NL194418C - Bewegingssignaalprocessor. - Google Patents

Description

1 194418

Bewegingssignaalprocessor

De uitvinding heeft betrekking op een bewegingssignaalprocessor voor een digitaal videosignaal-verwerkingsstelsel voor het bewegingsafhankelijk filteren van een videosignaal door middel van een filter 5 voor lijnfiltering en rasterkamfiltering met: - een rasterverschilketen voor het opwekken van een rasterverschilsignaal; - een met de rasterverschilketen verbonden doorlaatfilter voor de filtering van het rasterverschilsignaal; - een met het doorlaatfilter verbonden absolute-waardeketen voor het leveren van absolute waarden van het gefilterde rasterverschilsignaal; 10 - een eerste vergelijker voor het op basis van de door de absolute-waardeketen opgewekte absolute waarden uitvoeren van een vergelijking met een vooraf bepaalde drempelwaarde en voor het in overeenstemming daarmee leveren van vergelijkingssignaalwaarden; - een met de vergelijker verbonden rekenketen voor het op basis van de vergelijkingssignaalwaarden leveren van bewegingswaarden; en - een met de rekenketen verbonden K-waarde generator voor het op 15 basis van de bewegingswaarden opwekken van K-waarden.

Een bewegingssignaalprocessor van deze soort is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.868.650.

Een digitaal-videosignaalverwerkingsstelsel dat recentelijk uitgebreid onderwerp van onderzoek is, maakt meestal gebruik van grote geheugens en het digitaal-videosignaalverwerkingsstelsel heeft in dat geval vaak rastergeheugens voor het verkrijgen van een goede kwaliteit van het weergegeven beeld. Het videosignaal-20 verwerkingsstelsel met dergelijke rastergeheugens gebruikt kamfilters voor het gemakkelijk van de samengestelde videosignalen afscheiden van de luminantiesignalen en de chrominantiesignalen. Deze kamfilters werken goed voor stille beelden die geen beeldbeweging bevatten. Deze techniek heeft echter als bezwaar dat rond bewegingsgebieden artefacten optreden die de kwaliteit van het weergegeven beeld sterk verminderen.

25 Om een dergelijke verslechtering van het beeld in de buurt van beweging tegen te gaan is het noodzake-iijk van het raster-gekamde signaal om te schakelen naar enig soort substitutiesignaal dat een betere kwaliteit geeft dan het raster-gekamde signaal. Er zijn overigens twee werkwijzen voorgesteld voor het verkrijgen van de omschakelwerking tussen de twee signalen, waarvan de ene een harde omschakeling is en de andere een zachte-omschakelingstechniek is.

30 De harde omschakeling heeft, als gevolg van de bewegingsdetectie, slechts twee toestanden (1: bewegingsgebied, of 0: stil gebied) zonder tussentoestanden. Daarom, wanneer deze harde omschakeling gebruikt wordt zal een nieuwe verslechtering van het weergegeven beeld geïntroduceerd worden. Deze verslechtering van het beeld wordt in wezen veroorzaakt door het verschil in resolutie tussen het raster-gekamde signaal en het substitutiesignaal met betere kwaliteit. Er treedt een zeer merkbare artefact op 35 wanneer het substitutiesignaal uit een iijn-gekamd signaal bestaat. In dat geval treden langs bewegende horizontale overgangen hangende stippen op.

Deze artefact wordt vooral vervelend wanneer het beeld veel hoogfrequente bewegingsdetails bevat en het stelsel daardoor snel tussen de twee verschillend verwerkte signalen omschakelt.

Voor een digitale videosignaaiprocessor is het daarom gewenst een zachte schakelaar te hebben die 40 graduele overgangen tussen bewegende en stationaire gedeelten van het beeld geeft. De hiervoor- genoemde bekende videosignaaiprocessor is geschikt voor toepassing van een dergelijke zachte omschakeling.

Bij deze bekende bewegingssignaalprocessor wordt de beweging door de werking van de rekenketen gespreid. Daarbij wordt het uitbreidingsproces rond een gedetecteerd bewegingssignaal sterk uitgevoerd, 45 waarbij een gedetecteerd 1-bit bewegingssignaal (K=1) een aanzienlijke beweging voorstelt, waardoor het bewegingssignaal niet adaptief gespreid kan worden. Daarom, wanneer veel hoogfrequente bewegingsdetails verwerkt worden kan de verslechtering van het weergegeven beeld niet succesvol vermeden worden. Verder, wanneer beeldsignalen pulsruis hebben kan de pulsruis ten onrechte als bewegingssignalen aangemerkt worden waardoor uitspreiding van de ongewenste beeldsignalen optreedt. Bovendien, omdat 50 deze structuur slechts bewegingssignalen detecteert die gecorreleerd zijn met de richting van de tijdas in overeenstemming met slechts het rasterverschilsignaal heeft het bewegingssignaal weinig ruimtelijke correlatie. Daarom is het moeilijk het bewegingssignaal ruimtelijk adaptief in overeenstemming met het bewegingsgebied te verwerken.

De uitvinding beoogt de genoemde bezwaren op te heffen. Daartoe heeft de bewegingssignaalprocessor 55 van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding als kenmerk dat tussen de absolute waardeketen en de eerste vergelijker een maximum waarde detector verbonden is voor het bepalen van een maximum-, minimum- of tussenwaarde voor elk pixelgebied van het raster op basis van absolute waarden in 194418 2 een eerste voorafbepaald beeldvenster dat door het betreffende pixelgebied en door ruimtelijk nabij gelegen pixelgebieden gevormd wordt; - de eerste vergelijk er de maximum-, minimum- of tussenwaarde met de voorafbepaalde drempelwaarde vergelijkt voor het voor de pixelgebieden leveren van de vergelijkingsignaalwaarden (figuur 7DI); 5 - de rekenketen een gebiedsdetector is voor het berekenen van een bewegingswaarde voor elk pixelgebied op basis van vergelijkingssignaalwaarden in een tweede voorafbepaald beeldvenster (figuur 711) dat door het betreffende pixelgebied en door nabijliggende pixelgebieden gevormd wordt.

