DE4220662A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bildwechselfrequenz-Verdoppelung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bildwechselfrequenz-Verdoppelung

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DE4220662A1
DE4220662A1 DE19924220662 DE4220662A DE4220662A1 DE 4220662 A1 DE4220662 A1 DE 4220662A1 DE 19924220662 DE19924220662 DE 19924220662 DE 4220662 A DE4220662 A DE 4220662A DE 4220662 A1 DE4220662 A1 DE 4220662A1
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Johannes Stolte
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Deutsche Thomson Brandt GmbH
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Deutsche Thomson Brandt GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N7/0127—Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level by changing the field or frame frequency of the incoming video signal, e.g. frame rate converter
    • H04N7/0132—Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level by changing the field or frame frequency of the incoming video signal, e.g. frame rate converter the field or frame frequency of the incoming video signal being multiplied by a positive integer, e.g. for flicker reduction

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Television Systems (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildwechselfrequenz-Verdoppelung.
Stand der Technik
Zur Bildwechselfrequenz-Verdoppelung in Fernsehgeräten wird üblicherweise jedes Halbbild zweimal wiederholt (AABB) oder es wird jeweils das zweite wiedergegebene Halbbild aus dem ersten übertragenen und das dritte wiedergegebene aus dem zweiten übertragenen interpoliert und das vierte wiedergege­ bene als das zweite übertragene wiederholt (AA′B′B). Dabei treten aber Störungen durch Zeilenflimmern oder Bewegungsar­ tefakte auf.
Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Bildwechselfrequenz-Verdoppelung anzugeben. Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 angegebene Verfah­ ren gelöst.
Die wiederzugebenden Bildpunkte werden mittels einer symme­ trischen Doppel-Median-Filterung aus den übertragenen oder aufgezeichneten Bildpunkten gewonnen. Dazu werden mit einem vertikal-temporalen Median-Filter zunächst Bildpunkte von Zeilen zwischen den Zeilen der Eingangs-Halbbilder berech­ net. Aus diesen progressiven, interpolierten Halbbildern mit z. B. 50 Hz Bildwechselfrequenz werden mit Hilfe einer tempora­ len Mittelwertbildung progressive Halbbilder mit doppelter Bildwechselfrequenz generiert. Für eine 100 Hz-Interlace-Dar­ stellung kann nun ein künstliches Interlace durch Übersprin­ gen von Zeilen durchgeführt werden.
Vorteilhaft werden durch die doppelte, symmetrische Filte­ rung die oben beschriebenen Artefakte weitgehend unterdrückt.
Im Prinzip besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß zur Bildwechselfrequenz-Verdoppelung, bei dem zeitlich zwi­ schen Eingangs-Halbbildern liegende Ausgangs-Halbbilder aus Eingangs-Bildpunkten (INP) interpoliert werden, indem:
- mit Hilfe einer Medianfilterung (MED2 bzw. MED1) aus je­ weils zwei übereinanderliegenden Eingangs-Bildpunkten (P1, P2 bzw. P3, P4; INP) des aktuellen Halbbilds und dem verti­ kal dazwischen liegenden Eingangs-Bildpunkt (P3 bzw. P2; INP) eines direkt benachbarten Eingangs-Halbbildes ein verti­ kal zwischen den beiden übereinanderliegenden Eingangs-Bild­ punkten liegender Bildpunkt (PiA, INT) interpoliert wird, wobei progressive Halbbilder gebildet werden;
- die Bildpunkte (PA bzw. PB; RES) der zeitlich zwischen den Eingangs-Halbbildern liegenden Ausgangs-Halbbilder durch Mittelung (A2 bzw. A1 von jeweils einem dazu temporal be­ nachbarten Eingangs-Bildpunkt (P3 bzw. P2; INP) und einem dazu temporal benachbarten interpolierten Bildpunkt (PiA bzw. PiB; INT) gebildet werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfah­ rens ergeben sich aus dem zugehörigen abhängigen Anspruch.
Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung für das erfindungsgemäße Verfahren anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 3 angegebene Vorrichtung gelöst.
