DE3243444C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein rekursives Verfahren zur Kennzeichnung
von isotropen Zonen eines Videobildes sowie einen Bewegungsdetektor
und einen Rauschdetektor für Bildsequenzen.
Eine isotrope Zone in einem Videobild ist eine Gruppe von miteinander
in Beziehung stehenden Punkten, die alle eine gegebene
Eigenschaft aufweisen, nämlich: daß sie in Bewegung sind.
Jede Zone kann durch eine Nummer und einen Zustandsvektor gekennzeichnet
werden, der mehrere charakteristische Komponenten
umfaßt, deren Art in Abhängigkeit von der an diesen Zonen anschließend
vorzunehmenden Verarbeitung gewählt ist. Eine dieser
Komponenten kann die Anzahl von Punkten sein, die in der
betrachteten Zone enthalten ist. Der Wert der Vektorkomponenten
des Zustandes jeder Zone wird im Verlaufe der Bildablenkung
gemäß einem rekursiven Verfahren bestimmt, das für jeden
abgetasteten Punkt angewendet wird.
Insbesondere befaßt sich also die Erfindung mit einem Verfahren
zur Kennzeichnung von isotropen Zonen in einem digitalisierten
Videobild in Realzeit, um in Realzeit digitale Verarbeitungen
vorzunehmen, z. B. eine Bewegungsdetektion, eine Rauschunterdrückung,
eine Erkennung bewegter Objekte, eine Abschätzung
bzw. Beurteilung der Bewegung bestimmter Zonen usw.
Im Stand der Technik gibt es bereits Verfahren zur Bildverarbeitung,
die es gestatten, bewegte Punkte zu erfassen und diejenigen
Punkte zu unterdrücken, deren Bewegung auf Rauschen
bzw. Störungen beruht. Beim einfarbigen Fernsehen wird angenommen,
daß ein Punkt bewegt ist, wenn seine Helligkeit sich von
einem Bild zum nächsten verändert, z. B. infolge einer Verschiebung,
einer Drehung oder einer Veränderung der Beleuchtung des
durch das Bild dargestellten Objektes. Die Detektion des Bewegungszustandes
eines Punktes wird herkömmlicherweise durch
Vergleichen des Helligkeitswertes dieses laufenden Punktes mit
derjenigen des entsprechenden Punktes des vorausgehenden Bildes
durchgeführt.
Diejenigen Punkte, deren Bewegung auf Rauschen beruht, sind
isoliert oder von einer geringen Anzahl anderer Punkte umgeben.
Die herkömmlichen Verfahren zur Detektion von Punkten, deren
Bewegung auf Rauschen beruht, bestehen darin, daß der Zustand
von Punkten beobachtet wird, die in einem Fenster enthalten
sind, welches auf den laufenden Punkt zentriert ist. Die Oberfläche
dieses Fensters liegt fest, z. B. ein Quadrat aus drei
mal drei Punkten. Je nach der Anzahl von bewegten Punkten, die
sich in diesem Fenster befinden, wird der laufende Punkt als
tatsächlich bewegter Punkt oder als störender Bewegungspunkt
bezeichnet. Eine solche Bewegungsdetektion ist z. B. in der
FR-PS 23 87 557 beschrieben.
Diesen Verfahren haftet der Mangel an, daß die bewegten Punkte
einzeln betrachtet werden und nur diejenigen berücksichtigt
werden, die zu dem Fenster gehören. Hingegen wird nicht die
Tatsache berücksichtigt, daß diese bewegten Punkte voneinander
getrennt oder aber zusammengehörig sein können und größere Zonen
bilden. Diese Verfahren sind zwar geeignet zur Detektion
von Störpunkten, die in kleinen Zonen (bis zu vier Punkte)
gruppiert sind, nicht jedoch darüber hinaus, denn diese Detektion
würde ein Fenster mit einer größeren Oberfläche erfordern,
ebenso wie umfangreichere Entscheidungskriterien. Andererseits
ist es nicht möglich, die Oberfläche des Fensters danach zu
verändern, ob das Bild mehr oder weniger große Störpunktzonen
umfaßt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Kennzeichnung von isotropen Zonen eines Videobildes anzugeben,
das eine Unterscheidung zwischen Rauschen und effetiven Bewegungen
ermöglicht, auch wenn die mit Rauschen behafteten Zonen
ausgedehnt sind.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der oben erläuterten
Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden in den betrachteten
Zonen die bewegten Punkte gruppiert und unter diesen Zonen
diejenigen erkannt und ausgesondert, die auf Rauschen bzw.
Störeinflüssen beruhen, und dies ohne die dem Stand der Technik
anhaftenden Mängel.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach der Erfindung
sind in den Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.
Durch die Erfindung wird ferner ein Bewegungs- und Rauschdetektor
für Bildsequenzen geschaffen, bei dem dieses Kennzeichnungsverfahren
angewendet wird. Dieser Detektor ist im Patentanspruch
12 angegeben.
In der folgenden Beschreibung, in der auf die beigefügte Zeichnung
Bezug genommen wird, wird als Beispiel von den Schwarz-Weiß-Fernsehbildpunkten
ausgegangen, deren Eigenschaft es ist,
daß sie bewegt sind. Der erfindungsgemäße Detektor ist ein Beispiel
für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
wenn diese Eigenschaft gegeben ist.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 ein Beispiel für ein Bild, in dem jedem Punkt
ein Digitalwert 1 zugeordnet ist, wenn er bewegt
ist, bzw. ein Digitalwert Null zugeordnet ist,
wenn er stillstehend ist;
Fig. 2 bis 7 für dieses selbe Beispiel verschiedene Stufen
der Gruppierung der bewegten Punkte in den Zonen,
gemäß einer ersten Variante des erfindungsgemäßen
Verfahrens, bei dem die Gruppierung im
Verlaufe der Bildablenkung durchgeführt wird;
Fig. 8 bis 12 die verschiedenen Stufen der Gruppierung der bewegten
Punkte für dasselbe Bildbeispiel, jedoch
nach einer zweiten Ausführungsvariante des Verfahrens;
Fig. 13 ein allgemeines Übersichtsschaltbild eines Ausführungsbeispieles
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 14 ein weiter detailliertes Übersichtsschaltbild eines
Teiles dieses Ausführungsbeispiels;
Fig. 15 Zeitdiagramme der bei diesem Ausführungsbeispiel
verwendeten Taktsignale;
Fig. 16 ein Übersichtsschaltbild eines Teiles des in
Fig. 14 gezeigten Ausführungsbeispiels;
Fig. 17 und 18 ein Beispiel der Verarbeitung, die durch die
Vorrichtung an einem Bild vorgenommen wird, für
die Ausführungsform nach Fig. 19; und
Fig. 19 ein Übersichtsschaltbild eines Teiles des Ausführungsbeispieles
nach Fig. 13.
Die folgende Beschreibung betrifft das erfindungsgemäße
Verfahren für den Fall, daß die charakteristische Eigenschaft
der Punkte isotroper Zonen darin besteht, daß sie
in Bewegung sind. Ein Punkt kann nur zwei mögliche Eigenschaften
aufweisen: er ist entweder bewegt oder stillstehend.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall
eingeschränkt.
In einer ersten Stufe wird ein Wert 1 oder 0 jedem Bildpunkt
zugeordnet, je nachdem, ob er die betrachtete Eigenschaft
aufweist. Von einem Punkt wird angenommen, daß er
bewegt ist, wenn der Digitalwert seiner Helligkeit sich
gegenüber dem vorhergehenden Bild geändert hat, so daß
diesem Punkt ein Digitalwert 1 zugeordnet wird, während
er andernfalls den Digitalwert 0 erhält (Fig. 1). In einer
zweiten Stufe wird das Bild punktweise verarbeitet, indem
jeder Punkt einer Zone zugeordnet wird, so daß miteinander
in Beziehung bestehende Bewegungspunkte in ein und
derselben Zone gruppiert werden. Für jeden Punkt kann
eine Erzeugung, Vergrößerung oder der Wegfall einer Zone
auftreten. Das Wegfallen einer Zone geschieht, wenn zwei
Zonen verschmolzen werden, weil sie einander zugehörig
sind. Während der Verarbeitung jedes Punktes erfolgt eine
Aktualisierung der Anzahl und des Zustandes der Zonen.
Das Verfahren ist also rekursiv.
Jede Zone wird durch eine Nummer bezeichnet, nämlich Z i ,
und ist durch einen Zustandsvektor -i gekennzeichnet,
dessen eine Komponente die Anzahl N i von Punkten ist,
welche in der Zone Z i enthalten sind. Durch den Zustandsvektor
können verschiedene digitale Verarbeitungsoperationen
durchgeführt werden. Bei der Bewegungsdetektion
und der Rauschunterdrückung wird insbesondere die Komponente
N i herangezogen.
Wenn der betrachtete Punkt bewegt ist, wird er einer Zone
zugeordnet, deren Nummernwert von den Zonennummernwerten
der Nachbarpunkte abhängt.
Da die Zonennummernwerte laufend aktualisiert werden,
wird in der folgenden Beschreibung unterschieden zwischen
dem Zonennummernwert, der einem Punkt im Moment seiner
Verarbeitung zugeordnet wird, und dem aktualisierten Wert
dieses Zonennummernwertes, der die anschließend erfolgenden
Zonenverschmelzungen berücksichtigt.
In der folgenden Beschreibung wird derjenige Punkt, der
dem laufenden Punkt benachbart ist und ihm in derselben
Zeile vorausgeht, als "linker Punkt" bezeichnet, während
derjenige Nachbarpunkt, der dem laufenden Punkt entspricht
und der unmittelbar vorausgehenden Zeile zugehört,
als "darüber befindlicher Punkt" bezeichnet wird.
Diese Bezeichnungen entsprechen dem häufigsten Fall, bei
welchem die Bildanalyse von oben nach unten und von links
nach rechts erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist
jedoch nicht auf eine solche Ablenkweise beschränkt. Es
seien z der Zonennummernwert, der dem laufenden Punkt
zugeordnet ist, Z′ der aktualisierte Zonennummernwert des
darüber befindlichen Punktes und Z der aktualisierte
Zonennummernwert des linken Punktes. Der jede Zone kennzeichnende
Zustandsvektor wird in einem Speicher gespeichert,
der als Zustandsspeicher bezeichnet wird und
durch die Zonennummernwerte Z i adressiert wird. Bei dem
rekursiven Zonenaktualisierungsvorgang, der im folgenden
beschrieben wird, werden Verschmelzungen von einander
zugehörigen Zonen durchgeführt. Wenn eine Zone Z j eine
Zone Z h absorbiert, so ist die daraus entstandene Zone
durch einen einzigen Zustandsvektor - j gekennzeichnet,
der in dem Zustandsspeicher an der Adresse Z j gespeichert
wird. Damit die Zonennummer Z h auch zu diesem Zustandsvektor
zurückführt, enthält ein Adressenspeicher den Wert
Z j an der Adresse Z h . Durch den Adressenspeicher kann
also eine indirekte Adressierung des Zustandsspeichers
erfolgen. Ferner läßt der Adressenspeicher für jede Zone
mit der Nummer z, die durch eine andere Zone nicht absorbiert
wird, die Adresse z der Adresse z entsprechen.
