DE3121599C2

DE3121599C2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Verdecken von Fehlern in einem digitalen Videosignal

Info

Publication number: DE3121599C2
Application number: DE3121599A
Authority: DE
Inventors: Axel 6101 Bickenbach Schulz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1981-05-30
Filing date: 1981-05-30
Publication date: 1986-11-27
Also published as: US4498104A; JPS57203383A; DE3121599A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Verdecken von Fehlern in einem digitalen Videosignal vorgeschlagen. Gestörte Bildpunkte im digitalen Videosignal werden nur von Werten benachbarter Bildpunkte abgeleitet, die aufgrund einer Analyse des Bildinhalts im Umfeld des gestörten Bildpunktes bestehende Helligkeitsstrukturen unbeeinflußt lassen.

Description

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Stand der Technik

Es wurde bereits vorgeschlagen (DE-OS 31 14 275 und DE-OS 31 17 206), durch Mittelwertbildung von Werten benachbarter Bildpunkte um einen gestörten Bildpunkt den Wert für einen neuen Bildpunkt zu berechnen, welcher den gestörten Bildpunkt ersetzt. Die vorgeschlagenen Verfahren gehen von der Erkenntnis aus, daß Fernsehbilder hinsichtlich des Helligkeits-Informationsgehaltes redundant aufgebaut sind und um einen gestörten Bildpunkt gelegene benachbarte BiIdpuiiktwerte etwa dem Wert eines ungestörten Bildpunktes entsprechen. An Kantenübergängen mit beispielsweise Schwarz-Weiß-Sprüngen im Fernsehbild führen die vorgeschlagenen Verfahren zu Fehlern, da weder ein Wert für Weiß noch für Schwarz anstelle des gestörten Bildpunktes eingesetzt wird, sondern ein Grauwert.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch eine Umfeldanalyse des Bildinhalts in der Nachbarschaft eines gestörten Bildpunktes Bildpunkte größerer Werte-Differenzen von der Ableitung eines neuen Bildpunktwertes ausgeschlossen werden. Bisherige Fehlermöglichkeiten der vorgeschlagenen Verfahren können somit vermieden werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß vorhandene Schaltungsanordnungen in einfacher Weise ohne größeren Zusatzaufwand modifiziert werden können. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß durch Vorgabe einer Hysterese beim Vergleich der Wertigkeit benachbarter Bildpunkte um einen gestörten Bildpunkt bestimmte Abweichungen der Bildpunktwerte zugelassen werden können.

Zeichnungen

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

Fig. 1 Bildpunkte eines Fernsehbildausschnitts mit horizontalem Schwarz-Weiß-Übergang,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und

Fig. 3 eine Komparatoranordnung mit Hysterese aus der in Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung.

Bei einem in der Fig. 1 gezeigten Ausschnitt eines punktförmig gerasterten Fernsehbildes sind fünf aufeinanderfolgende Zeilen n-2 bis n+2 dargestellt. Von den fünf Zeilen sei die Zeile η eine aktuelle Zeile und die Zeile n—l die vorhergehende bzw. die Zeile n—2 die vorhergehende Zeile, die Zeile n+1 die der Zeile η folgende bzw. die Zeile n+2 die der Zeile n+1 folgenden Zeile. Von jeder Zeile sind sieben Bildpunkte dargestellt, wobei die Zeilen n-2, n-1 und η weiße Bildpunkte enthalten sollen und die Zeile n+1 und n+2 schwarze Bildpunkte. Ein mit einem Kreuz in der Zeile η gekennzeichneter Bildpunkt sei ein bei der Wiedergabe von Magnetband einer digitalen Aufnahme- und Wiedergabeeinrichtung durch Drop-Out gestörter Bildpunkt.