Im Prinzip ist die erfindungsgemäße Vorrichtung versehen mit einer ersten Zeilenverzögerung (LD1) und einem zweiten Medi­ anfilter (MED2), denen die Eingangs-Bildpunkte (INP, Yi) zu­ geführt werden, wobei der Ausgang der ersten Zeilenverzöge­ rung verbunden ist mit dem Eingang eines Halbbildspeichers (FD) für eine auf eine ganze Zahl abgerundete Anzahl von Halbbild-Zeilen und mit einem ersten Medianfilter (MED1) und mit einem ersten Addierer (A1) und mit einem weiteren Ein­ gang des zweiten Medianfilters (MED2), und wobei der Ausgang des Halbbildspeichers (FD) verbunden ist mit dem Eingang ei­ ner zweiten Zeilenverzögerung (LD2) und mit einem weiteren Eingang des ersten Medianfilters (MED1) und mit einem zwei­ ten Addierer (A2) und mit einem weiteren Eingang des zweiten Medianfilters (MED2), und wobei der Ausgang der zweiten Zei­ lenverzögerung (LD2) zu einem weiteren Eingang des ersten Medianfilters (MED1) führt und der Ausgang (Bildpunkt PiB) des ersten Medianfilters (MED1) verbunden ist mit einem wei­ teren Eingang des ersten Addierers (A1) und der Ausgang (Bildpunkt PiA) des zweiten Medianfilters (MED2) mit einem weiteren Eingang des zweiten Addierers (A2) und zur Erzeu­ gung der Ausgangs-Bildpunkte (PA, PB; RES; Yo) die Ausgangs­ werte der beiden Addierer (A1, A2) jeweils halbiert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung ergeben sich aus dem zugehörigen abhängigen Anspruch.
Zeichnungen
Anhand der Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 Interpolations-Schema;
Fig. 2 Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung zur Bildwechselfrequenz-Verdoppelung.
Ausführungsbeispiele
In dem vertikal-temporalen Abtastraster in Fig. 1a sind die Eingangs-Bildpunkte INP mit einem zeitlichen Abstand von 2O ms (50 Hz) und für die Eingangs-Halbbilder interpolierte Bildpunkte INT dargestellt. In Fig. 1b sind entsprechend die aus der erfindungsgemäßen Bildwechselfrequenz-Verdoppelung resultierenden Ausgangs-Bildpunkte RES mit einem zeitlichen Abstand von 10 ms (100 Hz) dargestellt.
In Fig. 1c sind die in Fig. 1a eingerahmten Bildpunkte darge­ stellt. Die zu interpolierenden Bildpunkte PiA und PiB wer­ den jeweils nach folgenden Formeln ermittelt:
PiA = median(P1, P3, P2);
PiB = median(P3, P2, P4).
In Fig. 1d sind die in Fig. 1c eingerahmten Bildpunkte darge­ stellt. Die zu interpolierenden Bildpunkte PA und PB für die zeitlich zwischen den Eingangs-Halbbildern liegenden Halbbil­ der werden jeweils nach folgenden Formeln ermittelt:
PA= (PiA+P3)/2;
PB= (P2+PiB)/2.
In Fig. 1e sind die in Fig. 1d eingerahmten Bildpunkte darge­ stellt. Die im Raster von Fig. 1b wiederzugebenden Bildpunk­ te PA und PB (RES) für die Ausgangs-Halbbilder entstehen so­ mit symmetrisch aus Eingangs-Bildpunkten INP, aus für die Eingangs-Halbbilder interpolierten Eingangs-Bildpunkten INT und aus den interpolierten Zwischen-Halbbildern entnommenen Bildpunkten.
Die Eingangs-Bildpunktwerte Yi werden in Fig. 2 einer ersten Zeilenverzögerung LD1 und einem zweiten Medianfilter MED2 zugeführt. Der Ausgang der ersten Zeilenverzögerung ist mit dem Eingang eines Halbbildspeichers FD für 312 Zeilen, mit einem ersten Medianfilter MED1, mit einem ersten Addierer Al und mit einem weiteren Eingang des zweiten Medianfilters MED2 verbunden. Der Ausgang des Halbbildspeichers FD ist mit dem Eingang einer zweiten Zeilenverzögerung LD2, mit einem weiteren Eingang des ersten Medianfilters MED1, mit einem zweiten Addierer A2 und mit einem weiteren Eingang des zwei­ ten Medianfilters MED2 verbunden. Der Ausgang der zweiten Zeilenverzögerung LD2 führt zu einem weiteren Eingang des ersten Medianfilters MED1. Es stehen somit folgende Bildpunk­ te für die Medianfilterungen zur Verfügung:
P1 am Eingang von LD1;
P2 am Ausgang von LD1;
P3 am Ausgang von FD;
P4 am Ausgang von LD2.
