FR2575879A1 - Low-pass filter for digitised images and devices including such a filter - Google Patents
Low-pass filter for digitised images and devices including such a filter Download PDFInfo
- Publication number
- FR2575879A1 FR2575879A1 FR8500106A FR8500106A FR2575879A1 FR 2575879 A1 FR2575879 A1 FR 2575879A1 FR 8500106 A FR8500106 A FR 8500106A FR 8500106 A FR8500106 A FR 8500106A FR 2575879 A1 FR2575879 A1 FR 2575879A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- luminance
- value
- image
- filtered
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/14—Picture signal circuitry for video frequency region
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Picture Signal Circuits (AREA)
Abstract
Description
Filtre passe-bas pour images numérisées et
dispositifs comportant un tel filtre
L'invention concerne les filtres passe-bas qui sont utilisés pour filtrer les valeurs numériques d'un signal de luminance représentant des images. De tels filtres sont utilisés notamment dans des dispositifs pour extraire les contours, des dispositifs pour renforcer les contours, et des dispositifs pour réduire le bruit dans des images.Low pass filter for scanned images and
devices having such a filter
The invention relates to low-pass filters that are used to filter the digital values of a luminance signal representing images. Such filters are used in particular in devices for extracting contours, devices for reinforcing contours, and devices for reducing noise in images.
Dans le cas où ces images sont des images de télévision, c'est-àdire constituées de deux trames entrelacées, il est connu de réaliser un filtrage passe-bas au moyen d'un filtre, dit filtre spatial, dans lequel la valeur filtrée de la luminance de chaque point est déterminée à partir de la valeur de luminance de points voisins situés dans la même trame. En particulier, pour un filtrage spatial à deux dimensions, la valeur filtrée est calculée en fonction des valeurs de luminance de points situés sur la même ligne et de points situés sur d'autres lignes de la même trame. Un filtre spatial de type connu est décrit par exemple dans:
NATO ASI Series, Vol. F2 "Image Sequence Processing and
Dynamic Scene Analysis" par T.S. Huang, Springer-Verlag Berlin
Heidelberg 1983, page 483: "A fast edge detection algorithm maching visual contour perception" par W. GEUEN.In the case where these images are television images, that is to say made up of two interleaved frames, it is known to carry out a low-pass filtering by means of a filter, called a spatial filter, in which the filtered value of the luminance of each point is determined from the luminance value of neighboring points in the same frame. In particular, for two-dimensional spatial filtering, the filtered value is calculated based on the luminance values of points on the same line and points on other lines of the same frame. A known type of spatial filter is described for example in:
NATO ASI Series, Vol. F2 "Image Sequence Processing and
Dynamic Scene Analysis "by TS Huang, Springer-Verlag Berlin
Heidelberg 1983, page 483: "A fast edge detection algorithm maching visual contour perception" by W. GEUEN.
Un filtre de ce type a pour inconvénient sa complexité car il calcule une valeur filtrée de la luminance de chaque point en faisant une moyenne arithmétique des valeurs de luminance des points situés dans une "fenêtre" centrée sur le point considéré. Ce calcul nécessite de stocker les valeurs de luminance de chaque point de la fenêtre, en renouvelant les valeurs stockées au fur et à mesure du balayage de l'image, et il nécessite aussi de réaliser un nombre d'additions égal au nombre de points de la fenêtre pour déterminer une valeur moyenne de la luminance dans la fenêtre. A filter of this type has the drawback of its complexity because it calculates a filtered value of the luminance of each point by making an arithmetic mean of the luminance values of the points situated in a "window" centered on the considered point. This calculation requires storing the luminance values of each point of the window, by renewing the values stored as the image is scanned, and it also requires a number of additions equal to the number of points of the image. the window to determine an average value of the luminance in the window.
L'objet de l'invention est un filtre passe-bas qui ne présente pas cet inconvénient car il réalise des calculs récursifs qui ne nécessitent le stockage que de deux valeurs de luminance précédemment filtrées et correspondant respectivement au point précédant le point considéré et au point homologue du point considéré sur la ligne balayée immédiatement précédemment. The object of the invention is a low-pass filter which does not have this drawback because it performs recursive calculations which require the storage of only two previously filtered luminance values corresponding respectively to the point preceding the point considered and to the point counterpart of the considered point on the immediately scanned line.
