DE2841727B1

DE2841727B1 - Verfahren zur additiven und multiplikativen Stoersignalkompensation und Schaltung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2841727B1
Application number: DE2841727A
Authority: DE
Inventors: Werner Becker; Dieter Dipl-Ing Poetsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1978-09-26
Filing date: 1978-09-26
Publication date: 1979-12-13
Also published as: FR2437752B1; FR2437752A1; GB2034150B; DE2841727C2; JPS5544297A; GB2034150A; US4240103A

Description

tierung der Objektive bzw. Ausleuchtfehler der Lichtquelle bei Filmabtastung, durch Störstellen und Einbrand des Targets von Aufnahmeröhren, durch Kornstruktur und Einbrand der Lichtpunktabtaströhren und durch Empfindlichkeitsvariationen der lichtempfindlichen Bereiche von Halbleitersensoren. Die multiplikativen Störsignale sind proportional zur Belichtung. Allgemein gilt:

E (x, y) =

(x, y) ■ I (x, y) + k_t ■ J₁ (x, y),

IO

wobei E(x,y) das Videosignal als Ortsfunktion der Belichtung, I(x,y)die Belichtung, k\ und ki Konstanten, /i (x, y)das additive Störsignal, h (x, y) das multiplikative Störsignal darstellen.

Bisher war es üblich, durch additive und multiplikative Sägezahn- und Parabelfunktionen einen Teil der Störsignale zu kompensieren. Dieses Verfahren versagt bei komplizierten Störfunktionen, z.B. Einbrand des Targets bzw. der Lichtpunktabtaströhren oder bei Empfindlichkeits-Variationen der lichtempfindlichen Bereiche von Halbleitersensoren.

Eine optimale Lösung des Störproblems ist nur durch Ermittlung der Abweichung jedes einzelnen Bildpunktes vom Sollwert, einer Speicherung dieser Werte und Erzeugung eines derart verfeinerten Korrektursignals gegeben. Das korrigierte Signal würde demnach lauten:

E'(x,y) =

■I(x,y)

-f_x (x,y) - k_t

Das bedeutet, daß eine Division der multiplikativen Komponente und eine Subtraktion der additiven Komponente erfolgen müßte. Nun ist aber in der Praxis die Division breitbandiger analoger Videosignale bisher nicht mit ausreichender Qualität durchzuführen, weil aussteuerungsabhängige Frequenzgangfehler und Störabstandsverschlechterung sowie Temperaturinstabilität sich störend auswirken.

Aus der US-PS 39 19 473 ist ein System bekannt, bei welchem das Videosignal digitalisiert und in den Zeiten, in denen das Videosignal nur Störsignale repräsentiert, in Zeilenrichtung und in Vertikalrichtung in einen Speicher digital abgespeichert wird. Nach D/A-Rückwandlung wird dieses Signal dann vom Eingangssignal während normaler Abtastzeit subtrahiert. Mit diesem Verfahren können aber nur additive Störsignalkomponenten korrigiert werden.

Aus dem BBC-Report 1976/4, insbesondere Fig. 13 auf S. 11, ist es zur Umgehung der breitbandigen Division von Videosignalen weiterhin bekannt, das Videosignal zu digitalisieren, danach zu logarithmieren, davon das Korrektursignal abzuleiten, dieses zu speichern und vom Videosignal zu subtrahieren, das so entstandene Signal einer Antilogarithmierstufe und danach einem D/A-Wandler zuzuführen, an dessen Ausgang das störsignalkompensierte Bildsignal abnehmbar ist. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es durch die Logarithmierung und Delogarithmierung sehr aufwendig und temperaturinstabil ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Videosignal ebenfalls der Logarithmierung und Delogarithmierung unterworfen werden muß und somit zusätzlich verschlechtert wird.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß es weniger aufwendig, temperaturstabil und für breitbandige Signale verwendbar ist, ohne daß das Videosignal dabei verschlechtert wird. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich bzw. wird eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens gekennzeichnet.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem einkanaligen Bildsignalgeber,

Fig.2 ein Blockschaltbild für einen dreikanaligen Bildsignalgeber.

