Зубарев Ю.Б. Телевизионная техника (1994) (1143038), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Сигнал на выходе ФВЧ представляет собой смесь ВЧ составляющих полезного сигнала от тонкоструктурных элементов абА, и помех. Этот сиглал подается на устройство классификации УК и временной селектор ВС, аналогичные описанным для адаптивного КГИ. В СК используют компараторы КН4 и КН5 с пороговыми уровнями +Зпе и — Зпа, в нелинейном преобразователе НП вЂ” усилительные каскады на разнополярных транзисторах.
На выходе устройства ИЛИ формируется управляющий сигнал, который подают на ВС. Сигнал от элементов текста с выхода ВС поступает на 21, где он вычитается из исходного сигнала, задержанного в ЛЗ. В результате на выходе В! формируется сигнал от элементов А1»()А„в котором отсутствуют ВЧ составляющие помех и сигнала текста. С выхода Б! сигнал поступает на нелинейный преобразователь ТФ51. Составляющие сигнала текста и помех поступают на умножитель У, на другой вход которого подается сигнал управления коэффициентом передачи сигнала текста К, в зависимости от уровня яркости детали.
Этот сигнал формируют компараторы КН) — КНЗ и ВЗ. Выходные сигналы обоих каналов объединяют в сумматоре Х2. Эффективность адаптивного КГИ определяют для области «темного», в котором уровень помех максимален (7(1). Полагая в этой области коэффициент передачи канала КГИ с укги ~! через К~, а относительный коэффициент передачи текстуры р=К /К, получаем мз / и 1 кгл= (ы5(ю) "ю/ ) О1(ы) ! Ау (ю) с)ы о о где бл(ы) =аз+аког — энергетический спектр помех; Улт(ы) = ! () — р)У(на)+рехр( — ноТ) ( — АЧХ адаптивного КГИ, нормированная относительно Кб У(!ы)— частотная характеристика ФНЧ; Т вЂ” время задержки сигнала.
Для типовых структур ФНЧ в виде нерекурсив- 102 Рис. 2.5.13. Структурная схема адаптивного корректора градапиониых нс- кажсяий ных фильтров НРФ с симметричными ИХ (Ти=я/ыа): й,(г)=(0,2; 0.2; 0,2; 0,2; 0.2), У, (м)= 0.4 (соз 2тул+ соз мул + 0,5); Ьз (г)=(0,0625; 0,25; 0,375; 0,25; 0,0625), Уа(ы)=сов ыТл/21 Укгм= !/(хо(йа — Юз)+ оз] где ма аоыа/(аоюа+зптюз)1 до=0 8 р'+0,2; Юз=/)а— — 0,024р+0,034 (для У1(в)); Ко=0,524 рз+0,202р+ +0274; дз=0718рт+0246р+0036 (для У(ы)) — коэффициенты, зависящие от АХЧ фильтров и значения р. Зависимости рис. 2,534 и 2.5.15 показывают, что р аг аг ау 65 ау Ркс. 2.5.14.
Зависимости крктерия аффективной адаптивной КГИ от р лля разных Х а нгн й 62 ай а Рис 2.5.15. Зависимости крктерия аффективной алапткзвой КГИ от р Хля различных Ха применение адаптивного КГИ уменьшает уровень помех на 6... 8 дБ по сравнению с неадаптивным. Неравномерность ба(ы) (ко(1) и относительный коэффициент передачи текстуры (р(0,3) существенно влияют на эффективность адаптивной коррекции.
2.5.3. Фильтрация телевиаиомного сигнала 1. Оптимальная адаптивная фильтр а ц и я. Неадаптивная фильтрация обладает низкой эффективностью (см. п. 2.2.6). Эффективность зависит от допустимых искажений деталей ТВ изображения злом которые определяются порогами зрительного вос- приятна. На основе критерия верности передачи ТВ изображений (см $1.5) установлен критерий качества фильтра»(аи [11] р (а», а»Е)мм ШаХ [я! [С! 1 — С, [)= (2.5.3) / 1,я =шах(ЯА [Е» — Е»е [) ~скоп=бг, где 6„!.»е — эффективные значения яркости — 1-е элементы исходного н фильтрованного изображений; 6»вЂ” порог зрительного восприятия изменения яркости.
С учетом зависимости бх от параметров изображения фнльтрацня, обеспечивающая наибольшую эффективвость подавления помех УФ при уровне систематических искажений, удовлетворяющем критерию (2.5.3), должна быть адаптивной. Тогда критерий оптимальной адакгивиой фи»югра»(ии УФ=шах(аеАуеэ), акое(бь, (2.5.4) где ай„л» . ойф — дисперсии помех в исходном и фильтро-г ванном изображениях.
Выполнить (2.5.4) для хаждого элемента изображенвя невозможно, так как точные значения 6с неизвестны. Поэтому и для адаптивной фильтрации множество элементов иэображения разбивают на классы эквивалентности. В один класс объединяют элементы с близкими значениями 61 и для него принимают 61=61 С увеличением числа классов фильтрация в пределе будет приближаться к оптимальной для каждого элемента изображения. Высокая эффективность обеспечивается при представлении множества элементов изображения, аналогичном использованному в задачах адаптивной коррекции: А=А»с()А»рОАз.
Оптимальные АФ должны удовлетворять критерию (2.5.4), а также следующим условиям: линейности ФЧХ (симметричности ИХ) для всех режимов адаптации, что необходимо для обеспечения малых переходных искажений изображения; безусловной устойчивости. Этвм требованиям удовлетворяют керекурсивкые фильтры (НРФ) с симметричной ИХ, Адаптивный фильтр на основе НРФ (рис. 2.5.16) состоит иэ следующих звень- Рнс. 2.5.1з. структурнея схема нерекурсннного АФ с перестрен. ееемымн весовыми козффнцнентемн ев: блоков НРФ (временнйя задержка, формирование весовых коэффициентов ИХ С н суммирование 2), ЬА, ФУС и блока управления весовыми коэффициентами БУВК, осуществляющего автоматическое изменение импульсной (частотной) характеристики фильтра [12].
Блок ааализа аналогичен рассмотренному для устройств адаптивной коррекции, БФУС и БУВК в соответствии с (2.5.4) формируют АЧХ оптимального фильтра для того класса А„к которому принадлежит передаваемый элемент изображения. Адаптивный фильтр (АФ) предназначен для внутрикадровой (пространственной) фильтрапии. Для межкадровой (временнбй) фильтрации иэ-за сложности реа- Рнс. 2.З.17. Структурпея схема рекурсннного АФ о перезтрек ° неемымн козффкцнентямн не основе прямого синтеза лизации временной задержки ТВ сигнала на несколько кадров применяют рекурсивный фильтр (РФ) с перестраиваемыми коэффициентами Сз и С» (рис. 26.1У) у(г,!ь Ь) =С»а(г,(, Ь)+С»у(г, 1, Ь вЂ” 1), несмотря на то, что он не удовлетворяет условиям линейности ФЧХ и абсолютной устойчивости.
Детектор движения в БА, использующий межкадровые разности сигналов и межэлементные в плоскости изображения (см. п. 2.5.1), формирует сигналы признаков движения для элементов из Ар и А»я и значения их межкадровых разностей. Учитывая зависимости порогов зрительного восприятия тонкоструктурных деталей от уровня помех 6(»Р) и времени предъявления 6»(!), а также заметности помех бе(ф), для абА»е (сигналы текста), как и для Аз, устанавливается максимальная степень межкадровой фильтрации, а дли абА»р степень фильтрации уменьшается с увеличением размаха межкадровой разности.
В результате перестает снижаться четкость (ссмазываниез) на границах движущихся объектов. Для сокращения числа регулируемых коэффициентов в адаптивном РФ используют каноническую структуру межкадрового усредненяя [13] в соответствии с [14]1 у(г, 1, ь) =а(г, 1, ь]+де[у[у, 1, ь — 1) — а(г, 1, ь)] = (1 — йе) а (г, 1, ь) +йеу(г, 1, ь — 1), где 0(йэ<1 — коэффициент межкадрового усреднении (рис. 2.5.18), регулируемый управляющим сигналом Рнс. 2.2.!З. Структурная схема рекурсннного АФ с одним перестреннеемым козффнцнентом усреднения БФУС (в этом случае БУВК не используют). Сокращение числа перестраиваемых коэффициентов достигают при использовании структуры НРФ с регулируемым коэффициентом усреднения Ае (рис. 2.5.19) и АЧХ Не([) 1 — де [1 — Н»([)], где Н» 1[) =НеЯ при йэ =1 — АЧХ неадаптнзного НРФ. Применение АФ с регулируемым йе снижает слогкность реализации.
Исходя нз экономики аппаратурных 103 Рис. 2Л.!9. Структурная схема иерекурсипного АФ с перестраи- ааеммм ноаффициентом усреднения затрат, используют разделимые фильтры по пространственным и временнбй координатам Ь(г, 1, ь) =Ь(г)Ь(1)Ь(ь). что прн определенных условиях (!4, 15) справедливо для ТВС. Тогда трехмерная фильтрация разделила на пространственную по к и у и временную (межкадровую) по Т одномерные фильтрации 0„, э(и, п,ч),= 0,(и, р, е)Н„, с(и)Н, е(п)Н(, з(т) где Н„э(и), Не, е(п), Н,, е(т) — одномерных фильтров; 0„(и, а, и) = =0»,»(и), 6»,„(п), 6», т(т) — многомерная спектральная плотность йзображения для разделимого представления изображения.
2. Оценка эффективности. Для трехмерной разделимой фильтрации по к, у и Т Уф,„,у,г»м =у у у, Средняя эффективность одномерной ф,к ф,р ф,г. фильтрзцйи зависит от значений Уф каждого класса и вероятностей появления элементов: Уф,=р»Уфа + +РРУ +(1 — р,— р,) Уфлр где р, и рр — вероятности появления составляющих от элементов А,' и Атр, причем для сигнала в горизонтальном и вертикальном направлениях значения вероятностей иогут быть приняты одинаковыми (изотропность изображения): Р,=ЗО... 50% и рр — 1 ...
5%. Допуски на искажения элементов из А,', А,р и А„ определенные по значениям порогов зрительного восприятия, выбраны: е „ = 1, з п =0,15 и тт хоп=0,02, Низкая заметность шума на тонкоструктурных' эленентак изображения (бф > !) и малая вероятность их появлеНии позволат снизить йф дла а~Атп. Тогда Уф,т,»,г Уф,з ("га) фо+РРУф.р+(! Ре Рр) Уфл ! ! фт' Определим значения Уе л„Уе. р, Уе и Уе, Наиболее заметные искажения элементов иОА», вносимые фильтром, будут для периодических структур с периодом Т,=8 (Т,,х=б для аОА1).
Эти искажения, соответствующие спаду АЧХ фильтра, должны удозлетвоРЯть Условию: с=1 — Н(2«/Тз) (ее. л»=0,15. Это условие с учетом (2.5.27) и равномерного распределения спектра помех 65(ст) =ао приводит к структуре НРФ с равномерной симметричной ИХ, максимизирующей значение (дт 1)12 1-0,5 Уф»май/а!ф Уф мах= л з Ьл ~ = у А/. ( я=(АГ-1)/2 Протяженность ИХ уравнения (/2 1/Тя) Н(/а) = з!п йл/зТ/Н з1п л/»Т=0,85, откуда Не=Я 3(Усе 3). Аналогично для НРФ с симметричной сииусош(альной ИХ решение уравнения Н(/2) созм-'2«/27=0,85 дает Не=3, а У(Р 2,7.
Таким образом, оба фильтра обеспечивают примерно одинаковую эффективность. Определнм Уэ для АФ с перестраиваемым коэффициентом усреднения йе (рис. 2.5.19) на основе НРФ с синусоидальной ИХ, который реализуется значительно проще, чем фильтр с равномерной ИХ. Для двумерного пространственного АФ ИХ Ь, лф (»,1) =Ам аф (г,!)»»/ььлф(г,!). При йея=йе» вЂ” — йе она имеет следующие значения отсчетов в узлах пространственной решетки (изображения ИХ): 104 Ы вЂ” 1, — 1) =Ь( — 1, 1) Ь(1, — 1) =Ы1, 1) =й)Н!б, Ь(0, — 1) =Ь( — 1, 0) ЫО, !) =Ь(1, 0) =0,25йе(1 — 0,5йе), й(0, 0) = (1 — 0,5йе)т, Для пространственного АФ АЧХ Нф (и, о)=(1 — йфз(па лот1) (1 — йф 21па лш!), или в полярных координатах Нф(Т, ф)=(1 — йфз)п лцуз(п1р) (1 — йф5!и' лт)усозф), нф (Т, 0) = нф» (Т, 1Р) = 1 — кф 5(п' лт(Т, (2.5.5) Нф(Т, «/2)=Н „(Т, гр)=1 — йфз!плт)Т, Нф(Т, л/4)=(1 — йфз1п' лт)Т 2 ) . Из (2.5.5) следует, чта ПЧХ в липравлеинях и и у одинаковы, а в диагональном отличается от Нэ и Не„(рис.
2.5.20), причем в полосе яидеотракта 1/221 ((7 йб бб йз аб бг у,/ о ~/ы/ (/2»/ бузу Рис. 2.5.25. АЧХ простраястяенного адаптивного фильтра уназавные характеристики близки 'друг другу Эффек тявнасть прастравственной (внутрикадровой) адаптнвяой фильтрации для элементов аОАгр. (жф-1)/2 (Агф-1)/2 0,5 — Ьт (гт 1т) (2 5 6) 1,— (Мф-!)/2 г--(Мф-1)12 Подставляя в (2.5.5), получаем (рис. 2.5.21) 7 3 9 1 — 5,5 Уф р — — (1 — 2йф+ 4 йфа 4 йф + 6 йф»С .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