Selon l'invention, un filtre passe-bas pour images numérisées, chaque image étant traduite par la suite des valeurs numériques X de la luminance des points de cette image, est caractérisé en ce qu'il comporte:
- des premiers moyens defiltrage récursif couplés à une entrée du filtre passe-bas, pour calculer une première valeur filtrée X, selon la formule: X=α1#X+(1=α1).A avec 0#α1#1
où A est une valeur de luminance filtrée qui a été calculée précédemment par les premiers moyens pour run des deux points immédiatement voisins du point considéré: celui qui le précède sur la même ligne et celui qui est son homologue sur la ligne analysée immédiatement précédemment;
- et des seconds moyens de filtrage récursif en série avec les premiers, pour calculer une seconde valeur filtrée X, selon la formule: X=α2#X+(1-α2).B avec 0#α2#1
où B est une valeur de luminance filtrée qui a été calculée précédemment par les premiers et seconds moyens pour l'autre des deux points immédiatement voisins du point considéré; la sortie des seconds moyens étant couplée à une sortie du filtre passe bas.According to the invention, a low-pass filter for digitized images, each image being translated subsequently by the numerical values X of the luminance of the points of this image, is characterized in that it comprises:
first recursive filtering means coupled to an input of the low-pass filter, for calculating a first filtered value X, according to the formula: X = α 1 # X + (1 = α 1) .A with 0 # α 1 # 1
where A is a filtered luminance value which has been previously calculated by the first run means of the two points immediately adjacent to the considered point: the one preceding it on the same line and the one which is its counterpart on the immediately analyzed line;
and second recursive filtering means in series with the first, for calculating a second filtered value X, according to the formula: ## EQU1 ## with 0 # 2 # 1
where B is a filtered luminance value which has been previously calculated by the first and second means for the other of the two points immediately adjacent to the considered point; the output of the second means being coupled to an output of the low-pass filter.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails apparaîtront à raide de la description ci-dessous et des figures raccompagnant:
- la figure 1 représente le schéma synoptique d'un exemple de réalisation du filtre selon rinvention, utilisé pour traiter des images vidéo constituées de deux trames entrelacées;
- la figure 2 représente des diagrammes temporels illustrant un procédé connu pour extraire les contours d'une image vidéo;
- la figure 3 représente le schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'un dispositif pour extraire les contours d'une image vidéo et pour renforcer ces contours, comportant deux filtres selon rinvention;;
- la figure 4 représente le schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'un dispositif pour réduire le bruit dans une image vidéo, comportant un filtre selon rinvention. The invention will be better understood and other details will appear in the following description and accompanying figures:
FIG. 1 represents the block diagram of an exemplary embodiment of the filter according to the invention, used to process video images consisting of two interleaved frames;
FIG. 2 represents time diagrams illustrating a known method for extracting the contours of a video image;
FIG. 3 represents the block diagram of an exemplary embodiment of a device for extracting the contours of a video image and for reinforcing these contours, comprising two filters according to the invention;
FIG. 4 represents the block diagram of an embodiment of a device for reducing the noise in a video image, comprising a filter according to the invention.
L'exemple de réalisation représenté sur la figure 1 comprend un dispositif 1, dit de filtrage horizontal, et un dispositif 11, dit de filtrage vertical, reliés en série. Une borne rentrée 2 reçoit la suite des valeurs numériques Xij de la luminance d'une image et les transmet à une entrée du dispositif 1. X.. est la valeur de la luminance d'un point de rang j sur la 'J ligne d'une trame de l'image.En régime établi, le dispositif 1 réalise un filtrage récursif horizontal en calculant une valeur de luminance filtrée X ij' selon la formule:
Xij=αH#Xij+(1-αH)#Xi,j-1
où αH H est un coefficient fixé compris entre 0 et 1 et où Xi,j-1 est une valeur de luminance filtrée déterminée précédemment par le dispositif 1, pour le (j-1)ème point sur la ième ligne, c'est-à-dire le point immédiatement voisin à gauche dans un balayage classique.The embodiment shown in Figure 1 comprises a device 1, called horizontal filtering, and a device 11, called vertical filtering, connected in series. An input terminal 2 receives the sequence of the digital values Xij of the luminance of an image and transmits them to an input of the device 1. X .. is the value of the luminance of a point of rank j on the line D a frame of the image.In steady state, the device 1 performs a horizontal recursive filtering by calculating a filtered luminance value X ij 'according to the formula:
Xij = α# H xij + (1- α H) # Xi, j-1
where α HH is a fixed coefficient between 0 and 1 and where Xi, j-1 is a filtered luminance value determined previously by the device 1, for the (j-1) th point on the ith line, it is to say the point immediately next to the left in a classic sweep.
Une sortie du dispositif 1 fournit la valeur Xij à une entrée du dispositif 11 de filtrage vertical. En régime établi le dispositif 11 réalise un filtrage récursif vertical en calculant une valeur de luminance filtrée
Xij, selon la formule: Xij=αV#Xij+(1-αV)#Xi-1,j
où αV est un coefficient fixé compris entre 0 et 1, et où Xi-1,j est une valeur de luminance filtrée déterminée précédemment par le dispositif 11, pour le jième point sur la ligne précédente, dans la même trame.An output of the device 1 supplies the value Xij to an input of the vertical filtering device 11. In steady state, the device 11 performs vertical recursive filtering by calculating a filtered luminance value
Xij, according to the formula: Xij = α V # Xij + (1- α V) # Xi-1, j
where α V is a fixed coefficient between 0 and 1, and where Xi-1, j is a filtered luminance value previously determined by the device 11, for the jth point on the previous line, in the same frame.
Pour le filtrage de la luminance du premier point de chaque ligne, la valeur Xi i,j-1 qui n'existe pas, est remplacée par la valeur non filtrée
Xij de la luminance de ce premier point; pour la première ligne de chaque trame, les valeurs Xi 1 j, qui n'existent pas, sont remplacées par les valeurs non filtrées Xij de la luminance des points de cette premier ligne.For the luminance filtering of the first point of each line, the value Xi i, j-1 which does not exist, is replaced by the unfiltered value
Xij of the luminance of this first point; for the first line of each frame, the values Xi 1 j, which do not exist, are replaced by the unfiltered values Xij of the luminance of the points of this first line.
