FI79433C - Bildbehandlingsssystem. - Google Patents

Description

1 79433

Kuvankäsittelyjärjestelmä Tämä keksintö liittyy kuvankäsittelyjärjestelmään kuvaa edustavan sisääntulosignaaln käsittelemistä varten, 5 jossa kuvaa edustava signaali määrittää vähintään yhdessä esitetyn kuvan spektrin dimensiossa avaruustaajuudet alueella, joka ulottuu maksimitaajuudesta fB nollaan, ja jossa kuvaa edustava signaali on spektrianalysoitu lähtien taajuudesta fB laskevassa avaruustaajuusjärjestyksessä 10 yhden tai useamman erillisen vierekkäisen päästökaistan omaavan osaspektrisignaalin ryhmäksi, joilla kullakin signaalilla on nimellinen kaistanleveys, joka el ole suurempi kuin yksi oktaavi mainitulla alueella, ja jäännösosaspekt-risignaaliksi, joka sisältää kaikki kuvaa edustavan sig-15 naalispektrin avaruustaajuudet, jotka ovat niiden alapuolella, jotka sisältyvät alimpaan avaruustaajuuskaistan päästöspektrisignaaliin, mainitun järjestelmän sisältäessä: välineen, joka on kytketty mainittuun spektrianalysoi-tuun kuvaa edustavaan signaaliin ytimen ottamiseksi aina-20 kin yhdestä osaspektrlsignaalista, ja spektrisyntetisaat-torin, joka on kytketty vastaanottamaan osaspektrisignaa-lit ja sisältää summausvälineen, joka on kytketty vastaanottamaan osaspektrisignaalit kuvaa edustavan ulostulosignaalin muodostamiseksi. Erityisesti tämä keksintö liittyy 25 sellaiseen järjestelmään, joka vähentää tätä kohinakompo-nenttia aiheuttamatta mitään merkittävää määrää valetois-toa tai muita avaruushäiriötaajuuskomponentteja kuvaa edustavaan signaaliin.

Ytimenotto on hyvin tunnettu tekniikka kuvaa edus-30 tavan signaalin kohinakomponentin vähentämiseksi. Ytimenotto koostuu vain niiden kuvaa edustavan signaalin osien selektiivisestä läpipäästöstä, joilla on apsoluuttinen amplituditaso, joka ylittää valitun kynnystason. Ytimenotto on epälineaarinen prosessi, joka luontaisesti aiheut-35 taa häiriöharmonisia ja keskinäismoduloituja avaruustaa- 2 79433 juuskomponentteja kuvaan edustavaan signaaliin. Näiden avaruushäiriötaajuuskomponenttien suhteellinen teho kasvaa valitun kynnystason kasvaessa. Siten ytimenottokynnys-tason valinta on kompromissi sen välillä, mikä on kyllin 5 korkea oleellisesti vähentämään kohinakomponenttia eikä ole kuitenkaan niin korkea, että aiheuttaisi sietämätöntä määrää avaruushäiriötaajuuskomponenttej a.

Kohinakomponentin havaittavuus kuvaa edustavasta signaalista johdettua näytettyä kuvaa katsovalle riippuu 10 sekä (1) kohinakomponentin avaruustaajuusspektristä suhteessa näytetyn kuvan signaalikomponentin avaruustaajuus-spektriin että (2) ihmisen visuaalisen järjestelmän toiminnasta kohinan havaitsemisessa.

On havaittu, että ihmisen visuaalinen järjestelmä 15 näyttää laskevan primitiivisen avaruustaajuushaJonnan valaisevista kuvista jakamalla avaruustaajuusinformaatio joukkoon vierekkäisiä, limittyviä avaruustaajuuskaistoja. Kukin kaista on karkeasti oktaavin leveä ja kunkin kaistan keskitaajuus eroaa viereisestä karkeasti tekijällä 2. Tut-20 kimus ehdottaa, että on likimain seitsemän kaistaa "kanavaa", jotka kattavat ihmisen visuaalisen järjestelmän ava-ruustaajuusalueen 0,5 - 60 jaksoa/aste. Näiden havaintojen tärkeys on siinä, että avaruustaajuusinformaatio erillään enemmän kuin tekijällä 2 muusta avaruustaajuusinformaati-25 osta, tulee riippumattomasti käsitellyksi ihmisen visuaalisen järjestelmän toimesta. On edelleen havaittu, että avaruustaajuuskäsittely, joka tapahtuu ihmisen visuaalisessa järjestelmässä, on paikallista tilassa. Siten signaalit kullakin avaruustaajuuskanavalla lasketaan kuvan 30 pienissä osa-alueissa. Nämä osa-alueet limittyvät keskenään ja ovat karkeasti kaksi jaksoa leveitä tietyllä taajuudella. Jos testikuviona käytetään siniaaltoverkkoku-viota, havaitaan, että kynnyskontrasti-herkkyysfunktio siniaaltoverkkokuviolle siirtyy nopeasti, kun siniaalto-35 verkkokuvion avaruustaajuutta kasvatetaan. Toisin sanoen 3 79433 korkeat avaruustaajuudet vaativat korkean kontrastin tullakseen nähdyiksi (likimain 20 % taajuudella 30 jaksoa/aste), mutta alhaisemmat avaruustaajuudet vaativat suhteellisesti alhaisemman kontrastin tullakseen nähdyiksi (liki-5 main 0,2 % taajuudella 3 jaksoa/aste). On havaittu, että ihmisen visuaalisen järjestelmän kyky havaita muutos sini-aaltoverkkoaaltokuvion kontrastissa, joka on kynnystason yläpuolella, on myös parempi alemmilla avaruustaajuuksilla kuin korkeammilla avaruustaajuuksilla. Erityisesti keski-10 määräinen ihminen erottaakseen oikein muuttuvan kontrastin 75 % ajasta, vaatii karkeasti 12 % muutoksen kontrastissa 3 jaksoa/aste siniaaltoverkkokuviolle, mutta vaatii 30 % muutoksen kontrastissa 30 jaksoa/aste verkkokuviolla.

Ihmisen visuaalisen järjestelmän toimintaan perus-15 tuen on selvää, että suhteellisen korkea signaali/kohina-suhde (S/N) oktaavin avaruustaajuuskaistan sisällä pyrkii varjostamaan kohinan (ts. kohina tulee havaitsijalle huomaamattomaksi) ja että tämä varjostusvaikutus on tehokkaampi korkeammalle avaruustaajuusoktaaville kuin alhai-20 semmalle avaruustaajuusoktaaville. Tämä pätee johtuen ihmisen visuaalisen järjestelmän suhteellisesta heikkenemisestä sekä kontrastlherkkyydessä että kontrastin muutosherkkyydessä korkeammille avaruustaajuuksilla. Toisaalta suhteellisen pieni korkeataajuinen avaruuskohinakomponent-25 ti kerrostuneena likimain tasaiselle taustalle, joka koostuu tasavirta- (nolla) tai hyvin alhaisista avaruustaa-juusvideokomponenteista, on ihmisen visuaalisen järjestelmän helposti havaittavissa. Tämä on merkittävää, koska todellisilla kuvilla pääosin on avaruustaajuusspektri mo-30 lemmissa kohtisuorissa dimensioissa, jotka sisältävät suuren määrän suhteellisen matalataajuista avaruussignaali-energiaa ja ainoastaan pienen määrän suuritaajuista sig-naalienergiaa. Tämä tekee kaiken suuritaajuisen avaruus-kohinan erityisen havaittavaksi.

35 Jos käytetään vain yhtä ytimenottovälinettä sisään- 4 79433 tulevan kuvaa edustavan signaalin koko avaruustaajuusspek-trin ytimen ottamiseksi, valittu kynnystaso on todennäköisesti liian pieni vähentämään tyydyttävästi havaittavissa olevaa kohinakomponenttia tämän avaruustaajuusspektrin 5 yhdessä tai useammassa oktaaviosassa, ollen samalla kertaa niin korkea tämän avaruustaajuusspektrin yhdessä tai useammassa muussa oktaaviosassa, että sietämätön määrä avaruustaa juushäiriökomponentti virhettä syntyy näytettyyn kuvaan.

10 Tämä ongelma voidaan välttää spektrianalysoimalla ensin sisääntuleva kuvaa edustava signaali useiksi vierekkäisiksi osaspektrikaistoiksi, sitten erikseen ottamalla ytimet kustakin näistä kaistoista erilaisella sopivasti valitulla kynnystasolla ja lopuksi syntetisoimalla nämä 15 ydinotetut kaistat yhdeksi kuvaa edustavaksi ulostulosignaaliksi, jota käytetään aikaansaamaan näytetty kuva.

Viitataan US-patenttijulkaisuun 4 442 454, joka on myönnetty 10.4.1984 Powell'ille ja on otsikoltaan "Image Processing Method Using A Block Overlap Transformation 20 Procedure". Tämä Powell'in patentti esittää spektrianaly-saattorin syötetyn, näytteytetyn, kaksiulotteisen, kuvaa ilmaisevan signaalisisääntulon avaruustaajuusspektrin erottamiseksi kolmeksi vierekkäiseksi osaspektriksi. Powell 'in esittämä spektrianalysaattori sisältää ennaltamää-25 rätyt suoramuuntoverkostot hienojakoisen (suhteellisen korkean avaruustaajuuden omaavan) osaspektriulostulon johtamiseksi sisääntulosignaalin näytteenottotiheydellä, keski jakoisen (keskimääräisen avaruustaajuuden omaavan) osaspektriulostulon johtamiseksi alennetulla näytteenottoti-30 heydellä ja karkeajakoisen (suhteellisen alhaisen avaruus-taajuuden omaavan) osaspektriulostulon johtamiseksi edelleen alennetulla näytteenottotiheydellä. Kustakin vastaavasta osaspektriulostulosignaalista analysaattoreista otetaan ensin yksittäisesti ytimet ja sitten niitä käsitel-35 lään käänteisellä muuntoverkostolla. Laajennus/interpolaa- 5 79433 tiosuodinta käytetään lisäämään sekä karkeajakoisen että keskijakoisen osaspektrin näytteenottotiheys takaisin hienojakoisen osaspektrin näytteenottotiheydelle, minkä jälkeen vastaavasti ydinotetut osaspektrisignaalit summataan 5 kuvaa edustavan ulostulosignaalin johtamiseksi, jota käytetään muodostamaan esitetyn kuvan matalakohinainen näyttö.

Powell on tietoinen, että kuvaa edustavien signaalien kuvakäsittely kohinanvähentämistarkoituksessa pyrkii 10 johtamaan johonkin paikallisten kuva-arvojen vääristymään (ts. kehitetään itse käsittelyn virhe, joka on havaittavissa käsitellyn kuvan näytössä). Itse asiassa, Powell'in lohkoiimitysmuuntoproseduuri on tarkoitettu estämään havaittavissa olevan rajan olemassaolo viereisten lohkojen 15 välillä näytetyssä kuvassa. Nämä rajat ovat epäsuotavia, koska ne johtavat shakkilautakuvioon näytetyllä kuvalla, mikä on kelvotonta korkealaatuista kuvantoistoa varten. Powell myös havaitsee, että jonkin verran paikalliskuva-arvojen vääristymää välttämättä syntyy epälineaarisesta 20 ytimenottoprosessista ja että tämä tuottaa virheen, joka merkittävästi vaikuttaa sekä näytettyyn kuvasignaaliin että epäsuotavan kohinan jäännökseen. Powell kuitenkin uskoo, että tällainen ytimenottoprosessin virhe on siedettävä halutun kohinan vähentymisen toteuttamiseksi.

25 Esillä olevan keksinnön kohteena on kuvankäsittely- järjestelmä, joka sallii kaikkien kohinakomponenttien, jotka ovat alunperin läsnä kuvaa edustavan sisääntulosig-naalin spektrissä pienentämisen kuvaa edustavan ulostulo-sionaalin spektrissä, ilman että aiheutetaan mitään mer-30 kittävää määrää valetoistoa tai muuta avaruushälrlötaa-juuskomponenttia kuvaa edustavan ulostulosignaalin spektriin. Siten esillä oleva keksintö ei vaadi, että itse käsittelyn havaittavissa olevia vikoja siedettäisiin halutun kohinan vähentymisen toteuttamiseksi.

35 Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä 6 79433 kuvankäsittelyjärjestelmällä, jolle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, jotta estettäisiin kaikki merkittävä va-letoiston tai muun avaruustaajuushäiriökomponentin määrän tuominen ulostulosignaalin spektriin, siitä, että spektri-5 syntetisaattori sisältää suodinvälineen, jolla on asteittainen rajataajuusvastekäyrä ja joka on kytketty ainakin kunkin ydinotetun signaalin osaspektriin, joka on taajuudeltaan alhaisempi kuin korkeimman taajuinen osaspektri-ulostulosignaali, ja että summausväline summaa kaikki osa-10 spektrisignaalit, mukaanlukien sekä kaikki ne osaspektri-signaalit, jotka on ydinotettu ja ne joita ei ole ydin-otettu ja/tai suodatettu että jokaisen osaspektrisignaa-lin, jota ei ole ydinotettu eikä suodatettu.

Esillä olevan keksinnön käytännön sovellutus reaa-15 Halkaista toimintaa varten sisääntulovideosignaalilla, joka edustaa pyyhkäistyä televisiokuvaa, voi käyttää nk. Burt Pyramid-spektrianalysaattoria ja Burt Pyramid-syntetisaattoria, jotka ovat sitä tyyppiä, joka on esitetty hakijan rinnakkaisessa hakemuksessa (RCA 79 870/79 581). 20 Kuvio 1 käsittää vastaavat käyrät, jotka vertaavat "tiiliseinä" suodinominaiskäyrää asteittaisen rajan omaavan suotimen ominaiskäyrään;

Kuvio 2 on toimintalohkokaavio esillä olevan keksinnön idealisoidusta suoritusmuodosta; 25 Kuvio 2a esittää kuvion 2 spektrisyntetisaattorin vaihtoehtoisen suoritusmuodon;

Kuvio 3a esittää Burt Pyramid-spektrianalysaatto-rin, joka on käyttökelpoinen kuvion 2 spektrianalysaattorin käytännön sovellutuksessa; 30 Kuvio 3b esittää Burt Pyramid-syntetisaattorin, joka on käytännöllinen kuvion 2a spektrisyntetisaattorin käytännön sovellutuksessa;

Kuvio 4 on käyrä 7-sisääntuloisen kertoja-kerroin-ydinpainotusfunktion peruskaistaverhokäyrästä, jolla on 35 vastaavat arvot, jotka on esitetty kuviossa 4a, esillä 7 79433 olevaa keksintöä toteutettaessa käytännöllisen Burt Pyra-mid-analysaattorin ja/tai syntetisaattorin konvoluutio-tai interpolaatiosuotimelle; ja

Kuvio 5 on kuvion 2 ytimenottovälineen edullisen 5 suoritusmuodon lohkokaavio, joka ytimenottoväline soveltuu ytimen ottamiseen videosignaalista, joka määrittää pyyhkäistyn kaksiulotteisen televisiokuvan.

Esillä olevan keksinnön erottava piirre on, että sen spektrianalysaattori ja -syntetisaattori molemmat si-10 sältävät vain suotimia, joilla on asteittaisen rajan omaavat suodinominaiskäyrät eikä "tiiliseinämuodon" omaavat suodinominaiskäyrät. Kuvio 1 esittää eron idealisoidun "tiiliseinäsuodinominaiskäyrän" ja yleistetyn asteittaisen rajan omaavan suodinominaiskäyrän välillä. Kuten on 15 esitetty kävrällä 100, päästökaistan sisällä, joka ulottuu alemmasta rajataajuudesta fL ylempään rajataajuuteen (fh) "tilliseinäsuodin" päästää läpi signaalin taajuuskom-ponentit ilman vaimennusta, samalla kun kaikki tämän signaalin kaistan ulkopuoliset taajuuskomponentit taajuuden 20 fL alapuolella ja tajuuden fh yläpuolella täysin vaimennetaan. Kaistan keskitaajuus fe on sama kuin vastaavien rajataajuuksien fh ja ft keskiarvo, samalla kun kaistanleveys on sama kuin vastaavien rajataajuuksien fh ja fL välinen ero. Jos suodin on kaistanpäästösuodin, alemman 25 rajataajuuden fL arvo on suurempi kuin nolla. Kuitenkin, jos suodin on alipäästösuodin, alemman alarajataajuuden ft arvo on nolla.

