NL8701261A

NL8701261A - Televisie-overdrachtsysteem met pyramidale kodeer/dekodeerschakeling.

Info

Publication number: NL8701261A
Application number: NL8701261A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1987-05-27
Filing date: 1987-05-27
Publication date: 1988-12-16
Also published as: JPS63306789A; EP0293041A1; KR880014824A; CN88103191A; US4864396A

Description

Λ frr ΡΗΝ 12.147 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

Televisie-overdrachtsysteem met pyramidale kodeer/dekodeerschakeling.

A. Achtergrond van de uitvinding A(1) Gebied van de uitvinding

De uitvinding heeft in zijn algemeenheid betrekking op 5 een televisie-overdrachtsysteem voor overdracht van gedigitaliseerde beelden van een kodeerstation naar een dekodeerstation via een of andere transmissiemedium.

Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een televisie-overdrachtsysteem waarvan het kodeerstation is voorzien 10 van een pyramidale-kodeerschakeling (ook wel scale space of sub-band coder genoemd) en het dekodeerstation van een pyramidale-dekodeerschakeling (scale space of sub-band decoder).

Een dergelijk televisiesysteem kan deel uitmaken van een televisie-omroepsysteem in welk geval het kodeerstation deel uitmaakt 15 van de televisie-omroepzender en elke TV-ontvanger van een dekodeerstation is voorzien. Het overdrachtsmedium is in dit geval de ether.

Ook kan een dergelijk systeem deel uitmaken van een videorecorder of ander data opslag en weergave systeem, in welk geval de 20 videoband of ander opslagmedium (bijvoorbeeld een beeldplaat) het overdrachtsmedium vormt.

A(2) Beschrijving van de stand van de techniek 25 Zoals algemeen bekend kan een digitaal beeld worden opgevat als een array van MxN beeldelementen die elk door een bepaald aantal (bijvoorbeeld b) bits worden gerepresenteerd. Voor de representatie van een beeld zijn dus in totaal MxNxb bits nodig.

Bijvoorbeeld, een array van 576x536 beeldelementen en 8 bits per 30 beeldelement vereist voor zijn representatie circa 2,5.10** bits, wat in het algemeen ontoelaatbaar veel is. Worden de beeldelementen van dit array onafhankelijk van elkaar gecodeerd, dan wordt een dergelijk array 870 1 26 1 PHN 12.147 2 wel de canonieke vorm genoemd van het digitale beeld of kortweg het canonieke beeld. Het doel van het kodeerstation is nu dit canonieke beeld om te zetten in een niet-canoniek beeld dat met aanzienlijk minder bits kan worden gerepresenteerd dan het canonieke beeld. Het doel van 5 het dekodeerstation is om uit het ontvangen niet-canonieke beeld een nauwkeurig duplicaat te reconstrueren van het originele beeld.

Voor deze omzetting zijn verschillende methoden bekend; zoals Differentiële Pulscode Modulatie (DPCM), Transform Coding (TC) enz. In het hierna volgende zal de aandacht worden gericht op een 10 recentelijk voorgestelde methode die Pyramidale Kodering zal worden genoemd en die uitvoerig is beschreven in bijvoorbeeld de referenties 1, 2 en 3, maar waarvan de kenmerken hier ter verkrijging van een goed begrip nader zullen worden aangegeven.

Een televisie-overdrachtsysteem waarin gebruik wordt 15 gemaakt van pyramidale kodering omvat een pyramidale kodeerschakeling en een pyramidale dekodeerschakeling. Daarbij is de pyramidale kodeerschakeling voorzien van een decimatiecircuit. Dit ontvangt het canonieke MxN-beeld en levert K+1 beelden B0, BK waarbij het aantal horizontale en vertikale beeldelementen van het hulpbeeld 20 respektievelijk een faktor AH en een faktor Av kleiner zijn dan die van B^^ (k=0, 1, 2,...K).

De kodeerschakeling omvat verder een beeldexpansie-schakeling die is voorzien van een aantal expansiekanalen die elk een verschillend hulpbeeld B^ ontvangen. Elk expansiekanaal is ingericht 25 voor het uitvoeren van een twee-dimensionale interpolerende laagdoorlaat-filterfunktie voor het omzetten van het daaraan toegevoerde hulpbeeld Bp. in een geëxpandeerd hulpbeeld waarvan het aantal horizontale en vertikale beeldelementen gelijk is aan die van Β^_^. De hulpbeelden B^ alsmede de geëxpandeerde hulpbeelden worden 30 vervolgens toegevoerd aan een verschilbeeldvormerschakeling. Deze levert verschilbeelden D^. Zo'n verschilbeeld wordt verkregen door van het hulpbeeld B^ af te trekken het geëxpandeerde beeld B^+i.

