Устройство цифровой пространственно-временной фильтрации телевизионного сигнала изображения

(5)5 ГОСУДАРСТВЕН.ЬПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТИ ОТКРЫТИ САН ВРЕТЕ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(54) УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОЙ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛАИЗОБРАЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к телевидению.Цель изобретения - повышение точностивосстанавливаемого телевизионного (ТВ) Изобретение относится к области телевидения, и может быть использовано, например, в качестве устройств коррекции телевизионного (ТВ) сигнала иэображения,Цель изобретения - повышение точности восстанавливаемого телевизионного сигнала изображения.На фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - импульсные характеристики базовой ячейки (блока) устройства; на фиг, 3 - варианты формирования пространственно фильтрующей апертуры и пример процедуры фильтрации,Устройство содержит (фиг. 1) блок 1 построчной фильтрации, блок 2 управления, блок 3 покадровой фильтрации, при этом блок построчной фильтрации содержит сумматор 4, первый и второй блоки 5 и 6 задержки и вычитатель 7, а блок покадровой фильтрации содержит первый и второй умножители 8 и 9, первый и второй блоки 1 О и 11 задержки, первый, второй и третий ключи сигнала изображения, Устройство содержит блок 1 построчной фильтрации, блок 2 управления и блок 3 покадровой фильтрации. Блок 2 управляет работой блоков 1 и 3 согласно алгоритму, учитывающему спектральные составляющие применяемой структуры дискретизации ТВ-растра. В блоках 1 и 3 осуществляется многомерная фильтрация ТВ - сигнала изображения, при этом повышается его точность, тем самым повышается четкость воспроизводимого ТВ - изображения. Устройство по пп. 2 и 3 ф-лы отличается выполнением блоков 1 и 3, 2 э, и. Ф-лы, 3 ил,12 - 14, первыи сумматор 17Устройствзом,На вход сумматора 4 (фиг. 1) поступает ТВ-сигнал видеоинформации, дискретиэированный согласно применяемому стандарту ТВ-развертки, который в блоке 1 подвергается операции свертки с импульсной характеристикой (ИХ) блока (строчной апертурой), формирование которой при подаче на вход устройства единичного импульса (ЕИ), показано графически на фиг, 2 а (где Х(пТ) - единичный вход данных, У(пТ) - импульсная характеристика, К - коммутация сигналов. Двумерные импульсные характеристики (апертуры) приведены на фиг. 2 б.Формирование строчной апертуры ("пачки" ЕИ) происходит эа счет суммирования в сумматоре 4 входного ЕИ и задержанного в блоке 5 на адин такт входного ЕИ, в ограничение этой "пачки" по количеству импульсов й и второй вычитатели 15 и 16алев Ю о работает следующим обра происходит в вычитателе 7, где производится вычитание из М-го ЕИ, поступающего на первый вход вычитателя 7, ЕИ, задержанного в блоке 6 на М тактов.Блок 2 выдает предварительно запрограммированные в РПЗУ величины постоянных коэффициентов (е и М) синхронно с ТВ-разверткой, которые фаэируют адресные счетчики и выбирают режимы эаписьчтение ОЗУ в блоках 6,5 и тем самым задают величины времени задержек, соответственно. (а Т+ М Тс), и М (вТэ+ К Тс), формируя двумерные построчные апертуры различного типа (фиг. 3), адаптивные к обработке входного ТВ-сигнала. При этом спектры вертикально-временной решетки отсчетов на входе и выходе фильтра 31, Яг(в, а) у) связаны соотношениемЯг = 31 Н 1. Нг,где Н 1, Нг - передаточные характеристики фильтра определяютсяН 1 = - + -сов 2 л( --- ) ,1 1 у т, 2 2 2 У 4 Т Нг = - + -сов(2 л )1 1 С2 2 2 Т2 л 2 лпри этом в - - , му- - пространстТвенные частоты.Операция свертки входного ТВ-сигнала сформированной таким образом ИХ блока 1 равносильна операции интервальногоинтегрирования (или процедуре фильтрации - "скользящее среднее", или гребенчатой фильтрации).Работа такого фильтра описывается соответствующим раэностным уравнением:У 1(пТ) = аХ(пТ) - ЬХ(пТ = МТ)+ сУ 1(пТ -Т)(1)где Т - период дискретизации ТВ-изображения по горизонтали;а, Ь, с, п, М - постоянные коэффициенты;Х(пТ) - входная последовательность. данных;У(пТ) - выходная последовательностьданных,При различных значениях постоянныхкоэффициентов (а, Ь, с) можно получить различные формы и длительности КИХ в заданном направлении фильтрации, причем,фаэовая характеристика (ФХ) остается линейной.Формирование из пачки ЕИ симметричной треугольной ИХ для ФНЧ (фиг, 2 а, б)производится в последующем блоке 3 (кадровом рециркуляторе), С шестого выходаблока 2 на первый, второй и третий ключи 2,13 и 14 поступает управляющий сигнал, нулевое значение которого "закрывает" второй ключ 13, первый ключ 12 устанавливаетв верхнее" положение (второй вход соединен с выходом), а третий ключ 14 - в "нижнее" положение (первый вход соединен с выходом),При такой коммутации структура блока 3 аналогична структуре последовательно соединенного с ним блока 1. Правое плечо треугольной симметричной ИХ формируется с помощью сумматора 17, на второй вход которого поступает пачка ЕИ, сформированная в блоке 1, а на первый вход эта же пачка, но задержанная на один такт в блоке 10, В результате на выходе сумматора 17 формируется импульсный сигнал со ступенчато нарастающей амплитудой (А), равной: 5 10 15 Ап+1 =(Ап + 1),20 25 30 35 40 45 50 55 где А 0 = О, и - О, 1, 2,Левое плечо треугольной симметричной ИХ формируется в вычитателе 15, на первый вход которого подается с выхода сумматора 17, сформированная на М тактов ИХ "правого плеча", а на второй вход эта же ИХ, но задержанная на М тактов в блоке 11 (в данном частном случае допускаем М = М), В результате вычитания на выходе вычитателя 15 формируется сигнал треугольной симметричной ИХ в заданном пространственном направлении, который поступает на первый вход третьего ключа 14 и при заданном выше режиме коммутации третий ключ 14 на выход устройства. Полученная ИХ может быть описана соответствующим разностным уравнением, характерным для интервального интегрирования с линейной фазоаой характеристикойУг(пТ) = Х(пТ) - 2 Х(пТ - МТ)+ Х(пТ - 2 МТ)+ + 2 Уг(пТ - Т) - Уг (пТ - 2 Т) (2),Свертка входного ТВ-сигнала с ИХ (2) равносильна процедуре квазиоптимальной фильтрации НЧ в заданном пространственном направлении с линейной фазовой характеристикой.Если с шестого выхода блока 2 поступает сигнал логической единицы на соответствующие входы первого, второго и третьего ключей 12, 13, 14, то производится следующая коммутация в блоке 3 второго ключа 13 - ключ открыт, первого ключа 12 - ключ в "нижнем" положении, 16 - "ключ" в "верхнем" положении, В результате такой коммутации в блоке 3 покадровой фильтрации формируется структура, позволяющая создать антисимметричную двуполярную ИХ (фиг. 2 б).Сформированный сигнал ИХ, снимаемый с выхода сумматора 17 в виде правого плеча треугольной ИХ, аналогичный предыдущему режиму коммутации, поступаетна первый вход вычитателя 15, на второй вход которого поступает умноженный во втором умножителе 9 на постоянное число М (опять в данном частном случае считаем И " М) ЕИ, задержанный в блоке 6 задержки 5 на М тактов. В результате вычитания ограничивается количество импульсов в пачке правого плеча треугольной ИК на М-м такте. С выхода первого вычитателя 15 полученный сигнал поступает на первый 10 вход вычитателя 16, на второй вход которого поступает умноженный в умножителе 8 наМ+1постоянное число2 сигнал пачки ЕИ с выхода блока 1. В результате вычита ния во втором вычитателе 16 на его выходе формируется сигнал с антисимметричной двуполярной ИХ (фиг, 2 б) в заданном пространственном направлении, который поступает на второй выход ключа 14 и при 20 заданном выше режиме коммутации на выход устройства.