Hierdoor wordt niet alleen een harde omschakeling vergemakkelijkt, maar wordt ook een zachte omschakeling door ruimtelijke spreiding van de bewegingssignalen vergemakkelijkt. Verder wordt pulsruis, 10 die ten onrechte als bewegingssignaal erkend kan worden, langzamer verwerkt, waardoor de processor goed tegen ruis bestand is.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening.

In de tekening tonen: 15 figuur 1 een blokschema van een bewegingssignaalprocessor waarin een bekende uitspreidingswerkwijze toegepast wordt; figuur 2 een blokschema ter toelichting van de bewegingsdetector en de besturingssignaaluitspreider van figuur 1 volgens de stand van de techniek; figuur 3 schematisch een uitvoeringsvorm van een bewegingssignaalprocessor volgens de uitvinding; 20 figuur 4 een maximumwaardedetector van figuur 3 met een ”3 x 3” beeldvenster; figuur 5A en 5B ”3 x 3” beeldvensters die genomen zijn ter toelichting van de uitvoeringsvorm van de uitvinding; figuur 6 een gebiedsdetector van figuur 3 met het ”3 x 3” beeldvenster; figuur 7A een door de gebiedsdetector verkregen beeldvenster als voorbeeld; 25 figuur 7B een karakteristieke grafiek van de gebiedsdetector in het geval dat het afsnijproces uitgevoerd wordt; figuur 7C een andere karakteristieke grafiek als voorbeeld van de gebiedsdetector in het geval dat het afsnijproces uitgevoerd wordt; figuur 7D een voorbeelddiagram ter toelichting van de uitspreiding van het beeldsignaal in het geval van 30 een ”3 x 3” rechthoekig beeldvenster; figuur 7E een voorbeelddiagram ter toelichting van het uitspreiden van het beeldsignaal in het geval van een ”5 x 5” diamant beeldvenster; figuur 7F een diagram ter toelichting van een werkeigenschap van de gebiedsdetector; figuur 8 een schema van de met het ruimtelijke laagdoorlaatfilter verbonden gebiedsdetector voor het 35 verbeteren van de afvlakkarateristiek; figuur 9A en 9B de uitgangskarakteristieken van de K waardegenerator van figuur 3; figuur 10A een besturingssignaaluitspreider van figuur 1 volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding; figuur 10B een zachte omschakelprocessor die het volle-bit bewegingssignaal van de maximumwaarde-40 detector gebruikt; figuur 11A een blokschema van een ruimtelijke uitspreider die vervangen kan worden door de gebiedsdetector van figuur 3 volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding; figuur 11B en IIC respectievelijk de ééndimensionale uitgangskarakteristieken van de ruimtelijke uitspreider en het diagonale laagdoorlaatfilter van figuur 11A; 45 figuur 12 een gedetailleerd schema van de horizontale of verticale uitspreiders van figuur HA; figuur 13A en 13B een gedetailleerd ketenschema van de basisblokcellen van figuur 12 en hun verwerkte waarden; figuur 14A en 14B een gedetailleerd ketenschema van de horizontale uitspreider van figuur 12 gecompleteerd door gebruik van de basisblokcellen en de tussenwaarden ervan; en figuur 15 het resultaat van de 50 beeldsignaaluitspreiding verzorgd door de ruimtelijke uitspreider van figuur 11A.

Figuur 1 toont een voorbeeld van een 1 -bit bewegingssignaaluitspreider zoals bekend uit het Amerikaanse octrooirecht 4.868.650. Voor een volledige bitbewegingssignaalverwerking moeten de bewegingsdetector 100 en de besturingssignaaluitspreider 102 echter respectievelijk vervangen worden door een bewegings-55 detector voor het leveren van volledige bitbewegingssignalen en een K waardegenerator voor het opwekken van K waarden van 0 tot en met 1.

Zoals getoond in de tekening omvat een algemeen bewegingssignaalverwerkingsstelsel namelijk in 3 194418 wezen de bewegingsdetector 100 voor het detecteren van bewegingssignalen uit de samengestelde videosignaalinvoer, en de besturingssignaaluitspreider 102 voor het verwerken van de door de bewegingsdetector 100 geleverde bewegingssignalen voor het opwekken van het uitspreidingsbesturingssignaal van K en 1-K waarden. Verder verwerkt een ruimtelijke processor 106 de samengestelde videosignaalinvoer door 5 gebruik van lijnkamfilters en een tijdelijke processor 110 voor het tijdelijk verwerken van de samengestelde videosignaalinvoer door gebruik van rasterkamfilters. Respectieve uitvoeren van de ruimtelijke processor 106 en van de tijdelijke processor 110 worden gemengd met de besturingssignaaluitvoer van de door de besturingssignaaluitspreider 102 geleverde K waarde en 1-K waarde door middel van vermenigvuldigers 112 respectievelijk 114. In dit geval is het besturingssignaal 0K1. De respectieve uitvoeren van de vermenigvul-10 digers 112 en 114 worden gemengd door middel van een opteller 116 voor het opwekken van verwerkte bewegingsbeeldsignalen. Ondertussen, omdat de samengestelde videosignaalinvoer tijdens verwerking door de bewegingsdetector 100 en de besturingssignaaluitspreider 102 vertraagd is, vertragen de vertragings-ketens 104 en 108 de samengestelde videosignaalinvoer daarnaar over een voorafbepaalde tijd om aan te sluiten op het vertraagde besturingssignaal van K en 1-K waarden aan de uitvoeren van de ruimtelijke 15 processor 106 en de tijdelijke processor 110.