Naar de pyramidale dekodeerschakeling worden nu overgedragen deze verschilbeelden en deze pyramidale 35 dekodeerschakeling is ingericht om een duplicaat te leveren van het hulpbeeld B0 dat het oorspronkelijke beeld voorstelt. Deze pyramidale dekodeerschakeling omvat een cascadeschakeling van een aantal lokale 87 0 1 26 1 PHN 12.147 3 expansiekanalen, waarbij tussen telkens twee opeenvolgende lokale expansiekanalen een sombeeldvormer is opgenomen, waarbij de vormbeeldvormers verschillende verschilbeelden ontvangen. Evenals de expansiekanalen in de pyramidale kodeerschakeling is ook elk lokaal 5 expansiekanaal ingericht voor het uitvoeren van een twee-dimensionale interpolerende laagdoorlaat-filterfunktie.

Zo'n lokaal expansiekanaal ontvangt het hulpbeeld B^, expandeerd dit tot een geëxpandeerd hulpbeeld waarvan het aantal horizontale en vertikale beeldelementen gelijk is aan die van het 10 verschilbeeld . In een sombeeldvormer worden dit verschilbeeld Djc_1 en dit geëxpandeerde hulpbeeld B£ bij elkaar opgeteld.

Daardoor wordt wederom het hulpbeeld Β^_^ verkregen. Dit hulpbeeld Bk-1 wor^t °P zijn beurt weer geëxpandeerd en de geëxpandeerde vorm opgeteld bij Dj^, zodat het hulpbeeld Β^_2 ontstaat enz. Deze 15 bewerking wordt zolang voortgezet totdat het oorspronkelijke beeld B0 weer is verkregen.

Van de verschilbeelden DQ tot en met DK zal de dynamiek doorgaans veel kleiner zijn dan van de hulpbeelden. Dit heeft tot gevolg dat voor hun kodering aanzienlijk minder bits nodig zal zijn 20 dan voor de hulpbeelden afzonderlijk. Zelfs is het mogelijk om het aantal over te dragen beeldelementen van een verschilbeeld verder te verlagen. Het zijn al deze maatregelen die er voor zorgen dat het totale aantal bits nodig om een volledig beeld te representeren aanmerkelijk lager uitvalt dan voor het canonieke beeld.

25 B.Doelstelling en samenvatting van de uitvinding

De uitvinding beoogt een televisie-overdrachtsysteem aan te geven met een pyramidale kodeerschakeling en dekodeerschakeling waarmee het totale aantal bits dat nodig is om een volledig beeld te 30 representeren nog verder kan worden verlaagd.

Overeenkomstig de uitvinding bezit daartoe een aantal van de expansiekanalen in de pyramidale kodeerschakeling en de daarmee overeenkomende lokale expansiekanalen in de pyramidale dekodeerschakeling behalve een twee-dimensionale interpolerende 35 laagdoorlaat filterfunktie een beeldprediktiefunktie.

Aanvraagster heeft vastgesteld dat door toekenning van een additionele beeldprediktiefunktie aan het expansiekanaal, aan deze 8701261 PHN 12.147 4 laatste een zodanige overdrachtfunktie kan worden meegegeven dat een aanzienlijke verlaging wordt bewerkstelligd van de dynamiek in de verschilbeelden, wat op zich direkt leidt tot een verlaging van de bitrate.

5 Een klasse van overdrachtsfunkties die voor dit doel geschikt zijn, staan bekend als restoratie- of regularisatiefunkties. Deze klasse van overdrachtfunkties is uitvoerig beschreven in referentie 5.

Een andere klasse van overdrachtsfunkties die voor dit 10 doel geschikt is, is beschreven in paragraaf IV B van referentie 4 en in referentie 6.

In de praktijk kan een dergelijk expansiekanaal op verschillende wijzen worden geïmplementeerd. Zo kan het worden opgebouwd uit een cascadeschakeling van een twee-dimensionaal 15 interpolerend laagdoorlaat filter en een geschikt gedimensioneerd tweedimensionaal beeldprediktiefilter. In praktische toepassingen zal er doorgaans de voorkeur aan worden gegeven beide filters tot een gemeenschappelijk filter te combineren.

20 C. Referenties 1. The Laplacian Pyramid as a Compact Image Code; P.J, Burt, E.H. Adelson; IEEE Transactions ON Communications, Vol. C0M-31, No. 4, April 1983, pages 532-540.

25 2. Real Time Hierarchal Signal Processing Apparatus; C.R. Carlson et all; UK Patent Application GB 2 143 046 A.

