkunaa ja mahdollisia reunan suuntia, 5 kuva 2 esittää, miten ikkunaa liikutetaan yhden pikselin reunatiedon määräämiseksi kuva 3 esittää tunnistusikkunaa, jossa on merkitty tunnetut näytteet, kuva 4 kuvaa interpolointiin käytettäviä pikseleitä ja 10 interpoloimistapaa eri reunatiedoilla, * kuva 5 kuvaa vaihtoehtoista interpoloimistapaa eri reuna-tiedoilla .

Kuvassa 1 on esitetty suunnat, joissa oleva reuna voidaan 15 käytetyllä 3*3-maskilla havaita. Kuviossa a on reuna verti-kaalisuunnassa, kuviossa b reuna on vaakasuunnassa, kuviossa c reuna määritellään positiivisesti diagonaaliseksi ja kuviossa c negatiivisesti diagonaaliseksi.

20 Kuviossa 2 kuvataan, miten 3*3-ikkunaa liikutetaan reunatiedon laskemiseksi. Ympyröillä on merkitty progressiivisen kuvan tunnettuja pikseleitä ja neliöillä, joiden sisällä on kysymysmerkki (?), on kuvattu pikseleitä, jotka on interpo-loitava näytetiheyden kaksinkertaistamiseksi. Tässä kuvassa 25 tarkastellaan tapausta, jossa on interpoloitava juuri kyseiset pikselit, luonnollisesti jokaiseen ruutuun on interpoloitava kolme lisäpikseliä. Jotta ruutuun 2 voidaan interpo-loida uudet pikselit käyttäen tämän ruudun tunnettua pikse-liä ja välittömiä tunnettuja naapuripikseleitä, on saatava 30 selville jokaisen pikselin reunatieto, ts. reunatieto 3*3-ikkunan B jokaisesta tunnetusta ympyrällä merkitystä pikse-listä. Reunatiedon laskennassa käytetään 3*3-ikkunaa A, jota liu'utetaan kuvassa vasemmalta oikealle ja alaspäin eli käytännössä ikkunan sisääntulona on kolmen peräkkäisen juovan 35 näytteet. Kun on laskettava ruudun 1 pikselin reunatieto, jota on merkitty ympyrän sisällä olevalla E-kirjaimella, on ikkuna A kuvan osoittamassa asemassa. Kun on laskettava ruudun 2 pikselin reunatieto, liu'utetaan ikkunaa A pikselin

II

91029 7 verran oikealle. Tällä tavalla lasketaan kaikki ikkunan B pikseleiden reunatiedot.

Oletetaan nyt, että ikkuna A on kuvan 2 osoittamassa asemas-5 sa. Ikkunan sisällä on yhdeksän tunnettua pikseliä, joita voidaan merkitä kuvan 3 vastaavan ikkunan mukaisesti kirjaimilla t\, f2/ f3, f«, f5, f6, f7f fe ja f9· Pikselin f5, jota kuvassa 2 vastaa ruudun 1 ympyrä, reunatieto E on selvitettävä. Reunan tunnistus tehdään neljällä sanotussa 3*3-ik-10 kunassa toimivalla operaattorilla, jotka suorittavat seuraa-vat toiminnot: horizontal = max(l f5-f2l /1 fs-fj ) - max_min(f4,f5,f6) vertical = max(l f5-fj ,1 f5-f6l ) - max_min(f2,f5,fe) positive diagonal= max(l f 5—f il ,1 f 5—f 9I ) - max_min(f3,f5,f7) 15 negative diagonal= max(l f5—f3I ,1 f5-f7l ) - max_min(f1,f5,f9)

Operaattoreiden operaation tuloksena saadaan vasteet neljässä suunnassa, jotka on esitetty kuvassa 1. Operaattoreita on siis neljä: pystysuora, vaakasuora, positiivinen diagonaali 20 (45°) ja negatiivinen diagonaali (135°). Kunkin operaattorin vasteet lasketeaan siis absoluuttisten erotusten ja ja funktioiden max( ) ja max_min( ) avulla. Max( ) antaa suurimman arvon kahdesta sisäänmenosta (erotusten itseisarvosta) ja max_min ( ) antaa erotuksen suurimman ja pienimmän sisään-25 menoarvon välillä. Näiden avulla laskettu operaattorin vaste kussakin suunnassa on siten max( ):n ja max_min( ):n erotus. Periaatteena on se, että operaattorin ensimmäinen termi tutkii, mikä on muutos mentäessä tutkintasuunnan yli ja mikä on muutos tutkintasuunnassa. Jos ensimmäinen termi on suuri ja 30 jälkimmäinen pieni, on todennäköisyys suuri siitä, että reuna on ko. suunnassa.

