CN1011465B

CN1011465B - 移动探测电路

Info

Publication number: CN1011465B
Application number: CN88107490A
Authority: CN
Inventors: 二宫佑一; 大吉道; 和泉吉则; 合志清一; 鹿喰善明
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1987-10-02
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1991-01-30
Also published as: EP0310032B1; DE3885994D1; KR890007586A; DE3885994T2; EP0310032A2; EP0310032A3; JPH0530112B2; CN1032475A; US4884136A; JPH0191586A; KR910009881B1; CA1289657C

Abstract

一种移动探测电路，该电路是这样构成的：帧间差值信号通过串联的水平方向LPF和垂直方向LPF，然后将帧间差值信号除以通过混合电路把图象的边沿信号和图象的图象电平信号相混合而得到的值，从而获得移动信号。

Description

本发明涉及一种移动探测电路，用于探测次尼奎斯特（Sub-Nyguist）取样（以下简称为次取样）图象信号的移动画面区，更确切地说涉及这样一种移动探测电路，该电路在传输高清晰度电视信号的MUSE（多个次尼奎斯特取样编码）***中适合用来作为编码器和解码器。

图1是一方框图，表示本发明一个实施例的移动探测电路;

图2是一方框图，表示已有技术的移动探测电路;

图3是一方框图，表示用在本发明中的垂直方向LPF（低通泸波器）的一个实例;

图4是一方框图，表示用在本发明中的另一个垂直方向LPF的实例;

图5A和5B是波形图，用来解释移动信号的形成。

图2所示是一种传统的移动探测电路的典型布局。在图2中，1是帧存储器。2是减法器，该减法器产生帧间差值信号。3是水平方向LPF（低通泸波器），该泸波器用于消除次取样图象信号水平方向上的卷曲区（aliased portion）。4是绝对值电路，由该电路求得水平方向LPF3的输出信号绝对值（全波整流值）。5是边沿探测电路，6是另一个绝对值电路，电路5和6用于探测（微分）图象边沿部分的信号以获得该信号的绝对值。7是除法电路，该电路完成两个输入信号α和β的除法运算以产生移动信号α/β。

如上所述，在已有技术中，移动信号是简单地用经过水平方向LPF3的帧间差值信号除以探测到的边沿部分信号而产生的。

一种产生移动信号的具体方法将在下面叙述。

图5A和图5B是波形图，用来解释从图象帧间差值产生移动信号的过程。图5A表示当处于较高电平的图象被移动△X时的相邻的第n帧和第（n+1）帧的波形和帧间差值波形。同样，图5B表示当处于较低电平的图象被移动△X时的波形。

从图5A和图5B之间的比较可明显地看出，在有相同移动量△X的情况下，帧间差值波形有不同的幅值。因而需要一个用于移动探测的移动量△X，以便用相应的图象电平来除该位移量，从而使其规范化。

这可以进行如下的数学解释。帧间差值可表示为-f（x，t+△t）+f（x，t），其中f（x，t）是前一幅帧而f（x，t+△t）是现在的一幅帧。当经过△t时间后，由于移动了△x而使f（x，t）变为f（x+△x，t+△t），结果f（x，t）＝f（x+△x，t+△t）。相应地，-f（x，t+△t）+f（x，t）＝-f（x，t+△t）+f（x+△x，t+△t）。这里，如果设t+△t＝t，则上式为f（x+△x，t）-f（x，t）。将f（x+△x，t）展开为泰勒级数，则

f（x+△x，t）＝f（x，t）+ (△x)/(O！) f′（x，t）+……

∴f（x+△x，t）-f（x，t）≈△x·f′（x，t）

这样，移动量△x可表述为：

△x≈ (f（x+△x，t）-f（x，t）)/(f′（x，t）)

其中f′（x，t）＝ (＊)/(＊x) f（x，t）

换句话说，通过用帧间差值除以边沿量能求得移动量△x。这种传统技术可以参见“NHK Laboratories Note 304移动检测”一文。

然而，使用图2所示传统装置探测移动区域的方法存在以下问题：

1.如果有一个边沿处于近似等于白色峰值的高图象电平绝对值的区域中，作为除数的边沿量，处于白色峰值电平的边沿的领域不是足够大，这样，仅仅由帧间差值除以边沿量就会得到一个相当大的移动值，由此，上述区域将被错误地判断为移动区域。

2.次取样图象信号在水平方向和垂直方向有卷曲区，这样，所获得的帧间差值包括了这些卷曲区，因此实际上是静止的区域将被错误地判断成移动区域。

特别是涉及上述第一条，当一个近似等于白色峰值电平的大的边沿移动时，将产生大的帧间差值，但是代表边沿量的动态范围不能取与帧间差值相比的足够大的值。特别是，在黑色背景上带有白色峰值电平的图象不能探测到足够大的边沿量。这样，例如在静止图象上具有白色峰值电平的边沿中，通过帧间差值除以边沿量得到的值并不很小，因此静止图象将被错误地判断成移动图象。

本发明的目的是提供一种移动探测电路，该电路用帧间差值信号除以探测的边沿值和边沿图象本身电平值的混合值，以便确保产生一个没有任何误差的移动图象信号。

为了实现这一目的，按照本发明提供的移动探测电路包括：产生次取样图象信号的帧间差值信号的装置;滤波装置，用来从上述发生装置的输出分离在水平方向和垂直方向帧间差值信号的低频分量;探测装置，用于探测图象信号的边沿;混合装置，用来混合图象信号的电平绝对值和从探测装置输出的绝对值;除法装置，用以将泸波装置输出的绝对值除以混合装置的输出以便提供移动信号。

按照本发明，帧间差值信号是被在图象边沿产生的信号和图象的对应电平值来除的。由于取样产生的垂直方向的卷曲区能够从帧间差值信号中消除，因而由于卷曲区引起的移动探测误差能被消除。

因此，在这种情况下，在图象具有近似于白色峰值电平（象一个建筑物中的窗框）的垂直边沿的地方，垂直方向的卷曲区能被消除，从而重现一个在移动探测中没有缺陷的预期的图象。

下面将参照附图对本发明的一个实施例所述的移动探测电路进行详细说明。

图1表示本发明一个实施例所述的移动探测电路的结构原理。在图1中，1是帧存储器，图象信号被送至该存储器;2是减法器，它产生帧间差值信号;101是卷曲区消除部分，该部分在次取样图象信号的水平方向和垂直方向消除卷曲区;4是绝对值电路，该电路产生来自卷曲区消除部分101的输出信号绝对值（全波整流值）;5是边沿探测电路，该电路探测（微分）图象边沿部分的信号;6是绝对值电路，该电路产生上述信号的绝对值;7是除法电路，它完成两个输入信号α和β的除法运算，从而提供一个移动信号α/β;100是混合部分，它以适当比例将图象边沿部分的探测信号和图象的对应电平值相混合;8是绝对值电路，该电路产生图象电平值的绝对值;9是混合电路，该电路把通过边沿探测电路5和绝对值电路6获得的边沿信号x与从绝对值电路8获得的图象电平信号y相混合。混合部分100由绝对值电路8和混合电路9组成。上述β是从混合电路9 输出的信号。卷曲区消除部分101由水平方向LPF3和垂直方向LPF10串联而成。11是输入端。12是输出端。

现在参照图1分别对各部分的工作原理进行详细说明。

次取样图象信号在移动探测电路的输入端11分成三路：

（1）帧间差值探测;

（2）边沿探测;和

（3）电平探测。

通路（1）由分路（a）和（a′）组成。分路（a）通过帧存储器1连到减法器2;另一分路（a′）直接连减法器2。从减法器2输出的是帧间差值信号。这个信号必须经过水平方向LPF3和垂直方向LPF10的处理。水平方向LPF3有多个抽头，抽头的数目取决于原始信号的频谱特性。例如，在MUSE***的解码器中，把三个或四个设有3到7个抽头的水平方向LPF3串联使用。垂直方向LPF10有大量的延迟，以至于其硬件尺度可能相当大。设想垂直方向LPF10具有多个抽头，但也可以是下面将要描述的如图3和图4所示的简单的LPF。

上述边沿探测通路（2）和电平探测通路（3）分别是图1所示的通路（b）和（c）。边沿信号x由通路（b）上的边沿探测电路5和绝对值电路6产生，图象电平信号y由通路（c）上的绝对值电路8产生。信号x和y由混合电路9以适当的比例（AX+By）进行混合。A和B分别为对x和y任意设定的加权***。

虽然混合电路9在图1的实施例中完成线性混合，但是它也可以利用例如二次函数完成非线性混合：

Ax²+By²+Cxy+dx+ey+f

对于边沿信号，输入混合电路的信号可以是6位左右，而对于图象电平的图象信号可以高于6位。

顺便提一下，上述移动探测电路应设置成使编码器和解码器两方面都能产生所需的技术上的优良效果。

图1所示垂直方向LPF10的一个实例在图3中用框图形式表示。图3中，31是1H（一水平线）延迟电路;32是加法器;33是 1/2 乘法器;34是输入端;35是输出端。

图3中所示结构是一个已知的数字泸波器，适合作为垂直方向LPF。下面将解释它的工作原理。从图1的减法器2输出的帧间差值信号通过水平方向LPF3被送至输入端34。于是，该帧间差值信号被送到加法器32的一端以及1H延迟电路31。从1H延迟电路31输出的信号送至加法器32的另一端。帧间差值信号和从1H延迟电路31输出的信号在加法器32中相加。加法器32的输出由 1/2 乘法器33进行 1/2 乘法运算。从输出端35得到 1/2 乘法器33的输出，该输出是消除了垂直方向卷曲区的帧间差值信号。

图1所示垂直方向LPF10的另一个实例在图4中用框图形式表示。在图4中，41和42分别是1H延迟电路;43和45分别是 1/4 乘法器;44是 1/2 乘法器;46是累加电路;47是输入端;48是输出端。

图4所示结构也是公知的数字泸波器，它适合作为垂直方向LPF。下面将解释它的工作原理。帧间差值信号被送至输入端47，然后，所提供的帧间差值信号被送到1H延迟电路41和 1/4 乘法器43。从1H延迟电路41输出的信号被送到1H延迟电路42和 1/2 乘法器44。从1H延迟电路42输出的信号被送至 1/4 乘法电路45。分别从 1/2 乘法器44、 1/4 乘法器43和45输出的各信号被送入累加电路46并在累加电路中累加。从累加电路46输出的信号（累加结果）通过输出端48得到。该输出是泸除了垂直方向卷曲区的帧间差值信号。

Claims

1、一种移动探测电路，包括：

一种装置(1，2)，用于产生次取样图象信号的帧间差值信号；

滤波装置(101)，用于从上述产生装置输出的帧间差值信号中消除其卷曲区；

探测装置(5)，用于探测图象信号的边沿；

所述移动探测电路的特征在于：

混合装置(9)，用于把图象信号的电平绝对值与探测装置的输出信号绝对值进行混合；

除法装置(7)，用于将滤波装置的输出信号绝对值除以混合装置的输出信号，从而提供移动信号。

2、按照权利要求1所述的移动探测电路，其特征在于，滤波装置（101）包括在水平方向上消除帧间差值信号卷曲区的滤波装置（3）。

3、按照权利要求1所述的移动探测电路，其特征在于，滤波装置（101）包括一个在水平方向上消除帧间差值信号卷曲区的滤波装置（3），还包括另一个在垂直方向上消除帧间差值信号卷曲区的滤波装置（10）。

4、按照权利要求1所述的移动探测电路，其特征在于，混合装置（9）将图象的电平绝对值和探测装置输出信号的绝对值进行线性混合。

5、按照权利要求4所述的移动探测电路，其特征在于，对图象信号的电平绝对值和探测装置（5）输出信号的绝对值分别给予加权系数。

6、按照权利要求1所述的移动探测电路，其特征在于，混合装置（9）将所述图象信号的电平绝对值和探测装置（5）输出信号的绝对值进行非线性混合。

7、按照权利要求1所述的移动探测电路，其特征在于，用于产生帧间差值信号的产生装置（1，2）由帧存储装置（1）和减法器（2）构成。