專利名稱：分量數(shù)字電視信號的四個方向自適應(yīng)差錯隱蔽系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分量數(shù)字信號系統(tǒng)的一種誤差隱蔽系統(tǒng)，具體涉及的誤差隱蔽系統(tǒng)可對一個誤差象素周圍四個不同的方向上的象素求值，確定哪個方向可以提供最好的替換值并獨特地給這些值加權(quán)，然后使用這個最好的替換值以隱蔽這個誤差象素。
如本領(lǐng)域中眾所周知的，在視頻信號的處理過程之中，例如，在通過磁帶錄象/放象系統(tǒng)錄制和重放電視信號的時候發(fā)生誤差。這種誤差例如由于在錄/放過程期間發(fā)生的噪聲或磁帶信號失落造成，并引起被重放信號的質(zhì)變。于是，被重放的電視信號不能準(zhǔn)確地對應(yīng)于原信號，所得到的電視畫面質(zhì)劣。
現(xiàn)在有兩個重要的方法來解決數(shù)字電視信號中的誤差。第一種方法是誤差校正法，這種方法涉及到純粹為了誤差檢測和校正的目的而產(chǎn)生和使用附加的數(shù)據(jù)信號，而附加數(shù)據(jù)信號又是冗余的。雖然誤差校正過程提供了較佳的結(jié)果，但它需要超量的附加數(shù)據(jù)，因此通常不把它當(dāng)作唯一的解決誤差的辦法。
第二種方法誤差隱蔽法，這是本申請關(guān)注的方法。隱蔽法是用從可得到的非變質(zhì)的數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生的一個數(shù)據(jù)信號來替換一個變質(zhì)的數(shù)據(jù)信號。在電視領(lǐng)域里，隱蔽法在很大程度上取決于電視信號中存在的強相關(guān)性來提供其準(zhǔn)確性。在含有大量冗余碼的這種電視信號的情況下，各比特時常不含有重要的信息?？梢岳眯盘栒`差的知識來維持可以接受的信號質(zhì)量。也就是說，誤差隱蔽法亦即簡單地把誤差藏起來。例如一個誤差檢測器指明對應(yīng)于一個象素(亦即對應(yīng)于一個視頻取樣)的數(shù)字含有一個不可校正的誤差時，可以把這個誤差藏起來，用一個其值近似于校正象素值的內(nèi)插象素來替換該誤差象素。
正如在先有技術(shù)中所公知的，在電視復(fù)合信號系統(tǒng)或分量信號系統(tǒng)中用以提供誤差隱蔽的內(nèi)插技術(shù)有多種多樣。這些技術(shù)包括例如先前象素的重復(fù)，用兩個或兩個以上先前的象素進行外推及在前一象素和后一象素之間進行內(nèi)插。
用于分量信號系統(tǒng)中的典型的誤差隱蔽技術(shù)方案是根據(jù)沿著途經(jīng)誤差象素的那一行在選定的方向上所延伸的象素來確定信息量。更具體地說，這些方案是在上述選定方向上的信息量低于預(yù)選閥值時采用平均該選定方向上的象素的方法，如在上述選定方向上的信息量大于該選定閥值則采用平均另一方向上的象素的方法，以提供一個替換信號來替換這個誤差的象素。在更典型的這種方案中只使用兩個方向的自適應(yīng)濾波，使用簡單的平均濾波器，并且要求所有周圍的取樣都無誤差。這就限制了畫面內(nèi)容的類型和對適當(dāng)隱蔽而通常選好的誤差級別。此外，這樣的系統(tǒng)通常只觀察單一方向(亦即水平方向)來實施這種自適應(yīng)過程。
在另一典型的隱蔽方案中，一個替換的象素是根據(jù)在誤差象素的四個方向上延伸的象素來提供的。然而，從任何方向上取出的替換象素都沿著該誤差經(jīng)過的單一行延展。在一特定方向上有一個象素不正確的情況下，從那行象素得到的累加值完全被廢除掉。因此，來自一個或多個方向的替換值可被全部廢除掉，并且以任何方式都不可用來計算最佳的隱蔽替換值。從而，該系統(tǒng)要求所有周圍取樣都應(yīng)是無誤差的。盡管該系統(tǒng)對上述的兩個方向的方案是較好的，但是由于該系統(tǒng)不利用所有那些對計算替換象素的任何方向上那些有益的鄰近象素，反而廢棄掉發(fā)現(xiàn)誤差象素的任何方向上那些有益的鄰近象素，因而不能提供出一個最佳的隱蔽系統(tǒng)。
本發(fā)明克服先有技術(shù)的缺點，以在畫面和誤差更多變化的情況下在分量電視信號系統(tǒng)中提供誤差的最佳隱蔽。為此目的，本發(fā)明的系統(tǒng)通過例如在誤差象素整個周圍分布的十個或十個以上的正確象素的數(shù)量級上求值，并利用為了補償從替換取樣的計算中已刪除的周圍變質(zhì)象素而修正的加權(quán)系數(shù)對各方向上的差異值加權(quán)，來替換原始的誤差象素。這些加權(quán)系數(shù)還根據(jù)一種已知的、代表最可接受電視畫面的測試圖案來調(diào)整。由此得出的最小的差異值可被用來選取提供最佳替換象素的相應(yīng)的濾波器。該濾波系數(shù)為響應(yīng)任何周圍變質(zhì)象素還要被修正。
具體地說，本發(fā)明在圍繞該誤差象素四個方向(諸如水平、垂直、左斜線和右斜線四個方向)中各方向上的相鄰象素對之間確定出差異值。為此目的，首先根據(jù)選定的周圍取樣對通過對各對的差值相加來計算四個方向上的差異，每個方向的相加要用各自的、已被修正過的用以反應(yīng)周圍象素任何誤差模式的加權(quán)系數(shù)來加權(quán)。此外，該加權(quán)系數(shù)還要根據(jù)如測試圖案提供的模擬臨界畫面內(nèi)容(諸如在電視領(lǐng)域里稱為“圓形區(qū)域板”)作進一步調(diào)整。從而，為每個方向都提供了加權(quán)過的和修正過的差異值。然后，將各方向的加權(quán)過的和修正過的差異值的和數(shù)相互比較，選出對應(yīng)于具有最小差異值的那個方向的差異值，并提供一個選擇信號，用以選取出具有最好的頻率響應(yīng)的濾波器，亦即該濾波器適合于與最小差異值相對應(yīng)的方向。
該被選取濾波器還可根據(jù)上文討論過的、在周圍象素中的誤差模式自適應(yīng)地被選出。這就是說，各方向的濾波器的系數(shù)還根據(jù)任何變質(zhì)的周圍象素來修正，以保證該濾波只使用無誤差的象素，而不廢棄由于使用了在原始誤差象素周圍的好象素任何方向上而得出的任何信息。由自適應(yīng)濾波過程尤其是由這個選出的濾波器得出的象素取樣可用作為原始誤差象素的替換數(shù)據(jù)。
綜上所述，在畫面和誤差有更多變化的情況下，以上討論的有益特點較先有技術(shù)提供了更好的隱蔽。按照這些優(yōu)點，本發(fā)明為分量電視信號系統(tǒng)提供了在四個方向中的每個方向上的差異值求和的誤差隱蔽技術(shù)。然后該技術(shù)有選擇性地給這些和數(shù)加權(quán)與修正，之后將這些和數(shù)相互比較，以確定采取隱蔽信息的那個方向，而不丟棄任何有效的信息。本發(fā)明的誤差隱蔽技術(shù)還自適應(yīng)地采用四個濾波方向中有關(guān)的一個方向，以提供隱蔽數(shù)據(jù)，其中，各方向濾波器的系數(shù)根據(jù)周圍象素的誤差予以修正。據(jù)此，即使為得到替換信息而選擇的方向包含有一個不正確的象素，該被選的濾波器也能提供出最佳的頻率響應(yīng)。


圖1是一個原始誤差象素及圍繞誤差象素的水平和垂直象素的一個示例性陣列示意圖，這些象素用以提供本發(fā)明的誤差隱蔽;
圖2是本發(fā)明的誤差隱蔽技術(shù)的一個實施例的方框圖;
圖3A-3D和圖4A、4B是方框圖和原理圖，它們示例性地詳細描述了圖2方框圖中各元件的典型實施例。
參照圖1，圖中示出了位于一個原始的誤差象素周圍的多個象素。正確的象素用O表示，而誤差象素X表示，而且每個象素都用字母P和一對坐標(biāo)號±0，1，2等來加以標(biāo)識，以識別相對于該誤差象素的各自位置，該誤差象素自己標(biāo)識為P(0，0)。這里僅作為一個示例，將每個象素用8比特進行數(shù)字編碼，并伴隨1比特的誤差標(biāo)志，以指明一個有關(guān)的周圍象素是否變質(zhì)。對應(yīng)于該誤差象素P(0，0)及其周圍象素的數(shù)據(jù)取樣可用于串行數(shù)據(jù)流中，這將在下文的圖2和圖3的討論中描述。根據(jù)本發(fā)明，并僅為了示例說明而已，該技術(shù)通常由上一水平行和下一水平行(亦即緊相鄰或緊挨著的水平行)每行提供三個象素，而在與誤差象素同一行上在該誤差象素的前面和后面的象素各提供3個象素。對于所采用的方向(亦即圖1的垂直、水平、左和右斜線方向)中的每個方向，計算其差異測量值如下
水平以下各象素大小之和P(-1，-1)-P(-1，0)，P(-1，0)-P(-1，1)，P(0，-2)-P(0，-1)，P(0，1)-P(0，2)，P(1，1)-P(1，0)，P(1，0)-P(1，1)。
垂直以下各象素的大小之和P(-1，-1)-P(0，-1)，P(0，-1)-P(1，-1)，P(-1，1)-P(0，1)，P(0，1)-P(1，1)。
左斜線以下各象素的大小之和P(0，-2)-P(1，-1)，P(0，-1)-P(1，0)，P(-1，0)-P(0，1)，P(-1，1)-P(0，2)。
右斜線以下各象素的大小之和P(0，-2)-P(-1，-1)，P(0，-1)-P(-1，0)，P(1，0)-P(0，1)，P(1，1)-P(0，2)。
可以看出，在四個方向中的每一個方向上，通過從含有該誤差象素這行的前一行和后一行和/或從含有該誤差象素的同一行在該誤差象素之前和之后的象素中選出象素，來得出替換信息。因而替換信息或取樣可從該誤差象素周圍的象素在四個方向的每個方向上取得。以上的算法示例了每一方向的周圍的安排。
如該算法所示的，通過確定相鄰象素(或取樣)對之差值，然后取出各方向上的各對之差的和數(shù)，以計算各方向的差異。四個和數(shù)提供四個差異值，再用各自的加權(quán)系數(shù)乘以該值予以加權(quán)。加權(quán)系數(shù)的值反映在周圍象素中出現(xiàn)一個或多個誤差象素。其中本發(fā)明技術(shù)丟棄任何誤差象素以防止其在差異值的計算中被使用，修正其余好象素的加權(quán)以說明這個被丟棄的象素的原因。因此，根據(jù)本發(fā)明，要根據(jù)誤差象素周圍的誤差模式修正加權(quán)系數(shù)，用以得出替換取樣。這樣的周圍象素的排列示于圖1。此外，加權(quán)系數(shù)還要根據(jù)由例如可以是圓形區(qū)域板圖型的測試圖案得出的、電視畫面的固有的臨界畫面內(nèi)容再作進一步的調(diào)整。這種圖案例如可由英國的Vg電子有限公司(Vg Elcctronics Limited)制造的524型區(qū)域板產(chǎn)生器來產(chǎn)生。
據(jù)此，如果在給定方向上差異計算所需的任一象素是有誤差的，則在這種算法中各項所代表的、該象素相對于一相鄰象素的差值要被丟棄，以防止在和數(shù)中得出不準(zhǔn)確的結(jié)果。也就是說，該算法中的任何項中的相應(yīng)項要在有關(guān)的差異值的計算中被丟棄。而且，通過有選擇性地修正加權(quán)系數(shù)而將丟棄這種變質(zhì)象素的差異計算加以修正以說明在該計算中相鄰的變質(zhì)象素的丟失。
圖2所示的電路組，具體地說是四個差異檢測器12、14、16和18(它們分別對應(yīng)圖1的象素排列中的水平、垂直、左斜線和右對線四個方向)，用以執(zhí)行上述的差異計算。輸入總線20向“象素和水平(H)行延遲電路”22提供對應(yīng)于一序列象素樣值的輸入圖象數(shù)據(jù)，接下去，該輸入由總線13耦合到檢測器12-18上。伴隨每個象素并指明該象素是否有誤差的一個誤差標(biāo)志是由一個常規(guī)的誤差校正檢測電路(未畫出)，例如失落補償電路傳送到達，經(jīng)輸入線24供給另一個“象素和水平(H)行延遲電路”26。有選擇性地延遲后的誤差標(biāo)志分別經(jīng)總線15和17提供給方向加權(quán)選擇器28和系數(shù)選擇器30，這將在圖3A中示明。地址產(chǎn)生器21響應(yīng)線19上諸如水平同步脈沖(Hsync)之類的定時時鐘，分別經(jīng)過總線23和29向象素和水平(H)行延遲電路22和26的存儲器電路，除了提供讀/寫(R/W)信號以外，還特別提供通常的地址信號(ADDR)。