Kun yhden pikselin, esimerkiksi pikselin 1, kohdalla kuvassa 2 on vasteet laskettu edellä esitetyllä tavalla, on saaduis-35 ta neljästä vastearvosta valittava yksi lopulliseksi suunta-arvoksi. Eräs mahdollisuus on valita suurin vastearvo ja kynnystää se sopivasti valittuun kynnysarvoon. Jos vastearvo ylittää kynnysarvon eli ulostulo kynnystäjästä on looginen δ 1, tulee päätökseksi, että ikkunan sisällä tämän pikselin kohdalla on reuna suurimman vastearvon osoittamassa suunnassa. Jos ulostulo on looginen 0, tulee päätökseksi, että ikkunan sisällä ei tällä kohdalla ole reunaa eli kuva on ta-5 sainen. Sopiva kynnysarvo voisi olla välillä 20-50 ja se haetaan kokeellisesti kuvasekvensseillä. Toinen, parempi tapa, jota käytetään jäljempänä selostuksessa, on se, että yksikertaisesti valitaan suurin vastearvo ja tehdään päätös, että reuna on sen suunnassa. Tämä tarkoittaa itse asiassa 10 sitä, että kynnysarvo on 0. Olkoon suurin vastearvo suunnassa positive diagonal (45°) ja tämä reunan suuntatieto pannaan muistiin. On mahdollista, ettei selvää reunaa ole lainkaan, jolloin muistiin tallennetaan tieto "ei reunaa". Reunan suuntaa pikselin 1 kohdalla kuvassa 2 on merkitty nuo-15 lella 4.

Edellä esitetyllä tavalla lasketaan ikkunaa A siirtämällä jokaisen ikkunan B tunnetun pikselin reunatieto eli saadaan selville reunan suunta jokaisen pikselin kohdalla. Kun tämä 20 on tehty, suoritetaan konsistenssitarkastus. Tarkastuksessa, joka on käytännössä alipäästösuodatus, valitaan interpoloi-missuunta, jonka mukaan interpoloidaan ikkunan keskimmäisen pikselin viereen uudet pikselit, joita 3*3-ikkunassa B on ruudussa 2 merkitty kysymysmerkillä. Konsistenssitarkastus 25 voidaan suorittaa esimerkiksi seuraavalla tavalla: -lasketaan 3*3-alueessa B reunatietojen kokonaislukumäärä N eli lasketaan, montako suuntatietoa on eri suunnissa ja summataan luvut ts.

N = Evertikaalisuunta + Ehorisont. suunta + 30 Epositive diagonal + Enegative diagonal

Luvun N suurin arvo on tietysti 9, koska ikkunassa on 9 pik-seliä, joille reunatieto on laskettu. Jos luku N on pienempi kuin 4, pidetään ikkunan kuva-alaa tasaisena, joten voidaan käyttää yksinkertaisesti pikselin kopioimista, eli kysymys-35 merkillä (?) merkityiksi näytteiksi siirretään ikkunan keskimmäinen pikseli. Jos luku on yhtä suuri tai suurempi lasketaan, missä ryhmistä Evertikaalisuunta, Ehorisont. suunta, Epositive diagonal, Eiegative diagonal, on eniten reuna- ti 91029 9 tietoja, ja interpoloidaan sen suunnassa. Esimerkiksi jos ryhmä Epositive diagonal on suurin, interpoloidaan suunnassa 45°.

5 Interpoloimissuunnan valinta voidaan tehdä myös muulla tavalla kuin edellä esitetyllä.

Kun interpoloimissuunta on reunatietojen avulla valittu, suoritetaan uusien pikseleiden interpolointi. Tämä tapahtuu 10 edullisessa suoritusmuodossa kuvan 4 mukaisesti. Kuviot 4a, b, c ja d esittävät, miten uusien pikselien interpolointi tapahtuu reunatietojen perusteella lasketussa suunnassa.

Ohuet nuolet kuvaavat 2-pisteen lineaarista interpolointia ja paksut nuolet alkuperäisen näytteen siirtoa. Neliö, jonka 15 sisällä on musta piste, esittää alkuperäistä näytettä ja pisteetön neliö interpoloitavaa näytettä. Jos konsistenssi-tarkastuksessa on reunan suunnaksi tullut vertikaalinen tai horisontaalinen suunta, muodostetaan uudet näytteet yksinkertaisesti siirtämällä niiksi alkuperäisen näytteen arvo, 20 kuten kuviot a ja b osoittavat. Jos reunan suunnaksi on tullut positiivinen diagonaali (45°), muodostetaan kuvion c uudet näytteet siirtämällä niiksi alkuperäisen näytteen arvo mutta alkuperäinen näyte korvataan sen yläpuolella ja vasemmalla puolella olevan alkuperäisen näytteen keskiarvolla (2-25 pisteen lineaarinen interpolointi). Jos reunan suunnaksi on tullut negatiivinen diagonaali (135°), muodostetaan kuvion d ne uudet näytteet, jotka muodostavat uuden juovan näytteet, siirtämällä niiksi alkuperäisen näytteen arvo ja alkuperäisen näytteen viereen tuleva näyte muodostetaan alkuperäisen 30 näytteen yläpuolella ja oikealla puolella olevan alkuperäisen näytteen keskiarvolla (2-pisteen lineaarinen interpolointi ) .

Edellä esitetyllä tavalla voidaan 3*3-ikkunaa siirtämällä, 35 reunatiedot laskemalla ja konsistenssitarkastus tekemällä interpoloida uusia näytteitä niin, että alkuperäisen progressiivisen kuvan näytetiheys on kaksinkertaistunut. Esitetyllä interpolointitavalla ei kuva hämärry eikä porrasmai- 10 suusvirheitä synny. Haluttaessa voidaan interpoloinnin yhteyteen liittää reunankorostus eli tehdä tummat reunat tummemmiksi ja kirkkaat reunat kirkkaammiksi.

5 Toinen suoritusmuoto interpoloimiseksi on esitetty kuvassa 5. Tässä tavassa luodaan uudet näytearvot jokaiselle näytteelle, joten näytteen siirtoa ei käytetä kuten kuvan 4 suoritusmuodossa. Lisäksi alkuperäinen näyte säilyy. Kuvioissa 5a-5d merkitsevät nuolet sitä, että niiden lähtöpisteiden 10 tunnettujen näytteiden keskiarvo on uusi interpoloitu näyte nuolien kärkien kohdalle. Jos konsistenssitarkastus on antanut reunan suunnaksi "vertikaalinen", interpoloidaan kuvion 5a mukaisesti alkuperäisen näytteen oikelle puolelle samalle juovalle uusi näyte tunnettujen naapurinäytteiden keskiarvo-15 na, suoraan alapuolelle uudelle juovalle interpoloidaan uusi näyte vertikaalisuunnan tunnettujen naapurinäytteiden keskiarvona ja vinosti alapuolelle uudelle juovalle muodostettava kolmas näyte saadaan alapuolisen juovan tunnettujen naapurinäytteiden keskiarvona.

20

Jos reunan suunta on horisontaalinen, muodostetaan kuvion 5b mukaisesti näytteet samoin kuin kuviossa 5a, paitsi että kolmas interpoloitu näyte saadaan seuraavan vertikaalilinjän tunnettujen naapurinäytteiden keskiarvona.

25

Jos reunan suunta on positiivinen diagonaali, muodostetaan kuvion 5c mukaan samalle juovalle viereen uusi näyte tämän juovan tunnettujen naapurinäytteiden keskiarvona. Suoraan alapuolelle uudelle juovalle muodostetaan näyte ylä- ja ala-30 puolella olevien tunnettujen näytteiden keskiarvona ja vinosti alapuolelle uudelle juovalle muodostetaan uusi näyte positiivisessa diagonaalisuunnassa olevien tunnettujen näytteiden keskiarvona. Lopuksi jos reunan suunta on negatiivinen diagonaali, muodostetaan uudet näytteet siten, että tun-35 netun näytteen jälkeen muodostetaan uusi näyte sen tunnettujen saman juovan naapurinäytteiden keskiarvona, alapuolinen näyte uudelle juovalle muodostetaan sen ylä- ja alapuolella olevien tunnettujen näytteiden keskiarvona. Kolmas uusi li 91029 11 näyte muodostetaan alaviistoon uudelle juovalle negatiivisessa diagonaalisuunnassa olevien tunnettujen näytteiden keskiarvona. Kaksi viimeistä tapausta eroavat siten vain uuden juovan jälkimmäisen näytteen muodostuksen suhteen.