Beschreibung der Erfindung

In dem Blockschaltbild der F i g. 1 liegt an Klemme 1 das von einem Bildsignalgeber abgeleitete Videosignal,

jo welches bezüglich der additiven und multiplikativen Störsignale kompensiert werden soll. Das zu korrigierende Videosignal wird über einen Tiefpaß 2 von 5 MHz an den ersten Eingang 3 einer Subtraktionsstufe 4 geleitet, deren Ausgang 6 mit dem Eingang 7 einer Multiplikationsstufe 8 verbunden ist, an deren Ausgang 9 das korrigierte Videosignal abnehmbar ist. Der Ausgang des Tiefpasses 2 ist außerdem über einen Verstärker 11 an einen Schaltkontakt 12 eines Umschalters 13 angeschlossen. An den zweiten Schaltkontakt 14 des Umschalters 13 ist der Ausgang eines Verstärkers 16 angeschlossen, dessen Eingang mit dem Ausgang 6 der Subtraktionsstufe 4 verbunden ist. Der Umschalter 13 ist mit dem Eingang eines A/D-Wandlers 17 verbunden, an dessen Ausgang ein weiterer Umschalter 18 angeschlossen ist Der Schaltkontakt 19 des Umschalters 18 ist mit einem ersten Speicher 21 verbunden, an dessen Ausgang ein D/A-Wandler 22 angeschlossen ist. Der Ausgang des D/A-Wandlers ist über einen Tiefpaß 23 und einen

so Abschwächer 24 mit dem zweiten Eingang 26 der Subtraktionsstufe verbunden.

Der Schaltkontakt 27 des Umschalters 18 ist über eine Reziprokwertstufe 28 mit einem zweiten Speicher 29 verbunden. Der Ausgang des zweiten Speichers ist an einen D/A-Wandler 31 angeschlossen, dessen Ausgang über einen Tiefpaß 32 und einen Abschwächer 33 an den zweiten Eingang 34 der Multiplikationsstufe 8 angeschlossen ist.
Bei der additiven Störsignalkompensation wird vom Signalwert »Bildschwarz« des Videosignals, indem z. B. der Lichtstrom durch Abdeckung des Bildfensters bzw. des Objektivs einer Fernsehkamera unterbrochen wird, für alle Bildpunkte ein Signal abgeleitet, welches nur noch die additiven Störsignale enthält Dieses Signal wird nach Durchlauf des Tiefpasses 2 dem Verstärker 11 zugeführt, in welchem es derart verstärkt wird, daß der volle Dynamikbereich des nachfolgenden Speichers 21 und des A/D-Wandlers 17 ausgenutzt wird. Über den

Umschalter 13 wird das verstärkte Signal dem A/D-Wandler 17 zugeführt, an dessen Ausgang ein digitalisiertes Störsignal abnehmbar ist. Dieses digitalisierte Störsignal wird über den Umschalter 18 im ersten Speicher 21 abgespeichert.

Bei Normalbetrieb des Bildsignalgebers wird dieser im Speicher 21 gespeicherte Wert mit Hilfe eines Zählers 36, welchem H- und V-frequente Impulse zugeführt werden, synchron zur Abtastung des Bildsignalgebers aus dem Speicher ausgelesen. Dieses Signal wird nach D/A-Wandlung im Wandler 22 über den Tiefpaß 23 an den Abschwächer 24 geführt, in welchem eine Pegelreduzierung zur Anpassung an den Pegel des Videosignals stattfindet. Dieses Signal wird über den Eingang 26 der Subtraktionsstufe 4 zugeführt und vom Videosignal subtrahiert. Am Ausgang 6 der Subtraktionsstufe 4 ist dann ein Videosignal ohne additive Störkomponente abnehmbar.

Zur Ermittlung und Kompensation der multiplikativen Störkomponente erfolgt die Abtastung im Bildsignalgeber bei offenem Bildfenster bzw. bei Abtastung einer weißen Vorlage mit etwa 100% Pegel. Dieser Signalwert wird am Ausgang der Subtraktionsstufe 4 abgenommen und dem Verstärker 16 zugeführt. Das zu dem og. Zwecke ebenfalls verstärkte Signal wird über den Umschalter 13 zum A/D-Wandler 17 geführt, in welchem es digitalisiert wird. Über den Umschalter 18 wird es an die Reziprokwertstufe 28 angelegt. Die darin erzeugte Reziprokfunktion des digitalisierten Störsignals wird dann in dem Speicher 29 abgespeichert. Die Reziprokwertstufe 28 kann auch nach dem Speicher 29 angeordnet sein, so daß die Reziprokfunktion erst beim Auslesen des Speichers 29 erzeugt wird.

