DE3637017C2 - Schaltungsanordnung zur Erfassung von Bildbewegung in einem Videosignal - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit den im Ober­ begriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine derartige Schaltungsanordnung zur Erfassung von Bildbe­ wegungen in einem Videosignal unter Verarbeitung von Bildpunkt­ differenzen, die Differenzen von Bildpunktsignalen darstellen, welche zeitlich um ganze Zahlen von Teilbildintervallen aus­ einanderliegen, ist aus der US-PS 42 40 106 bekannt und enthält eine Quelle für die Bildpunktdifferenzen und eine mit dieser Quelle gekoppelte Gruppenbildungseinrichtung zur gleichzeitigen Lieferung einer Gruppe von Bildpunktdifferenzen, die einer Vielzahl von Bildpunktdifferenzen entspricht, welche denjenigen Bildpunkten zugeordnet sind, die in der Umgebung eines auf Bildbewegung zu prüfenden Bildpunktes liegen und diesen Bild­ punkt mit einschließen.

Ferner ist aus dem Aufsatz "Ein Codec für Bildfernsprechsignale mit subjektiv optimiertem Bewegungsdetektor" von G. Bostelmann in der Zeitschrift "Frequenz" 33 (1979) 1, Seiten 2 bis 8, ein Bewegungsdetektor bekannt, bei dem eine Polaritätsbedingung überprüft wird. Dazu wird eine Gruppe von sieben Bildpunktdif­ ferenzen daraufhin untersucht, ob mindestens fünf Bildpunkt­ differenzen gleiche Polarität besitzen. Außerdem werden noch Entscheidungen bezüglich eines Einzelwertes sowie eines Mittel­ wertes aus den sieben Bildpunktdifferenzen getroffen, und zu­ sammen mit der Polaritätsentscheidung in einer ODER-Logik ver­ arbeitet.

Zur Verbesserung der Qualität von Bildern, die aus Videosigna­ len gewonnen werden, gibt es Videosignal-Verarbeitungsschaltun­ gen wie z. B. Kammfilter oder rekursive Filter, die auf Teil­ bild- oder Vollbildbasis arbeiten. Solche Schaltungen erfüllen ihre Aufgabe gut, wenn die Bilder keinerlei Bewegung enthalten, also weder eine Bewegung des Bildobjekts noch ein Kameraschwenk bei der Aufnahme stattfindet. Um die erwähnten Schaltungen auch während Zeiten einer Bildbewegung vorteilhaft nutzen zu können, hat man Maßnahmen getroffen, um sie "bewegungsadaptiv" zu machen, d. h. anpassungsfähig an die jeweilige Bildbewegung. Ein auf Vollbildbasis arbeitendes rekursives Filter beispielsweise läßt sich bewegungsadaptiv betreiben, indem man seine Signal­ bewertungskoeffizienten abhängig von der gegenwärtigen und ver­ gangenen Bildbewegung ändert. Entsprechende Maßnahmen sind z. B. in der bereits erwähnten US-Patentschrift 42 40 106 beschrieben.

Für bewegungsadaptive Videosignalverarbeitungseinrichtungen ist es notwendig, Bildbewegungen zu erfassen. Das Grundverfahren hierfür besteht darin, die Videosignale einander entsprechender Bildpunkte von Einzelbild zu Einzelbild miteinander zu ver­ gleichen. Dabei wird von der Annahme ausgegangen, daß eine Be­ wegung zwischen den verglichenen Teil- oder Vollbildern dann stattgefunden hat, wenn sich entsprechende Bildpunkte aus auf­ einanderfolgenden Teil- oder Vollbildern um ein Maß unterschei­ den, das größer ist als ein fester oder variabler rauschbe­ dingter Schwellenwert.

Leider bringen die Grundverfahren der Bewegungserfassung im allgemeinen nur ungenügende Ergebnisse. So werden z. B., wenn die Rauschschwelle zu hoch eingestellt ist, manche Bewegungen über­ haupt nicht erfaßt.

In der oben genannten US-Patentschrift 42 40 106 sind zwei Be­ wegungsdetektoren beschrieben, die manche Mängel des vorgenann­ ten Grundverfahrens ausräumen. Detektoren nach dieser Patent­ schrift arbeiten jeweils mit einer Gruppe von Bildpunktdiffe­ renzen aus mehreren Bildpunkten, die in der Umgebung desjenigen Bildpunktes liegen, der gerade zur Bewegungserfassung unter­ sucht wird. Bei einer ersten Ausführungsform werden die einzel­ nen Bildpunktdifferenzen getrennt mit einem Schwellenwert ver­ glichen, um Zweipegelsignale für die jeweiligen Bildpunkte zu erzeugen. Diese Zweipegelsignale werden einer Mehrheitslogik angelegt, die ein bewegungsanzeigendes Signal (Bewegungssignal) erzeugt, wenn eine Mehrheit der Bildpunktdifferenzen in der Gruppe den Schwellenwert überschritten hat.