Figuur 2 toont een blokschema van de structuur van een bekende bewegingsdetector 100 en een bekende besturingssignaaluitspreider 102 waarin een rasterverschilketen 118 het samengestelde videosignaal of het luminantiesignaal ontvangt voor het detecteren van het bewegingsverschilsignaal tussen rasters. Een ruimtelijk laagdoorlaatfilter 120 verschaft ruimtelijke laagdoorlaatfiltering van het door de 20 rasterschilketen 118 geleverde rasterverschilsignaal voor het afvlakken van het bewegingsverschilsignaal en beperking van het kieursignaal. Een absolute-waardeketen 122 produceert absolute waarden van de signaaluitvoer van het ruimtelijke laagdoorlaatfilter 120. De absolute waarden worden vergeleken met een voorafbepaalde drempelwaarde door een vergelijker 124 die in overeenstemming met de vergelijking het 1 bit besturingssignaal opwekt. Vervolgens wordt het 1-bit besturingssignaal uitgespreid door een ult-25 spreldingsprocessor 126 en worden daarna K waarden opgewekt door de K waardegenerator 132. Hierin hebben de K waarden continue waarden van 0K1 waarmee bedoeld wordt dat wanneer K een waarde 1 heeft de beweging van het beeld zeer significant is en wanneer de waarde van K 0 is er geen beweging van het beeld is.

Omdat deze bekende bewegingssignaalprocessor het uitspreidingsproces rond een gedetecteerd 30 bewegingssignaal sterk uitvoert, waarbij het gedetecteerd 1-bit bewegingsslgnaal als een bewegingssignaal (K = 1) waarvan de beweging zeer aanzienlijk opgevat wordt, kan het bewegingssignaal niet adaptief uitgespreid worden. Daarom, wanneer veel hoogfrequente bewegingsdetails verwerkt worden kan de verslechtering van het weergegeven beeld niet succesvol vermeden worden.

Verder, wanneer beeldsignalen pulsruis hebben kan de pulsruis ten onrechte als bewegingssignalen 35 aangemerkt worden waardoor uitspreiding van de ongewenste beeldsignalen optreedt. Bovendien, omdat deze structuur slechts bewegingssignalen detecteert die gecorreleerd zijn met de richting van de tijdas in overeenstemming met slechts het rasterverschilsignaal heeft het bewegingssignaal weinig ruimtelijke correlatie. Daarom is het moeilijk het bewegingssignaal ruimtelijk adaptief in overeenstemming met het bewegingsgebied te verwerken.

40 Figuur 3 toont een basisblokschema van een bewegingssignaalprocessor volgens de uitvinding waarvan de werking en de structuur van de rasterverschilketen 118, het ruimtelijke laagdoorlaatfilter 120, de absolute-waardeketen 122 en de vergelijker 124 gelijk zijn aan die van de voor figuur 2 toegelichte stand van de techniek. Met andere woorden: de rasterverschildetector 118 detecteert de bewegingssignaal-verschillen tussen de rasters die aan het ruimtelijke laagdoorlaatfilter 120 geleverd worden voor het uit dit 45 rasterverschilsignaal filteren van de laagfrequent component. De uitvoer van het ruimtelijke laagdoorlaatfilter 120 bestaat uit positieve en negatieve componenten en dit signaal wordt door de absolute-waardeketen 122 veranderd in een absolute waarde (positieve waarde). De maximumwaardekiesketen 128 die de absolute waarde ontvangt kiest de maximumwaarde uit de signaalinvoer uit het ”M x N” beeldvenster voor het ruimtelijke uitspreiden van de beweging om de gekozen maximumwaarde, waarbij het afvlakeffect in 50 overeenstemming met de keuze van de vorm van het beeldvenster bepaald wordt. Volgens een experiment van de uitvinding bleken de rechthoekige en diamantvormige beeldvensters een goed afvlakeffect te hebben, zelfs voor zeer hoogfrequente details. In het bijzonder, wanneer het rasterverschilsignaal rond de grens tussen het bewegingsgebied en het stille gebied geplaatst werd heeft de uitvinding een veel beter effect gegeven.

55 De grootte en de vorm van het beeldvenster moeten geschikt bijgesteld worden. Dit is omdat wanneer de grootte van het beeldvenster onnodig groot is de kwaliteit van het beeld kan verslechteren als gevolg van de overmatige uitspreiding van de beweging.

194418 4

Omdat de door de maximumwaardedetector 128 opgewekte uitvoer zelf een ruimtelijk uitgespreid signaal is kan het gebruikt worden ais bewegingsbesturingssignaal voor het dire.ct besturen van de zachte-omschakeling door middel van de K waardegenerator met de in de figuren 9A en 9B getoonde karakteristieken. Bovendien wordt de uitvoer van de maximumwaardedetector 128 vergeleken met een drempelwaarde 5 THR die vooraf door de vergelijker 124 ingesteld is. Op dat moment, wanneer de signaaluitvoer van de maximumwaardedetector 128 groter blijkt te zijn dan de drempelwaarde THR, wordt de door de maximum-waardekiezer 128 gekozen waarde herkend als een maximumwaarde en zal de vergelijker 124 daardoor een 1 -bit bewegingssignaal leveren. Een dergelijk bewegingssignaal betekent dat de in relatie met de tijdas gedetecteerde beweging een signaalcomponent is waarvan de beweging groter is dan de drempelwaarde 10 THR, en dit signaal de waarde is die door middel van de maximumwaardedetector 128 ruimtelijk uitgespreid wordt. Daarom kan dit bewegingssignaal voor de harde omschakeling gebruikt worden.