Bei Normalbetrieb des Bildsignalgebers wird dann der Speicher 29 synchron zur Abtastung mittels des Zählers 36 ausgelesen und das Signal nach D/A-Wandlung durch den Wandler 31 über den Tiefpaß 32 dem Abschwächer 33 zugeführt. Hier erfolgt ebenfalls wieder eine Verstärkungsanpassung an das Videosignal. Danach wird dieses Signal dem Eingang 34 der Multiplikationsstufe 8 zugeführt und mit dem Videosignal multipliziert. Am Ausgang 9 der Multiplikationsstufe 8 ist dann ein störsignalkompensiertes Videosignal abnehmbar. Als Multiplikationsstufe können bekannte Multiplizierer, insbesondere Vierquadranten-Multiplizierer, eingesetzt werden, welche stabil arbeiten und die Bandbreite sowie den Störabstand des Videosignals nicht negativ beeinflussen.

In F i g. 2 ist ein Blockschaltbild eines dreikanaligen RGB-Systems, also beispielsweise die Signalkanäle einer Farbfernsehkamera dargestellt. In dieser Figur sind zum besseren Verständnis für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 benutzt worden. Dabei werden die Blöcke 37, 37', 37", welche den Tiefpaß 2 und die Verstärker 11 und 16 sowie den Umschalter 13 umfassen, dreifach benötigt. Ebenso werden jeweils drei Speicher 21,21', 21" sowie 29,29', 29" und die danach folgenden Schaltungen mit D/A-Wandler 22 bzw. 31, Tiefpaß 23 bzw. 32, Abschwächer 24 bzw. 33 und Subtraktionsstufen 4 sowie Multiplikationsstufe 8 dreifach benötigt. Dagegen braucht der A/D-Wandler 17 nur einmal vorhanden zu sein, weil die Störsignale der einzelnen Kanäle zeitlich nacheinander ermittelt werden können, z. B. zeilenweise oder vollbildweise. Zur Umschaltung des A/D-Wandlers 17 auf die einzelnen Kanäle ist ein Umschalter 38 vorgesehen, dessen Schaltpunkt 39 an den ersten Kanal (Rot), dessen Schaltpunkt 40 an den zweiten Kanal (Grün) und dessen Schaltpunkt 41 an den dritten Kanal (Blau) angeschlossen ist. Ein weiterer Umschalter 42 ist zwischen dem Umschalter 18 und den Speichern 21,21', 21" für die entsprechenden Kanäle angeordnet. Ein weiterer Umschalter 43 ist zwischen der Reziprokwertstufe 28 und den Speichern 29, 29', 29" für die entsprechenden Kanäle vorgesehen. Die Funktionsweise dieser dreikanaligen Schaltung entspricht der in F i g. 1 beschriebenen einkanaligen Schaltung. An den Ausgangsklemmen 9 bzw. 9' bzw. 9" ist dann das jeweils störsignalkompensierte Videosignal Rot bzw. Grün bzw. Blau abnehmbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur additiven und multiplikativen Störsignalkompensation eines von einem Bildsignalgeber erzeugten Videosignals, wobei ein Korrektursignal für die additive Störsignal-Kompensation gebildet wird, indem vom Signalwert »Bildschwarz« des Videosignals (z.B. bei unterbrochenem Lichtstrom) für alle Bildpunkte ein Signal abgeleitet, gespeichert und synchron zum zu korrigierenden Videosignal ausgelesen wird, und das. so gebildete Korrektursignal vom Videosignal subtrahiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Korrektursignal für die multiplikative Störsignalkompensation gebildet wird, indem vom Signalwert »Bildweiß« des Videosignals (z.B. bei Abtastung einer Weißfläche) für alle Bildpunkte ein Signal abgeleitet, dessen Reziprokwert gebildet, gespeichert und synchron zum zu korrigierenden Videosignal ausgelesen wird, und daß das so gebildete Korrektursignal mit dem Videosignal multipliziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Signalwerten »Bildschwarz« und »Bildweiß« abgeleiteten Signale zunächst digitalisiert und danach gespeichert werden, und daß die ausgelesenen Signale A/D-gewandelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Signalwerten »Bildschwarz« und »Bildweiß« abgeleiteten Signale sequentiell digitalisiert und parallel ausgelesen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Signalwerten »Bildschwarz« und »Bildweiß« abgeleiteten Signale vor der Speicherung derart verstärkt werden, daß der volle Dynamikbereich des Speichers und gegebenenfalls A/D-Wandlers ausgenutzt wird.

5. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Subtraktionsstufe (4) vorgesehen ist, an deren ersten Eingang (3) das zu korrigierende Videosignal anliegt, daß ein erster Speicher (21) vorgesehen ist, an dessen Eingang das dem Signalwert »Bildschwarz« entsprechende Signal anliegt und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang (26) der Subtraktionsstufe (4) verbunden ist, daß die Steuereingänge des Speichers (21) an die Ausgänge von horizontal- und/oder vertikalfrequenten Zählern (36) angeschlossen sind, daß eine Multiplikationsstufe (8) vorgesehen ist, deren erster Eingang (7) mit dem Ausgang (6) der Subtraktionsstufe (4) verbunden ist, daß eine Reziprokwertstufe (28) vorgesehen ist, deren Eingang mit dem Ausgang der Subtraktionsstufe (4) verbunden ist, daß ein zweiter Speicher (29) zur Speicherung des dem Signalwert »Bildweiß« entsprechenden Signals vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem Ausgang der Reziprokwertstufe (28) verbunden ist, daß die Steuereingänge des zweiten Speichers (29) an die Ausgänge der horizontal- und/oder vertikalfrequenten Zähler (36) angeschlossen sind, daß der Ausgang des zweiten Speichers an den zweiten Eingang (34) der Multiplikationsstufe (8) angeschlossen ist, und daß das korrigierte Videosignal am Ausgang (9) der Multiplikationsstufe (8) abnehmbar ist.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Eingänge des ersten (21) bzw. zweiten Speichers (29) über einen ersten horizontal- oder vertikalfrequenten Umschalter (18) an den Ausgang eines A/D-Wandlers (17) angeschlossen sind, dessen Eingang über einen zweiten horizontal- und/oder vertikalfrequenten Umschalter (13) mit jeweils dem ersten Eingang der Subtraktionsstufe (4) bzw. Multiplikationsstufe (8) verbunden ist, daß die Ausgänge der Speicher (21, 29) über je einen D/A-Wandler (22, 31) mit jeweils dem zweiten Eingang (26, 34) der Subtraktionsstufe (4) bzw. der Multiplikationsstufe (8) verbunden sind.

7. Schaltung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Umschalter (13) und jeweils dem ersten Eingang (3, 7) der Subtraktionsstufe (4) bzw. Multiplikationsstufe (8) je ein Verstärker (11,16) angeordnet ist, und daß zwischen Ausgang jedes D/A-Wandlers (22,31) und jeweils dem zweiten Eingang (26, 34) der Subtraktionsstufe (4) bzw. Multiplikationsstufe (8) je ein Abschwächer (24,33) angeordnet ist.

8. Schaltung zur Störsignal-Kompensation in mehr als einem Video-Signalkanal, insbesondere bei Farbfernseh-Bildsignalgebern, nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Anzahl der Video-Signalkanäle (R, G, B) entsprechende Anzahl von ersten (21, 21', 21") und zweiten Speichern (29, 29', 29"), D/A-Wandlern (22, 22', 22" bzw. 31, 31', 31"), Verstärkern (11, 11', 11", 16, 16', 16") und Abschwächern (24,24', 24", 33,33', 33") vorgesehen ist, daß zwischen den Verstärkern (11, 11', 11", 16, 16', 16") und den Speichern (21,21', 21", 29,29', 29") nur ein A/D-Wandler (17) vorgesehen ist, dessen Eingang an einen dritten Umschalter (38) für die verschiedenen Videosignalkanäle (R, G, B) angeschlossen ist und dessen Ausgang mit dem ersten Umschalter (18) verbunden ist, daß zwischen dem ersten Umschalter (18) und den Speichern (29, 29', 29") für die Korrektur der multiplikativen Störsignal-Kompensation nur eine Reziprokwertstufe (28) vorgesehen ist, deren Eingang an dem ersten Umschalter (18) und deren Ausgang an einem vierten Umschalter (43) angeschlossen ist, welcher mit den Speichern (29, 29', 29") verbunden ist und daß der erste Umschalter (18) außerdem direkt über einen fünften Umschalter (42) mit den Speichern (21, 21', 21") für die Korrektur der additiven Störsignale verbunden ist.

Stand der Technik

Bei Bildsignalgebern, beispielsweise Fernsehkameras und Fernsehfilmabtastern mit Bildaufnahmeröhren oder Halbleitersensoren bzw. Lichtpunktabtaster, entstehen störende, dem Nutzbildsignal teils additiv, teils multiplikativ überlagerte Störsignale sowohl im horizontalfrequenten als auch im vertikalfrequenten Bereich. Die additiven Störsignale werden durch Verunreinigungen im Target der Aufnahmeröhren und Störstellen im Kristall von Halbleitersensoren verursacht. Diese Störungen sind besonders in dunklen Bildteilen sichtbar und beeinflussen den Dunkelstrom. Multiplikative Störsignale werden vor allem verursacht durch Vignet-

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