Bei einer zweiten Ausführungsform werden die Bildpunktdifferen­ zen für die Gruppe der Bildpunkte, die um den zu prüfenden Bild­ punkt herumliegen, integriert, um einen über die von der er­ wähnten Gruppe eingenommene Fläche gemittelten Differenzwert zu erhalten. Dieser mittlere Differenzwert wird dann mit einem Schwellenwert verglichen. Ziel dieser Methode ist es, besser zwischen Rauschen und Bewegung zu unterscheiden. Je größer die Anzahl der jeweils integrierten Bildpunkte ist, desto wahr­ scheinlicher wird der Mittelwert des Rauschanteils auf Null gehen, während die auf Bewegungen zurückzuführende Komponente ungedämpft bleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine genauer unter­ scheidende Anzeige von Bewegungen in Videosignalen zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Bewegungsdetektor wird eine Gruppe von Bildpunktdifferenzen untersucht, wobei diese Gruppe in Untergruppen aufgeteilt wird, deren jede den gerade hinsicht­ lich einer Bewegung zu überprüfenden Bildpunkt enthält. Eine Auswertungsschaltung prüft die Bildpunktdifferenzen in jeder Untergruppe, und nur wenn alle Bildpunktdifferenzen in minde­ stens einer Untergruppe eine vorbestimmte Bedingung erfüllen, wird ein Bewegungssignal erzeugt.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1A, 1B, 1C und 1D zeigen Gruppen von Bildpunkten, anhand derer die Bildpunktdifferenzen zwischen Teilbildern oder Vollbildern eines Videosignals ermittelt werden;

Fig. 2 und 3 sind Blockschaltbilder alternativer Ausfüh­ rungsformen von rekursiven Videosignalfiltern, die eine be­ wegungsadaptive Verarbeitungsschaltung enthalten;

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Schaltungsanordnung zur Bildung der Gruppen von Bildpunkt­ differenzen gemäß Fig. 1A;

Fig. 5 und 6 sind Logikschaltbilder beispielhafter logischer Schaltungen, mit denen festgestellt wird, wann Untergruppen von betragsanzeigenden Signalen gleiche Lo­ gikzustände haben;

Fig. 7 ist ein Logikschaltbild einer beispielhaften logischen Schaltung, die feststellt, wann Untergruppen polaritätsanzeigender Signale alle gleiche Polarität ha­ ben;

Fig. 8 zeigt teils als Logikschaltbild und teils in Blockform eine Schaltungsanordnung, die feststellt, wann eine Untergruppe von betragsanzeigenden und polaritätsan­ zeigenden Signalen gleichzeitig gleiche Amplitudenwerte und gleiche Polaritätswerte darstellen.

Für das nachstehend beschriebene Verarbeitungssystem sei angenommen, daß es ein Videosignal verarbeitet, welches in Form abgefragter Signalproben vorliegt. Jede Probe aus einem gegebenen Vollbild stellt einen Bildpunkt dar und "entspricht" den jeweils gleichen Bildpunkten in vorange­ gangenen und nachfolgenden Vollbildern des Videosignals. Wenn einander entsprechende Proben aus zwei aufeinander­ folgenden Vollbildern unterschiedliche Amplitudenwerte haben, dann wird angenommen, daß an diesen Bildpunkten eine Bewegung im Bild stattgefunden hat. Für den Fall, daß das verarbeitete Videosignal entweder ein zusammenge­ setztes Videosignal (Videosignalgemisch) oder die Farbart­ komponente eines solchen Signals ist, wird vorausgesetzt, daß die von Vollbild zu Vollbild auftretenden Phasenun­ terschiede des Farbhilfsträgers kompensiert worden sind, bevor die Bildpunktdifferenzen gefühlt werden. So kann z. B. die Farbartkomponente eines um ein Vollbild ver­ zögerten NTSC-Signals invertiert werden, bevor die Diffe­ renzen zwischen den augenblicklichen und den verzögerten Proben gemessen werden. In Wirklichkeit muß eine Proben­ differenz nicht unbedingt eine Bewegung anzeigen, sondern kann auch die Folge von Unterschieden des Signalrauschens zwischen einander entsprechenden Proben aus den beiden Vollbildern sein. Der erfindungsgemäße Bewegungsdetektor ist so ausgelegt, daß falsche Bewegungsanzeigen aufgrund von Signalrauschen im wesentlichen eliminiert werden.

Die Erfindung wird in Verbindung mit Bildpunktdifferenzen von Vollbild zu Vollbild beschrieben, wobei diese Proben erhalten werden durch Vergleich von Proben, die um eine ganze Anzahl (einschließlich 1) von Vollbildintervallen auseinanderliegen. Ein Fachmann wird einsehen, daß die Erfindung genausogut mit Bildpunktdifferenzen zwischen einzelnen Teilbildern realisiert werden kann. In diesem Fall werden die Differenzen zwischen Bildpunkten gebil­ det, die um ein Teilbildintervall plus oder minus einem halben Zeilenintervall auseinanderliegen, oder zwischen jeweils einem Bildpunkt aus einem Teilbild und dem Mit­ telwert von Bildpunkten, die von dem erstgenannten Bild­ punkt zeitliche Abstände von einem Teilbildintervall plus und minus einem halben Zeilenintervall haben.

In den Fig. 1A bis 1D ist jeweils eine matrixförmige Anordnung von Kreisen dargestellt, wobei jeder Kreis eine Bildpunktdifferenz am betreffenden Ort des Rasters eines wiedergegebenen Bildes bedeutet. Der Kreis im Zentrum je­ der Matrix entspricht dem Bildpunkt, der gerade auf Be­ wegung von Vollbild zu Vollbild (Intervollbild-Bewegung) geprüft wird. Die Zahlen innerhalb der Kreise sind Nummern zur Identifizierung der Bildpunktdifferenzen. Die den ein­ zelnen Kreisen zugeordneten Werte sind entweder eine logi­ sche 0 oder eine logische 1. In einer Ausführungsform ist einem Kreis eine logische 1 zugeordnet, wenn die betref­ fende Bildpunktdifferenz größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert; ist sie kleiner als der Schwellenwert, dann wird dem Kreis eine logische 0 zugeordnet. Die Differenz­ werte sind also in diesem Fall Betragswerte. Bei einer an­ deren Ausführungsform wird einem Kreis jeweils der Logik­ wert 1 zugeordnet, wenn die Bildpunktdifferenz eine be­ stimmte Polarität hat, und ein Logikwert 0, wenn die Dif­ ferenz die entgegengesetzte Polarität hat. In diesem Fall haben die Differenzwerte die Bedeutung von Vorzeichen.