Dans cet exemple de réalisation, le dispositif 1 de filtrage horizontal comporte: une memoire morte 3, jouant le role de multiplicateur par 0 < H; une mémoire morte 4 jouant le rôle de multiplicateur par (1 - H); un dispositif à retard 5 constitué par un registre à un étage; un additionneur numérique 6; un multiplexeur 7; et des moyens 8 de commande de l'initialisation. In this embodiment, the horizontal filtering device 1 comprises: a memory 3, playing the role of multiplier by 0 <H; a read-only memory 4 acting as a multiplier by (1-H); a delay device 5 constituted by a single-stage register; a digital adder 6; a multiplexer 7; and means 8 for controlling the initialization.
Une entrée d'adresse de la mémoire morte 3 est reliée à la borne d'entrée 2 pour recevoir la valeur numérique Xjj de la luminance d'un point d'image. Une sortie de la mémoire morte 4 est reliée à une première entrée de l'additionneur 6. Une sortie de la mémoire morte 3 est reliée à une seconde entrée de l'additionneur 6. Une sortie du multiplexeur 7 est reliée à une entrée d'adresse de la mémoire morte 4. Une première entrée du multiplexeur 7 est reliée à l'entrée du dispositif 1, une seconde entrée est reliée à une sortie du dispositif à retard 5, et une entrée de commande est reliée à une sortie des moyens 8. An address input of the read-only memory 3 is connected to the input terminal 2 to receive the digital value Xjj of the luminance of an image point. An output of the read-only memory 4 is connected to a first input of the adder 6. An output of the read-only memory 3 is connected to a second input of the adder 6. An output of the multiplexer 7 is connected to an input of address of the ROM 4. A first input of the multiplexer 7 is connected to the input of the device 1, a second input is connected to an output of the delay device 5, and a control input is connected to an output of the means 8 .
Une sortie de l'additionneur 6 fournit la valeur numérique Xi,j qui est la valeur filtrée de la luminance du point considéré, selon un filtrage horizontal. Cette valeur est fournie d'une part à une entrée du dispositif à retard 5 où elle subit un retard correspondant à l'analyse d'un point d'image. Elle sera utilisée pour calculer la valeur de luminance filtrée du prochain point après le point considéré; elle est appliquée d'autre part à la sortie du dispositif 1. An output of the adder 6 provides the numerical value Xi, j which is the filtered value of the luminance of the considered point, according to a horizontal filtering. This value is supplied on the one hand to an input of the delay device 5 where it undergoes a delay corresponding to the analysis of an image point. It will be used to calculate the filtered luminance value of the next point after the point in question; it is applied on the other hand to the output of the device 1.
Le dispositif à retard 5 est commandé par un signal d'horloge HP au rythme de l'analyse des points d'image. Les moyens de commande 8 sont commandés par le signal d'horloge HP, un signal d'horloge HL au rythme de Panalyse des lignes et un signal d'horloge HT au rythme de l'analyse des trames. Pendant la durée de traitement de la valeur de luminance du premier point de chaque ligne, les moyens 8 commandent le multiplexeur 7 pour qu'il relie l'entrée de la mémoire 4 à la borne d'entrée 2. Le dispositif 1 calcule alors: Xij=αH#Xij+(1-αH)#Xij=Xij
Pendant la durée du traitement des autres points les moyens 8 commandent le multiplexeur 7 pour qu'il relie l'entrée de la mémoire morte 4 à la sortie du dispositif à retard 5. La sortie de la mémoire 4 fournit alors une valeur (1-αH)#Xi,j-1, et la sortie de l'additionneur 6 fournit alors une valeur filtrée Xi,j=αH#Xij+(1-αH)#Xi,j-1
La réalisation des moyens de commande 8 n'est pas décrite car elle est à la portée de l'homme de l'art. The delay device 5 is controlled by an HP clock signal at the rate of image point analysis. The control means 8 are controlled by the clock signal HP, a clock signal HL at the rhythm of the analysis of the lines and a clock signal HT at the rate of the analysis of the frames. During the processing time of the luminance value of the first point of each line, the means 8 control the multiplexer 7 to connect the input of the memory 4 to the input terminal 2. The device 1 then calculates: xij = α# H xij + (1- α H) # xij = xij
During the processing of the other points, the means 8 control the multiplexer 7 to connect the input of the read-only memory 4 to the output of the delay device 5. The output of the memory 4 then provides a value (1- α H) # Xi, j-1, and the output of adder 6 then provides a filtered value Xi, j = α H # Xij + (1- α H) # Xi, j-1
The realization of the control means 8 is not described because it is within the reach of those skilled in the art.
Le dispositif de filtrage li comporte, dans cet exemple: une mémoire morte 12 jouant le rôle de multiplicateur par αV; une mémoire morte 14 jouant le rôle de multiplicateur par (1 - ); un additionneur numérique 16; un dispositif à retard 15 procurant un retard équivalent à la durée d'une ligne; un multiplexeur 17; et des moyens i8 de commande de l'initialisation. Une entrée du dispositif 11 est reliée à la sortie du dispositif 1 et reçoit la valeur X . Cette entrée est reliée à une entrée d'adresse de la mémoire morte 13 et à une première entrée du multiplexeur 17.Une seconde entrée du multiplexeur 17 est reliée à une sortie du dispositif à retard 15, une entrée de commande est reliée à une sortie des moyens 18, et une sortie est reliée à une entrée d'adresse de la mémoire 14. The filter device li comprises, in this example: a read-only memory 12 that acts as a multiplier by αV; a read only memory 14 acting as a multiplier by (1 -); a digital adder 16; a delay device 15 providing a delay equivalent to the duration of a line; a multiplexer 17; and i8 control means of the initialization. An input of the device 11 is connected to the output of the device 1 and receives the value X. This input is connected to an address input of the read-only memory 13 and to a first input of the multiplexer 17. A second input of the multiplexer 17 is connected to an output of the delay device 15, a control input is connected to an output means 18, and an output is connected to an address input of the memory 14.
Une sortie de la mémoire morte 13 fournit la valeur numérique αV#Xi,j à une première entrée de l'additionneur 9. Une seconde entrée du multiplexeur 17 est reliée à une sortie du dispositif à retard 15 qui lui fournit la valeur filtrée Xi-1,j de la luminance du point situé immédiatement au-dessus du point considéré, dans la même trame. La sortie de
Padditionneur 16 est reliée à la borne de sortie 12 du dispositif selon Invention et à une entrée du dispositif 15, auxquels elle fournit une valeur numérique Xi j qui est la valeur filtrée de la luminance du point considéré, selon un filtrage spatial successivement horizontal et vertical.An output of the read-only memory 13 supplies the numerical value α V # Xi, j to a first input of the adder 9. A second input of the multiplexer 17 is connected to an output of the delay device 15 which provides it with the filtered value Xi-1, j of the luminance of the point situated immediately above the point considered, in the same frame. The exit of
The distributor 16 is connected to the output terminal 12 of the device according to the invention and to an input of the device 15, to which it provides a digital value Xi j which is the filtered value of the luminance of the considered point, according to a successively horizontal and vertical spatial filtering. .
Le dispositif à retard 15 est constitué par un registre à décalage dont le nombre d'étages est égal au nombre de points contenus dans chaque ligne d'analyse. Le dispositif 15 est commandé par le signal d'horloge HP. Les moyens 18 de commande de l'initialisation reçoivent les signaux horloge HP, HL et HT. Pendant la durée de la première ligne de chaque trame, ils commandent le multiplexeur 7 pour qu'il transmette à la mémoire 14 la valeur à filtrer verticalement, Xii, à la place de la valeur
Xi-1,j qui n'existe pas.Le dispositif 11 calcule alors une valeur filtrée Xij=αV#Xij+(1-αV)#Xij=Xij
Pendant la durée du traitement des points de toutes les autres lignes, les moyens 18 commandent le multiplexeur 17 pour qu'il transmette la valeur Xi-1,j fournie par le dispositif à retard 15 et qui est la valeur filtrée de la luminance du point situé au-dessus du point considéré.The delay device 15 is constituted by a shift register whose number of stages is equal to the number of points contained in each line of analysis. The device 15 is controlled by the HP clock signal. The means 18 for controlling the initialization receive the clock signals HP, HL and HT. During the duration of the first line of each frame, they control the multiplexer 7 so that it transmits to the memory 14 the value to be filtered vertically, Xii, instead of the value
Xi-1, j that does not exist.The device 11 then calculates a filtered value Xij = α V # Xij + (1- α V) # Xij = Xij
During the processing of the points of all the other lines, the means 18 control the multiplexer 17 to transmit the value Xi-1, j provided by the delay device 15 and which is the filtered value of the luminance of the point located above the point considered.
La sortie de l'additionneur 16 fournit alors une valeur: xij= V-Xij+(l -Ev)-Xi-lej
La réalisation des moyens 18 n'est pas décrite car elle est à la portée de l'homme de l'art. The output of the adder 16 then provides a value: xij = V-Xij + (l -Ev) -Xi-lej
The realization of the means 18 is not described because it is within the reach of those skilled in the art.
Un second exemple de réalisation peut comporter les mêmes dispositifs de filtrage 1 et 11, mais reliés en série dans l'ordre inverse. Le résultat du filtrage est peu différent. A second exemplary embodiment may comprise the same filtering devices 1 and 11, but connected in series in the reverse order. The result of the filtering is little different.
Ce double filtrage récursif est très énergique. L'expérience montre que l'effet visuel du filtrage obtenu avec αH H = {V = 0,25 est équivalent à celui obtenu par un calcul de la moyenne arithmétique de la luminance dans une fenêtre de taille 9 x 9, mais la mise en oeuvre de ce double filtrage récursif est beaucoup plus simple car le temps de calcul nécessaire est beaucoup plus faible, à cause de la récursivité du calcul dans les dispositifs 1 et 11. This double recursive filtering is very energetic. The experiment shows that the visual effect of the filter obtained with α HH = {V = 0.25 is equivalent to that obtained by a calculation of the arithmetic mean of the luminance in a window of size 9 × 9, but the setting This double recursive filtering is much simpler because the computation time required is much lower, because of the recursion of the computation in the devices 1 and 11.
Dans L'exemple décrit ci-dessus, le filtre selon l'invention est utilisé pour des images vidéo classiques constituées de deux trames entrelacées, chaque trame étant considérée comme une image indépendante, mais il peut aussi bien être utilisé pour des images balayées en une seule trame. In the example described above, the filter according to the invention is used for conventional video images consisting of two interlaced fields, each frame being considered as an independent image, but it can equally well be used for scanned images in one. only frame.
Une application connue des filtres pour signaux de luminance consiste à extraire les contours d'une image. La figure 2 illustre un procédé connu permettant d'obtenir un signal traduisant les contours d'une image. La partie supérieure de la figure 2 représente le graphe d'un signal de luminance L en fonction du temps t pour un contour délimitant deux zones de luminance uniforme. Le graphe en traits pleins représente le signal de luminance original. Celui-ci comporte un segment à forte pente car la transition entre les deux zones est supposée être très brutale dans cet exemple. Un filtrage de ce signal de luminance par deux filtres passebas distincts et de caractéristiques légèrement différentes fournit deux signaux de luminance filtrés dont les graphes ont une pente inférieure à la pente du graphe du signal original. Leurs graphes sont représentés en pointillés sur la figure. A known application of luminance signal filters is to extract the contours of an image. Figure 2 illustrates a known method for obtaining a signal translating the contours of an image. The upper part of FIG. 2 represents the graph of a luminance signal L as a function of time t for a contour delimiting two zones of uniform luminance. The solid line graph represents the original luminance signal. This one has a steep segment because the transition between the two zones is supposed to be very brutal in this example. A filtering of this luminance signal by two distinct low-pass filters with slightly different characteristics provides two filtered luminance signals whose graphs have a slope less than the slope of the graph of the original signal. Their graphs are shown in dotted lines in the figure.
La partie médiane de la figure 2 représente le graphe d'un signal
D en fonction du temps t. Ce signal D est égal à la différence entre les deux signaux filtrés mentionnés précédemment. Il a une valeur nulle pendant le temps correspondant au balayage des zones de luminance uniforme et une valeur non nulle pendant la durée du balayage de la transition entre ces zones. Il prend sabord une valeur négative pendant une première partie de la transition, puis une valeur nulle au milieu de cette transition et enfin une valeur positive pendant une seconde partie de la transition.The middle part of Figure 2 represents the graph of a signal
D as a function of time t. This signal D is equal to the difference between the two filtered signals mentioned above. It has a value of zero during the time corresponding to the scanning of the areas of uniform luminance and a non-zero value during the duration of the scanning of the transition between these zones. It takes a negative value during a first part of the transition, then a null value in the middle of this transition and finally a positive value during a second part of the transition.
La partie inférieure de la figure 2 représente le graphe d'un signal logique C qui est constitué d'une impulsion de très-courte durée à l'instant où le signal D passe par la valeur zéro. Ce signal permet donc de traduire les contours d'une image. The lower part of FIG. 2 represents the graph of a logic signal C which consists of a pulse of very short duration at the moment when the signal D passes through the value zero. This signal makes it possible to translate the outlines of an image.
La figure 3 représente le schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'un dispositif connu comprenant deux filtres, 26 et 27, selon l'invention, permettant extraire et de renforcer les contours de cette image en mettant en oeuvre le procédé décrit ci-dessus. Une valeur de luminance L est appliquée sous forme numérique à une borne d'entrée 25 qui est reliée à une entrée du filtre 26 et à une entrée du filtre 27. Ces filtres 26 et 27 sont réalisés conformément au schéma synoptique de la figure 1 avec des coefficients (V = =D(H = 0d50 pour le filtre 26 et des coefficients 0cV = 0 < H = 0,875 pour le filtre 27.Leurs caractéristiques de filtrage sont donc légèrement différentes. FIG. 3 represents the block diagram of an exemplary embodiment of a known device comprising two filters, 26 and 27, according to the invention, making it possible to extract and reinforce the contours of this image by implementing the method described hereinafter. above. A luminance value L is applied in digital form to an input terminal 25 which is connected to an input of the filter 26 and to an input of the filter 27. These filters 26 and 27 are produced in accordance with the block diagram of FIG. coefficients (V = = D (H = 0d50 for the filter 26 and coefficients 0cV = 0 <H = 0.875 for the filter 27.Their filtering characteristics are therefore slightly different.
Une sortie du filtre 26 et une sortie du filtre 27 sont reliées respectivement à deux entrées dsun soustracteur numérique 29 qui fournit une valeur numérique D pour chaque point d'image. La suite des valeurs D est appliquée à l'entrée d'un circuit logique 32, dit détecteur de passages à zéro, qui fournit à une borne de sortie 33 un signal logique C qui prend la valeur 1 pendant la durée d'analyse d'un point lorsque ce détecteur détecte le passage de D d'une valeur négative à une valeur positive. Ce signal logique C traduit donc les contours de l'image. An output of the filter 26 and an output of the filter 27 are respectively connected to two inputs of a digital subtracter 29 which provides a digital value D for each picture point. The sequence of values D is applied to the input of a logic circuit 32, called a zero crossing detector, which supplies an output terminal 33 with a logic signal C which takes the value 1 during the analysis period of a point when this detector detects the passage of D from a negative value to a positive value. This logic signal C therefore reflects the contours of the image.
La valeur D est appliquée à une première entrée d'un additionneur numérique 30 qui possède une seconde entrée recevant la valeur L avec un certain retard procuré par le dispositif à retard 28. Ce retard correspond au temps de propagation dans les filtres 26 et 27 et permet la remise en synchronisme des valeurs D et des valeurs L. Une sortie de l'additionneur 30 fournit une valeur numérique LCR qui est une valeur de luminance correspondant à une image où les contours apparaissent renforcés. Cette sortie de l'additionneur 30 est reliée à une borne de sortie 31 du dispositif pour extraire et renforcer les contours d'une image. The value D is applied to a first input of a digital adder 30 which has a second input receiving the value L with a certain delay provided by the delay device 28. This delay corresponds to the propagation time in the filters 26 and 27 and allows the synchronization of the D values and L values. An output of the adder 30 provides a numerical value LCR which is a luminance value corresponding to an image in which the contours appear to be reinforced. This output of the adder 30 is connected to an output terminal 31 of the device for extracting and reinforcing the contours of an image.
De nombreuses variantes de ce dispositif sont réalisables par l'homme de l'art. Si le bruit affectant le signal d'entrée est faible, il est possible de supprimer l'un des deux filtres, par exemple le filtre 27, en reliant la seconde entrée du soustracteur 29 à la sortie du dispositif à retard 28. Selon une autre variante, le dispositif à retard 28 est supprimé et la seconde entrée de l'additionneur 30 est reliée à la sortie du filtre le moins efficace, c est-à-dire le filtre 27 dans cet exemple, pour filtrer un peu le bruit affectant l'image
Un perfectionnement du filtre passe-bas selon l'invention consiste à combiner en série le filtre spatial décrit précédemment avec un filtre temporel inter-images.Le filtre obtenu ainsi est alors particulièrement avantageux pour réduire le bruit affectant des images.Many variations of this device are achievable by those skilled in the art. If the noise affecting the input signal is small, it is possible to remove one of the two filters, for example the filter 27, by connecting the second input of the subtractor 29 to the output of the delay device 28. According to another alternatively, the delay device 28 is removed and the second input of the adder 30 is connected to the output of the least efficient filter, ie the filter 27 in this example, to filter a little the noise affecting the 'picture
An improvement of the low-pass filter according to the invention consists in combining in series the spatial filter described above with an inter-image temporal filter. The filter thus obtained is then particularly advantageous for reducing the noise affecting images.
I1 est connu de soumettre un signal de luminance à un filtrage passe-bas pour réduire le bruit. Un filtrage temporel inter-images permet de réduire très efficacement le bruit dans les zones fixes d'une image mais a pour inconvénient de causer une dégradation de la restitution des zones en mouvement. Un filtrage spatial n'a pas cet inconvénient mais il a l'inconvénient de réduire le bruit en supprimant une partie des informations utiles de l'image en adoucissant les transitions. It is known to subject a luminance signal to low pass filtering to reduce noise. An inter-image temporal filtering makes it possible to very effectively reduce the noise in the fixed zones of an image but has the disadvantage of causing a degradation of the restitution of the moving zones. Spatial filtering does not have this disadvantage but it has the disadvantage of reducing the noise by removing some of the useful information from the image by softening the transitions.
Lorsque le niveau de bruit est important, un filtre ou une combinaison de filtres non adaptatifs ne permet pas de réduire le bruit sans une grosse perte d'informations utiles. Par contre, lorsque le niveau de bruit est faible, une combinaison de filtres non adaptatifs permet d'obtenir un bon compromis entre Befficacité et le coût, car ces filtres sont beaucoup moins complexes que les filtres adaptatifs. When the noise level is high, a filter or a combination of non-adaptive filters can not reduce the noise without a large loss of useful information. On the other hand, when the noise level is low, a combination of non-adaptive filters makes it possible to obtain a good compromise between efficiency and cost, because these filters are much less complex than the adaptive filters.
La combinaison de filtres récursifs décrite ci-dessous est particulièrement avantageuse en ce qui concerne l'efficacité et le faible coût, à cause de la nature récursive des filtrages réalises. The combination of recursive filters described below is particularly advantageous in terms of efficiency and low cost, because of the recursive nature of the filterings made.
La figure 4 représente le schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'un filtre selon l'invention, constituant un dispositif pour réduire le bruit dans des images vidéo. I1 est constitué un filtre spatial 36, analogue à celui de la figure 1, et bun filtre temporel inter-images 38, reliés en série. Des valeurs de- luminance sont appliquées sous forme numérique à une borne ventrée 35 et sont transmises au filtre spatial 36 qui réalise un léger filtrage grâce à des coefficients peu différents de 1. FIG. 4 represents the block diagram of an exemplary embodiment of a filter according to the invention, constituting a device for reducing the noise in video images. It consists of a spatial filter 36, similar to that of FIG. 1, and an inter-image temporal filter 38, connected in series. Luminance values are applied in digital form to a ventrated terminal 35 and are transmitted to the spatial filter 36 which performs a light filtering with coefficients not very different from 1.
Ces coefficients ont pour- valeur. H = o( V = 0,875. La sortie du filtre spatial 36 est reliée à une entrée du filtre temporel 38 pour lui fournir une valeur de luminance filtrée Xf.These coefficients have value. H = o (V = 0.875) The output of the spatial filter 36 is connected to an input of the temporal filter 38 to provide a filtered luminance value Xf.
Le filtre temporel 38 réalise le calcul d'une valeur de luminance filtrée Y, selon la formule: Y=αt#Xf+(1-αt)#Xf'
où (t est un coefficient fixé compris entre 0 et 1, où Xf est une valeur de luminance appliquée à rentrée du filtre 38 et où Xf' est la valeur de luminance du point de l'image précédente, homologue du point dont la luminance Xf est en cours de filtrage.The temporal filter 38 performs the calculation of a filtered luminance value Y, according to the formula: ## EQU1 ## ## EQU1 ##
where (t is a fixed coefficient between 0 and 1, where Xf is a luminance value applied to the input of the filter 38 and where Xf 'is the luminance value of the point of the preceding image, homologous to the point whose luminance Xf is being filtered.
Le filtre temporel 38 comporte une mémoire d'image 37; deux mémoires mortes 39 et 41 et un additionneur numérique 40. L'entrée du filtre temporel 38 est reliée d'une part à une entrée d'adresse de - la mémoire d'image 37 et à une entrée de donnée de la mémoire morte 41. Time filter 38 includes an image memory 37; two memories 39 and 41 and a digital adder 40. The input of the temporal filter 38 is connected on the one hand to an address input of the image memory 37 and to a data input of the read-only memory. .
Les moyens de commande de la mémoire d'image 37 ne sont pas représentés car leur réalisation est à la portée de l'homme de Part. La mémoire d'image 37 réalise un retard équivalent à la durée d'une image.The control means of the image memory 37 are not shown because their realization is within the reach of the man of the part. The image memory 37 achieves a delay equivalent to the duration of an image.
Elle restitue des valeurs de luminance Xf' correspondant à la trame homologue précédant la trame en cours de filtrage. Ces valeurs sont appliquées à une entrée d'adresse de la mémoire morte 39 qui restitue des valeurs numériques (1-αt).Xf' qui sont appliquées à une première entrée de l'additionneur 40. Une seconde entrée de l'additionneur 40 est reliée à une sortie de. la mémoire morte 41 qui fournit des valeurs numériques OC tXf Une sortie de l'additionneur 40 constitue la sortie du filtre 38 et est reliée à la borne de sortie 42 du dispositif pour réduire le bruit.It renders luminance values Xf 'corresponding to the homologous frame preceding the frame being filtered. These values are applied to an address input of the read-only memory 39 which restores numerical values (1- α t) .Xf 'which are applied to a first input of the adder 40. A second input of the adder 40 is connected to an output of. the read-only memory 41 which supplies digital values OC tXf An output of the adder 40 constitutes the output of the filter 38 and is connected to the output terminal 42 of the device for reducing the noise.
Dans cet exemple de réalisation, le filtre temporel 38 a pour coefficient ( t = 0,875 pour permettre un filtrage qui ne dégrade pas trop les zones en mouvement dans les images. Ce dispositif, malgré sa simplicité, permet une amélioration sensible de la qualité des images lorsque le bruit est de nature granulaire et d'une faible amplitude. In this exemplary embodiment, the temporal filter 38 has the coefficient (t = 0.875 to allow a filtering which does not degrade the moving areas in the images too much.This device, in spite of its simplicity, allows a significant improvement in the quality of the images. when the noise is of a granular nature and of a small amplitude.
Une variante de ce dispositif peut comporter les mêmes filtres reliés en série, mais dans un autre ordre. A variant of this device may include the same filters connected in series, but in another order.
Le filtre passe-bas selon l'invention peut être utilisé dans tout autre réducteur de bruit de type connu comportant un filtre passe-bas non adaptatif. The low-pass filter according to the invention can be used in any other known-type noise reducer comprising a non-adaptive low-pass filter.
L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus, de nombreuses variantes sont à la portée de l'homme de l'art, notamment des modifications des valeurs de coefficients. The invention is not limited to the embodiments described above, many variations are within the reach of those skilled in the art, including changes in the coefficient values.
