FI91029C - Menetelmä ja kytkentäjärjestely kuvaruudulla näytettävän kuvan pysty- ja vaakaresoluution kaksinkertaistamiseksi - Google Patents

Description

i 91029

Menetelmå ja kytkentåjårjestely kuvaruudulla nåytettåvån kuvan pysty- ja vaakaresoluution kaksinkertaistamiseksi -Forfarande och kopplingsarrangemang for att dubbla horisontal- och vertikalupplosning av en bild som visas på 5 biIdskårmen Tåmå keksintd koskee menetelmåå ja kytkentåå, jolla progres-siivisen kuvan kuvaelementtien måårå nelinkertaistetaan kåyttåen reunatietoa uusien kuvaelementtien interpoloimises-10 sa.

Lååketieteesså kåytetåån reaaliaikaisia kuvauksia, joilla tåsså tarkoitetaan esim. rontgen- tai ultraåånikuvauksia, joissa tutkittavan kohteen kuva nåytetåån monitorilla. Sa-15 moin animaatiokuvia tehtåesså kåytetåån apuna monitoreia.

Yhteistå nåille samoin kuin eråille muillekin sovelluksille on se, ettå monitorilla nåytettåvå kuva on progressiivisesti pyyhkåisty, ts. kuva pyyhkåiståån kerralla ja ettå kuva on luonteeltaan stationåårinen eli liike on våhåistå. Ongelma 20 nåisså sovelluksissa, etenkin ultraåånilaitteiston monito- rissa on alhaisesta resoluutiosta johtuva heikohko kuvan laatu, joka osaltaan vaikeuttaa kuvan perusteella tehtåviå pååtelmiå. Ilmeinen ratkaisu onkin nostaa kuvaelementtien lukumååråå interpoloimalla tavalla tai toisella uusia ele-25 menttejå alkuperåisten våliin. Tekemållå tåmå sekå pys- tysuunnassa ettå vaakasuunnassa saadaan kuva, jossa on ne-linkertainen måårå elementtejå. Kuvaelementtien kaksinker-taistaminen voidaan tehdå kahdessa vaiheessa eli kasvatta-malla nåytetiheyttå erikseen sekå pysty- ettå vaakasuunnas-30 sa.

Suomalaisessa patenttihakemuksessa FI-37425, Salora Oy, on esitetty erås menetelmå kuvaelementtien lukumåårån kasvatta-miseksi molemmissa suunnissa. Menetelmåsså 1åhtokuvan ele-35 mentit muodostavat ortogonaalisen nåytekuvion. Tåmå kuvio muutetaan ensin quincunx-nåytekuvioksi interpoloimalla en-simmåisesså interpolaattorissa ensimmåiset uudet kuvaelemen-tit alkuperåisten juovien våliin, jolloin uudet elementit ________ -· jlz.__ 2 muodostavat uusia vaillinaisia juovia. Nain saatu quincunx-naytekuvio muunnetaan sitten ortogonaaliseksi naytekuvioksi interpoloimalla toisessa interpolaattorissa taas uudet kuva-elementit seka alkuperaisten juovien ettå uusien juovien 5 kuvaelementtien våliin, jolloin elementtien tiheys seka pys-ty- ettå vaakasuunnassa on kaksinkertaistunut. Tama menetel-må sopii kåytettåvåksi seka kentan sisållå ettå kuvan sisållå . Jålkimmåisesså tapauksessa kuva on muutettava progres-siiviseksi lomittelemattomaksi kuvaksi jollain tunnetulla 10 tavalla. Tåsså menetelmåsså samoin kuin suuressa osassa tun-nettuja menetelmiå ei kåytetå erillistå reunan tunnistusta ja sen tuloksen mukaan valittavaa interpolaattoria, vaan reuna yritetåån ottaa huomioon vertailemalla nåyte-ehdokasta naapureihin ja kåyttåmållå rajoituksia nåytearvolle. Reunan 15 tunnistuksen poisjåttåminen yksinkertaistaa menetelmiå, kos-ka voidaan kåyttåå kiinteitå algoritmeja.

Reunan tunnistus on kuitenkin ensiarvoisen tårkeåå kohteen tunnistamisessa. Ensinnakin ihmissilmå katsoessaan tuntema-20 tonta kohdetta tarkastelee ensin sen ååriviivoja. Toiseksi ååriviivojen hahmottamisen jålkeen suoritetaan muotoanalyysi ja tunnistus. Kolmanneksi monet kuvat, jollaisia ovat esim. ultraåanilaitteiden monitorien kuvat, eivåt sisållå selviå konkreettisia kohteita ja nåiden kuvien kåsittåminen riippuu 25 niiden rakenneominaisuuksista, joka on låheisesså yhteydesså reunan tunnistukseen. Niinpå voidaan sanoa, ettå reunan tunnistus on mahdollisesti kuva-analyysin tårkein osa. Katsoes-samme kohdetta katsomme siinå olevia reunoja ja kulmia ja niiden sahalaitaisuutta ja teråvyyttå. Tåmån vuoksi on tår-30 keåtå tunnistaa paikallinen kuvasisålto ja interpoloida sen mukaan. Sahalaitaisuus, viivan katkeaminen ja reuna-aluei-den epåteråvyys ja kuvan yksityiskohtien håmårtyminen, mikå on tyypillistå kiinteåå algoritmia kåyttåville tunnetuille menetelmille, riippuu suuresti reuna-alueen suunnasta.

Eråån reuna-adaptiivisen menetelmån on esittånyt T. Doyle et al.. Siinå kåytetåån suuntariippuvaa mediaanisuodatinta DDMF (Direction Dependent Median Filter). Reunan mååritys perus- 35 91029 3 tuu korrelaatiomittauksiin, joissa lasketaan toiminta-ik-kunassa kulloinkin kahden nåytteen absoluuttinen ero. Ulot-tuvuutta, joksi mååritellaan suuriniman ja pienimman abso-luuttisen eron arvo, kaytetaan korrelaation mittana. Jos 5 ulottuvuus on pieni, ovat eri suuntien vasteet lahella toi-siaan, mikå tarkoittaa ei selvasti tunnistettavaa reunaa.

Jos ulottuvuus on suuri, on oletettavaa, etta korrelaatio on voimakas reunan suunnassa ja heikko muissa suunnissa ja ab-soluuttisista eroista voidaan paåtella reunan suunta. Mene-10 telmån suurin heikkous on se, ettei se kykene tunnistamaan yhden pikselin levyista viivaa tasaisella taustalla.

Eras kehittynyt reunan tunnistusmenetelma on esitetty suoma-laisessa patenttihakemuksessa FI-916195. SiinS kSytetåån 15 6*3-reunantunnistusikkunaa, jota kayttåen lasketaan interpo-loitavan pisteen naapurustossa reunaestimaatit. Reunan tun-nistus perustuu ikkunassa laskettavien absoluuttisten ero-signaalien suirunaamiseen ja niiden vastesignaalien keski-nåiseen suuruusjårjestykseen. Reunat voidaan tunnistaa yh-20 deksåsså suunnassa, jotka ovat 26, 34, 45, 64, 90, 116, 135, 146 ja 154 astetta. Reunantunnistuksessa kaytetaan hyvåksi sitå tietoa, etta jos ikkunan sisalla on reuna, niin kahden pikselin erotus on hyvin pieni reunan suunnassa ja vastaa-vasti suuri reunan yli. Toisin sanoen minimivaste saadaan 25 suurella todennakoisyydella reunan suunnasta. Vaikka inter-poloinnissa kåytetaan vain interpoloitavan pisteen ylå- ja alapuolella olevaa juovaa, kaytetaan interpoloimissuunnan måarityksessa pikseleita, jotka sijaitsevat kahdella edelta-vallå ja kahdella seuraavalla juovalla, joten reunatiedon 30 valinnassa kåytetåån suurta maaraa, yhteensa 40 kappaletta pikseleita. Tamå aikaansaa todennakoisyyden oikeasta reuna-tiedosta hyvin suureksi. Kuvattu menetelma on erityisesti tarkoitettu kaytettavaksi lomitellussa kuvassa ja interpo-lointi on kolmiulotteista, koska kaytetaan myos kentan si-35 såånsyottoa. Tama menetelma on kuitenkin tarpeettoman raskas progressiivisen kuvan naytetaajuuden kasvattamiseen.

4

Tama keksinndn tavoitteena on saada aikaan menetelma orto-gonaalisen kuvan naytetaajuuden nelinkertaistamiseksi, jolla aikaansaadun kuvan reuna-alueet eivat huonone ja joka on mahdollisimman yksinkertainen toteuttaa. Menetelmassa siis 5 tutkitaan, mika on reunan suunta ja valitaan reunatiedon mukaan kSytettava interpolaattori. Oikean interpoloimissuun-nan selvittåmiseksi tåytyy siten saada luotettava reunatieto interpoloitavan pikselin ymparistdstS.

10 MenetelmMlle on tunnusomaista se, mitS on sanottu patentti-vaatimuksessa 1 ja kytkentåjarjestelylle se, mi tå on sanottu patenttivaatimuksessa 12.

Menetelmassa kåytetåån 3*3-ikkunassa toimivaa operaattoria 15 ja operaattoreita on nelja: pystysuora (vertical), vaa- kasuora (horizontal), positiivinen diagonaali (positive diagonal) ja negatiivinen diagonaali (negative diagonal). Kun ikkunan elementtejå merkitaan merkinnalla flf f2, f3...f9, jossa fj sijaitsee ikkunan vasemmassa ylareunassa ja f9 ikku-20 nan oikeassa alareunassa ja muut merkinnSt kulkevat riveit-tain ikkunassa, voidaan operaattoreita merkitå: horizontal = max(l f5-f2l ,1 fs-fj ) - max_min(f4,f5,f6) vertical = max(l f5—fJ ,1 fs-fel ) - max_min(f2,f5,f8) 25 positive diagonal= max(l f5—fχΙ ,1 fs-fj ) - max_min(f3,f5,f7) negative diagonal= max (I f 5—f 3I ,1 f 5—f 7I ) - max_min(f j,f5,f9)

Kunkin operaattorin vasteet lasketaan aina yhtå kuvaelement-tia kohden ja kun ne on laskettu, liu'utetaan ikkunaa 30 eteenpain ja lasketaan vasteet seuraavan kuvaelementin koh-dalla. Jokaisen elementin kohdalla lasketaan siis neljå vas-tetta. Naista neljasta vasteesta haetaan kulloinkin maksimi-vaste, joka mahdollisesti kynnystetåan. Jos maksimivasteen arvo on suurempi kuin valittu kynnysarvo, esim. 20-50, on 35 ikkunan sisalla reuna maksimivasteen suunnassa. Jos maksimi-vasteen arvo on alempi kuin kynnysarvo, ei ikkunan sisalla ole reunaa. Reunatiedoksi voidaan edullisesti valita my6s suoraan maksimivasteen suunta, jolloin kynnysarvo on 0. Nain 91029 5 jatketaan ja saadaan 3*3-ikkuna/ jonka jokaisen elementin kohdalla on laskettu reunatieto. Ikkunan keskimmåisen ele-mentin kohdalle on interpoloitava kolme uutta kuvaelementtiå siina olevan alkuperåisen kuvaelementin viereen. Kåytånnosså 5 ikkunaa ei luonnollisestikaan liu'uteta vaan siihen johde-taan kolme peråkkåistå juovaa, jolloin ikkuna pysyy paikal-laan mutta naytteet siina liukuvat. Vasteiden laskennan ja ikkunan pikseleiden reunatietojen måårityksen jalkeen teh-daan konsistenssitarkastus, jonka mukaan mååråytyy interpo-10 lointitapa.

