CZ284194B6 - Systém a způsob vylučování prokládacích pohybových jevů v zachycených číslicových videodatech - Google Patents

Abstract

Analogový vstup videodat je přijímán adaptérem zobrazovací video-jednotky číslicového zachycovacího videosystému. Při způsobu se ponechává většina rozlišovací schopnosti zachyceného plně prokládaného obrazu, při současném vylučování třesení obrazu u rychle se pohybujících složek. V obzvláštním provedení jsou první a druhé po sobě následující pole tvořící úplné obrazové pole videodat zachycována a digitalizována. Tato pole jsou potom zpracovávána pro určování ploch pokažených rychlým pohybem obrazu, které byly zachyceny. V plochách zjištěného rychlého pohybu se nahražuje za jedno z polí odhad pro obrazové prvky (50, 52), založený na druhém poli. Ztráta rozlišovací schopnosti je také omezována na malé plochy, které vzhledem k rychlému pohybu nebyly před zpracováním dobře definované.ŕ

Description

(57) Anotace:

Při způsobu se určují pohybové hodnoty z obrazových signálových hodnot (B2. C2. D2) lichého počtu bezprostředně svisle nad sebou uspořádaných přilehlých obrazových prvků, přičemž se pohybové hodnoty srovnávají se zvoleným prvním prahem pohybových hodnot a zvoleným druhým prahem pohybových hodnot, vyšším, než Je první práh, přičemž Jestliže pohybové hodnoty jsou menší, než je první práh, potom se nechají obrazové signálové hodnoty (C2) středního obrazového prvku uvedeného lichého počtu svisle uspořádaných obrazových prvků nezměněné na původních obrazových signálových hodnotách; Jestliže jsou uvedené pohybové hodnoty větší, než druhý práh, potom se nahradí obrazové signálové hodnoty (C2) uvedeného středního obrazového prvku v prvním poli (I) obrazu prvními obrazovými signálovými hodnotami, které mají hodnotu ležící mezi obrazovými signálovými hodnotami (B2, D2) dvou bezprostředné svisle přilehlých obrazových prvků, tj. na nejblíže vyšším řádku (b) druhého pole (II) obrazu a nejblíže nižším řádku (d) druhého pole (II) obrazu; a jestliže jsou uvedené pohybové hodnoty větší, než Je uvedený první práh, ale menší, než je uvedený druhý práh, potom se nahradí obrazové signálové hodnoty (C2) uvedeného středního obrazového prvku v prvním poli (I) obrazu druhými obrazovými signálovými hodnotami o velikosti ležící mezi uvedenými nezměněnými původními obrazovými signálovými hodnotami a uvedenými prvními obrazovými signálovými hodnotami.

©	o o © o	o ©
Ai	Až Aa
•	•	•	• ·	•	•
©	©	Bi ©	Bz Ba o ©	a	o
•	•	Ct iCž Cs • > ·	•	-56 *
o	o	Di o	Dž D3 o O	o	©
•	•	Ei •	Ež Ea • ·	•	•

Způsob generování obrazových dat s kompenzovaným pohybem

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu generování obrazových dat s kompenzovaným pohybem, z obrazových signálových hodnot obrazových prvků dvou polí prokládaných obrazových prvků, uspořádaných ve dvou vzájemně prostřídaných množinách vodorovných řádků obrazových prvků dvou polí tvořících obraz, při kterém se určují pohybové hodnoty z obrazových signálových hodnot, lichého počtu bezprostředně svisle nad sebou uspořádaných přilehlých obrazových prvků. Vztahuje se tedy na zachycování obrazů a zobrazovací systémy, zejména systémů řízených počítačem pro zlepšování kvality digitalizovaných videoobrazů.

Dosavadní stav techniky

V číslicové videotechnice jsou již dlouhou dobu používány systémy pro zachycování a digitalizování analogových nehybných obrazů v různých formátech, jako je složený videoobraz nebo RGB. Takové zachycování může mít v typickém případě formu živého zachycování, při němž je obraz plně digitalizován tak. jak byl přijmut. a druhé kategorie, v níž je zachycovací proces rozdělen v čase a může zahrnovat složky odvozené od několika obrazových polí videodat.

Příkladem posledního případu je sekvenční RGB zachycování, přičemž nevýhodou této kategorie je to, že aby se předešlo rozmazaným obrazům, musí snímaný cíl zůstat relativně nepohyblivý během snímání. Tento problém však existuje při generování neúmyslného pohybu videoobrazů i pro živé zachycování relativně nepohyblivého obrazu z prokládaného videosignálu. Při prokládaném videosignálu. který je obvyklý ve videotechnice, je jediné obrazové pole ve skutečnosti složeno ze dvou obrazů nebo polí braných v rozpětí například 1/60 sekundy. První obraz může obsahovat sudě očíslované snímací řádky a druhý obraz sestává z lichých snímacích řádků, vložených nebo prokládaných mezi sudé snímací řádky po zobrazení prvního obrazu, na způsob prokládání, k němuž dochází při míchání balíčku karet. Příklad této prokládací formy snímání je možné nalézt v běžné vysílané televizi s rastrově snímanými obrazy.

Jak v předchozím případě vzniká problém u nestacionárního cíle, předkládaného zachycovací kameře, kdy jsou zachycována tato dvě pole vzájemně přilehlá v čase, i když k zachycování ve sledu za sebou dochází v rozpětí 1/60 sekundy. Jako praktický příklad je možné uvést, že jestliže například snímaná osoba pohybuje rukou během zachycovacího procesu, budou generována po sobě následující pole, která zachytí ruku ve dvou zřetelně odlišných polohách. Činnost typických prokládacích systémů však vyžaduje, aby obě pole byla obnovována na obrazovce plynule a střídavě. Výsledkem toho může být dojem ruky vystavené neklidnému nebo třesoucímu se pohybu při kmitočtu 30 krát za sekundu, což vede k vysoce nežádoucím obrazům.

Ve snaze řešit tento problém byly vyvinuty systémy, které odstraňují všechny snímací řádky sdružené sjedním ze střídajících se polí. Zřejmý nežádoucí výsledek toho je samozřejmě podstatná ztráta rozlišovací schopnosti obrazu, čehož příklad je možné snadno vidět u spotřebitelských kazetových videopřehrávačů. Většina páskových videopřehrávačů zahrnují mód pozastaveného obrazového pole. Vzhledem k mechanickým omezením na hlavách videozařízení apod. tento mód zobrazuje jediné pole s 240 snímacími řádky, přičemž pouze polovina obrazového pole s 480 snímacími řádky je přiřazena spotřebitelskému videozařízení. Toto je vnímáno na pohled jako podstatné snížení obrazové kvality z obrazu s plnou rozlišovací schopností na videopásce před přehráváním pozastaveného obrazu.

Jiný pokus odstranit tento problém je popsán v patentovém spisu US-A-4 845 557. Tento spis popisuje techniku potlačení pohybu pole při zobrazování prokládaných videoobrazů, která

- 1 CZ 284194 B6 vytváří obrazové pole s potlačeným pohybem bez použití pevného prahu pro detekci pohybu. Jedno z obou polí se volí k ponechání jako nezměněné a druhé pole se vyšetřuje na určení pohybu. Když se takový pohyb zjistí, hodnota obrazového prvku se nahradí interpolovanou hodnotou.

Zvýše uvedených a z jiných důvodů jsou vysoce žádoucí systém a způsob pro zajišťování zlepšení zachycovacích a zobrazovacích systémů videoobrazů, které by mohly vyloučit pohybové jevy, jako je nežádoucí třesení nebo neklid obrazu u rychle se pohybujících složek apod. ze zachyceného obrazu, přičemž by se současně zachovala většina z rozlišovací schopnosti plně prokládaného obrazu.

Podstata vy nálezu

Vynález přináší způsob generování obrazových dat s kompenzovaným pohybem, z obrazových signálových hodnot obrazových prvků dvou polí prokládaných obrazových prvků, uspořádaných ve dvou vzájemně prostřídaných množinách vodorovných řádků obrazových prvků dvou polí tvořících obraz, při kterém se určují pohybové hodnoty z obrazových signálových hodnot lichého počtu bezprostředně svisle nad sebou uspořádaných přilehlých obrazových prvků, jehož podstatou je, že se pohybové hodnoty srovnávají se zvoleným prvním prahem pohybových hodnot a zvoleným druhým prahem pohybových hodnot, vyšším, než je první práh, kde prahy reprezentují kritéria pro kompenzování původních hodnot nebo jejich ponechávání bez změny, přičemž jestliže pohybové hodnoty jsou menší, než je první práh, potom se nechají obrazové signálové hodnoty středního obrazového prvku uvedeného lichého počtu svisle uspořádaných obrazových prvků nezměněné na původních obrazových signálových hodnotách; jestliže jsou uvedené pohybové hodnoty větší, než druhý práh, potom se nahradí obrazové signálové hodnoty uvedeného středního obrazového prvku v prvním poli obrazu prvními obrazovými signálovými hodnotami, které mají hodnotu ležící mezi obrazovými signálovými hodnotami dvou bezprostředně svisle přilehlých obrazových prvků, tj. na nejblíže vyšším řádku druhého pole obrazu a nejblíže nižším řádku druhého pole obrazu; a jestliže jsou uvedené pohybové hodnoty větší, než je uvedený první práh, ale menší, než je uvedený druhý práh, potom se nahradí obrazové signálové hodnoty uvedeného středního obrazového prvku v prvním poli obrazu druhými obrazovými signálovými hodnotami o velikosti ležící mezi uvedenými nezměněnými původními obrazovými signálovými hodnotami a uvedenými prvními obrazovými signálovými hodnotami. S výhodou je uvedený první práh 2 a uvedený druhý práh 3.

První obrazové signálové hodnoty pro daný obrazový prvek prvního pole se podle dalšího znaku vynálezu určují jako průměrná hodnota signálových hodnot dvou bezprostředně svisle přilehlých obrazových prvků, tj. na nejblíže vyšším řádku druhého pole a nejblíže nižším řádku druhého pole dvou svisle přilehlých obrazových prvků.

Druhé obrazové signálové hodnoty se s výhodou určují jako průměrná hodnota uvedených nezměněných původních signálových hodnot pro daný obrazový prvek prvního pole a uvedených prvních obrazových signálových hodnot.

Pohybové hodnoty se mohou určovat jako pohybový parametr H/T, kde

H = (H1 +2H2 + H3)a

T = TI + 2T2 + T3. přičemž

H1 = Al -2B1 +2C1 -2D1 +E1

H2 = A2 - 2B2 + 2C2 - 2D2 + E2

H3 = A3 - 2B3 + 2C3 - 2D3 + E3

TI =(A1 -2C1 +E1) + (B1 -Dl)

T2 = (A2 - 2C2 + E2) + (B2 - D2)

T3 = (A3 - 2C3 + E3) + (B3 - D3), kde A2, B2, C2, D2, E2 jsou obrazové signálové hodnoty obrazových prvků, ležících v řádkově proloženém obrazu nad sebou ve sloupci obrazových prvků obrazu, v němž se nachází obrazový prvek se sledovanou obrazovou signálovou hodnotou, AI, Bl, Cl, Dl, El jsou obrazové signálové hodnoty obrazových prvků, ležících v řádkově proloženém obrazu nad sebou v prvním sloupci obrazových prvků obrazu, bezprostředně předcházejícím sloupec se sledovaným obrazovým prvkem a A3, B3, C3, D3, E3 jsou obrazové signálové hodnoty obrazových prvků, ležících v řádkově proloženém obrazu nad sebou ve třetím sloupci obrazových prvků obrazu, bezprostředně následujícím sloupec se sledovaným obrazovým prvkem, přičemž C2 značí obrazovou signálovou hodnotu sledovaného středního z pěti svisle uspořádaných přilehlých obrazových prvků na středním druhém sloupci řádkově prokládaného obrazu.