5

Kaikissa kuvioiden 5a-5d tapauksissa alkuperäiset näytteet säilyvät, joten tältä osin on mahdollista jäljitellä HDTV-standardin mukaista kuvaa, jossa quincunx-alinäytteistetty kuva palautetaan ortogonaaliseksi. Näiden kuvioiden mukainen 10 interpolointi on hankalampi suorittaa kuin kuvan 4 mukainen ja se edellyttää tarkempaa reunatiedon tarkastamista kuin kuvan 4 tapauksessa. Reunatiedon oikeellisuus on tarkastettava joka suunnassa ja sidottava ympäristön reunatietoon. Yksittäisen pikselin reunatieto ei saa erota ympäristön reu-15 natiedosta merkittävästi.

Patenttivaatimukset kohdistuvat myös kytkentäjärjestelyyn, jolla edellä esitetty menetelmä voidaan toteuttaa. Ammattimiehelle on selvää, että toteutus voidaan suorittaa suoja-20 piirissä pysyen lukuisilla eri tavoilla digitaalisia signaa-liprosessoreita, interpolaattoreita ja juovamuisteja käyttäen, joten kytkennän yksityiskohtaista kuvausta ei katsota tarpeelliseksi.

25 Patenttivaatimusten piirissä pysyen voidaan menetelmä to teuttaa lukuisilla eri tavoilla. Reunatietojen selvittämisen jälkeen voidaan konsistenssitarkastus tehdä muillakin tavoilla kuin esitetyllä ja interpolointiin mukaanotettavat tunnetut pikselit voidaan valita toisellakin tavalla. Saadun 30 reunatiedon oikeellisuutta voidaan varmentaa jollakin ammattimiehen tuntemalla tavalla. Olennaista on kuitenkin se että vasteet lasketaan 3*3-ikkunassa esitetyllä tavalla.

Claims (22)

12

1. Menetelmä katodisädeputkella näytettävän orto-gonaalisesti näytteistetyn progressiivisen kuvan näytetihey-den kaksinkertaistamiseksi pysty- ja vaakasuunnassa, 5 tunnettu siitä, että - kulloinkin kolme peräkkäistä juovaa johdetaan samanaikaisesti 3*3-näyteikkunaan, jolloin hetkellisesti ikkunan ensimmäisellä rivillä on ensimmäisen juovan kolme peräkkäistä näytettä flf f2 ja f3, toisella rivillä on seuraavan juovan 10 kolme peräkkäistä näytettä fA, f5, f6 ja kolmannella rivillä on kolmannen juovan kolme peräkkäistä näytettä f7, f8 ja f9, - lasketaan ikkunan näytearvoista operaattorivasteet neljässä suunnassa, jotka operaattorit toteuttavat kaavat vaakasuunta = max(l f5-f2l /1 fs-fel ) - max_min(f A,f5,f6) 15 pystysuunta = max(l f5—fJ ,1 fs-fj ) - max_min(f2,f5,fe) 45°-suunta = max(l fs-fj ,1 f5-f9l ) - max_min(f3,f5,f7) 135°-suunta = max(l f5—f3I ,1 f5-f7l ) - max_min(fi,f5,f9), joissa max_min( ) tarkoittaa suluissa olevista arvoista suurimman ja pienimmän erotusta, 20. valitaan ikkunan keskimmäisen näytteen reunatiedoksi suun ta, jonka operaattorivaste on suurin, jolloin reunatieto ilmaisee kuvassa olevan reunan suunnan näytteen kohdalla - suoritetaan 3*3-ikkunassa, jonka näytteiden reunatieto on tunnettu, keskimmäisen näytteen reunatiedon oikeellisuuden 25 tarkastus ikkunan näytteiden reunatietojen perusteella, jolloin saadaan keskimmäisen näytteen lopullinen reunatieto, - saadun lopullisen reunatiedon mukaan valitaan interpolaat-torit, jotka interpoloivat yhden uuden näytteen keskimmäisen näytteen perään samalle juovalle sekä peräkkäiset toisen ja 30 kolmannen uuden näytteen edellisen juovan perään muodostettavalle uudelle juovalle siten, että toinen uusi näyte on samassa horisontaalipositiossa kuin keskimmäinen näyte.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 35 tunnettu siitä, että verrataan suurimman operaatto-rivasteen arvoa kynnysarvoon ja sen ylittäessä kynnysarvon asetetaan keskimmäisen näytteen reunatiedoksi suurimman ope- II 91029 13 raattorivasteen suunta ja sen alittaessa kynnysarvon ei reu-natietoa ole.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että kynnysarvo on välillä 20-50.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reunatiedon oikeellisuuden tarkastuksessa 10. lasketaan, kuinka monta näytteiden reunatietoa on kussakin suunnassa ( Evaakasuunta, pystysuunta, E45°-suunta, El35°-suunta) ja valitaan ikkunan keskimmäisen näytteen lopulliseksi reunatiedoksi se suunta, jossa on eniten reuna-tietoja . 15