Konsistenssitarkastus voidaan tehdå usealla eri tavalla. Edullisen suoritusmuodon mukaan tutkitaan, missa suunnassa on eniten reunatietoja ja interpoloidaan taman suunnan mu-15 kaan. Tata voidaan muuntaa siten, etta lasketaan reunatieto-jen kokonaislukumaara ja asetetaan ehdoksi, etta reunatieto-ja on oltava enemmån kuin maåråtty lukumåarå esim. 4 kappa-letta. Jos reunatieto ja on vMhemmeLn, oletetaan kuva tasai-seksi ja voidaan kayttaS pikselin kopioimista. Kohinan ym.

20 vaikutusta voidaan vahentåå lisåehdolla, etta jos keskimmåi- nen pikseli ei ole reunapikseli ja ympårillå olevat ovat, asetetaan myds keskimmSinen pikseli reunapikseliksi. Vastaa-vasti, jos keskimmainen on reunapikseli ja ympårillå olevat pikselit eivåt ole, poistetaan keskimmainen reunapikseli.

25 Tåmå våhentåå kohinan vaikutusta. Kun lopullinen reunatieto on saatu, interpoloidaan saadun tiedon mukaan.

Erås mahdollinen tapa interpoloida on luoda uudet arvot jo-kaiselle uudelle kuvapisteelle kåyttåen naapurinåytteiden 30 keskiarvoja ja mukaan otettavat tunnetut nåytteet mååråyty-våt reunatiedon mukaan. Tåmå tapa edellyttåå kuitenkin tar-kempaa reunatiedon tarkistamista kuin edellå on esitetty. Reunatiedon oikeellisuus on tarkastettava jokaisessa suunnassa ja sidottava ympåristdn reunatietoon. Yksittåisen pik-35 selin reunatieto ei saa merkittåvåsti erota ympåriston reu-natiedosta.

6

Keksintoå selostetaan havainnolliseinmin viitaten oheisiin kuvioihin, joissa: kuva 1 esittåå reunan 3*3-tunnistusikkunaa ja mahdollisia reunan suuntia, 5 kuva 2 esittåå, miten ikkunaa liikutetaan yhden pikselin reunatiedon måårååmiseksi kuva 3 esittåå tunnistusikkunaa, jossa on merkitty tunne-tut nåytteet, kuva 4 kuvaa interpolointiin kåytettåviå pikseleitå ja 10 interpoloimistapaa eri reunatiedoilla, * kuva 5 kuvaa vaihtoehtoista interpoloimistapaa eri reunatiedoilla .

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

20 Kuviossa 2 kuvataan, miten 3*3-ikkunaa liikutetaan reunatiedon laskemiseksi. Ympyrdillå on merkitty progressiivisen kuvan tunnettuja pikseleitå ja nelidillå, joiden sisållå on kysymysmerkki (?), on kuvattu pikseleitå, jotka on interpo-loitava nåytetiheyden kaksinkertaistamiseksi. Tåsså kuvassa 25 tarkastellaan tapausta, jossa on interpoloitava juuri kyseiset pikselit, luonnollisesti jokaiseen ruutuun on interpoloitava kolme lisåpikseliå. Jotta ruutuun 2 voidaan interpo-loida uudet pikselit kåyttåen tåmån ruudun tunnettua pikse-liå ja vålittomiå tunnettuja naapuripikseleitå, on saatava 30 selville jokaisen pikselin reunatieto, ts. reunatieto 3*3-ikkunan B jokaisesta tunnetusta ympyrållå merkitystå pikse-listå. Reunatiedon laskennassa kåytetåån 3*3-ikkunaa A, jota liu'utetaan kuvassa vasemmalta oikealle ja alaspåin eli kåy-tånnosså ikkunan sisååntulona on kolmen peråkkåisen juovan 35 nåytteet. Kun on laskettava ruudun 1 pikselin reunatieto, jota on merkitty ympyrån sisållå 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. Tallå tavalla lasketaan kaikki ikkunan B pikseleiden reunatiedot.