Het doel van de gebiedsdetector 130, die het hiervoor genoemde 1-bit bewegingssignaal ontvangt, is het eerder ruimtelijk reconstrueren van het beeidsignaal dan het uitspreiden van de beweging. In dit geval wordt de beeldreconstructie geïmplementeerd door middel van het detecteren van een nieuw bewegingsgebied 15 van het beeldvenster door gebruik van de beweging die boven een specifieke waarde komt, waarbij de beweging ruimtelijk uitgespreid wordt door de maximumwaardekiezer 128 door middel van het kiezen van de maximumwaarde van het beeldvenster en het in overeenstemming met de beweging van het beeldvenster ruimtelijk reconstrueren van de beweging.

Met andere woorden: de gebiedsdetector 130 verwerkt weer het bewegingssignaal dat van te voren 20 gecorrigeerd wordt door de maximumwaardedetector 128 voor het veronderstellen van de ruimtelijke correlatie van het nieuwe bewegingssignaal en deze nieuwe veronderstelde beweging wordt aan de K waardegenerator 132 geleverd die de bewegingsfactor K waarde opwekt. Ondertussen, door het geschikt beperken van de maximumwaarde van de uitvoer van de gebiedsdetector 130, kan gemakkelijk bewerkstelligd worden dat het bewegingsproces vereenvoudigd wordt en dat, in het geval van een breed beeldvenster, 25 het grote verschil tussen het midden van het bewegingsgebied en het stille gebied overwonnen wordt. De K en 1-K waarden worden naar de in figuur 1 getoonde vermenigvuldigers 112 en 114 gevoerd en daardoor gemengd met de uitvoeren van de ruimtelijke processor 106 en de tijdelijke processor 110.

De theoretische basis van dit proces kan ondersteund worden door de tijdelijke correlatie van het rasterverschilsignaal en, met het oog echter op de ene dimensie als getoond in figuur 7F, kan de hoeveel-30 heid beweging verondersteld worden op basis van de bewegingen Δ x en Δχ' in de richting van de x-as. Daarom, wanneer deze signalen in twee dimensies uitgespreid worden kan een nieuw bewegingssignaal gereconstrueerd worden dat in een gradueel adaptief bewegingssignaal van 0 tot 1 in kaart gebracht kan worden met de ruimtelijke correlatie tot de tijdas of in overeenstemming met de tijdas , door voorverwerking van de bewegingssignaalcomponent die boven een specifieke 35 waarde is.

In figuur 4 is de maximumwaardedetector van figuur 3 in detail getoond. Zoals specifiek in de figuur getoond toont de maximumwaardedetector 128 een voorbeeldketen voor het "3 x 3" rechthoekige beeldvenster, waarin een vergelijker 150 met een kiesaansluiting een aantal monstervertragingen 134, 136, 140, 142, 146, 148 en twee lijnvertragingen 138, 144 heeft. De maximumwaardedetector 128 ontvangt de 40 absolute waarde van het ruimtelijk laagdoorlaat-gefilterde rasterverschilsignaal dat sequentieel verwerkt is door de rasterverschilketen 118, het ruimtelijke laagdoorlaatfilter 120 en de absolute-waardeketen 122. In dit geval wordt een eerste beeldlijn bepaald met het signaal ”a” dat zonder vertraging aan de vergelijker 150 geleverd wordt, een signaal "b” dat door een monstervertraging 134 over een monster vertraagd is, en een signaal "c” dat een vertraagd signaal van het signaal ”b” is.

45 Ondertussen wordt een tweede beeldlijn gevormd als een lijn-vertraagd signaal ”d” dat door middel van een lijnvertraging 138 over één lijn vertraagd is en aan de vergelijker 150 geleverd wordt, een signaal ”e” dat door een monstervertraging 140 over een monster vertraagd is, en een signaal ”f” dat door een monstervertraging 142 een vertraagd signaal van het signaal ”e” is.

Verder vertraagt een lijnvertraging 144 voor het bepalen van een derde beeldlijn de uitvoer van de 50 lijnvertraging 138 over één lijn voor levering aan de vergelijker 150, vertraagt een monstervertraging 146 het signaal ”g” met één monster voor levering aan de vergelijker 150, en vertraagt een monstervertraging 148 het signaal ”h” over één monster voor levering aan de vergelijker 150. Het op de hiervoor toegelichte wijze verkregen beeidsignaal is als getoond in figuur. 5A.

De vergelijker 150 vergelijkt de bewegingssignalen die verkregen zijn door middel van de monster-55 vertragingen en de lijnvertragingen voor het opwekken van een maximumwaarde van de bewegingssignalen. In dit geval is de door de vergelijker 150 gekozen maximumwaarde M(e): M(e) = MAX (a, b, c, d, e, f, g, h, i) (1) 5 194418 waarin M(e) de beweging van de actuele positie ”e” voorstelt.

Figuur 5B toont een illustratie van het rechthoekige ”3 x 3” beeldvenster waarvan de respectieve pixels vervangen zijn door specifieke substantiële waarden, in dit geval wordt de maximumwaarde M(e) van het beeldvenster in overeenstemming met formule (1) als volgt voorgesteld: 5 M(e) = MAX (5, 6, 0,3,2,7, 0,1,0) = 7 (2)

Wanneer, in deze uitvoeringsvorm, de door de vergelijker 124 ingestelde drempelwaarde THR 4 is wordt de maximumwaarde van het in figuur 58 getoonde beeldvenster volgens formule (2) 7. Daarom levert de uitgang van de vergelijker 124 het 1-bit bewegingssignaal met de waarde 1. Hierdoor zal de maximum-waardedetector 128 de actuele positie ”e” als een beweging detecteren.

