SU1438023A1

SU1438023A1 - Двумерный адаптивный восстанавливающий фильтр

Info

Publication number: SU1438023A1
Application number: SU874233387A
Authority: SU
Inventors: Надар Георгиевич Харатишвили; Мераб Шотаевич Котия; Тамаз Александрович Векуа; Бадри Гивиевич Гвинджилия
Original assignee: Грузинский политехнический институт им.В.И.Ленина
Priority date: 1987-04-21
Filing date: 1987-04-21
Publication date: 1988-11-15

Abstract

Изобретение относитс к телевидению . Цель изобретени - повышение точности фильтрации. Фильтр содержит многоотводную линию задержки 1, сумматоры 2, 3, 4, 13, 14, 15 и 16, блоки вычитани 5 и 6, компараторы 7 и .8, формирователь 9 порога, мультиплексоры 10 и 11, коммутатор 12, эл-т И 17 и формирователь 18 сигнала управлени . В фильтре создана шахматна структура дискретизации отсчетов в поле. Цель достигаетс за счет обнаружени контурных переходов на исследуемом участке изображени . При этом в зависимости от характера изображени , т.е. распределени ркости, этот участок изображени может приниматьс за равно ркостный либо за горизонтальный перепад, либо за. вер тикальный перепад, либо за диагональный или угловой перепад. Искажени , вносимые дискретизацией при шахматной структуре в поле, восстанавпива- ютс в фильтре практически полностью, § при этом алгоритм работы устр-ва позвол ет исправл ть не только горизонтальные и вертикальные, но и диагональные и угловые границы перепадов. 3 ил., 2 табл. СЛ

Description

Ptu.f

J

Изобретение относитс к технийе телевидени и может быть использовано дл фильтрации телевиэионньпс сигналов в системах цифрового телевидени .

Цель изобретени - повышение точности фильтрации.

На фиг.1 представлена электрическа структурна схема двумерного адаптивного восстанавливающего фильтра; на фиг.2 - структура расположени отсчетов в поле; на фиг.З - фрагменты изображени ; на фиг,4 - алгоритм работы двумерного адаптивного восстанавливак дего фильтра; на фиг.З таблица истинности формировател сигнала управлени .

Двумерный адаптивный восстанавли

0

На вход многоотводной линии 1 задержки подаетс цифровой видеосигнал, представленный, например, в виде восьмиразр дного двоичного кода, именно с такой структурой расположени отсчетов. На фиг. 26 показаны также анализируемые в фильтре отсчеты А, В, С и D. Дл того, чтобы в двумерном адаптивном восстанавпиваю- щем фипьтре производить над значени ми этих элементов различные тические операции (суммирование, деление и т.д.Т , нужно обеспечить их одновременное наличие, Дп этого необходимо задержать относительно эле-- мента В элементы D, С и А.,Как видно из фиг. 26, элемент D необходимо задержать (при п, . 10) на 9 элемен

вающий фильтр (фиг.1) содержит много отводную линию 1 задержки, первый, второй и третий сумматоры 2-4, первый 5 и второй б блоки вычитани , певый 7 и второй 8 компараторы, формирователь 9 порога, первый 10 и вто- рой 11 мультиплексоры, коммутатор 12 четвертый, п тый, шестой и седьмой сумматоры 13 - 16, элемент И 17, формирователь 18 сигнала управлени .

Двумерный адаптивный восстанавли- ваюпщй фильтр работает следующим образом .

Предварительно рассмотрим структуру расположени отсчетов, поскольку она вл етс основой работы предпо- женного фильтра.

На фиг.. 2а показана ортогональна структура дискретизации, т.е. ортогональное расположение отсчетов (на фиг. 2а и далее показаны строки только одного пол ). Дл нагл дности допустим , что одна строка содержит 10

элементов, т.е. п, 10 (например, при частоте дискретизации 8 ГГц п 512 :элементов). На фиг.26 показана шахматна структура в поле при том же количестве элементов. Несмотр на то, что в смежных по полю строках число элементов не совпадает друг с другом, при шахматной структуре дискретизации в поле прин то считать, что Пд - максимальное число элементов в строке, т.е. дл нашего конкретного примера Пр П(,дд 10. Шахматна структура отсМетрв в Поле создаетс , если в последовательности дискретизируклцих импульсов изменить фазу на 180° от строки к строке и от кадра-к кадру.

тов, т.е.

на

число элементов,

элемент С - на 10 элементов, т.е. на число элементов, и А - на 19 элементов , т.е. на 2Пр-1 число элементов.

тов, т.е.