Oletetaan nyt, ettå ikkuna A on kuvan 2 osoittamassa asemas-5 sa. Ikkunan sisållå on yhdeksån tunnettua pikseliå, joita voidaan merkitå kuvan 3 vastaavan ikkunan mukaisesti kirjai-milla fj, f2, f3, f«, f5, fe/ f7/ fe ja f9· Pikselin f5, jota kuvassa 2 vastaa ruudun 1 ympyrå, reunatieto E on selvitet-tåvå. Reunan tunnistus tehdåån neljållå 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,f8) positive diagonal= max(l f5—f2I ,1 f5—f9I ) - max_min(f3,f5,f7) 15 negative diagonal= max (I f 5—f 3I ,1 f 5—f 7I ) - max_min(flff5f f9)

Operaattoreiden operaation tuloksena saadaan vasteet neljås-så suunnassa, jotka on esitetty kuvassa 1. Operaattoreita on siis neljå: pystysuora, vaakasuora, positiivinen diagonaali 20 (45°) ja negatiivinen diagonaali (135°). Kunkin operaattorin vasteet lasketeaan siis absoluuttisten erotusten ja ja funk-tioiden max( ) ja max_min( ) avulla. Max( ) antaa suurimman arvon kahdesta sisåånmenosta (erotusten itseisarvosta) ja max_min ( ) antaa erotuksen suurimman ja pienimmån sisåån-25 menoarvon vålilla. Nåiden avulla laskettu operaattorin vaste kussakin suunnassa on siten max( ):n ja max_min( ):n erotus. Periaatteena on se, ettå operaattorin ensimmåinen termi tut-kii, mikå on muutos mentåesså tutkintasuunnan yli ja mikå on muutos tutkintasuunnassa. Jos ensimmåinen termi on suuri ja 30 jålkimmåinen pieni, on todennåkdisyys suuri siitå, ettå reu-na on ko. suunnassa.

Kun yhden pikselin, esimerkiksi pikselin 1, kohdalla kuvassa 2 on vasteet laskettu edellå esitetyllå tavalla, on saaduis-35 ta neljåstå vastearvosta valittava yksi lopulliseksi suunta-arvoksi. Erås mahdollisuus on valita suurin vastearvo ja kynnyståå se sopivasti valittuun kynnysarvoon. Jos vastearvo ylittåå kynnysarvon eli ulostulo kynnyståjåstå on looginen δ 1, tulee pååtokseksi, etta ikkunan sisalla tåmån pikselin kohdalla on reuna suurimman vastearvon osoittamassa suunnas-sa. Jos ulostulo on looginen 0, tulee pååtokseksi, etta ikkunan sisållå ei talla kohdalla ole reunaa eli kuva on ta-5 sainen. Sopiva kynnysarvo voisi olla vålillå 20-50 ja se haetaan kokeellisesti kuvasekvensseillå. Toinen, parempi tapa, jota kåytetåån jaljempanå selostuksessa, on se, etta yksikertaisesti valitaan suurin vastearvo ja tehdåån paatos, etta reuna on sen suunnassa. Tåmå tarkoittaa itse asiassa 10 sitå, etta kynnysarvo on 0. Olkoon suurin vastearvo suunnassa positive diagonal (45°) ja tama reunan suuntatieto pan-naan muistiin. On mahdollista, ettei selvåå reunaa ole lain-kaan, jolloin muistiin tallennetaan tieto "ei reunaa". Reunan suuntaa pikselin 1 kohdalla kuvassa 2 on merkitty nuo-15 lella 4.

Edellå esitetyllå tavalla lasketaan ikkunaa A siirtåmållå jokaisen ikkunan B tunnetun pikselin reunatieto eli saadaan selville reunan suunta jokaisen pikselin kohdalla. Kun tåmå 20 on tehty, suoritetaan konsistenssitarkastus. Tarkastuksessa, joka on kåytånnossa alipååstdsuodatus, valitaan interpoloi-missuunta, jonka mukaan interpoloidaan ikkunan keskimmåisen pikselin viereen uudet pikselit, joita 3*3-ikkunassa B on ruudussa 2 merkitty kysymysmerkilla. Konsistenssitarkastus 25 voidaan suorittaa esimerkiksi seuraavalla tavalla: -lasketaan 3*3-alueessa B reunatietojen kokonaislukumåårå N eli lasketaan, montako suuntatietoa on eri suunnissa ja sum-mataan luvut ts.

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

Luvun N suurin arvo on tietysti 9, koska ikkunassa on 9 pik-seliS, joille reunatieto on laskettu. Jos luku N on pienempi kuin 4, pidetaan ikkunan kuva-alaa tasaisena, joten voidaan kåyttaå yksinkertaisesti pikselin kopioimista, eli kysymys-35 merkilla (?) merkityiksi naytteiksi siirretaan ikkunan kes-kimmSinen pikseli. Jos luku on yhta suuri tai suurempi lasketaan, misså ryhmistå Evertikaalisuunta, Ehorisont. suunta, ^positive diagonal, Eiegative diagonal, on eniten reuna- ti 91029 9 tietoja, ja interpoloidaan sen suunnassa. Esimerkiksi jos ryhmå Epositive diagonal on suurin, interpoloidaan suunnassa 45°.

5 Interpoloimissuunnan valinta voidaan tehda myos muulla ta-valla kuin edellå esitetyllå.

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

Ohuet nuolet kuvaavat 2-pisteen lineaarista interpolointia ja paksut nuolet alkuperåisen nåytteen siirtoa. Nelio, jonka 15 sisalla on musta piste, esittaa alkuperåistå naytetta ja pisteeton nelio interpoloitavaa nåytettå. Jos konsistenssi-tarkastuksessa on reunan suunnaksi tullut vertikaalinen tai horisontaalinen suunta, muodostetaan uudet naytteet yksin-kertaisesti siirtåmållå niiksi alkuperaisen nåytteen arvo, 20 kuten kuviot a ja b osoittavat. Jos reunan suunnaksi on tullut positiivinen diagonaali (45°), muodostetaan kuvion c uudet naytteet siirtåmållå niiksi alkuperåisen nåytteen arvo mutta alkuperåinen nåyte korvataan sen ylåpuolella ja vasem-malla puolella olevan alkuperaisen nåytteen keskiarvolla (2-25 pisteen lineaarinen interpolointi). Jos reunan suunnaksi on tullut negatiivinen diagonaali (135°), muodostetaan kuvion d ne uudet naytteet, jotka muodostavat uuden juovan naytteet, siirtåmållå niiksi alkuperåisen nåytteen arvo ja alkuperåi-sen nåytteen viereen tuleva nåyte muodostetaan alkuperåisen 30 nåytteen ylåpuolella ja oikealla puolella olevan alkuperåisen nåytteen keskiarvolla (2-pisteen lineaarinen interpolointi ) .

Edellå esitetyllå tavalla voidaan 3*3-ikkunaa siirtåmållå, 35 reunatiedot laskema11a ja konsistenssitarkastus tekemållå interpoloida uusia nåytteitå niin, ettå alkuperåisen prog-ressiivisen kuvan nåytetiheys on kaksinkertaistunut. Esitetyllå interpolointitavalla ei kuva håmårry eikå porrasmai- 10 suusvirheita synny. Haluttaessa voidaan interpoloinnin yh-teyteen liittaa reunankorostus eli tehdå tummat reunat tum-memmiksi ja kirkkaat reunat kirkkaammiksi.

5 Toinen suoritusmuoto interpoloimiseksi on esitetty kuvassa 5. Tåsså tavassa luodaan uudet naytearvot jokaiselle nåyt-teelle, joten naytteen siirtoa ei kayteta kuten kuvan 4 suo-ritusmuodossa. Lisaksi alkuperainen nåyte sailyy. Kuvioissa 5a-5d merkitsevat nuolet sitå, etta niiden lahtopisteiden 10 tunnettujen nåytteiden keskiarvo on uusi interpoloitu nåyte nuolien karkien kohdalle. Jos konsistenssitarkastus on anta-nut reunan suunnaksi "vertikaalinen", interpoloidaan kuvion 5a mukaisesti alkuperaisen naytteen oikelle puolelle samalle juovalle uusi nayte tunnettujen naapurinåytteiden keskiairvo-15 na, suoraan alapuolelle uudelle juovalle interpoloidaan uusi nayte vertikaalisuunnan tunnettujen naapurinaytteiden kes-kiarvona ja vinosti alapuolelle uudelle juovalle muodostet-tava kolmas nayte saadaan alapuolisen juovan tunnettujen naapurinaytteiden keskiarvona.

20

Jos reunan suunta on horisontaalinen, muodostetaan kuvion 5b mukaisesti nåytteet samoin kuin kuviossa 5a, paitsi ettS kolmas interpoloitu nayte saadaan seuraavan vertikaalilinjan tunnettujen naapurinaytteiden keskiarvona.

25

Jos reunan suunta on positiivinen diagonaali, muodostetaan kuvion 5c mukaan samalle juovalle viereen uusi nayte tåmån juovan tunnettujen naapurinaytteiden keskiarvona. Suoraan alapuolelle uudelle juovalle muodostetaan nayte yla- ja ala-30 puolella olevien tunnettujen nåytteiden keskiarvona ja vinosti alapuolelle uudelle juovalle muodostetaan uusi nayte positiivisessa diagonaalisuunnassa olevien tunnettujen nåytteiden keskiarvona. Lopuksi jos reunan suunta on negatiivi-nen diagonaali, muodostetaan uudet nåytteet siten, ettå tun-35 netun nåytteen jålkeen muodostetaan uusi nåyte sen tunnettujen saman juovan naapurinåytteiden keskiarvona, alapuolinen nåyte uudelle juovalle muodostetaan sen yla- ja alapuolella olevien tunnettujen nåytteiden keskiarvona. Kolmas uusi

II

91029 11 nåyte muodostetaan alaviistoon uudelle juovalle negatiivi-sessa diagonaalisuunnassa olevien tunnettujen nåytteiden keskiarvona. Kaksi viimeistå tapausta eroavat siten vain uuden juovan jålkimmåisen nåytteen muodostuksen suhteen.

5

Kaikissa kuvioiden 5a-5d tapauksissa alkuperåiset nåytteet såilyvåt, joten tåltå osin on mahdollista jåljitellå HDTV-standardin mukaista kuvaa, jossa quincunx-alinåytteistetty kuva palautetaan ortogonaaliseksi. Naiden kuvioiden mukainen 10 interpolointi on hankalampi suorittaa kuin kuvan 4 mukainen ja se edellyttåå tarkempaa reunatiedon tarkastamista kuin kuvan 4 tapauksessa. Reunatiedon oikeellisuus on tarkastet-tava joka suunnassa ja sidottava ympåristdn reunatietoon. Yksittaisen pikselin reunatieto ei saa erota ympariston reu-15 natiedosta merkittavåsti.

Patenttivaatimukset kohdistuvat myos kytkentajSrjestelyyn, jolla edella esitetty menetelma voidaan toteuttaa. Ammatti-miehelle on selvaa, etta toteutus voidaan suorittaa suoja-20 piirisså pysyen lukuisilla eri tavoilla digitaalisia signaa-liprosessoreita, interpolaattoreita ja juovamuisteja kaytta-en, joten kytkennan yksityiskohtaista kuvausta ei katsota tarpeelliseksi.

25 Patenttivaatimusten piirisså pysyen voidaan menetelma to teuttaa lukuisilla eri tavoilla. Reunatietojen selvittåmisen jalkeen voidaan konsistenssitarkastus tehdå muillakin tavoilla kuin esitetyllå ja interpolointiin mukaanotettavat tunnetut pikselit voidaan valita toisellakin tavalla. Saadun 30 reunatiedon oikeellisuutta voidaan varmentaa jollakin ammat-timiehen tuntemalla tavalla. Olennaista on kuitenkin se etta vasteet lasketaan 3*3-ikkunassa esitetyllå tavalla.

Claims (22)

12

1. Menetelmå katodisådeputkella nåytettåvån orto-gonaalisesti nåytteistetyn progressiivisen kuvan naytetihey-den kaksinkertaistamiseksi pysty- ja vaakasuunnassa, 5 tunnettu siitå, ettå - kulloinkin kolme peråkkåistå juovaa johdetaan samanaikai-sesti 3*3-nåyteikkunaan, jolloin hetkellisesti ikkunan en-simmåisellå rivilla on ensimmåisen juovan kolme peråkkåistå nåytettå flf f2 ja f3, toisella rivilla on seuraavan juovan 10 kolme peråkkåistå nåytettå fA, f5, f6 ja kolmannella rivilla on kolmannen juovan kolme peråkkåistå nåytettå f7, f8 ja f9f - lasketaan ikkunan nåytearvoista operaattorivasteet neljas-så suunnassa, jotka operaattorit toteuttavat kaavat vaakasuunta = max (I fs-fj /1 fs-fj ) - max_min(fA,f5,f6) 15 pystysuunta = max(l f5—fJ ,1 fs-fj ) - max_min(f2,f5,fe) 45°-suunta = max(l fs-fj ,1 fs-fj ) - max_min(f3ff5ff7) 135°-suunta = max(l f5—f3I ,1 f3-f7l ) - max_min(fi,f5/f9), joissa max_min( ) tarkoittaa suluissa olevista arvoista suu-rimman ja pienimman erotusta, 20. valitaan ikkunan keskimmaisen nåytteen reunatiedoksi suun- ta, jonka operaattorivaste on suurin, jolloin reunatieto ilmaisee kuvassa olevan reunan suunnan naytteen kohdalla - suoritetaan 3*3-ikkunassa/ jonka naytteiden reunatieto on tunnettu, keskimmaisen nåytteen reunatiedon oikeellisuuden 25 tarkastus ikkunan nåytteiden reunatietojen perusteella, jolloin saadaan keskimmåisen nåytteen lopullinen reunatieto, - saadun lopullisen reunatiedon mukaan valitaan interpolaat-torit, jotka interpoloivat yhden uuden nåytteen keskimmåisen nåytteen peråån samalle juovalle sekå peråkkåiset toisen ja 30 kolmannen uuden nåytteen edellisen juovan peråån muodostet-tavalle uudelle juovalle siten, ettå toinen uusi nåyte on samassa horisontaalipositiossa kuin keskimmåinen nåyte.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, 35 tunnettu siitå, ettå verrataan suurimman operaatto-rivasteen airvoa kynnysarvoon ja sen ylittåesså kynnysarvon asetetaan keskimmåisen nåytteen reunatiedoksi suurimman ope- II 91029 13 raattorivasteen suunta ja sen alittaessa kynnysarvon ei reu-natietoa ole.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmå, 5 tunnettu siitå, ettå kynnysarvo on valillå 20-50.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå reunatiedon oikeellisuuden tar-kastuksessa 10. lasketaan, kuinka monta nåytteiden reunatietoa on kussakin suunnassa ( Evaakasuunta, Epystysuunta, E45°-suunta, El35°-suunta) ja valitaan ikkunan keskimmåisen nåytteen lo-pulliseksi reunatiedoksi se suunta, jossa on eniten reuna-tietoja. 15

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå lasketaan 3*3-ikkunan nåytteiden reunatietojen kokonaislukumåårå N (N = Evaakasuunta + Epystysuunta + E45°-suunta + El35° -suunta) ja jos lukumåårå 20. on suurempi kuin valittu luku (esim. 3), hyvåksytåån va-littu lopullinen reunatieto.

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelma, 25 tunnettu siitå, ettå kun lopullinen reunatieto antaa reunan suunnaksi "vaakasuunta" tai "pystysuunta", muodoste-taan uudet nåytteet asettamalla niiden arvoksi keskimmåisen nåytteen arvo.

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå kun lopullinen reunatieto antaa reunan suunnaksi "45°-suunta", muodostetaan ensimmåinen, toinen ja kolmas uusi nåyte asettamalla niiden arvoksi ikkunan keskimmåisen nåytteen arvo ja keskimmåinen nåyte korva-35 taan sen ylåpuolella ja vasemmalla puolella olevan tunnetun nåytteen keskiarvolla. 14

8. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå kun lopullinen reunatieto antaa reunan suunnaksi "135°-suunta", muodostetaan toinen ja kolmas uusi nåyte asettamalla niiden arvoksi keskimmaisen nåyt- 5 teen arvo ja ensimmåinen uusi nayte muodostetaan keskimmåi-sen nåytteen ylapuolella ja oikealla puolella olevan tunne-tun nåytteen keskiarvona.

9. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelmå, 10 tunnettu siitå, ettå kun lopullinen reunatieto antaa reunan suunnaksi "pystysuunta", interpoloidaan ensimmåinen uusi nåyte saman juovan tunnettujen vålittomien naapurinåyt-teiden keskiarvona, toinen uusi nMyte interpoloidaan verti-kaalisuunnan tunnettujen vålittomien naapurinåytteiden kes-15 kiarvona ja kolmas uusi nåyte saadaan sen alapuolisen juovan tunnettujen vålittomien naapurinåytteiden keskiarvona.

10. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelma, tunnettu siitå, ettå kun lopullinen reunatieto antaa 20 reunan suunnaksi "vaakasuunta", interpoloidaan ensimmåinen uusi nåyte saman juovan tunnettujen vålittdmien naapurinåytteiden keskiarvona, toinen uusi nåyte interpoloidaan verti-kaalisuunnan tunnettujen vålittdmien naapurinåytteiden keskiarvona ja kolmas uusi nåyte saadaan seuraavan vertikaali-25 linjan tunnettujen vålittomien naapurinåytteiden keskiarvona .

11. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå kun lopullinen reunatieto antaa 30 reunan suunnaksi "45°-suunta", interpoloidaan ensimmåinen uusi nåyte saman juovan tunnettujen vålittomien naapurinåytteiden keskiarvona, toinen uusi nåyte interpoloidaan samassa vertikaalisuunnassa olevien vålittomien tunnettujen naapurinåytteiden keskiarvona ja kolmas uusi nåyte interpoloidaan 35 positiivisessa diagonaalisuunnassa (45°) olevien vålittomien tunnettujen naapurinåytteiden keskiarvona. 91029 15

12. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelmå, tunnettu siita, etta kun lopullinen reunatieto antaa reunan suunnaksi "135°-suunta", interpoloidaan ensimmåinen uusi nayte saman juovan tunnettujen vålittomien naapurinayt- 5 teiden keskiarvona, toinen uusi nayte interpoloidaan samassa vertikaalisuunnassa olevien vålittomien tunnettujen naapu-rinaytteiden keskiarvona ja kolmas uusi nayte interpoloidaan negatiivisessa diagonaalisuunnassa (135°) olevien valittdmi-en tunnettujen naapurinaytteiden keskiarvona. 10

13. KytkentSjar jestely katodisådeputkella nåytettåvån ortogonaalisesti nåytteistetyn progressiivisen kuvan nayte-tiheyden kaksinkertaistamiseksi pysty- ja vaakasuunnassa, tunnettu siitå, etta kytkentaan kuuluus 15. ensimmåinen 3*3-nayteikkunassa toimiva piiri, jonka tulona on samanaikaisesti kulloinkin kolme peråkkåistå juovaa, jol-loin hetkellisesti ikkunan ensimmåisellå rivillå on ensim-måisen juovan kolme peråkkåistå nåytettå flf f2 ja f3/ toi-sella rivillå on seuraavan juovan kolme peråkkåistå nåytettå 20 fA, f5/ f6 ja kolmannella rivillå on kolmannen juovan kolme peråkkåistå nåytettå f7, f8 ja f9/ operaattorivasteiden laskentapiiri, jonka tulona on 3*3-nåyteikkunapiirin nåytearvot ja joka laskee nåytearvoista operaattorivasteet neljåsså suunnassa ja jonka operaattorit 25 toteuttavat kaavat vaakasuunta = max (I f5-fj fl fs-fj ) - max_min(f4/f5,f6) pystysuunta = max (I f5-fj ,1 fs-fj ) - max_min(f2,f5/fe) 45°-suunta = max (I f 5—f χΙ ,1 fj-fjl ) - max_min( f3/f5, f7) 135°-suunta = max(l fs-fj ,1 fs-f^ ) - max_min(fi,f5/f9), 30 joissa max_min( ) tarkoittaa suluissa olevista arvoista suu-rimman ja pienimmån erotusta, - valintapiiri, joka valitsee ikkunan keskimmåisen nåytteen reunatiedoksi suunnan, jonka operaattorivaste on suurin, - reunatiedon oikeellisuuden tarkastuspiiri, joka toimii 35 toisessa 3*3-ikkunassa, jonka nåytteiden reunatieto on las- kettu ja joka tarkastaa keskimmåisen nåytteen reunatiedon oikeellisuuden ikkunan muiden nåytteiden reunatietojen pe- 16 rusteella, jolloin piirin låhto on keskimmåisen nåytteen lopullinen reunatieto, - interpolaattorit, jotka saadun lopullisen reunatiedon mu-kaan interpoloivat yhden uuden naytteen ikkunan keskirnmaisen 5 naytteen peråan samalle juovalle seka perakkaiset toisen ja kolmannen uuden naytteen edellisen juovan peråån muodostet-tavalle uudelle juovalle siten, ettå toinen uusi nåyte on samassa horisontaalipositiossa kuin keskimmåinen nåyte.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen kytkentåjårjestely, tunnettu siitå, ettå operaattorivasteiden laskenta-piiriin on kytketty vertailuelin, jonka tuloina on suuriitmian operaattorivasteen arvo seka valittu kynnysarvo ja vasteen arvon ylittåesså kynnysarvon asettaa vertailuelimen låhto 15 ensimmåisen ikkunan keskimmåisen nåytteen reunatiedoksi suu-rimman operaattorivasteen suuntatiedon.

