Устройство для экстраполяции видеосигнала изображения

(56) 1. АвторскоеР 596970, кл. б 02. Авторское свпо заявке У 3371С 7/30,У 28Т.Н.Павлов о ССС76,СССР сви б б иде 442 198 етельст 7/30, 1 ельство 18-24, (прото кл. С 06тип).3. Икофильтрацические сис. 26-34. ика. Пространстве изображений. Фот темы. М., "Наука" а 9 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСТРАПОЛЯЦИИ ВИДЕОСИГНАЛА ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащее шесть линий задержки, входыкоторых соединены с входом устройства, три блока линейной экстраполяции,первый и второй входы каждого изкоторых подключены к выходам двухсоответствующих линий задержки, выход первого блока линейной экстраполяции соединен с первыми входамипервого и второго блоков вычитания,выход второго блокй линейной экстраполяции соединен с вторым входомпервого и с первым входом третьегоблоков вычитания, выход третьегоблока линейной. экстраполяции соединенс вторыми входами второго и третьегоблоков вычитания, выходы первого,второго и третьего блоков вычитайиясоединены с,входами соответствующихблоков выделения модуля,три компаратора, входы первого из которых соединены с выходами первого и второго блоков выделения модуля, входы второго - с выходами первого и третьего блоков выделения модуля, а входы третьего - с выходами второго и третьего блоков выделения модуля, выходы компараторов соединены с соответствующими входами первого дешифратора, переключатель и. сумматор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности экстраполяции, устройство содержит три ключа, три пороговых элемента, второй дешифратор, блок деления и . два блока задания делителя, выходы 1 которых через переключатель соединены Я с первым входом блока деления, и ри, этом выходы первого, второго и третьего блоков выделения модуля через соответствующие пороговые элементы соединены с входами второго дешифратора, выходы первого, второго и третье; го блоков линейной экстраполяции через соответствующие ключи соединенй Ьааи с входами сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока деления, выход которого является Р выходом устройства, первый, второй и третий выходы первого дешифратора соединены с первыми управляющими . Я ) входами соответствующих ключей, а выход второго дешифратора соединен с управляющим входом переключателя и с вторыми управляющими входами первого, второго и третьего ключей.ние третьей линейной оценки отбрасы. вается и она не учитывается при дальнейшей обработке сигнала. Таким образом, удается избежатьвлияния на процесс экстраполяции выбросов импульсной помехи, обеспечив тем самым приемлемую точность экстраполяции при работе на фоне шумов.Недостатком известного устройства для экстраполяции видеосигнала при построчной развертке изображения является относительно низкая точность экстраполяции.Точность проведения экстраполяции в общем случае тем выше, чем больше значений яркостей экстраполируемого сигнала, соответствующих предшествующим моментам времени, участвуют в формировании экстраполяционной оценки. В известном же устройстве анализ наличия либо отсутствия выброса импульсной помехи в одной из пар базовых отсчетов производится по шести точкам, а собственно экстраполяция во всех случаях т,е. как при наличии, так и при отсутствии обнаружения выброса помехи )- по четырем точкам изображения. Две точки всегда исключаются из рассмотрения, что в случае отсутствия выброса импульсной помехи ведет к снижению точности экстраполяции(так как экстра поляция по шести точкам на участках отсутствия выбросов импульсных помех точнее реализуемой в известном устройстве экстраполяции по четырем точкам).Целью изобретения является повышение точности экстраполяции.Цель достигается тем, что устройство для экстраполяции видеосигнала изображения, содержащее шесть линий задержки, входы которых соединены с входом устройства, три блока линей ной экстраполяции, первый и второй входы каждого из которых подключены к выходам двух соответствующих линий задержки, выход первого блока линейной экстраполяции соединен с первыми входами первого и второго блоков вычитания, выход второго блока линейной экстраполяции соединен с вторым входом первого и с первым входом третьего блоков вычитания, выход третьего блока линейной экстраполяции соединен с вторыми входами второго и третьего блоков вычитания, выходы первого, второго и третьего блоков вычитания соединены с входами соответствующих блоков выделения модуля, три компаратора, входы первого из которых соединены с выходами первого и второго блоков выделения модуля, входы второго - с выходами первого и третьего блоков выделения модуля, а входы третьего - с выходами второго и третьего блоков выделения модуля, выходы компараторов соединены с соответствующими входаИзобретение относится к технике .