10 In dit geval wordt de ruimtelijke uitspreiding van het bewegingsgebied geïmplementeerd door het kiezen van de maximumwaarde van het beeldvenster door gebruik van de maximumwaardedetector en wordt dus ruimtelijk gereconstrueerd, waarbij de bewegingen de correlaties met elkaar hebben.

Met verwijzing naar figuur 6, dat het gedetailleerde blokschema van de gebiedsdetector van figuur 3 is, dat bestemd is voor het veronderstellen van het bewegingsgebied door ontvangst van de uitvoer van de 15 vergelijker 124, omvat het een aantal monstervertragingsketens 152-162, twee lijnvertragingsketens 164, 166 en een opteller 168. In deze gebiedsdetector zijn de werking van de monstervertragingsketens 152162 en de lijnvertragingsketens 164,166 gelijk aan die van de maximumwaardedetector van figuur 4-, en het enige verschil ertussen is dat de vergelijker 150 met een kiesschakelaar zoals getoond in figuur 4 vervangen is door een gebiedsdetector 168 die gevormd wordt door een opteller zoals getoond in figuur 6.

20 De bewegingssignalen die aan de gebiedsdetector geleverd worden zijn namelijk 1-bit signalen met slechts de waarden ”1” of ”0". Daarom is het beeldvenster, dat door middel van de respectieve monstervertragingsketens 152-162 en de lijnvertragingsketens 164,166 verondersteld wordt als getoond in figuur 7A. De opteller 168 telt het aantal respectieve monsters a'-i' met alleen de waarde ”1”. Hierdoor kan de karakteristieke formule van de gebiedsdetector 130 door de volgende formule (3) voorgesteld worden: 25 S(e) = A x (aantal bewegingsmonsters) (3) waarin S(e) de uitvoer van de opteller 168 is en A het aan de opteller 168 toegewezen gewicht is voor het bepalen van de helling van de karakteristieke curve.

De gebiedsdetector 130 kan ontworpen zijn om een andere karakteristiek dan van de formule (3) te hebben. Dat wil zeggen dat de karakteristiek als voorgesteld met formule (4) verkregen kan worden door het 30 aan de formule (3) toevoegen van een constante B.

S(e) = A x (aantal bewegingsmonsters) - B (4)

De verwerking van formule (4) wordt meestal uitgevoerd door de K waardegenerator, maar in de onderhavige uitvinding kan het door de gebiedsdetector 130 uitgevoerd worden. Natuurlijk zal in dat geval de K waardegenerator niet nodig zijn (het kan eenvoudig geïmplementeerd worden door het delen van de 35 uitvoer van de gebiedsdetector met een gegeven maximum-stapwaarde). Op dit moment is de betekenis van de karakteristieke curve, die als getoond in figuur 7C naar rechts verschoven is, dat een soort ruimtelijke (of gebieds-)drempel gegeven wordt waardoor de gebiedsdetector 130 het bewegingsgebied alleen uitspreidt wanneer het aantal bewegingssignalen boven een voorafbepaalde waarde (B/A) in het beeldvenster aanwezig zijn.

40 De karakteristieke formule (3) stelt een specifiek geval van de formule (4) voor waarin B=0. Bij deze verwerking kan het bovenstaande resultaat verkregen worden wanneer de beweging uitgespreid wordt door een gebiedsdetector die niet de maximumwaarde-detectieketen heeft. De in relatie met dit geval genoemde gebiedsdetector heeft een uitspreidingseigenschap die verschilt van de hiervoor genoemde.

Figuur 7D toont een bewegingsuitspreiding van een rechthoekig beeldvenster in het geval dat de 45 constante A van de karakteristieke formule (3) één is (d.w.z. A=1). In relatie met de beeldvensters I, II, III van figuur 7D stelt het beeldvenster I het venster van de beeldmonsters voor die van de vergelijker 124 aan de gebiedsdetector 130 geleverd worden, terwijl het beeldvenster II de niet afgesneden beeldmonster-signalen voorstelt. Verder stelt het beeldvenster III het resultaat van het afsnijproces voor de beweging met de maximumstap zeven. Zoals uit de figuur opgemerkt kan worden wordt erop gewezen dat alle pixels in 50 het beeldvenster met de niveaus acht en negen tot de maximum-stapwaarde zeven afgesneden worden.

Door het begrenzen van de maximumwaarde van de gebiedsdetector 130 kan de bewegingsverwerking vereenvoudigd worden en kan bovendien het bewegingsverschil tussen de middelste gedeelten van de bewegingsgebieden en het stille gebied beperkt worden in het geval van een breed beeldvenster. Verder stelt figuur 7E de bewegingsuitspreiding voor in het geval van een ”5 x 5" diamantvormig beeldvenster.

55 Overeenkomstig toont het beeldvenster III een beeldvenster II waarvan de beeldmonsters tot de maximum-stapwaarde zeven afgesneden zijn. Voor het verkrijgen van het beste resultaat van de uitvinding moet opgemerkt worden dat de grootte van het beeldvenster, dat door de gebiedsdetector 130 geconstrueerd 194418 6 wordt, groter moet zijn dan de grootte van het beeldvenster dat door de maximumwaardedetector 128 geconstrueerd wordt.

Figuur 8 toont een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding als een biokschema van een keten die de gebiedsdetector 130 van figuur 3 samen met een ruimtelijk laagdoorlaatfilter vervangt wanneer de helling A 5 van de gebiedsdetector 130 op een relatief grote waarde ingesteld wordt, In de figuur ontvangt de bewegingsuitspreider 170 het 1 -bit bewegingssignaal van de vergelijker 124 en geeft het gewicht A aan dit signaal om het niveau van het bewegingssignaal te versterken. Met andere woorden: wanneer het gewicht A 10 is zal het niveauverschil tussen de respectieve niveaus 10 worden, wat een ruwe bewegingsuit-spreiding kan veroorzaken, 10 In overeenstemming hiermee wordt, voor het geleidelijk verwerken van de beweging, een ruimtelijk laagdoorlaatfilter 172 gebruikt. Deze keten is effectiever wanneer de niveaus van de respectieve bewegings-signalen van het beeldvenster discrete waarden hebben.

In figuur 10A, die een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding toont, wordt een werkwijze toegepast waarin de maximumwaardedetector 128 aan de uitgangsaansluiting van de vergelijker 124 aangebracht is.

15 Het voordeel van deze keten is dat, omdat de maximumwaardedetector 128 slechts het 1-bit bewegingssignaal afkomstig van de vergelijker 124 moet verwerken, de hardware van de maximumwaardedetector 128 gemakkelijker vervaardigd kan worden.

Figuur 10B toont een zachte omschakelketen werkend door middel van het kiezen van een volle-bit maximumwaarde, en deze keten wekt de bewegingssignalen van 0 tot 1 op in overeenstemming met de 20 karakteristiek van de K waardegenerator als getoond in figuren 9A en 9B. In dit geval toont de karakteristiek van figuur 98 een verwerking voor beperking van de uitvoerwaarde wanneer de invoerwaarde te groot is voor het corrigeren van het bewegingssignaal dat overmatig uitgespreid is in het geval van een breed beeldvenster.

Volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding kan de gebiedsdetector 130 van figuur 3 25 vervangen worden door een bewegingsuitspreidingsketen zoals getoond in figuur 11A. Dat wil zeggen dat een horizontale uitspreider 174 de bewegingssignaaluitvoer van de vergelijker 124 horizontaal uitspreidt en een verticale uitspreider 176 dit signaal verticaal uitspreidt. Op dit moment, wanneer aangenomen wordt dat de verticale uitspreider 176 en de horizontale uitspreider 174 voor hun vertragingstijd aan elkaar aangepast zijn, detecteert de maximumwaardedetector 178 de maximumwaarde afkomstig van de signaaluitvoeren van 30 de uitspreiders en levert de maximumwaarde aan een diagonaal-laagdoorlaatfilter 180. Het diagonaal-laagdoorlaatfilter 180 spreidt de bewegingssignalen diagonaal uit die eerder zowel verticaal als horizontaal uitgespreid zijn, voor het ruimtelijke dicht bij de vorm van een globale cirkel uitspreiden van de bewegingssignalen. In figuur 11B is een ééndimensionale karakteristiek van op deze wijze verwerkte bewegingssignalen getoond. In dit geval, wanneer de maximumstapwaarde N is, worden de bewegingssignalen in de 35 richting van het uitspreidingsproces met N-1 afgevlakt. De karakteristieke curve toont dat het discontinue grensgebied van de ingangssignalen in uitgangssignalen afgevlakt wordt.

Figuur 11C toont een beeldvenster via het diagonaallaagdoorlaatfilter, waarin de karakteristiek van het diagonale filter getoond is in relatie met de horizontale en verticale monsterpunten in het geval dat de maximumwaarde 4 is. De karakteristieke formule van het diagonale-laagdoorlaatfilter wordt dan door de 40 volgende formule (5) voorgesteld: M(n) = MAX [ (1 +p+j+r)/4, n] (5)

De formule (5) betekent dat een waarde die verkregen is door het door vier delen van de som van de monsterwaarden in de diagonale richting, gecentreerd op het actuele monsterpunt ”n”, vergeleken wordt met de waarde van de actuele puntwaarde "n” voor het kiezen van de maximumwaarde ervan.

45 Het in figuur 12 getoonde biokschema is een gedetailleerd ketenschema van de horizontale uitspreider 174 of/en de verticale uitspreider 176, waarin een aantal basisblokceilen 182-188 en vertragingsketens 190-196 en een opteller 198 in opgenomen zijn. Bovendien omvatten de respectieve basisblokceilen 182-188, zoals getoond in figuur 13A, monstervertragingsketens 190, 192 en maximumwaardeketens 194, 196. In dit geval worden de tussenwaarden van respectieve elementen 190-196 als getoond in figuur 13B.

50 De respectieve basisblokceilen verwerken namelijk het 1-bit signaal ”0" dat aan de respectieve basisblokceilen geleverd wordt voor het verkrijgen van bewegingssignalen ”s” die met één monster zowel naar rechts als naar links uitgespreid worden en die met één monster vertraagd worden.

Figuur 14A toont een compleet schema van figuur 12 waarvan een basisblokcel vervangen is door de basisblokceilen van figuur 13A. Daarom, in het geval dat de maximum-stapwaarde N = 4, worden de 55 verwerkte tussenwaarden afkomstig van de respectieve basisblokceilen 182-188 aan de opteller 198 geleverd en bij elkaar opgeteld voor het daarbij verkrijgen van het eindbewegingssignaal dat uitgespreid wordt. Op dit moment worden de respectievelijke tussenwaarden als getoond in figuur 14B. Het resulterende

Claims (10)

1. Bewegingssignaalprocessor voor een digitaal videosignaalverwerkingsstelsel voor het bewegings-50 afhankelijk filteren van een videosignaal door middel van een filter voor lijnfiltering en rasterkamfiltering met: - een rasterverschilketen voor het opwekken van een rasterverschilsignaal; - een met de rasterverschilketen verbonden doorlaatfilter voor de filtering van het rasterverschilsignaal; - een met het doorlaatfilter verbonden absolute-waardeketen voor het leveren van absolute waarden van het gefilterde rasterverschilsignaal; 55. een eerste vergelijker voor het op basis van de door de absolute-waardeketen opgewekte absolute waarden uitvoeren van een vergelijking met een vooraf bepaalde drempelwaarde en voor het in overeenstemming daarmee leveren van vergelijkingssignaalwaarden; 194418 8 - een met de vergeiijker verbonden rekenketen voor het op basis van de vergelijkingssignaalwaarden leveren van bewegingswaarden; en - een met de rekenketen verbonden K-waarde generator voor het op basis van de bewegingswaarden opwekken van K-waarden; met het kenmerk, 5 dat tussen de absolute waardeketen (122) en de eerste vergelijker (124) een maximum waarde detector (128) verbonden is voor het bepalen van een maximum-, minimum- of tussenwaarde voor elk pixelgebied van het raster op basis van absolute waarden in een eerste voorafbepaald beeldvenster dat door het betreffende pixelgebied en door ruimtelijk nabij gelegen pixelgebieden gevormd wordt; - de eerste vergelijker (124) de maximum-, minimum- of tussenwaarde met de voorafbepaalde 10 drempelwaarde (THR) vergelijkt voor het voor de pixelgebieden leveren van de vergelijkingsignaal-waarden (Figuur 7DI); - de rekenketen een gebiedsdetector (130) is voor het berekenen van een bewegingswaarde voor elk pixelgebied op basis van vergelijkingssignaalwaarden in een tweede voorafbepaald beeldvenster (Figuur 7II) dat door het betreffende pixelgebied en door nabijliggende pixelgebieden gevormd wordt. 15

2. Bewegingsignaalprocessor volgens conclusie 1, met het kenmerk dat, de maximumwaardedetector (128) bestaat uit: een tweede vergelijker (150) voor het uit een aantal ingangssignalen detecteren van een maximum waarde en voor het opwekken van een maximumwaardesignaal; - een eerste vertragingsketen (134) voor het over een aftastperiode vertragen van het door de 20 absolute-waardeketen (122) geleverde absolute-waardesignaal voor het opwekken en aan de tweede vergelijker (150) leveren van een eerste signaal(b); - een tweede vertragingsketen (136) voor het over een aftastperiode vertragen van het eerste signaal (b) voor het opwekken en aan de tweede vergelijker (150) leveren van een tweede signaal (c); - een derde vertragingsketen (138) voor het over een lijnperiode vertragen van het absolute- 25 waardesignaal voor het opwekken en aan de tweede vergelijker (150) leveren van een derde signaal (d); - een vierde vertragingsketen (140) voor het over een aftastperiode vertragen van het derde signaal voor het opwekken en aan de tweede vergelijker leveren van een vierde signaal (e); - een vijfde vertragingsketen (142) voor het over een aftastperiode vertragen van het vierde signaal voor het opwekken er> aan de tweede vergelijker (150) leveren van een vijfde signaal (f); 30. een zesde vertragingsketen (144) voor het over een lijnperiode vertragen van het derde signaal voor het opwekken en aan de tweede vergelijker (150) leveren van een zesde signaal (g); - een zevende vertragingsketen (146) voor het over een aftastperiode vertragen van het zesde signaal voor het opwekken en aan de tweede vergelijker leveren van een zevende signaal (h); - een achtste vertragingsketen (148) voor het over een aftastperiode vertragen van het zevende signaal 35 voor het opwekken en aan de tweede vergelijker (150) leveren van een achtste signaal (i);

3. Bewegingssignaalprocessor volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de eerste vergelijker 1-bit-signaal levert dat het aanwezig of afwezig zijn van bewegingen voorstelt.

4. Bewegingssignaalprocessor volgens een voorgaande conclusie, met het kenmerk dat, de rekenketen de bewegingswaarde in het pixelgebied door het optellen van bewegingswaarden in het tweede venster 40 berekent.

5. Bewegingssignaalprocessor volgens een voorgaande conclusie, met het kenmerk dat, de rekenketen de berekende bewegingswaarde op een maximumwaarde begrenst.

6. Bewegingsignaalprocessor volgens een voorgaande conclusie, met het kenmerk dat, het tweede beeldvenster een rechthoeksvorm heeft.

7. Bewegingssignaalprocessor volgens een voorgaande conclusie, met het kenmerk dat, het tweede beeldvenster een diamantvorm heeft.

7 194418 bewegingssignaal ”h” ten opzichte van het ingangsbewegingssignaal ”a” is namelijk een bewegingssignaai dat vertraagd over drie monsters zowel naar rechts als naar links uitgespreid is. Het bovenstaande voorbeeld is beperkt tot de horizontale uitspreider maar de verticale uitspreiding kan op dezelfde wijze geïmplementeerd worden. Wanneer namelijk de monstervertragingsketens vervangen worden door de 5 lijnvertragingsketens kan de verticale uitspreider geconstrueerd worden, waarbij de maximumwaardeketen, voor een 1-bit ingangssignaal voorgesteld kan worden door een OF-poort. Figuur 15 toont, door de beeldvensters, de tussenwaarden van de bewegingssignalen die verwerkt zijn door de ruimtelijke uitspreider van figuur 11A. Dat wil zeggen dat het beeldvenster I de bewegingssignaal-invoeren voorstelt; het beeldvenster II de bewegingssignalen voorstelt die door de horizontale uitspreider 10 174 horizontaal uitgespreid zijn; het beeldvenster III de bewegingssignalen voorstelt die door de verticale uitspreider 176 verticaal uitgespreid zijn; en het beeldvenster IV het mengsel van de uitgespreide signalen van de beeldvensters I en II door de maximumwaardedetector 178 voorstelt. Verder stelt het beeldvenster V de resulterende bewegingssignalen van de in het beeldvenster IV getoonde mengsignalen voor die door middel van het diagonale laagdoorlaatfilter 180 diagonaal uitgespreid zijn, waarbij uiteindelijk de bewegings-15 signalen in alle richtingen uitgespreid zijn. Verder heeft de in figuur 14A getoonde opteiler 198 de eigenschap de maximumstapwaarde af te snijden ter vermijding van de fout tijdens de signaalverwerking. Wanneer bijvoorbeeld de som van de aan de opteiler 198 geleverde waarden groter is dan de maximumwaarde wordt de uitvoer beperkt tot de maximumwaarde.

20 In een verwerking zoals hiervoor toegelicht moet, omdat het bewegingsbeeld verwerkt wordt door middel van de waarde die door de maximumwaardedetector ruimtelijke uitgespreid is, de drempelwaarde van de vergelijker een relatief grote waarde hebben. Hierdoor, zoals hiervoor toegelicht, wordt voor het adaptief in overeenstemming met het gebied van het ruimtelijk uitgespreide 1-bit bewegingssignaal reconstrueren van de beweging volgens de uitvinding het door 25 de gebiedsdetector gedetecteerde bewegingssignaal opgeteld bij de bewegingswaarde van of over een specifieke waarde op de tijdas, die door de maximumwaardedetector ruimtelijk uitgespreid is. Bovendien, omdat de maximumwaarde van de uitvoer beperkt kan worden door het afsnijden van de gedetecteerde gebiedswaarde of de grootte van het beeldvenster, kan het afvlakeffect van het bewegingssignaal in het grensgebied van de beweging en over een breed bewegingsgebied geïmplementeerd worden.

30 Het grote voordeel van de uitvinding is daarom dat, omdat een pulsruis, die ten onrechte herkend kan worden als een bewegingssignaal verwerkt wordt met een langzamere beweging dan die van het bekende uit.spreidingsproces, de inrichting volgens de uitvinding een goede weerstand tegen het ruissignaal heeft. Bovendien wordt de hardwaar zeer vereenvoudigd en kan zij, in de praktijk vervaardigd worden door combinatie van logische elementen omdat de bewegingssignalen als 1-bit signalen verwerkt worden. Een 35 andere bijzondere eigenschap van de uitvinding is dat de bewegingssignalen gereconstrueerd worden om als gevolg van de ruimtelijke correlatie te passen bij het systeem van het menselijke oog. In het geval van de in relatie met figuur IIA toegelichte uitvoeringsvorm is er het kenmerk dat de oorspronkelijke bewegingen op de tijdas ruimtelijk in alle richtingen dichtbij de vorm van een cirkel uitgespreid worden. Binnen het kader van de uitvinding zijn verschillende wijzigingen mogelijk. Bijvoorbeeld, hoewel in de 40 toegelichte uitvoeringsvormen de maximumwaarden van de beweging voor verwerking gedetecteerd worden kunnen ook minimumwaarden of tussenwaarden voor dezelfde verwerking gebruikt worden. Verder kunnen de grootte en de vorm van het beeldvenster aangepast worden om een beste conditie in overeenstemming met de karakteristieken van het te verwerken beeld te hebben en van de bewegings-signaalverwerking voor de tijdas op dezelfde wijze als hiervoor toegelicht geïmplementeerd worden. 45

8. Bewegingssignaalprocessor volgens een voorgaande conclusie, met het kenmerk dat, de rekenketen bestaat uit: - een opteller (168) voor het optellen van een aantal ingangsignalen voor het opwekken van een 50 geëxtrapoleerd signaal; - een negende vertragingsketen (152) voor het over een aftastperiode vertragen van het uitgangsignaal van de eerste vergelijker voor het opwekken en aan de opteller leveren van een negende signaal (bO; - een tiende vertragingsketen (154) voor het over een aftastperiode vertragen van het negende signaal voor het opwekken en aan de opteller leveren van een tiende signaal (c'); 55. een elfde vertragingsketen (164) voor het over een lijnperiode vertragen van het uitgangssignaal van de eerste vergelijker voor het opwekken en aan de opteller leveren van een elfde signaal (dO; - een twaalfde vertragingsketen (156) voor het over een aftastperiode vertragen van het elfde signaal 9 194418 voor het opwekken en aan de opteller leveren van een twaalfde signaal (θ'): - een dertiende vertragingsketen (158) voor het over een aftastperiode vertragen van het twaalfde signaal voor het opwekken en aan de opteller leveren van een dertiende signaal (f); - een veertiende vertragingsketen (166) voor het over een lijnperiode vertragen van het elfde signaal 5 voor het opwekken en aan de opteller leveren van een veertiende signaal (g'); - een vijftiende vertragingsketen (160) voor het over een aftastperiode vertragen van het veertiende signaal voor het opwekken aan en de opteller leveren van een vijftiende signaal (h'); - een zestiende vertragingsketen (162) voor het over een aftastperiode vertragen van het vijftiende signaal voor het opwekken en aan de opteller leveren van een zestiende signaal (i,).

9. Bewegingsignaalprocessor volgens conclusie 8, met het kenmerk dat, de opteller (168) het uitgangssignaal ervan met een waarde A weegt.

10. Bewegingsignaalprocessor volgens conclusie 9, met het kenmerk dat, de opteller (168) het uitgangssignaal ten opzichte van een referentiewaarde met een waarde B verschuift. Hierbij 23 bladen tekening