Der Ausgang (Bildpunkt PiB) des ersten Medianfilters MED1 ist mit einem weiteren Eingang des ersten Addierers AI und der Ausgang (Bildpunkt PiA) des zweiten Medianfilters MED2 mit einem weiteren Eingang des zweiten Addierers A2 verbun­ den. Mit Hilfe von Schalter SW werden abwechselnd die Aus­ gangs-Bildpunktwerte Yo an den Ausgängen der beiden Addierer (Bildpunktwerte 2*PB und 2*PA) abgegriffen, die dann noch halbiert werden müssen (nicht dargestellt).
Die Zeilenzahl der Bilder kann z. B. 525, 625, 1050, 1125 oder 1250 sein, wobei die Speicherzeit des Halbbildspeichers FD entsprechend angepaßt wird.
Die Erfindung kann ebenso für Eingangs-Bildwechselfrequenzen von 59.94 Hz oder 60 Hz angewendet werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Bildwechselfrequenz-Verdoppelung, bei dem zeitlich zwischen Eingangs-Halbbildern liegende Aus­ gangs-Halbbilder aus Eingangs-Bildpunkten (INP) interpo­ liert werden, dadurch gekennzeichnet, daß:
- mit Hilfe einer Medianfilterung (MED2 bzw. MED1) aus jeweils zwei übereinanderliegenden Eingangs-Bildpunkten (P1, P2 bzw. P3, P4; INP) des aktuellen Halbbilds und dem vertikal dazwischen liegenden Eingangs-Bildpunkt (P3 bzw. P2; INP) eines direkt benachbarten Eingangs- Halbbildes ein vertikal zwischen den beiden übereinan­ derliegenden Eingangs-Bildpunkten liegender Bildpunkt (PiA, INT) interpoliert wird, wobei progressive Halbbil­ der gebildet werden;
- die Bildpunkte (PA bzw. PB; RES) der zeitlich zwi­ schen den Eingangs-Halbbildern liegenden Ausgangs-Halb­ bilder durch Mittelung (A2 bzw. A1) von jeweils einem dazu temporal benachbarten Eingangs-Bildpunkt (P3 bzw. P2; INP) und einem dazu temporal benachbarten interpo­ lierten Bildpunkt (PiA bzw. PiB; INT) gebildet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs-Halbbilder (RES) mit einem künstlichen Interlace (SW) versehen werden.
3. Vorrichtung für ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, versehen mit einer ersten Zeilenverzögerung (LD1) und einem zweiten Medianfilter (MED2), denen die Eingangs- Bildpunkte (INP, Yi zugeführt werden, wobei der Aus­ gang der ersten Zeilenverzögerung verbunden ist mit dem Eingang eines Halbbildspeichers (FD) für eine auf eine ganze Zahl abgerundete Anzahl von Halbbild-Zeilen und mit einem ersten Medianfilter (MED1) und mit einem er­ sten Addierer (A1) und mit einem weiteren Eingang des zweiten Medianfilters (NED2), und wobei der Ausgang des Halbbildspeichers (FD) verbunden ist mit dem Eingang einer zweiten Zeilenverzögerung (LD2) und mit einem wei­ teren Eingang des ersten Medianfilters (MED1) und mit einem zweiten Addierer (A2) und mit einem weiteren Ein­ gang des zweiten Medianfilters (MED2), und wobei der Ausgang der zweiten Zeilenverzögerung (LD2) zu einem weiteren Eingang des ersten Medianfilters (MED1) führt und der Ausgang (Bildpunkt PIB) des ersten Medianfil­ ters (MED1) verbunden ist mit einem weiteren Eingang des ersten Addierers (A1) und der Ausgang (Bildpunkt PiA) des zweiten Medianfilters (MED2) mit einem weite­ ren Eingang des zweiten Addierers (A2) und zur Erzeu­ gung der Ausgangs-Bildpunkte (PA, PB; RES; Yo) die Aus­ gangswerte der beiden Addierer (A1, A2) jeweils hal­ biert werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer Umschaltung (SW) ein künstliches Interlace für die Ausgangs-Halbbilder erzeugt wird
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