Es sei zunächst der Fall betrachtet, daß die Kreise Be­ tragswerte darstellen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1A werden nur die Bildpunktdifferenzen mit den Num­ mern 7-9, 12-14 und 17-19 benutzt, um eine Bildbewegung für den zentralen Bildpunkt 13 festzustellen. Die Gruppe der Bildpunkte 7-9, 12-14 und 17-19 ist in vier Unter­ gruppen aufgeteilt, die mit 27, 28, 29 und 30 bezeich­ net sind und deren jede die zentrale Bildpunktdifferenz 13 enthält. Für diesen zentralen Bildpunkt wird ein be­ wegungsanzeigendes Signal nur dann erzeugt, wenn alle Bildpunktdifferenzen in mindestens einer der Untergruppen 27-30 den Logikwert 1 haben.

Beim Beispiel nach Fig. 1B wird die Gruppe der Bildpunkt­ differenzen 6-20 benutzt, um eine Bildbewegung für den zentralen Bildpunkt 13 festzustellen. Die Bildpunktdiffe­ renzen 6-20 sind in vier Untergruppen 31-34 unterteilt. Ein bewegungsanzeigendes Signal wird für die zentrale Bildpunktdifferenz 13 nur dann erzeugt, wenn alle Bild­ punktdifferenzen in zumindest einer der Untergruppen 31-34 den Logikwert 1 haben.

Beim Beispiel nach. Fig. 10 werden für die Bewegungserfas­ sung die Bildpunktdifferenzen 6, 8, 10, 11, 13, 15, 16, 18 und 20 benutzt. Diese Bildpunkte sind in Untergruppen 35 bis 37 aufgeteilt. Ein bewegungsanzeigendes Signal für die Bildpunktdifferenz 13 wird nur dann erzeugt, wenn in min­ destens einer Untergruppe alle diejenigen Exemplare der Bildpunktdifferenzen, die in der Fig. 10 numeriert sind, den Logikwert 1 haben. Im Falle der Fig. 10 werden nicht alle horizontal nebeneinanderliegenden Bildpunktdifferenzen in einer Untergruppe für den Erfassungsalgorithmus heran­ gezogen; d. h. diejenigen Kreise, in denen keine Nummer steht, werden für den Algorithmus nicht benutzt.

Die Fig. 1D zeigt eine wiederum andere Anordnung von Un­ tergruppen 39 bis 42 für die Bildpunktdifferenzen. Bei dieser Anordnung werden die Bildpunktdifferenzen 3, 8, 11-15, 18 und 23 im Bewegungsdetektor herangezogen. Hier wiederum müssen die Bildpunktdifferenzen in mindestens einer der Untergruppen 39 bis 42 alle den Logikwert 1 haben, wenn ein bewegungsanzeigendes Signal für die Bild­ punktdifferenz 13 erzeugt werden soll.

Die Fig. 2 zeigt ein bewegungsadaptives rekursives Filter, das einen erfindungsgemäßen Detektor für Intervollbild- Bewegung enthält. Diejenigen Schaltungselemente, die in Fig. 2 innerhalb der gestrichelten Umrahmung 51 liegen, bilden ein bekanntes rekursives Videosignalfilter, des­ sen spezielle Betriebsdetails in der US-Patentschrift 42 40 106 beschrieben sind. Bei diesem Filter werden, kurz gesagt, ein ankommendes Videosignal von einer Klemme 50 und ein von einem Speicherelement 58 kommendes verar­ beitetes Videosignal, das ein um ein Vollbildintervall verzögertes Videosignal darstellt, mittels der Elemente 52, 54 und 56 in zueinander komplementären Anteilen K und 1-K bemessen und dann summiert, um ein rauschvermindertes Videoausgangssignal zu erzeugen. Das rekursive Filter wird nun dadurch bewegungsadaptiv gemacht, daß der Bemessungs­ faktor K zwischen 1 und irgendeinem kleineren Wert als 1 variiert wird. Die Bemessungsfaktoren werden von Bildpunkt zu Bildpunkt neu gebildet, und zwar mittels eines Bemes­ sungsfaktorgenerators 60, der auf bewegungsanzeigende Sig­ nale aus einem Bewegungsdetektor 62 anspricht. Der Bemes­ sungsfaktorgenerator 60 kann Speicherelemente enthalten, um die Historie der Bewegung für alle Bildpunkte über eine oder mehrere Vollbildperioden zu speichern. In diesem Fall wird der Wert K sowohl aus den augenblicklichen als auch den vergangenen Bewegungsbedingungen für jeden Bildpunkt bestimmt. Es wird vorausgesetzt, daß die Signale, die dem Bewegungsdetektor 62 einerseits von der Eingangsklemme 50 und andererseits vom Speicherelement 58 zugeführt wer­ den, um genau eine ganze Anzahl von Vollbildintervallen auseinanderliegen.

Zwischen der Videoeingangsklemme 50 und einer Subtrahier­ schaltung 52 befindet sich ein kompensierendes Verzögerungs­ element 53, um dem Bewegungsdetektor 62 Zeit zu geben, die Bewegungssignale gleichzeitig mit den jeweils zugeordneten Bildpunktproben zu erzeugen. Da der Bewegungsdetektor auf Bildpunktproben ansprechen muß, die zeitlich um eine gan­ ze Anzahl von Vollbildperioden auseinanderliegen, wird am Speicherelement 58 vor dem normalen, für die Rekursion verwendeten Ausgang ein verzögertes Signal abgezapft. Das abgezapfte Signal erscheint gegenüber dem normal verzöger­ ten Ausgangssignal um eine Zeitspanne eher, die gleich der vom Element 53 bewirkten Verzögerung ist. Die Länge der kompensierenden Verzögerung wird durch die jeweilige Struktur des Bewegungsdetektors bestimmt.

Die Fig. 3 zeigt eine Alternative des bewegungsadaptiven rekursiven Filters, worin der Bewegungsdetektor 62′ auf Bildpunktdifferenzen anspricht, die von einer Subtrahier­ schaltung 52 geliefert werden. In diesem Fall befindet sich ein kompensierendes Verzögerungselement 55 zwischen der Subtrahierschaltung 52 und der Bemessungseinrichtung 54. Fin zweites ähnliches Verzögerungselement ist in Rei­ he zwischen den Ausgang des Speicherelementes 58′ und den Addierer 56 geschaltet. Das Speicherelement 58′ ist so ausgelegt, daß seine Verzögerungszeit gleich ist der Ver­ zögerungszeit des Speicherelementes 58 minus der vom kom­ pensierenden Verzögerungselement 55 bewirkten Verzögerung.

Die Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Gruppen von Bildpunktdifferenzsignalen, und zwar Be­ tragssignalen und Vorzeichensignalen. Für die Fig. 4 sei angenommen, daß die ankommenden und verzögerten Videosig­ nale im Binärformat sind und daß die Verarbeitungselemen­ te herkömmliche Binärschaltungen sind. Das ankommende Videosignal und das um ein Vollbildintervall verzögerte Videosignal werden jeweils einem zugeordneten Eingang ei­ ner Subtrahierschaltung 70 angelegt. Die Subtrahierschal­ tung 70 kann der Subtrahierschaltung 52 in Fig. 3 entspre­ chen oder ein gesondertes Schaltungselement sein. Die Sub­ trahierschaltung 70 erzeugt ausgangsseitig ein Differenz­ signal und ein Vorzeichenbit, das die Polarität der Diffe­ renz anzeigt. Das genannte Differenzsignal und das Vor­ zeichenbit werden auf eine Absolutwertschaltung 72 gege­ ben, die nur die Betragswerte der Differenzsignale lie­ fert. Die Absolutwertschaltung 72 kann entweder eine Einer- oder eine Zweierkomplementschaltung sein, z. B. mit einer Bank von mehreren Exklusiv-ODER-Gliedern, deren jedes zwei Eingänge hat, von denen der erste mit einem jeweils zuge­ ordneten Bit der Differenzsignalschiene und der zweite mit der Vorzeichenbit-Leitung gekoppelt ist.

Die Betragswerte von der Absolutwertschaltung 72 werden auf einen Eingang eines Vergleichers 74 gegeben. Ein zwei­ ter Eingang des Vergleichers 74 empfängt einen Schwellen­ wert aus einer entsprechenden Quelle 76. Der Schwellenwert aus der Quelle 76 kann ein konstanter Wert sein; alterna­ tiv kann es sich aber auch um einen variablen Wert handeln, der sich z. B. abhängig vom Nutzsignal/Rauschsignal-Verhält­ nis (Rauschabstand) des ankommenden Videosignals ändert.

Der Vergleicher 74 erzeugt ein Zweipegelsignal (1-Bit- Signal), das einen ersten Logikzustand hat, wenn der Be­ trag des Differenzsignals größer als der Schwellenwert ist; andernfalls hat es einen zweiten Logikzustand.

Das Vorzeichenbit von der Subtrahierschaltung 70 wird mit dem Zweipegelsignal vom Vergleicher 74 verbunden, um ein 2-Bit-Signal zu bilden. Dieses 2-Bit-Signal wird an den Eingang eines Verzögerungselementes 78 gelegt, dessen Verzögerungszeit gleich einer Horizontalzeilenperiode ist (1 H-Verzögerung), ferner an den 2-Bit-Ausgangsan­ schluß 5 und an eine Kaskadenschaltung mehrerer Verzöge­ rungselemente 85 bis 88, die jeweils eine Verzögerungs­ zeit von einer Abfrageperiode (Probenperiode) haben. Der Ausgang des Verzögerungselementes 78 ist mit einer Kaska­ denschaltung weiterer 1 H-Verzögerungselemente 80-84 ver­ bunden, ferner mit dem 2-Bit-Ausgangsanschluß 10 und mit einer Kaskadenschaltung von Verzögerungselementen 89 bis 92, deren jedes um eine Abfrageperiode verzögert. Der Aus­ gang des Verzögerungselementes 80 ist mit dem 2-Bit-Aus­ gangsanschluß 15 und einer Kaskadenschaltung mehrerer um jeweils eine Abfrageperiode verzögernder Verzögerungsele­ mente 93 bis 96 verbunden. Der Ausgang des Verzögerungs­ elementes 82 ist mit dem 2-Bit-Ausgangsanschluß 20 und mit einer Kaskadenschaltung mehrerer, um jeweils eine Abfrage­ periode verzögernder Elemente 97 bis 100 verbunden. Der Ausgang des Verzögerungselementes 84 schließlich ist mit dem 2-Bit-Ausgangsanschluß 25 und mit einer Kaskaden­ schaltung mehrerer, um jeweils eine Abfrageperiode ver­ zögernder Elemente 101 bis 104 verbunden.

Jedes der um eine Abfrageperiode τ_S verzögernden Elemente ist mit einem eigenen 2-Bit-Ausgangsanschluß verbunden, die mit 1-4, 6-9, 11-14, 16-19 und 21-24 numeriert sind. Alle von 1 bis 25 numerierten Ausgangsanschlüsse liefern Betrags-und Vorzeichensignale, die den in Fig. 1A mit 1 bis 25 numerierten Bildpunktdifferenzen entsprechen.

Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel für eine Logikschaltung zum Feststellen, wann alle Bildpunktdifferenzen in mindestens einer der Untergruppen der Fig. 1A den Schwellenwert über­ steigen. Die in Fig. 5 dargestellten "Betragseingänge" mit den Nummern 7-9, 12-14 und 17-19 entsprechen den Betrags­ bit-Anschlüssen der Ausgänge 7-9, 12-14 und 17-19 der Fig. 4. Die zur Untergruppe 27 in Fig. 1A gehörenden Be­ tragssignale, d. h. die Signale 7, 8, 12 und 13, werden auf zugehörige Eingänge eines mit vier Eingängen verse­ henen UND-Gliedes 116 gegeben. Das UND-Glied 116 liefert am Ausgang eine logische 1 nur dann, wenn alle Signale an seinen vier Eingängen den Logikwert 1 haben. Dies ist dann der Fall, wenn alle Betragssignale der Bildpunktdifferen­ zen der Untergruppe 27 den Logikwert 1 haben, d. h. wenn alle Bildpunktdifferenzen der Untergruppe 27 den Schwel­ lenwert übersteigen.

Drei weitere UND-Glieder 114, 112 und 110 sind in ähnli­ cher Weise angeschlossen, um die Betragswerte der anderen Untergruppen 28, 29 und 30 zu empfangen. Diese UND-Glie­ der liefern an ihren Ausgängen jeweils eine logische 1 nur dann, wenn alle Betragswerte der betreffenden Unter­ gruppe den Logikwert 1 haben. Die Ausgänge der UND-Glie­ der 110-116 sind mit den vier Eingängen eines ODER-Gliedes 118 verbunden. Das ODER-Glied 118 liefert immer dann, wenn irgendeines der UND-Glieder 110-116 ein Ausgangssignal des Logikwertes 1 erzeugt, an seinem Ausgang eine logische 1, womit eine Bildbewegung für den zentralen Bildpunkt 13 angezeigt wird.

Die Logikschaltung nach Fig. 5 in Kombination mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 bildet eine Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Bewegungsdetektors.

Die Fig. 6 ist ein Beispiel einer Logikschaltung, die feststellt, ob die Betragswerte der in Fig. 1D gezeigten Untergruppen eine Bewegung anzeigen. Die "Betragseingänge" 3, 8, 11-15, 18 und 23 der Fig. 6 entsprechen den Betrags­ bit-Ausgängen der in gleicher Weise numerierten Ausgangs­ anschlüsse in Fig. 4. Die Schaltung nach Fig. 6 enthält vier UND-Glieder 120-126, deren jedes mit den Betragsein­ gängen einer zugehörigen Untergruppe 41, 40, 42 und 39 verbunden ist. Wenn alle Betragswerte einer Untergruppe den Logikwert 1 haben, dann liefert das dieser Untergruppe zugeordnete UND-Glied an seinem Ausgang eine logische 1. Die Ausgänge der UND-Glieder 120-126 sind mit den Ein­ gängen eines ODER-Gliedes 128 verbunden, das ein Aus­ gangssignal des Logikwertes 1 (der eine Bildbewegung am zentralen Bildpunkt 13 anzeigt) liefert, wenn eines oder mehrere der UND-Glieder 120-126 den Logikwert 1 liefern. Die Logikschaltung nach Fig. 6 in Verbindung mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 bildet eine andere Aus­ führungsform der Erfindung.

Eine weitere Methode zur Bewegungserfassung und Diskrimi­ nierung des Rauschens mit einer Gruppe von Signalen, die Bildpunktdifferenzen darstellen, besteht darin, die Polari­ tät der Bildpunktdifferenzen zu prüfen. Falls die Polari­ tät der Bildpunktdifferenzen, welche den zu prüfenden Bild­ punkt umgeben, zwischen positiver und negativer Polarität wechselt, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß die Bildpunktdifferenz durch Rauschen im Signal verursacht ist. In einem bewegungsadaptiven rekursiven Filter ist es unerwünscht, ein Bewegungssignal aufgrund einer rausch­ bedingten Bildpunktdifferenz zu erzeugen, weil die adapti­ ve Schaltungsanordnung bestrebt wäre, den Rauschverminde­ rungsprozeß zu beschränken, wenn er am meisten benötigt wird. Um solche falschen Bewegungserfassungen minimal zu halten, werden die Polaritäten der Bildpunktdifferenzen in einzelnen, den zu prüfenden Bildpunkt enthaltenden Gruppen von Bildpunktdifferenzen untersucht, um festzu­ stellen, ob die Polarität aller Bildpunktdifferenzen in mindestens einer Untergruppe die gleiche ist. Falls die Polarität der Bildpunktdifferenzen in mindestens einer Untergruppe (z. B. in einer der in den Fig. 1A bis 1D dargestellten Untergruppen) die gleiche ist und falls die Bildpunktdifferenz des zu prüfenden Bildpunktes den Schwel­ lenwert überschreitet, dann wird ein Bewegungssignal er­ zeugt. Eine beispielhafte Schaltungsanordnung, die diese Funktion unter Verwendung von Vorzeichenwerten aus den Untergruppen der Fig. 1A erfüllt, ist in Fig. 7 dargestellt.

Bei der Schaltung nach Fig. 7 entsprechen die "Vorzeichen­ eingänge" den Vorzeichenbit-Anschlüssen der entsprechend numerierten Ausgänge der Fig. 4. Die innerhalb der ge­ strichelten Umrahmungen 140, 141, 142 und 143 gezeigten Logikelemente bilden einzelne Erfassungsschaltungen, die für die einzelnen Untergruppen 30, 29, 28 und 27 feststel­ len, wann in der jeweils betreffenden Untergruppe alle Vorzeichen sämtlich negativ oder sämtlich positiv sind. Wenn die Vorzeichenwerte für eine bestimmte Untergruppe 27-30 alle gleich sind, dann liefert die zugehörige Er­ fassungsschaltung einen Logikwert 1 an ihrem Ausgang. Die Ausgänge der Erfassungsschaltungen 140-143 sind mit den vier Eingängen eines ODER-Gliedes 144 verbunden. Das ODER- Glied 144 liefert eine logische 1 immer dann, wenn irgend­ eine der Erfassungsschaltungen 140-143 an ihrem Ausgang den Logikwert 1 erzeugt. Der Ausgang des ODER-Gliedes 144 ist mit einem Eingang eines zwei Eingänge aufweisenden UND-Gliedes 149 verbunden. Der zweite Eingang des UND-Glie­ des 149 empfängt das Betragsbit von demjenigen Ausgangsan­ schluß (Fig. 4), der dem zu prüfenden Bildpunkt entspricht. Das UND-Glied 149 erzeugt an seinem Ausgang eine bewegungs­ anzeigende 1 nur dann, wenn die Bildpunktdifferenz des ge­ prüften Bildpunktes über dem Schwellenwert liegt und wenn der Ausgang des ODER-Gliedes 144 eine logische 1 ist, die anzeigt, daß die Vorzeichen in mindestens einer der Unter­ gruppen alle dieselbe Polarität haben.

Die vier Erfassungsschaltungen 140-143 sind einander gleich und arbeiten so, wie es nachstehend für die Erfassungsschal­ tung 140 beschrieben wird. Die Vorzeichenwerte der Bild­ punktdifferenzen der Untergruppe 30 werden jeweils an ei­ nen zugeordneten Eingang eines mit vier Eingängen versehe­ nen UND-Gliedes 145 gelegt. Das UND-Glied 145 liefert eine logische 1 an seinem Ausgang, wenn alle Vorzeichenwerte in der Untergruppe gleich 1 sind. Die Vorzeichenwerte der Un­ tergruppe 30 werden außerdem jeweils auf einen zugeordne­ ten Eingang eines mit vier Eingängen versehenen UND-Glie­ des 146 gegeben. Das UND-Glied 146 hat invertierende Ein­ gänge, die mit kleinen Kreisen an den betreffenden An­ schlüssen gekennzeichnet sind, und liefert an seinem Aus­ gang eine logische 1 nur dann, wenn die eingangsseitig an­ gelegten Vorzeichenwerte alle gleich 0 sind. Die Ausgänge der UND-Glieder 145 und 146 sind mit jeweils einem zuge­ ordneten Eingang eines ODER-Gliedes 147 verbunden. Das ODER-Glied 147 liefert an seinem Ausgang eine logische 1, wenn das Ausgangssignal des UND-Gliedes 145 und/oder des UND-Gliedes 146 eine logische 1 ist.

Eine Schaltungsanordnung zur Analysierung der Vorzeichen­ werte der Untergruppen nach den Fig. 1B bis 1D kann ähnlich aussehen wie die Schaltung nach Fig. 7 und dürfte von einem Fachmann auf dem Gebiet der Signalverarbeitung ohne weiteres entworfen werden können.

Die Fig. 8 zeigt ein Beispiel für eine Schaltungsanordnung, welche die Merkmale der Untergruppen-Betragserfassungs­ schaltung nach Fig. 5 und der Vorzeichenerfassungsschal­ tung nach Fig. 7 vereinigt. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 8 analysiert die Betragswerte und die Vorzeichenwer­ te jeder Untergruppe. Falls die Betragswerte mindestens eines Exemplars der Untergruppen alle gleich 1 sind und gleichzeitig die Vorzeichenwerte derselben Untergruppe alle die gleiche Polarität haben, dann wird ein Bewegungs­ signal erzeugt.

In Fig. 8 entsprechen die "Betragseingänge" und die "Vor­ zeicheneingänge" den Betragsbit-Anschlüssen und den Vor­ zeichenbit-Anschlüssen der jeweils gleich numerierten 2- Bit-Ausgänge der Anordnung nach Fig. 4. Die Betragswerte werden auf UND-Glieder 210-216 gegeben. Die UND-Glieder 210-216 erzeugen an ihrem jeweiligen Ausgang den Logik­ wert 1 nur dann, wenn alle Betragswerte der jeweils zuge­ ordneten Untergruppen 30, 29, 28 und 27 gleich 1 sind. Die Vorzeichenwerte werden auf Vorzeichen-Erfassungsschal­ tungen 240-243 gegeben, deren jede ähnlich der Schaltung 140 sein kann. Die Erfassungsschaltungen 240-243 liefern jeweils an ihrem Ausgang den Logikwert 1 nur dann, wenn alle Vorzeichenwerte der jeweils betreffenden Untergruppe 30, 29, 28 und 27 die gleiche Polarität haben. Die Aus­ gänge des UND-Gliedes 210 und der Vorzeichen-Erfassungs­ schaltung 240 sind mit dem ersten bzw. zweiten Eingang eines zwei Eingänge aufweisenden UND-Gliedes 226 verbun­ den. Das UND-Glied 226 erzeugt an seinem Ausgang den Lo­ gikwert 1 nur dann, wenn die Betragswerte der Untergruppe alle höher sind als der Schwellenwert und wenn die Vor­ zeichenwerte der Untergruppe alle die gleiche Polarität angeben. Die Ausgänge der UND-Glieder 212, 214 und 216 und die Ausgänge zugeordneter Exemplare der Vorzeichen-Erfas­ sungsschaltungen 241, 242 und 243 sind in ähnlicher Weise mit den Eingängen zugehöriger UND-Glieder 224, 222 und 220 verbunden. Die UND-Glieder 224, 222 und 220 liefern jeweils an ihrem Ausgang den Logikwert 1, wenn die Betrags- und Vorzeichenwerte der jeweils zugeordneten Untergruppe 29, 28 und 27 die Kriterien erfüllen, sämtlich über dem Schwel­ lenwert zu liegen und alle die gleiche Polarität anzuge­ ben.

Die Ausgänge der UND-Glieder 220-226 sind mit zugehörigen Eingängen eines vier Eingänge aufweisenden ODER-Gliedes 228 verbunden. Das ODER-Glied 228 erzeugt ein Bewegungs­ signal immer dann, wenn irgendeines der Ausgangssignale von den UND-Gliedern 220-226 eine logische 1 ist.

Die Kombination der Schaltungen nach den Fig. 4 und 8 bildet einen Bewegungsdetektor, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

Die von den Erfassungsschaltungen nach den Fig. 5 bis 8 erzeugten Bewegungssignale können einer weiteren Filterung unterworfen werden, z. B. in sogenannten Medianfiltern (Mehrheitsdetektoren) oder in integrierenden Filtern, um die Rauschfestigkeit weiter zu verbessern.

In der vorstehenden Beschreibung ist nur eine begrenzte Anzahl von Beispielen für Bewegungsdetektoren erläutert worden, die Untergruppen von Signalen verarbeiten, wel­ che Bildpunktdifferenzen darstellen. Natürlich gibt es auch andere Ausführungsformen im Bereich der Erfindung. So können z. B. die Betragsdetektorschaltungen nach Fig. 5 oder 6 mit der Vorzeichendetektorschaltung nach Fig. 7 kombiniert werden, derart daß die von der Anordnung nach Fig. 5 oder 6 erzeugten Bewegungssignale an den "Betrags­ eingang" des UND-Gliedes 149 in Fig. 7 gelegt werden. Alternativ kann auch ein Bewegungssignal, das z. B. von einer Anordnung nach der US-Patentschrift 4 240 106 er­ zeugt wurde, an den Betragseingang des UND-Gliedes 149 der Fig. 7 gelegt werden. Schließlich sei noch erwähnt, daß der in den Fig. 5 bis 8 gezeigte Aufbau der Logik­ schaltungen speziell gewählt wurde, um die Erläuterung übersichtlich zu halten. Ein Fachmann auf dem Gebiet lo­ gischer Schaltungsanordnungen wird ohne weiteres in der Lage sein, die Anzahl der Logikglieder zu vermindern, um die jeweiligen Schaltungen mit minimalem Aufwand zu realisieren, denn viele der dargestellten Logikglieder werden durch gleiche Signale angesteuert.

Claims (12)