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lasketaan 3*3-ikkunan näytteiden reunatietojen kokonaislukumäärä N (N = Evaakasuunta + pystysuunta + E4 5°-suunta + El35° -suunta) ja jos lukumäärä 20. on suurempi kuin valittu luku (esim. 3), hyväksytään valittu lopullinen reunatieto.

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että kun lopullinen reunatieto antaa reunan suunnaksi "vaakasuunta" tai "pystysuunta", muodostetaan uudet näytteet asettamalla niiden arvoksi keskimmäisen näytteen arvo.

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun lopullinen reunatieto antaa reunan suunnaksi "45°-suunta", muodostetaan ensimmäinen, toinen ja kolmas uusi näyte asettamalla niiden arvoksi ikkunan keskimmäisen näytteen arvo ja keskimmäinen näyte korva-35 taan sen yläpuolella ja vasemmalla puolella olevan tunnetun näytteen keskiarvolla. 14

8. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun lopullinen reunatieto antaa reunan suunnaksi "135°-suunta", muodostetaan toinen ja kolmas uusi näyte asettamalla niiden arvoksi keskimmäisen näyt- 5 teen arvo ja ensimmäinen uusi näyte muodostetaan keskimmäisen näytteen yläpuolella ja oikealla puolella olevan tunnetun näytteen keskiarvona.

9. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että kun lopullinen reunatieto antaa reunan suunnaksi "pystysuunta", interpoloidaan ensimmäinen uusi näyte saman juovan tunnettujen välittömien naapurinäyt-teiden keskiarvona, toinen uusi näyte interpoloidaan verti-kaalisuunnan tunnettujen välittömien naapurinäytteiden kes-15 kiarvona ja kolmas uusi näyte saadaan sen alapuolisen juovan tunnettujen välittömien naapurinäytteiden keskiarvona.

10. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun lopullinen reunatieto antaa 20 reunan suunnaksi "vaakasuunta", interpoloidaan ensimmäinen uusi näyte saman juovan tunnettujen välittömien naapurinäytteiden keskiarvona, toinen uusi näyte interpoloidaan verti-kaalisuunnan tunnettujen välittömien naapurinäytteiden keskiarvona ja kolmas uusi näyte saadaan seuraavan vertikaali-25 linjan tunnettujen välittömien naapurinäytteiden keskiarvona .

11. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun lopullinen reunatieto antaa 30 reunan suunnaksi "45°-suunta", interpoloidaan ensimmäinen uusi näyte saman juovan tunnettujen välittömien naapurinäytteiden keskiarvona, toinen uusi näyte interpoloidaan samassa vertikaalisuunnassa olevien välittömien tunnettujen naapurinäytteiden keskiarvona ja kolmas uusi näyte interpoloidaan 35 positiivisessa diagonaalisuunnassa (45°) olevien välittömien tunnettujen naapurinäytteiden keskiarvona. 91029 15

12. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun lopullinen reunatieto antaa reunan suunnaksi "135°-suunta", interpoloidaan ensimmäinen uusi näyte saman juovan tunnettujen välittömien naapurinäyt- 5 teiden keskiarvona, toinen uusi näyte interpoloidaan samassa vertikaalisuunnassa olevien välittömien tunnettujen naapu-rinäytteiden keskiarvona ja kolmas uusi näyte interpoloidaan negatiivisessa diagonaalisuunnassa (135°) olevien välittömien tunnettujen naapurinäytteiden keskiarvona. 10

13. Kytkentäjärjestely katodisädeputkella näytettävän ortogonaalisesti näytteistetyn progressiivisen kuvan näyte-tiheyden kaksinkertaistamiseksi pysty- ja vaakasuunnassa, tunnettu siitä, että kytkentään kuuluu: 15. ensimmäinen 3*3-näyteikkunassa toimiva piiri, jonka tulona on samanaikaisesti kulloinkin kolme peräkkäistä juovaa, jolloin hetkellisesti ikkunan ensimmäisellä rivillä on ensimmäisen juovan kolme peräkkäistä näytettä flf f2 ja f3, toisella rivillä on seuraavan juovan kolme peräkkäistä näytettä 20 fa, f 5, f e ja kolmannella rivillä on kolmannen juovan kolme peräkkäistä näytettä f7, f8 ja f9, operaattorivasteiden laskentapiiri, jonka tulona on 3*3-näyteikkunapiirin näytearvot ja joka laskee näytearvoista operaattorivasteet neljässä suunnassa ja jonka operaattorit 25 toteuttavat kaavat vaakasuunta = max(l fs-fj rl fs-fj ) - max_min(f4,f5,f6) pystysuunta = max(l f5-fj ,1 fj-fJ ) - max_min( f2, f3,f8) 45°-suunta = max(l fs-fj ,1 fj-f^ ) - max_min(f3,f5,f7) 135°-suunta = max(l f5-f3l ,1 fs-f7l ) - max_min(fi,f5,f9), 30 joissa max_min( ) tarkoittaa suluissa olevista arvoista suurimman ja pienimmän erotusta, - valintapiiri, joka valitsee ikkunan keskimmäisen näytteen reunatiedoksi suunnan, jonka operaattorivaste on suurin, - reunatiedon oikeellisuuden tarkastuspiiri, joka toimii 35 toisessa 3*3-ikkunassa, jonka näytteiden reunatieto on las kettu ja joka tarkastaa keskimmäisen näytteen reunatiedon oikeellisuuden ikkunan muiden näytteiden reunatietojen pe- 16 rusteella, jolloin piirin lähtö on keskimmäisen näytteen lopullinen reunatieto, - interpolaattorit, jotka saadun lopullisen reunatiedon mukaan interpoloivat yhden uuden näytteen ikkunan keskimmäisen 5 näytteen perään samalle juovalle sekä peräkkäiset toisen ja kolmannen uuden näytteen edellisen juovan perään muodostettavalle uudelle juovalle siten, että toinen uusi näyte on samassa horisontaalipositiossa kuin keskimmäinen näyte.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen kytkentäjärjestely, tunnettu siitä, että operaattorivasteiden laskenta-piiriin on kytketty vertailuelin, jonka tuloina on suurimman operaattorivasteen arvo sekä valittu kynnysarvo ja vasteen arvon ylittäessä kynnysarvon asettaa vertailuelimen lähtö 15 ensimmäisen ikkunan keskimmäisen näytteen reunatiedoksi suurimman operaattorivasteen suuntatiedon.

15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen kytkentäjärjestely, tunnettu siitä, että toiseen ikkunaan lii- 20 tetty reunatiedon oikeellisuuden tarkastuspiiri laskee, kuinka monta näytteiden reunatietoa on kussakin suunnassa ja piirin lähtö asettaa ikkunan keskimmäisen näytteen lopulliseksi reunatiedoksi sen suunnan, jossa on eniten reunatieto ja . 25

16. Patenttivaatimuksen 13 tai 15 mukainen kytkentäjärjestely, tunnettu siitä, että kun reunatiedon oikeellisuuden tarkastuspiirin lähtö on asettanut toisen ikkunan keskimmäisen näytteen lopulliseksi reunatiedoksi "vaa- 30 kasuunta" tai "pystysuunta", asettaa interpolaattori toisen ikkunan ensimmäisen, toisen ja kolmannen uuden näytteen arvoksi keskimmäisen näytteen arvon,

17. Patenttivaatimuksen 13 tai 15 mukainen kytkentä-35 järjestely, tunnettu siitä, että kun reunatiedon oikeellisuuden tarkastuspiirin lähtö on asettanut toisen ikkunan keskimmäisen näytteen lopulliseksi reunatiedoksi "45°-suunta", asettaa interpolaattori ensimmäisen, toisen ja koi- 91029 17 mannen uuden näytteen arvoksi ikkunan keskimmäisen näytteen arvon ja 2-pisteen interpolaattorin lähtö, jonka tuloina on toisen ikkunan keskimmäisen näytteen yläpuolella ja vasemmalla puolella oleva tunnettu näyte, on uusi keskimmäisen 5 näytteen arvo.

18. Patenttivaatimuksen 13 tai 15 mukainen kytkentäjärjestely, tunnettu siitä, että kun reunatiedon oikeellisuuden tarkastuspiirin lähtö on asettanut toisen ikku- 10 nan keskimmäisen näytteen lopulliseksi reunatiedoksi "135°-suunta", siirtää interpolaattori toiseksi ja kolmanneksi uudeksi näytteeksi keskimmäisen näytteen arvon ja 2-pisteen interpolaattorin lähtö, jonka tuloina on keskimmäisen näytteen yläpuolella ja oikealla puolella olevat tunnetut näyt-15 teet, on ensimmäisen uuden näytteen arvo.

19. Patenttivaatimuksen 13 mukainen kytkentäjärjestely, tunnettu siitä, että kun reunatiedon oikeellisuuden tarkastuspiirin lähtö on asettanut keskimmäisen näyt- 20 teen lopulliseksi reunatiedoksi "pystysuunta", on ensimmäisen uuden näytteen arvo 2-pisteen sen interpolaattorin lähtö, jonka tuloina ovat keskimmäinen ja sitä seuraava tunnettu näyte, toisen uuden näytteen arvo on sen 2-pisteen interpolaattorin lähtö, jonka tuloina ovat keskimmäinen näyte ja 25 sen alapuolella oleva tunnettu näyte ja kolmannen uuden näytteen arvo on sen 2-pisteen interpolaattorin lähtö, jonka tuloina ovat keskimmäisen näytteen alapuolella oleva näyte ja tätä näytettä seuraava tunnettu näyte.

20. Patenttivaatimuksen 13 mukainen kytkentäjärjeste ly, tunnettu siitä, että kun reunatiedon oikeellisuuden tarkastuspiiri on asettanut keskimmäisen näytteen lopulliseksi reunatiedoksi "vaakasuunta", on ensimmäinen uusi näyte sen 2-pisteen interpolaattorin lähdön arvo, jonka 35 tuloina ovat keskimmäinen näyte ja sitä seuraava tunnettu näyte, toinen uusi näyte on sen 2-pisteen interpolaattorin lähdön arvo, jonka tuloina ovat keskimmäinen näyte ja sen alapuolella oleva tunnettu näyte ja kolmas uusi näyte on sen 18 2-pisteen interpolaattorin lähdön arvo, jonka tuloina ovat keskimmäinen näyte ja seuraavalla juovalla seuraavassa ho-risontaalipositiossa oleva tunnettu näyte.

21. Patenttivaatimuksen 13 mukainen kytkentäjärjestely, tunnettu siitä, että kun reunatiedon oikeellisuuden tarkastuspiiri antaa lopulliseksi reunatiedoksi "45°-suunta", on ensimmäinen uusi näyte sen 2-pisteen interpolaattorin lähdön arvo, jonka tuloina ovat keskimmäinen näyte ja 10 sitä seuraava tunnettu näyte, toinen uusi näyte on sen 2-pisteen interpolaattorin lähdön arvo, jonka tuloina ovat keskimmäinen näyte sekä sen alapuolella samassa vertikaalilinjassa oleva tunnettu naapurinäyte ja kolmas uusi näyte on sen 2-pisteen interpolaattorin lähdön arvo, jonka tuloina 15 ovat positiivisessa diagonaalisuunnassa (45°) olevat sanotun uuden näytteen välittömät tunnetut naapurinäytteet.

22. Patenttivaatimuksen 13 mukainen kytkentäjärjeste ly, tunnettu siitä, että kun reunatiedon oikeelli-20 suuden tarkastuspiiri antaa lopulliseksi reunatiedoksi "135°-suunta", on ensimmäinen uusi näyte sen 2-pisteen interpolaattorin lähdön arvo, jonka tuloina ovat keskimmäinen näyte ja sitä seuraava tunnettu näyte, toinen uusi näyte on sen 2-pisteen interpolaattorin lähdön arvo, jonka tuloina 25 ovat keskimmäinen näyte sekä sen alapuolella samassa verti- kaalilinjassa oleva tunnettu naapurinäyte ja kolmas uusi näyte on sen 2-pisteen interpolaattorin lähdön arvo, jonka tuloina ovat negatiivisessa diagonaalisuunnassa (135°) olevat sanotun uuden näytteen välittömät tunnetut naapurinäyt-30 teet. 91029 19