Gemäß der getroffenen Vereinbarung haben alle Punkte, die
die betrachteten Eigenschaften nicht aufweisen, d. h. alle
unbewegten Punkte, den Wert 0 als Zonennummer, obwohl sie
nicht immer in einer durchgehenden Gruppierung vereinigt
sein können.
Die Zuordnung jedes Punktes zu einer Zone sowie die Aktualisierung
des Zustandsvektors, der für diese Zone charakteristisch
ist, können gemäß verschiedenen Regeln erfolgen.
Es werden zwei grundsätzliche Ausführungsvarianten
der Erfindung vorgeschlagen, die sich in dem Fortschreiten
der Zonennummern von Punkt zu Punkt im Verlaufe der Bildablenkung
unterscheiden. Die erste Variante ist eine solche
mit "festgelegtem Fortschreiten", während die zweite
Variante eine solche mit "adaptierendem Fortschreiten"
ist, und für jede dieser Varianten wird eine vereinfachte
Variante vorgeschlagen.
Die nun folgende Beschreibung betrifft zunächst die Hauptvariante
"mit festgelegtem Fortschreiten", wozu auf die
Fig. 2 bis 7 Bezug genommen wird.
Bei der Zuordnung eines bewegten Punktes zu einer Zone
sind vier Fälle zu unterscheiden:
Der Punkt links von dem laufenden Punkt und der sich über
diesem befindende Punkt sind stillstehend. Da der laufende
Punkt keiner vorhandenen Zone zugehörig ist, wird er
einer neuen Zone der Nummer Z i zugeordnet, wobei Z i die
Adresse eines freien Speicherfeldes des Adressenspeichers
ist. Die Anzahl von Punkten in der Zone ist N a = 1.
Die Nummer z = Z i wird in den Adressenspeicher an der
Adresse Z i eingeschrieben. Die Anzahl von Punkten N a = 1
wird in den Zustandsspeicher an der Adresse Z i eingeschrieben.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel tritt
dieser Fall in der zweiten Zeile, vierte Spalte, auf:
Der Punkt links von dem laufenden Punkt ist ein bewegter
Punkt, während der darüber befindliche Punkt ein stillstehender
Punkt ist. Der laufende Punkt ist also einem
Punkte zugehörig, der zu einer zuvor definierten Zone
gehört, so daß er dieser Zone zugeordnet wird. Die Anzahl
N von in dieser Zone enthaltenen Punkten wird um 1 erhöht,
so daß ihr aktualisierter Wert folgender ist:
Dieser Fall tritt bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel
in der fünften Spalte, zweite Zeile, auf.
a) Wenn die beiden Nachbarpunkte bewegte Punkte sind und
zwei verschiedenen Zonen angehören, so haben sie einen
gemeinsamen Punkt, nämlich den laufenden Punkt. Die
Zone des linken Nachbarpunktes, die Zone Z, absorbiert
die darüber befindliche, zugehörige Zone der Nummer Z′,
die N′ Punkte enthält, und der gemeinsame Punkt wird
der Zone Z zugewiesen. Es wird dann in dem Adressenspeicher
Z an der Stelle von Z′ an der Adresse Z′
gespeichert.
Zum anderen ersetzt Z den Wert Z′ überall dort, wo
dieser Wert in dem Adressenspeicher gespeichert ist.
An der Adresse Z wird in dem Zustandsspeicher der Zustandsvektor
aktualisiert, um die Vereinigung der beiden
Zonen darzustellen:
Ein solcher Fall tritt z. B. in der dritten Zeile, vierte
Spalte, des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Beispiels
auf:
Die Zone mit der Nummer Z₂ absorbiert die Zone der Nummer
Z₁. Der Adressenspeicher erfährt die folgende Veränderung:
Der Zustandsspeicher erfährt folgende Veränderung:
Die Anzahl von Punkten von Z₁ (N′ = 10) bleibt gespeichert,
erfüllt jedoch keinen Zweck mehr.
b) Wenn die beiden Nachbarpunkte bewegte Punkte sind und
derselben Zone angehören, so wird der laufende Punkt
dieser Zone zugewiesen.
Dieser Fall tritt in der dritten Zeile der fünften
Spalte in Fig. 3 auf. Der darüber befindliche Punkt
wird der Zone Z₁ zugeordnet, nachdem er verarbeitet
wurde, die Zone Z₁ wurde jedoch durch die Zone Z₂
während der Verarbeitung des zweiten Punktes am Anfang
der dritten Zeile absorbiert. Der Adressenspeicher hat
die Ersetzung der Nummer Z₁ durch Z₂ gespeichert, indem
Z₂ an der Adresse Z₁ gespeichert wurde. Fig. 3
zeigt die Werte der Zonennummern, wie sie zum Zeitpunkt
der Verarbeitung des laufenden Punktes vorhanden
sind.
Z′ = Z = Z₂ ⇒ z = Z₂
Der Inhalt des Adressenspeichers bleibt unverändert.
Der Inhalt des Zustandsspeichers erfährt folgende Veränderung:
Der Punkt links von dem laufenden Punkt ist stillstehend,
während der darüber befindliche Punkt bewegt ist. Der
laufende Punkt ist einer bereits vorhandenen Zone zugehörig,
zu der er also gehört. Die Anzahl von Punkten dieser
Zone nimmt um 1 zu.
Dieser Fall tritt in der dritten Zeile, neunte Spalte,
des in Fig. 4 gezeigten Beispiels auf.
Diese erste Zone, in der bewegte Punkte gruppiert sind,
schreitet mehr und mehr fort, in dem Maße, wie die Ablenkung
auf bewegte Punkte trifft, die dieser Zone zugehörig
sind. In der dritten Zeile der vierzehnten Spalte bei dem
in Fig. 4 gezeigten Beispiel wird eine Zone mit der Nummer
Z₃ erzeugt, die an dem darauffolgenden Punkt die
Zone mit der Nummer Z₂ absorbiert. In der gleichen Weise
werden die Zonen mit den Nummern Z₄ und Z₅ erzeugt und
anschließend kurze Zeit später absorbiert (Fig. 5 und
6). Für jeden verarbeiteten Punkt kann eine Aktualisierung
der vorhandenen Zonennummern erfolgen, so daß also
die Definition der Zonen nicht abgeschlossen ist, bevor
alle Punkte verarbeitet sind. Bei dem in Fig. 1 gezeigten
Beispiel führen die aufeinanderfolgenden Neugruppierungen
der einander zugehörigen Zonen zu einer einzigen Zone Z₇
(Fig. 7).
In dem dritten Fall, der die Verschmelzung von zwei Zonen
zeigt, wurde angegeben, daß die Aktualisierung des Adressenspeichers
geschieht, indem der Wert Z in alle Speicherfelder
eingeschrieben wird, welche den Wert Z′ der Nummer
der absorbierten Zone enthalten. Bei dem in den Fig. 1
bis 7 gezeigten Beispiel ist der endgültige Inhalt des
Adressenspeichers folgender:
Nach der Kennzeichnung der isotropen Zonen in einem vollständigen
Bild oder einem Bildteil wird der Zustandsvektor
der Zonen herangezogen, um eine digitale Verarbeitung
durchzuführen, z. B. die Rauschunterdrückung. Wenn
eine Verarbeitung Punkt für Punkt vorgenommen wird, ist
ein sogenannter Wartespeicher vorgesehen, um die Werte
der Zonennummern zu speichern, die jeweils einem Bildpunkt
zugeordnet sind (nicht aktualisierte Werte), bevor
die Verarbeitung beginnt. Eine erste Stufe der Verarbeitung
eines Bildpunktes besteht darin, daß aus diesem
Speicher der Wert z der Zonennummer ausgelesen wird,
welcher er anfangs zugeordnet wurde, und eine zweite
Stufe besteht darin, aus dem Adressenspeicher den Nummernwert
derjenigen Zone auszulesen, die am Ende die Zone mit
der Nummer z absorbiert hat, gegebenenfalls nach einer
Kaskade von Absorptionen. Bei dem in Fig. 1 gezeigten
Beispiel eines bewegten Punktes in der zweiten Zeile ist
der anfangs zugeordnete Zonennummernwert Z₁; da diese
Zone Z₁ nach und nach durch die Zonen Z₂, Z₃, Z₄, Z₅, Z₆
und Z₇ absorbiert wurde, läßt der Adressenspeicher Z₇
der Nummer Z₁ entsprechen, und folglich wird der betrachtete
Punkt so behandelt, als gehöre er zu der Zone Z₇.
Der Zustand dieser Zone wird durch den Zustandsspeicher
an der Adresse Z₇ angegeben.
Die Aktualisierung des Adressenspeichers wird ebenso wie
diejenige des Zustandsspeichers im Laufe der Verarbeitung
der Punkte vorgenommen. Eine erste Ausführungsform des
Aktualisierungsverfahrens besteht in folgendem:
In dem Zeitpunkt, wo die Kenntnis des aktualisierten
Wertes Z′ der Zonennummer des darüber befindlichen Punktes
erforderlich ist, also zu demjenigen Zeitpunkt, wo
der laufende Punkt einer Zone zugeordnet werden soll,
werden die folgenden Operationen ausgeführt:
- - Aus dem Wartespeicher wird die Zonennummer Z′ ausgelesen, die dem darüber befindlichen Punkt zugeordnet ist. Zum Beispiel Z′ = Z₁.
- - Aus dem Adressenspeicher wird der Inhalt der Adresse Z₁ ausgelesen, welcher mit ADR (Z₁) bezeichnet ist. Zum Beispiel hat der Adressenspeicher folgenden Inhalt: ADR (Z₁) = Z₂
- - Aus dem Adressenspeicher wird der mit ADR(Z₂) bezeichnete Inhalt an der Adresse Z₂ ausgelesen. ADR (Z₂) = Z₃
- - Aus dem Adressenspeicher wird der mit ADR(Z₃) bezeichnete Inhalt an der Adresse Z₃ ausgelesen. ADR(Z₃) = Z₄
- - Aus dem Adressenspeicher wird der mit ADR(Z₄) bezeichnete Inhalt an der Adresse Z₄ ausgelesen. ADR(Z₄) = Z₄Da Z₄ an der Adresse Z₄ eingeschrieben wurde, wurde die Zone mit der Nummer Z₄ nicht durch eine andere Zone absorbiert, so daß eine Fortsetzung dieses Vorganges nicht erforderlich ist.
- - Z₄ wird in den Adressenspeicher an der Adresse Z₁ eingeschrieben.
Inhalt des Adressenspeichers nach dieser Aktualisierung:
Die Aktualisierung des Adressenspeichers ist also um so
umfangreicher, je länger die Absorptionskaskade ist.
Diese Aktualisierung berücksichtigt natürlich nur Absorptionen,
die zwischen dem Zeitpunkt, wo der darüber befindliche
Punkt der Zone Z₁ zugeordnet wurde, und dem
Zeitpunkt, wo der laufende Punkt betrachtet wird, stattgefunden
haben. Anschließend werden gegebenenfalls weitere
Aktualisierungen an der Adresse Z₁ vorgenommen. Der
Inhalt der Adressen Z₂, Z₃ und Z₄ wird gegebenenfalls
später aktualisiert, wenn die sich über den betrachteten
laufenden Punkten befindenden Punkte später zu diesen
Zonen gehören.
In der Praxis ist es nicht erforderlich, einen Test durchzuführen,
um festzustellen, daß ein Inhalt gleich seiner
Adresse ist, und dann die Lesekaskade zu beenden. Die Erfahrung
zeigt nämlich, daß es praktisch niemals mehr als
zwei Kaskaden gibt. Es genügt also, systematisch drei
Lesevorgänge durchzuführen, bevor die erhaltene Nummer
eingeschrieben wird. Da aber die Ablauffolge dieser
Operationen relativ lang ist, ist es erforderlich, die
Aktualisierung um eine Zeit 3T vorzuziehen, wobei T der
Ablenkzeit eines Punktes entspricht. Um Zeit zu gewinnen,
erfolgen ferner die drei Lesevorgänge nicht seriell in
demselben Speicher unter Verwendung eines Pufferspeichers
zum Speichern eines Adressenwertes zwischen zwei Lesevorgängen;
sie werden vielmehr in dem Adressenspeicher und
in zwei Hilfsspeichern vorgenommen, die mit dem Adressenspeicher
identisch sind. Diese drei Speicher haben anfangs
denselben Inhalt und werden am Ende in gleicher Weise aktualisiert.
Eine zweite Ausführungsform des Verfahrens
zum Aktualisieren ist also die folgende:
Es sei t der Zeitpunkt, in dem der laufende Punkt einer
Zone zugeordnet wird. Um den Adressenspeicher und die
beiden Hilfsspeicher zu aktualisieren, sind bei dem zuvor
betrachteten Beispiel folgende Operationen erforderlich:
- - Zum Zeitpunkt t - 3T wird der mit ADR₁(Z₁) bezeichnete Inhalt an der Adresse Z₁ des ersten Hilfsspeichers ausgelesen: ADR₁(Z₁) = Z₂
- - Zum Zeitpunkt t - 2T wird der mit ADR₂(ADR₁(Z₁)) bezeichnete Inhalt an der Adresse ADR₁(Z₁) in dem zweiten Hilfsspeicher ausgelesen: ADR₂(ADR₁(Z₁)) = ADR₂(Z₂) = Z₃
- - Zum Zeitpunkt t - T wird der mit ADR₃(ADR₂(ADR₁(Z₁))) bezeichnete Inhalt an der Adresse ADR₂(ADR₁(Z₁)) = Z₃ in dem Adressenspeicher ausgelesen: ADR₃(Z₃) = Z₄
- - Zum Zeitpunkt t wird ADR₃(ADR₂(ADR₁(Z₁))) = Z₄ an der Adresse Z₁ in den drei Speichern eingeschrieben.
Zum Zeitpunkt t ist der aktualisierte Zonennummernwert
des Punktes bekannt, der sich über dem laufenden
Punkt befindet, und es ist dann möglich, den laufenden
Punkt zu verarbeiten. Durch dieses Beispiel ist die Erfindung
jedoch nicht eingeschränkt. Es kann auch eine
größere Anzahl von Lesevorgängen in den Adressenspeichern
und in den Hilfsspeichern vorgenommen werden, und diese
können über eine längere Zeitspanne verteilt werden.
Diese allgemeine Aktualisierung ist jedoch nicht in allen
Anwendungsfällen erforderlich. Eine Vereinfachung der
ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, die Aktualisierung nur an der Adresse der absorbierten
Zone vorzunehmen und bei den anderen Adressen,
die diesen Nummernwert enthalten, nicht durchzuführen.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist die Endkonfiguration
des Adressenspeichers dann:
Zum Beispiel weist die Adresse Z₁ auf die Zonennummer Z₂,
anstatt auf die Zonennummer Z₇ zu verweisen. Die Zone Z₂
umfaßt nach Absorption von Z₁ 16 Punkte, während die Vereinigung
aller Zonen in Z₇ sehr viel mehr Punkte enthält.
Dies ist ein unzulässiger Fehler für Anwendungen, bei
denen ausgedehnte Zonen betroffen sind. Wenn jedoch die
Anwendung nur Zonen betrifft, die sich über höchstens
zwei Zeilen erstrecken, ist es möglich, die Aktualisierung
auf diese Weise einzuschränken. Dadurch wird die
Durchführung des Verfahrens vereinfacht. Diese Variante
des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einer zweiten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung angewendet,
die es ermöglicht, zwischen Punkten, deren
Bewegung auf Rauschen beruht, und tatsächlich bewegten
Punkten zu unterscheiden. Da Störzonen statistisch betrachtet
eine geringe Anzahl von Punkten enthalten, die
sich selten über mehr als zwei Zeilen erstrecken, kann
diese vereinfachte Variante Anwendung finden.
Die Erfindung umfaßt auch eine zweite Hauptvariante,
nämlich diejenige mit "adaptierender Fortschreitung", die
im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 12
beschrieben wird und bei welcher die Zuordnungsvorschriften
für die Zuordnung eines Punktes zu einer Zone
umfangreicher und komplizierter sind, um die Kaskaden
der Absorption einer Zone durch eine andere möglichst
kurz zu halten und auf diese Weise die Aktualisierung
des Adressenspeichers zu vereinfachen. Wenn bei dieser
Ausführungsform zwei Zonen einen gemeinsamen Punkt haben,
so hat die Zone des darüber liegenden Punktes Priorität
zum Absorbieren der Zone des linken Punktes, so daß sie
eine jüngere Zone absorbiert. Diese Absorption wird jedoch
nur dann zugelassen, wenn die Zone des linken Punktes
nicht zuvor eine Zone absorbiert hat, in welchem
Falle nämlich die Zone des linken Punktes die Zone des
darüber liegenden Punktes absorbiert, wie bei der ersten
Hauptvariante. Diese Alternative wird durch die Bezeichnung
"adaptierendes Fortschreiten" der Zonennummern umschrieben.
Um anzugeben, ob eine Zone bereits wenigstens
eine Zone absorbiert hat, wird jedem charakteristischen
Zustandsvektor eine Zone ein Absorptionsanzeigebit hinzugefügt.
Für die Zone der Nummer Z ist z. B. der Wert
dieses Bits T Z = 1, wenn bereits eine Absorption stattgefunden
hat, bzw. T Z = 0, wenn noch keine Absorption
stattgefunden hat.
Die Zuweisung des laufenden Punktes zu einer Zone geschieht
nach denselben Vorschriften wie bei der ersten
Ausführungsform "mit festgelegtem Fortschreiten", was
den ersten, zweiten und vierten Fall anbetrifft. Im
dritten Fall sind die adaptierenden Vorschriften die
folgenden:
Die Zonen mit den Nummern Z und Z′ sind verschieden und
haben einen gemeinsamen Punkt, durch den sie einander
zugehörig sind. Die Zone des linken Punktes hat noch
niemals eine andere Zone absorbiert (T Z = 0) und kann
daher durch die Zone des darüber liegenden Punktes absorbiert
werden, deren Anzeigebit den Wert 1 annimmt.
Wenn das in Fig. 1 gezeigte Beispiel nach diesen Vorschriften
behandelt wird, so tritt dieser Fall in der
dritten Zeile, vierte Spalte (Fig. 8) auf, und anschließend
in der vierten Zeile, zweite Spalte (Fig. 9)
sowie in der fünften Zeile, zehnte Spalte der Fig. 11.
Die Zone des linken Punktes hat zuvor eine Zone absorbiert
(T Z = 1), so daß sie nicht absorbiert wird, wodurch
eine Aktualisierungskaskade in dem Adressenspeicher vermieden
wird. Die Zone des linken Punktes absorbiert die
Zone des darüber liegenden Punktes, gleich welchen Zustand
das Absorptionsanzeigebit dieser Zone aufweist.
Wenn dieses Anzeigebit angibt, daß die Zone des darüber
liegenden Punktes zuvor eine Zone absorbiert hat, wird
die Aktualisierungskaskade, die in dem Adressenspeicher
erforderlich ist, in der Weise durchgeführt, die für die
erste Hauptvariante des Verfahrens beschrieben wurde.
Dieser Fall tritt in der vierten Zeile, vierzehnte Spalte
der Fig. 10 auf: Die Zone Z₁, die nicht absorbiert werden
kann, absorbiert die Zone Z₃. Desgleichen in Zeile 6,
sechste Spalte der Fig. 11, wo die Zone Z₁, die nicht
absorbiert werden kann, die Zone Z₅ absorbiert.
Bei diesem Beispiel sind schließlich alle bewegten Punkte
in der Zone Z₁ gruppiert (Fig. 12).
Dieser Fall weist keine besonderen Schwierigkeiten auf.
Wie bei dem Anwendungsbeispiel dieser Variante ersichtlich
ist, treten keine oder nur wenige Zonenabsorptionskaskaden
auf. Die neuen Zonen (Z₂, Z₃ usw.), die der
Zone Z₁ zugehörig sind, werden durch diese schnell absorbiert.
Der Vereinfachung der Adressenspeicherverwaltung steht
jedoch eine größere Anzahl von Logikoperationen gegenüber,
die für jeden Bildpunkt durchgeführt werden müssen,
da die Werte T Z und T Z′ getestet werden müssen, ebenso
wie eine Zunahme des zu speichernden Datenvolumens für
die Zustandsvektoren, da ein Bit hinzugefügt wird.
Für die zweite Ausführungsvariante mit "adaptierendem
Fortschreiten" wird daher wie für die erste Variante
"mit feststehendem Fortschreiten" eine vereinfachte
Variante vorgeschlagen, die darin besteht, daß die Aktualisierung
des Adressenspeichers nicht durchgeführt
wird. Bei dieser vereinfachten Variante absorbiert in dem
dritten Fall, Absatz b) der vorstehenden Beschreibung,
die Zone des linken Punktes die Zone des darüber liegenden
Punktes nur dann, wenn dadurch keine Aktualisierung
des Adressenspeichers verursacht wird, wenn also die
Zone des darüber befindlichen Punktes keine Zone absorbiert
hat (T Z′ = 0). Andernfalls wird die Absorption
nicht zugelassen. Der laufende Punkt wird der Zone des
linken Punktes zugeordnet, die also ihr Wachstum fortsetzt.
Diese beiden Zonen werden also als nicht einander
zugehörig angesehen, obwohl sie eigentlich einander
zugehörig sind und hätten vereinigt werden müssen. Dieser
Fehler bei der Kennzeichnung der Zonen ist jedoch bei
bestimmten Anwendungen nicht störend. Dagegen ist es vorteilhaft,
keine Aktualisierung des Adressenspeichers vornehmen
zu müssen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können isotrope
Zonen gekennzeichnet werden, in denen die Punkte jeder
Zone eine gemeinsame Eigenschaft P aufweisen, die nicht
notwendig die Eigenschaft der Bewegung ist, und auch eine
Beschränkung auf nur eine gegebene Eigenschaft ist nicht
erforderlich. Wenn z. B. das Bild aus Punkten besteht, die
255 Helligkeitswerte und einen schwarzen Untergrundpegel
annehmen können, so können diese Punkte in Zonen konstanter
Helligkeit gruppiert werden. In diesem letztgenannten
Falle beträgt die Anzahl von Eigenschaften 256, und nicht
nur 2. Jeder Punkt wird dann durch den Wert eines 8-Bit-
Wortes gekennzeichnet, und nicht durch nur ein einziges
Bit, und der Zustandsvektor jeder Zone enthält dann ferner
ein 8-Bit-Wort, welches die Eigenschaft der Zonenpunkte
angibt. Die Zuweisung eines Punktes zu einer Zone, der er
zugehörig ist, erfolgt nur dann, wenn der Punkt dieselbe
Eigenschaft wie die Punkte der zugehörigen Zone aufweist.
Der Zustandsvektor kann noch weitere charakteristische
Komponenten enthalten, z. B. die Koordinaten des Schwerpunktes
aller Punkte einer Zone oder die Koordinaten der
Punkte, die auf den Konturen liegen.
Die vereinfachte Form der ersten Hauptausführungsvariante
der Erfindung wird in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
angewendet, um einander zugehörige bewegte Punkte in Zonen
zu gruppieren, um diejenigen, deren Bewegung auf Rauschen
beruht, von solchen zu unterscheiden, die eine tatsächliche
Bewegung ausführen. Diese Verarbeitung kann in Realzeit
an einer Fernsehbildsequenz vorgenommen werden.
Um die tatsächlich bewegten Punkte von Punkten zu unterscheiden,
deren Bewegung wahrscheinlich auf Rauschen beruht,
reicht es aus, nur die Anzahl von Punkten jeder
Zone zu betrachten. Wenn die Anzahl gering ist, z. B.
niedriger als 8 Punkte, so wird die Zone als Stör- bzw.
Rauschzone angesehen. Um Rauschen zu unterdrücken, ist
es nicht erforderlich, ein Bild bei der Datenübertragung
zu verzögern, sondern es genügt, das Bild um eine Anzahl
von p Zeilen, z. B. vier Zeilen, zu verzögern, um diejenigen
Zonen zu erkennen, die klein bleiben.
In der folgenden Beschreibung wird als "laufender Punkt"
der Punkt mit dem Index n in der Zeile j bezeichnet, der
gerade einer Zone zugeordnet wird; als "getesteter Punkt"
wird der Punkt mit dem Index n in der Zeile j-p bezeichnet,
dessen Bewegung als "wahre" Bewegung oder "Rauschbewegung"
erkannt werden soll.
Fig. 13 zeigt das Übersichtsschaltbild eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Ein Eingangsanschluß 1 empfängt mit einer Periode T den
Digitalwert der Helligkeit eines Bildpunktes, wobei das
Bild nach herkömmlichen Fernsehverfahren analysiert wird.
Dieser Wert wird zum einen in einen Speicher 2, der als
Bildspeicher bezeichnet wird, eingeschrieben, wobei dieser
Bildspeicher den Wert mit der Verzögerung eines Bildes
wiedergibt. Zum anderen wird dieser Wert in einem
Speicher 3 gespeichert, der als Punktspeicher bezeichnet
wird und nur den Helligkeitswert eines Punktes speichert.
Diese beiden Speicher empfangen ein Taktsignal HP 9 der
Periode T.
Am Ausgang der Speicher 2 und 3 werden die Digitalwerte
der Helligkeiten von zwei einander entsprechenden Punkten
zweier aufeinanderfolgenden Bilder an einen Vergleicher 4
abgegeben. Wenn die beiden Werte voneinander verschieden
sind, wird der Punkt als bewegter Punkt angesehen. Um
einen Teil der auf Rauschen bzw. Störsignalen beruhenden
Fehler zu vermeiden, hat der Vergleicher 4 einen Schwellwert:
er wird nur ausgelöst, wenn die Differenz größer
ist als die üblichen Rauschwerte.
Steuereinrichtungen 15 erzeugen Taktsignale HP 1, . . . HP 9
und Steuersignale C 1, . . . C 8 für alle Elemente der erfindungsgemäßen
Vorrichtung. Diese Steuereinrichtung 15
arbeitet in Abhängigkeit von drei Digitalsignalen M,
Mk, welche die Bewegung des laufenden Punktes,
die Bewegung des links von diesem befindlichen Punktes
bzw. die Bewegung des sich darüber befindenden Punktes
symbolisieren. Ihr Wert beträgt z. B. 1, wenn eine Bewegung
vorhanden ist. Dieser Wert wird folgendermaßen erzeugt:
Der Ausgang des Vergleichers 4 liefert das Signal M
und legt ihn an den Eingang eines Speichers 13 an, der
das Signal um eine Periode T verzögert als Signal M
an seinem Ausgang abgibt. Ein Speicher 14 verzögert das
Signal M um eine Zeitspanne, die äquivalent einer
Zeile minus einem Punkt ist, und gibt das Signal M
ab. Die Speicher 13 und 14 empfangen ein Taktsignal HP 1
der Periode T. Die Daten werden bei jeder Periode um
eine Stufe verschoben.
Jede Zonennummer ist durch eine Adresse gebildet, die
sich auf einen Speicher bezieht, weshalb im folgenden
die Begriffe "Zonennummer" und "Adresse" in gleicher
Bedeutung verwendet werden.
Eine Einrichtung 5, die als Adressen- und Zustandsgenerator
bezeichnet wird, ordnet jedem Punkt, gleich ob
er bewegt ist oder nicht, eine Zonennummer zu und bestimmt
den Zustand jeder Zone zu jedem Zeitpunkt. Bei
der betrachteten Anwendung enthält der Zustandsvektor
einer Zone nur eine Komponente, bei der es sich um die
Anzahl von Punkten handelt, die in der Zone enthalten
sind. Die Einrichtung 5 umfaßt zwei Eingangsanschlüsse
27, 28 sowie zwei Ausgangsanschlüsse 30, 31.
Der Zustand jeder Zone wird in einem Speicher 6 gespeichert,
der als Zustandsspeicher bezeichnet wird. Wie
bereits bei der Erläuterung des Verfahrens angegeben
wurde, wird der Zustandsspeicher über einen Adressenspeicher
7 adressiert. Ein Adresseneingang des Speichers
7 ist mit dem Ausgang einer "Weiche" 9 verbunden, ein
Dateneingang ist mit dem Anschluß 31 verbunden, ein
Datenausgang mit dem Anschluß 28, ein Schreibsteuereingang
mit dem Taktsignal HP 5, ein erster Lesesteuereingang
mit einem Taktsignal HP 3 und ein zweiter Lesesteuereingang
mit dem Taktsignal HP 7 verbunden. Die Weiche bzw.
der Umschalter 9 umfaßt einen ersten Eingang, der mit dem
Ausgang eines Umschalters 11 verbunden ist, sowie einen
zweiten Eingang, der mit einem ersten Ausgang eines
Speichers 8 verbunden ist, und einen Steuereingang, an
den ein Logiksignal C 1 angelegt ist. Der Umschalter 11
umfaßt einen ersten, mit dem Anschluß 31 verbundenen Eingang,
einen zweiten, mit einem zweiten Ausgang des Speichers
8 verbundenen Eingang und einen Steuereingang, der
ein Logiksignal C 8 empfängt. Der Speicher 8 empfängt die
von dem Anschluß 31 gelieferten Daten und gibt sie zum
einen auf seinem ersten Ausgang mit einer Verzögerung
wieder, die p Zeilen entspricht, und zum anderen auf
einem zweiten Ausgang mit einer Verzögerung ab, die einer
Zeile entspricht. Der Speicher 8 besitzt einen Steuereingang,
an den das Taktsignal HP 1 angelegt ist. Der Zustandsspeicher
6 umfaßt einen Adresseneingang, der mit
dem Ausgang eines Umschalters 10 verbunden ist, welcher
zwei Eingänge aufweist. Der erste Eingang ist mit dem
Datenausgang des Adressenspeichers 7 verbunden, während
sein zweiter Eingang mit dem Ausgangsanschluß 31 der
Einrichtung 5 verbunden ist. Die Stellung des Umschalters
10 wird durch ein Logiksignal C 7 gesteuert, das an einen
Steuereingang angelegt ist. Der Zustandsspeicher 6 umfaßt
einen Dateneingang, der mit dem Ausgangsanschluß 30 der
Einrichtung 5 verbunden ist, einen Schreibsteuereingang,
an den ein Taktsignal HP 6 angelegt ist, einen ersten
Lesesteuereingang, der ein Taktsignal HP 4 empfängt, einen
zweiten Lesesteuereingang, der ein Taktsignal HP 8 empfängt,
sowie einen Ausgang, der zum einen mit dem Eingangsanschluß
27 der Einrichtung 5 und zum anderen mit einem Eingang
eines Registers 40 verbunden ist. Dieses Register
umfaßt einen Steuereingang, welcher das Taktsignal HP 9
empfängt, und einen Ausgang, der mit einem Eingang eines
Schwellwertvergleichers 41 verbunden ist, der ein Logiksignal
an einem Ausgangsanschluß 43 abgibt, welcher den
Ausgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet, und
zwar über eine Filtereinrichtung 42.
Es gibt zwei Verarbeitungsphasen:
- - Die erste besteht darin, daß der laufende Punkt verarbeitet wird, um einen Zonennummernwert AD zu erzeugen, welcher dem laufenden Punkt zugeordnet ist, diesen Wert in dem Speicher 8 zu speichern, der eine Verzögerung von p Zeilen aufweist und einen Wartespeicher bildet, und den Inhalt des Adressenspeichers 7 sowie des Zustandsspeichers 6 zu aktualisieren.
- - Die zweite Verarbeitungsphase betrifft den getesteten Punkt: Der Zonennummernwert AD, der von dem Speicher 8 mit einer Verzögerung um p Zeilen geliefert wird, wird durch den Umschalter 9 zum Adresseneingang des Speichers 7 geführt. Dieser Speicher adressiert den Zustandsspeicher 6 über den Umschalter 10. Aus diesem Speicher wird dann die Anzahl N t von Punkten ausgelesen, die in der Zone des getesteten Punktes enthalten sind. Während der Verzögerung von p Zeilen nimmt die Anzahl von Punkten dieser Zone zu, wenn es sich nicht um eine Störzone handelt. Die Anzahl von Punkten wird in dem Register 40 mittels Freigabe durch das Taktsignal HP 9 gespeichert und anschließend an den Vergleicher 41 angelegt, der ein Logiksignal MV erzeugt, das z. B. gleich 0 ist, wenn die Zone eine Anzahl von Punkten enthält, die geringer als ein fester Wert h ist. Dieses Signal MV wird an Filtereinrichtungen 42 angelegt, welche die Erfassung von isolierten feststehenden Punkten in einer Zone bewegter Punkte neutralisiert. Der Ausgang dieser Filtereinrichtung 42 speist den Ausgangsanschluß 43 der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Logiksignal MVF, das z. B. gleich 1 ist, wenn der getestete Punkt nach dem Filtern eine Bewegung aufweist, die nicht auf Rauschen bzw. Störeinflüsse zurückzuführen ist.
Um Bewegungen, die auf Rauschen beruhen, nicht zu erfassen,
werden die Parameter p und h vorzugsweise folgendermaßen
gewählt:
1 < h < 3 p
Zum Beispiel h = 8 für p = 4.