обработки двумерных изображений иможет быть использовано в любыхотраслях науки и техники, где необ-ходимо выполнение экстраполяции илипредсказания случайных видеосигналов 5двумерных иэображений, наблюдаемыхна фоне помех. В частности, необходимость решения подобных задач возникает при обработке видеосигналоврастровых иэображений, принимаемых 10в присутствии импульсного шума, появляющегося вследствие погрешностейфункционирования фотоэлектронныхпреобразователей.Известны экстраполяторы, основанные на анализе наблюдений исследуемого процесса в прошлом с целью егопредсказания 1 и 2.Известен экстраполятор, содержащий частотно-импульсный преобразователь, триггер, блок задержки и вычи - 20татель 1 .Недостатком указанного экстраполятора является низкая точность экстраполяции при работе с сигналами,наблюдаемыми на фоне импульсных помех 25Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для экстраполяциивидеосигнала при построчной развертке иэображения 2), содержащее шестьлиний задержки, выходы которых по- ЗОпарно соединены с входами трех блоковлинейной экстраполяции, выходы которых соединены с входами соответствующих блоков вычитания, три блокавыделения модуля, соединенных каждый увходом - с выходом блока выделениямодуля, а выходом - с входами соответствующих компараторов, подключенных к входам дешифратора, а такжепереключатели, и соединенный сними блок усреднения.Принцип действия известного устройства основан на предварительномформировании трех линейных экстраполяционных оценок сигнала - вдольстроки, вдоль столбца и вдоль диагокали изображения с последующейселекцией результатов экстраполяциис целью фильтрации сбоев, обусловленных действием импульсных помех.Именно, если в участке столбца, стро Оки или диагонали изображения, покоторым производится экстраполяция,будет наблюдаться выброс импульснойпомехи, то соответствующая экстра поляционная оценка должна заметно отличаться по величине от значенийдвух других оценок, получаемых поучасткам иэображения, не искаженнымимпульсной помехой,что используется визвестном устройстве для получениярезультирующей нелинейной экстраполяционной оценки изображения,значение которой формируется путемусреднения двух ближайших по величине экстраполяционных оценок иэ трехми первого дешифратора, переключатель и сумматор , содержит также три ключа, три пороговых элемента, второй дешифратор, блок деления и два блока задания делителя, выходы которых через переключатель соединены 5 с первым входом блока деления, при этом выходы первого, второго и третьего блоков выделения модуля через соответствующие пороговые элементы соединены с входами второго дешифратора, выходы первого, второго и третьего блоков линейной - экстраполяции через соответствующие. ключи соединены с входами сумматора выход которого соединен с вторым входом блока деления, выход которого является выходом устройства, первый, второй и третий выходы первого дешиф- ратора соединены с первыми управляющими входами соответствующих ключей, а выход второго дешифратора соединен Ю с управляющим входом переключателя и с вторыми управляющими входами первого, второго и третьего ключей.На фиг; 1 представлена схемапредлагаемого устройства; на фиг. 2- 25поясняется принцип экстраполяции, заложенный в устройство.Устройство для экстраполяции видеосигнала изображения содержит линии задержки 1-6, блоки 7-9 линей П ной экстраполяции, блоки вычитания 10-12, блоки выделения модуля 13-15, компараторы 16-,18, пороговые элементы 19-21, :ключи 22-24, сумматор 25, дешифраторы 26,27, блоки 28,29 задания делителя, переключатель 30, блок деления 31.Устройство работает следующим образом.Видеосигнал изображения, образующийся в результате его построчной 4) развертки, поступает на вход устройства. ДлительноСть видеосигнала, соответствующего одной строке изображения, обозначим Тс . Предполагается, что, в некоторые случайные моменты 45 времени во входном видеосигнале изображения наблюдаются выбросы импульсных помех, на фоне которых производится экстраполяция. Процедура же экстраполяции сводится к следующему, 5)Линия задержки 1 осуществляет задержку сигнала на интервал времени а 1, соответствующий требуемому интервалу экстраполяции, причем предполагается, что величина интервала л 1 не менее чем в.2-3 раза превышает среднюю длительность выбросов импульсной помехи. Линия задержки 2 задерживает сигнал на величину 2 И, линия задержки 3 - на величину одной строки изображения Т , линия задерж ки 4 - на две строки изображения 2 Т. Соответственно линия задержки 5 задерживает сигнал на величину Тс+ М , линия задержки 6 - на 2 Тс+ +2 И. Сигналы с выходов указанных 65 линий задержки подаются на входыблоков 7-9 линейной экстраполяции,на выходе которых формируются экстраполяционные оценки сигнала, получаемые по двум точкам, расположенным соответственнб вдоль строки изображения яблок 7), вдоль столбца изображения яблок 8) и по диагонали изображения блок 9),Если в участке столбца, строки или диагонали изображения, по которым производится экстраполяция, будетнаблюдаться выброс импульсной помехи, то соответствующая экстраполягионная оценка должна заметно отличаться по величине от значений. двух других оценок, получаемых по участкам.