3. System For Coring An Image-Representing Signal; C.R. Carlson et all; 30 US Patent 4 523 230.

4. Second-Generation Image-Coding Techniques; M.Kunt, A Ikonomopoulos, M. Kocher;

Preceedings of the IEEE, Vol. 73, No. 4, April 1985 pages 549-573.

870 1 26 1 PHN 12.147 5 5. Image Restoration: A Regularization Approach; N.B. Karayiannis, A.N. Venetsanopoulos;

Second International Conference on Image Processing and its Applications; 5 24-26 June 1986;

Conference Publication Number 265; pages 1-5.

6. Anisotropic Nonstationary Image Estimation and its Applications:

Part I - Restoration of Noisy Images; H.E. Knutsson, R. Wilson, G.H. Granlund; 10 IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-31, No. 3, March 1983, pages 388-397.

D. Korte beschrijving van de Figuren

Figuur 1 toont schematisch een videorecorder die is 15 voorzien van het televisie-overdrachtsysteem volgens de uitvinding; Figuur 2 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een pyramidale kodeerschakeling;

Figuur 3 toont enige overdrachtsfunkties voor de expansiekanalen van de pyramidale kodeer- en dekodeerschakeling; 20 Figuur 4 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een pyramidale dekodeerschakeling;

Figuur 5 toont een andere uitvoeringsvorm van het decimatie circuit dat in de pyramidale kodeerschakeling wordt toegepast; Figuur 6 toont een andere uitvoeringsvorm van de 25 pyramidale kodeerschakeling.

E. Toelichting op de uitvinding E(1) Algemene opbouw van een TV-overdrachtsysteem 30 In Figuur 1 is schematisch een videorecorder weergegeven die is voorzien van het TV-overdrachtsysteem volgens de uitvinding. Dit overdrachtsysteem omvat een kodeerstation 1 en een dekodeerstation 2.

Het kodeerstation is voorzien van een ingang 10 voor ontvangst van analoge beeldsignalen s(t) die worden geleverd door een beeldsignaalbron 35 3, bijvoorbeeld een videokamera. Dit kodeerstation levert aan zijn uitgang 11 voor elk over te dragen beeld reeksen transmissiewoorden z(n). Deze worden via een cascadeschakeling van een modulatorschakeling 870 1 26 1 4 PHN 12.147 6 4 en een schrijfkop 5 geregistreerd op een magneetband 6.

De op de magneetband 6 aanwezige informatie wordt met behulp van een cascadeschakeling van een leeskop 7 en een demodulator-schakeling 8 omgezet in reeksen transmissiewoorden z'(n) die bij 5 afwezigheid van transmissiefouten nauwkeurig overeenkomen met de transmissiewoorden z(n) die aan de modulatorschakeling 4 worden toegevoerd. Deze reeksen transmissiewoorden z'(n) worden toegevoerd aan een ingang 20 van het dekodeerstation 2. Deze levert aan zijn uitgang 21 een duplicaat signaal s'(t) dat overeenkomt met het 10 beeldsignaal s(t) die door de videosignaalbron 3 wordt geleverd. Dit duplicaat signaal wordt voor weergave toegevoerd aan een monitor 9.

In het kodeerstation 1 wordt het analoge beeldsignaal s(t) bemonsterd in een bemonsterinrichting 12 met een geschikt gekozen bemonsterfrequentie f_ van circa 10 MHz. Daardoor wordt elke beeldlijn

O

15 omgezet in een reeks videosignaalmonsters, ook wel beeldelementen genoemd. In het hierna volgende zal het i-de beeldelement van de j-de lijn van het beeld worden aangeduid met x^j. Elk aldus verkregen beeldelement wordt in een analoog-digitaal omzetter 13 in bijvoorbeeld een acht-bit PCM woord x— omgezet. Als wordt verondersteld dat 20 i = 1,2,3,..., M en j = 1,2,3,...,N, dan kan een volledig beeld worden beschouwd als een array van MxN beeldelementen x· ·. Meer in het bijzonder wordt zoals reeds is opgemerkt dit array de canonieke vorm van het beeld genoemd.

De aldus verkregen beeldelementen van het canonieke 25 beeld worden toegevoerd aan een pyramidale kodeerschakeling 14 waarvan de opbouw nog nader zal worden aangegeven. Hier zij slechts opgemerkt dat hij is ingericht voor het omzetten van elk canonieke beeld in de reeks transmissiewoorden z(n) die aanzienlijk minder bits omvat dan de array van MxN beeldelementen Xjj.

30 In het dekodeerstation 2 wordt elke ontvangen reeks transmissiewoorden z'(n) toegevoerd aan een pyramidale dekodeer-schakeling 24 waarvan de opbouw eveneens nog nader zal worden aangegeven. Hier zij slechts opgemerkt dat hij een reeks transmissiewoorden z'(n) omzet in een MxN array beeldelementen x^j. Elk van 35 deze beeldelementen wordt in een digitaal-analoog omzetter 23 omgezet in een videosignaalmonster xjj. Deze videosignaalmonsters worden in een laagdoorlaatfilter 22 onderworpen aan een laagdoorlaatfiltering 87 01 26 1 PHN 12.147 7 waardoor het duplicaatsignaal s'(t) wordt verkregen.

E(2) De pyramidale kodeer- en dekodeerschakeling 5 De algemene opbouw van de pyramidale kodeerschakeling is weergegeven in figuur 2 en die van de pyramidale dekodeerschakeling in figuur 4.

De in figuur 2 aangegeven pyramidale kodeerschakeling ontvangt aan zijn ingang 14.0 de beeldelementen x^j van het 10 canonieke beeld BQ. Dit beeld wordt toegevoerd aan een decimatie-circuit 14.1 dat in dit uitwerkingsvoorbeeld is opgebouwd uit een cascadeschakeling van drie twee-dimensionale decimerende laagdoorlaat-fliters 14.2(.}. Deze filters hebben een horizontale decimatiefaktor Ah en een vertikale decimatiefaktor Ay. In dit uitvoeringsvoorbeeld 15 is verondersteld dat AH=AV=2. Dit decimatiecircuit levert vier hulpbeelden Bq, B^, B2 en B3. Meer in het bijzonder is het hulpbeeld Bq identiek aan het canonieke beeld en bestaat uit een array van MxN beeldelementen. Het hulpbeeld wordt geleverd door het filter 14.2(1) en bestaat uit een array van (M/2)x(N/2) beeldelementen. 20 Het hulpbeeld B2 wordt geleverd door het filter 14.2(2) en bestaat uit een array van (M/4)x(N/4) beeldelementen. Het hulpbeeld B3 tenslotte wordt geleverd door het filter 14.2(3) en bestaat uit een array van (M/8)x(N/8) beeldelementen.

De aldus verkregen hulpbeelden worden toegevoerd aan een 25 expansieschakeling 14.3 die wordt gevormd door drie expansiekanalen 14.4(.) die de respektievelijke hulpbeelden B1f B2, B3 ontvangen.

Elk expansiekanaal omvat een twee-dimensionaal interpolerend laagdoor-laatfilter 14.5(.) met in cascade daarmee een twee-dimensionaal prediktiefilter 14.6(.) De interpolerende filters hebben een horizontale 30 interpolatiefaktor die gelijk is aan de horizontale decimatiefaktor Afl van het corresponderende decimerende filter en een vertikale interpolatiefaktor die gelijk is aan de vertikale decimatiefaktor Av van dat corresponderende decimerende filter. De expansiekanalen 14.4(.) leveren de respektievelijk geëxpandeerde hulpbeelden Bij, B2 en 35 B3. Meer in het bijzonder bestaat het geëxpandeerde hulpbeeld Bj uit een array van MxN beeldelementen, het geëxpandeerde hulpbeeld B2 uit een array van (M/2)x(N/2) beeldelementen en het 8701261 PHN 12.147 8 geëxpandeerde hulpbeeld B2 uit een array van (M/4)x(N/4) beeldelementen.

Zowel de hulpbeelden Bq, B^ B2, B3 als de geëxpandeerde hulpbeelden Bij, B2, B3 worden toegevoerd aan 5 een verschilbeeldvormerschakeling 14.6, omvattende vier verschilbeeld-vormers 14.7(.). Verschilbeeldvormer 14.7(0) ontvangt de beelden Bq en Bij en levert een verschilbeeld Dq bestaande uit MxN verschil-beeldelementen. Verschilbeeldvormer 14.7(1) ontvangt de beelden B^ en B2 en levert een verschilbeeld bestaande uit (M/2)x(N/2) 10 verschilbeeldelementen. Verschilbeeldvormer 14.7(2) ontvangt de beelden B2 en B3 en levert een verschilbeeld D2 bestaande uit (M/4)x(N/4) verschilbeeldelementen. Behalve deze verschilbeelden DQ, D^, D2 levert de verschilbeeldvormerschakeling 14.6 een verschilbeeld D3 dat echter identiek is aan het hulpbeeld Bj.

15 Bit rate reduktie wordt nu verkregen door het feit dat van de verschilbeelden DQ, D^, D2, D3 de afmetingen verder kunnen worden gereduceerd. Bijvoorbeeld respektievelijk met een faktor S0, SV S2, S3 in zowel horizontale als vertikale richting. Deze bewerking kan worden gerealiseerd door toepassing van een verder 20 decimatiecircuit 14.8 omvattend vier decimatoren 14.9(.) die elk een verschillend verschilbeeld ontvangen. Dit decimatiecircuit 14.8 levert vier gemodificeerde verschilbeelden Dq, Dij, D2, D3.

Omdat de dynamiek van de verschilbeeldelementen kleiner zal zijn dat die van de oorspronkelijke beeldelementen kan een verdere 25 reduktie van de bit rate worden verkregen door herkodering, bij voorkeur niet-lineair, van de verschilbeeldelementen. Daartoe worden de gemodificeerde verschilbeelden toegevoerd aan een herkoderingscircuit 14.10 dat in dit uitvoeringsvoorbeeld vier herkoderingsschakelingen 14.11(.) omvat. Deze herkoderingsschakelingen ontvangen elk een 30 verschillend gemodificeerd verschilbeeld en leveren de transmissiebeelden D^q, D^, Dt2, D,^ die aan een multiplexer-schakeling 14.12 worden toegevoerd en die de reeks transmissiewoorden z(n) levert. Meer in het bijzonder ontstaat z(n) doordat de multiplexer-schakeling 14.12 telkens voor elk canoniek beeld eerst de beeld-35 elementen van DT3 in serie plaatst, dan die van DT2, vervolgens die van DTi en tenslotte die van DTQ.

In het interpolerende filter 14.5(k) wordt een bewerking 8701261 PHN 12.147 9 uitgevoerd op het daaraan toegevoerde hulpbeeld die invers is aan de bewerking die door het corresponderende decimerende filter 14.2(k) wordt uitgevoerd op het daaraan toegevoerde hulpbeeld (zie ook referentie 1). De dynamiek van de verschilbeeldelementen in het 5 verschilbeeld en daarmee het aantal bits dat aan elk verschilbeeld-element moet worden toegekend, wordt in hoofdzaak bepaald door de helderheidsveranderingen op overgangen in het beeld (edges).

Door toepassing van het additionele prediktiefaktor 14.6(k) kan aan het expansiekanaal 14.4(k) een zodanige 10 overdrachtfunktie worden meegegeven dat een interessante bitratevermindering worden gerealiseerd. De overdrachtsfunktie kan namelijk zodanig worden gekozen dat de dynamiek in de verschilbeeldelementen aanzienlijk wordt verkleind.

Zoals reeds vermeld staat een klasse van overdrachts-15 funkties die voor dit doel geschikt zijn, bekend onder de naam restoratie- of regularisatiefunkties. Deze klasse van overdrachts-funkties is uitvoerig beschreven in bijvoorbeeld referentie 5.

Een andere klasse van overdrachtsfunkties die voor dit doel geschikt is, is beschreven in paragraaf IV B van referentie 4.

20 Daarbij worden stationaire en niet stationaire delen van het beeld afzonderlijk aan een bewerking onderworpen.

Volledigheidshalve zal een voorbeeld worden gegeven van een overdrachtsfunktie behorende tot de klasse beschreven in referentie 5. Daartoe zal de overdrachtsfunktie van het twee-dimensionale 25 decimerende filter 14.2(k) worden aangeduid met k ( w„, ων ) en de u λ y overdrachtsfunktie van het expansiekanaal met Hq( ωχ, üiy ). Overeenkomstig referentie 5 geldt dat ^o ^ ωχ' ^ ^ (1) H0( wx,uiy ) -- 30 A10( ux,(Dy )+p R( ωχ, iuy )

In deze uitdrukking is het polymoon R( wx,wy ) afhankelijk van het spektrum van het originele beeld. Voor veel beelden blijkt 8701261 R( ωχ, ü)y ) = (q1(uxüiy)1 35 een goede keuze te zijn. In (2) is q nog een vrij te kiezen parameter die is gerelateerd aan de bemonsterperiode van het canonieke beeld. De parameter p in (1) is eveneens een vrij te kiezen parameter. Zijn keuze * PHN 12.147 10 zal echter sterk worden beïnvloed door de toelaatbare versterking van de ruis.

Voor een praktische realisatie van een twee-dimensionaal filter is het in het algemeen van voordeel als zijn overdrachtsfunktie 5 scheidbaar is in funkties voor elk van de dimensies afzonderlijk. Wordt ook in het onderhavige geval verondersteld dat de overdrachtsfunktie van het expansiekanaal bij goede benadering scheidbaar is in deze zin, dan geldt: (3) Hq( ωχ| ü)y ) = H( ωχ ).H( my ) 10 Op overeenkomstige wijze zal worden aangenomen dat (4) A0( ωχ, <u ) = A( ωχ ) . A( ω )

Voor de overdrachtsfunktie H( ω ) zal dan in zijn algemeenheid gelden: A( ω ) (5) H( ω ) = - 15 Α2(φ) + p( qtü )4

Een bijzonder gunstige overdrachtsfunktie voor A( ω ) blijkt in de praktijk te zijn de Gause-funktie G( ω ) die als volgt is gedefinieerd.