Fig. 14 zeigt ein Übersichtsschaltbild der Adressen- und
Zustands-Generatoreinrichtung 5. Ihr Eingangsanschluß 27
empfängt einen Wert, der aus dem Zustandsspeicher 6 ausgelesen
wird, und überführt ihn zum Eingang eines Registers
35. Der Eingangsanschluß 28 empfängt einen Wert,
der aus dem Adressenspeicher 7 ausgelesen wird, und überführt
ihn zum Eingang eines Registers 34. Die Register 34
und 35 sind Pufferregister, die durch das Taktsignal HP 4
bzw. HP 5 gesteuert sind. Der Ausgangsanschluß 30 der Einrichtung
5 ist mit dem Ausgang D eines Umschalters 26
verbunden, während der Ausgangsanschluß 31 mit einem
Ausgang C des Umschalters 26 verbunden ist. Diese beiden
Ausgangsanschlüsse liefern den aktualisierten Wert N a
der Anzahl von Punkten der Zone, welcher der laufende
Punkt zugeordnet ist, bzw. den Wert AD der Nummer dieser
Zone.
Es wird nun die Arbeitsweise der Einrichtung 5 beschrieben,
wobei die Funktion des Umschalters 26 sowie eines
Umschalters 22 betrachtet wird, bei denen es sich um wesentliche
Elemente der Einrichtung 5 der beschriebenen
Ausführungsform handelt. Die Weiche bzw. der Umschalter
26 ist ein zweipoliger Schalter mit drei Stellungen. In
der ersten Stellung ist der Ausgang C mit einem Eingang l
verbunden, während der Ausgang D mit einem Eingang o verbunden
ist. In der zweiten Stellung ist der Ausgang C mit
einem Eingang m verbunden, während der Ausgang D mit einem Eingang
q verbunden ist. In der dritten Stellung ist der Ausgang
C mit einem Eingang n und der Ausgang D mit einem Eingang
r verbunden. Diese drei Stellungen werden durch ein
Steuersignal C 5 ausgewählt. Der Eingang n empfängt dauernd
den Wert 0; der Eingang q empfängt dauernd den
Wert 1; der Eingang r empfängt dauernd den Wert 0. Die
Weiche bzw. der Umschalter 22 ist ebenfalls ein Schalter
mit zwei Polen und drei Stellungen. In der ersten Stellung
ist ein Ausgang A mit einem Eingang a und ein Ausgang
B mit einem Eingang d verbunden. In der zweiten
Stellung ist der Ausgang A mit einem Eingang b und der
Ausgang B mit einem Eingang e verbunden. In der dritten
Stellung ist der Ausgang A mit einem Eingang c und der
Ausgang B mit einem Eingang f verbunden. Diese drei
Stellungen werden durch ein Steuersignal C 4 ausgewählt,
das durch die Steuereinrichtung 15 geliefert wird, sowie
durch ein Logiksignal, das von einem Vergleicher 19 abgegeben
wird.
Zwei Register 16, 17 sind mit ihren Eingängen an den
Ausgang C bzw. D des Umschalters 26 angeschlossen, während
ihr Steuereingang das Taktsignal HP 1 empfängt. Der Ausgang
des Registers 16 gibt ein Signal des Wertes AD E an
die Eingänge a und b des Umschalters 22 und an einen
ersten Eingang des Vergleichers 19 ab. Der Ausgang des
Registers 17 gibt ein Signal des Wertes N E zum einen an
den Eingang d des Umschalters 22 und zum anderen an den
ersten Eingang eines Addierers 18 ab. Der Ausgang des
Registers 34 liefert ein Signal des Wertes AD E , das zum
einen an den Eingang c des Umschalters 22 und zum anderen
an einen zweiten Eingang des Vergleichers 19 sowie an
einen Eingang einer Torschaltung 20 angelegt ist. Der
Ausgang des Registers 35 gibt ein Signal des Wertes N E
an einen zweiten Eingang des Addierers 18 und an einen
Eingang f des Umschalters 22 ab. Der Ausgang des Addierers
18 ist mit dem Eingang e des Umschalters 22 verbunden.
Der Ausgang des Vergleichers 19 ist in der angegebenen
Weise mit einem Steuereingang des Umschalters 22 und ferner
mit einem ersten Steuereingang der Torschaltung 20
verbunden. Die Torschaltung 20 umfaßt einen zweiten
Steuereingang, an den ein Steuersignal C 2 angelegt ist.
Der Ausgang der Torschaltung 20 speist über einen Anschluß
32 einen Eingang eines Generators 25 für verfügbare
Adressen. Dieser Generator 25 umfaßt zwei Steuereingänge,
von denen der eine, nämlich der Eingangsanschluß
24, ein Steuersignal C 3 und der andere, nämlich
ein Eingangsanschluß 36, ein Steuersignal C 6 empfängt.
Der Ausgang des Generators 25 für verfügbare Adressen
speist über einen Ausgangsanschluß 33 den Eingang m des
Umschalters 26. Der Eingang l des Umschalters 26 ist
mit dem Ausgang A des Umschalters 22 verbunden, während
der Eingang o des Umschalters 26 mit dem Ausgang eines
Addierers 23 verbunden ist. Der Addierer 23 umfaßt einen
mit dem Ausgang B des Umschalters 22 verbundenen Eingang
und addiert eine Einheit zu dem Wert, der von diesem
Ausgang B abgegeben wird.
Die folgende Beschreibung betrifft die Funktion der erfindungsgemäßen
Vorrichtung während der Verarbeitung des
laufenden Punktes sowie anschließend während der Verarbeitung
des getesteten Punktes. Ferner wird das Zeitdiagramm
der Taktsignale erläutert, durch die diese Verarbeitungsschritte
synchronisiert werden.
In allen Fällen, einschließlich desjenigen Falles, wo der
laufende Punkt stillsteht, werden folgende Operationen
durchgeführt:
- - Unter Steuerung des Taktsignals HP 1 werden die Daten in den Speichern 8, 13 und 14 verschoben (Fig. 13), und die Register 16 und 17 speichern die Nummer AD sowie die Anzahl von Punkten N a derjenigen Zone, welcher der vorausgehende laufende Punkt zugewiesen wurde; sie bilden die Nummer bzw. Anzahl von Punkten der Zone des linken Punktes für den nächsten laufenden Punkt.
- - Die Steuereinrichtung 15 erzeugt die Steuersignale C 4, C 5, C 1, C 7 und C 8, durch die die Umschalter 22, 26, 10 und 11 in Abhängigkeit von dem angetroffenen Fall synchron mit den Taktsignalen eingestellt werden.
- - Die Taktsignale HP 3 und HP 4 lösen das Auslesen aus dem Adressenspeicher 7 und aus dem Zustandsspeicher 6 aus.
- - Die Taktsignale HP 5 und HP 6 lösen das Einschreiben in den Adressenspeicher 7 bzw. in den Zustandsspeicher 6 aus, um ihren Inhalt zu aktualisieren.
- - Die Taktsignale HP 7 und HP 8 lösen das Auslesen der aktualisierten Nummer und Anzahl von Punkten N t der Zone des getesteten Punktes aus.
- - Nach der Verarbeitung des laufenden Punktes und des getesteten Punktes werden die Daten der Speicher 2 und 3 (Fig. 13) um eine Reihe verschoben, um den nächsten Punkt unter Steuerung des Taktsignals HP 9 zu verarbeiten.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch
neun aufeinanderfolgende Taktsignale HP 1, . . ., HP 9 getaktet.
Die Steuersignale C 3, C 1 und C 7 hängen nur von der
Zeit ab. Die Steuersignale C 4, C 5, C 6 und C 8 hängen nicht
nur von dem betrachteten Zeitpunkt, sondern auch von dem
Zustand des laufenden Punktes und der Nachbarpunkte ab.
Die acht möglichen Fälle sind die folgenden:
Im Fall Nr. 1 absorbiert die Zone des linken Punktes die
Zone des darüber befindlichen Punktes, wenn ihre Nummern
verschiedene Werte aufweisen, und der laufende Punkt wird
der aus der Vereinigung resultierenden Zone zugewiesen.
Im entgegengesetzten Falle wird der laufende Punkt der
Zone des linken Punktes zugewiesen. Das Taktsignal HP 1
verursacht eine Verschiebung der Daten in den Speichern
8, 13 und 14 sowie die Speicherung der Zonennummer des
zuvor verarbeiteten Punktes in den Registern 16 und 17,
ebenso wie der Anzahl von Punkten, die zu dieser Zone gehören,
wobei diese Werte die Zonennummern AD E desjenigen
Punktes, der sich links von dem zu verarbeitenden laufenden
Punkt befindet, und den Wert N E der Anzahl von Punkten
der Zone des linken Punktes bilden. Unter der Wirkung des
Taktsignals HP 2 erzeugt die Steuereinrichtung 15 ein
Steuersignal C 1, welches den Umschalter 9 in seine erste
Stellung bringt, und ein Steuersignal C 8, das den Umschalter
11 in seine zweite Stellung bringt. Diese Umschalter
9 und 11 übertragen zu dem Adresseneingang des Adressenspeichers
7 einen Wert AD, den die Zonennummer des
darüber befindlichen Punktes hatte, als der darüber befindliche
Punkt ihr zugeordnet wurde, wobei es sich also
um einen nicht aktualisierten Wert handelt. Das Taktsignal
HP 3 veranlaßt das Auslesen des aktualisierten
Wertes AD E der Zonennummer des darüber liegenden Punktes
aus dem Adressenspeicher 7. Unter der Wirkung des Taktsignals
HP 3 erzeugt die Steuereinrichtung 15 ein Signal
C 7, das den Umschalter 10 in seine erste Stellung bringt.
Dieser Umschalter 10 überträgt den Wert AD E zu dem Adresseneingang
des Zustandsspeichers 6. Das Taktsignal HP 4
veranlaßt das Auslesen des Wertes N E , also der Anzahl
von Punkten, die in der Zone des darüber liegenden
Punktes enthalten sind. Die Werte AD E und N E werden an
den Eingang des Registers 34 bzw. des Registers 35 angelegt
und in diesen Registern unter der Wirkung des Taktsignals
HP 4 bzw. HP 5 gespeichert. Unter der Wirkung des
Taktsignals HP 4 erzeugt die Steuereinrichtung 15 die
Logiksignale C 4 und C 5, durch die der Umschalter 22 in
seine zweite Stellung und der Umschalter 26 in seine
erste Stellung gebracht wird. Die Werte AD E′ und AD E
werden an die beiden Eingänge des Vergleichers 19 angelegt.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist dann unterschiedlich, je nachdem, ob die Werte gleich
oder verschieden sind.
- - Wenn diese Werte verschieden sind, liefert der Vergleicher 19 ein Logiksignal, durch das die Torschaltung 20 freigegeben wird, um die Wiederverwendung der Adresse AD E′ zu ermöglichen, bei dem es sich um die Nummer der absorbierten Zone handelt. Der Wert AD E′ wird über die Umschalter 22 und 26 übertragen und bildet den Wert AD, d. h. die Nummer derjenigen Zone, der der laufende Punkt zugeordnet wird. Diese Nummer wird über den Anschluß 31 zum Dateneingang des Speichers 7 überführt. Unter der Wirkung des Taktsignals HP 4 erzeugt die Steuereinrichtung 15 die Logiksignale C 8 und C 1, durch die der Umschalter 11 in seine zweite und der Umschalter 9 in seine erste Stellung gebracht wird. Der Adresseneingang des Adressenspeichers 7 empfängt auf diese Weise den Wert AD der Zonennummer derjenigen Zone, die dem darüber liegenden Punkt zugeordnet wurde. Das Taktsignal HP 5 veranlaßt das Einschreiben des Wertes AD E′ , d. h. des aktualisierten Wertes der Zonennummer des darüber liegenden Punktes, an der Adresse des Wertes AD. Der Addierer 18 bildet die Summe der Werte N E und N E′ . Der Wert dieser Summe wird über den Umschalter 22 zum Eingang des Addierers 23 überführt. Der Wert N a = N E + N E′ + 1 wird über den Umschalter 26 zum Ausgangsanschluß 30 geführt. Dieser Wert bildet den aktualisierten Wert der Anzahl von Punkten, die in der Zone des linken Punktes nach Absorbieren der Zone des darüber liegenden Punktes enthalten sind. Die Zahl N a wird an den Dateneingang des Zustandsspeichers 6 angelegt. Unter der Wirkung des Taktsignals HP 5 erzeugt die Steuereinrichtung 15 ein Logiksignal C 7, durch das der Umschalter 10 in seine zweite Stellung gebracht wird, wobei dieser Umschalter dann den aktualisierten Wert AD E der Zonennummer des darüber liegenden Punktes an den Adresseneingang des Zustandsspeichers 6 anlegt. Das Taktsignal HP 6 verursacht das Einschreiben des aktualisierten Wertes N a an der Adresse, die durch den aktualisierten Wert AD E gebildet ist.
- - Wenn die Werte AD E und AD E′ verschieden sind, liefert der Vergleicher 19 ein Logiksignal, durch das die Torschaltung 20 gesperrt wird, um die Verwendung des Wertes AD E als verfügbare Adresse zu verhindern, und bringt den Umschalter 22 in seine erste Stellung. Der Funktionsablauf ist in diesem Fall analog demjenigen des Falles Nr. 2, der im folgenden erläutert wird.
In diesem Fall Nr. 2 wird der laufende Punkt der Zone des
linken Punktes zugeordnet. Die Taktsignale HP 3 und HP 4
veranlassen das Auslesen aus dem Speicher 6 und aus dem
Speicher 7, was in diesem Fall nicht von Nutzen ist.
Unter der Wirkung des Taktsignals HP 4 erzeugt die Steuereinrichtung
15 Logiksignale C 1 und C 8, durch die die Umschalter
9 und 11 in ihre erste Stellung gebracht werden.
Der vom Anschluß 31 gelieferte Wert AD E wird auf diese
Weise zum einen an den Adresseneingang und zum anderen
an den Dateneingang des Adressenspeichers 7 angelegt.
Unter der Wirkung des Taktsignals HP 7 wird der Wert AD E
an der Adresse AD E eingeschrieben, was nicht von Nutzen
ist. Der vom Ausgang des Registers 17 gelieferte Wert N E
wird über den Umschalter 26 dem Addierer 22 zugeführt,
der um eine Einheit hochaddiert. Die auf diese Weise
aktualisierte Anzahl von Punkten wird durch den Umschalter
26 und über den Ausgangsanschluß 30 zum Dateneingang
des Zustandsspeichers 6 geleitet. Unter der Wirkung
des Taktsignals HP 5 erzeugt die Steuereinrichtung 15
ein Signal C 7, durch das der Umschalter 10 in seine
zweite Stellung gebracht wird. Der vom Anschluß 31 abgegebene
Wert AD E wird auf diese Weise zum Adresseneingang
des Zustandsspeichers 6 überführt. Unter der Wirkung
des Taktsignals HP 6 wird der aktualisierte Wert N a an
der Adresse mit dem Wert AD E eingeschrieben.
Im Fall Nr. 3, der Verlängerung der Zone des darüber
liegenden Punktes, löst das Taktsignal HP 2 die Steuersignale
C 1 und C 8 aus, um den Umschalter 9 in seine erste
und den Umschalter 11 in seine zweite Stellung zu bringen.
Die Umschalter 11 und 9 überführen den Wert AD der
Zonennummer, die dem darüber liegenden Punkt zugeordnet
wurde, zum Adresseneingang des Adressenspeichers 7. Das
Taktsignal HP 3 veranlaßt ein Auslesen aus dem Adressenspeicher
7 an der Adresse des Wertes AD, und der ausgelesene
Wert, nämlich AD e , wird über den Anschluß 28
dem Register 34 zugeführt. Das Taktsignal HP 4 veranlaßt
die Speicherung des Wertes AD E im Register 34. Zum anderen
wird der Wert AD E′ über den Umschalter 10 zu dem
Adresseneingang des Zustandsspeichers 6 geführt, während
der Umschalter 10 durch ein Signal C 7 in seine erste
Stellung gebracht wird, das durch das Taktsignal HP 3
ausgelöst wird. Das Taktsignal HP 4 veranlaßt das Auslesen
aus dem Zustandsspeicher 6 an der Adresse des Wertes
AD E′ . Der ausgelesene Wert N E′ wird über den Anschluß
27 zu dem Register 35 befördert und in diesem Register
unter der Wirkung des Taktsignals HP 5 gespeichert. Unter
der Wirkung des Taktsignals HP 4 erzeugt die Steuereinrichtung
die Logiksignale C 4 und C 5, durch welche der
Umschalter 22 in seine dritte und der Umschalter 26 in
seine erste Stellung gebracht wird. Der vom Ausgang des
Registers 34 abgegebene Wert AD E′ wird über die Umschalter
22, 26 und den Anschluß 31 zu dem Dateneingang des
Adressenspeichers 7 befördert. Der aus dem Speicher 8
ausgegebene Wert AD wird über die Umschalter 11 und 9
zum Adresseneingang des Adressenspeichers 7 übertragen,
wobei diese Umschalter durch die Signale C 8 und C 1 in
die zweite bzw. in die erste Stellung gebracht werden
und diese Logiksignale durch das Taktsignal HP 4 ausgelöst
werden. Das Taktsignal HP 5 veranlaßt das Einschreiben
des Wertes AD E′ an der Adresse des Wertes AD des
Adressenspeichers, der seinen Inhalt nicht verändert.
Der vom Ausgang des Registers 35 abgegebene Wert N E′ wird
über den Umschalter 22 dem Addierer 23 zugeführt, der
um eine Einheit hochzählt, und wird dann über den Umschalter
26 und den Anschluß 30 dem Dateneingang des
Zustandsspeichers 6 zugeführt. Der von dem Anschluß 31
abgegebene Wert AD E′ wird dem Adresseneingang des Zustandsspeichers
6 über den Umschalter 10 zugeführt, der
unter der Steuerung eines Signals C 7, das durch das Taktsignal
HP 5 ausgelöst wird, in seine zweite Stellung gebracht
ist. Das Taktsignal HP 6 veranlaßt das Einschreiben
des aktualisierten Wertes N E′ an der Adresse des
Wertes AD E′ .
In dem Fall Nr. 4, d. h. der Bildung einer neuen Zone,
veranlassen die Taktsignale HP 3 und HP 4 das Auslesen aus
dem Zustandsspeicher 6 bzw. Adressenspeicher 7, was in
diesem Falle ohne Nutzen ist. Der Umschalter 26 wird
durch ein Signal C 5, das durch das Taktsignal HP 4 ausgelöst
wird, in seine zweite Stellung gebracht. Der Generator
25 für verfügbare Adressen liefert an seinem Ausgangsanschluß
33 den Wert AD I einer verfügbaren Adresse,
wobei dieser Wert über den Umschalter 26 und den Anschluß
31 zu dem Dateneingang des Adressenspeichers 7
überführt wird. Unter der Wirkung des Taktsignals HP 4
werden die Umschalter 11 und 9 jeweils in ihre erste
Stellung gebracht und übertragen so den Wert AD I zu dem
Adresseneingang des Adressenspeichers 7. Das Taktsignal
HP 5 veranlaßt das Einschreiben des Wertes AD I an der
Adresse AD I des Adressenspeichers 7. Der Ausgang D des
Umschalters 26 liefert über den Ausgangsanschluß 30 einen
Wert N a = 1 zum Dateneingang des Zustandsspeichers 6.
Der durch das Signal C 7, welches durch das Taktsignal
HP 5 ausgelöst wird, in seine zweite Stellung gebrachte
Umschalter 10 überträgt den Wert AD I zum Adresseneingang
des Zustandsspeichers 6. Das Taktsignal HP 6 veranlaßt
das Einschreiben des Wertes 1 an die Adresse AD I .
In den Fällen Nr. 5, 6, 7 und 8 ist der laufende Punkt
stillstehend und wird einer fiktiven Zone zugeordnet,
deren Nummer 0 ist und deren Punktezahl 0 beträgt. Das
Taktsignal HP 4 löst ein Signal C 5 aus, durch das der
Umschalter 26 in seine dritte Stellung gebracht wird.
Die Taktsignale HP 3 und HP 4 veranlassen ein Auslesen aus
dem Adressenspeicher 7 und dem Zustandsspeicher 6, was
ohne Nutzen ist. Die Umschalter 11 und 9 werden durch
die Signale C 8 und C 1, jeweils unter der Wirkung des
Taktsignals HP 4, in ihre erste Stellung gebracht. Der
Ausgang D des Umschalters 26 liefert einen Wert AD = 0,
der über den Ausgangsanschluß 31 zum Dateneingang des
Adressenspeichers 7 und zum Adresseneingang dieses Speichers
über die Umschalter 11 und 9 befördert wird. Das
Taktsignal HP 5 veranlaßt das Einschreiben eines Wertes 0
an der Adresse 0 des Speichers 7, wodurch dessen Inhalt
nicht verändert wird. Der durch ein Signal C 7, das durch
das Taktsignal HP 5 ausgelöst wird, in seine zweite Stellung
gebrachte Umschalter 10 überträgt den Wert AD = 0
zum Adresseneingang des Zustandsspeichers 6. Der Ausgang
D des Umschalters 26 liefert einen Wert N a = 0, der über
den Anschluß 30 zum Dateneingang des Zustandsspeichers 6
überführt wird. Das Taktsignal HP 6 veranlaßt dann das
Einschreiben eines Wertes 0 an der Adresse 0 dieses Speichers,
wodurch dessen Inhalt nicht verändert wird.
Die Verarbeitung des getesteten Punktes ist unabhängig
von der Verarbeitung des laufenden Punktes und geschieht
unter der Wirkung der Taktsignale HP 7, HP 8 und HP 9. Unter
der Wirkung der Taktsignale HP 6 und HP 7 erzeugt die
Steuereinrichtung 15 die Signale C 1 und C 7, wodurch der
Umschalter 9 in seine zweite und der Umschalter 10 in
seine erste Stellung gebracht wird. Der Speicher 8 liefert
einen Wert AD an seinem zweiten Ausgang, wobei
dieser Wert um p Zeilen verzögert ist und dem nicht
aktualisierten Wert der Zonennummer entspricht, welcher
der getestete Punkt zugeordnet war, als er als laufender
Punkt verarbeitet wurde. Der Wert AD wird über den
Umschalter 9 zum Adresseneingang des Adressenspeichers 7
überführt.
Das Taktsignal HP 7 veranlaßt dann das Auslesen aus dem
Speicher 7 an der Adresse AD. Der aktualisierte Zonennummernwert,
der durch dieses Auslesen geliefert wird,
wird über den Umschalter 10 zum Adresseneingang des Zustandsspeichers
6 überführt. Das Taktsignal HP 8 veranlaßt
das Auslesen der Zahl N t von Punkten, die in der Zone des
getesteten Punktes enthalten sind, aus diesem Speicher.
Dieser Wert wird in dem Register 40 gespeichert, wenn
dieses das Taktsignal HP 9 empfängt. Der Wert N t wird mit
dem Schwellwert h des Vergleichers 41 verglichen. Das
von diesem gelieferte Logiksignal wird durch die Filtereinrichtung
gefiltert, welche diejenigen Werte ausliefert,
die unbewegten isolierten Punkten entsprechen. Der Ausgang
der Filtereinrichtung 42 speist den Ausgangsanschluß
43 der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Logiksignal,
das für einen Punkt, dessen Bewegung nicht auf
Rauschen beruht, z. B. den Wert 1 hat.
Fig. 16 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Generators
25 für verfügbare Adressen. Der Eingangsanschluß 32 empfängt
entweder eine Adresse AD E′ , die verfügbar ist, weil
die diese Nummer tragende Zone durch eine andere Zone
absorbiert wurde, oder aber eine Adresse 0, wenn die
Torschaltung 20 gesperrt ist. Dieser Datenwert wird dem
Eingang eines Verschiebespeichers 37 zugeführt, der ihn
um p Zeilen verzögert. Die Verschiebung wird durch das
Taktsignal HP 5 gesteuert. Am Ausgang dieses Speichers
liefert ein Vergleicher 38 ein Logiksignal, das z. B.
gleich 1 ist, wenn der Datenwert von 0 verschieden ist.
Dieses Logiksignal gibt dann die Torschaltung 41 frei,
die es dem Taktsignal HP 6 gestattet, das Einschreiben
des Datenwertes in einem Stapelspeicher 39 auszulösen.
In diesem Speicher werden die Daten, die als letzte eingeschrieben
wurden, als erste ausgelesen. Der um p verzögernde
Speicher 37 ermöglicht es, Gewißheit darüber zu
erlangen, daß die Adressen der absorbierten Zonen tatsächlich
verfügbar sind. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
betrifft die Verarbeitung nur p Zeilen, die
dem laufenden Punkt vorausgehen. Die Adressen der vor
der Verarbeitung dieser p Zeilen absorbierten Zonen sind
also verfügbar. Wenn keine wiederzuverwendenden Adressen
vorhanden sind, speichert der Speicher 37 den Wert 0,
der dann durch den Vergleicher 38 eliminiert wird, welcher
das Einschreiben dieses Wertes in den Stapelspeicher
39 verhindert. Aus diesem Speicher wird nur ausgelesen,
wenn eine neue Zone geschaffen wird (Fall 4). In
diesem Falle liefert die Steuereinrichtung 15 über einen
Eingangsanschluß 36 ein Steuersignal C 6, durch das eine
Torschaltung 45 freigegeben wird, um einen Taktimpuls HP 4
durchzulassen. Dieser veranlaßt das Auslesen des letzten
eingeschriebenen Datenwertes aus dem Stapelspeicher zur
Abgabe über den Ausgangsanschluß 33 des Generators 25
für verfügbare Adressen.
Am Anfang der Verarbeitung eines Bildes erzeugt die Verarbeitungseinrichtung
15 ein Signal C 3, das dem Generator
25 über den Eingangsanschluß 24 zugeführt wird, um den
Stapelspeicher 39 zu initiieren, indem eine Adressensammlung
eingeladen wird, die durch die Adressen des
Adressenspeichers 7 gebildet ist. Ferner setzt das Steuersignal
C 3 den Inhalt des Speichers 37, der um p Zeilen
verzögert, auf 0 zurück.
Die auf den Schwellenwertvergleicher folgende Filtereinrichtung
42, bei der es sich um eine wahlweise vorgesehene
Verbesserung der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt,
ermöglicht es, das Logiksignal MV zu filtern.
Dieses hat z. B. den Pegel 1, wenn der Punkt mit dem Index
n auf der Zeile mit dem Index j-p in Bewegung ist. Bei
bestimmten Anwendungen, insbesondere dem Aufsuchen von
Zonenkonturen, ist es vorteilhaft, stillstehende isolierte
Punkte in einer Zone von bewegten Punkten zu eliminieren.
Fig. 17 zeigt einen solchen Fall: Ein stillstehender
und isolierter Punkt 51 befindet sich im Inneren einer
Zone 52 von bewegten Punkten. Fig. 18 zeigt die Zone 52
nach der Eliminierung des stillstehenden Punktes 51. Die
Außenkonturen der Zone 52 sind unverändert.
Fig. 19 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Filtereinrichtung
42. Bei diesem Beispiel eliminiert die Vorrichtung
42 die isolierten Punkte oder stillstehenden isolierten
Punktepaare. Ein Eingangsanschluß 44 empfängt das Signal
MV aus dem Vergleicher 41. Das Signal wird in einem
Register 53 um eine Periode T und dann in einem Register
54 um eine weitere Periode T verzögert. Diese beiden
Register werden durch das Taktsignal HP 1 gesteuert. Das
Signal MVk, die von den Registern
53 bzw. 54 abgegeben werden, speisen die beiden Eingänge
einer OR-Schaltung 45, deren Ausgang mit einem ersten
Eingang einer AND-Schaltung 46 verbunden ist, die zwei
Eingänge aufweist. Der Ausgang dieser Schaltung speist
den ersten Eingang einer OR-Schaltung 47, deren zweiter
Eingang durch das Signal MV gespeist ist, das von dem
Register 54 abgegeben wird. Der Ausgang der OR-Schaltung
47 ist an ein Filter 48 angeschlossen, das die kurzzeitigen
Signale eliminiert, deren Dauer wesentlich kürzer ist
als die Periode T. Der Ausgang des Filters 48 liefert zum
einen an den Ausgangsanschluß 43 der erfindungsgemäßen
Vorrichtung und zum anderen an den Eingang eines Registers
49 ein Logiksignal MV, bei dem es sich um das gefilterte
Signal MV handelt. Das Register 49 verzögert das
Signal um eine Dauer T und überträgt es dann zu dem zweiten
Eingang der AND-Schaltung 46. Der Takteingang des
Registers 49 wird von dem Taktsignal HP 1 angesteuert.
Die nachstehende Wahrheitstabelle gibt die Funktion der
Filtereinrichtung 42 an. Es ist zu beachten, daß diese
die Detektion von isolierten bewegten Punkten (fünfte
Zeile der Wahrheitstabelle) nicht unterdrückt. Der Zustand
des laufenden betrachteten Punktes ist in der zweiten
Spalte angegeben. Diejenigen Fälle, in denen die Filterung
eine Wirkung zeigt, sind eingerahmt.
In der dritten und vierten Zeile, in denen MV =
MVk = 1, gleicht der Fall demjenigen
eines Paares von stillstehenden umgebenen Punkten. In
Wirklichkeit können sie nicht umgeben sein, denn wenn
MV gleich 1 gewesen war, so hätte die vorausgehende
Verarbeitung, bezüglich der Filterung von MV, den
Wert MV von 0 auf 1 verändert.
Die Filtereinrichtung 42 kann Abwandlungen erfahren, insbesondere
durch Anwendung eines ROM-Speichers, der gemäß
der obigen Wahrheitstabelle programmiert ist.
Gleich in welchem Falle, auch bei einem stillstehenden
laufenden Punkt, werden die Taktsignale erzeugt. In bestimmten
Fällen steuern sie ein unnötiges Auslesen oder
Einschreiben in den Speichern, was jedoch nicht von Nachteil
ist.
Fig. 15 zeigt das Zeitdiagramm eines Beispiels von Taktsignalen.
Es gibt insgesamt neun Taktperioden T, die jeweils
um T/3 verschoben sind. Die Periode T ist durch
den Bildanalyserhythmus festgelegt. Die Technologie der
Bauteile, bei diesem Beispiel die TTL-Technologie, begrenzt
die maximale Taktfrequenz. Die in diesem Beispiel
angewendete Lösung besteht darin, zum einen die Taktsignale
so zu verschieben, daß während der Periode T die
Taktgeber drei Impulse abgeben, und zum anderen alle drei
Verarbeitungen parallel durchzuführen, die a priori
sequentiell sind. Während einer Periode T, die vom Zeitpunkt
t n bis t n+1 andauert, steuern die Taktimpulse HP 1,
HP 2 und HP 3 den ersten Teil der Verarbeitung des laufenden
Punktes des Index n +1, während die Impulse der Taktgeber
HP 4, HP 5 und HP 6 den zweiten Teil der Verarbeitung
des vorausgehenden Punktes steuern, der den Index n
trägt, während die Taktimpulse HP 7, HP 8 und HP 9 den
dritten Teil der Verarbeitung des laufenden Punktes mit
dem Index n-1 sowie des zugeordneten getesteten Punktes
steuern. Die Verarbeitung eines Punktes dauert drei
Perioden, aber alle drei Punkte werden quasi gleichzeitig
verarbeitet. Die Taktgeber sind so zugeordnet, daß ein
Speicher nicht gleichzeitig durch zwei Taktgeber gesteuert
werden kann. Zum anderen werden die Steuersignale C 1
und C 8 durch die Taktgeber HP 2, HP 4 und HP 6 ausgelöst,
welche den Speicher 7 nicht steuern. Das Steuersignal C 7
wird durch die Taktsignale HP 3, HP 5 und HP 7 ausgelöst,
welche den Speicher 6 nicht steuern. Auf diese Weise
wird ein Umschalter eingestellt, während der durch ihn
adressierte Speicher nicht arbeitet. Er wird jedoch erst
T Zeiteinheiten vor dem Auslesen bzw. Einschreiben in dem
betroffenen Speicher eingestellt. Bei dem beschriebenen
Beispiel beträgt die Periode T 112 nS. Diese Periode entspricht
der Verarbeitung eines Bildes aus 576 nutzbaren
Zeilen, die jeweils 462 nutzbare Punkte enthalten. Wie
in Fig. 15 sind diejenigen Taktimpulse, die für die Verarbeitung
des laufenden Punktes mit dem Index n verwendet
werden, geschwärzt.
Es ist zu beachten, daß zum Zeitpunkt t n-1 die Verarbeitung
des laufenden Punktes mit dem Index n beginnt,
während das Signal MV, welches den getesteten Punkt
mit dem Index n betrifft, welcher zu der Zeile mit dem
Index j-p gehört, erst zum Zeitpunkt t n+2 verfügbar ist.
Zum anderen wird in dem Speicher 3 (Fig. 13) zum Zeitpunkt
t n-1, der den in Fig. 14 angegebenen Indizes entspricht,
die Helligkeit des Punktes mit dem Index n-2
gespeichert.
Bei anderen Ausführungsformen werden anstelle von verdrahteten
Logikschaltungen programmierte Logikschaltungen
verwendet.
Claims (13)
1. Rekursives Verfahren zur Kennzeichnung von isotropen
Zonen eines Videobildes, wobei eine isotrope Zone
durch einander zugehörige Punkte gebildet ist, die
eine gemeinsame Eigenschaft p aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
daß die folgenden
Schritte ausgeführt werden:
- - Nacheinander wird für jeden Bildpunkt ein Nummernwert bestimmt, der eine Zone bezeichnet, welcher dieser Punkt zugeordnet wird, wobei dieser Wert in Abhängigkeit von den Eigenschaften und den Werten Z und Z′ der Nummern derjenigen Zonen bestimmt wird, zu denen im Zeitpunkt, wo der laufende Punkt einer Zone zugeordnet wird, der Nachbarpunkt des laufenden Punktes, welcher ihm in derselben Zeile vorausgeht, und der Nachbarpunkt, welcher dem laufenden Punkt in der vorausgehenden Zeile entspricht, gehören;
- - jede Zone wird durch einen Zustandsvektor gekennzeichnet, dessen Komponentenwerte von den dieser Zone zugeordneten Punkten abhängen;
- - der Nummernwert und die Werte der Zustandsvektorkomponenten der Zonen werden im Verlaufe der Punktezuordnung aktualisiert, insbesondere um Verschmelzungen von einander zugehörigen Zonen zu berücksichtigen, die durchgeführt werden können, wenn ein Punkt gleichzeitig zwei Zonen zugehörig ist und dieselbe Eigenschaft wie die Punkte dieser beiden Zonen aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
es ferner die folgenden Schritte enthält:
- - Die Werte der Komponenten des Zustandsvektors jeder Zone werden in einem sogenannten Zustandsspeicher gespeichert, dessen Adressen die Zonennummernwerte bilden;
- - die Zonennummernwerte werden in einem sogenannten Adressenspeicher gespeichert, der einen aktualisierten Wert jedem Zonennummernwert, der einem Punkt zugeordnet wurde, zu jedem Zeitpunkt entsprechen läßt, der auf denjenigen Zeitpunkt folgt, wo dieser Punkt einer Zone zugeordnet wurde, um Kenntnis der Werte Z und Z′ zu erhalten, indem die erfolgten Verschmelzungen berücksichtigt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine der Komponenten des Zustandsvektors einer
Zone durch die Anzahl von Punkten, die dieser Zone
zugewiesen sind, gebildet ist, und daß die folgenden
Schritte durchgeführt werden:
- - Die Anzahl von Punkten einer Zone erhält den Wert 1, wenn der erste Punkt dieser Zone zugeordnet wird;
- - die Anzahl von Punkten einer Zone wird um 1 erhöht, wenn ein weiterer Punkt dieser Zone zugeordnet wird;
- - eine Zone erhält den Wert N + N′ + 1, wenn sie aus der Verschmelzung von zwei Zonen resultiert, deren Punktanzahl N bzw. N′ beträgt und die dem laufenden Punkt zugehörig sind, wobei der laufende Punkt der Zone zugewiesen wird, die sich aus der Verschmelzung ergibt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zonennummernwert, der einem Punkt zugeordnet wird,
folgender Zonennummernwert ist:
- - Der einer neuen Zone, wenn die beiden Nachbarpunkte nicht die Eigenschaft P aufweisen;
- - derjenige der Zone des Nachbarpunktes, der die Eigenschaft P aufweist, wenn nur ein Nachbarpunkt mit der Eigenschaft P vorhanden ist;
- - derjenige der einen Zone, zu der die beiden Nachbarpunkte gehören, wenn diese beide die Eigenschaft P aufweisen und aktualisierte Werte Z und Z′ aufweisen, die für ihre Zonennummer identisch sind;
- - derjenige der einen Zone der beiden Nachbarpunkte, wenn diese beide die Eigenschaft P und verschiedene aktualisierte Werte Z und Z′ für ihre Zonennummer aufweisen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
im letztgenannten Falle der Wert Z bzw. Z′ der Zonennummer,
welcher dem laufenden Punkt zugeordnet wird,
auch den aktualisierten Wert der Zonennummer aller
Punkte der beiden Zonen bildet, wobei diese beiden
Zonen in eine einzige verschmolzen sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der aktualisierte Wert der Zonennummer aller Punkte
der Zone, die aus der Verschmelzung von zwei Zonen
resultiert, durch den Wert Z der Zonennummer des Nachbarpunktes
gebildet ist, welcher dem laufenden Punkt
in derselben Zeile vorausgeht.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der aktualisierte Wert der Zonennummer aller Punkte
der Zone, die aus der Verschmelzung der beiden Zonen
resultiert, durch den Wert Z′ der Zonennummer des
Nachbarpunktes in der vorausgehenden Zeile gebildet
ist, wenn der Wert Z der Zonennummer des Nachbarpunktes
in derselben Zeile niemals einer Zone gegeben
wurde, die aus der Verschmelzung von zwei Zonen resultiert
und im entgegengesetzten Falle durch den Wert Z
der Zonennummer des Nachbarpunktes in derselben Zeile
gebildet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß,
wenn ein laufender Punkt die Eigenschaft P aufweist und
seine beiden Nachbarpunkte die Eigenschaft P aufweisen
und verschiedene Zonennummernwerte aufweisen (Z ≠ Z′),
der dem laufenden Punkt zugeordnete Zonennummernwert
der folgende ist:
- - Der Wert Z′ der Zonennummer des Nachbarpunktes in der vorausgehenden Zeile, welcher fernab den Zonennummernwert bildet, der aus der Verschmelzung der zwei Zonen resultiert, wenn der Wert Z der Nummer der Zone des Nachbarpunktes in derselben Zeile nicht zuvor einer Zone zugewiesen wurde, die aus der Verschmelzung von zwei Zonen resultiert;
- - der Wert Z der Zonennummer des Nachbarpunktes in derselben Zeile, wenn die vorgenannte Bedingung nicht erfüllt ist, wobei der Wert Z ferner den Zonennummernwert der Zone bildet, die aus der Verschmelzung der zwei Zonen entstanden ist, wenn diese Verschmelzung stattgefunden hat, und wobei diese Verschmelzung nur durchgeführt wird, wenn der Wert Z′ der Zonennummer des Nachbarpunktes in der vorausgehenden Zeile nicht ebenfalls zuvor einer Zone zugewiesen wurde, die aus der Verschmelzung von zwei Zonen resultiert.
9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Wert Z j einer Zonennummer nur einmal aktualisiert
wird, indem an der Adresse, die diesem Wert Z j entspricht,
in dem Adressenspeicher der Wert der Zonennummer
eingeschrieben wird, welcher aus der ersten
Verschmelzung von zwei Zonen resultiert, die die Punkte
enthalten, denen der Wert Z j als Zonennummer zugeordnet
wurde.
10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Wert Z j einer Zonennummer zum einen aktualisiert
wird, indem ein Wert Z f an der Adresse Z j eingeschrieben
wird, wenn die Zone der Nummer Z j mit einer
anderen Zone verschmilzt, um eine resultierende Zone
der Nummer Z f zu ergeben, und zum anderen aktualisiert
wird, bevor er dazu dient, die Zonennummer des laufenden
Punktes zu bestimmen, indem der Wert Z f an allen
Adressen des Adressenspeichers eingeschrieben wird,
die Zonen entsprechen, welche in der Zone mit der
Nummer Z f infolge einer Verschmelzung oder mehrerer
in Kaskade aufeinanderfolgender Verschmelzungen verschmolzen
sind.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Wert Z j einer Zonennummer aktualisiert wird, bevor
er zur Bestimmung des Wertes der Zonennummer des
laufenden Punktes verwendet wird, und zwar in q + 1
Stufen und indem q Hilfsspeicher verwendet werden, die
dem Adressenspeicher gleichen, wobei q eine ganze,
feste Zahl ist, die größer ist als 1, indem ein Wert
Z k+1 ausgelesen wird, der an der Adresse Z k eines
k-ten Hilfsspeichers für k = j bis j + q enthalten
ist, indem dann ein Wert Z j+q+1 an der Adresse des
Wertes Z j+q des Adressenspeichers ausgelesen wird und
indem dann der Wert Z j+q+1 an der Adresse des Wertes
Z j in jeden der q Hilfsspeicher sowie in den Adressenspeicher
eingeschrieben wird.
12. Bewegungs- und Rauschdetektorvorrichtung für eine
Bildsequenz, unter Anwendung des Verfahrens nach den
Ansprüchen 6 und 9, gekennzeichnet durch:
- - Erste Mittel zur Detektion der Bildpunkte, die als bewegt bezeichnet werden und deren Helligkeitswert sich gegenüber dem entsprechenden Punkt des vorausgehenden Bildes verändert hat, wobei diese ersten Mittel einen Ausgang aufweisen;
- - zweite Mittel zur aufeinanderfolgenden Bestimmung eines Zonennummernwertes für jeden bewegten Punkt und zur Aktualisierung der Zustandsvektorkomponenten der diese Nummer tragenden Zone, wobei diese zweiten Mittel einen ersten Eingang, einen zweiten und einen dritten Eingang, einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Ausgang aufweisen;
- - einen Zustandsspeicher mit einem Adresseneingang, einem Dateneingang und einem Datenausgang, von denen der erste an den ersten Ausgang, der zweite an den zweiten Ausgang und der dritte an den ersten Eingang der zweiten Mittel angekoppelt ist;
- - einen Adressenspeicher mit einem Adresseneingang, einem Dateneingang und einem Datenausgang, von denen ersterer mit dem dritten Ausgang, der zweite mit dem vierten Ausgang und der dritte mit dem zweiten Eingang der zweiten Mittel verbunden ist;
- - eine Steuereinrichtung mit einem Eingang, der an den Ausgang der ersten Mittel angeschlossen ist, und einem Ausgang, der an den dritten Eingang der zweiten Mittel angeschlossen ist, um diese zu steuern in Abhängigkeit vom Zustand des laufenden Punktes, von dem Zustand des ihm in derselben Zeile vorausgehenden Nachbarpunktes und von dem Zustand des Nachbarpunktes in der vorausgehenden Zeile, wobei diese Zustände durch die ersten Mittel bestimmt werden;
- - dritte Mittel zur Unterscheidung der Punkte, die eine tatsächliche Bewegung ausführen, von Punkten, deren Bewegung auf Rauschen bzw. Störsignalen beruht, anhand der Anzahl von Punkten der Zonen, zu denen sie gehören, mit einem ersten Eingang, der an den Datenausgang des Adressenspeichers angekoppelt ist, einem zweiten Eingang, der an den Datenausgang des Zustandsspeichers angekoppelt ist, einem ersten Ausgang, der an den Adresseneingang des Adressenspeichers angekoppelt ist, einem zweiten Ausgang, der an den Adresseneingang des Zustandsspeichers angekoppelt ist, und einem dritten Ausgang, der ein Logiksignal abgibt, wenn der laufende Punkt eine tatsächliche Bewegung ausführt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß sie ferner eine Filtereinrichtung umfaßt, deren
Eingang mit dem Ausgang der dritten Mittel verbunden
ist, und einen Ausgang aufweist, der ein Signal abgibt,
wenn der laufende Punkt eine tatsächliche Bewegung ausführt
oder wenn er stillstehend und isoliert ist in
einer Zone von Punkten, die eine tatsächliche Bewegung
ausführen.
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