Le filtre selon l'invention peut être appliqué notamment dans les équipements de télévision. The filter according to the invention can be applied in particular in television equipment.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8500106A FR2575879A1 (en) | 1985-01-04 | 1985-01-04 | Low-pass filter for digitised images and devices including such a filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8500106A FR2575879A1 (en) | 1985-01-04 | 1985-01-04 | Low-pass filter for digitised images and devices including such a filter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2575879A1 true FR2575879A1 (en) | 1986-07-11 |
Family
ID=9315021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8500106A Withdrawn FR2575879A1 (en) | 1985-01-04 | 1985-01-04 | Low-pass filter for digitised images and devices including such a filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2575879A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2649848A1 (en) * | 1989-07-13 | 1991-01-18 | Philips Electronique Lab | Device for transmitting television pictures by operating on blocks thereof |
| EP0948195A2 (en) * | 1998-04-03 | 1999-10-06 | Nds Limited | Filtering of digital video signals |
| EP1515274A1 (en) * | 2003-07-07 | 2005-03-16 | Sony International (Europe) GmbH | Method and apparatus for obtaining histograms from an image |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2387557A1 (en) * | 1977-04-14 | 1978-11-10 | Telediffusion Fse | NOISE VISIBILITY REDUCTION SYSTEMS ON TELEVISION IMAGES |
| FR2421523A1 (en) * | 1978-03-27 | 1979-10-26 | Nippon Electric Co | NOISE REDUCTION DEVICE FOR COLOR TELEVISION SIGNALS |
| EP0023555A1 (en) * | 1979-06-18 | 1981-02-11 | Fernseh Inc. | Method and circuit for correcting the phase of the chroma component by digital comb filtering a PAL-television signal |
-
1985
- 1985-01-04 FR FR8500106A patent/FR2575879A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2387557A1 (en) * | 1977-04-14 | 1978-11-10 | Telediffusion Fse | NOISE VISIBILITY REDUCTION SYSTEMS ON TELEVISION IMAGES |
| FR2421523A1 (en) * | 1978-03-27 | 1979-10-26 | Nippon Electric Co | NOISE REDUCTION DEVICE FOR COLOR TELEVISION SIGNALS |
| EP0023555A1 (en) * | 1979-06-18 | 1981-02-11 | Fernseh Inc. | Method and circuit for correcting the phase of the chroma component by digital comb filtering a PAL-television signal |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| COMPUTER DESIGN, vol. 21, no. 4, avril 1982, pages 159-162, Winchester, Mass., US; STAN MAZOR: "Approaching filters discretely" * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2649848A1 (en) * | 1989-07-13 | 1991-01-18 | Philips Electronique Lab | Device for transmitting television pictures by operating on blocks thereof |
| EP0948195A2 (en) * | 1998-04-03 | 1999-10-06 | Nds Limited | Filtering of digital video signals |
| EP0948195A3 (en) * | 1998-04-03 | 2000-05-24 | Nds Limited | Filtering of digital video signals |
| US6226051B1 (en) | 1998-04-03 | 2001-05-01 | Tandberg Television Asa | Digital video signal filtering to produce a double-sided impulse response |
| EP1515274A1 (en) * | 2003-07-07 | 2005-03-16 | Sony International (Europe) GmbH | Method and apparatus for obtaining histograms from an image |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2596221A1 (en) | ADAPTIVE MEDIAN FILTER SYSTEM | |
| EP0330279A1 (en) | Device for the space-time sub-sampling of digital video signals representative of a sequence of interlaced or sequential pictures, system for the transmission of high definition television pictures including such a device, and broadcasting and receiving stages for such a system | |
| FR2461405A1 (en) | SYSTEM FOR CODING AND DECODING A DIGITAL VISIOPHONE SIGNAL | |
| FR2501944A1 (en) | DEVICE FOR CONVERTING THE NUMBER OF SCANNING LINES | |
| EP0143010A1 (en) | Method and device for detecting moving television picture elements for digital data flow compression television systems with conditional replenishment | |
| EP0412003B1 (en) | Device for transforming a movement information into a movement detection signal with desired number of lines and field frequency for a high definition television receiver | |
| FR2575886A1 (en) | Method of reducing the visibility of the noise in a sequence of video images and device for implementing this method | |
| EP0337565B1 (en) | Device for coding signals representative of a sequence of pictures and system for transmission of high definition television pictures including such a device | |
| FR2584553A1 (en) | APPARATUS FOR REDUCING THE NOISE OF A COMPOSITE VIDEO SIGNAL AND RECURSIVE FILTER USED THEREIN | |
| EP0318121B1 (en) | Method and device for estimating and compensating motion in an image sequence, and image transmission system including such a device | |
| FR2575879A1 (en) | Low-pass filter for digitised images and devices including such a filter | |
| FR2628276A1 (en) | METHOD FOR REDUCING THE FLOW OF A DATA SEQUENCE ASSISTING THE RECONSTITUTION OF AN ELECTRONIC IMAGE FROM A SUB-SAMPLE SIGNAL | |
| EP0316232B1 (en) | Method and system for transmitting a high definition television programme | |
| EP0286192B1 (en) | Method and device for estimating the motion in a sequence of pictures | |
| FR2823943A1 (en) | MPEG coded digital video signal noise detection/noise reduction transcoding process having current image detected/coding search carried out finding reference coded macroblocks/noisy macroblock separated out. | |
| EP0063990A1 (en) | Method for image transmission with reduced data rate; transmission system for executing this method | |
| WO1990000846A1 (en) | Coding and decoding of high definition television images | |
| EP0389049A1 (en) | Movement estimation device in television pictures | |
| EP0690623B1 (en) | Method of and device for inserting asynchronous data into a digital signal | |
| EP0527693A1 (en) | Two-dimensional finite impulse response filter | |
| EP0030194A1 (en) | Predictive stage for a dataflow compression system | |
| EP0391760B1 (en) | Device for converting the frame rate for a high definition television receiver, and coded television motion detection method | |
| EP0368417B1 (en) | Apparatus comprising an improved device for clamp-error compensation | |
| FR2689354A1 (en) | Recursive procedure for improving degraded video image - has movement detector to determine necessary digital image processing to compensate for movement during image acquisition | |
| EP0419315B1 (en) | Method for motion detection desired field frequency and line number, and apparatus for carrying out this method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |