DE3114275C2

DE3114275C2 -

Info

Publication number: DE3114275C2
Application number: DE3114275A
Authority: DE
Inventors: Axel 6101 Bickenbach De Schulz; Josef Dipl.-Ing. 6110 Dieburg De Sochor
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1981-04-09
Filing date: 1981-04-09
Publication date: 1989-07-06
Also published as: DE3114275A1; US4485399A; JPS57178489A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Verdecken von Fehlern in einem digitalen Videosignal gemäß der Gattung des Hauptanspruchs.

Ein solches Verfahren ist aus der Zeitschrift "BBC Re search Report", 1976/1, Feb. 76, S. 1-4 bekannt. Dieses bekannte Verfahren bezieht sich auf das Verdecken von Fehlern in einem geschlossen codierten digitalen Farb videosignal. Dabei werden nur horizontal zum gestörten Bildpunkt angeordnete Bildpunkte zur Ableitung eines Bildpunktes genommen, welcher an die Stelle des gestörten Bildpunktes eingefügt wird. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß gemäß dem bekannten Verfahren keine symmetrische Approximation der Werte benachbarter Bildpunkte möglich ist. Damit verbunden kommt es zu Fehlern bezüglich des zeitlichen Ablaufs innerhalb eines mit hoher Datenrate (ca. 100 Mega bit/sec) zu verarbeitenden digitalen Videosignals.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß der eingangs genannten Art zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß das Verfahren ohne prinzipielle Änderungen sowohl zur Verarbeitung der digitalen Leuchtdichte-Komponente als auch zur Verarbeitung der digitalen Farbkomponenten eines getrennt codierten Farbvideosignals dienen kann. Probleme bezüglich des zeitlichen Ablaufs innerhalb der Komponenten bei einer notwendigen Approximations-Änderung eines ebenfalls gestörten benachbarten Bildpunktes entfallen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch ihre symmetrische Struktur hinsichtlich der Steuerung besonders einfach gestaltet werden kann.

Zeichnung

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Fi guren näher beschrieben und erläutert. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 Anordnung eines gestörten Bildausschnitts,

Fig. 2 ein Blockschaltbild gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Detailschaltung eines der Mittelwertbild ner im Blockschaltbild und

Fig. 4 ein Prinzipschaltbild zur Ableitung der Steuer signale im Blockschaltbild.

Beschreibung der Erfindung

In dem gestörten Bildausschnitt, wie er in Fig. 1 schema tisch dargestellt ist, ist die den gestörten Bildpunkt enthaltene Zeile mit n bezeichnet, die vorhergehende mit n - 1, die folgende mit n + 1. Durch den einzelnen gestör ten Bildpunkt sind eine Anzahl von Bezugslinien gelegt, wovon die Bezugslinie A-A in Zeilenrichtung verläuft, die Bezugslinie B-B senkrecht dazu, die Bezugslinie C-C in Richtung einer Winkelhalbierenden zwischen den vorher er wähnten Bezugslinien und die Bezugslinie D-D in Richtung der anderen Winkelhalbierenden zwischen den beiden erst erwähnten Bezugslinien verläuft. Die in Abtastrichtung vor der Bezugslinie B-B im Umfeld des gestörten Bildpunk tes liegenden Bildpunkte sind mit "-" gekennzeichnet, die in Abtastrichtung nach der Bezugslinie B-B liegenden Bild punkte mit dem Zeichen "+". Die im Umfeld des gestörten Bildpunktes unmittelbar angrenzenden Bildpunkte sind in ihrer Zuordnung zu dem gestörten Bildpunkt durch jeweils zwei Komponenten festgelegt: Durch ihre Lage auf der Zeile des gestörten Bildpunktes (n) oder die Zeile davor (n - 1) oder die Zeile danach (n + 1) und als zweites durch ihre Lage unmittelbar über oder unter dem gestörten Bildpunkt (Bezugslinie B-B) oder davor (-) oder danach (+) bestimmt. Nach einer anderen Zählweise kann die Festlegung der Posi tion eines bestimmten ungestörten Bildpunktes zum gestör ten Bildpunkt auch durch das Bezugslinienkreuz (A-A, B-B, C-C, D-D) in Verbindung mit der Zeilenbezeichnung (n - 1, n, n + 1) bestimmt sein.

Fig. 2 zeigt als Blockschaltbild eine Einrichtung zur Bil dung der Ersatzsignale, so daß sie im Falle einer Störung eingesetzt werden können (Fig. 2a), und ebenfalls als Block schaltbild eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines Er satzsignals und dessen Zusatz zu dem digitalen Videosignal mit dem Ziel einer möglichst vollständigen Überdeckung des Fehlers (Fig. 2b). In Fig. 2a wird ein 8-bit-paralleles serielles digitales Videosignal nacheinander zwei Verzö gerungsanordnungen 10, 11 zugeführt, von denen jede das Signal um die Dauer einer Fernsehzeile verzögert. Alle in der X-Ebene befindlichen digitalen Videosignale gehö ren also zu einer Bildzeile, die in Fig. 1 mit n + 1 bezeich net ist, alle digitalen Videosignale in der Y-Ebene sind um die Dauer einer Zeile verzögert, gehören also zur Bild zeile n, und die in der Z-Ebene liegenden digitalen Videosignale sind abermals um die Dauer einer Zeile verzögert, gehören also der Bild zeile n - 1 an. Die Digitalsignale der X-Ebene werden einer ersten Schieberegisteranordnung 12 zugeführt, deren drei Ausgänge jeweils die Signale mit dem Zeitunterschied eines Bildpunktes repräsentieren. Da die digitalen Videosignale der X-Ebene der Zeile n + 1 angehören, stellt das vom er sten Ausgang der Schieberegisteranordnung 12 abgenommene Signal den Bildpunkt [(n + 1) +] dar, das am zweiten Aus gang der Schieberegisteranordnung 12 abgenommene Signal den Bildpunkt (n + 1) und das vom dritten Ausgang der Schie beregisteranordnung 12 abgenommene Signal den Bildpunkt [(n + 1) -]. In gleicher Weise werden die digitalen Video signale der Y-Ebene einer zweiten Schieberegisteranord nung 13 zugeführt, von deren Ausgängen die Bildpunkte [n + 1], n, [n - 1] abnehmbar sind. Schließlich werden die digitalen Videosignale der Z-Ebene einer dritten Schiebe registeranordnung 14 zugeführt, an deren Ausgängen drei aufeinanderfolgende Bildpunkte der der aktuellen Zeile vorher gehenden Bildzeile n - 1 angehören und die bezeichnet sind mit [(n - 1)+], n - 1, [(n - 1) -]. Die an den Ausgängen der Schieberegisteranordnungen 12, 13, 14 anstehenden Signale bilden also den aktuellen Bildpunkt n, sowie die unmittel bar angrenzenden, zu dessen Umfeld zählenden Bildpunkte, und zwar sowohl in der vorhergehenden als auch in der fol genden Bildzeile entsprechend Fig. 1.

In der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2b zur Bildung des Ersatzsignals sind entsprechend den durch den gestörten Bildpunkt verlaufenden Bezugslinien A-A, B-B, C-C, D-D vier Addierstufen vorgesehen, die entsprechend mit A, B, C, D gekennzeichnet sind. Entsprechend dem Verlauf der Bezugslinien in Fig. 1 werden die an den Ausgängen der Schieberegister 12, 13, 14 in Fig. 2a gebildeten Signale den Eingängen der Addierstufen A, B, C und D zugeführt. So liegt an je einem Eingang einer Addierstufe A das Signal der Bildpunkte (n - 1) und (n + 1), an den Eingängen einer Addierstufen B die Signale der Bildpunkte (n - 1) und (n + 1), an den Eingängen einer Addierstufe C die Signale der Bild punkte [(n - 1) -] und [(n + 1) +] und an den Eingängen einer Addierstufe D die Signale der Bildpunkte [(n - 1) +] und [(n + 1) -]. Jeder der Addierstufen A, B, C und D ist eine Teilerstufe nachgeschaltet, deren Teilerverhältnis je nach Ansteuerung um den Faktor 2 veränderbar ist. Wird beispielsweise in der Addierstufe A aus den Signalen (n - 2) und (n + 2) ein Er satzsignal entlang der Bezugslinie A-A gebildet, so ergibt sich am Ausgang der digitalen Addierstufe A ein Signal, das bei gleichem Inhalt der beiden zum Ersatz herangezo genen Bildpunkte einen Digitalwert aufweist, der um den Faktor 2 zu hoch ist. Infolgedessen muß in der nachgeschal teten Teilerstufe 15 eine Division mit dem Divisor 2 vor genommen werden, damit das Signal am Ausgang dieser Teiler stufe einen Digitalwert aufweist, welcher das Mittel zwi schen den beiden Eingangssignalen der Addierstufe A dar stellt.

Eine Detektion von gestörten Bildpunkten im digitalen Farb videosignal erfolgt in einem Fehlerdetektor (nicht darge stellt). Wird ein Bildpunkt von dem Fehlerdetektor als ge stört erkannt, wird der Wert des gestörten Bildpunktes auf "Null" gesetzt. Gleichzeitig wird im vorliegenden Aus führungsbeispiel der Wert "Null" des in 2⁸ Wertigkeits stufen unterteilten digitalen Farbvideosignals als Kenn zeichnung für das Vorliegen eines gestörten Bildpunktes herangezogen. Das digitale Farbvideosignal wird somit um eine Wertigkeitsstufe gemindert. Soll diese Minderung des Wertigkeitsbereiches im digitalen Farbvideosignal nicht zugelassen werden, kann das Vorliegen von gestör ten Bildpunkten im digitalen Farbvideosignal auch über eine getrennte Signalleitung angezeigt werden.

In den Fällen, in denen der Addierstufe nur ein ungestör tes digitales Eingangssignal zugeführt wird, während ein anderes Eingangssignal infolge einer Störung erfindungs gemäß einen Wert "Null" aufweist, der dem Bildinhalt "schwarz" entspricht, würde die Teilung um den Faktor 2 am Ausgang das Ersatzsignal einen Wert aufweisen, der der Hälfte des einen brauchbaren Eingangssignals entspricht. In diesem Fall wird die Teilerstufe 15 in später noch zu beschreibender Weise so umgeschaltet, daß das Teilerver hältnis von 2 auf 1 geändert wird, d. h., das eine brauch bare Eingangssignal durchläuft die Teilerstufe unverändert und am Ausgang erscheint ein Digitalwert, der dem Eingangs signal entspricht.

In gleicher Weise sind der Addierstufe B der umschaltbare Teiler 16, der Addierstufe C der umschaltbare Teiler 17 und der Addierstufe D der umschaltbare Teiler 18 nachgeschal tet. Die Ausgänge von je zwei Teilerstufen 15 und 16 bzw. 17 und 18 werden einer weiteren Addierstufe zugeführt, und zwar gelangen die Signale der Teilerstufen 15, 16 auf die Addierstufe 19, die Signale der Teilerstufen 17 und 18 auf die Addierstufe 20. Hier werden die eingehenden Digital signale abermals addiert und bei der Zufuhr zweier brauch barer Signale wird der Ausgang der Addierstufe 20 durch den umschaltbaren Teiler 22 im Wert auf die Hälfte herab gesetzt. Wird dagegen festgestellt, daß durch eine ausge dehnte Störung beide Eingänge einer der Addierstufen A, B, C, D kein brauchbares Ersatzsignal liefert, so wird die ent sprechende Teilerstufe 21 oder 22 auf das Teilerverhält nis 1 umgeschaltet, so daß der Ausgang dieser Teilerstufen dem Ausgangssignal einer der Teilerstufen 15, 16, 17 oder 18 entspricht. Die Ausgänge der beiden Teilerstufen 21, 22 werden erneut mit dem Eingang einer Addierstufe 23 ver bunden, welcher wiederum einer Teilerstufe 24 mit umschalt barem Teilerverhältnis nachgeschaltet ist.

Der Teilerstufe 24 ist ein Multiplexer 25 nachgeschaltet, dessen einer Eingang mit dem Ausgang der Teilerstufe 24 verbunden ist und dessen anderem Eingang ein Digitalsignal, das dem Grauwert entspricht, zugeführt ist. Im Bedarfsfal le, nämlich dann, wenn die fortlaufende Addition und Divi sion der Digitalsignale der im Umfeld des gestörten Bild punktes liegenden Bildpunkte kein brauchbares Ergebnis zeigt, kann der Wert "Grau" eingegeben werden. Vom Ausgang des Multiplexers 25 führt eine Leitung zu einem Eingang eines weiteren Multiplexers 26, dessen anderer Eingang ein Si gnal der Bildpunkte [(n + 1) +] erhält. Der Multiplexer 26 schaltet zwischen dem die Überdeckung des gestörten Bild punktes bildenden Ersatzsignal und dem Videosignal mit den ungestörten Bildpunkten um. Durch diese Maßnahme wer den die mit der Mittelwertbildung verbundenen Auflösungs verluste unterdrückt. Am Ausgang 28 der Gesamtschaltungs anordnung steht dann das digitale Videosignal, dessen Fehler verdeckt sind, zur Verfügung.

Fig. 3 zeigt eine aus einem Addierer und nachfolgendem Tei ler gebildete Signalverarbeitungsstufe entsprechend Fig. 2b. Als Beispiel ist der Addierer A zusammen mit dem Teiler 15 dargestellt. Die dem Addierer A zugeführten Eingangssignale liegen seriell in 8-bit-paralleler Form vor. Diese werden entsprechend ihrer Wertigkeit addiert und zum Teiler 15 übertragen. Je nach der Ansteuerung an dem Punkt I der Teilerstufe 15 werden Umschalter 31 geschaltet, so daß entweder eine Links- oder eine Rechtsverschiebung im Bit strom stattfindet und eine entsprechende Änderung des Tei lungsverhältnisses von 1 auf 2 und umgekehrt zustande kommt.

Die Ansteuerung der Teilerstufen und Multiplexer erfolgt gemäß Fig. 4 nach in einem Speicher festgelegten Bedingungen. Dazu werden die Signale der X-, Y- und Z-Ebene nach dem Durchlaufen der Gatter 42, 43, 44 in Seriell-Parallel- Wandlern 45, 46, 47 in eine bit-parallele Form gebracht und den Eingängen eines ROM-Speichers 41 zugeführt. Ent sprechend der Programmierung des ROM-Speichers 41 werden an den Ausgängen I bis VII Signale für die Ansteuerung der Teilerstufen 15, 16, 17, 18, 21, 22, und 24 und an den Ausgängen VIII und IX solche für die Ansteuerung der Multiplexer 25 und 26 abgegeben.

Da gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ein gestörter Bildpunkt durch den Wert "Null" gekennzeichnet ist, be stehen die Gatter 42-44 vorzugsweise aus je einer UND- Verknüpfung, welche nur dann ein Signal abgeben, wenn das Vorliegen gestörter Bildpunkte erkannt wird. Dieser zeit lichen Zuordnung folgt mit den Seriell-Parallel-Wandlern 45-45 eine quasi 2-dimensionale Zuordnung, die Aussagen darüber zuläßt, ob um einen gestörten Bildpunkt benachbar te Bildpunkte enthalten sind, die ebenfalls gestört sind. Die Programmierung des ROM-Speichers 41 erfolgt nun derart, daß die eingangs beschriebenen Bedingungen hinsichtlich der Mittelwertbildung bezüglich der Nachbarsituation um einen gestörten Bildpunkt eingehalten werden.

In dem Blockschaltbild der Fig. 2 ist ein Kanal für eine der Komponenten eines getrennt codierten Farbvideosignals dargestellt. Jede Komponente des Farbvideosignals erfordert einen solchen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aus gestalteten Kanal.