Полученная антисимметричная двуполярная ИХ может быть описана соответствующим разностным уравнением, 25 характерным для интервального дифференцирования:1 - МУэ(пТ) - Х(пТ)-Х(пТ- МТ- Т)+230+ 2 Уэ ( пТ - Т ) - У 2 (пТ - 2 Т ) (3)35Свертка входного ТВ - сигнала иэображения с ИХ такого типа равносильна процедуре фильтрации ВЧ в заданном пространственном направлении с линейной фаэовой характеристикой. 40Таким образом, блок 2 управления,запрограммированный определенным образом с учетом анализа спектральных составляющих применяемой структуры дискретизации ТВ - растра, управляя работой 45 блоков 1 и 3 построчной и покадровой фильтрации (или их линейной комбинацией), позволяет произвести многомерную фильтрацию ТВ- сигнала изображения, направленную на повышение его точности, 50 тем самым повышается четкость воспроизводимого иэображения.Формула изобретения1. Устройство цифровой пространственно - временной фильтрации телевизионного 55 сигнала изображения, содержащее блок построчной фильтрации, первый вход которого является входом для цифрового телевизионного сигнала изображения, и блок управления, вход которого является входом для сигнала опорной частоты, при этом первый и второй входы блока управления соединены соответственно с вторым и третьим входами блока построчной фильтрации, отл и чаю щеес я тем, что, с целью повышения точности восстанавливаемого телевизионного сигнала иэображения, в него введены блок покадровой фильтрации, выход которого является выходом устройства, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы блока покадровой фильтрации соединены соответственно с первым, вторым выходами блока построчной фильтрации, третьим, четвертым, пятым и шестым выходами блока управления.2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок построчной фильтрации содержит последовательно соединенные сумматор и вычитатель. выход которого является первым выходом блока построчной фильтрации, первым, вторым и третьим входами которого являются, соответственно, первый вход сумматора и входы установки времени задержки первого и второго блоков задержки, выход сумматора соединен с обьединенными сигнальными входами первого и второго блоков задержки, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами сумматора и вычитателя, при этом выход вычитателя является вторым входам блока построчной фильтрации,3. Устройство поп. 1, от ч и ч а ю щеес я тем, что блок покадровой фильтрации содержит первый и второй умножители, первые входы которых являются соответственно первым и вторым входами блока покадровой фильтрации, третьим, четвергым, пятым и шестым входами которого являются соответственно вторые входы первого и второго умножителей, вход установки времени задержки первого блока задержки и управляющий вход первого ключа, который обьединен с управляющими входами второго и третьего ключей. а также последовательно соединенные сумматор, первый и второй вычитатели, выходы первого и второго вычитателей соединены соответственно с сигнальными входами третьего ключа, выход которого является выходом блока покадровой фильтрации, при этом вторые входы первого и второго вычитателей соединены соответственно с выходами первого и второго ключей, выходы первого, второго умножителей и выход второго блока задержки соединены соответственно с сигнальным входом второго ключа, первым и вторым сигнальными входами первого ключа. выход сумматора соединен с объединенными сигнальными входами первого и второго блоков задержки, выход первого блока1646074 Фиг. 1 задержки соединен с верным входои сувпчатора, второй вход которого обьединен с первыи вхОдОи пЕрвогО умнОжитЕля, вторай вход второго умножителя обьединен с входом установки времени задержки второгоблока эадержки.