DE68907797T2 - Interpolationsfilter sowie Empfänger mit dem Interpolationsfilter. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Interpolationsfilter für ein gemäß einem zeilenweise verschobenen Abtastmuster abgetastetes Bildsignal, sowie auf einen Empfänger mit dem Interpolationsfilter.
• Ein derartiges Interpolationsfilter ist aus der Europäischen Patentanmeldung EP-A-0.146.713 bekannt. In einem Empfangsteil des dar beschriebenen MUSE- Systems wird bei bewegten Bildern jedes abgetastete Teilbild durch räumliche Interpolation ergänzt, wobei ein zu einem ersten Anti-Umfaltfilter in einem Sendeteil des Systems gleichartiges erstes Interpolationsfilter verwendet wird. Bei Festbildern werden vier empfangene Teilbilder zu einem Kombinationsteilbild zusammengefügt, das danach durch räumliche Interpolation mit Hilfe eines zu einem zweiten Anti-Umfaltfilter in dem Sendeteil des Systems gleichartigen zweiten Interpolationsfilters ergänzt wird. Solche zu Anti-Umfaltfiltern gleichartigen Interpolationsfilter sind im allgemeinen ziemlich verwickelt.
• Die Erfindung hat u.a. zur Aufgabe, ein einfaches Interpolationsfilter zu schaffen. Ein Interpolationsfilter der eingangs beschriebenen Art weist dazu nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß das Interpolationsfilter mit folgenden Elementen versehen ist: einem Medianfilter mit drei Eingängen zum Zuführen von Signalen dreier an das zu interpolierende Bildelement grenzender Bildelemente; einer Korrekturschaltung mit einer Mittelwertbildungsschaltung mit zwei Eingängen zum Zuführen von Signalen zweier Bildelemente, die auf je einer der beiden Seiten des zu interpolierenden Bildelementes liegen, wobei nur einer der beiden Eingänge der Korrekturschaltung mit nur einem der genannten drei Eingänge des Medianfilters gekoppelt ist, wobei diese Mittelwertbildungsschaltung einen Ausgang hat, der mit einem Ausgang der Korrekturschaltung gekoppelt ist, sowie einer Kombinierschaltung mit einem ersten und einem zweiten Eingang, der mit einem Ausgang des Medianfilters bzw. dem Ausgang der Korrekturschaltung gekoppelt ist.
• Der Erfindung liegt die folgende Erkenntnis zugrunde. Das Medianfilter kann bei hohen räumlichen Frequenzen senkrecht zu einer Verbindungslinie der auf beiden Seiten des zu interpolierenden Bildelementes liegenden Bildelemente, von denen Signale der Mittelwertbildungsschaltung zugeführt werden, falsche Ausgangswerte liefern, während die Mittelwertbildungsschaltung bei diesen Frequenzen nicht gestört wird, sondern gerade bei hohen räumlichen Frequenzen in Richtung dieser Verbindungslinie Störungen herbeiführen wird. Andererseits wird das Medianfilter bei diesen genannten letzteren Frequenzen wieder einwandfrei funktionieren, so daß durch das Zusammenspiel zwischen Medianfilter und Mittelwertbildungsschaltung ein einfaches und zuverlässiges Interpolationsfilter geboten wird. Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß der gleichzeitige Auftritt hohen Horizontal- und hoher Vertikal-Frequenzen in dem empfangenen Signal durch die in dem Sendeteil angewandte Anti-Umfaltfilterung ausgeschlossen ist.
• Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Interpolationsfilters weist das Kennzeichen auf, daß die Korrekturschaltung weiterhin mit einer Subtrahierschaltung mit einem ersten, mit dem Ausgang der Mittelwertbildungsschaltung gekoppelten und mit einem zweiten, mit dem Ausgang des Medianfilters gekoppelten Eingang versehen ist, sowie mit einem in einer Richtung einer Verbindungslinie der auf beiden Seiten des zu interpolierenden Bildelementes liegenden Bildelemente wirksamen Tiefpaßfilter mit einem mit einem Ausgang der Subtrahierschaltung gekoppelten Eingang und mit einem mit dem Ausgang der Korrekturschaltung gekoppelten Ausgang. Bei dieser Ausführungsform wird ein Korrektursignal durch ein Differenzsignal eines Ausgangssignals der Mittelwertbildungsschaltung und eines Ausgangssignals des Medianfilters gebildet. Damit die Korrekturschaltung nur für diejenigen Frequenzen aktiv ist, bei denen das Medianfilter nicht, die Mittelwertbildungsschaltung aber wohl einwandfrei fünktioniert, wird das Differenzsignal durch das in der Richtung der Verbindungslinie wirksame Tiefpaßfilter hindurchgeführt bevor es zu dem Ausgangssignal des Medianfilters hinzuaddiert wird.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Interpolationsfilter,
• Fig. 2 eine erste Konfiguration von Bildelementen und
• Fig. 3 eine zweite Konfiguration von Bildelementen.