(6) A( ω ) = G( ω ) = exp[-( qw )2/2]

Hiermee gaat H( ω ) over in 20 exp[-( qo) )2/2] (7) H( ω ) = - exp[-( qti) )2] + P( qtu )4

Door in deze uitdrukking (7) de variabele ω te normeren overeenkomstig (8) ω = Qfs 25 gaat (7) over in: exp[-(rQ)2/2] (9) H(Q) = - exp[-(rö)2] + p(rO)4

In figuur 3 zijn voor enige waarden van p de bijbehorende overdrachts-30 karakteristieken aangegeven. Opgemerkt zij dat daarbij de constante r = O^j^is gekozen en de decimatiefaktoren Afl en Av gelijk zijn aan twee.

Voor het terugwinnen van een duplicaat van het canonieke beeld Bq worden in de in figuur 4 weergegeven pyramidale 35 dekodeerschakeling de ontvangen transmissiewoorden z'(n) toegevoerd aan een demultiplexerschakeling 24.0 die aan afzonderlijke uitgangen lokale transmissiebeelden levert. Deze worden toegevoerd aan een 8701261 PHN 12.147 11 lokaal herkoderingscircuit 24.1 dat de vier lokale herkoderings- schakelingen 24.2(.) omvat. In deze lokale herkoderingsschakelingen 24.2(.) wordt een bewerking uitgevoerd op de beeldelementen van de lokale transmissiebeelden die invers is aan de bewerking die wordt 5 uitgevoerd door elk van de herkoderingsschakelingen 14.11(.) in de pyramidale kodeerschakeling. Deze lokale herkoderingsschakelingen * 24.2(1) leveren zodoende lokale gemodifeerde verschilbeelden D^.

Deze worden op hun beurt toegevoerd aan een interpolatiecircuit 24.3 bestaande uit vier interpolatoren 24.4(.) die elk een horizontale en een 10 vertikale interpolatiefaktor S hebben en een lokaal verschilbeeld •m

Djj. leveren. Deze lokale verschilbeelden worden toegevoerd aan een lokale beeldexpansieschakeling 24.5 die een aantal lokale sombeeldvormers 24.8(k) bevat. Deze ontvangen elk een lokaal verschilbeeld en een geëxpandeerd lokaal hulpbeeld B^ 15 en leveren een lokaal hulpbeeld B^, waarbij het aantal horizontale en vertikale beeldelementen van het geëxpandeerde lokale hulpbeeld «*» B^ gelijk is aan dat van het lokale verschilbeeld D£ en respektievelijk een faktor AH en Av groter zijn dat van het geëxpandeerde lokale hulpbeeld B£+1. Twee in rangnummer op 20 elkaar volgende sombeeldvormers zijn telkens met elkaar gekoppeld door middel van een lokaal expansiekanaal 24.7(k). Deze ontvangt van sombeeldvormer 24.8(k) het lokale hulpbeeld B^ en levert aan de volgende sombeeldvormer 24.8(k) het geëxpandeerde lokale hulpbeeld B^. Dit lokale expansiekanaal is evenals het overeenkomstige 25 expansiekanaal in de pyramidale kodeerschakeling (zie figuur 2).

Ingericht voor het uitvoeren van een twee-dimensionale interpolerende laagdoorlaat filterfunktie en een twee-dimensinale beeldprediktie-funktie. In het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld is daartoe het expansiekanaal 24.7(.) voorzien van een lokaal twee-dimensionaal 30 interpolerend laagdoorlaatfilter 24.9(.) en een lokale twee-dimensionale beeldprediktieschakeling 24.10(.). Opgemerkt zij nog dat een lokaal expansiekanaal overeenkomt met een expansiekanaal in de pyramidale kodeerschakeling als beide expansiekanalen in principe hetzelfde geëxpandeerde hulpbeeld leveren.

