Адаптивный пространственный фильтр

(51) 4 Н 14 ОЛИС ИЗОБРЕТЕНИЯ ПЬСТВУ второй я ост и 7 синхронизирующие входы. Дл д ижения цели введены дифференцирующий блок 4, содержащий два коммутатора и три сумматора, а также блок 5 определения ориентации контура, содержащий два блока постоянной памяти и блок совпадения. На выходе :фильтра могут иметь место или сигнал :средней яркости, что соответствует режиму низкочастотной фильтрации,следовательно, происходит сглаживание импульсных помех на гладких участках изображения, или сигнал, равный сумме текущего элемента Х и второй производной, вычисленной по окрестности ЗхЗ элемента, соответствующейрешающей апертуре, если контур обнаружен и его ориентация достоверно определена блоком 5, 3 э,п. ф-,лы, "5 ил.7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТРЫТИЯПРИ П 1 НТ СССР К АВТОРСНОМУ СВИ(56) Авторское свидетельство СССРР 1203717, кл, Н 04 И 5/14, 1984.(57) Изобретение относится к технике телевидения и м.б. иснользованодля фильтрации видеосигнала путемвыделения контуров объекта на сложном фоне. Цель изобретения -повышение точности фильтрации. Адаптивный пространственный фильтр содержитблок 1 формирования фрагмента изображения, анализатор 2 фрагментаизображения, коммутатор 3, первый 6 478377 А 11478377 1Изобретение относится к техникетелевидения и может быть использовано для фильтрации видеосигнала путемвыделения контуров объекта на сложном Фоне, 5Цель изобретения - повышение точности фильтрации,На фиг, 1 представлена электрическая структурная схема адаптивногопространственного фильтра;на фиг,2 - 10то же, анализатора фрагмента изображения и блока определения ориентации контура; на Фиг.3 - то же, дифференцирующего блока; на Фиг.4 и 5диаграммы, поясняющие работу устройства.Адаптивный пространственный Фильтрсодержит блок 1 Формирования Фрагмента иэображения, анализатор 2 Фрагмента изображения, коммутатор 3, 20дифференцирующий блок 4, блок 5 определения ориентации контура, первый 6и второй 7 синхронизирующие входы.Анализатор 2 Фрагмента изображения (Фиг,2) содержит блок 8 определения средней яркости, вычислительный блок 9, компаратор 10, блок 11элементов НЕ, первый 12 и второй 13блоки элементов И, вход 14 заданияпорога. 30:Блок 5 определения ориентации контура (Фиг,2) содержит первый 15 и втовторой 16 блоки постоянной памяти,блок 17 совпадения.Дифференцирующий блок 4 (фиг.3) 35содержит первый 18 и второй 19 коммутаторы, первый 20, второй 21 итретий 22 сумматоры.Адаптивный пространственный фильтрработает следующим образом. 40Отсчеты видеосигнала телевизионного изображения в виде параллельногодвоичного восьмиразрядного кода поступают на вход блока 1, назначениекоторого - сформировать управляющуюи решающую апертуры, т.е. обеспечитьодновременное присутствие на выходахблока 1 текущего элемента Х и его.окрестности (Фиг,4). Отсчеты, соответствующие управляющей апертуре, поступают на вход анализатора 2. Частьотсчетов, соответствующая решающейапертуре, поступает на вход дифференцирующего блока 4. Работа блока 1синхронизируется последовательностью С поступающей на первый синхронизирующих вход 6 и представляющейсобой меандр с частотой дискретизации,формируемой общим синхрогенера 2тором телевизионной системы,в состав которой входит предлагаемый фильтр.Анализатор 2 Фрагмента изображения в блоке 8 вычисляет среднюю яркость в пределах управляющей апертуры, Блок 8 может быть реализован на базе сумматоров, выполняющих попарно-последовательное суммирование сигналов 24-х элементов управляющей апертуры.Анализатор 2 формирует две логических маски, первая из которых представляют совокупность единиц для отсчетов апертуры, величина которых больше уровня средней яркости на величину устанавливаемого на входе 14 порога и совокупность нулей для остальных отсчетов. Вторая маска представляет собой совокупность единиц для отсчетов апертуры, величина ко 1 торых меньше уровня средней яркости на величину и совокупность нулей для остальных отсчетов,Вычислительный блок 9 определяет модуль разности 3 между отсчетами апертуры и средней яркостью и знаки этих разностей, Компаратор 10 сравнивает величины й с порогом, установленным на входе 14, а на его выходах появляются значение "1" для тех отсчетов, значение Д которых превышает величину порога. Выходные сигналы компаратора 10 подаются на входы первого 12 и второго 13 блоков элементов И, на другие входы которых подается в противофазе сигнал знака й, с выхода вычислительного блока 9, Таким образом, на выходе второго блока 13 появляется сигнал первой логической маски, на выходе второго блока 12 - сигнал второй логической маски. Сигналы первой и второй логических масок поступают на входы соответственно первого 15 и второго 16 блоков постоянной памяти, каждый из которых содержит четыре зоны,на входы каждой из которых поступают десять сигналов логической маски,соответствующие зонам Д, для первого блока 15 и соответствующие зонам Двторого блока 16 (Фиг,5), Первая из четырех зон имеет на адресных вхо-" дах значения элементов логической маски, соответствующие зоне Д, для ориентации 0-180 (элементы У 6, У 10 У 24,У 1,У 23,У 8,У 22,У 7 У 21, и У 20) Если восемь из десяти элементовэтой зоны имеют значение "1", то на выходе первой зоны будет значение "0"Если условие "8 из 1 О" не выполняется, то на выходе зоны будетн1 . Вторая эона имеет на адресных входах значения элементов логической маски, соответствующие зоне Д но с ориентацией 45-225 ,третья - 90- 180 и т.д. Таким образом, в зависимости от ориентации контура на выходе первого блока 15 будет комбинация в виде четырехраэрядного кода, причем ориентации 0-180 соответствует комбинация "0001", ориентации 45-225 - "0010", ориентации 90-270 - "0 100", ориентации 135-315. - "1000". Работа второго блока 16 аналогична работе первого блока 15,но для зон Д. Условие "8 иэ 10" выбрано по результатам эксперимента по выделению контуров малоконтрастных иэображений, Если условие "не менее чем 8 из 10" ни в одной зоне не выполняется или блок 17 совпадения получает разные сигналы на входах, то принимается решение об отсутствии контура в данной апертуре, что отражается комбинацией "1111" на выходе блока 17, Его выход является управляющим для . ,первого 18 и второго 19 коммутаторов дифференцирующего блока 4. На блок 17 совпадения подается сигнал синхронизации С который разрешает выдачу сигнала управления только во время второй половины интервала дискретизации, т.е, после окончания переходных процессов в анализаторе 2 и блоке 5.Дифференцирующий блок 4, получив от блока 5 сигнал, отражающий ориентацию контура в пределах управляющей апертуры (а значит и решающей апертуры, так как центры апертур совпадают), суммирует элементы решающей апер.уры, расположенные по обеим сторонам от обнаруженного контура, производит операцию пространственного дифференцирования путем вычисления значения второй производной сигнала в конечных разностях и складывает полученную величину с значением текущего элемента Х ч+Х =- --В . +2 Х 1 о 3.ф) Д,о+ Х,= 3 Х,Таким образом, производится усиление текущего значения Х о значением второй производной сигнала, вычисленной в апертуре ЗхЗ элемента внаправлении, перпендикулярном предварительном обнаруженному контУРУ.Выбор элементов В; . решающей1) 1апертуры для Формирования зон Ди1Д этой апертуры производится первым 18 и вторым 19 коммутаторами, наинформационные входы которых подаются сигналы, соответствующие элементам решающей апертуры, а на управляющие входы подается сигнал, отра:жающий ориентацию контура (или егоотсутствие).На вход коммутатора 3 поступает:.:.значение средней яркости управляющей апературы и значение+ Хвычисленной первым 20, вторым 21 итретьем 22 сумматорами, Если ориентация контура не определена или недостоверна (комбинация "1111"), сигнал указанной комбинации коммутирует на выход адаптивного пространственного Фильтра значение среднейЗ 5 яркости, а не значение ч + Хо.Таким образом, на выходе Фильтрамогут иметь место или сигнал средней яркости (если контур в даннойапературе не обнаружен),что соответ 40 ствует режиму низкочастотной фильтрации, следовательно, происходитоглаживание импульсных помех нагладких участках изображения, илисигнал, равный сумме текущего эле 45 мента Хо и второй производной, вычисленной по окрестности ЗхЗ элемента, соответствующей решающей апертуре, если контур обнаружен и его ориентация достоверно определена бло 50 ком 5,Формула изобретения 11. Адаптивный пространственныйфильтр, содержащий блок формирования фрагмента иэображения, сигнальный вход которого является сигнальным входом адаптивного пространственно 1418377го фильтра, анализатор фрагмента изображения и коммутатор, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повыщения точности фильтрации, введеныблок определения ориентации контура,первый и второй сигнальные входы которого соединены соответственно спервым и вторым выходами анализаторафрагмента изображения, а синхронизи"рующий вход объединен с синхронизирующим входом блока формированияфрагмента изображения и являетсяпервым синхронизирующим входом адаптивного пространственного фильтра,,а также дифференцирующий блок, первый сигнальный вход которого объединен с первым входом коммутатора исоединен с выходом блока определенияориентации, второй сигнальный вход. соединен с первым выходом блока формирования фрагмента изображения, третий сигнальный вход объединен с первым входом анализатора фрагмента изоизображения и соединен с вторым выходом блока формирования фрагмента изображения, синхронизирующий вход является вторым синхронизирующим входомадаптивного пространственного фильтра, а выход соединен с вторым входомкоммутатора, третий вход которогосоединен с третьим выходом анализатора фрагмента изображения, а выходявляется выходом адаптивного пространственного фильтра, при этом второй вход анализатора фрагмента изображения соединен с третьим выходомблока формирования фрагмента изображения,2, Устройство по п.1, о т л и -ч а и щ е е с я тем, что анализаторфрагмента изображения выполнен в виде последовательно соединенных блока определения средней яркости, вы- .числительного блока, первый и второйвходы которого объединены соответственно с первым и вторым входамиблока определения средней яркости иявляются первым и вторым входами анализатора фрагмента изображения, элемента НЕ и первого элемента И, выход которого является первым выходом анализатора фрагмента изображе 5 10 15 20 25 30 35 40 д 5 50 ния, компаратора, первый вход которого соединен с вторым выходом вычислительного блока, а второй вход является входом задания порога и второго элемента И, первый вход которого соединен с первым выходом вычислительного блока, второй вход объединен с вторым входом первого элемента И и соединен с выходом компаратора, а выход является вторым выходом анализатора фрагмента изображения, третьим выходом которого является выход блока определения средней яркости.3, Устройство по и1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок определения ориентации контура содержит первый и второй блоки постоянной памяти, входы которых являются соответственно первым и вторым сигнальными входами блока определения ориентации контура, а также блок совпадения, первый и второй сигнальные входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго блоков постоянной памяти, а синхронизирующий вход и выход являются соответственно синхронизирующим входом и выходом блока определения ориентации контура.4. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что дифференцирующий блок содержит последовательно соединенные первый коммутатор, первый сумматор и второй сумматор, второй вход которого является вторым сигнальным входом дифференцирующего блока, синхронизирующий вход является синхронизирующим входом дифференцирующего блока, а выход является выходом дифференцирующего блока, последовательно соединенные второй коммутатор, сигнальный вход которого объединен с сигнальным входом первого коммутатора и является третьим сигнальным входом дифференцирующего блока, а управляющий вход объединен с управляющим входом первого коммутатора и является первым сигнальным входом дифференцирующего блока, и трйтий сумматор, выход которого соединен с третьим сигнальным входом второго сумматора.1478377 Составитель Э.Борисоведактор Г.Гербер Техред Л.Олийнык Корректор М,Васильева сно 10 1оизводственно-издательский комбинат Патент , г, Ужгород, ул, Г Заказ 2376/57 Тираж 627 Под ВНИИПИ Государственного комитета по изобретения113035, Москва, Ж, Раушская и открытиям при ГКНТ СССРб., д. 4/5