水平、垂直、左斜線和右斜線的差異檢測器12-18都與各自的加權(quán)電路32、34、36和38相耦合。加權(quán)電路32-38經(jīng)過總線25又與方向加權(quán)選擇器28相耦合。方向加權(quán)選擇器28提供數(shù)字值形式的選擇信號，用以根據(jù)該誤差象素P(0，0)周圍的象素中的任何誤差模式來修正加權(quán)系數(shù)。這些數(shù)值相應(yīng)地修正該算法，為響應(yīng)周圍變質(zhì)的象素或周圍變質(zhì)象素的可能組合，從而修正各自的差異計算。方向加權(quán)選擇器28還經(jīng)過總線27向差異檢測器12-18提供禁止信號，以不允許任何一個差異檢測器12的一個特定通道根據(jù)一個變質(zhì)象素值提供差異值計算。加權(quán)電路32-38都耦合到最小差異方向選擇器40，以選取最小的加權(quán)及修正差異值和方向，并經(jīng)總線35向濾波選擇器42提供最小差異值作為濾波器選擇控制信號。最小差異值的產(chǎn)生與加權(quán)系數(shù)和濾波系數(shù)的修正將在下文參照圖3和圖4所示的電路作進一步的描述。
系數(shù)選擇器30由總線31在水平濾波器44的輸入端與PROM43相耦合，并由總線37分別在垂直、左斜線和右斜線的濾波器46、48和50的輸入端與各自的PROM45、47和49相耦合。在總線31上的選擇器30輸出還示于圖4B中。來自電路22的各種延遲的圖象數(shù)據(jù)信號還經(jīng)總線33供給濾波器44-50，這還將在圖3A示出。接著，濾波器44-50經(jīng)各自的總線與濾波器選擇器42相耦合。濾波過程是自適應(yīng)的，亦即為響應(yīng)線35上的最小差異值，濾波選擇器42選擇濾波器使其方向?qū)?yīng)于提供最小差異值相關(guān)的差異檢測器的方向;并使該濾波器用于為該誤差象素提供替換數(shù)據(jù)。這就是說，選擇器42從具有最好頻率響應(yīng)的濾波器選取濾波輸出信號，并經(jīng)一條8比特總線將其提供給多路轉(zhuǎn)換開關(guān)51?？偩€53從象素和水平行延遲電路22耦合到多路轉(zhuǎn)換開關(guān)51上，以向多路轉(zhuǎn)換開關(guān)51直接提供未延遲的、當(dāng)前的水平行(OH)的圖象數(shù)據(jù)信號，而將濾波器44-50旁路。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)51由總線29上的數(shù)字信號切換，以響應(yīng)一個誤差標(biāo)志并指明每個視頻象素的誤差標(biāo)志是否存在。于是，該多路轉(zhuǎn)換開關(guān)51提供了為響應(yīng)線29上的誤差標(biāo)志而插入誤差象素的替換值的裝置，或在誤差象素和正的誤差標(biāo)志不存在時將濾波器周圍的圖象數(shù)據(jù)旁路的裝置。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)在輸出總線52上提供圖象數(shù)據(jù)輸出信號。
每個濾波器44-50的濾波系數(shù)被選定，以產(chǎn)生可能的最大帶寬，而具有最小的可接受的濾波電平，這些濾波系數(shù)可以按通常傳統(tǒng)的方式由計算機模擬來確定。然而，正如在差異值計算過程中那樣，濾波系數(shù)經(jīng)由總線31和37上的信號根據(jù)周圍象素誤差模式來修正，以丟棄來自計算中的任何變質(zhì)象素，同時還調(diào)整這些濾波系數(shù)以補償該誤差模式中被丟棄的象素。此外，這些濾波系數(shù)要根據(jù)前面提到的圓形區(qū)域板圖形來調(diào)整，以采用臨界畫面內(nèi)容的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。濾波器44-50是具有普遍公知結(jié)構(gòu)的有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器。濾波器44是六抽頭數(shù)字FIR濾波器，而濾波器46-50各個皆為兩抽頭數(shù)字FIR濾波器。
在操作過程中，圖象數(shù)據(jù)以一序列視頻取樣的形式引入到象素和水平行延遲電路22上，并有選擇性地延遲，以提供當(dāng)前行(0H)、一行(1H)、和兩行(2H)延遲的圖象信號以及當(dāng)前行加一個象素(0H+1P)、一行加一個象素(1H+1P)和兩行加一個象素(2H+1P)延遲的圖象信號，這些會另在圖3A中示出。將0H+1P、1H+1P和2H+1P延遲的圖象信號經(jīng)總線33加到濾波器44-50上，如另在圖3A中所示。此外，這些各種各樣的行和/或行加象素的延遲圖象信號中有些都被施加在差異檢測器12-18上，這也在圖3A中加以示出。每個差異檢測器12-18在其各自方向上計算差異量，其算法如前所述。借此，各檢測器在其輸出端都提供了該差異值的數(shù)字指示。將各差異計算都乘以其方向計算的各自的加權(quán)系數(shù)。該加權(quán)系數(shù)由加權(quán)電路32-38修正。加權(quán)電路響應(yīng)用于計算各自差異值的周圍象素誤差模式來調(diào)整該差異值。上述的修正是由方向加權(quán)選擇器28經(jīng)總線25提供的控制信號來確定的。在無變質(zhì)的周圍象素的情況下，該選擇信號反映不需要對各自差異值的加權(quán)作修正。加權(quán)系數(shù)還要被調(diào)整，以響應(yīng)上文提到的臨界畫面內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，這將在下文再作描述。四個方向中各方向的加權(quán)過的和修正過的差異值要在最小差異方向選擇器40中進行比較，以確定最小差異的方向，從而確定濾波器44-50中相關(guān)的濾波器，以為該誤差象素提供最佳的隱蔽值。該選擇器40經(jīng)總線35向濾波器選擇器42提供該最佳的最小值作為選擇信號，以允許選擇最佳的濾波輸出。