• In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Interpolationsfilter mit vier Eingängen 1, 3, 5 und 7 dargestellt, denen Signale von vier Bildelementen x&sub1;, x&sub2;, x&sub3; bzw. x&sub4; zugeführt werden. Diese vier Bildelemente x&sub1;, x&sub2;, x&sub3; und x&sub4; können zueinander und zu einem zu interpolierenden Bildelement liegen, wie dies in Fig. 2 oder in Fig. 3 angegeben ist, wobei ein Punkt (.) das zu interpolierende Bildelement bezeichnet. Die Eingänge 1 und 3 des Interpolationsfilters sind zugleich Eingänge eines Medianfilters 9, von dem ein dritter Eingang 11 mit dem Eingang des Interpolationsfilters verbunden ist. Ein Ausgang 13 des Medianfilters 9 ist über ein Verzögerungselement 14 mit einem ersten Eingang 15 einer durch einen Addierer gebildeten Kombinierschaltung 17 gekoppelt, von der Ein Ausgang 19 zugleich einen Ausgang des Interpolationsfilters bildet. Der Eingang 7 des Interpolationsfilters ist zugleich ein ersten Eingang einer Korrekturschaltung 21, von der ein zweiter Eingang 23 mit dem Eingang 5 des Interpolationsfilters verbunden ist. Die Eingänge 7 und 23 der Korrekturschaltung 21 bilden zugleich Eingänge einer Mittelwertbildungsschaltung 25. Ein Ausgang 27 der Mittelwertbildungsschaltung 25 ist mit einem positiven Eingang 29 einer Subtrahierschaltung 31 verbunden, von der ein negativer Eingang 33, der zugleich einen dritten Eingang der Korrekturschaltung 21 bildet, mit dem Ausgang 13 des Medianfilters 9 verbunden ist. Wenn die Eingänge 29 und 33 der Subtrahierschaltung 31 umgetauscht werden, muß die Kombinierschaltung 17 durch eine weitere Subtrahierschaltung gebildet werden, deren erster Eingang 15 ein positiver Eingang ist und deren zweiter Eingang 43 ein negativer Eingang ist. Ein Ausgang 35 der Subtrahierschaltung 31 ist mit einem Eingang 37 eines Tiefpaßfilters 39 verbunden, von der ein Ausgang 41, der zugleich einen Ausgang der Korrekturschaltung 21 bildet, mit einem zweiten Eingang 43 der Kombinierschaltung 17 verbunden ist. Das in Richtung der Verbindungslinie der Bildelemente x&sub3; und x&sub4; wirksame Tiefpaßfilter 39 sorgt dafür, daß die Korrekturschaltung 21 ausschließlich für diejenigen Frequenzen aktiv ist, bei denen das Medianfilter 9 nichts wohl aber die Mittelwertbildungsschaltung einwandfrei funktioniert.
• Der Eingang 37 des Tiefpaßfilters 39 ist mit einem Eingang 45 eines ersten Verzögerungselementes 47 und über einen ersten Multiplizierer 49 mit einem ersten Eingang 51 eines weiteren Addierers 53 verbunden. Ein Ausgang 55 des ersten Verzögerungselementes 47 ist über einen zweiten Multiplizierer 57 mit einem zweiten Eingang 59 des weiteren Addierers 53 und über ein zweites Verzögerungselement 61 und einen dritten Multiplizierer 63 mit einem dritten Eingang 65 des weiteren Addierers 53 verbunden. Ein Ausgang 67 des weiteren Addierers 53 ist mit dem Ausgang 41 des Tiefpaßfilters 39 verbunden. Vorzugsweise multiplizieren die Multiplizierer 49, 57 und 63 mit den Faktoren 1/4, 1/2 bzw. 1/4, so daß die Multiplizierer durch eine geeigneten Wahl der Verdrahtung verwirklicht werden können, basiert auf der Erkenntnis, daß eine Multiplikation mit 1/2 der Verschiebung von Bits um nur eine Stelle nach rechts in einem Bitwort entspricht, und daß eine Multiplikation mit 1/4 der Verschiebung von Bits um zwei Stellen nach rechts in einem Bitwort entspricht. Die Verzögerung des Verzögerungselementes soll den Verzögerungen der Verzögerungselemente 47 oder 61 entsprechend gewählt werden, ggf. korrigiert mit durch die Subtrahierschaltung 31, die Multiplizierer 49, 57 oder 63 und den weiteren Addierer 53 verursachten Verzögerungen. Wenn die Konfiguration der Bildelemente ist, wie in Fig. 3 dargestellt, sollen die Verzögerungen der Verzögerungselemente 47 und 61 je zwei Horizontal-Zeiten des dem Interpolationsfilter zugeführten Bildsignals entsprechen. Wenn die Konfiguration der Bildelemente ist, wie in Fig. 2 dargestellt, brauchen diese Verzögerungen nur einer Abtastperiode des dem Interpolationsfilter zugeführten Bildsignals zu entsprechen, so daß die Konfiguration nach Fig. 2 bevorzugt wird.
• Wenn das dem Interpolationsfilter zugeführte Bildsignal von einem aus vier empfangenen Teilbildern zusammengestellten Kombinationsteilbild herrührt, kann das Ausgangssignal des Interpolationsfilters fast unmittelbar einer Wiedergabeanordnung zugeführt werden. Wenn das dem Interpolationsfilter zugeführte Bildsignal von nur einem empfangenen Teilbild herrührt, muß ein weiterer zusätzlicher Interpolationsschritt durchgeführt werden. Vorzugsweise wird dazu ein sehr einfacher Interpolator verwendet, beispielsweise einer der den Mittelwert zweier benachbarter, fluchtender Bildelemente bestimmt. Ein derartiger einfächer Interpolator ist verwendbar, weil bei bewegten Bildern die räumliche Auflösung sowieso gering ist. Bei Verwendung des Interpolationsfilters in einem System, bei dem in dem Sendeteil zwei aufeinanderfolgende zu übertragende Teilbilder aus nur einem Hochauflösungsteilbild mit doppelter Zeilenzahl erhalten worden sind, kann der erforderliche zusätzliche Interpolationsschritt durch eine einfache Mittelwertbildung zweier aufeinanderfolgender Zeilen erfolgen.

Claims (4)

1. Interpolationsfilter für ein gemäß einem zeilenweise verschobenen Abtastmuster abgetastetes Bildsignal, dadurch gekennzeichnet, daß das Interpolationsfilter mit folgenden Elementen versehen ist: einem Medianfilter (9) mit drei Eingängen (1, 3, 11) zum Zuführen von Signalen dreier an das zu interpolierende Bildelement (.) grenzender Bildelemente (X&sub1;, X&sub2;, X&sub3;); einer Korrekturschaltung (21) mit einer Mittelwertbildungsschaltung (25) mit zwei Eingängen (7, 23) zum Empfangen von Signalen zweier Bildelemente (X&sub3;, X&sub4;), die auf je einer der beiden Seiten des zu interpolierenden Bildelementes (.) liegen, wobei nur einer (23) der beiden Eingänge (23, 7) der Korrekturschaltung (21) mit nur einem (11) der genannten drei Eingänge (1, 3, 11) des Medianfilters (9) gekoppelt ist, wobei diese Mittelwertbildungsschaltung (25) einen Ausgang (27) hat, der mit einem Ausgang (41) der Korrekturschaltung (21) gekoppelt ist; sowie einer Kombinierschaltung (17) mit einem ersten (15) und einem zweiten Eingang (43), der mit einem Ausgang (13) des Medianfilters (9) bzw. dem Ausgang (41) der Korrekturschaltung (2l) gekoppelt ist.

2. Interpolationsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung (21) weiterhin mit einer Subtrahierschaltung (31) mit einem ersten (29), mit dem Ausgang (27) der Mittelwertbildungsschaltung (25) gekoppelten und mit einem zweiten, mit dem Ausgang (13) des Medianfilters (9) gekoppelten Eingang (33) versehen ist, sowie mit einem in einer Richtung einer Verbindungslinie der auf beiden Seiten des zu interpolierenden Bildelementes (.) liegenden Bildelemente (X&sub3;, X&sub4;) wirksamen Tiefpaßfilter (39) mit einem mit einem Ausgang (35) der Subtrahierschaltung (31) gekoppelten Eingang (37) und mit einem mit dem Ausgang (41) der Korrekturschaltung (21) gekoppelten Ausgang (67).

3. Interpolationsfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelemente (X&sub3;, X&sub4;), deren Signale der Mittelwertbildungsschaltung (25) zugeführt werden, auf derselben Bildzeile liegen, wobei das Tiefpaßfilter (39) mit Verzögerungselementen (47, 61) versehen ist, deren Verzögerungszeit einer Abtastperiode des Bildsignals entspricht (Fig. 2).

4. Fernsehempfänger mit einem Interpolationsfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche.