DE60315024T2

DE60315024T2 - Kantenabhängige reduktion der bewegungsunschärfe

Info

Publication number: DE60315024T2
Application number: DE60315024T
Authority: DE
Inventors: Leo J. Velthoven; Michiel A. Klompenhouwer; Gerard De Haan
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2008-03-20
Anticipated expiration: 2023-05-22
Also published as: DE60315024D1; ATE367622T1; JP4365315B2; WO2003100724A2; US7643019B2; WO2003100724A3; CN1656510A; KR100956567B1; KR20050012744A; EP1509881B1; JP2005527163A; CN100517383C; US20050190164A1; AU2003233030A1; EP1509881A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum reduzieren von Bewegungsunschärfe von Bildern, dargestellt in einer nicht stroboskopischen Wiedergabeanordnung, insbesondere in LCD-Wiedergabeanordnungen, TFT-Wiedergabeanordnungen, farbsequentiellen Wiedergabeanordnungen, Plasma-Wiedergabeanordnungen, digitalen Mikrospiegelanordnungen oder OLED-Wiedergabeanordnungen ("Organic Light-Emitting Diode"), in denen Bewegungsvektoren abhängig von Bewegungsanteilen in jedem Bild eines Eingangsvideosignals berechnet werden, wobei Antibewegungsunschärfefilterung des Eingangsvideosignals durchgeführt wird, und zwar auf Basis der berechneten Bewegungsvektoren zum Erzeugen eines Ausgangsvideosignals, und wobei Bilder an der genannten Wiedergabeanordnung erzeugt werden, und zwar abhängig von dem genannten Ausgangsvideosignal. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Schaltungsanordnung, die Antibewegungsunschärfefunktionalität schafft.
Nicht-stroboskopische Wiedergabeanordnungen, wie LCD-Wiedergabeanordnungen, Plasma-Wiedergabeanordnungen, Dünnfilmtransistor-Wiedergabeanordnungen (TFT), Farbsequentielle Wiedergabeanordnungen, digitale Mikrospiegelwiedergabeanordnungen oder organische LED-Wiedergabeanordnungen (OLED) bestehen aus einer Wiedergabeplatte mit einer Reihen- und Spaltenanordnung von Bildelementen (Pixeln) zum Modulieren von Licht, aus Mitteln zum Beleuchten der Wiedergabeplatte von der Vorder- oder der Rückseite aus, und mit Antriebsmitteln zum Betrieben der Pixel entsprechend einem zugeführten Eingangsvideosignal.
Bei den bekannten Elektronenstrahlröhren (CRTs) wird jedes Pixel eines wiedergegebenen Bildes als Impuls erzeugt, der im Vergleich zu der Bildperiode T sehr kurz ist. Anders als bei den bekannten CRTs wird bei den neuen flachen Wiedergabeanordnungen hoher Qualität und geringer Kosten jedes Pixel während des größten teils der Bildperiode wiedergegeben. Selbstverständlich gilt dieses nicht-stroboskopische Verhalten auch für Typen von Elektronenstrahlröhren, deren Pixel, beispielsweise langsame Phosphoratome, eine Zeit aktiv, die gegenüber der Bildperiode nicht vernachlässigbar ist. In der Fortsetzung dieser Beschreibung werden wir folglich nur zwischen stroboskopischen und nicht stroboskopischen Wiedergabeanordnungen unterscheiden, und im Falle einer nicht-stroboskopischen Wiedergabeanordnung werden wir den Ausdruck "Pixel" für die Elemente einer Lichtmodulationsanordnung sowie für die aktivierten (langsamen) Atome einer CRT-Wiedergabeanordnung verwenden.
In dem Fall, das ein Teil des an einer nicht stroboskopischen Wiedergabeanordnung wiedergegebenen Bildes Bewegung umfasst, wird der Zuschauer dieser Bewegung folgen. Da jedes Pixel im Wesentlichen die ganze Bildperiode wiedergegeben wird, wird die Intensität von Pixeln, welche die Bewegung zeigen, über die Bewegungsstrecke wie folgt integriert:
wobei t_i die Wiedergabezeit jedes Bildes darstellt, wobei F das Eingangssignal ist, wobei F_out das Ausgangssignal ist und wobei T die Bildperiode ist. Der Bewegungsvektor D → = v →T ist das Produkt aus der Objektgeschwindigkeit v → und der Bildperiode T. In dem Fall, dass t_i konstant ist, ist die Integration die gleiche wie die Faltung von F(x →, n) und einer Abtast-und-haltefunktion h(α):
wobei
eine 1 dimensionale Funktion ist, orientiert längs des Bewegungsvektors D →. Deswegen ist es in Wirklichkeit eine zweidimensionale Funktion h(x →), der außerhalb des Linienabschnittes x → = kD → einen Wert Null hat, wobei 0 ≤ k ≤ t_i/T ist, während das zweidimensionale integrale Gebiet auf 1 normalisiert ist. Die zweidimensionale räumliche Fourier-Transformation ist:
wobei F(f →, n) die zweidimensionale räumliche Fourier-Transformation des ursprünglichen Signals F(x →, n) ist und wobei H(f →) die zweidimensionale räumliche Fourier-Transformation von h(x →) ist:
Offenbar ist der Effekt der Bewegungsverfolgung/zeitlichen Abtast-und-haltecharakteristik eine Tiefpassfilterung in der Richtung der Bewegung mit einem sinc-förmigen Frequenzgang, wobei eine Grenzfrequenz umgekehrt proportional zu der Menge
ist.
Der Artikel von De Haan, Gerard und Klompenhouwer, Michiel mit dem Titel: "An overview of flaws in emerging television displays and remedial video processing", in "IEEE Transactions an Consumer Electromics", August 2001, beschreibt ein Verfahren zum Reduzieren von Bewegungsunschärfe von Bildern, dargestellt in nicht stroboskopischen Wiedergabeanordnungen, in denen Bewegungsvektoren abhängig von Bewegungsanteilen in jedem Bild eines Eingangsvideosignals berechnet werden, wobei Antibewegungsunschärfefilterung des Eingangsvideosignals auf Basis der berechneten Bewegungsvektoren durchgeführt wird zum Erzeugen eines Ausgangsvideosignals und wobei Bilder an der genannten Wiedergabeanordnung erzeugt werden, und zwar abhängig von dem genannten Ausgangsvideosignals.
Aus EP 0 657 860 A2 ist es bekannt, dass Bewegungsunschärfe in nicht stroboskopischen Wiedergabeanordnungen durch Antibewegungsunschärfenfilterung des Eingangsvideosignals, das die Pixel der Wiedergabeplatte betreibt, vorkompensiert werden können. In EP 0 657 860 A2 wird diese Antibewegungsunschärfenfilterung mit einem hohe räumliche Frequenzen verstärkenden Filter auf Basis nicht geschätzter Bewegungsvektoren implementiert. Da der Zuschauer von sich bewegenden Objekten an einer Matrix-Wiedergabeanordnung die Intensität der Pixel längs der Bewegungsstrecke integriert, was, entsprechend der Gleichung 5 einer Tiefpassfilterung in dem räumlichen Frequenzbereich entspricht, kann Bewegungsunschärfe durch Steigerung hoher räumlicher Frequenzen von bewegenden Objekten reduziert werden. Je höher die Geschwindigkeit von bewegenden Anteilen, umso größer ist der Teil des Spektrums, der eine Erhöhung erfordert.
Ein Nachteil der vorgeschlagenen Lösung ist, dass in Gebieten, wo der Bewegungsvektor nicht zuverlässig ist, d.h. in gebieten, in denen es wenig Kontrast gibt, ohne Verbesserung des Bildes eine Filterung durchgeführt werden kann. Weiterhin knn Filterung sogar Rauschmodulation verursachen. In diesem Fall werden flache Teile des Bildes gefiltert, wo die Filterung Einzelheiten nicht wesentlich verbessern kann. Es kann aber zu sichtbaren Unterschieden in Rauschmustern führen, d.h. Rauschmodulation.
Es ist daher u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte räumliche Filterung mit weniger Rauschsteigerung und weniger Rauschmodulation zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe nach der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass Kantencharakteristiken in jedem Bild des Eingangsvideosignals ermittelt werden und dass Antibewegungsunschärfenfilterung weiterhin basiert auf den genannten ermittelten Kantencharakteristiken. Auf diese Weise wird räumliche Filterung nur auf signifikante Teile eines Bildes konzentriert, und Rauschsteigerung und Rauschmodulation werden beide reduziert.
Kantencharakteristiken, wie Länge und/oder Orientierung von Kantenvektoren und/oder das Vorhandensein eines Randes werden weiterhin vorgeschlagen für eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die genannten Kantencharakteristiken werden vorzugsweise von Nulldurchgängen der Absolutwerte der ersten Abgeleiteten des Bildsignals in zwei orthogonalen Richtungen durch feste Schwellen subtrahiert, und zwar zum Reduzieren der Rauschempfindlichkeit.
Niedrige und schmale Kanten werden vorzugsweise nicht bei der Berechnung der Länge und der Orientierung der genannten Kantenvektoren berücksichtigt.
Das Vorhandensein von Kanten wird vorzugsweise durch Abtastung der Kantenvektoren in binäre Signale detektiert.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Vorhandensein von Kanten über den Raum dadurch geglättet werden, die genannten binären Signale erweitert und/oder zersetzt und/oder Tiefpass gefiltert werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schlägt vor, dass Antibewegungsunschärfefilterung durchgeführt wird,

– durch Filterung des Eingangsvideosignals mit einem räumlichen Filter,
– durch nachfolgende Kombination des gefilterten Eingangsvideosignals mit dem Eingangsvideosignal selber zum Erzeugen eines Zwischenvideosignals,
– durch Multiplikation des Zwischenvideosignals mit Verstärkungsfaktoren zum Erzeugen eines verstärkten Zwischensignals, und
– durch Kombination des genannten verstärkten Zwischensignals mit dem genannten Eingangsvideosignal zum Erzeugen eines Ausgangsvideosignals. In der genannten Multiplikation können die angewandten Verstärkungsfaktoren für eine Gruppe von Pixeln pixelspezifisch sein oder auch konstant.

Das auf das Eingangsvideosignal angewandte räumliche Filter kann auf günstige Weise als ein Verstärkungsfilter hoher räumlicher Frequenz implementiert sein. Dieses Filter kann als ID-Filter implementiert werden um Kosten zu sparen und um die Signalverarbeitung zu vereinfachen, wie ein Standard 2 D Filter oder sogar als ein 3 D Filter, wenn auch Bilddaten von vorhergehenden oder nächsten Bildern in dem Filterprozess verwendet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Filterkoeffizienten des Verstärkungsfilters hoher räumlicher Frequenz, die den Typ der Filtercharakteristik bestimmen, wie Tiefpass, Mittelpass oder Hochpass, und die Richtung der Frequenzcharakteristik dieses räumlichen Filters von den Bewegungsvektoren abhängig, während die Verstärkungsfaktoren von der Länge der Bewegungsvektoren und dem Vorhandensein von Kanten abhängig sind. Rauschsteigerung und Rauschmodulation werden dann durch Unterdrückung von Bildverarbeitung in wenig detaillierten Teiles des Bildes reduziert, wo keine Verbesserung erreicht werden wird. Durch Verwendung von Kantencharakteristiken als Detailselektor kann Unterdrückung im Bereich der Verarbeitung für mehrere Teile des Bildes durchgeführt werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Filterkoeffizienten des HF-Verstärkungsfilters und die Richtung der Frequenzcharakteristiken des Filters von den Bewegungsvektoren abhängig, während die Verstärkungsfaktoren von dem inneren Produkt aus Kantenvektoren und Bewegungsvektoren, normalisiert auf die Länge der Kantenvektoren, abhängig sind.
Durch Verstärkungsregelung wird die Bildverarbeitung dann auf Teile des Bildes konzentriert, wo der Winkel zwischen dem Bewegungsvektor und dem Kantenvektor klein ist, was die Tatsache reflektiert, dass ein vertikaler Leuchtdichteübergang mit entsprechendem vertikalen Kantenvektor durch Bewegungsunschärfe entsprechend Bewegungsvektoren, orientiert in horizontaler Richtung nicht beeinträchtigt wird.
Wieder eine andere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schlägt vor, dass die Richtung der Frequenzcharakteristik des Filters von der Orientierung der Kantenvektoren abhängig ist, dass die Filterkoeffizienten des HF-Verstärkungsfilters von den Bewegungsvektoren und/oder den Kantenvektoren abhängig sind und dass die Verstärkungsfaktoren von den Bewegungsvektoren und/oder den Kantenvektoren abhängig sind. Diese Richtungssteuerung von Bildverarbeitung betrachtet die Tatsache, dass Bewegungsvektoren unzuverlässig sein können, und zwar wegen des Öffnungsproblems, was besagt, dass große Schätzungsfehler für Bewegungsvektoranteile parallel zu den Kanten auftreten können. Bewegungsschätzung parallel zu einer Kante ist schwer, weil im Gegensatz zu senkrecht zu einer Kante parallel zu einer Kante nur wenig oder überhaupt kein Detail verfügbar ist zur den Bewegungsvektorschätzungsalgorithmus um damit zu arbeiten. Durch Durchführung von Antibewegungsunschärfenfilterung in der Richtung der Kantenvektoren statt in der Richtung der Bewegungsvektoren, wird auf diese Weise Bewegungsunschärfe mit weniger Rauschsteigerung und Rauschmodulation reduziert.
Eine preisgünstige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dadurch erreicht, dass vorgeschlagen wird, dass ein fester Satz mit Filterkoeffizienten für das HF-Verstärkungsfilter verwendet wird, dass die Richtung der Frequenzcharakteristik des räumlichen Filters von der Orientierung der Kantenvektoren abhängig ist und dass die Verstärkungsfaktoren von den Bewegungsvektoren und/oder den Kantenvektoren abhängig sind. Das HF-Verstärkungsfilter wird dann stark vereinfacht, da nur die Richtung der Frequenzcharakteristik des räumlichen Filters von den örtlichen Bildcharakteristiken abhängig ist. Die Verstärkung, welche die Teile des Bildes definiert, wo Bildverarbeitung stattfindet, wird von Bewegungs- und Kantenvektoren gesteuert.
Die Abhängigkeit der Verstärkungsfaktoren von Bewegungsvektoren und/oder von Kantenvektoren kann vorzugsweise an die Länge der Bewegungsvektoren und an das Vorhandensein von Kanten relatiert werden.
Die Abhängigkeit der Verstärkungsfaktoren von Bewegungsvektoren und/oder Kantenvektoren kann weiterhin vorzugsweise auf das innere Produkt aus Kantenvektoren und Bewegungsvektoren normalisiert zu der Länge der Kantenvektoren relatiert werden. Danach wird Antibewegungsunschärfenfilterung vorwiegend in Teilen des Bildes durchgeführt, wo der Winkel zwischen Bewegungs- und Kantenvektoren klein ist, d.h. nur derjenige Teil des Bewegungsvektors über eine Kante wird zur Schärfenverbesserung benutzt.
Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin eine nicht stroboskopische Wiedergabeanordnung, insbesondere eine LCD-Wiedergabeanordnung, eine TFT-Wiedergabeanordnung, eine farbsequentielle Wiedergabeanordnung, eine Plasma-Wiedergabeanordnung, eine digitale Mikrospiegelanordnung oder eine OLED-Wiedergabeanordnung ("Organic Light-Emitting Diode" mit Mitteln zum Berechnen von Bewegungsvektoren in jedem Bild eines Eingangsvideosignals, mit Mitteln zum Filtern des Eingangsvideosignals, abhängig von den genannten berechneten Bewegungsvektoren zum Erzeugen eines Ausgangsvideosignals, und mit Mitteln zum Wiedergeben der Bilder des Ausgangsvideosignals an einer Wiedergabeplatte, wobei Mittel zum Ermitteln der Kantencharakteristiken jedes Bildes des Eingangsvideosignals vorgesehen werden und wobei Mittel zum Filtern des Eingangsvideosignals abhängig von den berechneten Bewegungsvektoren und den ermittelten Kantencharakteristiken vorgesehen sind.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Wiedergabesystems mit einer kantenabhängigen Bewegungsunschärfenreduktion, und
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Wiedergabesystems mit kantenabhängiger Bewegungsunschärfenreduktion.
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Wiedergabesystems mit der vorgeschlagenen kantenabhängigen Reduktion von Bewegungsunschärfe. Ein Eingangsvideosignal 1 wird durch ein Antibewegungsunschärfenfilter 2 gefiltert, was ein Ausgangsvideosignal 3 ergibt. Dazu wird das Eingangsvideosignal 1 in eine Bewegungsschätzungsinstanz 4 und eine Kantenschätzungsinstanz 5 gegeben. Die Bewegungsschätzungsinstanz 4 erzeugt eine Schätzung der Bewegungsvektoren jedes Bildes des Eingangsvideosignals 1. Die Kantenschätzungsinstanz berechnet die Kantenvektoren und/oder ermittelt das Vorhandensein von Kanten in jedem Bild des Eingangsvideosignals 1. Das Ergebnis der Bewegungs- und Kantenschätzungsinstanzen 4 bzw. 5 wird dem Antibewegungsunschärfenfilter 2 zugeführt.
Kanten in jedem Bild eines Eingangsvideosignals können durch Identifikation von Leuchtdichtenübergängen ermittelt werden. Dazu werden die ersten Abgeleiteten des Leuchtdichtesignals in der horizontalen Richtung
und in der vertikalen Richtung
berechnet, wobei Y(x →) = Y(x1, x2) (8)das zweidimensionale Leuchtdichte(bild)signal ist.
Die Kantenbreite in diesen Richtungen kann danach durch Messung des Abstandes zwischen Nulldurchgängen in dem Ableitungssignal (d.h. der Breite des Übergangs in den beiden Richtungen) berechnet werden. Zum reduzieren der Rauschempfindlichkeit können Schwellen T_h und T_v von dem absoluten Ableitungssignal subtrahiert werden.
Die Breite h(x →) der horizontalen Kante ist der Abstand zwischen Nulldurchgängen des Signals |Y'h (x →)| – Th (9)und die vertikale Kantenbreite v(x →) ist der Abstand zwischen Nulldurchgängen des Signals |Y'v (x →)| – Tv (10)
Die Kantenbreite senkrecht zu der Kante wird gegeben durch:
Diese Breiten werden allen Punkten innerhalb der Kante zugeordnet (innerhalb der Nulldurchgänge).
Um die Robustheit gegen Rauschen in dem Kantendetektionsalgorithmus noch weiter zu steigern, können die Bedingung für h(x →) und ähnlich für v(x →) verwendet werden, dass:
wobei T_r eine feste Schwelle bezeichnet.
Diese Gleichung besagt, dass die Breite einer Kante umgekehrt proportional zu der Höhe sein soll, was zu der Ausscheidung niedriger und schmaler Kanten führt (wahrscheinlich Rauschanteile). Wenn man die horizontale und die vertikale Kante kennt, ist es, in Kombination mit dem Gradienten der Kante in den beiden Richtungen, (weiß nach schwarz und schwarz nach weiß), möglich den Orientierungswinkel arg(e →) der Kante zu berechnen. Zusammen mit der Kantenbreite |e →(x →)| kann dann der Kantenvektor ermittelt werden.
Wenn das Antibewegungsunschärfenfilter auf Basis des HF-Verstärkungsfilters (HFBF) 6 implementiert wird, wie in 1 dargestellt, wird das Eingangsvideosignal wie folgt verarbeitet:
Das Eingangsvideosignal 1 wird zunächst mit dem HFBF 6 gefiltert zum Erzeugen eines gefilterten Eingangsvideosignals. Dieses gefilterte Videosignal wird danach mit dem Eingangsvideosignal 1 kombiniert, was ein Zwischensignal ergibt. Das Zwischensignal wird danach mit einem Verstärkungsfaktor k multipliziert um ein verstärktes Zwischensignal zu erzeugen, das danach mit dem Eingangsvideosignal 1 kombiniert wird zum Erzeugen des Ausgangssignals 3. Das Ausgangsvideosignal 3 treibt danach die Reihen- und Spaltenpixel der Wiedergabeplatte an.
Wenn das Zwischensignal durch Subtraktion des Eingangsvideosignals von dem gefilterten Eingangsvideosignal erzeugt wird, ist es wichtig, dass die Differenz zwischen den beiden Signalen nur Nicht-Nullanteile für räumliche Frequenzen hat, wo Filterung stattgefunden hat. Der Verstärkungsfaktor k ermöglicht eine Selektion, wenn und in welchem Ausmaß diese Filterung erwünscht ist, beispielsweise zum reduzieren des dynamischen Bereichs des verstärkten Zwischensignals.
Das HFBF Filter 6 kann nun durch einen Satz von Filterkoeffizienten f und eine Richtung φ des Frequenzgangs des HFBFs gekennzeichnet werden. Nach 1 werden die Filterkoeffizienten f = f(v →, e →) und die Richtung φ = φ(arg(v →), arg(e →)) durch eine Filterkoeffizienten- und Filterrichtungssteuerinstanz 7 auf Basis des Ergebnisses der Bewegung 4 und der Kante 5 Schätzungsinstanz ermittelt. Auf gleiche Weise wird der Verstärkungsfaktor k = k(v →, e →) durch eine Verstärkungsfaktorsteuerinstanz 8 auf Basis des Ergebnisses der Bewegung 4 und der Kante 5 Schätzungsinstanz ermittelt.
1 beschreibt den sehr allgemeinen Fall von bewegungs- und kantenabhängiger Bewegungsunschärfenreduktion. Die Filterkoeffizienten f = f(v →, e →), die Richtung des Frequenzgangs des Filters φ = φ(arg(v →), arg(e →)) und der Verstärkungsfaktor k = k(v →, e →) können von dem Ergebnis der Bewegung 4 und Kante 5 Schätzungsinstanz abhängig sein. Wenn beispielsweise Antibewegungsunschärfenfilterung nur für bestimmte wichtige Punkte in dem Bild erwünscht ist, sind die Filterkoeffizienten k = k(v →, e →) von den Bewegungs- und/oder Kantenvektoren abhängig, die Richtung φ = φ(arg(v →) des Frequenzganges des Filters ist von der Orientierung der Bewegungsvektoren abhängig und der Verstärkungsfaktor k = k(|v →|, p) ist von dem Vorhandensein von Kanten p(x →) = p(e →(x →)) und der Länge der Bewegungsvektoren 11 abhängig, so dass Antibewegungsunschärfenfilterung nur durchgeführt wird, wenn es Kanten in dem Bild gibt. Das Vorhandensein von Kanten p(x →) = p(e →(x →)) stellt eine Funktion der Kantenvektoren dar und kann durch Abtastung der Kantenvektoren in ein Bitsignal erhalten werden (es gibt eine Kante oder nicht) und möglicherweise durch Erweiterung und Zerlegung dieser Signale.
Ziemlich ähnlich sind bei der verstärkungsgesteuerten Filterung die Filterkoeffizienten f = f(v →, e →) von den Bewegungs- und/oder Kantenvektoren abhängig, die Richtung φ = φ(arg(v →)) des Frequenzganges des Filters ist von den Bewegungsvektoren abhängig, aber der Verstärkungsfaktor k = k(v →, e →) ist von dem inneren Produkt von Kantenvektoren und Bewegungsvektoren, normalisiert zu der Länge der Kantenvektoren, abhängig, d.h.
so dass Filterung nur dann durchgeführt wird, wenn der Winkel zwischen Kanten- und Bewegungsvektoren klein ist.
Im Gegensatz dazu ist bei der richtungsgesteuerten Filterung die Richtung φ = φ(arg(e →)) des Frequenzganges des Filters von der Orientierung der Kantenvektoren abhängig, damit Schätzungsfehler der Bewegungsvektoren vermieden werden, die auftreten, wenn Bewegungsvektorschätzung parallel zu einer Kante durchgeführt werden muss. Die Filterkoeffizienten f = f(v →, e →) und der Verstärkungsfaktor k = k(v →, e →) kann auch hier wieder von den Bewegungsvektoren und/oder Kantenvektoren abhängig sein. Für den Verstärkungsfaktor k = k(v →, e →) kann man sich eine Abhängigkeit k = k(|v →|, p) von dem Vorhandensein von Kanten und der Länge der Bewegungsvektor =en oder eine Abhängigkeit
von dem normalisierten inneren Produkt von Bewegungsvektoren und Kantenvektoren vorstellen.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Wiedergabesystems mit kantenabhängiger Bewegungsunschärfenreduktion, insbesondere eine preisgünstige Version. Im Gegensatz zu 1 wird ein fester Satz mit Filterkoeffizienten f ≠ f(v →, e →) für das HBEF 6 verwendet, so dass die Filterkoeffizienten und die Filterrichtungssteuerinstanz 7 zu einer Filterrichtungssteuerinstanz vereinfacht werden. Weiterhin beeinflusst das Ergebnis der der Bewegungsschätzungsinstanz 4 nur die Verstärkungsfaktorsteuerinstanz 8 und nicht länger die Filterrichtungssteuerinstanz 7. Dieser Aufsatz gewährleistet, dass Antibewegungsunschärfenfilterung nur in der Richtung der Kantenvektoren durchgeführt wird, wo Bewegungsunschärfe wirklich auftritt. Filterung parallel zu einer Kante, was die Bildschärfe nicht verbessert, sondern das Rauschen verstärkt und das Rauschen moduliert, wird auf diese Weise fortgelassen. Zur weiteren Reduktion der Verstärkung von Rauschen wird der Verstärkungsfaktor auf Basis der Bewegungsvektoren und Kantenvektoren gesteuert, beispielsweise durch die Wahl der Verstärkung
proportional zu dem Innenprodukt der beiden Vektoren.
Die Filterkoeffizienten f ≠ f(v →, e →), die in diesem Aufsatz fest gehalten werden, ungeachtet des Betrags an Bewegung in dem vorhandenen Bild, können auf Mittelwerten des Betrags an Bewegung basieren oder können mit einer Rastzeit von einigen Bildperiode aktualisiert werden. Als ein 1 D Beispiel eines derartigen preisgünstigen Filters kann ein FIR Filter mit Abgriffen [–1 2 –1] auf benachbarte Pixel angewandt werden um dem erforderlichen invertierten Filter gegenüber dem Filter der Gleichung 5 anzunähern. Diese preisgünstige Version des HFBF-Filters vermeidet auf vorteilhafte Weise die Pole des theoretisch erforderlichen invertierten Filters zu dem Filter der Gleichung 5 und umfasst nur einige Filterabgriffe.
Text in der Zeichnung

1

2: Antibewegungsunschärfenfilter
4: Bewegungsschätzung
5: Kantenschätzung
7: Filterkoeffizientensteuerung/Filterrichtungssteuerung
8: Verstärkungsfaktorsteuerung
1: Eingangsvideosignal
3: Ausgangsvideosignal

2

2: Antibewegungsunschärfenfilter
4: Bewegungsschätzung
5: Kantenschätzung
7: Filterkoeffizientensteuerung
8: Verstärkungsfaktorsteuerung
1: Eingangsvideosignal
3: Ausgangsvideosignal

Claims

Verfahren zum Reduzieren der Bewegungsunschärfe von Bildern, dargestellt in einer nicht stroboskopischen Wiedergabeanordnung, insbesondere in LCD-Wiedergabeanordnungen, TFT-Wiedergabeanordnungen, farbsequentiellen Wiedergabeanordnungen, Plasma-Wiedergabeanordnungen, digitalen Mikrospiegelanordnungen oder OLED-Wiedergabeanordnungen ("Organic Light-Emitting Diode"), in denen Bewegungsvektoren abhängig von Bewegungsanteilen in jedem Bild eines Eingangsvideosignals berechnet werden, wobei Antibewegungsunschärfefilterung des Eingangsvideosignals durchgeführt wird, und zwar auf Basis der berechneten Bewegungsvektoren zum Erzeugen eines Ausgangsvideosignals, und wobei Bilder an der genannten Wiedergabeanordnung erzeugt werden, und zwar abhängig von dem genannten Ausgangsvideosignal, dadurch gekennzeichnet, dass Kantencharakteristiken in jedem Bild des Eingangsvideosignals ermittelt werden und dass Antibewegungsunschärfefilterung weiterhin auf den genannten bestimmten Kantencharakteristiken basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Kantencharakteristiken die Länge und/oder die Orientierung von Kantenvektoren und/oder das Vorhandensein einer Kante sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Länge und/oder Orientierung der Kantenvektoren aus Nulldurchgängen der Absolutwerte der ersten Abgeleiteten des Bildsignals in zwei orthogonalen Richtungen, subtrahiert durch feste Schwellen hergeleitet sind.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass niedrige und schmale Kanten in der Berechnung der Länge und der Orientierung der genannten Kantenvektoren nicht berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorhandensein von Kanten durch Abtastung der Kantenvektoren in binäre Signale detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorhandensein von Rändern über den Raum geglättet wird, und zwar durch Erweiterung und/oder Auffressung und/oder Tiefpassfilterung der genannten binären Signale.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Antibewegungsunschärfenfilterung durchgeführt wird, und zwar: – durch Filterung des Eingangsvideosignals mit einem räumlichen Filter, – durch nachfolgende Kombination des gefilterten Eingangsvideosignals mit dem Eingangsvideosignal selber zum Erzeugen eines Zwischenvideosignals, – durch Multiplikation des Zwischenvideosignals mit Verstärkungsfaktoren zum Erzeugen eines verstärkten Zwischensignals, und – durch Kombination des genannten verstärkten Zwischensignals mit dem genannten Eingangsvideosignal zum Erzeugen eines Ausgangsvideosignals.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das räumliche Filter, das auf das Eingangsvideosignal angewandt wird, ein räumliches HF-Verstärkungsfilter ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkoeffizienten des räumlichen HF-Verstärkungsfilters und die Richtung der Frequenzcharakteristik dieses Filters von den Bewegungsvektoren abhängig sind und dass die Verstärkungsfaktoren von der Länge der Bewegungsvektoren und dem Vorhandensein von Kanten abhängig sind.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkoeffizienten des HF-Verstärkungsfilters und die Richtung der Frequenzcharakteristik des Filters von den Bewegungsvektoren abhängig sind und dass die Verstärkungsfaktoren von dem inneren Produkt aus Kantenvektoren und Bewegungsvektoren, normalisiert zu der Länge der Kantenvektoren abhängig sind.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Frequenzcharakteristik des räumlichen HF-Verstärkungsfilters von der Orientierung der Kantenvektoren abhängig ist, dass die Filterkoeffizienten des räumlichen HF-Verstärkungsfilters von den Bewegungsvektoren abhängig sind, und dass die Verstärkungsfaktoren von den Bewegungsvektoren und/oder Kantenvektoren abhängig sind.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Frequenzcharakteristik des räumlichen HF-Verstärkungsfilters von der Orientierung der Kantenvektoren abhängig ist, dass die Filterkoeffizienten des räumlichen HF-Verstärkungsfilters von den Kantenvektoren abhängig sind, und dass die Verstärkungsfaktoren von den Bewegungsvektoren und/oder den Kantenvektoren abhängig sind.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein fester Satz von Filterkoeffizienten für das räumliche HF-Verstärkungsfilter verwendet wird, dass die Richtung der Frequenzcharakteristik des räumlichen Filters von der Orientierung der Kantenvektoren abhängig ist, und dass die Verstärkungsfaktoren von den Bewegungsvektoren und/oder den Kantenvektoren abhängig sind.
Verfahren nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfaktoren von der Länge der Bewegungsvektoren und dem Vorhandensein von kanten abhängig sind.
Verfahren nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfaktoren von dem inneren Produkt aus Kantenvektoren und Bewegungsvektoren, normalisiert zu der Länge der Kantenvektoren abhängig sind.
Nichtstroboskopische Wiedergabeanordnung, insbesondere LCD- Wiedergabeanordnung, TFT-Wiedergabeanordnung, Farbsequentielle Wiedergabeanordnung, Plasma-Wiedergabeanordnung, digitale Mikrospiegelanordnung oder OLED-Wiedergabeanordnung, mit Mitteln zum Berechnen von Bewegungsvektoren in jedem Bild eines Eingangsvideosignals, mit Mitteln zum Filtern des Eingangsvideosignals, abhängig von den genannten berechneten Bewegungsvektoren zum Erzeugen eines Ausgangsvideosignals, und mit Mitteln zum Wiedergeben der Bilder des Ausgangsvideosignals an einer Wiedergabeanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Ermitteln der Kantencharakteristik jedes Bildes des Eingangsvideosignals vorgesehen sind, und dass Mittel zum Filtern des Eingangsvideosignals abhängig von den berechneten Bewegungsvektoren und den ermittelten Kantencharakteristiken vorgesehen sind.