Gemäß den früher vorgeschlagenen Verfahren wird von Werten benachbarter Bildpunkte um den gestörten Bildpunkt ein neuer Wert abgeleitet, welcher an die Stelle des gestörten Bildpunktes tritt. Übertragen auf den in der Fig. 1 gezeigten horizontal verlaufenden Helligkeitssprung mit einem Schwarz-Weiß-Über-

gang zwischen den Zeilen η und n+1 wird somit von den Werten vertikal benachbarter Bildpunkte α und b ein Grauwert errechnet, welcher die Helligkeitsstruktur des Schwarz-Weiß-Übergangs stört, wenn er anstelle des gestörten Bildpunktes eingeführt wird.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Umfeld des gestörten Bildpunktes (x) eine Analyse des Bildinhalts durchgeführt. Aufgrund dieser Analyse wird beim Erkennen größerer Helligkeitssprünge ein zum Errechnen neuer Bildpunkte eingesetzter Fehlerprozessor durch eine Steuereinheit derart gestellt, daß beispielsweise die Bildpunkte α und b von der Mittelwertbildung ausgeschlossen werden und beispielsweise die Bildpunkte c und d für die Mittelwertbildung herangezogen werden.

Hierzu ist in der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 einem Magnetbandgerät 20 zur Speicherung digital codierter Farbfernsehsignale ein Serien-Parallel-Wandler 21 nachgeschaltet. Das digitale Videosignal am Ausgang des Serien-Parallel-Wandlers 21 in 8-Pit-paralleler serieller Darstellung wird nacheinander zwei Verzögerungsanordnungen 22,23 zugeführt, von denen jede das Signal um die Dauer einer Fernsehzeile verzögert. Das Signal am Eingang der Verzögerungseinrichtung 22 stellt in Übereinstimmung mit der Darstellung in Fig. 1 das Signal der Zeile n+1 dar, das Signal am Ausgang das der aktuellen Zeile η und das Signal am Ausgang der Verzögerungseinrichtung 23 das Signal der auf die aktuelle Zeile folgenden Zeile n-1. Das Signal der Zeile n+1 wird einer ersten Schieberegisteranordnung 24 zugeführt, deren 3 Ausgänge jeweils Signale mit dem Zeitunterschied eines Bildpunktes repräsentieren. Dabei stellt das vom ersten Ausgang der Schieberegisteranordnung 24 abgenommene Signal den Bildpunkt a+ dar, das am zweiten Ausgang abgenommene Signal den Bildpunkt α und das vom dritten Ausgang dieser Schieberegisteranordnung 24 abgenommene Signal den Bildpunkt a-. In gleicher Weise werden die digitalen Videosignale der aktuellen Zeile η einer zweiten Schieberegisteranordnang 25 zugeführt von deren Ausgängen die Bildpunkte c, χ und d abnehmbar sind. Schließlich werden die digitalen Videosignale der Zeile n-1 einer dritten Schieberegisteranordnung 26 zugeleitet, an deren Ausgängen drei aufeinanderfolgende Bildpunkte der der aktuellen Zeile folgenden Bildzeile n-1 angehören und mit b+, b und b- bezeichnet sind. Die an den Ausgängen der Schieberegisteranordnung 24, 25, 26 anstehenden Signale bilden also den aktuellen, als gestört angenommenen, Bildpunkt x, sowie die unmittelbar angrenzenden, zu dessen Umfeld gehörenden Bildpunkte in waagerechter und senkrechter Richtung, sowie in Richtung der beiden Diagonalen.

Die Signale am Ausgang der Schieberegisteranordnungen 24, 25, 26 in 8-Bit-paralleler serie'ler Form werden alle, mit Ausnahme des Signals des aktuellen Bildpunktes x, 8 Eingängen eines Fehlerprozessors 30 zugeleitet. Gleichzeitig werden diese Signale paarweise vier Komparatoranordnungen (4 Bit Magnitude Comparator) 31, 32, 33, 34 zugeführt. Dabei bilden jeweils die den dem aktuellen Bildpunkt χ diametral entgegengesetzt liegenden Bildpunkten entsprechenden Signale ein Paar, das jeweils an den Eingängen eines !Comparators anliegt. So bilden die Signale vom mittleren Ausgang der Schieberegisteranordnung 24 und vom mittleren Ausgang der Schieberegisteranordnung 26 das Signalpaar a/b, die Signale vom ersten Ausgang der Schieberegisteranordnung 24 und vom dritten Ausgang der Schieberegisteranordnung 26 das Signalpaar a+/b-.

die Signale vom dritten Ausgang der Schieberegisteranordnung 24 und vom ersten Ausgang der Schieberegisteranordnung 26 das Signalpaar a-/b+ und schließlich die beiden Signale vom ersten und dritten Ausgang der Schieberegisteranordnung 25 das Signalpaar c/d, die jeweils in einem Komparator 31 bis 34 entsprechend dem im Zusammenhang mit Fig. 3 erläuterten Vergleichsverfahren unterworfen werden. Die Signale an den Ausgängen der Komparatoren 31,32,33,34 dienen als Adresse für einen Lesespeicher 35, der wiederum den Fehlerprozessor 30 steuert.

Zur Erkennung gestörter Bildpunkte kann der Block des Serien-Parallel-Wandlers 21 mit einer Fehlererkennungsschaltung ausgerüstet sein, welche im Falle einer Störung ein aus 8 Bit bestehendes Signal mit einer Wertigkeit ausgibt, die als Dateniiiformation für einen Graawert im Videosignal vorgesehen ist. Beispielsweise kann ein gestörter Bildpunkt mit der Wertigkeit 0000 0000 gekennzeichnet sein. Die Gatter 36,37,38 an den Ein- bzw. Ausgängen der Verzögerungseinrichtungen 22, 23 geben beim Auftreten eines gestörten Bildpunktes am Ausgang des Serien-Parallel-Wandlers 21 bzw. nach einer Verzögerung um eine, bzw. zwei Fernsehzeilen an ihren Ausgängen ein Signal ab, das nach Serien-Parallelwandlung in Serien-Parallel-Wandlern 39,40, 41 dem Lesespeicher 35 eingegeben werden. Die Anordnung kann jedoch auch so getroffen sein, daß von der Fehlererkennungsschaltung im Serien-Parallel-Wandler 21 eine Fehlerleitung, auf welcher im Falle des Auftretens eines gestörten Bildpunktes ein Signal ansteht, nach entsprechender Verzögerung zu den Eingängen der Gatter 36, 37, 38 geführt ist.

Für die Bewertung der zur Mittelwertbildung anstelle eines gestörten Bildpunktes heranzuziehenden Signale der im Umfeld dieses gestörten Bildpunktes befindlichen ungestörten Bildpunkte sind - wie bereits weiter oben erläutert - die Komparatoren 31,32, 33, 34 vorgesehen. Ein solcher Komparator ist mit seinen Eingangsund Ausgangsleitungen in Fig. 3 ausführlicher dargestellt. Man erkennt, daß den beiden Eingängen A und B des Komparators 31 jeweils ein 8-Bit-paralleles serielles Datensignal zugeführt wird. Damit beim Vergleich der Wertigkeiten der beiden den gestörten Bildpunkt ersetzenden Signale nicht bereits geringe Unterschiede die Mittelwertbildung verhindern, ist die Anordnung so getroffen, daß von dem 8-Bit-parallelen Signal nur die Bits der höheren Wertigkeitsstufen, im vorliegenden Beispiel 4 Bit der höheren Wertigkeitsstufen, den Eingängen A und B zugeführt werden, während die Bits geringerer Wertigkeit unterdrückt werden. Dies führt zu einer erwünschten Hysterese beim Vergleich der beiden anstehenden Ersatzsignale in der Weise, daß nur die jeweils 4 höherwertigen Bits eines jeden Ersatzsignals miteinander verglichen werden. Der Komparator selbst ist als integrierter Schaltkreis, beispielsweise unter der Bezeichnung 74 LS 85 der Firma Texas Instruments erhältlich. Die drei Ausgänge des Komparators 31 geben abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs jeweils dann ein Signal ab, wenn entweder die Wertigkeiten des Signals am Eingang A kleiner als das am Eingang B ist, oder das Signal am Eingang A größer als

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Ausgang, wenn das Signal A im Rahmen der Vergleichsbedingungen gleich dem Signal am Eingang B ist. Entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs wird der Lesespeicher 35 (Fig. 2) angesteuert und die Bildpunkte mit der größten Übereinstimmung innerhalb des Paares oder auch der Paare untereinander zur Mittel-

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wertbildung herangezogen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß ein Bilddetail mit einem größeren Schwarz/ ;■ Weiß-Sprung, in dem ein gestörter Bildpunkt auftritt,

dieser nicht in unerwünschter Weise durch einen Grau- I

wert ersetzt wird. 5 _;