Claims

1. Verfahren zum Verdecken von Fehlern in einem digitalen Farbvideosignal, bei welchem gestörte Bildpunkte durch be nachbarte Bildpunkte ersetzt werden, dadurch gekennzeich net, daß in einer jeden Komponente eines getrennt codier ten Farbvideosignals Mittelwerte von nicht gestörten hori zontal, vertikal und diagonal zum gestörten Bildpunkt an geordneten Bildpunkten gebildet werden und daß von den ge bildeten Mittelwerten ein gemeinsamer arithmetischer Mit telwert abgeleitet wird, welcher anstelle des Wertes des gestörten Bildpunktes in die Komponente des digitalen Farbvideosignals eingefügt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den gestörten Bildpunkten der digitale Wert Null zugeord net wird und daß benachbarte Bildpunkte zu einem vorlie genden gestörten Bildpunkt, welche ebenfalls gestört sind, von der Mittelwertbildung ausgeschlossen werden.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Einrich tung (10) zur Verzögerung des digitalen Videosignals um eine Zeilenperiode, eine der ersten Einrichtung nachgeschal tete zweite Einrichtung (11) zur Verzögerung des digi talen Videosignals um eine weitere Zeilenperiode, ein er stes Schieberegister (12) zur Verzögerung des nicht ver zögerten Videosignals um ein, zwei oder drei Bildpunktperio den, ein zweites Schieberegister (13) zur Verzögerung des um eine Zeilenperiode verzögerten Videosignals um ein zwei und drei Bildpunktperioden, ein drittes Schieberegister (14) zur Verzögerung des um zwei Zeilenperioden verzöger ten Videosignals um ein, zwei und drei Bildpunktperioden, einen ersten Addierer (A), dessen Eingängen Videosignale zugeführt sind, welche vom zweiten Schieberegister (13) um ein und drei Bildpunktperioden verzögert sind, einen dem ersten Addierer nachgeschalteten ersten Dividierer (15), einen zweiten Addierer (B), dessen einem Eingang ein Vi deosignal zugeführt ist, welches vom ersten Schieberegi ster (12) um zwei Bildpunktperioden verzögert ist, und dessen anderem Eingang ein Videosignal zugeführt ist, wel ches vom dritten Schieberegister (14) um zwei Bildpunkt perioden verzögert ist, einen dem zweiten Addierer (B) nachgeschalteten zweiten Dividierer (16), einen dritten Addierer (C), dessen einem Eingang ein Videosignal zuge führt ist, welches vom ersten Schieberegister um eine Bildpunktperiode verzögert ist, und dessen anderem Eingang ein Videosignal zugeführt ist, welches vom dritten Schie beregister um drei Bildpunktperioden verzögert ist, einen dem dritten Addierer (C) nachgeschalteten dritten Divi dierer (17), einen vierten Addierer (D), dessen einem Ein gang ein Videosignal zugeführt ist, welches vom ersten Schieberegister um drei Bildpunktperioden verzögert ist und dessen anderem Eingang ein Videosignal zugeführt ist, welches vom dritten Schieberegister um eine Bildpunktperio de verzögert ist, einen dem vierten Addierer nachgeschal teten vierten Dividierer (18), einen fünften Addierer (19), dessen Eingänge mit den Ausgängen des ersten und zweiten Addierers verbunden sind, einen dem fünften Addierer nach geschalteten fünften Dividierer (21), einen sechsten Ad dierer (20), dessen Eingänge mit den Ausgängen des dritten und vierten Addierers verbunden sind, einen dem sechsten Addierer nachgeschalteten sechsten Dividierer (22), einen siebenten Addierer (23), dessen Eingänge mit den Ausgän gen des fünften und sechsten Dividierers verbunden sind, einen dem siebenten Addierer nachgeschalteten siebenten Dividierer (24) und einen gesteuerten Umschalter (25), des sen einer Kontakt am Ausgang des siebenten Dividierers an geschlossen ist, dessen anderem Kontakt das digitale Video signal zugeführt ist, welches vom zweiten Schieberegister um zwei Bildpunktperioden verzögert ist, und an dessen von einer Steuereinheit gesteuerten Kontaktstrecke das Videosignal abnehmbar ist, dessen Fehler verdeckt sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Divisor der Dividierer (15, 16, 17, 18, 21, 22, 24) von der Steuereinheit zwischen 1 und 2 umschalt bar ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, gekenn zeichnet durch eine Steuereinheit mit einer ersten Anord nung (42) zum Ermitteln gestörter Bildpunkte im nicht ge störten Videosignal, einer zweiten Anordnung (43) zum Er mitteln gestörter Bildpunkte im um eine Zeilenperiode ver zögerten Videosignal, einer dritten Anordnung (44) zum Ermitteln gestörter Bildpunkte im um zwei Zeilenperioden verzögerten Videosignal, drei Seriell-Parallel-Wandlern (45, 46, 47), die jeder Anordnung zum Ermitteln gestör ter Bildpunkte nachgeschaltet sind und Lesespeichern (41), deren Adreßeingänge an Parallelausgängen der Serien- Parallel-Wandlern angeschlossen sind und deren Ausgänge mit dem Dividierern (15, 16, 17, 18, 21, 22, 24) und den gesteuerten Umschaltern (25, 26) verbunden sind.