15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen kytkentåjår-jestely, tunnettu siita, ettå toiseen ikkunaan lii- 20 tetty reunatiedon oikeellisuuden tarkastuspiiri laskee, kuinka monta nåytteiden reunatietoa on kussakin suunnassa ja piirin låhtd asettaa ikkunan keskimmåisen nåytteen lopul-liseksi reunatiedoksi sen suunnan, jossa on eniten reunatie-to ja. 25

16. Patenttivaatimuksen 13 tai 15 mukainen kytkentå-jårjestely, tunnettu siitå, ettå kun reunatiedon oikeellisuuden tarkastuspiirin låhtd on asettanut toisen ikkunan keskimmåisen nåytteen lopulliseksi reunatiedoksi "vaa- 30 kasuunta" tai "pystysuunta", asettaa interpolaattori toisen ikkunan ensimmåisen, toisen ja kolmannen uuden nåytteen arvoksi keskimmåisen nåytteen arvon,

17. Patenttivaatimuksen 13 tai 15 mukainen kytkentå- 35 jårjestely, tunnettu siitå, ettå kun reunatiedon oi keellisuuden tarkastuspiirin låhtd on asettanut toisen ikkunan keskimmåisen nåytteen lopulliseksi reunatiedoksi ”45°-suunta", asettaa interpolaattori ensimmåisen, toisen ja kol- 91029 17 mannen uuden naytteen arvoksi ikkunan keskimmaisen naytteen arvon ja 2-pisteen interpolaattorin lahto, jonka tuloina on toisen ikkunan keskimmaisen naytteen ylapuolella ja vasem-malla puolella oleva tunnettu nayte, on uusi keskimmaisen 5 naytteen arvo.

18. Patenttivaatimuksen 13 tai 15 mukainen kytkenta-jarjestely, tunnettu siita, etta kun reunatiedon oi-keellisuuden tarkastuspiirin låhto on asettanut toisen ikku- 10 nan keskimmaisen naytteen lopulliseksi reunatiedoksi "135°-suunta", siirtåå interpolaattori toiseksi ja kolmanneksi uudeksi naytteeksi keskimmaisen naytteen arvon ja 2-pisteen interpolaattorin lahto, jonka tuloina on keskimmaisen naytteen ylapuolella ja oikealla puolella olevat tunnetut nayt-15 teet, on ensimmaisen uuden naytteen arvo.

19. Patenttivaatimuksen 13 mukainen kytkentajarjeste-ly, tunnettu siita, etta kun reunatiedon oikeelli-suuden tarkastuspiirin lahto on asettanut keskimmaisen nayt- 20 teen lopulliseksi reunatiedoksi "pystysuunta", on ensimmai-sen uuden naytteen arvo 2-pisteen sen interpolaattorin iah-t6, jonka tuloina ovat keskimmainen ja sita seuraava tunnettu nayte, toisen uuden naytteen arvo on sen 2-pisteen interpolaattorin lahto, jonka tuloina ovat keskimmainen nayte ja 25 sen alapuolella oleva tunnettu nayte ja kolmannen uuden naytteen arvo on sen 2-pisteen interpolaattorin lahto, jonka tuloina ovat keskimmaisen naytteen alapuolella oleva nayte ja tata naytetta seuraava tunnettu nayte.

20. Patenttivaatimuksen 13 mukainen kytkentajarjeste- ly, tunnettu siita, etta kun reunatiedon oikeelli-suuden tarkastuspiiri on asettanut keskimmaisen naytteen lopulliseksi reunatiedoksi "vaakasuunta", on ensimmainen uusi nayte sen 2-pisteen interpolaattorin lahdon arvo, jonka 35 tuloina ovat keskimmainen nayte ja sita seuraava tunnettu nayte, toinen uusi nayte on sen 2-pisteen interpolaattorin lahdon arvo, jonka tuloina ovat keskimmainen nayte ja sen alapuolella oleva tunnettu nayte ja kolmas uusi nayte on sen 18 2-pisteen interpolaattorin låhdon arvo, jonka tuloina ovat keskiimnåinen nåyte ja seuraavalla juovalla seuraavassa ho-risontaalipositiossa oleva tunnettu nayte.

21. Patenttivaatimuksen 13 mukainen kytkentåjårjestely, tunnettu siitå, etta kun reunatiedon oikeellisuuden tarkastuspiiri antaa lopulliseksi reunatiedoksi "45°-suun-ta", on ensimmåinen uusi nayte sen 2-pisteen interpolaattorin låhdon arvo, jonka tuloina ovat keskimmåinen nayte ja 10 sitå seuraava tunnettu nåyte, toinen uusi nåyte on sen 2-pisteen interpolaattorin låhdon arvo, jonka tuloina ovat kes-kimmåinen nåyte sekå sen alapuolella samassa vertikaalilin-jassa oleva tunnettu naapurinåyte ja kolmas uusi nåyte on sen 2-pisteen interpolaattorin låhddn arvo, jonka tuloina 15 ovat positiivisessa diagonaalisuunnassa (45°) olevat sanotun uuden nåytteen vålittomåt tunnetut naapurinåytteet.

22. Patenttivaatimuksen 13 mukainen kytkentajarjeste ly, tunnettu siita, ettå kun reunatiedon oikeelli-20 suuden tarkastuspiiri antaa lopulliseksi reunatiedoksi "135°-suunta", on ensimmainen uusi nåyte sen 2-pisteen interpolaattorin låhdon arvo, jonka tuloina ovat keskimmåinen nåyte ja sitå seuraava tunnettu nåyte, toinen uusi nåyte on sen 2-pisteen interpolaattorin låhdon arvo, jonka tuloina 25 ovat keskimmåinen nåyte sekå sen alapuolella samassa verti- kaalilinjassa oleva tunnettu naapurinåyte ja kolmas uusi nåyte on sen 2-pisteen interpolaattorin låhdon arvo, jonka tuloina ovat negatiivisessa diagonaalisuunnassa (135°) olevat sanotun uuden nåytteen vålittomåt tunnetut naapurinåyt-30 teet. 91029 19