同樣地，指示誤差取樣(亦即象素)的誤差標(biāo)志信號同樣地在象素和水平行延遲電路26中延遲，以提供當(dāng)前行(0H)、一行(1H)和兩行(2H)延遲的誤差標(biāo)志信號以及當(dāng)前行加一個象素(0H+1P)、一行加一個象素(1H+1P)和兩行加一個象素(2H+1P)延遲的誤差標(biāo)志信號。更具體地說，每個取樣的第9比特作為誤差標(biāo)志輸入而施加在線24上。結(jié)果是，經(jīng)誤差隱蔽電路處理后，每個視頻象素誤差標(biāo)志與該視頻象素保持同步。因此，不僅要識別該原始誤差象素，而且還要識別可以使用的任何變質(zhì)的周圍象素，以提供一個替換象素。如前所述，不希望將變質(zhì)的周圍象素用于計算替換象素，因為它會劣化所得出的計算結(jié)果。為此，本發(fā)明的誤差隱蔽系統(tǒng)從使用變質(zhì)象素的計算中丟棄該變質(zhì)的周圍象素。再者，本發(fā)明還修正各方向的加權(quán)系數(shù)，以響應(yīng)從差異方向計算中刪除變質(zhì)的周圍象素。由于象素差值的刪除基本上改變了該計算結(jié)果，因此這將提高該計算的準(zhǔn)確性。然而，在計算中使用的其余好象素的系數(shù)還應(yīng)予調(diào)整，以補償計算中被丟棄象素的效果。于是，根據(jù)其余好象素修正加權(quán)補償該計算中的周圍誤差模式，以為該誤差象素提供一個最佳的替換象素。如果周圍的象素都是好的，則不對加權(quán)值作修正。
為了進一步澄清優(yōu)先使用最小差異值來確定最佳濾波器，因為來自各方向的、按定義都具有很大差異性的數(shù)值在空間上都具有很高頻率分量，這些高頻分量會引起大的畸變，產(chǎn)生不宜使用的象素替代值。結(jié)果，在其象素間具有最小差異性的方向上能夠準(zhǔn)確替換該誤差象素的可能性最大。因此，正是由最小差異方向選擇器40選擇的這個最小差異方向，才能確定最佳濾波的輸出。
用以給各方向所得的差異值加權(quán)的原始加權(quán)值，通過將電視畫面中的臨界畫面內(nèi)容，例如用圓形區(qū)域板圖案編入計算機內(nèi)來進行計算機模擬。該計算機模擬的加權(quán)值代表臨界畫面內(nèi)容本來是普遍知道的。
此外，要選出每個濾波器44-50的濾波系數(shù)，以提供最小紋波情況下的最大帶寬，以便為每個濾波器提供最佳的頻率響應(yīng)。如果周圍的象素全都是有效的，則還對濾波器的計算機模擬過的系數(shù)作修正。但是，如果有一個周圍的象素是變質(zhì)的，則這個起壞作用的象素要從該計算的使用中取出，并且各自濾波器的系數(shù)要根據(jù)變壞象素的誤差作進一步修正。為此，總線31，37上的信號反映了需要對給出特殊誤差圖案的濾波器系數(shù)作修正。更具體地說，四個濾波器44-50在四個各自的方向上提供濾波作用。水平濾波器44在將被替換的誤差象素P(0，0)(見圖1)的任一側(cè)上使用三個相鄰象素。使用三個象素使一相鄰象素平均濾波器的帶寬增加了大約兩倍，在細密度的畫面內(nèi)容上提供更準(zhǔn)確的象素替換。垂直濾波器46和斜線濾波器48、50都使用平均技術(shù)來得到濾波作用。濾波選擇器42提供對濾波器44-50的濾波輸出自適應(yīng)地選出一個輸出，并經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)51提供這個從周圍好象素中得出的最佳替換數(shù)據(jù)作為輸出總線52上的圖象數(shù)據(jù)輸出。
參照圖3A-3D，這些圖示極其詳盡地示出圖2的象素和水平行延遲電路22和多個差異檢測器12-18的細節(jié)。輸入總線20將8比特格式的當(dāng)前輸入的視頻信號(0H)提供給該象素和水平行延遲電路22，具體地說，提供給第一水平行(1H)延遲電路58和寄存器60。該寄存器給這個當(dāng)前輸入的視頻信號重新定時。來自延遲器58的延遲信號提供給第二1H延遲器62、1P延遲器、水平差異檢測器12(圖3B)中的可編程只讀存儲器(PROM)66，還分別提供給左和右斜線差異檢測器16和18各自的PROM68和70(見圖3C)。來自1P延遲器64的1H+1P延遲信號提供給PROM66和右斜線差異檢測器18的PROM67。來自寄存器60的鎖存信號提供給1P延遲器72分別給檢測器12和16的PROM74和PROM76。來自延遲器72的0H+1P延遲信號提供給PROM74，還分別給垂直差異檢測器14的PROM78和80(圖3B)，和檢測器16和18的PROM76和70(圖3C)。
來自1H延遲器62的2H延遲信號提供給1P延遲器82，還分別給水平差異檢測器12的PROM84及檢測器18的PROM67。來自1P延遲器的2H+1P延遲信號分別提供給檢測器12的PROM84及檢測器14和16的PROM80和68。
1H延遲器58和62由總線23供給地址信號ADDR和由圖2提及的總線39供給讀/寫控制信號R/W，這些信號提供了在水平行延遲電路中傳統(tǒng)使用的隨機存儲器(RAM)(圖中未畫出)的控制。可以看到，電路22的各種1H和1P延遲器被設(shè)置以向四個差異檢測器12-18提供各種延遲取樣，這些取樣對應(yīng)于誤差象素存在的那行之前的、期間的和之后的不同視頻水平行中所取的周圍相鄰行的象素，如圖1所示。沿各自方向的各種延遲的象素的數(shù)字值在上述算法中使用，以通過水平、垂直、左斜線和右斜線檢測器12-18提供各自的差異值，這將在下文描述。
為此目的，差異檢測器12-18中相同的PROM在總線27上加到這些PROM的禁止信號不存在時，通過兩個輸入值的一個減另一個來計算兩值之差的絕對值。差異檢測器12-18的PROM提供相鄰象素對的減法運算，以此實現(xiàn)上述的四個算法的減法過程。在有一個象素變壞的情況下，來自誤差標(biāo)志延遲電路26的有關(guān)延遲誤差標(biāo)志構(gòu)成總線27上的禁止信號。禁止信號對將要使用變質(zhì)象素的任何PROM禁止其在誤差檢測器12-18中任何一個的相應(yīng)通道內(nèi)工作。在禁止的情況下，不允許工作的PROM輸出一個零的二進制信號。PROM能夠隨意執(zhí)行除上述的減法以外的數(shù)學(xué)計算，但是發(fā)現(xiàn)它提供的減法是最可取的計算。PROM可以由門陣列芯片來取代，門陣列芯片包括例如一個比較器，用以確定一個輸入值是否大于或小于零，它若小于零，則取其負值。因此，差異檢測器不局限于這里以舉例方式描述的PROM的使用。
在圖3B和3C中，最復(fù)雜的差異檢測器是水平檢測器12，因為用以進行上述的自身更復(fù)雜算法的有關(guān)計算需在誤差象素同一行、前一行和后一行上使用的周圍象素個數(shù)最多，亦即由于在誤差象素之前和之后各用三個象素，在誤差象素的上下各用三個象素，還由于要響應(yīng)周圍鄰近象素(替換象素將由象素計算得出)的誤差模式來修正加權(quán)系數(shù)，因此要作26個可能的計算。為此，在水平差異檢測器12中有三個電子通道86、88、90，以與圖1所示的、相對于誤差象素P(0，0)位置的前一行、同一行和后一行這三行相當(dāng)，并符合水平差異算法的規(guī)定。而且，周圍象素要從初步圖象的當(dāng)前行(0H)、一行(1H)延遲、和兩行(2H)延遲的視頻行中取得。這些相應(yīng)延遲的象素和由附加一個象素(1P)延遲的象素都由象素和水平行延遲電路22經(jīng)總線13提供給PROM74、66和84。
接下去，通道86的PROM74以電氣串聯(lián)形式耦合鎖存器或稱為寄存器(REG)92、另一個REG94、加法器96、又一個REG98、另一個加法器100、再一個REG102，然后再耦合到通道88中的加法器104和REG106。其中，REG92的輸出還耦合到加法器96上為其第二輸入。REG106的輸出是水平差異值，且被耦合到圖3D中的加權(quán)電路32上。
通道88中的PROM66以電氣串聯(lián)形式耦合到REG108、三個連串的REG110、112、114，加法器116、REG118，再到上文提到的加法器104的第二輸入端。REG108的輸出還耦合到加法器16的第二輸入端。
通道90的PROM84象通道86中的PROM74那樣與相同結(jié)構(gòu)配置的寄存器和加法器串聯(lián)耦合，相同的編號表示相同的元件，而通道90中的元件在編號后加了字母“a”。通道90中最后一個寄存器98a的輸出耦合到通道86中的加法器100的第二輸入端上。
水平差異檢測器12的三個通道86-90圖示的電路組用以實施前面討論過的水平算法，其中使用了誤差象素上下兩行上的各三個相鄰象素和誤差象素同一水平上在誤差象素之前和之后的各三個象素來計算水平差異值。
在垂直差異檢測器16中，有兩個電子通道120、122，與圖1所示的、含有誤差象素的垂直象素列前后的兩個垂直象素列相稱，并符合垂直差異算法的規(guī)定。為此，在通道120中，PROM78以電氣串聯(lián)的形式耦合到REG124、兩個相連的REG126、128、加法器130、REG132，再耦合到加法器134的第一輸入端和REG136。REG124的輸出還耦合到加法器130的第二輸入端上。REG136向前面提到的并示于圖3D中的加權(quán)電路34提供垂直差異值。
通道122中的PROM80象通道120中的PROM78那樣與相同結(jié)構(gòu)配置的寄存器和加法器串聯(lián)連接，通道122中的那些與通道120中元件相同的元件在其編號后面加上字母“a”。REG124a的輸出還耦合到加法器130a的第二輸入端上。REG132a的輸出耦合到加法器134的第二輸入端上?？梢钥闯鐾ǖ?20與通道122完全相同。
垂直差異檢測器14的兩個通道120和122圖示的電路組用以實施前面提到的垂直算法，其中在誤差象素之前、期間和之后各行上在誤差象素前后的象素被用來計算一個垂直差異值。
在左斜線差異檢測器16中，有兩個電子通道138和140，它們與圖1所示的、在含有誤差象素的左斜線象素之前和之后的象素的兩個左斜線相稱，并符合左斜線算法的規(guī)定。在通道138中，PROM76電氣串聯(lián)地耦合到REG142、另一個REG144、加法器146的第一輸入端、一相串聯(lián)的REG146、150、152，再由此耦合到加法器154和REG156。REG156向前面提到的、并且還示于圖3D中的加權(quán)電路36提供左斜線差異值。REG142的輸出還耦合到加法器146的第二輸入端上。
通道140中的PROM68象通道86和70中的PROM74和84一樣與相同結(jié)構(gòu)配置的寄存器和加法器相耦合，通道140中與之相同的元件在其編號后面加上字母“b”。REG92b的輸出耦合到加法器96b的第二輸入端上。REG98b的輸出耦合到加法器154的第二輸入端上。
左斜線差異檢測器16的兩個通道138和140圖示的電路組用以實施上面討論過的左斜線算法，其中使用了在誤差象素前后沿左斜線象素線上在誤差象素前后的象素來計算一個左斜線差異值。
在右斜線差異檢測器18中，有兩個電子通道158和160，它們與在含有誤差象素的右斜線的象素線前后象素的兩條右斜線相稱(如圖1所示)并且符合右斜線差異算法的規(guī)定。可以看出，含PROM70的通道158與左斜線差異檢測器16的通道140以及水平差異檢測器12的通道86和90中的寄存器和加法器的結(jié)構(gòu)配置完全相同。因此在通道158中與之相似的元件的編號后面加上字母“c”。同樣，含PROM67的通道160與左斜線差異檢測器16的通道138的寄存器和加法器的結(jié)構(gòu)配置完全相同，因此在通道160中與之相同的元件的編號后面加上字母“a”。通道158和160中的REG98c、152a分別耦合到加法器154a的各自輸入端上，然后由此耦合到REG156a上，REG156a向上文提到的、并在圖3D中示出的加權(quán)電路38提供右斜線差異值。
右斜線差異檢測18的兩個通道158和160圖示的電路用以實施上文討論過的右斜線差異算法，其中使用了沿著誤差象素前后的兩條右對角線象素線上在該誤差象素前后的象素來計算一個右斜線差異值。
上述檢測器12-18中的PROM可以是Monolithic Memory公司制造的MMI63S241。
如圖3D所示，水平、垂直、左斜線和右斜線差異值經(jīng)5比特總線提供到各自的加權(quán)電路32-38上，每個加權(quán)電路分別都含有諸如MMI-6349-2之類的PROM162、164、166、168，繼之是諸如LS374之類的定時寄存器(圖中未畫出)。加權(quán)電路32-38中的PROM162-168例如以前討論過的方向加權(quán)選擇器28延伸來的總線25提供的4比特二進制的選擇信號來控制，這將在圖4A中再加敘述。來自加權(quán)電路32-38的8比特二進制值提供給最小差異方向選擇器40，該選擇器40包括諸如LS684之類的多個數(shù)值比較器，隨后是諸如Monolithic Memoty公司的MMI63S1681之類的PROM170。
加權(quán)電路32-38中的PROM162-168提供加權(quán)系數(shù)，這些系數(shù)被施加到由差異檢測器12-18得出的各自對應(yīng)的差異值上。這些加權(quán)系數(shù)要利用圓形區(qū)域板圖案和在主觀過程(subjective process)中的多個選代法來加以調(diào)整，以適合于該臨界畫面內(nèi)容。該調(diào)整也可在一計算機上通過模擬過程來進行。此外，與周圍變質(zhì)象素的任何可能位置相對應(yīng)的多個數(shù)要加以修正，以說明在計算中被丟棄的變質(zhì)象素的原因，并將這些數(shù)存入各自的PROM中。因而，PROM162-168事實上都含有對應(yīng)于所有可能的加權(quán)系數(shù)的多個代表性的查詢表。于是加權(quán)系數(shù)被修正以響應(yīng)周圍象素中的一種誤差模式。加權(quán)系數(shù)的修正實際上是由總線25上的選擇信號(將在圖4A中示出)來執(zhí)行的，選擇信號根據(jù)周圍象素中的哪一個是變質(zhì)的以從各自的PROM中存儲的那些加權(quán)值中選出一個適當(dāng)?shù)募訖?quán)值來。如果周圍象素中沒有變質(zhì)的象素，就無需選擇修正的系數(shù)，而應(yīng)施加原始加權(quán)系數(shù)。
數(shù)值大小比較器把四個差異值提供給最小差異方向選擇器電路40中的PROM170，該PROM對數(shù)值解碼，并以例如5比特數(shù)字信號的形式將在延伸到濾波器選擇器42的總線35上提供該最小差異值。
圖4A和4B圖示方向加權(quán)選擇器28和系數(shù)選擇器30的一個實施例，這兩選擇器經(jīng)總線27為各差異檢測器12-18、經(jīng)總線25為加權(quán)電路32-38、經(jīng)總線31和37為濾波器44-50、為誤差象素內(nèi)插多路轉(zhuǎn)換開關(guān)51以及圖2和圖3A-3D中有關(guān)描述的所有電路提供控制信號。各行、行加象素的數(shù)字式延遲信號由誤差標(biāo)志象素和水平行延遲電路26經(jīng)總線15和17(圖4A)提供，并且包括各種數(shù)目比特的數(shù)字值以代表各種延遲的指示有關(guān)誤差或變質(zhì)視頻象素的誤差標(biāo)志信號。誤差標(biāo)志電路26在電路結(jié)構(gòu)上與視頻信號圖象和水平行延遲電路22相似，即它向誤差標(biāo)志施加相同延遲，就象視頻象素本身經(jīng)歷的那樣，誤差標(biāo)志用以識別原始誤差象素和變質(zhì)的周圍象素。因此，誤差標(biāo)志延遲電路26經(jīng)總線15和17提供的誤差標(biāo)志信號有無延遲(0H)(亦即當(dāng)前的誤差標(biāo)志)、1H和2H延遲和0H+1P、1H+1P以及2H+1P延遲的誤差標(biāo)志信號。
圖4A的方向加權(quán)選擇器電路28內(nèi)含PROM172、174和176、178，以及在總線15上供以各種延遲誤差標(biāo)志信號。PROM172和174可以是MMI6381-2，而PROM176和178可以是63S281 PROM。PROM 172-178由8比特總線耦合到各自的定時鎖存器上，鎖存器的輸出借助于丟棄變質(zhì)的周圍取樣以響應(yīng)誤差標(biāo)志和調(diào)整與計算中缺少取樣相稱的算法所完成的各種計算，來控制加權(quán)系數(shù)的修正。也就是說，本發(fā)明的技術(shù)不僅從替換象素值的計算中丟棄變質(zhì)的周圍取樣，而且還調(diào)整其余好的周圍象素的加權(quán)，以補償被丟棄的象素。為此目的，來自方向加權(quán)選擇器的四個控制信號經(jīng)總線25，具體地說，經(jīng)其中的各自PROM 162-168，提供給各自的加權(quán)電路32-38，以選擇其內(nèi)存儲的、與現(xiàn)有的誤差模式相對應(yīng)的具體加權(quán)值。同樣，來自系數(shù)選擇器30的控制信號包括總線27上的9比特數(shù)字字，其中，一個單一比特提供給差異檢測器12-18的各PROM67、70、68、76、80、78、84、66和74的禁止輸入端上。在一個有關(guān)的誤差標(biāo)志指示有一個變質(zhì)象素存在的情況下，該禁止比特不允許PROM相應(yīng)通道工作。
寄存器180在總線29(圖2)上提供上文提到的控制信號，該信號在視頻信號經(jīng)歷有一個誤差象素的情況下切換該多路轉(zhuǎn)換開關(guān)51，以選取來自濾波器選擇42的輸出作為一個替換值，或在初步信號中無誤差象素時選擇經(jīng)總線53(圖3A)提供給多路轉(zhuǎn)換開關(guān)51當(dāng)前視頻信號。
按照同樣的方式，系數(shù)選擇器30(圖4B)分別經(jīng)總線31和37向濾波器44和46-50提供控制信號，這些信號提供這些濾波器的各自對應(yīng)的多個PROM43、45、47、49，并提供對濾波系數(shù)的調(diào)整，Y以適合于現(xiàn)有的誤差模式。濾波器44H有6個PROM，用編號43表示，而濾波器46-50中的每一個都有2個PROM，ET各自編號45、47、49表示。因而，系數(shù)選擇器30基本上對多個濾波器44-50執(zhí)行的功能與方向加權(quán)選擇器28對多個差異檢測器12-18執(zhí)行的功能相同。亦即，圖2和圖4B所示的選擇器30響應(yīng)誤差標(biāo)志象素和水平延遲電路26并因此響應(yīng)誤差象素之周圍象素中的任何誤差錯式，依此來調(diào)整那些以數(shù)字形式存儲濾波器44-50內(nèi)PROM43-49中的原始濾波器系數(shù)。如果周圍象素?zé)o變質(zhì)象素，則不需修正用于計算替代象素的原始濾波器系數(shù)。亦即，PROM 43-49響應(yīng)總線31和/或37的選擇信號，輸出表示原始濾波器系數(shù)的二進制數(shù)字。如果有一個變質(zhì)象素，則總線31和/或37上的選擇信號大體上從一組的預(yù)定的查詢表中選取一個查詢表。所述預(yù)定組查詢表中每個都對應(yīng)一個濾波器系數(shù)，并說明存在將被丟棄變質(zhì)的周圍象素并因此較少數(shù)量的象素可用于濾波過程這個事實。在這種情況下，要選擇和修正濾波器系數(shù)以維持最小紋波電平情況下的最大帶寬。
用于相當(dāng)簡單的兩抽頭FIR濾波器-50的控制是經(jīng)總線17和37(圖4B)提供給每個濾波器的2比特數(shù)字字，各濾波器都響應(yīng)在各自濾波器使用的、在誤差象素周圍的樣值中的一個變質(zhì)的樣值，對各自的濾波器進行修正。但是，對于更復(fù)雜的水平的六抽頭FIR濾波器44的控制，則是經(jīng)過耦合在其輸入端處的PROM182、184、186輸入總線17上的選定延遲信號提供的，而這些PROM的輸出端與各自的定時寄存器相耦合。這些寄存器經(jīng)總線31向該水平濾波器44的六個PROM43中的每一個提供以3比特數(shù)字字的形式的6個選擇控制信號。
從以上描述和參照附圖可以明顯看出這些和其它特點及優(yōu)點，為此，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書中各項要求來限定。
權(quán)利要求
1.利用從一誤差數(shù)據(jù)取樣的周圍鄰近取樣中所得出的一個隱蔽取樣來替換該誤差取樣以隱蔽一取樣數(shù)據(jù)信號中的一誤差數(shù)據(jù)取樣的裝置，其特征在于包括確定裝置，通過對上述周圍鄰近取樣值中得到的多個取樣的差值之求和以確定多個方向之間的相對差異；加權(quán)裝置，為響應(yīng)上述周圍鄰近取樣中任何變質(zhì)取樣，用各自相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)對各方向上的差異值加權(quán)；響應(yīng)加權(quán)裝置的裝置，用以選擇具有最小加權(quán)差異值方向相對應(yīng)的一個最小差異值的裝置；及響應(yīng)選擇裝置的濾波裝置，用以對最小差異值方向上的上述周圍鄰近取樣進行最佳濾波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于包括響應(yīng)臨界畫面內(nèi)容的測試圖案的裝置，用以調(diào)整與模擬的臨界畫面內(nèi)容相稱的加權(quán)系數(shù)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于包括提供誤差標(biāo)志信號的裝置，用以指示多個周圍取樣中的一個變質(zhì)取樣;及上述的加權(quán)裝置含有用以在調(diào)整中丟棄上述變質(zhì)取樣并進一步修正加權(quán)系數(shù)以補償丟棄變質(zhì)取樣的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述的加權(quán)裝置響應(yīng)上述誤差標(biāo)志信號，用以根據(jù)上述變質(zhì)取樣的位置修正上述加權(quán)系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的濾波裝置包括與上述的多個方向中每個方向有關(guān)的濾波器;用以響應(yīng)上述變質(zhì)取樣值、為各濾波器提供各自濾波器系數(shù)以反映出該濾波器的頻率響應(yīng)具有最大帶寬和最小紋波的裝置;及開關(guān)裝置，響應(yīng)上述選擇裝置，用以選取具有最佳頻率響應(yīng)的濾波器以提供最佳隱蔽取樣的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述的提供裝置還包括用以響應(yīng)上述任何變質(zhì)取樣，調(diào)整各濾波器的系數(shù)，以在其頻率響應(yīng)中盡量減少變質(zhì)取樣的固有消極效果的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的確定裝置為沿相應(yīng)方向上各取樣行所取出的相鄰取樣對間的各方向的多個數(shù)字差值提供加法運算。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的方向是相對于該誤差取樣的水平、垂直、左斜線和右斜線的方向，所述的取樣是從包括或圍繞含該誤差行的那些行里取得的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述的不同方向的差異值按如下方式計算水平求以下各值之和P(-1，-1)-P(-1，0)，P(-1，0)-P(-1，1)，P(0，-2)-P(0，-1)，P(0，1)-P(0，2)，P(1，-1)-P(1，0)，P(1，0)-P(1，1);垂直求以下各值之和P(-1，-1)-P(0，-1)，P(0，-1)-P(1，-1)，P(-1，1)-P(0，1)，P(0，1)-P(1，1);左斜線求以下各值之和P(0，-2)-P(1，-1)，P(0，-1)-P(1，0)，P(-1，0)-P(0，1)，P(-1，1)-P(0，2);右斜線求以下各值之和P(0，-2)-P(-1，-1)，P(0，-1)-P(-1，0)，P(1，0)-P(0，1)，P(1，1)-P(0，2);其中字母P代表“象素”，而括號內(nèi)的數(shù)字是用以識別相對于一個誤差象素(P(0，0)的周圍象素位置所用的座標(biāo)數(shù)字。
10.利用從一誤差數(shù)據(jù)取樣值的周圍鄰近取樣中所得出的一個隱蔽取樣來替換誤差取樣以隱蔽一取樣數(shù)據(jù)信號中的一誤差數(shù)據(jù)取樣的方法，其特征在于包括以下步驟計算從該誤差周圍多個連續(xù)行和多個各自對應(yīng)的方向上的取樣中取得的差異值;用指示周圍鄰近取樣中任何變質(zhì)取樣的加權(quán)系數(shù)對各自方向上的差異值加權(quán);確定一相應(yīng)方向上的一個最小差異值;及響應(yīng)上述最小差異值，用一個自適應(yīng)地提供最佳信號頻率響應(yīng)的相應(yīng)濾波器對被選定方向的周圍鄰近取樣進行濾波。
11.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述的濾波步驟包括為每個濾波器提供各自濾波器系數(shù)，所述的濾波系數(shù)可為該各自濾波器提供最佳頻率響應(yīng);及根據(jù)上述任何變質(zhì)取樣，修正上述濾波器系數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于包括提供指示該誤差取樣和周圍鄰近取樣中任何變質(zhì)取樣的誤差標(biāo)志;及響應(yīng)上述誤差標(biāo)志，對上述差異值的加權(quán)系數(shù)和上述相應(yīng)濾波器的濾波器系數(shù)進行修正。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述的加權(quán)步驟包括從該計算中丟異上述選取方向上周圍鄰近取樣中的變質(zhì)取樣;及調(diào)整周圍鄰近取樣中其余的好的取樣的加權(quán)以補償上述被丟棄的變質(zhì)取樣。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于包括響應(yīng)模擬臨界畫面內(nèi)容，修正上述差異值的加權(quán)系數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述的計算步驟包括求出相鄰取樣對之差值;及對多個方向中每個方向上的差值求和，以提供各自的差異值。
16.從多個方向上的多個周圍鄰近象素得到一個替換象素值，并利用該替換象素隱蔽一個誤差象素的裝置，其特征在于包括視頻延遲裝置，用以提供上述誤差象素和在該誤差象素周圍的多個方向上的上述周圍鄰近象素;誤差標(biāo)志延遲裝置，用以提供指示該誤差象素和上述周圍鄰近象素中任何變質(zhì)象素的誤差標(biāo)志信號;響應(yīng)上述視頻延遲的裝置，用以確定從多個方向上的上述周圍鄰近象素中被選定象素之間的差值的加法運算中得出的相對差異值;響應(yīng)上述周圍鄰近象素中任何變質(zhì)象素以提供加權(quán)系數(shù)的裝置;響應(yīng)上述提供裝置以選出對應(yīng)于上述最小差異值方向的裝置;上述多個方向中各方向有關(guān)的濾波器裝置，其中每個濾波器都包括響應(yīng)上述周圍鄰近象素中任何變質(zhì)象素而加以修正的各自濾波器系數(shù);及響應(yīng)上述選擇裝置以選出能夠提供最佳替換象素的濾波器。
全文摘要
分量電視信號系統(tǒng)的誤差隱蔽技術(shù)包括計算各方向上的差異值；響應(yīng)誤差象素周圍象素中任何變質(zhì)象素而用修正的系數(shù)給差異值加權(quán)。該系數(shù)還根據(jù)臨界畫面內(nèi)容予以調(diào)整。加權(quán)和修正過的差異值相互比較并將選出最佳、最小的差異值。視頻象素供給四個濾波器，其中最佳的濾波器系數(shù)被模擬以在各濾波器的頻響應(yīng)中提供最大帶寬和最小紋波。而其中的濾波器系數(shù)響應(yīng)周圍象素中任何變質(zhì)象素也要予以修正。最小差異值選擇最佳的濾波器，而其濾波的象素值被用來替換該誤差象素。
文檔編號H04N5/93GK1060380SQ9110960
公開日1992年4月15日 申請日期1991年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1990年9月28日
發(fā)明者R·A·威廉斯 申請人:安佩克斯公司