1. Schaltungsanordnung zur Erfassung von Bildbewegungen in einem Videosignal unter Verarbeitung von Bildpunktdifferenzen, die Differenzen von Bildpunktsignalen darstellen, welche zeit­ lich um ganze Zahlen von Teilbildintervallen auseinanderliegen, mit
einer Quelle (70) für die Bildpunktdifferenzen und
einer mit dieser Quelle gekoppelten Gruppenbildungseinrichtung (78 bis 104) zur gleichzeitigen Lieferung einer Gruppe von Bild­ punktdifferenzen (1 bis 25), die einer Vielzahl von Bildpunkt­ differenzen entspricht, welche denjenigen Bildpunkten zugeord­ net sind, die in der Umgebung eines auf Bildpunktbewegung zu prüfenden Bildpunktes liegen und diesen Bildpunkt mit ein­ schließen,
gekennzeichnet durch
eine mit der Gruppenbildungseinrichtung gekoppelte Auswertungs­ einrichtung (110 bis 118), welche Bildpunktdifferenzen inner­ halb mehrerer Untergruppen (27 bis 30) der genannten Gruppe prüft, von denen jede die Bildpunktdifferenz für den zu prüfen­ den Bildpunkt (13) und mindestens eine Bildpunktdifferenz (7, 9, 17, 19) enthält, die nicht in den anderen Untergruppen ent­ halten ist, wobei die Auswertungseinrichtung ein bewegungsan­ zeigendes Signal liefert, falls alle Bildpunktdifferenzen in irgendeiner der Untergruppen eine gleiche vorbestimmte Bedin­ gung erfüllen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vorbestimmte Bedingung eine Information über den Betrag der Bildpunktdifferenz ist und daß die Auswertungs­ einrichtung (110 bis 118) ein bewegungsanzeigendes Signal lie­ fert, falls die Beträge aller Bildpunktdifferenzen in irgend­ einer der Untergruppen einen vorbestimmten Wert übersteigen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vorbestimmte Bedingung eine Information über die Polarität der Bildpunktdifferenz ist und daß die Auswertungs­ einrichtung (140 bis 149) ein bewegungsanzeigendes Signal lie­ fert, falls alle Bildpunktdifferenzen in irgendeiner der Unter­ gruppen gleiche Polarität haben.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vorbestimmte Bedingung eine Information über den Betrag und die Polarität der Bildpunktdifferenz ist und daß die Auswertungseinrichtung (210 bis 243) das bewegungsanzeigende Signal liefert, falls in irgendeiner der Untergruppen alle Bildpunktdifferenzen einen vorbestimmten Betrag überschreiten und gleichzeitig dieselbe Polarität haben.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß die Gruppenbildungseinrichtung (78 bis 104) Bild­ punktdifferenzen für jeweils mehrere Bildpunkte aus jeder von drei Horizontalzeilen liefert, innerhalb deren der zu prüfende Bildpunkt symmetrisch liegt, und
daß die Auswertungseinrichtung (z. B. 110 bis 118) vier Unter­ gruppen (z. B. 27 bis 30) dieser Bildpunktdifferenzen prüft und jede Untergruppe Bildpunktdifferenzen aus zweien der Horizontal­ zeilen einschließlich solcher Bildpunktdifferenzen enthält, die auch in mindestens einer der anderen Untergruppen enthalten sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gruppenbildungseinrichtung (78 bis 104) einer mit der Quelle (70) gekoppelten Auswahlschaltung (72 bis 76) nachgeschaltet ist und an einer Vielzahl von Ausgangsanschlüs­ sen (1 bis 25) eine Vielzahl von Bildpunktdifferenzen liefert, daß die Auswertungseinrichtung eine Vielzahl von Auswerteelemen­ ten (110 bis 116) mit jeweils mehreren Eingängen enthält, wobei die Anzahl dieser Eingänge geringer als die Vielzahl der Aus­ gangsanschlüsse ist und mit diesen derart gekoppelt ist, daß die jedem der Auswerteelemente zugeführten Signale jeweils einer den zu prüfenden Bildpunkt enthaltenden Untergruppe (27 bis 30) entsprechen zur Lieferung von Ausgangssignalen mit einem ersten Zustand, wenn alle Signale der betreffenden Untergruppe eine gleiche Bedingung erfüllen, und ansonsten mit einem zweiten Zu­ stand, und daß mit der Vielzahl der Auswerteelemente eine Verarbeitungs­ einrichtung (118) gekoppelt ist, die immer dann ein bewegungs­ anzeigendes Signal erzeugt, wenn irgendeines der Auswerteelemen­ te ein Ausgangssignal mit dem ersten Zustand liefert.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswahlschaltung einen mit der Quelle (70) gekoppelten Schwellendetektor (74, 76), der ein Zweipegelsignal mit einem ersten Zustand, wenn die Bildpunktdifferenzen einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigen, und mit einem zweiten Zustand, wenn die Bildpunktdifferenzen kleiner sind als der vorbestimmte Schwellenwert, liefert, und eine Koppelschaltung zur Verbindung des Schwellendetektors mit dem Eingang der Gruppenbildungseinrichtung (78 bis 104) ent­ hält.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes der-Auswerteelemente (z. B. 110) eine logi­ sche Schaltung aufweist, die auf die vom Schwellendetektor (74, 76) gelieferten Zweipegelsignale anspricht und immer dann ein Ausgangssignal mit dem ersten Zustand liefert, wenn alle an seine Eingänge gelegten Zweipegelsignale des Schwellendetektors gleichzeitig ihren ersten Zustand haben.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswahlschaltung eine mit der Quelle gekop­ pelte Einrichtung zur Lieferung eines Zweipegelsignals, das die Polarität der Bildpunktdifferenzen darstellt und für positive Polarität einen ersten Zustand und für negative Polarität einen zweiten Zustand hat, und eine Einrichtung zum Koppeln des Zweipegelsignals auf die Gruppenbildungseinrichtung enthält.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes der Auswerteelemente (140 bis 143) eine Logikschaltung enthält, der die Zweipegelsignale zugeführt werden und die ein Ausgangssignal mit dem ersten Zustand immer dann erzeugt, wenn die angelegten Zweipegelsignale alle den ersten Zustand oder alle den zweiten Zustand haben.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß die Auswahlschaltung (72 bis 76) einen mit der Quelle (70) gekoppelten Schwellendetektor (74, 76) enthält, der ein weiteres Zweipegelsignal liefert, das einen ersten Zustand hat, wenn die Bildpunktdifferenzen einen vorbestimmten Schwel­ lenwert übersteigen, und das einen zweiten Zustand hat, wenn die Bildpunktdifferenzen kleiner sind als der vorbestimmte Schwellenwert,
daß die Verarbeitungseinrichtung eine mit der Vielzahl der Aus­ werteelemente (140 bis 143) gekoppelte Logikschaltung (144, 149) aufweist und auch auf das weitere Zweipegelsignal anspricht, um das bewegungsanzeigende Signal zu erzeugen, wenn irgendeines der Auswertelemente ein Ausgangssignal mit dem ersten Zustand erzeugt und das weitere, dem zu prüfenden Bildpunkt zugeordnete Zweipegelsignal den ersten Zustand hat.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bildpunktdifferenzen aus jeweils zwei Bits bestehen, deren erstes die Polarität der Bildpunktdifferenz darstellt und deren zweites anzeigt, ob der Betrag der Bild­ punktdifferenz einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, daß jedes der Auswerteelemente (210, 226, 240; 212, 224, 242; 214, 222, 242; 216, 220, 243) folgendes aufweist:

• a) eine erste Logikschaltung (z. B. 240), die auf die ersten Bits der an den jeweils zugeordneten Ausgangsanschlüssen der Gruppenbildungseinrichtung erscheinenden Bildpunktdiffe­ renzen anspricht, um ein Ausgangssignal mit einem ersten Zu­ stand immer dann zu erzeugen, wenn die ihren Eingängen ange­ legten ersten Bits alle den gleichen Logikzustand haben;
• b) eine zweite Logikschaltung (z. B. 210), die auf die zweiten Bits der an den jeweils zugeordneten Ausgangsanschlüssen der Gruppenbildungseinrichtung gelieferten Bildpunktdifferenzen anspricht, um ein Ausgangssignal mit einem ersten Zustand immer dann zu erzeugen, wenn diese zweiten Bits alle einen Logikzustand haben, der das Übersteigen des besagten vorbe­ stimmten Schwellenwertes anzeigt;
• c) eine dritte Logikschaltung (z. B. 226), die mit der ersten und der zweiten Logikschaltung (240, 210) gekoppelt ist, um ein Ausgangssignal mit dem ersten Zustand zu erzeugen, wenn die erste und die zweite Logikschaltung gleichzeitig Aus­ gangssignale mit dem ersten Zustand liefern.