Spektrianalysaattorlsta sisääntulosignaali taajuus-spektrin erottamiseksi useiksi vierekkäisiksi osaspektri-30 signaaleiksi "tiiliseinäsuodinominaiskäyrä" täysin estää taajuuskomponentteja yhdellä osaspektrillä saastuttamasta viereistä osaspektriä. Kuitenkin "tiiliseinäsuotimen” ongelma on, että se ylitysvärähtelee, kun se iskuviritetään kaistan ulkopuolisen suurtaajuuspulssin energialla. Jos 35 esimerkiksi tarkastellaan videosignaalia, joka edustaa 8 79433 vaakasuoraan pyyhkäistyä kuvaa, joka koostuu kirkkaasta, kapeasta valojuovasta, jota ympäröi suhteellisen tumma, varsin laaja tasainen tausta-alue. Suhteellisen tumma tausta sisältää avaruustaajuuksia, jotka osuvat suhteelli-5 sen alhaiselle avaruustaajuusosaspektrille. Kuitenkin, kun vaakapyyhkäisy kulkee kapean, kirkkaan valopystyjuovan reunan yli, kehitetään lyhyt, korkea-amplitudinen pulssi videosignaaliin, joka iskuvirittää alhaisen avaruustaa-juusosaspektrin omaavan "tiiliseinäsuotimen" ylitysväräh-10 telyyn. Tämän aikaansaa korkeaavaruustaajuisen kirkkaan ylitysvärähtelyvirheen kehittymisen, joka kerrostuu tumman taustan osalle, joka välittömästi seuraa kirkasta pysty-juovaa. Tällainen virhe on varsin havaittavissa oleva, koska, kuten aiemmin on jo mainittu, ihmisen visuaalinen 15 järjestelmä on varsin herkkä korkean avaruustaajuuden omaaville häiriökomponenteille, jotka ovat kerrostuneet alhaisen avaruustaajuuden omaavalle taustalle. Ei hyödytä poistaa havaittavissa olevaa kohinaa, joka on läsnä alkuperäisessä sisääntulosignaalissa prosessilla, joka itse 20 lisää havaittavissa olevia virheitä näytettyyn kuvaan.

Yleistetty asteittaisen rajan omaavan suotimen omi-naiskäyrä kaistanpäästösuotimelle on esitetty käyrässä 102, jolla on keskitaajuus fc . Koska raja on asteittainen, tarkkaa ala- ja ylärajataajuutta fL ja f h suotimen 25 päästökaistan kaistanleveyden määrittämiseksi. Sen sijaan nimelliset alempi- ja ylempi rajataajuus fL ja fh on määritetty niillä taajuuksilla, joilla suodin vaimentaa si-sääntulosignaalia ennalta valitulla määrällä (esimerkiksi puolen tehon pisteisiin, jotka on esitetty kuviossa 1). 30 Suotimen nimellinen kaistanleveys on silloin nimellisen ylemmän rajataajuuden fh ja nimellisen alemman rajataajuuden fL välinen ero. Kuitenkin, kuten on esitetty varjostetuilla alueilla 104 kuviossa 1, pieni määrä energiaa asteittaisen rajan omaavia suotimia käyttävän spektrianaly-35 saattorin tietyssä osaspektrikaistassa johtaa viereisten 9 79433 osaspektrikaistojen saastumiseen. Tällä on pyrkimyksenä tuottaa häiriövaletoistoavaruustaajuuksia kuvaa käsittelevään järjestelmään, joka käyttää näytteytettyjä ja ali-näytteytettyjä signaaleja. Kuitenkin esillä olevan keksin-5 nön kuvankäsittelyjärjestelmä, jota on kuvattu yksityiskohtaisesti alla, minimoi kaiken valetoiston vaikutuksen.

Asteittaisen rajan omaavan kaistanpäästösuotimen tapauksessa, joka on esitetty yleisesti käyrällä 102 kuviossa 1, raja esiintyy yleensä sekä keskitaajuuden fc 10 ylä- että alapuolisella taajuudella. Asteittaisen rajan omaavan alipäästösuotimen tapauksessa kuitenkin vain kes-kitaajuuden fc korkeamman taajuuden puoli varsinaisesti rajautuu. Minkä tahansa tietyn asteittaisen rajan omaavan suotimen omina!skäyrän rajautumisen tarkka muoto on suun-15 nittelukysymys. Suunnittelukriteereitä, jotka soveltuvat esillä olevan keksinnön kuvankäsittelyjärjestelmän käyttämille asteittaisen rajan omaaville suotimille, käsitellään yksityiskohtaisemmin alla.

Kuvio 2 on toimintalohkokaavio esillä olevan kek-20 sinnön idealisoidusta suoritusmuodosta. Viitaten kuvioon 1, sisääntulona ylitysvärähtelemättömään, valetoistamat-tomaan, paikallismuuntoiseen, oktaavikaistaiseen spektri-analysaattoriin 200 syötetään kuvaa edustava signaali 1. Periaatteessa sisääntulosignaali I voi olla jatkuva analo-25 ginen signaali, näytteytetty analoginen signaali (jollaista CCD-kuvaimet ja signaalisiirtimet käyttävät) tai näytteytetty digitaalinen signaali (jollainen johdetaan ana-logiadlgitaalimuuntimelta). Käytännössä puheena olevan tyyppinen kuvankäsittely kuitenkin likimain aina suorite-30 taan näytteytetylle kuvaa edustavalle signaalille spektri-analysaattorilla, joka käyttää digitaalista tietokonetta ei-reaaliajassa tai vaihtoehtoisesti fysikaalista laitteistoa, joka voi toimia joko reaaliajassa tai eireaali-ajassa. Tämän johdosta havainnollistamlstarkoituksia var-35 ten oletetaan, että sisääntulosignaali I on näytteytetty 10 79433 signaali eikä jatkuva signaali.

Kuten on esitetty kuviossa 2, kuvaa edustava signaali I on määritetty vähintään yhdessä esitetyn kuvan dimensiossa avaruustaajuuksien spektrillä alueen sisällä, 5 joka ulottuu maksimitaajuudesta fB nollaan. Jotta tämä signaali I ei sisältäisi avaruustaajuuksia, jotka ovat korkeampi kuin fm, oletetaan sen kulkeneen esisuotimen läpi. Havainnollistamistarkoituksia varten oletetaan, että sisääntulosignaali I on hetkittäinen videosignaali, joka 10 on johdettu tavanomaisesti pyyhkäistystä kaksiulotteisesta televisiokuvasta (vaikka tämä ei ole oleellista). Joka tapauksessa analysaattori 200 erottaa sisääntulosignaalin I avaruustaajuusspektrin N (missä N on mikä tahansa tietty kokonaisluku) vierekkäisen päästökaistaosaspektrin omaa-15 vaan ulostulosignaaliin L0...LN_1 ja jäännösosaspektrin omaavaan ulostulosignaaliin GN . Päästökaistaosaspektrin omaavat ulostulosignaalit L0...LN_1 on järjestetty laskevassa avaruustaajuusjärjestyksessä alkaen taajuudesta fB vastaaviin nimellisiin yhden oktaavin kaistanleveyksiin 20 alueella 1.-0. Jäännösosaspektrin omaava ulostulosignaali G0 sisältää kaikki ne sisääntulosignaalin I spektrin ava-ruustaajuudet, jotka ovat niiden alapuolella, jotka sisältyvät (N-l) päästöksistaosaspektriin (joka on alhaisimman avaruustaajuuden omaava päästökaistaosaspektri). Erityi-25 sesti, kuten on esitetty kuviossa 2, oktaavilla 1 on nimellinen kaistanleveys f./2 ja keskitaajuus 3fm/4, oktaavilla 2 on nimellinen kaistanleveys f./4 ja keskitaajuus 3fm /8 jne.

Kuhunkin ytimenottovälineeseen 202-1...202-N syö-30 tetään vastaava osaspektriulostulosignaali L0...LM_1 ja G„ sisääntulona siihen. Vastaavat ulostulot ja G„ ytimenottovälineiltä 202-1...202-N syötetään vastaaviin ylitysvärähtelemättömiin, valetoistamattomiin spektri syntetisaattorin 206 suotimiin 204-1...204-N. Spektrisynte-35 tisaattori 206 sisältää myös summaimen 208 vastaavien n 79433 ulostulojen summaamiseksi suotimilta 204-1...204-N rekonstruoidun kuvaa esittävän ulostulosignaalin IR johtamiseksi.

Spektrianalysaattori 200 suorittaa lineaarimuunnon 5 kuvaa edustavan sisääntulosignaalin I kuva-avaruustaajuus-spektrille. Siten ideaalisessa tapauksessa, jossa spektri-analysaattori 200 muodostaa oleellisesti ylitysvärähtele-mättömän, valetoistamattoman paikallismuunnoksen, merkittävää määrää peruskaistan avaruus taajuutta ei tule olemaan 10 läsnä missään vastaavassa ulostulossa spektrianalysaatto-rilta 200, joka ei ole myöskään läsnä kuvaa edustavan sisääntulosignaalin I kuva-avaruustaajuusspektrissä. Siten merkittäviä määriä avaruustaajuushäiriökomponentteja ei aiheuteta spektrianalysaattori11a 200. Kuitenkin ytimen-15 ottovälineet 202-1...202-N, jotka ovat epälineaarisia, jotka luontaisesti toimivat epälineaarisella tavalla, aiheuttavat avaruustaajuushäiriökomponentteja kuhunkin ulostulosignaaliin L'0 .. .L',, _ j ja G',. Nämä avaruustaajuus-häiriökomponentit koostuvat kuhunkin ytimenottovälineeseen 20 202-1...202-N sisääntulona syötettyjen osaspektriavaruus- taajuuksien harmonisista komponenteista ja keskinäismodu-laatiokomponenteista. Kaikilla jonkin avaruustaajuuden harmonisilla oktaavikaistanlevyisen osaspektrin sisällä on avaruustaaj uudet, jotka ovat tämän oktaaviksistanlevyi-25 sen osaspektrin yläpuolella. Myös ne keskinäismodulaatio-komponentit, joiden avaruustaajuus on sama kuin eri avaruustaaj uuksien summa oktaavikaistanlevyisen osaspektrin sisällä sijaitsevat tämän oktaavikaistanlevyisen osaspektrin yläpuolella. Edelleen ne keskinäismodulaatiokomponen-30 tit, joiden avaruustaaj uus on sama kuin eri avaruus taajuuksien välinen erotus oktaavikaistanlevyisen osaspektrin sisällä sijaitsevat tämän oktaavikaistanlevyisen osaspektrin alapuolella.

Jos ulostulo ytimenottovälineistä, jotka toimivat 35 oktaavikaistanlevyisellä osaspektrisisääntulolla, syöte- i2 79433 tään kaistanpäästösuotimeen, jolla on "tiiliseinämäinen" ominaiskäyrä (joka on kuviossa 1 käyrällä 100 esitettyä tyyppiä), kalkki harmonisten ja keskinäismodulaatiokompo-nenttlen avaruushäiriötaajuudet, jotka ytimenottovälineet 5 ovat kehittäneet, hylätään suotimen toimesta. Kuitenkin yllä esitetyistä syistä tällaisen "tiiliseinämäisen" omi-naiskäyrän omaava suodin pyrkisi aiheuttamaan iskuvirit-teisiä avaruustaajuusylitysvärähtelyhäiriökomponentteja. Tällaisten avaruustaaj uusylitysvärähtelyhäiriökomponent-10 tien aikaansaamisen välttämiseksi tällaisella kaistanpääs-tösuotimellä tulisi olla asteittaisen rajan omaava suodin-ominaiskäyrä (jollainen on esitetty kuvion 1 käyrässä 102) ja oktaavin nimellinen kaistanleveys. Tässä jälkimmäisessä tapauksessa pieni määrä kaistan ulkopuolisista harmonisis-15 ta ja keskinäismodulaatioavaruustaajuuskomponenteista ei täysin kumoudu johtuen asteittaisen rajan omaavan suotimen omlnaiskäyrän kaistan ulkopuolisten osien läsnäolosta (ts. kuviossa 1 esitetyistä varjostetuista osista 104). Kuitenkin, kuten alla yksityiskohtaisemmin selitetään, avaruus-20 taajuushäiriökomponenttien määrä johtuen asteittaisen rajan omaavasta ominaiskäyrästä, voidaan tehdä merkityksettömäksi (ts. oleellisesti havaitsemattomaksi näytetyssä kuvassa) sopivalla suotimen rakenteella.

Spektrisyntetisaattorin 206 kukin suodin 204-1... 25 204-(N-l) voi olla kaistanpäästösuodin tai vaihtoehtoises ti alipäästösuodin. Tapauksessa, jossa nämä suotimet ovat kaistanpäästösuotimia, kullakin suotimella on keskitaa-juus ja nimellinen kaistanleveys vastaten oktaavin osa-spektriä, johon se liittyy. Tapauksessa, jossa nämä suo-30 timet ovat alipäästösuotimia, niillä on nimellinen kaistanleveys nollasta nimelliseen ylempään rajataajuuteen, joka on sama kuin vastaavan kaistanpäästösuotimen, joka liittyy saman oktaavin osaspektriin. Suodin 204-N, joka liittyy jäännösosaspektriin, on alipäästösuodin, jolla on 35 nimellinen ylempi rajataajuus, joka on oleellisesti yhtä i3 79433 suuri kuin (N-l) oktaavin osaspektrin alempi rajataajuus.

Jos alipäästösuotimia (eikä kaistanpäästösuotimia) käytetään oktaavisuotimina 204-1...204-(N-l), ytimenotto-prosessin kaistan alapuoliset avaruustaajuushäiriöerokom-5 ponentit (huojuntavärähtely) eivät kumoudu. Kuitenkin tällaiset huojuntavärähtelykeskinäismodulaatiosignaalit pyrkivät olemaan matalatasoisia signaaleja, joita ihmisen visuaalinen järjestelmä ei helposti havaitse, jos ne ovat läsnä näytetyssä kuvassa. Tämä johtuu suhteellisen korkea-10 taajuisen signaalisisällön varjostusvaikutuksesta useimmissa todellisissa kuvissa kuvan avaruustaajuusspektrin alemmassa avaruustaajuusosassa. Edelleen käytännön järjestelmissä sopivat ylitysvärähtelemättömät, valetoistamat-tomat asteittaisen rajan omaavat ominaiskäyrät ovat hel-15 pommin toteutettavissa alipäästösuotimille kuin kaistan-päästösuotimille.

Vaikka kuviossa 2 kullakin ja jokaisella osaspekt-riulostulosignaalilla analysaattorista 200 on siihen liittyvä yksittäinen ytimenottoväline, ei ole oleellista esil-20 lä olevalle keksinnölle, että näin on asianlaita. Kaikki mikä vaaditaan, on että vähintään yhdellä osa spektriulos-tulosignaalilla on ytimenottoväline, joka liittyy yksin siihen. Kuitenkin, jos jokin ytimenottovälineistä 202-2 ...202-N, joka liittyy osaspektriin, joka koostuu avaruus-25 taajuuksista oktaavin 1 alapuolella (joka on korkein ava-ruustaajuusosaspektri) on läsnä, niin tällä ytimenottovä-lineellä täytyy olla vastaava spektrisyntetisaattorin 206 suodin 204-2...204-N liittyneenä yksittäisesti siihen, jotta oleellisesti poistetaan siitä ainakin kaistan ylä-30 puoliset epälineaarisesta ytimenottoprosessista johtuvat avaruustaajuushäiriökomponentit. Kuitenkin oktaavin 2 osa-spektrin tapauksessa tullaan usein toimeen ilman spektri-syntetisaattorin 206 vastaavaa suodinta 204-1. Syy tähän on, että useimmat kuvanäytöt eivät kykene selvittämään 35 avaruustaajuuksia, jotka ovat korkeampia kuin oktaavin 1 i4 79433 osaspektrin maksimiavaruustaajuus fB. Koska mitään kaistan yläpuolista avaruustaajuushäiriökomponenttia, joka on läsnä syntetisoidussa ulostulosignaalissa IR ei voida selvittää, kuvanäytössä ei ole tarvetta, tässä erityisessä 5 tapauksessa, suodattaa pois tällaista kaistan yläpuolista komponenttia.

On valinnaista, sisältääkö spektrisyntetisaattori 206 ylitysvärähtelemättömän, valetoistamattoman suotimen, joka liittyy jokaiseen osaspektriulostuloon, jossa ytimen-10 otto on jätetty pois, vai ei. Kuitenkin summain 208 summaa kaikki N päästökaistan ja erillisen jäännösosaspektrin signaalit, jotka on johdettu spektrianalysaattorilta 200 riippumatta siitä, onko ytimenotto jätetty pois vai ei ja/tai suodattaminen on jätetty vai ei jostakin osa-15 spektriulostulosignaalista spektrianalysaattorilta 200.

Nyt viitataan kuvioon 2a, joka esittää modifioidun spektrisyntetisaattorin 206a, joka voidaan sijoittaa kuvion 2 spektrisyntetisaattorin 206 tilalle. Spektrisyntetisaattori 206a käyttää useita alipäästösuotimia 210-2... 20 210-N ja osittaisia summaimia 212-1...212-(N-1). Alipääs- tösuotimella 210-2 on nimellinen ylempi rajataajuus, joka on yhtä kuin puolet kuvaa esittävän sisääntulosignaalin I kuva-avaruustaajuusspektrin maksimaalisesta avaruus taajuudesta fB (joka on ylempi oktaavin 2 osaspektrin rajataa-25 juus). Samalla tavoin kullakin alipäästösuotimella 210- 3...210-(N-1) on nimellinen ylempi rajataajuus, joka on sama kuin sen oktaavin osaspektri, johon se liittyy. Alipäästösuotimella 210-N on nimellinen ylempi rajataajuus, joka on sama kuin nimellinen (N-l) oktaavin osaspektrin 30 alempi rajataajuus.

Kuviossa 2a suotimet ja osittaiset summaimet kään-teisjärjestysjärjestyksessä on kytketty keskenään kaska-diin. Tuloksena on, että alimman avaruustaajuuden omaavalla osaspektrisignaalilla (ydinotettu jäännössignaali G'N) 35 suodatetaan peräkkäin vuorollaan kullakin kaskadiin kyt- is 79433 ketyllä alipäästösuotimella 210-N...210-2. Kuten on esitetty kuviossa 2a, alhaisimman viereinen avaruustaajuus-osaspektrisignaali L'II.1 ja suotimen 210-N ulostulo summataan osittaisella summaimella 212-(N-1) ja sitten peräk-5 käisesti suodatetaan vuorotellen kullakin kaskadiin kytketyllä alipäästösuotimella 210-(N-1)...210-2, samalla tavoin kukin ydinotettu korkeampi avaruustaajuusoktaavi-osaspektrisignaali L' („ _ 2)... L' 2 suodatetaan peräkkäisesti vuorollaan kaikilla spektrisyntetisaattorin 206a suotimi-10 Ha, jotka on esitetty kuviossa 2a tämän ydinotetun osa-spektrisignaalin yläpuolella. Lopuksi ulostulosuotimelta 210-2 summataan ydinotettuun korkeimman avaruustaajuusok-taavin omaavan osaspektrin L'0 kanssa osittaissummaimella 212-1 rekonstruoidun kuvaa edustavan ulostulosignaalin IR 15 johtamiseksi. Kuviossa 2a oletetaan, että kuvanäyttö ei voi selvittää avaruustaajuuksia, jotka ovat sisääntulevan kuvaspektrin maksimaalisen avaruustaajuuden fm yläpuolella siten, että ei ole tarpeen muodostaa alipäästösuodinta osittaisen summaimen 212-1 ulostuloa varten.

20 Perustuen kuvioiden 2 ja 2a selitykseen, on oleel lista esillä olevalle keksinnölle, että millään osaspekt-riulostulosignaalilla spektrianalysaattorilta 200, muulla kuin jäännössignaalilla, ei ole nimellistä kaistanleveyttä, joka on enemmän kuin yksi oktaavi. Kuitenkin esi-25 llä olevan keksinnön periaatteet pätevät analysoituihin päästökaistaosaspektrisignaaleihin, joilla kullakin on avaruustaajuuskaistanleveys, joka on pienempi kuin yksi oktaavi.

Burt Pyramid-spektrianalysaattori ja Burt Pyramid 30 -spektrisyntetisaattori, joita on kuvattu yksityiskohtaisesti yllä mainitussa samanaikaisessa Carlson’in ja muiden hakemuksessa, ovat erityisen sopivia käytettäväksi esillä olevan keksinnön spektrianalysaattorin 200 ja spektrisyntetisaattorin 206 käytännön sovellutuksessa vähin-35 tään kahdesta syystä. Ensiksikin Burt Pyramid sallii suo- ie 79433 timet, joilla on asteittaisen rajan omaavat ominaiskäyrät eikä "tiiliseinämäiset" ominaiskäyrät soveltuen käytettäväksi sekä sen spektrianalysaattorissa että spektrisynte-tisaattorissa. Toiseksi edullisimmassa muodossaan Burt 5 Pyramid-spektrianalysaattori kehittää nimellisesti oktaa- vikaistanlevyiset päästökaistaosaspektriulostulosignaalit j a jäännösosaspektriulostuloslgnaalin.

Burt Pyramid-analysaattori, joka on esitetty yllä mainitussa rinnakkaisessa Carlson et ai. patenttihakemuk-10 sessa, toimii näytteytetyllä sisääntulosignaalilla, jota on merkitty G0 . Seuraavassa Burt Pyramidin selityksessä oletetaan, että G0, joka vastaa kuvion 2 kuvaa edustavaa sisääntulosignaalia I, on tavanomaisen videosignaalin muodossa (esimerkiksi NTSC-videosignaali), joka määrittää 15 peräkkäisesti pyyhkäistyjen kaksiulotteisten televisiokuvien avaruustaajuusspektrin, joka videosionaali ensin on esisuodatettu sen kaikkien komponenttien poistamiseksi, jotka edustavat avaruustaajuutta, joka on korkeampi kuin annettu maksimaalinen avaruustaajuus fB ja sitten se on 20 näytteytetty näytteenottotaajuudella, joka on vähintään kaksi kertaa f .

B

Tosiaikainen Burt Pyramid-analysaattori, joka on esitetty yllä mainitussa samanaikaisessa Carlson'in ja muiden patenttihakemuksessa, on esitetty kuvion 3a toimin-25 takaaviossa. Kuten on esitetty kuviossa 3a, analysaattori koostuu yleisesti samanlaisten näytteytetyn signaalin siirtoasteiden 300-1, 300-2...300-N liukuhihnasta. Kukin vastaava aste toimii näytteenottotaajuudella, jonka on määrittänyt digitaalisen kellon CLX, CL2...CL„ arvo, joka 30 on yksittäisesti syötetty siihen. Johonkin tiettyyn asteeseen syötetyn kellon arvo on alhaisempi kuin johonkin sitä edeltävään asteeseen syötetyn kellon arvo. Esillä olevan keksinnön tapauksessa kunkin asteiden 300-2...300-N kellon arvo on puolet sitä välittömästi edeltävän asteen kellon 35 arvosta.

17 79433

Kuten on esitetty kuviossa 3a, aste 300-1 koostuu konvoluutiosuotlmesta ja desimaatiovälineestä 302, viive-välineestä 304, vähennysvälineestä 306 ja laajennus- ja interpolaatiosuodinvälineestä 308. Digitaalisten näyttei-5 den G0 sisääntulovirta, jonka näytteenottotaajuus on sama kuin kellon CI^ arvo, syötetään konvoluutiosuotimen ja de-simaatiovälineen 302 läpi digitaalisten näytteiden G1 ulostulovirran kehittämiseksi näytteenottotaajuudella, joka on sama kuin kellon CL2 arvo. Konvoluutiosuotimella 10 on alipäästöfunktio, joka vähentää G2 :n edustaman kunkin kuvadimension keskitaajuutta puoleen vastaavan G0:n edustaman dimension keskitaajuudesta. Samalla desimaatio vähentää näytetiheyttä kussakin dimensiossa puolella.

G0 :n vastaavat digitaaliset näytteet syötetään vii-15 vevälineen 304 kautta vähennysvälineen 306 ensimmäiseen sisääntuloon. Samaan aikaan Gx :n alempitiheyksiset digitaaliset näytteet syötetään laajennus- ja interpolaatio-suotimeen 308, joka lisää Gx :n näytteiden näytetiheyttä takaisin G0 :n tiheyteen. Sitten laajennettutiheyksiset in-20 terpoloidut Gx-näytteet syötetään vähennysvälineen 306 toiseen sisääntuloon. Viivevälineen 304 läsnäolo varmistaa, että kukin G0 :n ja Gx :n näytepari, jotka vastaavat toisiaan avaruusasemaltaan, syötetään vähennysvälineen 306 ensimmäiseen ja toiseen sisääntuloon ajallisesti keskenään 25 yhtäaikaisesti. Peräkkäisten näytteiden L0 ulostulovirta vähennysvälineestä 306 määrittää korkeimman avaruustaa-juuden kussakin pyyhkäistyn kuvan dimensiossa.

Kunkin asteen 300-2...300-N rakenne on oleellisesti sama kuin asteen 300-1. Kuitenkin kukin korkeamman järjes-30 tysnumeroinen aste 300-2...300-N käsittelee alhaisemman avaruustaajuuden omaavia signaaleja, jotka esiintyvät alhaisemmilla näytetiheyksillä kuin sitä välittömästi edeltävä aste. Erityisesti peräkkäisten näytteiden L2 ulostulovirta edustaa korkeinta seuraavaa avaruustaajuuksien 35 oktaavia kussakin kuvan dimensiossa jne. siten, että ku- is 79433 ten on esitetty kuviossa 3a, Burt Pyramid-analysoitu signaali koostuu vastaavan oktaavin näytevirroista L0...LN _x (johdettuna vastaavasti kunkin asteen 300-1...300-N vähen-nysvälineeltä) yhdessä matalataajuisen jäännössignaalin 5 Gh kanssa (johdettuna asteen 300-N konvoluutiosuotimen Ja desimaatiovälineen ulostulosta).

Kuvio 3b esittää Burt Pyramid-syntetisaattorin, joka vastaa kuvion 2a syntetisaattoria 206a uudelleenmuo-dostetun ulostulosignaalin IR johtamista varten. Tämä on 10 toteutettu käyttämällä sopivia viivevälineitä 310-0...

310-(N-1), jotka käsittelevät ydinotettuja näytejonoja L'0...L'M_ l , yhdessä laajennus- ja interpolaatiosuotimien 312-1...312-N ja summaimien 314-0...314-(N-1) kanssa. Kuten on esitetty, alimmantiheyksisen jäännösnäytevirran 15 GK näytteenottotiheys kaksinkertaistuu kussakin sillä esitetyn kuvan avaruusdimensiossa laajennus- ja interpolaa-tiosuotimessa 312-N ja sitten se summataan viivästettyyn näytevirtaan summaimella 314-(N-1). Tämän prosessin toistuminen peräkkäisten synteesiasteiden läpi johtaa uu-20 delleenmuodostettuun ulostulosignaaliin 1R , joka määrittää ydinotetun kaksidimensioisen kuvan korkeimmalla näyteti-heydellä.

Vastaavat konvoluutiosuotimet ja interpolaatiosuo-timet, joita Burt Pyramid käyttää, ovat alipäästösuotimia, 25 joiden kunkin täytyy täyttää seuraavat kaksi vaatimusta. Ensiksi, kukin näistä suotimista käyttää symmetristä ytimen painatusfunktiota, joka koostuu vähintään kolmesta kertojakertoimesta. Toiseksi, ytimen painotus funktion kerto jakertoimien täytyy muodostaa samanlainen jakautuma, 30 toisin sanoen kaikkien napojen tietyllä tasolla täytyy aiheuttaa sama kokonaispaino napoihin seuraavaksi korkeammalla tasolla. Tarve muodostaa käytännössä oleellisesti ylitysvärähtelemätön, valetoistamaton, paikallismuuntoinen suodinominaiskäyrä, jollainen vaaditaan esillä olevassa 35 keksinnössä, aiheuttaa ylimääräisiä vaatimuksia ytimenpai- i9 79433 notusfunktiolle, joita Burt Pyramid-analysaattorin ja -syntetisaattorin konvoluutio- ja interpolaatioalipäästö-suotimet käyttävät esillä olevan keksinnön toteuttamiseksi. Nyt tarkastellaan näitä ylimääräisiä vaatimuksia.

5 Koska kukin Burt Pyramid analysaattorin kuviossa 3a esitetty aste toimii näytteytetyllä sisääntulosignaa-lilla, kunkin näytteytetyn sisääntulosignaalin avaruustaa-juusspektri ei sisällä ainoastaan peruskaistaosuutta, vaan sisältää vastaavia toisto-osia, jotka koostuvat alemmasta 10 ja ylemmästä sivukaistasta. Kukin tällainen sivukaista moduloi näytteenottotaajuuden perustaajuuden ja kunkin näytteenottotaajuuden harmonisen. Edelleen, jotta estetään va-letoisto, näytteenottotaajuuden tulisi olla vähintään kaksi kertaa Burt Pyramid-analysaattorin kunkin asteen näyt-15 teytetyn sisääntulosignaalin peruskaistan avaruustaajuus-spektrin maksimitaajuus.

Matemaattisella analyysillä voidaan osoittaa, että peruskaistalla kukin Burt Pyramid-spektrianalysaattorin aste 300-1..,300-N aproksimoi ylitysvärähtelemätöntä, va-20 letoistamatonta, paikallismuuntoista laitetta vastaavan oktaavikaistanleveyksisen Burt Pyramid-analysoidun signaalin L0...L1(.1 johtamiseksi, kun kukin seuraavaksi listatuista suhteista pätee: 1. Avaruustaajuusalueella 0 £ f £ fh/4 (missä fh on 25 kunkin oktaavin osaspektrisignaalin nimellinen ylempi rajataajuus) kunkin asteen konvoluutio- ja interpolaatiosuo-timien vastaavien normaloitujen siirto-ominaiskäyrien tulo on yksi. Edullisesti, kunkin asteen kullakin konvoluutio- ja interpolaatiosuotimella on yksikön suuruinen siir- 30 to-ominaiskäyrä tällä alueella.

2. Avaruustaajuusalueella fh £ f 2 3fh/4, kunkin asteen konvoluutio- ja interpolaatiosuotimien vastaavien normaloitujen siirto-ominaiskäyrien tulolla on asteittainen raja. Edullisesti kullakin kunkin asteen konvoluutio- 35 ja lnterpolaatlosuotimessa itsellään on asteittainen raja 20 7 9 4 3 3 tällä alueella.

3. Avaruustaajuusalueella 3fh/4 s f s fh, kunkin asteen konvoluutio- ja interpolaatiosuotimien vastaavien normaloitujen siirto-ominaiskäyrien tulo on nolla. Edul-5 lisesti kullakin kunkin asteen konvoluutio- ja interpolaa-tiosuotimellä itsellään on nollan suuruinen siirtoominais-käyrä tällä alueella.

Burt Pyramid-analysaattorin vain asteen 300-N kon-voluutiosuodinta käytetään kehittämään jäännösosaspektri-10 signaali G„ . Tämän johdosta asteen 300-N tapauksessa on ratkaisevaa, että sen konvoluutiosuodatin oleellisesti täyttää kunkin yllä listatun kriteerin 1, 2 ja 3. Myös kuviossa 3b esitetyn Burt Pyramid-syntetisaattorin kunkin interpolaatiosuotimen tulisi täyttää kukin näistä kolmesta 15 kriteeristä (missä fh syntetisaattorin tapauksessa on sum-maimen signaaliulostulon ylempi rajataajuus, joka summain välittömästi seuraa kuvion 3b kutakin interpolaatiosuodin-ta).

Käytännössä konvoluutio- ja interpolaatiosuotimien 20 rakenteen ei tarvitse ainoastaan oleellisesti täyttää kaikki kolme yllä listattua kriteeriä, vaan niiden täytyy myös täyttää symmetristen ja saman jakautuman omaavien ydinpainotusfunktioiden vaatimukset, joista on yllä puhuttu. Sellainen Burt Pyramid näytteytetyn signaalin konvo-25 luutio- tai interpolaatiosuodin, joka käyttää ydinpaino-tusfunktiota, joka koostuu ainoastaan kolmesta kertojaker-toimesta, ei voi täyttää yllä listattua kriteeriä yksin eikä kriteeriä 3. Näytteenottotaajuudelle, joka on juuri yhtä kuin kaksi kertaa oktaavin nimellinen ylempi rajataa-30 juus fh (minimaalinen näytteenottotaajuus, joka tarvitaan valetoiston estämiseen) voidaan suunnitella viisi kerto-jakerrointa omaavaa ydinpainotusfunktiota käyttävä näyt-teytetty signaalinen Burt Pyramid-konvoluutio tai interpo-laariosuodin, joka täyttää joko yllä listatun kriteerin 1 35 tai 2, mutta ei molempia. Käytännöllisen Burt Pyramid-kon- 2i 79433 voluutio- tai interpolaatiosuotiroen suunnittelemiseksi, joka täyttää kaikki yllä listatut kolme kriteeriä, vaaditaan vähintään seitsemän kertojakerrointa omaavaa ydinpai-notusfunktiota käyttävä näyttäytetty signaalinen suodin.

5 Erityisesti kutakin tapausta varten, missä näytteenottotaajuudella on pienin oleellisesti valetoistamaton arvonsa Juuri kaksi kertaa suotimen sisääntulosignaalin spektrin nimellinen ylempi rajataajuus fh, on määritetty kuvion 4 peruskaistasuodinominaiskäyrä (joka oleellisesti täyttää 10 kaikki yllä listatut kolme kriteeriä), seitsemän kertoja-kertoimisella, symmetrisellä, tasaisen hajonnan omaavalla suodinydinpainotusfunktiolla, joka on esitetty kuviossa 4a, kun muuttujalla p on arvo miinus (-) 0,052.

Puheena olevalle tapaukselle (jossa näytteenotto-15 taajuudella on nimellinen pienin valetoistamaton arvonsa) seitsemän kertojakerrointa omaava ydinpainotusfunktio muodostaa oleellisesti paikallisen muunnon, koska se toimii suhteellisen paikallisella kuva-alueella. Yhdeksän kertojakerrointa omaava ydinpainotusfunktio (joka on tavalli-20 sesti riittävän pieni muodostamaan yhä oleellisesti paikallisen muunnon nimellisellä pienimmällä valetoistamat-tomalla näytteenottotaajuudellaan) voi olla suotava, koska se sallii paremman hienovirityskyvyn kuin seitsemän kertojakerrointa omaava ydinpainotusfunktio määrittäessään 25 peruskaistasuodinominaiskäyrän asteittaisen rajan omaavan osan muodon.

Kuitenkin nimelliselle pienimmälle valetoistamatto-malle näytteenottotaajuudelle suodinmuunto pyrkii tulemaan yhä vähemmän paikalliseksi, kun suotimen ydinpainotusfunk-30 tion kertojakertoimien lukumäärä kasvaa yhdeksän yli ja tämä on epäsuotavaa. Toisaalta, jos suotimen sisääntulo-signaali on ylinäytteytetty (ts. näytteenottotaajuus on merkittävästi suurempi kuin kaksi kertaa suotimen sisääntulosignaalin spektrin nimellinen ylempi rajataajuus fh ), 35 niin kertojakertoimien lukumäärän ydinpainotusfunktiossa 22 79433 täytyy kasvaa tämän mukaisesti saman suodinominaiskäyrän aikaansaamiseksi samalla paikallisuusasteella. Esimerkiksi, jos näytteenottotaajuus kuvioissa 4 ja 4a olisi neljä kertaa fh, niin ydinpainotusfunktiolla, jolla olisi sama 5 verhokäyrä kuin kuvion 4a ydinpainotusfunktiolla, niin se koostuisi 13-15 kertojakertoimesta (ts.: interpoloituar-volnen kertojakerroin lisättäisiin kuvion 4a vierekkäisten kertojakertolmien kunkin parin väliin).

Koska ytimenotto on epälineaarinen prosessi ja ai-10 heuttaa virheitä, ei ole suotavaa ottaa ydintä enempää kuin on tarpeen kohinan poistamiseksi, joka on todella läsnä signaalisisääntulossa ytimenottovälineelle. Toisin sanottuna ytimenottokynnys tulisi säilyttää alhaisimmalla tasolla, joka on riittävä poistamaan sen määrän kohinaa, 15 joka on sillä hetkellä läsnä sisääntulosignaalissa ytimenottovälineelle. Kuvio 5 on lohkokaavio edullisesta suoritusmuodosta kullekin ytimenottovälineelle 202-1...202-N käytettäväksi yhdessä tavanomaisen (esim. NTSC) videosignaalin kanssa, joka edustaa pyyhkäistyä kaksiulotteista 20 televisiokuvaa. Kuten on tunnettua televisiossa, tällainen videosignaali sisältää peräkkäisiä lomittaisesti pyyhkäistyjä kenttiä kunkin pyyhkäisykentän muodostuessa aktiivisesta kenttäosasta, jonka aikana kuvainformaatio siirretään ja pystysammutusosasta, jonka aikana kuvainfor-25 maatiota ei siirretä. Kohinaa, joka on läsnä kunkin peräkkäisen kentän pystysammutusosan aikana, voidaan käyttää kohinakomponentin mittana seuraavan kentän aktiivisen osan aikana.

Kuten on esitetty kuviossa 5, ytimenottoväline 202-30 K (missä K vastaa mitä tahansa tavallista ytimenottoväli-nettä 202-1...202-N), koostuu kytkimestä 500, johon svöte-tään ohjaussignaali kytkimen 500 sulkemiseksi ainoastaan kunkin peräkkäisen kentän pystysammutusosan esiintyessä. Tämän johdosta kytkin 500 säilytetään avoimessa tilassaan 35 koko peräkkäisen kentän aktiivisen osan aikana. LK_1 osa- 23 79433 spektrisisääntulosignaali, joka liittyy ytimenottoväli-neeseen 202-K, syötetään sisääntulosignaalina sekä kytkimelle 500 että epälineaariselle vahvistimelle 502. Siten ainoastaan LK 1 kohinakomponentti johdetaan eteenpäin kyt-5 kimen 500 ollessa suljettuna tasasuuntaimelle 504 (koska signaali pystysammutusosan aikana koostuu yksinomaan kohinasta ). Tasasuunnattu kohinakomponentti tasasuuntaimelta 504 syötetään integraattorille 506, jolla on aikavakio t0 . Aikavakio t0 on riittävän pitkä venyttääkseen tasasuunna-10 tun kohinakomponenttisignaalin, joka esiintyy kentän kunkin pystysasammutusosan aikana kattamaan kentän välittömästi seuraava aktiivinen osa. Tämän johdosta integraat-tori 506 kehittää tasavirtakynnyssignaalin, jolla on aseteltava taso ξΚ kutakin kentän aktiivista osaa varten. 15 Signaali on verrannollinen kohinakomponentin tasoon välittömästi edellisen kentän pystysammutusosan aikana. Tämä aseteltava kynnystasosignaali syötetään ohjaussignaalina epälineaariselle vahvistimelle 502. Lisäksi kunkin yti-menottovälineen 202-N...202-K epälineaarisen vahvistimen 20 vahvistinta asetellaan yksittäisesti vahvistuksensäätöoh-jauksella, jotta kompensoidaan kokonaissignaalivahvistus eri kynnyksille kutakin ytimenottovälinettä 202-1...202-N varten. Erityisesti, kun kynnystaso ξΚ tulee suhteellisen suureksi, ydinotetun ulostulosignaalin LK1' suhteellinen 25 teho epälineaariselta vahvistimelta 502 tulee pienemmäksi verrattuna L„ _ 1 sisääntulosignaalin suhteelliseen tehoon. Vahvistuksensäätö kompensoi tämän seikan siten, että te-honjakautuma syntetisaattorin ulostulosignaalin lR kultakin erilliseltä ydinotetulta osaspektrisignaalilta, kuten 30 LK_i' ulostulo epälineaariselta vahvistimelta 502, säilyy oleellisesti samana kuin vastaavan LK_X osaspektrisignaa-lin sisääntulosignaaliin I spektrianalysaattorille.

Epälineaarinen vahvistin 502 toimii vahvistamalla vain sen sisääntulosignaalin osan, jonka absoluutti- 35 nen taso ylittää aseteltavan kynnystason virta-arvon. Si- 24 79433 ten myös, kun sisääntulosignaalin absoluuttinen taso ylittää aseteltavan kynnystason virta-arvon ainoastaan se si-sääntulosignaalin leikattu osuus, joka ylittää virta-arvon, päästetään läpi epälineaarisella vahvistimella 502 5 ja se myötävaikuttaa ytimenottovälineen LK_X ulostulosignaalin tasoon. Vaihtoehtoinen tekniikka olisi verrata si-sääntulosignaalin absoluuttista tasoa aseteltavan kynnyksen tasoon ja, jos sisääntulosignaalin absoluuttinen taso ylittää kynnysarvon tason, koko sisääntulosignaali pääs-10 tettäisiin ulostuloon, muutoin mitään tästä sisään- tulosignaalista ei päästettäisi läpi. Tällä vaihtoehtoisella tekniikalla on se etu, että merkittävästi enemmän sisääntulosignaalin tehosta säilyy ulostulosignaalin tehossa. Kuitenkin aikaisemmin tämän vaihtoehtoisen tekniikan 15 haittana oli, että se pyrki tuottamaan korkean avaruustaa-juisen virheen, joka tunnetaan "kipinöintinä" näytetyssä kuvassa, joka on johdettu tällaisen ytimenottovälineen ulostulosta. Kuitenkin esillä olevan keksinnön periaatteet sisältävä kuvankäsittelyjärjestelmä pyrkisi vaimentamaan 20 "kipinöinnin" tehden tämän vaihtoehtoisen tekniikan käytännön isemmäksi .

Claims (10)

25 79433

1. Kuvankäsittelyjärjestelmä (kuvio 2) kuvaa edustavan sisääntulosignaalin (I) käsittelemistä varten, jossa 5 kuvaa edustava signaali määrittää vähintään yhdessä esitetyn kuvan spektrin dimensiossa avaruustaajuudet alueella, joka ulottuu maksimitaajuudesta fm nollaan, ja jossa kuvaa edustava signaali on spektrianalysoitu lähtien taajuudesta fB laskevassa avaruustaajuusjärjestyksessä yhden 10 tai useamman erillisen vierekkäisen päästökaistan omaavan osaspektrisignaalin (L0, L1 jne.) ryhmäksi, joilla kullakin signaalilla on nimellinen kaistanleveys, joka ei ole suurempi kuin yksi oktaavi mainitulla alueella, ja jään-nösosaspektrisignaaliksi (GN), joka sisältää kaikki kuvaa 15 edustavan signaalispektrin avaruustaajuudet, jotka ovat niiden alapuolella, jotka sisältyvät alimpaan avaruustaa-juuskaistan päästöspektrisignaaliin, mainitun järjestelmän sisältäessä: välineen (202-1...202N), joka on kytketty mainittuun spektrianalysoituun kuvaa edustavaan signaaliin 20 ytimen ottamiseksi ainakin yhdestä osaspektrisignaalista, ja spektrisyntetisaattorin (206), joka on kytketty vastaanottamaan osaspektrisignaalit ja sisältää summausväli-neen, joka on kytketty vastaanottamaan osaspektrisignaalit kuvaa edustavan ulostulosignaalin (IR) muodostamisek-25 si; t u n n e t t u, jotta estettäisiin kaikki merkittävä valetoiston tai muun avaruustaajuushäiriökomponentin määrän tuominen ulostulosignaalin spektriin, siitä, että spektrisyntetisaattori (206) sisältää suodinvälineen (204-1... 204-N: 210-2..,210-N), jolla on asteittainen ra-30 jataajuusvastekäyrä ja joka on kytketty ainakin kunkin ydinotetun signaalin osaspektriin, joka on taajuudeltaan alhaisempi kuin korkeimman taajuinen osaspektriulostulo-signaali, ja että summausväline (208) summaa kaikki osaspektrisignaa-35 lit, mukaanlukien sekä kaikki ne osaspektrisignaalit, jot- 26 79433 ka on ydinotettu ja ne jolta el ole ydinotettu ja/tai suodatettu että jokaisen osaspektrisignaalin, jota ei ole ydinotettu eikä suodatettu.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, 5 tunnettu siitä, että mainittu korkeimman avaruus- taajuusoktaavin spektrianalysoitu ulostulosignaali on kytketty suoraan ytimenottovälineestä (202-N) summausvälinee-seen (208; 212-N).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, 10 tunnettu siitä, että kukin syntetisaattorin suodin- väline koostuu alipäästösuotimesta (204-N, 210-N), jolla on asteittainen raja nimellisen rajataajuuden ympärillä, joka on yhtä kuin osaspektrin ylempi avaruustaajuus, johon tämä suodinväline yksittäisesti liittyy.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että syntetisaattori käsittää vähintään kaksi mainituista alipäästösuotimista (esim. 210-2, 210-3) kytkettyinä kaskadiin summaimen (212-2) kautta, joka sisältyy summausvälineeseen; 20 ensimmäinen suotimista (210-3) liittyy yksittäises ti suhteellisen matalataajuiseen osaspektrisignaaliin (L^.jJja toinen suotimista (210-2) liittyy yksittäisesti suhteellisen korkeataajuiseen osaspektrisignaaliin (L'x); suhteellisen matalataajuinen osaspektrisignaali 25 syötetään (212[I_1 kautta) sisääntulona mainittuun ensimmäiseen alipäästösuotimeen; ensimmäisen alipäästösuotimen ulostulo syötetään ensimmäisenä sisääntulona summaimeen (212-2); suhteellisen korkeataajuinen (L'j ) osaspektrisig-30 naali syötetään toisena sisääntulona summaimeen; ja summaimen ulostulo syötetään sisääntulona mainittuun toiseen (210-2) alipäästösuotimeen; siten, että mainittu matalataajuinen osaspektrisignaali suodatetaan sekä ensimmäisellä että toisella kaska-35 diin kytketyllä alipäästösuotimella. 27 79433

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuvankäsittely-järjestelmä, tunnettu siitä, että kuvaa edustava signaali, joka on spektrianalysoitu, on videosignaali, joka edustaa kuvaa, joka on pyyhkäisty vähintään yhdessä 5 mainitussa dimensiossa; videosignaali ei sisällä hetkellistä taajuutta, joka vastaa kuva-avaruustaajuutta, joka on suurempi kuin fm , ja videosignaali on näytteytetty hetkellisellä näytteenottotaajuudella,joka on vähintään kaksi kertaa £Λ ; mainittu kaistanpäästöosaspektrisignaalien ryh-10 mä muodostuu N:stä kaistanpäästöosaspektrisignaalista, missä N on suurehko kokonaisluku; syntetisaattori on Burt Pyramid-sytetisaattori ja sisältää N:n laajennusinterpo-laatiosuodinvälineen (312-1..,312-N) ja summaimen (314- 0...314(N-l)) ryhmän.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuvankäsittely- järjestelmä, tunnettu siitä, että kuvaa edustavan sisääntulosignaalin spektrianalyysi suoritetaan paikallisella muunnosanalysaattorilla, joka on kytketty kuvankäsittelyjärjestelmän sisääntuloon, analysaattorin sisäl-20 täessä suodinvälineet, joilla on asteittainen rajataajuus-vastekäyrä.

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 5 mukainen kuvankäsittelyjärjestelmä, tunnettu siitä, että kuvaa edustava sisääntulosignaali on videosignaali, joka edustaa 25 kuvaa, joka on pyyhkäisty vähintään yhdessä mainitussa dimensiossa, ja mainittu videosignaali on näytteytetty hetkellisellä näytteenottotaajuudella, joka on vähintään kaksi kertaa fB ; spektrianalysaattori on Burt Pyramid-spektrianalysaattori, joka sisältää yhden asteen (300-1) 30 suuritaajuisimman osaspektriulostulosignaalin (L0) johtamiseksi osaspektriulostulosignaaleista, mainitun yhden asteen sisältäessä (1) konvoluutiosuodindesimaatiovälineet (302), jotka ovat vasteelliset mainitulle näytteytetylle videosignaalille (G0 ) ensimmäisen suodatetun ulostulon 35 (Gx ) johtamiseksi siitä videosignaalin näytteenottotaajuu- 28 7 9 4 3 3 den puolikasta vastaavalle näytteenottotaajuudelle, (2) laajennusinterpolaatiosuodatinvälineet (308), joille ensimmäinen suodatettu ulostulosignaali on syötetty sisääntulona toisen suodatetun ulostulosignaalin johtamiseksi 5 siitä samalla näytteenottotaajuudella kuin videosignaali, ja (3) välineet (304, "vähentäminen") toisen suodatetun ulostulosignaalin kunkin näytteen tason arvon vähentämiseksi videosignaalin vastaavan näytteen tason arvosta, niin että tällä tavoin johdetaan osaspektriulostulosignaa-10 leista (LQ ) suuritaajuuksisin ulostuloksi vähennysväli-neiltä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen kuvankäsittely-järjestelmä, tunnettu siitä, että Burt Pyramid-analysaattori sisältää N-astetta (300-1...300-N), missä N 15 on suurehko kokonaisluku.

9. Patenttivaatimuksen 1, 5 tai 7 mukainen kuvankäsittelyjärjestelmä, tunnettu siitä, että kuvaa edustava sisääntulosignaali on videosignaali, joka edustaa kaksidimensionaalista kuvaa, joka on pyyhkäisty molemmissa 20 mainituissa dimensioissa.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen kuvankäsittely-järjestelmä, jossa videosignaali on televisiorasteripyyh-käisty videosignaali, joka koostuu peräkkäisesti esiintyvistä pyyhkäistyistä kentistä, kunkin mainituista pyyhkäi- 25 sykentistä sisältäessä sammutusosan, jota seuraa aktiivi video-osa; tunnettu siitä, että kukin mainituista yti-menottovälineistä (kuvio 5) sisältää: ensimmäisen välineen, joka koostuu kytkinvälinees-30 tä (500) ja aikavakiovälineestä (506) säädettävän kynnys-tason ohjaussignaalin (ξκ) johtamiseksi, jolla on kunkin pyyhkäistyn kentän aktiivin video-osan aikana suuruus, joka on suora funktio tälle ytimenottovälineelle sisääntulona syötetyn osaspektriulostulosignaalin kohinatasosta 35 yksinomaan tämän pyyhkäisykentän sammutusosan aikana; ja 29 79433 toisen välineen (502), jota ohjataan mainitulla kynnystason ohjaussignaalilla, ulostulon (L’K.1) johtamiseksi tästä ytimenottovälineestä ainoastaan, jos tähän ytimenottovälineeseen tulevan sisääntulosignaalin (LK.1) 5 taso kunkin pyyhkäisykentän aikana ylittää mainitun kynnysarvon ohjaussignaalin suuruuden. 30 79433