DE2636093B2 - Vorrichtung zur Kontrastverbesserung eines aus punktförmigen Elementen zusammengesetzten Bildes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrastverbesserung eines aus punktförmigen Elementen zusammengesetzten Bildes durch Veränderung der von einer Signalquelle gelieferten Eingangssignale, weiche für die Helligkeit der in einem Raster angeordneten Elemente des Bildes charakteristisch sind, in der Weise, daß die durch die geänderten Signale charakterisierten Helligkeiten der Bildelemente wenigstens in Bereichen des darzustellenden Bildes mit der gleichen Häufigkeit auftreten. Der Ausgleich der Häufigkeitsverteilung der Hellig keit der punktförmigen Elemente dargestellter Bilder (Histogramm-Ausgleich) ist eine besondere Technik zur Verbesserung des Bildkontrastes, bei der festgestellt wird, mit welcher Häufigkeit die den einzelnen Bildpunkten zugeordneten Helligkeiten in einem Zug auszugleichender Videosignale auftreten. Da die Informationsmenge von der Häufigkeit des Auftretens jeder Stufe einer Grauskala abhängt, vermittelt nicht jede Helligkeitsstufe im dargestellten Bild die gleiche Informationsmenge. Durch die Verwendung einer größeren Anzahl von Graustufen für die Darstellung von Helligkeitsstufen, die im Bild mit größerer Häufigkeit auftreten und daher mehr Informationen enthalten, und von weniger Graustufen bei Helligkeiten, die weniger häufig auftreten, kann der Kontrast und damit der Detailreichtum des dargestellten Bildes bedeutend verbessert werden. Das Ergebnis des Ausgleichs der Häufigkeitsverteilung besteht darin, daß in dem modifizierten Videosignal jede Graustufe bei einer gleichen Anzahl von Bildelementen auftritt.

Bisher konnte ein solcher Ausgleich der Häufigkeitsverteilung oder Histogramm-Ausgleich nicht in Realzeit vorgenommen werden, weil hierfür die Anwendung eines geeigneten Algorithmus in einem Rechner notwendig war. Es ist dabei bekannt, einen Histo gramm-Ausgleich über alle Elemente eines Bildes vorzunehmen, jedoch werden bei einem solchen Vorgehen gewisse Bereiche des Bildes, wie beispielsweise sehr dunkle Stellen, nicht ausreichend hervorgehoben, wenn es sich um Stellen mit einer Helligkeit handelt, die in dem Histogramm nicht häufig vorkommen.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in Realzeit arbeitet und auch für eine Kontrastvcrbesserung an Stellen des Bildes Sorge trägt, die keine große Ausdehnung aufweisen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Eingangssignale einer Histogrammspeicher-Einrichtung zugeführt werden, die aus den Eingangssignalen, die sich nacheinander über verschiedene Zeilengruppen des Rasters erstreckenden Bereichen des Bildes zugeordnet sind, Histogramme der Helligkeit der den Bereichen des Bildes zugeordneten Bildelemente erzeugt, daß eine Normierschaltung von den nacheinander gebildeten Histogrammen Transformationsdaten ableitet und Transformationsspeichern zuführt und daß zwischen die Signalquelle und die Transformationsspeicher eine Verzögerungseinheit geschaltet ist, die den Transformationsspeichern Ein- gangssignale zuführt, die einer ausgewählten Anzahl von Bildelementen zugeordnet sind, die in den Bereichen liegen, für welche sich Transformationsdaten in den Transformationsspeichern befinden, und die gemäß den Transformationsdaten modifiziert werden und dann die geänderten Signale bilden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht durch die Verarbeitung von Daten, die fortlaufend veränderten Bereichen des Bildes zugeordnet sind, nicht nur eine Realzeit-Verarbeitung, sondern auch eine Verbesserung des Kontrastes in kleineren Bereichen des Bildes. Hierin liegt ein bedeutender technischer Fortschritt.

Die Erfindung ermöglicht insbesondere einen Gleitfenster-Histogramm-Ausgleich eines Fernsehbildes in

Realzeit, bei dem fortlaufend Histogramme für ausgewählte Bereiche des Fernsehbildes berechnet und die Daten der Histogramme dazu benutzt werden, die Eingangssignale zu modifizieren, die für im Zentrum oder nahe dem Zentrum gelegene Bildeiemente des Bereiches, für den das Histogramm berechnet wurde, charakteristisch sind. Die Bereiche können sich über eine bestimmte Anzahl von Bildelementen längs einer bestimmten Anzahl vertikal übereinander angeordneter Bildzeilen erstrecken. Die Verschiebung des Bereiches oder Fensteis erfolgt längs der Zeilen, indem jeweils das Histogramm für den nächsten Bereich berechnet wird, der gegenüber dem vorhergehenden Bereich längs der Zeilen um die gleiche Anzahl von Bildelementen verschoben ist, für die in der Mitte des vorhergehenden Bereiches die Eingangssignale zum Histogramm-Ausgleich modifiziert wurden. Das Verschieben längs der Zeilen wird fortgesetzt, bis das Ende der Zeilen erreicht ist Danach wird der zur Bildung des Histogrammes dienende Bereich um so viel Zeilen nach unten verschoben, wie vertikal übereinanderliegende Bildelemente modifiziert worden sind. Die neue Stellung definiert einen nächsten horizontalen Abschnitt, indem eine horizontale Verschiebung des Bereiches stattfindet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt die Histogrammspeicher-Einrichtung Anordnungen zur Bildung von Teilhistogrammen für Teile der Bereiche, denen die Histogramme zugeordnet sind, und zur Kombination der Teilhistogramme zu den Histogrammen. Auf diese Weise wird die Bildung der Histogramme und der Histogramm-Ausgleich mit einer Geschwindigkeit erleichtert, die der Frequenz der Eingangssignale, welche die Helligkeit der Bildpunkte charakterisieren, ;ntspricht Beispielsweise kann die Vorrichtung acht aufeinanderfolgende Teilhistogramme zum Histogramm für den örtlichen Bereich kombinieren. Die Teilhistogramme werden parallel ausgelesen und bilden Vielfach-Transformationsdaten, die in den Transformationsspeichern gespeichert werden.

Durch die Erfindung wird demnach eine Vorrichtung geschaffen, die zur Erzeugung eines Bildes mit gutem Kontrast und guter Detailwiedergabc in allen Teilen des Bildes führt Die Vorrichtung arbeitet in Realzeit unter Anwendung einer Datenkompression, durch die die gewünschte Kontrast- und Detailverbesserung in allen Teilen des darzustellenden Bildes erzielt wird. Dabei ist die erzielte Detailverbesserung von der Verteilung der Intensitäten auf das Gesamtbild weitgehend unabhängig·

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert Es zeigen

Fig. la, Ib und Ic Histogramme eines vollständigen Bildes oder Rasters zur Veranschaulichung des Unterschiedes zwischen einer Darstellung mit zur Intensität des Eingangssignals proportionaler Graustufun^ und einer Darstellung mit ausgeglichener Häufigkeitsverteilung,

F i g. 2 die schematische Darstellung des Rasters eines Fernsehbildes zur Erläuterung des· mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten Gleitfensters,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Abschnittes eines Fernsehbildes zur weiteren Erläuterung der Erfindung,

F i g. 4 das Blockschaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig.5 das Blockschaltbild einer Einzelheit der Vorrichtung nach F i g. 4,

F i g. 6 das Blockschaltbild einer weiteren Einzelheit der Vorrichtung nach F i g. 4,

Fig.7 bis 11 Diagramme zur Erläuterung der Funktion der Ausführungsform nach F i g. 4,

Fig. 12 das Blockschaltbild einer weiteren Vorrichtung nach der Erfindung und

Fig. 13 und 14 Diagramme zur Erläuterung der Funktion der Vorrichtung nach F i g. 12.

ίο In den Fig. la und Ib ist das Histogramm der Daten dargestellt, die für die Helligkeit der Punkte eines Bildes charakteristisch sind. Das Histogramm gibt an, wieviel Bildpunkte jeweils die gleiche Helligkeit oder Intensitätsstufe aufweisen, mit welcher Häufigkeit also die einzelnen Intensitätsstufen im Bild vorkommen. Das dargestellte Histogramm ist für ein in sechs Bit quantisiertes Videosignal ermittelt, das 64 Intensitätsstufen ergibt Demgemäß reicht die Intensität über 64 quantisierte Stufen, wenn das Video-Eingangssignal für jedes Bildelement das durch die Auflösung des Systems definiert ist, durch sechs Bit charakterisiert wird. Ein Histogramm der in den Fig. la und Ib gezeigten Art ergibt sich beispielsweise beim Abtasten eines Bereiches, in dem sich ein militärisches Panzerfahrzeug auf einem von Gras gebildeten Hintergrund befindet Es weist eine verhältnismäßig kleine Verteilung der Häufigkeit im Bereich des Laufwerkes und eine maximale Häufigkeit im Bereich der Grasfläche des Histogramms auf. Diese Verteilung zeigt, daß das Bild im wesentlichen hell ist und wenige Flächen in mittlerem Graubereich und einige sich abhebende, sehr dunkle Flächen umfaßt Das Histogramm zeigt, daß die durch die Grauskala vermittelte Information bei diesem Beispiel vorwiegend an den beiden Enden der Grauskala liegt. Eine Kathodenstrahlröhre erzeugt nur 16 unterscheidbare Grautöne, die der Intensität des Signals proportional sind Das Komprimieren der Intensitätsstufen in 16 proportionale Grautöne ist gleichbedeutend mit einer Einteilung des Histogramms in 16 Abschnitte, die längs der Intensitätsachse die gleiche Breite haben, wie es Fig. la zeigt Da die Informationsmenge von der Häufigkeit abhängt, mit der jede Graustufe vorkommt, trägt in dem dargestellten Bild nicht jede Intensitätsstufe die gleiche Informationsmenge Für das Bild, dessen Histogramm die Fig. la und Ib zeigen, wäre es daher vorteilhaft in den Bereichen mehr Graustufen zu verwenden, in denen eine größere Häufigkeit der Grauskalen-Information vorliegt, und weniger Graustufen in den Bereichen, in denen weniger Daten zur Verfugung stehen. Diese ungleichförmige Verteilung der Grauskalenstufen kann berechnet werden, indem die Gesamtfläche unter der das Histogramm bildenden Kurve ermittelt und diese Fläche in 16 Streifen geteilt wird, die den gleichen Flächeninhalt haben, wie es F i g. Ib zeigt. Die Grenzen der Abschnitte des ausgeglichenen Histogramms nach Fig. Ib geben dann die Bereiche der Intensitäten der Eingangssignale an, denen jeweils eine neue Graus; are des dargestellten Bildes zugeordnet wird. Nach dieser Zuordnung hat das Histogramm des resultierenden, dargestellten Bildes eine ebene oder gleiche Verteilung der Grauskalenstufen, wie es durch die Linie 18 in Fig. !c dargestellt ist, welche das Histogramm eines vollständigen Fernsehbildes mit ausgeglichener Häufigkeitsverteilung wiedergibt Es ist zu bemerken, daß das Prinzip des Ausgleichs der Häufigkeitsverteilung nach den Fig. Ib und Ic auch für den Ausgleich örtlicher Bereiche gilt, nach dem die erfindungsgemäße Vorrich-

tung arbeitet. Bei einer üblichen linearen Darstellung stellt der Bereich unter der Kurve des Histogramms nach Fig. la in dem die Intensitäten eine geringe Häufigkeit haben, einen Teil des Bildes dar, der in einem Bild mit ausgeglichener Darstellung nur halb so viel Graustufen umfaßt wie in der ursprünglichen Szene. Daher ist, wenn das interessierende Ziel in diesem Bereich geringer Intensitätshäufigkeit liegt, die Signalverarbeitung zum Häufigkeitsausgleich von erheblichem Vorteil.

Fig.2 veranschaulicht eine Bilddarstellung 20 nach Art eines Fernsehbildes, das beispielsweise in vertikaler Richtung übereinander 480 Zeilen und in Horizontalrichtung in jeder Zeile 512 Auflösungselemente aufweist. Die Erfindung macht von einem Ausgleich der Häufigkeitsverteilung in örtlichen Bereichen anstatt von einer Umverteilung der Grauskala aufgrund eines das gesamte Bild repräsentierenden Histogrammes Gebrauch. Der Ausgleich für örtliche Bereiche kann auf der Basis eines eindimensional oder zweidimensional gleitenden Fensters erfolgen. Es sei erwähnt, daß F i g. 2 die Anwendung eines zweidimensional gleitenden Fensters veranschaulicht. Danach wird die Intensität eines beliebigen bestimmten Punktes des Bildes gemäß einem Histogramm des Bereiches eingestellt, das sich innerhalb eines den auszugleichenden Punkt umgebenden Fensters befindet. Dieses Fenster bewegt sich über das Bild in zwei Dimensionen, nämlich horizontal durch horizontale Abschnitte und vertikal beim Übergang von einem horizontalen Abschnitt zum nächsten. Diese korrigierten zentralen Bildelemente bilden dann das gesamte verarbeitete Bild, dessen Kontrast und Detailreichtum nach der Erfindung wesentlich verbessert wurde. Bei Bildern, wie dem erwähnten Beispiel eines Panzerfahrzeuges, werden die Einzelheiten in Bereichen stark verbessert, die dunkel und mit minimalen Details erschienen, wenn das Histogramm von Daten des ganzen Bildes gebildet wurde, wie beispielsweise im Bereich der Laufräder. Während einer ersten Periode der Histogrammbildung wird das Histogramm berechnet, indem die Anzahl des Auftretens jeder Video-Intensitätsstufe in einem Bereich 22 aufgezeichnet wird, der aus Nv · Nu oder 32 Zeilen oder vert^:kalen Elementen mal 32 horizontalen Elementen besteht, um einen mittleren Bereich 24 aus π ν vertikalen Elementen mal nn horizontalen Elementen auszugleichen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bes'.eht der zentrale Bereich 24 aus 4 Zeilen mal 4 Elementen. Nachdem die Daten in dem mittleren Bereich 24 ausgeglichen worden sind, wird das Histogramm effektiv in die Position des gestrichelt dargestellten Fensters 26 verschoben, nämlich um 4 Elemente nach rechts, um erneut ein Histogramm zu berechnen, das zum Ausgleich des aus 4 Zeilen mal 4 Elementen bestehenden mittleren Bereiches 30 dient, der durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Dieser Vorgang wird für die Daten in den 32 ersten Zeilen oder dem ersten horizontalen Abschnitt des Bildes wiederholt, bis das Ende dieser Zeilengruppe erreicht ist. Dann wird der Histogrammbercich oder das Fenster nach unten um 4 Zeilen und nach links verschoben, so daß das Fenster nun den Bereich 34 bedeckt, der die Zeilen 5 bis 36 umfaßt und zum Ausgleich des mittleren Bereiches 38 dicnl. Zur weiteren Erläuterung ist noch ein weiter nach rechts verschobenes Fenster 42 dargestellt, das die Gruppe der Zeilen 5 bis 36 umfaßt und zum Ausgleich eines in der Vertikalen 4 Zeilen und in der Horizontalen 4 Bildclementc umfassenden mittleren Bereiches 44 dient. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis ein Fenster 46 die Gruppe der Zeilen T— 32 bis T umfaßt und das rechte Ende dieser Zeilengruppe erreicht ist. Bei der kontinuierlichen Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Bereich, für den das Histogramm gebildet wird, oder das Fenster anschließend in die Stellung des Fensters 22 zurückgebracht und der ganze Vorgang wiederholt.

Um die Histogramme mit der Folgefrequenz der

ίο Videosignale berechnen zu können, ist es zweckmäßig, eine Technik der Berechnung von Mini- oder Teilhistogrammen anzuwenden, die jeweils eine Fläche erfassen, die sich über vier Elemente in der Horizontalen und über 32 Zeilen erstreckt, und die statistischen Werte von 8 aufeinanderfolgenden Teilhistogrammen zu summieren, um das Histogramm des jeweils verwendeten örtlichen Bereiches zu bilden. Dieser Vorgang ist in F i g. 3 veranschaulicht. Demnach wird das Fenster oder der Histogrammbereich 48 gebildet, in dem die Teilhistogramme 49 bis 55 summiert werden. Auf diese Weise ist ein fortlaufender Betrieb mit hoher Geschwindigkeit möglich. In der Anordnung nach F i g. 3 veranschaulichen die großen Punkte den Bereich, der aufgrund des Fensters 48 ausgeglichen wird, und der sich über 4 Elemente und 4 Zeilen erstreckt.

Die in F i g. 4 dargestellte, zweidimensional arbeitende Vorrichtung nach der Erfindung kann als Eingangssignale alle von einer Quelle gelieferten geeigneten Daten verarbeiten, die für die Helligkeit von Bildpunkten charakteristisch sind, wie beispielsweise die Daten eines Laser-Radargerätes oder eines Infrarot-Sichtgerätes, und mit jeder geeigneten Quelle zusammenwirken. In F i g. 4 ist eine TV-Signalquelle 60 dargestellt, die denn Aufbau eines Fernsehbildes entsprechende Videosignale liefert und ihrerseits von einem Detektor, einer Antenne oder einem Empfänger aufgefangene Daten erhält, die sich durch einen geeigneten Abtast-Umsetzer in Signale mit Fernsehformat umsetzt. Die Daten können von der TV-Signalquelle 60 entweder aktiv oder passiv beim Abtasten eines Bereiches 64 gewonnen werden. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, daß die TV-Signalquelle 60 eine Fernsehkamera ist, welche Signale im TV-Format liefert. Die TV-Signalquelle 60 kann geeignete Schaltungsanordnungen und Analog-Digital-Umsetzer enthalten, um das als Beispiel erwähnte 6-Bit-Videosignal im seriellen TV-Format auf einer mehradrigen Leitung 66 zu liefern. Die Daten können in einer seriellen Folge von 6 Bit umfassenden Binärzahlen bestehen, von denen jede ein Auflösungselement der aufgenommenen Szene darstellt. Die Videosignale auf der Leitung 66 werden dann einem Eingangspuffer 68 zugeführt, der von jeder geeigneten Art sein kann, jedoch als serieller Speicher mit einer Kapazität zur Speicherung von 36 Zeilen zu je 512 Elementen mit je 6 Bit dargestellt ist, der die Daten in serieller Weise Zeile für Zeile empfängt und seriell speichert. Es sei erwähnt, daß der Eingangspuffer 68 nicht auf eine serielle Speicherung oder auf irgendeinen anderen speziellen Typ der Speichereinheit beschränkt

μ ist, sondern als Magnetspeicher, dynamischer Speicher oder sonstige geeignete Weise ausgebildet sein kann, und zwar jeweils entweder mit seriellem oder wahlfreiem Zugriff. In den Eingangspuffer 68 werden 4 Zeilen der Bilddaten eingegeben, während 32 Zeilen der

^ Daten benutzt werden. Die Daten des Eingabepuffers 68 werden dann auf einem Kabel 70, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 192 Adern enthält und an das sich ein Kabel 72 anschließt, übertragen. Die

Kabel 70 und 72 enthalten demnach 192 einzelne Leiter zur Übertragung der jeweils 6 Bit umfassenden Daten von 32 Zeilen zu einem Zeilenmultiplexer 74. Der Zeilenmultiplexer 74 hat einen üblichen Aufbau und enthält eine Anzahl Schalter, die in der richtigen Weise gesteuert werden, um Datenzeilen den richtigen von 32 Minihistogramm-Speichern zuzuführen, wie beispielsweise den Minihistogramm-Speichern 76,78 und 80. Die Ausgangsdaten des Zeilenmultiplexers 74 erscheinen auf 8 mehradrigen Leitungen, wie beispielsweise den Leitungen 82, 83 und 85, die der die Minihistogramm-Speicher 76, 78 und 80 umfassenden Histogrammspeicher-Einrichtung Eingangssignale zuführen. Die Verteilung der Leitungen auf die Minihistogramm-Speicher Hl bis H 32 ist in Fig.5 gesondert dargestellt. Die Taktsteuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung macht es möglich, mit jeder Leitung 4 Minihistogramm-Speicher zu versorgen. Ein Zähler 88 führt jedem der Minihistogramm-Speicher, wie den Speichern 76,78 und 80, auf einer mehradrigen Leitung 90 während jedes Änderungszyklus (update cycle) eine Änderungsadresse zu. Die Minihistogramm-Speichereinheit 76 enthält einen Multiplexer 94, der sowohl die Elementendaten als auch die Änderungsadresse empfängt, mit der ein ausgewählter Speicher zur Bildung des Teilhistogramms und weiterhin bestimmte Speicher zur Ausgabe der statistischen Teilhistogramme aus dem Speicher adressiert werden. Die Daten oder die Änderungsadresse werden auf einer sechsadrigen Leitung 96 der Adresse eines Speichers 100 mit wahlfreiem Zugriff (RAM-Speicher) zugeführt. Auf diese Weise wird die für den Graupegel charakteristische Größe jedes Datenwortes als Adresse im RAM-Speicher 100 zur Bildung des Histogramms benutzt. Das Ausgangssignal des Speichers 100 wird auf einer Leitung 102 einem Addierer 104 zugeführt, der auch den Wert +1 von einer Quelle 106 empfängt, um den erhöhten Wert jeder Speicherzelle einem Zwischenspeicher 110 zuzuführen, der die Daten ausreichend lange hält, um das Wiedereinschreiben in den Speicher 100 über die Leitung 112 zu ermöglichen. Demnach enthält der RAM-Speicher 100 zur Bildung des Minihistogramms aus einem sich über vier Elemente und 32 Zeilen erstreckenden Teilbereich 4 · 32 = 128 Zeilen, von denen jede 7 Bit enthält. Die Amplitude des Eingangswortes, welche die Intensität des Elements im Bild charakterisiert, wird während der Bildung des Histogramms in ausgewählten Speichern als Adresse benutzt. Jedesmal, wenn eine Zeile adressiert wird, wird eine 1 addiert, die das Auftreten dieser Intensitätsstufe innerhalb des Minihistogramm-Bereiches darstellt. Demnach enthält der RAM-Speicher 100 nach Abschluß des Minihistogramms die statistische Verteilung des Auftretens aller Intensitätsstufen in einem Bereich aus 4 · 32 Büdpunkten. Die Auswahl von 8 Minihistogramm-Speichern zur Bildung des Histogramms und für den Änderungszyklus erfolgt durch die Auswahl von Taktimpulsen in einem Zeitgeber 172 oder kann bei manchen Anordnungen durch Sperr- und Freigabeimpulse für die Speicher erfolgen, während die Taktimpulse allen Speichern ständig zugeführt werden.

Die Kombination der Minihistogramme zur Bildung des Histogramms eines örtlichen Bereiches erfolgt in einem Summierer UO, der die erforderliche Anzahl 4-Bit-Addierer enthalten kann, bei denen es sich um integrierte Schaltungen handeln kann, wie beispielsweise den integrierten Schaltungen vom Typ5483A der Firma Texas Instruments. Es können beispielsweise 100 solcher 4-Bit-Addiercr vorhanden sein. Der Summierer 110, der auch einen Multiplexer enthält, liefert auf fünf mehradrigen Leitungen 5-Bit-Signale einer Normierschaltung 118. Es ist zu bemerken, daß während jedes Änderungszyklus 5 Histogramme gebildet werden und daß jedes der 5 Histogramme aus einer Kombination von acht ausgewählten, räumlich benachbarten Minihistogrammen besteht. Während des Änderungszyklus werden auf jeder Ausgangsleitung des Summierers 110 nacheinander 1024 (32 · 32) Histogramm-Häufigkeitswerte übertragen. Der Transformationswert für jede Amplitude der 7-Bit-Häufigkeitszahlen werden für jeden Wert der4-Bit-Videosignale in der Normierschaltung 118 erzeugt, einschließlich der Stufenänderungspunkte für das 4-Bit-Ausgangssignal, die als Sprungstellen bezeichnet werden können und auf Leitungen 120 bis 124 einer Transformations-Speichereinheit 126 zugeführt werden, welche fünf getrennte Transformationsspeicher 128 bis 132 enthält, die jeweils einen Satz der Transformationsdaten A, B, C₁ D und E empfangen.

Μ Alle Transformationsspeicher, wie beispielsweise der Transformationsspeicher 128, enthält einen Multiplexer 134 und einen RAM-Speicher 136, der die Transformationsdaten auf der Leitung 120 empfängt. Die Änderungsadresse wird von 0 — 63 auf einer Leitung 165 zugeführt und über den Multiplexer 134 dem RAM-Speicher 136 während der Periode des Ladens des RAM-Speichers zugeleitet. Der RAM-Speicher 136 hat eine Kapazität von 16 Wörtern zu je 4 Bit, die, wenn sie von dem Eingangs-Videosignal adressiert werden, das ausgeglichene Videosignal bilden, das einem Zwischenspeicher 139 und abwechselnd Ausgangspuffern 140 und 141 zugeführt wird. Bei manchen Vorrichtungen nach der Erfindung wird der Ausgangspuffer 140 nicht benötigt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat jedoch jeder Ausgangspuffer eine Speicherkapazität für 512 Elemente mit je 4 Bit von jeweils 4 Bildzeilen. Ein Multiplexer oder eine Schaltvorrichtung 143 spricht auf Schreibtaktimpulse an und wählt entweder den Ausgangspuffer 140 oder den Ausgangspuffer 141 während abwechselnder Zyklen des Ausgleichs der vier Zeilen der Videodaten. Die Signale der Ausgangspuffer 140 und 141, die 4-Bit-Zahlen sind, werden über einen Digital-Analog-Umsetzer 146 einem Darstellungsgerät 148 zugeführt, das ein Bild im Fernsehformat erzeugt, oder einem anderen geeigneten Verbraucher.

Vor dem Laden des Transformationsspeichers mit Transformationsdaten wird das 6-Bit-Eingangsvideosignal vom Eingangspuffer 68 auf dem 192 Leitungen umfassenden Kabel 70 einem Zeilenschieber 150 zugeführt.

so Da sich die auszugleichenden Daten in den mittleren vier Bildzeilen des sich über 32 Zeilen und 32 Elemente erstreckenden Histogramm-Bereiches befinden, liefert der zeilenschieber 150, bei dem es sich um einen geeignet getakteten Multiplexer handeln kann, die zentralen vier Datenelemente der zentralen vier Bildzeilen auf den mehradrigen Leitungen 152 bis 156, die jeweils 6 Bits übertragen, einem Serien-Parallel-Umsetzer 160 zu, der beispielsweise fünf parallele Schieberegister enthält, um die Daten mit den vier Elementen in der Mitte des örtlichen Bereiches von vier Zeilen in jedem Schieberegister zu formen, die dem lokalen Bereich entsprechen, der zur Bildung einer entsprechenden Transformation benutzt wurde. Die Daten, die auszugleichen sind und die zugleich die Adressen für die Transformationsspeicher sind, werden dann parallel einer Verzögerungseinheit 164 zugeführt, um die Zeit zur Bildung der Histogramme und der Transformationsdaten zur Verfügung zu stellen, und

dann über Leitungen 166, 167, 16S, 173 und 175 den Transformationsspeichern zugeführt, wobei die 6 Bit umfassenden Adressen zu den Multiplexern dieser Speicher gelangen, wie beispielsweise dem Multiplexer 134. Bei jeder für die Transformationsspeicher gebildeten Adresse wird ein ausgeglichenes 4-Bit-Videosignal, das von der Normierschaltung 118 abgeleitet wurde, aus dem zugeordneten RAM-Speicher, beispielsweise dem Speicher 136, ausgelesen und dem Zwischenspeicher 139 zugeführt. Die Steuerung und Synchronisation der Vorrichtung erfolgt mittels einer Taktquelle 170, welche die Schreibtaktimpulse liefern kann und die Taktimpulse dem Zeitgeber 172 und einer Synchronisationseinheit 174.

Zur weiteren Erläuterung des Transformationsspeichers sowie der Anordnung zur Normierung des Histogramms wird außer auf Fig.4 auch auf Fig.6 Bezug genommen. Ein Zähler, wie beispielsweise der Zähler 88 in F i g. 4 zählt fortlaufend von 0 bis 63 und führt die Änderungsadresse auf der Leitung 171 dem Multiplexer 134 und weiterhin dem RAM-Speicher 136 während des Änderungszyklus zu, um die 4-Bit-Transformationswerte in nacheinander adressierte Plätze des RAM-Speichers 136 auf der mehradrigen Leitung 120 als Bits Db, Di, D₂ und Dj einzugeben. Während des zum Datenausgleich dienenden Abschnittes des Zyklus werden die Videosignale, deren Aufbau den gleichen horizontal aufeinanderfolgenden Bildpunkten vier aufeinanderfolgende Zeilen entspricht, von der Verzögerungseinheit 164 auf der Leitung 166 über den Multiplexer 134 dem RAM-Speicher 136 zugeführt, um den Speicher zu adressieren und das Auslesen der gespeicherten Transformationsdaten als ausgeglichenes 4-Bit-Video zu veranlassen. Die Übertragung des Videosignals ist die gleiche wie bei den anderen vier Transformationsspeichern, abgesehen davon, daß jedem Transformationsspeicher vier andere Horizontalelemente zugeführt werden. Der Multiplexer 134 schaltet demnach zwischen den mehradrigen Leitungen 166 und 171 um, je nachdem, welcher Teil des Gesamt-Arbeitszyklus abläuft. Ein gleicher Vorgang findet bei allen fünf Transformationsspeichern der Vorrichtung nach F i g. 4 statt.

Zur Histogramm-Normierung werden die Minihistogramme Hi bis H 32, die von den Minihistogramm-Speichern, wie beispielsweise den Speichern 76,78 und 80, geliefert werden, einem Multiplexer 184 zugeführt, der von dem Zeitgeber 172 nach Fig.4 in der Weise gesteuert wird, daß er die Daten der richtigen acht ausgewählten Minihistogramme jeweils auf eine der richtigen mehradrigen Ausgangsleitungen 186 bis 190 gibt. Die acht Minihistogramme, wie beispielsweise H1 bis HB, werden nacheinander mit 64 aufeinanderfolgenden Adressenwerten übertragen, die für jedes der acht Minihistogramme übertragen werden. Die Addierer 192 bis 196 empfangen jeweils die Daten der Minihistogramme auf Leitungen 186 bis 190, die jeweils 7 Bit führen, so daß jeder Addierer ein vollständiges Histogramm für 32 Zeilen und 32 Elemente bildet. Der Histogramm-Gesamtwert für jede Änderungsadresse wird dann für jedes einzelne Histogramm über entsprechende mehradrige Leitungen 200 bis 204 entsprechenden Vergleichern 210 bis 214 zugeführt. Ein Bezugszähler, wie beispielsweise der Bezugszähler 216 für den Vergleicher 210, dient dazu, Sprungwerte 64, 128, 192 usw. bis 1024 zu bilden, die bei jedem Sprungwert um 64 anwachsen. Bei jedem Taktimpuls werden diese Werte über eine Leitung, wie beispielsweise die Leitung 220, dem Vergleicher 210 oder von getrennten Bezugszählern den Vergleichern 211 bis 214 zugeführt. Wenn der Histogrammwert dem Bezugswert gleicht, wird auf der Ausgangsleitung des entsprechenden Vergleichers ein Impuls erzeugt. Ein Teil des Impulses wird rückgekoppelt, beispielsweise von der Leitung 226 zum Bezugszähler 216, um dessen Stand zu ändern. Gleichzeitig ändert ein Impuls auf einer der Leitungen 226 bis 230 den Stand des zugeordneten

to Zählers 230 bis 234. Der Stand dieser Zähler wird über dessen Ausgangsleitung dem RAM-Speicher zugeführt. Die Transformationsspeicher werden während der Periode der Bildung der Histogramme und der Transformationswerte parallel geladen. Für jeden Platz des RAM-Speichers 136 sowie für die anderen Transformationsspeicher wird eine Zählung des Zählers 230 gespeichert, bis alle Transformationsdaten auf diese Speicher übertragen sind. Wie aus dem Zeitdiagramm nach F i g. 7 ersichtlich, ermöglicht die Speicherkapazi tat des Eingangspuffers für 36 Bildzeilen, daß 4 Biidzeilen durch das auf der Leitung 66 empfangene Videosignal fortlaufend geändert, also auf den neuesten Stand gebracht werden. Der Systemtakt 260, bei dem es sich auch um den Schreibtakt handelt, steuert die Übertragungsoperation vom Eingangspuffer 68, and es werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Daten der Zeile 32 in der Klammer 263 als Elemente 1,2, 3 und 4 in den Hi -Minihistogramm-Speicher 76 übertragen, wie es durch eine Taktlinie 262 angedeutet

ist. Diese Übertragung in den //1-Minihistogramm-Speicher wird fortgesetzt, bis die Daten aus dem Eingangspuffer 68 in Gruppen von vier Elementen aus allen Zeilen L 32 bis L1 ausgelesen worden sind. Zu der Zeit, zu der die Elemente 5, 6, 7 und 8 aus dem Eingangspuffer 68 ausgelesen werden, was durch die Klammer 264 angedeutet ist, werden diese Daten aus der Zeile 32 in den //2-Minihistogramm-Speicher eingegeben, wie es die Taktlinie 266 zeigt. Zu der Zeit, zu der die Elemente 9,10,11 und 12 der Zeile 32 aus dem Eingangspuffer 68 ausgelesen werden, was durch die Klammer 270 angedeutet ist, werden diese Signale in den //3-Minihistogramm-Speicher eingegeben, wie es durch die Taktlinie 274 angedeutet ist. Diese Vorgänge wiederholen sich für alle Zeilen, wie beispielsweise für

« die Zeilen 31, 29 und 28. Für jede Bild- oder Fernsehzeile, wie beispielsweise die Zeile 32, wird das Videosignal für vier Elemente oder Bildpunkte in Abständen von vier Perioden, die jeweils vier Elementen entsprechen, in einen anderen der Minihisto gramm-Speicher H1 bis //32 und dann wieder von vorn beginnend eingeschrieben, so daß Histogramme von fünf benachbarten lokalen Bereichen fortlaufend im Summierer 110 gebildet werden können. Nach vollständigem Eingeben der Daten aller 32 Zeilen in die 32 Minihistogramm-Speicher wird der in F i g. 7 veranschaulichte Vorgang kontinuierlich wiederholt.

In F i g. 8 ist das Laden der Minihistogramm-Speicher in einer solchen Zeitskala dargestellt, daß für jede Klammer, wie beispielsweise 280 und 282, die das Laden von Hi bzw. Hl darstellt, vier horizontale Elemente aus jeder der 32 Zeilen in entsprechende Minihistogramm-Speicher HX und H 2 eingeschrieben werden. Dieser Vorgang wird nacheinander fortgesetzt, wobei die Minihistogramm-Speicher Hi und H2 zu den Zeiten neue Daten empfangen, die durch entsprechende Klammern 286 und 288 angegeben sind. Es ist demnach ersichtlich, daß der Inhalt der Minihistogramm-Speicher fortlaufend durch den Multiplexbetrieb nach der

Erfindung geändert und dadurch auf dem neuesten Stand gehalten wird. Zu Beginn einer Periode 290 sind genug Daten angesammelt worden, um die Histogramme H1 bis H12 zu bilden, so daß während der Periode 290 die Transformationswerte X1 bis X 5 dem Transformationsspeicher 126 zugeführt werden können. Während der Periode 296 wird das Eingangsvideo den Transformationsspeichern zugeführt, um den Ausgleich zu bewirken. Eine Verzögerungsperiode 297 stellt die zeitliche Verzögerung dar, welche die Verzögerungseinheit 164 einführt und die zur Zeit 299 beginnt, wenn das Element 15 der Zeile 15 den Histogrammspeichern zugeführt wird. Während der Periode 298 werden die Teil- oder Minihistogramme H6 bis H17 gebildet und für den nächsten Histogrammbereich kombiniert. Die dadurch gebildeten Transformationswerte X 5 bis X10 werden zum Ausgleich während einer Periode 300 benutzt. Es ist demnach ersichtlich, daß die Eingabe in die Minihistogramm-Speicher zur Bildung der Minihistogramme und die Kombination der Minihistogramme zur Bildung des zum Ausgleich eines örtlichen Bereiches dienenden Histogramms ein kontinuierlicher Vorgang ist.

F i g. 9 dient zur näheren Erläuterung der Vorgänge während der in F i g. 8 dargestellten Perioden 290 und 296. Die Kurven 310 bis 315 zeigen die Zustände des letztstelligen Bits bis zum höchststelligen Bit der Änderungs-RAM-Adressen sowie der Minihistogramm-Änderungsadressen, die von dem Zähler 180 in Fig. 5 geliefert werden. Während dieser Periode 290 werden die Daten von den Minihistogramm-Speichern H1 bis //12 abgeleitet, wie es die Matrix 319 zeigt, und es wird die Summierung der Minihistogramme durch Summieren von Wl bis W 8, W 2 bis W 9, W 3 bis WlO, H< bis HiI und H5 bis H12 durchgeführt. Zur gleichen Zeit wird in Abhängigkeit von den Vergleichern 210 bis 214 in F i g. 6 und jedem Vielfachen der Zahl 64 durch die Kurven 330, 332 bis 334 veranschaulichte Impulse, die nur ein Beispiel eines Histogramms veranschaulichen und die angesammelten Werte angeben, die ein Vielfaches von 64 erreicht haben, dem Zähler 230 in F i g. 6 zugeführt. Zur gleichen Zeit werden, wie durch die Impulse 350 bis 353 angedeutet, die Transformationsdaten Do, D\, Di und Di auf den Transformationsspeicher 126 übertragen. Die Transformationsdaten geben die Sprungstellen für das Ausgangsvideo an. Es sei erwähnt, daß die Transformationsdaten in jeder Adresse des Transformationsspeichers die Amplitude des ausgeglichenen und bezüglich der Graustufen komprimierten Videosignals angeben. Die Summierung der verschiedenen Gruppen von je acht Minihistogrammen ist durch die Kurven 320 bis 324 veranschaulicht. Die Kurve 325 veranschaulicht die Perioden, während denen die bestimmten Zeilen und Elementen zugeordneten Eingangs-Videosignale, wie beispielsweise die den Bildzeilen L15 bis L 18 und deren Elementen 15 bis 18 zugeordneten Videosignale, in den Serien-Parallci-Umsetzer 160 eingegeben werden, damit sie zum Adressieren der Transformationsspeicher zur Verfügung stehen.

Zu Beginn der Periode 296 wurden alle Transformationsdaten dem Transformationsspeicher 126 zugeführt, und es wird dann das Eingangsvideo der fünf entsprechenden Ausgleichsbereiche aus der Verzögerungseinheit 164 ausgelesen und durch die Transformation ausgeglichen, wie es durch die Daten Af 1, X 2, X 3, X4 und X 5 angedeutet ist, die den Transformationsspeichern A, B₁ C, D und £ zugeführt werden, wie es die Kurven 360 bis 364 zeigen. Der Transformationsspeicher 128 für die vier zentralen Zeilen 15 bis 18 transformiert während vier aufeinanderfolgender Perioden die Eingangs-Videosignale für die Bildpunkte 15 bis 18, weil bei dem dargestellten Beispiel eine sich über die Zeilen 1 bis 32 und die Bildpunkte 1 bis 32 erstreckenden örtlichen Bereiches die Zeilen 15 bis 18 und die Bildpunkte 15 bis 18 im zentralen Bereich des Histogrammes liegen. Beim nächsten vollständigen Histogramm, das durch die Kurve 361 veranschaulicht

ίο wird, umfaßt der auszugleichende zentrale Bereich die Zeilen 15 bis 18 und die Bildpunkie 19 bis 22. Für das zweite vollständige Histogramm sind die auszugleichenden Zeilen die Zeilen 19 bis 22. Die Elemente des zentralen Bereiches des dritten, vierten und fünften Histogramms sind jeweils die Bildpunkte 23 bis 26 bzw. 27 bis 30 und 30 bis 33, alle für die Zeilen 15 bis 18. Der Vorgang wird in gleicher Weise für jede folgende Datenübertragungsperiode fortgesetzt, mit aufeinanderfolgenden Bildpunkten der Zeilen 15 bis 18 für den ersten Abschnitt und den Zeilen 22 bis 26 für den zweiten Abschnitt, der sich quer über das Bild erstreckt. Es ist zu bemerken, daß diese Multiplex-Verarbeitung in dem Transformationsspeicher sowie in der ganzen Vorrichtung gestattet, daß die Daten ausgeglichen und dem Ausgangspuffer 140 mit Fernseh-Abtastfrequenzen zugeführt werden können. Wie in F i g. 8 dargestellt, wiederholt sich der Vorgang der Histogrammbildung und des Ausgleiches des zentralen Bereiches fortlaufend in Zeitintervallen, die durch die Perioden 298 und 300 veranschaulicht sind. Die Kurven 360 bis 364 veranschaulichen den Aufbau des Videosignals in Schieberegistern des Serien-Parallel-Umsetzers 160 nach Fig.4. Obwohl die oberen und unteren zwölf Linien bei dem dargestellten System nicht ausgeglichen werden, kann ein vollständig ausgeglichenes Bild erzeugt werden, indem diese Zeilen bei der Darstellung ausgeblendet werden. Im übrigen kann ein Ausgleich auch bei einem unvollständig gefüllten Register stattfinden oder es kann zur Verbesserung des Kontrastes der ausgeblendete Bereich als Region mit einer bestimmten Intensität angenommen werden.

Fig. 10 gibt ein Beispiel für die Daten, die in dem RAM-Speicher 136 des Transformationsspeichers 128 in Abhängigkeit vom Zähler 180 nach Fig.5 gespeichert werden. Die Transformationsdaten werden vom Zähler 230 zugeführt, der mit dem Stand 0000 für die Speicheradressen 0 bis 5 beginnt, dann in Abhängigkeit von einem Stufenimpuls seinen Stand in 0001 ändert, so daß dieser Wert in folgenden Adressen gespeichert wird, bis sich die Transformationsdaten in 0010 ändern. Diese Operation wird fortgesetzt, bis im 63ten Speicherplatz der Wert 1111 gespeichert und die Übertragung der Transformationsdaten abgeschlossen ist. Der nächste Schritt bei dem Ausgleich des Eingangsvideo besteht darin, die gespeicherten Transformationswerte mit der tatsächlichen Größe des Eingangsvideo zu adressieren. Wenn ein Speicherplatz aufgerufen wird, wie beispielsweise der Platz mit der Adresse 7, wird das ausgeglichene 4-Bit-Video 0001 ausgelesen und dem Ausgangspuffer 140 zugeführt. Es sei erwähnt, daß das Prinzip der Erfindung nicht auf diese spezielle Anordnung zum Ausgleich des Eingangsvideo beschränkt ist, bei dem ein Speicher für jeden Wert des Video-Eingangssignals vorhanden ist, sondern daß andere Anordnungen im Rahmen der Erfindung liegen. Beispielsweise kann der Sprungwert gespeichert und mit dem Eingangs-Videosignal verglichen werden, z. B. mittels eines Zählers, der schnell nacheinander eine

Vielzahl von Speichereinheiten in Abhängigkeit von der Größe jedes Video-Eingangssignals adressiert. Ebenso ist das Prinzip der Erfindung nicht auf die in Fig.4 dargestellte spezielle Fakt- und Multiplexanordnung beschränkt, sondern umfaßt alie geeigneten 1 akt- und Steueranordnungen.

Anhand des in Fig. 11 dargestellten Abschnittes eines Fernsehbildes wird die eindimensionale Verarbeitung erläutert, die nach der Erfindung ebenfalls möglich ist. Hierbei werden Pufferspeicher für mehrere Zeilen verwendet, und es wird ein Histogramm von den sich innerhalb des Pufferspeichers befindenden Videosignalen erzeugt. Das Histogramm wird fortlaufend geändert, indem dem Eingang des Pufferspeichers Komponenten hinzugefügt und am Ausgang des Pufferspeichers Videokomponenten abgeführt werden. Der Pufferspeicher dient bei dieser Anordnung zugleich als Verzögerungseinheit für das Videosignal, so daß der Ausgleich für das zentrale Element erfolgen kann. In dem dargestellten System nimmt der Pufferspeicher acht Zeilen LX bis L 8 der Videodaten auf, und es wird während einer ersten Periode das Histogramm von allen Daten der Bildzeilen Ll bis L 8 gebildet, und es werden die Daten der gesamten Zeile 4 durch die im RAM-Speicher enthaltenen Transformationsdaten ausgeglichen. Während der nächsten Ausgleichsperiode wird das Histogramm von den Zeilen L 2 bis L 9 gebildet, und es werden die die Zeile L 5 repräsentierenden Daten ausgeglichen. Dieser Vorgang setzt sich über das ganze Bild fort und wird dann von Bild zu Bild wiederholt. Obwohl einige wenige obere und untere Zeilen nicht ausgeglichen werden, kann ein vollständig ausgeglichenes Bild erzielt werden, indem diese Zeilen am oberen und unteren Rand des Sichtgerätes ausgeblendet werden.

Wie aus Fi g. 12 ersichtlich, umfaßt eine Vorrichtung zur Durchführung eines eindimensionalen Ausgleiches nach der Erfindung als Verzögerungseinheit einen Pufferspeicher 400, dem das Eingangs-Videosignal auf einer mehradrigen Leitung 402 zugeführt wird und der die Daten von acht Zeilen eines abgetasteten Bildes oder des darzustellenden Bildes seriell speichert. Die Linien L 8 bis Ll sollen die serielle Speicherung im Puf'erspeicher 400 veranschaulichen. Die alten Daten werden aus dem Pufferspeicher 400 über eine mehradrige Leitung 406 einem Multiplexer 418 zugeführt, der in geeigneter Weise gesteuerte Schalter enthält, und dann von dem Multiplexer über eine sechs Adern umfassende Leitung 410 einem die Histogrammspeicher-Einrichtung bildenden Speicher 412 zugeführt, bei dem es sich um einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff oder RAM-Speicher handeln kann, der die Häufigkeit speichert, mit der Signale gleicher Intensität in den acht Bildzeilen auftreten, also das Histogramm über acht Bildzeilen bildet. Die alten Histogrammdaten auf der Leitung 406 werden beim Adressieren des RAM-Speichers 412 abgezogen, indem die Zahl » — 1« von einer Quelle 414 über einen Multiplexer 416 oder eine Schaltanordnung einem Addierer 418 zugeführt wird, von welchem sie vom Ausgangssignal des Speichers 412, das auf einer mehradrigen Ausgangsleitung 420 erscheint, abgezogen wird. Der verminderte Wert für jede Adresse wird dann über eine mehradrige Leitung 430 und einen Zwischenspeicher 432 dem Eingang des RAM-Speichers 412 wieder zugeführt. Zu μ abwechselnden Zeiten werden neue Daten für ein Zeilenelement über die mehradrige Leitung 402 und eine mehradrige I .eitung 4.34 sowie den Multiplexer 408 und die Leitung 410 der Adresse des RAM-Speichers 412 zugeführt, um an dieser Adresse eine von der Quelle 414 gelieferte 1 zu addieren. Das Addieren und Subtrahieren für jeden Datenwert auf der Leitung 402 findet bei abwechselnden Abschnitten des Element-Taktes statt, so daß der Inhalt des RAM-Speichers 412 jeweils vollständig auf den neuen Stand gebracht worden ist, wenn eine vollständige Zeile neuer Daten auf der Leitung 402 empfangen und aus dem Pufferspeicher 400 ausgegeben worden ist. Wenn da^r. Histogramm vollständig und berichtigt in dem RAM-Speicher 412 vorliegt, werden die an allen Speicherplätzen vorhandenen angesammelten Signale über eine zwölf Adern umfassende Leitung 420 einem Akkumulator 440 zugeführt, damit die Werte in einem Vergleicher 442 mit einem wachsenden Wert verglichen werden, der von einer konstanten Quelle 444 geliefert wird und der ein Vielfaches von 64 beträgt, wie es oben erläutert wurde. Bei der konstanten Quelle 444 handelt es sich demnach um einen Zähler, der veranlaßt wird, seinen Stand jeweils um 64 zu erhöhen, wenn von dem Vergleicher auf der Leitung 48 ein Ausgangssignal erzeugt wird. Weiterhin wird jedesmal, wenn der Vergleicher 442 ..in Ausgangssignal liefert, ein Zähler 450 erhöht, um einen neuen Sprungwert für den Transformationsspeicher 456 zu liefern, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 64 Wortplätze aufweist, von denen jeder einen Transformationswert während einer Änderungsperiode speichert. Ein Multiplexer 459 empfängt eine Änderungsadresse von einem Zähler 462 auf einer mehradrigen Leitung 464, die dann auf einer mehradrigen Leitung 466 dem Speicher 456 als Adresse zugeführt wird, an der der vorliegende Transformationswert eingespeichert werden soll. Es ist zu bemerken, daß der Zähler 462 auch die Änderungsadressen auf einer mehradrigen Leitung 460 dem Multiplexer 408 zuführt, um das Auslesen des Histogrammes während der zur Bildung der Transformationswerte dienenden: Periode und die Übertragung der Transformationswerte in den Speicher 456 zu steuern.

Während der Ausgleichsperiode wird das 6 Bit umfassende Videosignal, das die Bildzeile 4 repräsentiert, auf einer mehradrigen Leitung 464 dem Multiplexer 459 als Adresse für den RAM-Speicher 456 zugeführt, um das auf 4 Bit komprimierte und ausgeglichene Videosignal auf einer mehradrigen Ausgangsleitung 478 zu bilden. Das komprimierte Video wird im RAM-Speicher während der gleichen Zeit gebildet, während der das Histogramm 412 berichtigt wird. Das Ausgangsvideo auf der Leitung 478 wird dann einem Haltekreis 480 zugeführt, bei dem es sich um eine Speichereinheit handelt, die beispielsweise aus vier Flipflops bestehen kann, und wird dann über eine mehradrige Leitung 482 einem geeigneten Digital-Analog-Umsetzer 484 zugeführt, von dem aus das Videosignal über eine Leitung 486 beispielsweise einem Sichtgerät zugeführt wird. Ein Taktsignalgeber 440 ist vorgesehen, Taktimpulse C den verschiedenen Einheiten der Vorrichtung zur Synchronisation zuzuführen.

Wie die in den Fig. 13 und 14 dargestellten Diagramme zeigen, wird ein Element-Taktsignal 500 dem Pufferspeicher 400 zugeführt. Während der mit 1 bis 512 numerierten Impulse werden die Videodaten in den Pufferspeicher 400 eingegeben. Schreibimpulse 502 steuern das Einschreiben der Videodaten in den Pufferspeicher 400, und Impulse 504 steuern das Addieren neuer Histogrammdaten zum Inhalt des Speichers 412, in dem sie die Arbeitsweise des Speichers

412 und der Multiplexer 408 und 416 steuern. Die Subtraktionsimpulse 506 erscheinen zwischen den Additionsimpulsen nach Kurve 504 und bewirken das Zuführen alter Daten auf der Leitung 406 durch den Multiplexer 408, der von dies?m Signal gesteuert wird, um in Abhängigkeit von der Steuerung der Multiplexer 416 und 408 das Abziehen einer 1 an jeder Adresse zu bewirken. Da der Ausgleich der Daten während der gleichen Zeitspanne erfolgt wie die Bildung des Histogrammes, zeigt das Signal 508 an, daß die Videodaten der Zeile L 4 während der veranschaulichten Zeit dem RAM-Speicher 456 zugeführt werden, während die Signale 510 angeben, daß das zwischengespeicherte Videosignal aus dem Zwischenspeicher 480 ausgelesen wird. Die Impulse 512 bilden die Taktimpulse für die Änderungsadresse während der Austastzeit der Darstellung, während der der Transformationsspeicher 456 berichtigt wird. Diese Periode folgt dem Histogramm-Änderungszyklus. Wie die Kurve 520 in F i g. 14 zeigt, folgt dem Ändern oder Berichtigen des Histogramm-Speichers das Ändern oder Berichtigen des Transformationsspeichers, das während der Austastzeit der Darstellung erfolgen kann. Hierauf folgt die gleiche Sequenz der Berichtigung des Histogramm-Speichers und der Berichtigung des Transformations-Speichers. Wie die Kurve 522 zeigt, werden die Eingangs-Videodaten einer Zeile dem Transformationsspeicher über den Multiplexer 459 als Adressen zugeführt, wogegen während der Berichtigung des Transformationsspeichers die Änderungsadressen über den Multiplexer 459 zugeführt werden. Die Blöcke 526, 528 und 530 zeigen den Inhalt des Pufferspeichers 400 jeweils während der Berichtigung des Histogrammspeichers bei drei aufeinanderfolgenden Zyklen. Wie ersichtlich, enthält der Pufferspeicher während der ersten Periode die Daten der Zeilen L 1 bis LB, während der zweiten Periode die Daten der Zeilen L 2 bis L 9 und während der dritten Periode die Daten der Zeilen L 3 bis L 10.

Dei eindimensionale Histogramm-Ausgleich, der mittels einer Vorrichtung nach Fig. 12 erzielt wird, führt zu einem Verschieben des statistischen Histogramm-Bereiches von einer Zeile zur nächsten über das gesamte Bildformat. Dieser Vorgang wiederholt sich kontinuierlich. Auch mit einem solchen eindimensionalen Ausgleich der Häufigkeitsverteilung wird eine bedeutende Verbesserung des Bildkontrastes erzielt, wie sie vorher bezüglich des zweidimensionalen

ίο Ausgleiches behandelt wurde.

Durch die Erfindung wird demnach ein System zum Ausgleich der Häufigkeitsverteilung der Intensität von Bildelementen geschaffen, bei der die zur Bildung ei.ies Histogrammes benötigten statistischen Daten entweder aus einem in zwei Richtungen verschiebbaren Fenster oder einem nur in einer Richtung zeilenweise verschiebbaren Bereich gewonnen werden. Die Vorrichtung führt zu einer Verbesserung des Kontrastes der Bilddarstellung in einem Fernsehraster durch eine Umverteilung

der dynamischen Übertragungscharakteristik, durch die der Kontrastbereich des Bildwiedergabegerätes besser ausgenutzt wird. Sowohl das zweidimensionale als auch das eindimensionale System nach der Erfindung macht demnach von der statistischen Intensitätsverteilung in der beobachteten Szene oder dem aufgenommenen Bild Gebrauch, um eine verbesserte Darstellung zu liefern. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die speziellen, dargestellten Multiplexanordnungen oder die Anzahl der Bits beschränkt ist, die bei den in der beschriebenen Vorrichtung verarbeiteten Signalen verwendet werden. Weiterhin ist die Erfindung nicht auf spezielle Arten von Speichern oder auf die speziellen Einrichtungen beschränkt, die bei den dargestellten Ausführungsbeispielen zur Bildung der Transformationsdaten und zur Erzeugung des Ausgangs-Videosignals in Abhängigkeit von den Transformationsdaten sowie eine Kompression derGraustufung beschränkt.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Kontrastverbesserung eines aus punktförmigen Elementen zusammengesetzten Bildes durch Veränderung der von einer Signalquelle gelieferten Eingangssignale, welche für die Helligkeit der in einem Raster angeordneten Elemente des Bildes charakteristisch sind, in der Weise, daß die durch die geänderten Signale charakterisierten Helligkeiten der Bildelemente wenigstens in Bereichen des darzustellenden Bildes mit der gleichen Häufigkeit auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignale einer Histogrammspeicher-Einrichtung (76, 78, 80, 110) zugeführt werden, die aus den Eingangssignalen, die sich nacheinander über verschiedene Zeilengruppen des Rasters erstreckenden Bereichen des Bildes zugeordnet sind, Histogramme der Helligkeit der den Bereichen des Bildes zugeordneten Bildelemente erzeugte, daß eine Normierschaltung (118) von den nacheinander gebildeten Histogrammen Transformationsdaten ableitet und Transformationsspeichern (128, 129, 130, 131, 132) zuführt und daß zwischen die Signalquelle (60) und die Transformationsspeicher (128, 129, 130, 131, 132) eine Verzögerungseinheit (164) geschaltet ist, die den Transformationsspeichern Eingangssignale zuführt, die einer ausgewählten Anzahl von Bildelementen zugeordnet sind, die in den Bereichen liegen, für welche sich Transformationsdaten in den Transformationsspeichern befinden, und die gemäß den Transformationsdaten modifiziert werden und dann die geänderten Signale bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Histogrammspeicher-Einrichtung (76, 78, 80, UO) Anordnungen zur Bildung von Teilhistogrammen für Teile der Bereiche, denen die Histogramme zugeordnet sind, und zur Kombination der Teilhistogramme zu den Histogrammen umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Signalquelle (60) und die Verzögerungseinheit (164) ein Zeilenschieber (ISO) angeordnet ist, der eine aufeinanderfolgende Übertragung der dem ausgewählten Bereich zugeordneten Eingangssignale bewirkt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Histogrammspeicher-Einrichtung (412) Anordnungen zur Bildung von Histogrammen der Helligkeit der Bildelemente von Zeilengruppen und die Verzögerungseinheit (400) Anordnungen zur aufeinanderfolgenden Übertragung von Eingangssignalen umfaßt, die für eine ausgewählte Zeile aus der dem jeweiligen Histogramm zugeordneten Zeilengruppe charakteristisch sind.