Způsob pro podle vynálezu vylučuje pohybové jevy při živém zachycování, přičemž současně v podstatě zachovává rozlišovací schopnost původního prokládaného obrazu. Nejprve se zachycuje nebo digitalizuje nepohyblivý obraz z prokládaného videozdroje při použití jakéhokoli počtu na trhu dostupných digitalizačních videosystémů. Toto zachycování zahrnuje ve výhodném provedení první a druhé po sobě následující pole, které tvoří úplné obrazové pole. Tato pole jsou potom zpracovávána číslicově tak, že určují plochy pokažené relativním pohybem cíle. V těch plochách obrazových prvků, kde je takový pohyb zjištěn, se provádí nahrazování hodnot obrazových prvků v jednom poli na základě odhadu odvozeného od obrazových prvků ve zbývajícím poli.

Při výhodném provedení se pro to, aby se nejprve identifikovaly plochy s třesoucím se pohybem, snímají číslicovým procesorem rozdíly mezi poli ve svislém směru souvisle přes několik obrazových prvků, které jsou také větší, než vnitropolní detail v uvedené ploše. V těchto plochách zjištěného pohybu bude pouze jedno pole, dále označované jako první nebo sudé pole, obsahovat obrazové prvky nezměněné z jejich původního stavu zachycení. Pokud jde o zbývající druhé nebo liché pole, změní operátor každý z obrazových prvků v tomto druhém nebo lichém poli v souladu s postupem podle vynálezu.

Přehled obrázků na výkresech

Nové znaky, které jsou považovány za charakteristické pro vynález, jsou shrnuty v patentových nárocích. Vynález sám, jakož i jeho další znaky a výhody, bude však snáze pochopen na základě následujícího popisu výhodného provedení s odvoláním na připojené výkresy. V těchto výkresech znázorňuje obr. 1 funkční blokové schéma počítačově řízeného zachycovacího a zpracovávacího systému videoobrazů, obr. 2 podrobnější blokové schéma systému z obr. 1, obr. 3 schéma lichých a sudých obrazových prvků polí obrazu zachyceného a zobrazovaného systémem z obr. 1 a 2 a obr. 4 vývojový diagram zpracovávání obrazu zachyceného systémem z obr. 1 pro vyloučení pohybových jevů z prokládání.

Příklady provedení vy nálezu

Nejprve bude poskytnut obecný popis reprezentativního systému pro zachycování, digitalizování, zpracovávání a zobrazování videoobrazů s odvoláním na obr. 1 a 2. Poté bude následovat podrobný popis systému a způsobu podle vynálezu použitého v systému z obr. 1 a 2 pro vzájemnou interakci s obrazovými daty zachycenými a uloženými tak, aby se dosáhlo požadovaného vyloučení prokládacího pohybu předmětu. Jeden takový systém, který může být

-3 CZ 284194 B6 použit způsobem znázorněným na obr. 1 a 2, je systém audiovizuálního spojení (Audio Visual Connection) nebo AVC systém, který zahrnuje jak hardware, tak i software potřebné pro výše uvedené zachycování, zpracovávání a zobrazování videodat vyrobené IBM Corporation, Armonk, New York. Další dokumentace o takovém systému může být nalezena v následujících publikacích, na které se zde odvoláváme jako na součást popisu, a to IBM Audio Visual Connection Users’ Guide a Video Capture Adapter Instalation a Technical Reference Manual.

Jak je patrné z výkresů a zejména z obr. 1, je zde znázorněno blokové schéma pro číslicový počítačový systém 10, který může být použit v souladu se způsobem podle vynálezu. Jak je patrné, může mít systém 10 s výhodou formu číslicového osobního počítače a zahrnuje klávesnici 6 pro poskytování uživatelského vstupu, která je připojena k centrální procesorové jednotce nebo hostitelskému počítači 4 způsobem dobře známým v oboru. V hostitelském počítači 4 jsou zahrnuta paměťová ústrojí, která mohou obsahovat jak energeticky závislá, tak i energeticky nezávislá paměťová ústrojí a která mohou zahrnovat pomocná paměťová ústrojí, jako je magnetický disk nebo pásková paměť.

Hostitelský počítač 4 je také připojen k jedné nebo více neznázoměných ovládacích jednotek zobrazovacího prostředku způsobem dobře známým v oboru, pro zajištění viditelného zobrazení videoobrazů připojením vhodných řídicích a datových signálů z hostitelského počítače 4 ke zobrazovací jednotce 5 videoobrazů a k jednomu nebo více monitorů 7. Odborníkům v oboru bude zřejmé, že zobrazovací jednotka 5 a monitor 7 mohou být tvořeny řadou zařízení, jako zařízení uzpůsobená pro přijímání analogových videosignálů v měnících se formátech, jako RGB, Y/C, NTSC, PAL apod.

V systému 10 znázorněném na obr. 1 je dále zahrnuta videokamera 3 mající analogové spojovací vedení 32 obrazových signálů k hostitelskému počítači 4. Kamera 3 je znázorněna jako zaměřená na předmět 2 mající vizuální obrazy, které mají být digitalizovány systémem 10. I když pro jednoduchost je předmět 2 znázorněn jako nepohyblivý, bude zřejmé, že pro získání maximálního prospěchu z vynálezu, jak je zde popisován, může výhodněji mít předmět formu pohyblivého předmětu jako je člověk, vozidlo apod., jehož pohybující se obraz, když je zachycen, dává vznik rozmazaného efektu, na nějž se vynález zaměřuje. Způsobem, jak byl popsán výše, potom kamera 3 bude převádět vizuální obraz předmětu 2 na analogové elektronické signály vedené na spojovací vedení 32 do hostitelského zařízení 4, kde budou následně digitalizovány, zpracovávány a znovu převáděny do analogové formy pro výstup na analogovém výstupním spojovacím vedení 34, a jsou následné zobrazovány na jednom nebo více monitorech 7. Systém 10 může samozřejmě zahrnovat jiné složky, jako je obecný číslicový počítač a zobrazovací části, přičemž systém může být s výhodou implementován pomocí počítače IBM Model č. 80 PS/2, vyráběného Intemational Business Machines Corporation, Aronk, New York.

Hostitelský počítač 4, jak je obvyklé u osobních počítačů, zahrnuje sběmicový systém dodávající data, řízení a adresování vstupů a výstupů do různých složek systému způsobem dobře známým v oboru. Zejména s ohledem na výše zmíněný hostitelský počítač 4 Model 80 se použije sběmicový systém Micro Channel TM (obchodní značka IBM), který je žádoucí v přednostním provedení systému 10. Vynález však není určen k tomu, aby byl omezen na obzvláštní sběmicovou strukturu a vztahuje se i na použití s jinými sběmicovými strukturami. Podrobnější informace týkající se této mikrokanálové sběmicové struktury a její činnost je možné najít v technických příručkách doprovázejících zařízení Model 80, na které se zde odvoláváme jako na součást popisu.

I když u systému 10 znázorněného na obr. 1 byly znázorněny analogové videosignály na spojovacím vedení 32 jako pocházející z kamery 3, je zřejmé, že takový zdrojový analogový materiál videoobrazů může být generován z řady jiných zdrojů, jako jsou známé páskové videopřehrávače apod., a že vynález není omezen na použití s určitým obzvláštním zdrojem pro

-4CZ 284194 B6 generování takových analogových signálů. Jak je dobře známo v oboru, mohou být tyto zdroje analogových videosignálů v řadě formátů, jako je výše uvedený RGB, Y/C, složený obrazový signál, číslicový systém, nebo jiné formáty. I když je na obr. 1 znázorněn pouze jeden zdroj takové formátované obrazové informace, je zřejmé, že vynález může použít skupinu víceformátových zdrojů pro následovnou digitalizaci jejich příslušných videoobrazů nebo dat v hostitelském počítači 4, jejich zpracovávání, a následné opětovné převádění zpět na analogové obrazové signály pro současné přehrávání na jednom nebo více zobrazovacích zařízeních. Na obr. 1 je znázorněn počítačový monitor 5, který obvykle obsahuje část obecného počítačového systému zahrnujícího hostitelský počítač 4 a je používán pro běžné účely vstupu a výstupu do hostitelského počítače 4. Jak již bylo poznamenáno, byl však dále zahrnut monitor 7 pro zobrazování těchto znovu převedených analogových videosignálů.

Pokud jde o sběmicové struktury sdružené s osobními počítačovými systémy 10, je vhodné zajistit v různých hostitelských počítačích 4, které jsou k dispozici, větší počet adaptérových desek nebo rozšiřovacích bloků. Účel těchto bloků je umožnit konfigurování systému podle potřeby pro vykonávání požadovaných funkcí. Adaptérová deska v jednom z bloků ponese konektory pro přijímání surových analogových obrazových zdrojových dat v různých formátech a multiplexovací a řídicí hardware apod. na desce, která při řízení počítačem s propojováním s výše uvedenou sběrnicí, zvolí jeden z těchto signálů pro digitalizaci. Tato adaptérová deska bude dále zahrnovat analogově-číslicovou obvodovou soustavu potřebnou pro digitalizaci tohoto předem zvoleného signálu. Vzhledem ke vzájemnému spojení adaptérové desky se sběrnicí bude zřejmé, že příslušný znak vynálezu je zaměřen pro zajištění zpracování a editaci tohoto takto digitalizovaného obrazu při řízení hostitelským počítačem 4 přes sběrnici pro vyloučení pohybu předmětu způsobem, který bude popsán. Další funkcí této adaptérové desky je opětovně převádět zpracovávanou a editovanou digitalizovanou obrazovou informaci do analogové formy, přičemž taková funkce je rovněž zajištěna na desce vytvořením odpovídající obvodové soustavy pro číslicově-analogové převádění.

Pokud jde o přednostní provedení, které bude dále podrobněji popisováno, je konečně na adaptérové desce umístěno kódovací obvodové ústrojí soustavy, jehož pomocí jsou digitalizované obrazové signály opětovně převáděny do různých formátů. Na desce je umístěna řada konektorů, nesoucích každý různý z těchto opětovně převáděných digitalizovaných signálů v příslušném odlišném z běžných analogových obrazových formátů. Připojením monitoru ke každému z takových konektorů uzpůsobených pro přijímání uvedeného obzvláštního signálového formátu tak dochází k současnému přehrávání videoobrazů ve více formátech. Je třeba poznamenat, že toto opětovné převádění podléhá také řízení počítače 4, jelikož adaptérová a přiřazená kódovací obvodová sestava jsou zasunuty do propojovací sběrnice počítače 4.

Na obr. 2 je znázorněno podrobnější funkční blokové schéma systému 10 z obr. 1, které bude nyní podrobněji popsáno. Jak je znázorněno spojovacím vedením 32, jsou vstupní signály v různých formátech přijímány obrazovým adaptérem 16 podle vynálezu. Obrazový adaptér 16 je připojen k hostitelskému systému 12 řídicí jednotkou 18 zobrazovacího video-zařízení, které přijímá stav z adaptéru na vedeních 36 a vysílá povely a data do registrů adaptéru 16 na vedení 38. Sběrnice systému 10 je částečně znázorněna graficky výstupem na vedení 26 vycházejícím z adaptéru 16 do obrazových vyrovnávacích pamětí 28 uvnitř hostitelského zařízení 12. Další funkce této sběrnice je znázorněna vedením 30, které znamená, že informace uložená v této obrazové vyrovnávací paměti 28 může být zavedena do hostitelské paměti, jako je harddisk hostitelského zařízení 12. Z paměti ve formě disku 22 přes sběrnici, opět znázorněnou vedením, a to vedením 24, mohou být data přijímána z disku a vedena zpět do vyrovnávací paměti 28 hostitelského zařízení 12. Z těchto vyrovnávacích pamětí 28 mohou být data také čtena a potom vysílána zpět přes hostitelské sběmicové spojení do adaptéru 16 po vedení 32 pro vedení obrazových dat do obrazové paměti adaptéru 16.

-5CZ 284194 B6

Ovládací jednotka 18 videozařízení má aplikační programovací rozhraní 20 obrazové informace, které vytváří přímo propojení, jak je znázorněno vedením 15, s programem 14 hostitelského systému 12 pro zachycování obrazů a s editační schopností. Aplikační programovací rozhraní 20 zajišťuje mikropovelv pro zachycování a editační proces obrazů, které jsou nakonec dodávány do videoadaptéru 16 přes poháněči jednotku 18 zařízení. Při vykonávání programu 14 zachycování a editace obrazu jsou vysílány po vedeních 40 do systémového procesoru po vedeních 42 je přijímána ze systémového procesoru hostitelského systému 12 stavová informace. To má za následek, že obraz je zobrazován na obrazovce jednoho nebo více monitorů 7 z obr. 1. Obrazovka 17 hostitelského systému 12 bude zpravidla rezervována pro zobrazování nezdrojového materiálu, tj. běžnějších vstupních a výstupních dat sdružených s osobními počítačovými systémy. Taková data zahrnují operátorův vstup z klávesnice 6, uživatelskou propojovací informaci z hostitelského systému 12 pro průběh zachycovacích a zobrazovacích znaků podle vynálezu. Zobrazovaný obraz může být živý nebo složený obraz zahrnující obrazy řízené funkcí zvolenou zachycovacím a editačním videomodulem. Dráha 15 prochází mezi zachycovací a editační videofunkcí 14 a aplikačním programovacím rozhraním 20 je prostřednictvím mikropovelů, které se potom převádějí na jednotlivé oddělené povely a stavové požadavky po vedeních 36 a 38. Jak již bylo uvedeno, jsou funkce udávané vedeními 32, 30, 24 a 26 všechny prováděny samotnou sběrnicí systému 10 a zpravidla představují vstupy a výstupy disku 22 a vstupy a výstupy adaptérové desky 16.

Z výše uvedeného bude zřejmé, že jakmile byl jednou obraz zachycen ve formě digitalizovaných reprezentací obrazových prvků různých obrazových polí obrazových dat pomocí systému znázorněného na obr. 1 a 2, může být pro procesor hostitelského systému 12 použito pro požadovanou manipulaci s takovými daty vhodného softwaru. Je samozřejmě znakem vynálezu zajistit realizaci takového počítačem řízeného procesu pro práci s těmito digitalizovanými daty požadovaným způsobem podle vynálezu. Aplikační program podle vynálezu tak může být uzpůsoben pro propojování s aplikačním programovacím rozhraním 20 tak, aby se dosáhlo požadované manipulace a transformace těchto číslicových reprezentací obrazových prvků uložených na disku 22 osobního počítače a vyrovnávacích pamětích 28. Tyto modifikované reprezentace budou potom obnoveny na disku 22 osobního počítače nebo mohou být vydávány videoadaptérem 16 jako analogový signál 34 pro zobrazování zlepšeného obrazu, který tak měl prokládací pohybové jevy vyloučené zpracovávacím softwarem, vzájemně spolupůsobícím se systémem 10.

Po popisu zachycovacího systému bude nyní následovat s odvoláním na obr. 3 a 4 podrobný popis zpracovávání těchto číslicových reprezentací zachycených obrazových prvků zpracovávacím aplikačním programem 49 podle vynálezu.

Je třeba připomenout, že systém a způsob podle vynálezu si podržuje většinu z rozlišovací schopnosti plně prokládaného obrazu, při současném eliminování třesení rychle se pohybujících složek obrazu. Ve výhodném provedení je tohoto dosahováno dvěma kroky. První krok identifikuje ty plochy obrazu, které se třesou nebojsou neklidné, například vykazující nežádoucí šumový pohyb, a druhý krok odstraňuje druhé pole v pouze těchto identifikovaných plochách tím, že poskytuje náhradu odhadem pro obrazové prvky v těchto plochách, založeným na druhém poli. Ztráta rozlišovací schopnosti je tak omezena na malé plochy, které vzhledem k rychlému pohybu stejně nebyly nijak ostře vymezeny.

V prvním kroku identifikování ploch, které se třesou, tak bude možné konstatovat, že takové plochy, třesoucí se vzhledem k pohybu, mají jedinečné vlastnosti, které je identifikují pro oko pozorovatele, což může být také identifikováno počítačovým systémem JO. V třesoucí se ploše je velký rozdíl nízkého prostorového kmitočtu mezi těmito dvěma poli. Tento rozdíl sahá před řadu obrazových prvků, aniž by měnil znaménko.

-6CZ 284194 B6

Předmět nejsnáze zaměňovaný za třesení je žádoucí detail vysokého prostorového kmitočtu. I když tento detail může vytvořit velký rozdíl mezi dvěma poli, tento rozdíl poleje velmi zřídka nízký prostorový kmitočet, tj. že jeho znaménko a velikost tohoto rozdílu mezi poli se rychle mění, obzvláště ve svislém směru. Detail při nejvyšších prostorových kmitočtech je také téměř vždy doprovázen detailem při nízkých prostorových kmitočtech. Detail vyššího prostorového kmitočtu jednoho pole je na polovině nejvyššího kmitočtu obrazového pole, a protože přichází z jediného pole, není pokažen třesením. Tento detail uvnitř pole proto vytváří práh, pod nímž je rozdíl mezi poli pravděpodobně detail rozdílů mezi poli. Pro identifikování pohybového třesení se proto podle znaku vynálezu vyšetřují digitalizované reprezentace zachycených obrazových prvků rozdíly mezi poli, které jsou přítomné ve svislém směru a souvisle po několika obrazových prvcích (tj. že mají rozdíly mezi poli s nízkým prostorovým kmitočtem), a které mají větší velikost, než je vnitropolní detail v této ploše.

Jak ukazuje obr. 3, budou v plochách pohybu ponechány pouze obrazové prvky týkající se jednoho pole. To bude označováno jako první pole I tvořené sudými obrazovými prvky pole 50, znázorněnými na obr. 3. Druhé pole bude označeno jako druhé pole II tvořené lichými prvky pole 52. Způsob podle vynálezu mění pouze druhé pole II a omezuje prvky pole, na nichž může operace probíhat, na polovinu celkového množství obrazových prvků obrazu. Dále popisovaný proces se vykonává na každém obrazovém prvku v tomto druhém poli Π. Výsledek v každém obrazovém prvku nesmí ovlivnit následné výpočty. Jeden způsob, jak dosáhnout tohoto cíle, je vytvořit druhý obraz předmětu při práci z nezměněného zdrojového obrazu. To by však bylo neúčinné, neboť jen zřídka je obrazový prvek změně. Proto bude po popisu obecného způsobu s odvoláním na obr. 3 a 4 popsán alternativní způsob.

Obr. 3 znázorňuje schematickou reprezentaci části obrazových prvků tvořících zachycený obraz. Je třeba připomenout, že tyto obrazové prvky budou vytvořeny ze dvou skupin, a to lichých obrazových prvků 50 druhého pole II a souboru sudých obrazových prvků 50 prokládaných mezi lichými obrazovými prvky prvního pole I. Pro účely názornosti bylo probíranému obrazovému prvku přiřazeno označení jako obrazový prvek 56 a obrazová signálová hodnota C2, jejíž účel bude objasněn níže, a kde se obrazová signálová hodnota vztahuje se u konkrétního obrazového prvku na hodnotu šedé stupnice.

Nejprve bude s odkazem na obr. 3 souhrnně uvedeno, že při způsobu generování obrazových dat s kompenzovaným pohybem, z obrazových signálových hodnot obrazových prvků dvou polí prokládaných obrazových prvků, uspořádaných ve dvou vzájemně prostřídaných množinách vodorovných řádků obrazových prvků dvou polí tvořících obraz, se určují pohybové hodnoty z obrazových signálových hodnot B2, C2, D2 lichého poštu bezprostředně svisle nad sebou uspořádaných přilehlých obrazových prvků. Pohybové hodnoty se srovnávají se zvoleným prvním prahem pohybových hodnot a zvoleným druhým prahem pohybových hodnot, vyšším, než je první práh, kde prahy reprezentují kritéria pro kompenzování původních hodnot nebo jejich ponechávání bez změny. Jestliže pohybové hodnoty jsou menší, než je první práh, potom se nechají obrazové signálové hodnoty C2 středního obrazového prvku uvedeného lichého počtu svisle uspořádaných obrazových prvků nezměněné na původních obrazových signálových hodnotách. Jestliže jsou uvedené pohybové hodnoty větší, než druhý práh, potom se nahradí obrazové signálové hodnoty C2 uvedeného středního obrazového prvku v prvním poli I obrazu prvními obrazovými signálovými hodnotami, které mají hodnotu ležící mezi obrazovými signálovými hodnotami B2. D2 dvou bezprostředně svisle přilehlých obrazových prvků, tj. na nejblíže vyšším řádku b druhého pole II obrazu a nejblíže nižším řádku d druhého pole II obrazu. Jestliže jsou naopak uvedené pohybové hodnoty větší, než je uvedený první práh, ale menší, než je uvedený druhý práh, potom se nahradí obrazové signálové hodnoty C2 uvedeného středního obrazového prvku v prvním poli I obrazu druhými obrazovými signálovými hodnotami o velikosti ležící mezi uvedenými nezměněnými původními obrazovými signálovými hodnotami a uvedenými prvními obrazovými signálovými hodnotami.

-7CZ 284194 B6

Pro sudé i liché obrazové prvky 50 a 52 pole může být definována rada rovnic:

H1 =A1-2B1+2C1-2D1+E1 (la)

H2 = A2-2B2 + 2C2-2D2 + E2(lb)

H3 = A3 - 2B3 + 2C3-2D3 + E3(lc)

TI =(A1-2C1+E1) + (B1-Dl) (2a)

T2 = (A2 - 2C2 + E2) + (B2 - D2)(2b)

T3 = (A3-2C3 + E3) + (B3 - D3)(2c)

H = (H1 + 2H2 + H3)(3a)

T = TI + 2T2 + T3(3b)

Jak je zřejmé z obr. 3, jsou A2, B2, C2, D2, E2 obrazové signálové hodnoty obrazových prvků, ležících v řádkově proloženém obrazu nad sebou ve sloupci obrazových prvků obrazu, v němž se nachází obrazový prvek se sledovanou obrazovou signálovou hodnotou C2, AI, Bl, Cl, Dl, El jsou obrazové signálové hodnoty obrazových prvků, ležících v řádkové proloženém obrazu nad sebou v prvním sloupci obrazových prvků obrazu, bezprostředně předcházejícím sloupec se sledovaným obrazovým prvkem a A3, B3, C3, D3, E3 jsou obrazové signálové hodnoty obrazových prvků, ležících v řádkově proloženém obrazu nad sebou ve třetím sloupci obrazových prvků obrazu, bezprostředně následujícím sloupec se sledovaným obrazovým prvkem, přičemž C2 značí, jak již bylo uvedeno, obrazovou signálovou hodnotu sledovaného středního z pěti svisle uspořádaných přilehlých obrazových prvků na středním druhém sloupci řádkově prokládaného obrazu.

Z uvedeného vyplývá, že v daném případě z obr. 3 obrazová signálová hodnota C2 zůstane nezměněná, jestliže podíl H/T je menší než zvolený první práh. Jestliže podíl H/T je větší než zvolený druhý práh, je obrazové signálové hodnotě C2 přiřazena první hodnota, rovná průměru obrazových hodnot B2 a D2 dvou bezprostředně svisle přilehlých obrazových prvků, tj. na nejblíže vyšším řádku b druhého pole II a nejblíže nižším řádku d druhého pole Π dvou svisle přilehlých obrazových prvků. Konečně když podíl H/T leží mezi oběma prahy, nastaví se obrazová signálová hodnota C2 na druhou hodnotu ležící mezi nezměněnou původní obrazovou signálovou hodnotou a uvedenou první obrazovou signálovou hodnotou. Je třeba poznamenat, že hodnoty H z rovnic (la)—(lc) reprezentují vysokofrekvenční detaily mezi poli, zasahující přes několik obrazových prvků ve svislém směru se stejnou fází. Hodnoty T z rovnic (2a)-(2c) představují relativní prahy založené na vnitropolním detailu.

První a druhé prahy jsou nastaveny empiricky. Ukazuje se, že dobré výsledky poskytuje přiřazování první prahové hodnoty 2 a druhé prahové hodnoty 3. Jestliže jsou prahy příliš vysoké, některé pohybové jevy nejsou odstraněny. Jsou-li příliš nízké, některé detaily obrazu jsou rozmazány.

Vodorovné průměrování hodnot H a T zmenšuje citlivost na šum a na diagonální detail. Koeficienty a uspořádávání absolutních hodnot jsou důležité pro popsané filtrové charakteristiky, vyvolané zpracováváním popsaným s odvoláním na obr. 3 a 4, aby se zabránilo šumům apod. Koeficienty se zvolí pro zdůraznění detekce výše uvedených charakteristických vlastností pohybových jevů, přičemž se současně omezuje složitost výpočtu na rozumnou úroveň.

S odvoláním na obr. 4 následuje podrobný popis vývojového diagramu pro zpracovávání obrazových prvků podle vynálezu. Bude zřejmé, že tento vývojový diagram může být snadno realizován v programovém kódu proveditelném systémem 10 pro dosažení zde popisovaných cílů

-8CZ 284194 B6 vynálezu, a že takový kód může být realizován řadou způsobů snadno zřejmých běžnému odborníkovi v oboru s odvoláním na tento obrázek.

Způsob je dále popisován ve vývojovém diagramu z obr. 4. Videokamera 60 je připojena k zachycovacímu videoadaptéru 62, který zachycuje dvě prokládaná pole, z nichž každé je oddělováno časově od druhého, a spolu tvoří plné obrazové pole. Blok 64 vyšetřuje tento obraz na detail vysokého prostorového kmitočtu, který může být předmětem pohybových jevů. Velikost tohoto detailu „H se vypočítává při použití výše uvedených rovnic. Blok 65 vyšetřuje obraz na detail středního kmitočtu pro určení prahu citlivosti na rozlišování obrazového detailu z pohybových jevů. Velikost prahu „T“ se vypočítává při použití výše uvedených rovnic.

Dále se detail vysokého kmitočtu srovnává s prahem v bloku 68 pro určování u každého segmentu zachyceného obrazu, zda plocha je pokažena pohybem, a stupně pokažení.

Mezitím blok 70 vylučuje z obrazu všechny pohybové jevy. V přednostním provedení je tohoto dosahováno tím, že se odstraní jedno ze dvou polí zachycených blokem 62, a nahradí se odhadem tohoto pole, založeným pouze na zbývajícím poli. To poskytuje obraz prostý pohybových jevů, avšak se zmenšenou rozlišovací schopností.

V dalším kroku mísící blok 72 volí a směšuje mezi původním obrazem na vedení 74 a obrazem prostým pohybu, avšak se sníženou rozlišovací schopností na vedení 76 při řízení výstupu bloku 68 pro detekci pohybu. Tato volba a směšování je členěna po plochách. Je možné si povšimnout toho, že dočasná pozastavovací funkce bloku 70 musí být v chodu pouze na plochách zvolených detekcí pohy bu v bloku 68. čímž se šetří výpočet času.

Konečně se může vý sledný směšovaný obrazový výstup z bloku 72 podobně jako na jakýkoli číslicový obraz. Například může být zaváděn do zobrazovacího adaptéru 78 a prohlížen na zobrazovacím videomonitoru 80.

Vynález neomezuje dočasný pozastavovací blok 70 na to, aby působil úplné odstraňování pole, ale připouští implementace, při nichž se informace v tomto poli využije.

Například blok 70 v některých aplikacích bude provádět vzájemnou korelaci na obou polích s větším počtem posunů pro určení velikosti pohybu a potom provádět dočasnou pozastavovací funkci směšováním obou polí poté, co jedno bylo relativně posunuto vůči druhému určenou velikostí pohybu.

Nyní bude popsán výhodný proces pro práci na hodnotách obrazových prvků uložených v systému 10. Jak bylo uvedeno výše, tento proces odstraňuje potřebu vytváření druhého obrazového produktu při současné práci z nezměněného zdrojového obrazu, čímž šetří paměť, jelikož změněné obrazové prvky jsou zpravidla daleko méně četné než ty, které zůstávají nezměněné.

Jako reprezentativní příklad budeme nejprve předpokládat, že byl vypočítán obraz mající větší počet obrazových prvků lokalizovaných pro jednoduchost pomocí hodnot v ose X od 1 do 640 a v ose Y od 1 do 480 s prvním a druhým prahem majícím hodnoty 2 a 3 pro účely ilustrace.

Pro hodnoty X od 2 do 639 a hodnoty Y od 3 do 477, bude pomocí kroku 2 reprezentativní provedení vynálezu nejprve vypočítávat hodnoty H a hodnoty T a ukládat výsledek v matici 238 x 638 podle rovnic (1 a)—< 1 c) a (2a)—(2c).

Také pro hodnoty X od 2 do 639 a Y od 3 do 477 budou v krocích 2 vypočítávány hodnoty H a T, jakož i hodnoty X definované

-9CZ 284194 B6

X = H-T-T (4)

Jestliže se zjistí, že X je rovné nebo menší než 0, potom bude proces pokračovat do příštího obrazového prvku a

X = X-T (5)

Jestliže se zjistí, že X je větší než 0, potom se obrazový prvek, na kterém se pracovalo podle předchozích rovnic, nahradí v jeho obrazové signálové hodnotě průměrem obrazových prvků nad ním a pod ním. Jinak se obrazový prvek nahradí vlastním průměrem a průměrem obrazových prvků nad a pod ním.

Tím, že se předem vypočítají hodnoty H a hodnoty T, obraz může být měněn místně, čímž se šetří mnoho času na pohybování obrazových prvků, protože velká většina obrazových prvků nebude v typickém případě změněna. Je třeba poznamenat, že také hodnoty H a T se vypočítávají jednou na polovinu obrazových prvků a nikoliv třikrát. Dále je třeba si povšimnout toho, že matice 238 x 638 mohou být nahrazeny v případě potřeby dvěma maticemi 3 x 638, používanými opakovaně pro větší účinnost.

Z výše uvedeného popisu tak bude zřejmé, že podle vynálezu může být zachycování stacionárního obrazu z prokládaného obrazového zdroje zlepšováno pro odstraňování nežádoucích pohybových jevů z prokládání. V takovém systému jsou zachycováno první a druhé po sobě následující pole tvořící plné záběrové pole, a digitalizované obrazové prvky jsou potom zpracovávány v těchto polích za účelem určování ploch pokažených rychlým pohybem. Nakonec se v těchto zjištěných plochách rychlého pohybu provádí nahrazování obrazových signálových hodnot obrazových prvků jednoho pole obrazových prvků v souladu s výše uvedenými zásadami odhady založenými na druhém poli.

I když vynález byl znázorněn a popsán s odvoláním na konkrétní provedení, bude zřejmé odborníkům v oboru, že uvedené a jiné změny mohou být obměněny ve formě a detailu, aniž by se opustila myšlenka a rozsah vynálezu.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (5)

1. Způsob generování obrazových dat s kompenzovaným pohybem, z obrazových signálových hodnot obrazových prvků dvou polí prokládaných obrazových prvků, uspořádaných ve dvou vzájemně prostřídaných množinách vodorovných řádků obrazových prvků dvou polí tvořících obraz, při kterém se určují pohybové hodnoty z obrazových signálových hodnot (B2, C2, D2) lichého počtu bezprostředně svisle nad sebou uspořádaných přilehlých obrazových prvků, vyznačený tím, že se pohybové hodnoty srovnávají se zvoleným prvním prahem pohybových hodnot a zvoleným druhým prahem pohybových hodnot, vyšším, než je první práh, kde prahy reprezentují kritéria pro kompenzování původních hodnot nebo jejich ponechávání bez změny, přičemž jestliže pohybové hodnoty jsou menší, než je první práh, potom se nechají obrazové signálové hodnoty (C2) středního obrazového prvku uvedeného lichého počtu svisle uspořádaných obrazových prvků nezměněné na původních obrazových signálových hodnotách; jestliže jsou uvedené pohybové hodnoty větší, než druhý práh, potom se nahradí obrazové signálové hodnoty (C2) uvedeného středního obrazového prvku v prvním poli (I) obrazu prvními obrazovými signálovými hodnotami, které mají hodnotu ležící mezi obrazovými signálovými hodnotami (B2, D2) dvou bezprostředně svisle přilehlých obrazových prvků, tj. na nejblíže

- 10CZ 284194 B6 vyšším řádku (b) druhého pole (II) obrazu a nejblíže nižším řádku (d) druhého pole (II) obrazu; a jestliže jsou uvedené pohybové hodnoty větší, než je uvedený první práh, ale menší, než je uvedený druhý práh, potom se nahradí obrazové signálové hodnoty (C2) uvedeného středního obrazového prvku v prvním poli (I) obrazu druhými obrazovými signálovými hodnotami o velikosti ležící mezi uvedenými nezměněnými původními obrazovými signálovými hodnotami a uvedenými prvními obrazovými signálovými hodnotami.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že uvedený první práh je 2 a uvedený druhý práh je 3.

3. Způsob podle nároků 1 nebo 2, vyznačený tím, že se první obrazové signálové hodnoty pro daný obrazový prvek prvního pole (I) určují jako průměrná hodnota signálových hodnot (B2, D2) dvou bezprostředně svisle přilehlých obrazových prvků, tj. na nejblíže vyšším řádku (b) druhého pole (II) a nejblíže nižším řádku (d) druhého pole (II) dvou svisle přilehlých obrazových prvků.

4. Způsob podle nejméně jednoho z nároků laž3, vyznačený tím, že se druhé obrazové signálové hodnoty určují jako průměrná hodnota uvedených nezměněných původních obrazových signálových hodnot (C2) pro daný obrazový prvek prvního pole (I) a uvedených prvních obrazových signálových hodnot.

5. Způsob podle kteréhokoli z nároků laž4, vyznačený tím, že se pohybové hodnoty určují jako pohybový parametr H/T, kde

H = (H1 +2H2 + H3)a

T = TI + 2T2 + T3, přičemž

H1 = Al -2B1 +2C1 -2D1 +E1

H2 = A2 - 2B2 + 2C2 - 2D2 + E2

H3 = A3-2B3 +2C3-2D3 +E3

TI = (Al - 2C1 + El) + (B1 - Dl)

T2 = (A2 - 2C2 + E2) + (B2 - D2)

T3 = (A3 - 2C3 + E3) + (B3 - D3), kde A2, B2, C2, D2, E2 jsou obrazové signálové hodnoty obrazových prvků, ležících v řádkově proloženém obrazu nad sebou ve sloupci obrazových prvků obrazu, v němž se nachází obrazový prvek se sledovanou obrazovou signálovou hodnotou (C2), Al, Bl, Cl, Dl, El jsou obrazové signálové hodnoty obrazových prvků, ležících v řádkově proloženém obrazu nad sebou v prvním sloupci obrazových prvků obrazu, bezprostředně předcházejícím sloupec se sledovaným obrazovým prvkem a A3, B3, C3, D3, E3 jsou obrazové signálové hodnoty obrazových prvků, ležících v řádkově proloženém obrazu nad sebou ve třetím sloupci obrazových prvků obrazu, bezprostředně následujícím sloupec se sledovaným obrazovým prvkem, přičemž C2 značí obrazovou signálovou hodnotu sledovaného středního z pěti svisle uspořádaných přilehlých obrazových prvků na středním druhém sloupci řádkově prokládaného obrazu.