Es sei noch erwähnt, daß dann, wenn in dem digitalen ■ j Videosignal keine Störung vorhanden ist, das Signal
einfach ohne jegliche Manipulation durch die Schal-

tungsanordnung gem. Fig. 2 durchgeschaltet wird. Erst ¥;

wenn erkannt wird, daß eine Störung aufgrund der io ^:

Abfrage des aktuellen Bildpunktes vorhanden ist, wird κ

in dem Lesespeicher 35 eine bestimmte Adreßfolge ti

anliegen, die in Verbindung mit der Wertigkeit der |i:

benachbarten Bildpunkte dann zu einer bestimmten i|

Einflußnahme auf den Fehlerprozessor führt und einen is |j'

bestimmten Wert aus den benachbarten Bildpunkten §,

errechnet, wobei mehr oder weniger benachbarte Bild- ■?■'

punkte für diese Mittelwertbildung herangezogen ;|

werden. ||

Ergänzend sei noch darauf hingewiesen, daß bei der 20 ;5|

Erläuterung der Erfindung, insbesondere des Block- ff

Schaltbildes nach Fig. 2, keine Rucksicht auf die schal- pi

tungstechnische zeitliche Zuordnung der Signale J?

genommen ist, d. h. es wird keine Aussage über eine ff

bestimmte zeitliche Abfolge der einzelnen Signale und 25 j§

deren Ersatz durch andere Signale gemacht. Laufzeit- i|

unterschiede infolge unterschiedlicher Behandlung J

gestörter und ungestörter Signale sind daher nicht be- ft

rücksichtigt. ί.

Eine Anpassung an unterschiedliche Signallaufzeiten 30 u

liegt jedoch im Rahmen des Könnens eines jeden Fach- |

mannes auf dem Gebiet der digitalen Signalverarbei- |i

tung, so daß hier nicht weiter darauf eingegangen wird. i|

35 £.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verdecken von Fehlern in einem digitalen Videosignal, bei welchem digitale Werte gestörter Bildpunkte durch von benachbarten Bildpunkten abgeleitete Werte ersetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal im Umfeld eines jeden gestörten Bildpunktes hinsichtlich seines Bildinhaltes analysiert wird, daß beim Erkennen eines Helligkeitssprunges in zueinander benachbarten Bildpunkten bevorzugt nur jene zum gestörten Bildpunkt benachbarten Bildpunkte zur Ableitung des ersetzenden Bildpunktwertes herangezogen werden, welche den erkannten Hellig- is keitssprung im Fernsehbild unbeeinflußt lassen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Videosignal zeilen- und bildpunktweise derart verzögert wird, daß zum gestörten Bildpunkt Signale benachbarter Bildpunkte eines Bildpunktausschnitts zur Verfugung stehen, daß die Signale benachbarter Bildpunkte bezüglich ihrer Wertigkeit verglichen werden und daß horizontal, vertikal oder diagonal zum gestörten Bildpunkt angeordnete Bildpunkte zueinander unterschiedlicher Wertigkeit bei der Ableitung des ersetzenden Bildpunktwertes unberücksichtigt bleiben.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den zum gestörten Bildpunkt angeordneten Bildpunkten unterschiedlicher Wertigkeit verschiedene Prioritäten bezüglich ihrer Lage zum gestörten Bildpunkt zugeordnet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale benachbarter Bildpunkte bezüglich ihrer Wertigkeit mit einer vorgegebenen Schwelle in der Wertigkeit verglichen werden.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch Zeilenverzögerungseinrichtungen (22, 23) zur zeilenweisen Verzögerung des Videosignals, Einrichtungen (24, 25, 26) zur bildpunktweisen Verzögerung der unverzögerten und der zeilenweise verzögerten Videosignale, einen Fehlerprozessor (30) und Komparatoren (31, 32, 33, 34), welchen die bildpunktweise verzögerten Videosignale zugeführt sind, Einrichtungen (36, 37, 38) zur Ermittlung gestörter Bildpunkte im unverzögerten Videosignal und in den zeilenweise verzögerten Videosignalen, einen Lesespeicher (35), dessen Adreßseingänge mit Ausgängen der Komparatoren und der Einrichtungen zur Ermittlung gestörter Bildpunkte verbunden sind und dessen Ausgänge am Steuereingang des Fehlerprozessors angeschlossen sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von den bildpunktweise verzögerten bitparallelen Videosignalen nur höherwertige Bits den Komparatoren zugeführt sind.