изображения, не искаженным импульсной помехой, что используется в устройстве для получения резуль)тирующей экстраполяционной оценки сигнала.Именно, если в сигнале обнаруженвыброс импульсной помехи, результирующая экстраполяционная оценка формируется путем усреднения двух ближайших по величине экстраполяпионных оценок из трех формируемых линейных оценок. Значение третьейлинейной оценки в этом спучае отбрасывается и она не учитывается придальнейшей обработке сигнала. В случае же, если выброса импульсной помехи не обнаружено, все три линейные экстраполяционные оценкисигнала участвуют в формировании результирующей оценки, т.е. отбрасывания значения третьей оценки не производится.Выбор двух ближайших по величине экстраполяционных оценок и их последующее усреднение осуществляется блоками вычитания 10-12, блоками 13-15 выделения модуля, компараторами 16-18, дешифратором 26, ключами 22-24, сумматором 25 и блоком деления 31. Обнаружение же выбросов импульсной помехи производится пороговыми элементами 19-21 и дешифратором 27, Переключатель 30, предназначен для изменения "константы усреднения". Именно, в случае необнаружения выброса импульсной помехи она равна трем, а в случае обнаружения выброса помехи(когда в сумматоре 25 суммируются значения только двух оценок) она равна двум. На выходах блоков 13 - 15 формируются значения трех сигналов, соответствующих модулям разности всех трех линейных экстраполяционных оценок. Укаэанные сигналы попарно подаются на входы компараторов 16-18. На выходе компараторов 16-18 формируется трехразрядный двоичный код, несущий информацию отом, какие две из трех сформированных линейных экстраполяционных оценок наиболее близки по величине друг к другу, .Именно они и по1105908 Вход 3 Выход 2 .Выход 3 Вход 1 Вход 2 Выход 1 0 30 ступают на вход сумматора 25 для,последующей обработки. Требуемаякоммутация выходов блоков 7-9 линейной экстраполяции со входами сумматора 25 обеспечивается ключами22-24, управляемыми сигналами дешифраторов 26,2. Если хотя бы один Входной двоичный код Если один или несколько отсчетов окажутся пораженными помехой, одна или несколько разностей на выходе блоков 13-15 превысит порог, на выходе пороговых элементов 19,20 или 21 .появятся сигналы, равные 1.35 Дешифрирование выходных сигналов пороговых элементов 19 - 21 осуществляется вторым дешифратором 27, который вырабатывает на выходе логическую единицу только при наличии на 40 его трех входах логических нулей. В этом случае все ключи 22 - 24 замкнуты, линейные экстраполяционные оценки с выходов блоков 7 - 9 линейной экстраполяции складываются в сумматоре 25 и затем делятся на три.При наличии выброса импульсной помехи выходной сигнал дешифратора 27 равен нулю. В этом случае управление ключами 22 - 24 осуществляется выход ными сигналами дешифратора 26, обеспечивающего выдачу на вход сумматора 25 двух ближайших по величине линей- ныХ экстраполяционных оценок. После сложения сумма делится пополам в блоке деления 31. из управляющих сигналов ключа (сблока 26 или 27)равен единице, тоключ замкнут, в противном случаеразомкнут.В таблице показаны соответствиявходных и выходных сигналов(кодов)дешифратора 26. Выходной двоичный код Значение величины порога, обеспечивающее наилучшее в смысле заданного критерия обнаружение выбросов импульсной помехи при заданных характеристиках полезного сигнала и помехи,может быть определено расчетно (,3 )либо подобрано экспериментально в процессе отладки устройства. Все входящие в состав предлагаемого устройства блоки являются типовыми либо легко реализуются на осно- ве типовых функциональных элементов. Достижение положительного эффекта от использования предлагаемого устройства по сравнению с прототипом подтверждается меньшей среднеквадратической ошибкой экстраполяции.Проведенные испытания и исследования опытного образца показали, что среднеквадратическая ошибка экстраполяции видеосигнала изображения уменьшается, в зависимости от типа и статистики обрабатываемогоизображе, - ния и импульсных помех, в среднемна 8-12.(г - /-Я Г 7 Юпл я алроса Составитель Г.Осиповедактор С.Тимохина Техред С. Мигунова .Корректор В.Гири сноеР д.4/ лиал ППП "Патентф, гУжгород, ул. Проектная, 4 .Ф Заказ 5603/39 Тираж 699 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Р