35 8701261 PHN 12.147 12 E(3) Enige alternatieve uitvoeringsvormen

In het uitvoeringsvoorbeeld van de pyramidale kodeerschakeling die in figuur 2 is weergegeven wordt het decimatie-5 circuit 14.1 gevormd door een cascadeschakeling van een aantal tweedimensionale decimerende laagdoorlaatfilters 14.1(.) waarvan de horizontale, maar ook de vertikale decimatiefaktoren aan elkaar gelijk zijn. Bovendien zijn de horizontale decimatiefaktoren gelijk aan de vertikale decimatiefaktoren. In figuur 5 is een decimatiecircuit 14.1 10 aangegeven dat eveneens wordt gevormd door een aantal twee-dimensionale decimerende laagdoorlaatfilters 14.2'(.). Deze filters zijn nu parallel aangesloten op de ingang 14.0 en de decimatiefaktoren van de filters zijn nu onderling ongelijk. Wel is hier wederom verondersteld dat van een filter de horizontale decimatiefaktor gelijk is aan zijn vertikale 15 decimatiefaktor.

Figuur 6 toont een andere uitvoeringsvorm van de pyramidale kodeerschakeling die in figuur 2 is weergegeven. Hij verschilt daarvan daarin dat voor het opwekken van het geëxpandeerde hulpbeeld het expansiekanaal 14.4'(k) het transmissiebeeld 20 ontvangt en dit expansiekanaal nu verder omvat een lokale herkoderingsschakeling 14.13(k) en een interpolator 14.14(k). In de herkoderingsschakeling 14.13(k) wordt een bewerking uitgevoerd op de beeldelementen van het transmissiebeeld die invers is aan de bewerking die door de herkoderingsschakeling 14.11(k) wordt uitgevoerd 25 op de beeldelementen van het gemodificeerde verschilbeeld D£.

De interpolator 14.14(k) heeft een interpolatiefaktor (zowel horizontaal als vertikaal) en compenseert de werking van de decimator 14.9(k).

In de uitvoeringsvoorbeelden die in de figuur 2, 4 en 6 30 zijn weergegeven is elk expansiekanaal voorzien van een beeldprediktie-funktie. In de praktijk blijkt dat het met name voor die expansie-kanalen die de hulpbeelden van de kleinste afmetingen ontvangen (bijvoorbeeld 14.4(3)) niet van een dergelijke funktie voorzien behoeven te zijn omdat die daar een nauwelijks waarneembare verbetering van de 35 beeldkwaliteit oplevert.

8701261

Claims

1. Televisie-overdrachtsysteem voor overdracht van een uit MxN beeldelementen bestaand beeld van een kodeerstation (1) naar een dekodeerstation (2), waarbij het kodeerstation een pyramidale kodeerschakeling omvat die is voorzien van: 5. een deciaatiecircuit (14.1) dat het over te dragen beeld ontvangt en dit omzet in K+1 hulpbeelden Bk waarbij het aantal horizontale en vertikale beeldelementen van het hulpbeeld een faktor Afi respektievelijk een faktor Av kleiner is dan van het in rangnummer daaraan voorafgaande hulpbeeld (k=0, 1, 2,... K); 10. een beeldexpansieschakeling (14.3) met K expansiekanalen die elk een verschillend hulpbeeld B^ ontvangen en elk zijn ingericht voor het uitvoeren van een twee-dimensionale interpolerende laagdoorlaat filterfunktie voor het verhogen van het aantal horizontale en vertikale beeldelementen van het daaraan toegevoerde hulpbeeld B^ met een faktor 15 Ah respektievelijk een faktor Av ter opwekking van een geëxpandeerd hulpbeeld B£; - een verschilbeeldvormerschakeling (14.6) die zowel de hulpbeelden B^ als de geëxpandeerde hulpbeelden B£ ontvangt en van telkens het hulpbeeld B^ het geëxpandeerde hulpbeeld B^+^ aftrekt ter 20 opwekking van verschilbeelden Dk; - middelen (14.8, 14.10, 14.12) voor het omzetten van de verschilbeelden in reeksen transmissiewoorden (z(n)); en waarbij het dekodeerstation een pyramidale dekodeerschakeling (24) omvat die is voorzien van 25. middelen (24.0, 24.1, 24.3) voor het omzetten van de reeksen ontvangen transmissiewoorden z'(n) in lokale verschilbeelden D^; - een lokale beeldexpansieschakeling (24.5) bevattende K+1 lokale sombeeldvormers (24.8(k)) die elk een verschillend lokaal verschilbeeld ·» Djj ontvangen via een eerste ingang, een geëxpandeerd lokaal 30 hulpbeeld Bjj. via een tweede ingang en die elk aan hun uitgang een lokaal hulpbeeld B^ leveren, waarbij het aantal horizontale en vertikale beeldelementen van het geëxpandeerd lokale hulpbeeld B£ een faktor AH respektievelijk een faktor Av groter is dan van het in rangnummer daarop volgende geëxpandeerde lokale hulpbeeld 35 Bj^+i; K lokale expansiekanalen (24.7(k)) die elk zijn gekoppeld tussen de uitgang van een sombeeldvormer (24.8(k)) en de tweede ingang van de in rangnummer daaraan voorafgaande sombeeldvormer (28.8(k-1)), 8701 26 1 PHN 12.147 14 die elk zijn ingericht voor het uitvoeren van een twee-dimensionale interpolerende laagdoorlaat filterfunktie voor het verhogen van het aantal horizontale en vertikale beeldelementen van het daaraan toegevoerde lokale hulpbeeld B^ met een faktor AH respektievelijk 5 Av ter opwekking van het geëxpandeerde lokale hulpbeeld B£; met het kenmerk dat een aantal van de expansiekanalen in de pyramidale kodeerschakeling en de daarmee overeenkomende lokale expansiekanalen in de pyramidale dekodeerschakeling behalve een twee-dimensionale interpolerende laagdoorlaat filterfunktie een beeldprediktiefunktie 10 bezit.