что и обеспечивает многоотводна лини 1 задержки. Сигналы В,, D, С, А поступают на входы с первого по седьмой сумматоров 2-4. 13-16. Полученные значени на выходах первого 2-(D + + С)/2, второго 3-(В + А)/2 и третьего 4-(А + В + С + D)/4 сумматоров 2-4 п оступают на входы первого мультиплексора 10, а значени с выходов четвертого (А + D)/2, п того (D .+ В)/2, шестого (В + С)/2 и седьмого (С + А)/2 сумматоров 13 - 16 - на входы второго мультиплексора 11 . Значени элементов А, В, С, D поступают также соответственно на входы первого и второго блоков 5, 6 вычитани , где выполн ютс операщш вычитани C-D и А-В. Информаци о величршах разностей поступает из первого и второго блоков 5, 6 вычитшш соответственно в первый и второй компараторы 7, 8, где сравниваетс с пороговым значением Rf,, поступа ацим с формировател 9 порога. Вычисление этих разностей и сравнение с пороговыми значени ми (т.е. пороговое детектирова1ше) делаетс с целью обнаруже1ш на исследуемом участке контурных перехйдов, Выбор величины R,., определ етсй необходимостью , с одной стороны, вы вле- ни малых ркостных переходов, с другой - уменьшени веро тности обнаружени ложных переходов, возникающих вследствие действи шумов. Как показали экспериментальные исследова1ш , оптимальна величина составл ет поимерно 12% полного динамического диапазона изменени ркости сигналов.

Информаци о знаках разностей C-D и А-В с выходов первого и второго блоков 5, 6 вычитани поступает на входы формировател 18 сигнала управлени . Выходы первого и второго компараторов 75 8 поступают на входы элемента И 7 и первого мультиплексора 10, где в зависимости от характера изображени , т.е. распределени ркости, могут рассматриватьс следующие возможные случаи (фиг.4).

I. Если (А - В| i (С - DJ R, то этот участок изображени принимаетс за равно ркостный и на упранп ю- щих входах первого мультиплексора 10 образуетс управл ющий сигнал, кото рый на его выход пропускает выход третьего сумматора 4 (А + В + С + + D)/4, а элемент И 17, в свою очередь , вырабатывает управл ющий сигнал , который выход первого мультиплексора 10 пропускает также на выход 25 - D) 1, то на выход второго мульвтор .ого мультиплексора 11, т.е. пропущенный элемент восстанавливаетс как (А + В + С + D)/4 (фиг.. Зд).

II. Если }А - В| |С - D| RO то этот участок изображени принимаетс за горизонтальный перепад и на п тых и шестых входах первого мультиплексора 10 образуетс управл ющий сигнал, который на выход первого мультиплексора 10 пропускает выход второго сумматора 3 (В + А)/2, а элемент И 17, в свою очередь, вырабатывает , управл ющий сигнал, который выЧастота следовани отсчетов в сигнале изображени на выходе коммут тоход первого мультиплексора 10 пропускает на выход второго мультиплексора 0 Р 12 удваиваетс принимает вид, 11 (фиг. Зв,г,е).представленный на фиг.2в; каждый втоIII . Если IА - ВI | С - Dj « Rj,,. рой элемент (показанный штриховыми то этот участок изображегш принима- лини ми) представл ет собой интерпо- етс за вертикальньй перепад и на вы- лированный элемент X, восстановленный ход первого мультиплексора 10-пропус- 45 по четырем соседним элементам (выкаетс выход первого сумматора 2(D + делен ромбиком). В св зи с этим возникает необходимость временного разделени элементов С и X, расположенных р дом на строке. Это осуществл i/ етс в коммутаторе 12, на управл ющий вход которого подаютс дискрети- зирующие импуль сы длительностью, равной половине периода, т.е. с удвоенной .частотой дискретизации.

Возможными случа ми распределени

+ С)/2, а элемент И 17, в свою очередь , вырабатывает з равл ющий сигнал , который выход первого мультиплексора 10 пропускает также на выход второго мультиплексора II (фиг. За,

6,3,и).

IV. Если | А - В| |С - D| Н„, то этот участок изображени принимаетс за диагональный или угловой пе50

55

репад, а дл более точного воспри ти и воспроизведени направлени перепада учитываютс также знаки изложенных вьше разностей. В этом случае

элементов И 17 вырабатываетс управл ющий сигнал, запирающий на входе второго мультиплексора 1I выход первого мультиплексора 10.

Таблица истинности работы формировател 18 представлена на фиг. 5, где БО, S, - сигналы с выходов первого 5 и второго 6 блоков, А - сигнал

0 с выхода элемента И 17.

Введем обозначени : при sign (А - В) 1, при sign (А - В) О и, соответственно при sign (C-D) 1, а при sign(C 5 - D) 0.

При i A - В Rf, и С - Dj Rn в анализ вступают знаковые показатели этих знаков х, где возможны четыре случа :

0 1. Если sign (А - В) О, sign(C- - D) 0, то на выход второго мультиплексора 1I поступает выход п того сумматора 14 (D + В)/2. (фиг. Зн, о). 2. Если sign (А - В) О, sign (С

типлексора 11 поступает выход шестого сумматора 15 (В + С)/2 (фиг. Зк,

Р).

3.Если sign (А-В) 1, sign (С-D ) 0, то на выход второго мультиплексора 11 поступает выход четвертого сумматора 13 (А + D)/2 (фиг. 3м,с).

4.Если sign (А-В) I, sign (С-D ) 1, то на выход второго мультиплексора 11 поступает выход седьмого сзжматора 16 (С + А)/2 (фиг.3л,п).

Частота следовани отсчетов в сигнале изображени на выходе коммут тоР 12 удваиваетс принимает вид, представленный на фиг.2в; каждый втоВозможными случа ми распределени

ркости, которые воспринимаютс и воспроизвод тс как разно ркостные участки изображени , вл ютс одноэлементные перепады (фиг. Зт,у), но

частота по влени таких участков в реальном изображении очень мала и дл большего класса изображений не превышает 10-15%.

Таким образом, искажени , вносимые дискретизацией при шахматной структуре в поле, восстанавливаютс практически полностью, при этом описанный алгоритм работы позвол ет исправл ть не только горизонтальные и вертикальные, но и диагональные и угловые границы перепадов.

Claims

Формула изобретени тб

Двумерный адаптивный восстанавливающий фильтр, содержащий многоотводную линию задержки, вход которой вл етс информационным входом двумерного адаптивного восстанавливающего фильтра, последовательно соединенные первый блок вычитани и первый компаратор, последовательно.соединенные второй блок вычитани и второй компаратор, первый сумматор, первьй вход которого объединен с первым входом дервого блока вычитани и. соединен с первым выходом многоотводной

линии задержки, а второй вход объе,ци- 30 ни , а выход соединен с вторым упнен с вторым входом первого блока вычитани и соединен с вторым выходом многоотводной линии задержки, последовательно соедшшнные второй сумматор , первый вход которого объединен 35 °Д соединен с вторым сигнальным вхос первым входом второго блока вычитани и с входом многоотводной лиТнии задержки, а второй вход объединен с вторым выходом второго блока вычитани и соединен с третьим выходом многоотводной линии задержки, и третий сумматорр второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, формирователь порога, выход которого соединен с другими входами первого и второго компараторов, первьй мультиплексор , первый и второй сигнальные входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго сумматоров , третий и четвертый входы соединены с выходом третьего суммато- ра, а первьй и второй управл ющие входы соединены с выходами соответственно первого и второго компараторов , а также коммутатор, управл ю

10

тб

вход которого вл етс входом удвоенной частоты дискретизации двумерного , адаптивного восстанавливающего фильтра, первый сигнальный вход соединен с вторым выходом многоотводной линии задержки, а выход вл етс выходом двумерного адаптивного вос- станавливаклцего фильтра, отличающийс -тем, что, с целью повьшени точности фильтрации, введены второй мультиплексор, первый сигнальный вход которого соединен с выходом первого мультиплексора, а выход соединен с вторым входом коммутатора, последовательно соединенные элемент И, первый вход которого объединен с первым управл ющим входом первого мультиплексора и соединен с выходом

20 первого компаратора, а второй вход объединен с вторым управл ющим входом первого мультиплексора и соединен с выходом второго компаратора, и формирователь сигнала управлени , пер25 вый вход которого объединен с первым управл ющим входом второго мультиплексора , в 1;орой и третий входы соединены с вторыми выходами соответственно первого и второго блоков вычитаравл ющим входом второго мультиплексора , четвертый сумматор, первый вход которого соединен с третьим выходом .многоотводной линии задержки, а выдом второго мультиплексора, п тый сумматор, первый вход которого объединен с вторым входом четвертого сумматора и соединен с первым выходом

многоотводной линии задержки, а выход соединен с третьим сигнальным входом второго мультиплексора, шестой сумматор , первьй вход которого объединен с вторым входом п того сумматора,

а выход соединен с четвертым сигнальным входом второго мультиплексора, а также седьмой сумматор, первьй вход которого соединен с вторым входом шестого сумматора и соединен с вторь1м выходом многоотводной линии задержки , второй вход соединен с третьим выходом многоотводной. линии

55

задержки, а выход соединен с п тым сигнальным входом второго мультиплексора .

о О 000 9 q, 9/ 9. 9 Ой Or Qr 0,0 о/ Og Or o

о, о, Оз Ог о,

-е-е-е-е-е- -е-е-е-е о о о о о о о о о о о о о о о о о о с о о о С) о оо о о о о о о о о о о о о о о о о о о o-QO о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о С) о о

риг.г

е-о о о

, , О -0л /

О -0л /

5

X

о

Фив,3

-иеопреОепенное сос/по ние

57г/г.4