2. Kodeerstation voor toepassing in een televisie-overdrachtsysteem volgens conclusie 1 die voor overdracht van een uit MxN beeldelementen bestaand beeld een pyramidale kodeerschakeling omvat die is voorzien van: 15. een decimatiecircuit (14.1) dat het over te dragen beeld ontvangt en dit omzet in K+1 hulpbeelden B^ waarbij het aantal horizontale en vertikale beeldelementen van het hulpbeeld B^ een faktor AH respektievelijk een faktor Av kleiner is dan van het in rangnummer daaraan voorafgaande hulpbeeld Bk_1( (k=0, 1, 2,... K); 20. een beeldexpansieschakeling (14.3) met K expansiekanalen die elk een verschillend hulpbeeld B^ ontvangen en elk zijn ingericht voor het uitvoeren van een twee-dimensionale interpolerende laagdoorlaat filterfunktie voor het verhogen van het aantal horizontale en vertikale beeldelementen van het daaraan toegevoerde hulpbeeld B^ met een faktor 25 Ah respektievelijk een faktor Av ter opwekking van een geëxpandeerd hulpbeeld B^; - een verschilbeeldvormerschakeling (14.6) die zowel de hulpbeelden B^ als de geëxpandeerde hulpbeelden Bj^ ontvangt en van telkens het hulpbeeld B^ het geëxpandeerde hulpbeeld B^+^ aftrekt ter 30 opwekking van verschilbeelden D^; - middelen (14.8, 14.10, 14.12) voor het omzetten van de verschilbeelden in reeksen transmissiewoorden (z(n)); met het kenmerk dat een aantal van de expansiekanalen behalve een tweedimensionale interpolerende laagdoorlaat filterfunktie een 35 beeldprediktiefunktie bezit.

3. Dekodeerstation voor toepassing in een televisie overdrachtsysteem volgens conclusie 1 en voor ontvangst van transmissie- 870 1 26 1 PHN 12.147 15 woorden (z(n)) die zijn opgewekt door een kodeerstation volgens conclusie 2 en die een pyramidale dekodeerschakeling (24) omvat die is voorzien van - middelen (24.0, 24.1, 24.3) voor het omzetten van de reeksen ontvangen 5 transmissiewoorden z'(n) in lokale verschilbeelden Dk; - een lokale beeldexpansieschakeling (24.5) bevattende K+1 lokale soibeeldvormers {24.8(k)) die elk een verschillend lokaal verschilbeeld Djj ontvangen via een eerste ingang, een geëxpandeerd lokaal ·» hulpbeeld B£ via een tweede ingang en die elk aan hun uitgang 10 een lokaal hulpbeeld leveren, waarbij het aantal horizontale en vertikale beeldelementen van het geëxpandeerd lokale hulpbeeld * een faktor AH respektievelijk een faktor Av groter is dan van het in rangnummer daarop volgende geëxpandeerde lokale hulpbeeld Bic+1: K lokale expansiekanalen (24.7(k)) die elk zijn gekoppeld 15 tussen de uitgang van een sombeeldvormer (24.8(k)) en de tweede ingang van de in rangnummer daaraan voorafgaande sombeeldvormer {28.8(k—1)), die elk zijn ingericht voor het uitvoeren van een twee-dimensionale interpolerende laagdoorlaat filterfunktie voor het verhogen van het aantal horizontale en vertikale beeldelementen van het daaraan 20 toegevoerde lokale hulpbeeld met een faktor Ag respektievelijk Av ter opwekking van het geëxpandeerde lokale hulpbeeld B£; met het kenmerk dat een aantal van de lokale expansiekanalen behalve een twee-dimensionale interpolerende laagdoorlaat filterfunktie een beeld-25 prediktiefunktie bezit. 8701261