DE3709068A1 - Anordnung zur adaptiven medianfilterung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Systeme zur adaptiven Me­ dianfilterung.

Fortentwicklungen in der Bildverarbeitungstechnik haben es möglich gemacht, Bilder in verschiedenster Form zu verarbeiten. Eine Photographie beispielsweise kann als eine zweidimensionale Matrix von Bildpunkten oder "Proben" verarbeitet werden. Ein Videosignal, wie es z.B. von einer Fernsehkamera geliefert wird, kann als eine dreidimensio­ nale Matrix von Proben verarbeitet werden, wobei die drit­ te Dimension die Zeit ist und Bewegungen im Bild repräsen­ tiert. Ein Filter-Algorithmus, der beim Verarbeiten sol­ cher Bilder angewandt werden kann, ist die sogenannte Medianfilterung.

Ein Medianfilter reduziert impulsartiges Rauschen in je­ der Art von Signalen, besonders effektiv ist aber sein Einsatz zur Verminderung von Impulsrauschen in einem Bild. Solches Rauschen kann z.B. verursacht werden durch einen Kratzer in einer Photographie oder einen Ausfall im Nach­ richtenkanal, über den das Videosignal übertragen wird. Ränder oder Ecken, die in einem Bild existieren, werden durch ein Medianfilter hingegen nicht beeinträchtigt. In bekannten Medianfiltern wird die jeweils laufende Probe (d.h. die gerade der Filterung unterworfene Probe) durch eine Probe ersetzt, die den Medianwert der Werte einer Men­ ge von Proben hat, welche die betreffende laufende Probe und eine Anzahl umliegender Proben umfaßt.

Eine verbesserte Form des vorstehend beschriebenen Median­ filter-Algorithmus besteht darin, die den Medianwert auf­ weisende Probe wahlweise nur dann an die Stelle der lau­ fenden Probe zu setzen, wenn der Wert der laufenden Probe außerhalb vorbestimmter Schwellen liegt. Ein solcher Al­ gorithmus ist z.B. in einer Arbeit von Scollar u.a. mit dem Titel "Image Enhancement Using the Median and Inter­ quartile Distance" beschrieben (erschienen in Computer­ vision, Graphics and Image Processing, Band 25, 1984, Seiten 236-251). Im einzelnen wird bei diesem Beispiel die Differenz zwischen dem Wert der laufenden Probe und dem Medianwert mit einer Größe verglichen, die gleich einer Konstanten mal dem sogenannten Interquartilabstand ist. Als "Interquartilabstand" bezeichnet man die Diffe­ renz zwischen dem oberen und dem unteren Viertelswert (Quartil). Ist die Differenz zwischen dem Wert der lau­ fenden Probe und dem Medianwert größer als die Interquar­ tilabstands-Funktion, dann wird die laufende Probe durch die Probe ersetzt, die den Medianwert hat. In der genann­ ten Arbeit wird dieser Algorithmus für vorteilhaft gehal­ ten, weil er "lokalem Kontrast in den Daten Rechnung trägt und weil scharfe Ränder fast überhaupt nicht verwischt werden . . .".

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die bekannte Medianfilterung weiter zu verbessern. Diese Auf­ gabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 beschriebene Filtersystem gelöst. Vorteilhafte Ausgestal­ tungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn­ zeichnet.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich eine weitere Verbesserung erzielen läßt, wenn man für den Me­ dianfilter-Algorithmus zusätzlich zu den kontrastbezogenen Kriterien, wie sie in der oben genannten Arbeit beschrieben sind, noch Kriterien benutzt, die in keiner Beziehung zum Bild stehen. Da einer der Hauptvorteile eines Medianfil­ ters die Fähigkeit zum Dämpfen des Impulsrauschens ist, dürfte es eine Verbesserung bedeuten, wenn man den Betrieb des adaptiven Medianfilters abhängig von der relativen Dich­ te des Impulsrauschens im zu filternden Signal modifiziert. Eine gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aus­ gebildete Anordnung enthält eine Quelle für ein Eingangs­ signal, das möglicherweise Rauschen enthält, und eine Ein­ richtung zur Erzeugung einer Vielzahl von Abfrageproben, die das Signal repräsentieren. Ein adaptives Medianfilter filtert diese Proben abhängig von einem Steuersignal. Eine Rausch-Schätzeinrichtung schätzt die relative Dichte des Rauschens im abgefragten Signal. Ein Steuersignalgenerator erzeugt das Steuersignal, das dem adaptiven Medianfilter abhängig von der geschätzten Rauschdichte zugeführt wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines adaptiven Median­ filtersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Er­ findung;

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines adaptiven Median­ filters, das im System nach Fig. 1 verwendet werden kann;

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines M-telswerterzeu­ gers, der im Medianfilter nach Fig. 2 verwendet werden kann;

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer alternativen Aus­ führungsform eines adaptiven Medianfiltersystems nach der vorliegenden Erfindung.

Gemäß der Fig. 1 wird das Eingangssignal, das der Median­ filterung zu unterwerfen ist und z.B. ein Videosignal aus dem Eingangsteil eines Fernsehempfängers (nicht darge­ stellt) sei, an einen Eingangsanschluß 5 gelegt. Der Ein­ gangsanschluß 5 ist mit einem Probenerzeuger 10 und einer Rausch-Schätzeinrichtung 30 verbunden. Der Probenerzeuger 10 erzeugt eine Vielzahl von Proben, bestehend aus einer "laufenden" Probe (d.h. die gerade der Filterung unter­ worfene Probe), die einen gegebenen Punkt im verarbeite­ ten Bild darstellt, und aus anderen Proben, die Punkte in der Umgebung dieses gegebenen Punktes darstellen. Alle diese Proben werden auf zugeordnete Daten-Eingangsanschlüs­ se eines adaptiven Medianfilters 20 gekoppelt. Das adapti­ ve Medianfilter 20 erzeugt an einem Ausgangsanschluß ein mediangefiltertes Ausgangssignal. Ein Ausgang der Rausch- Schätzeinrichtung 30 ist mit einem Eingang eines Steuer­ signalgenerators 40 verbunden, der an einem Ausgang ein Steuersignal erzeugt, das auf einen Steuereingang des adaptiven Medianfilters 20 gegeben wird.

Im Betrieb erzeugt der Probenerzeuger 10 Versionen des vom Anschluß 5 kommenden Eingangssignals, welche einen jeweils laufenden und umgebende Punkte darstellen. In ei­ nem System, wo das Eingangssignal ein Videosignal ist, kann der Probenerzeuger 10 eine angezapfte Verzögerungs­ leitung sein, die neben der jeweils laufenden Probe zuge­ hörige umgebende Proben liefert, die der laufenden Probe benachbart sind. Diese Nachbarschaft kann entweder verti­ kal oder horizontal oder zeitlich sein, oder irgendeine Kombination davon. Das adaptive Medianfilter 20 koppelt selektiv entweder die laufende Probe oder eine Probe, die den Medianwert der laufenden und der umgebenden Proben hat, zum Filterausgang. Die Entscheidung darüber, ob die laufende Probe durch eine Medianwertprobe zu ersetzen ist, erfolgt abhängig von den Werten der Eingangsproben und vom Steuersignal, das dem adaptiven Medianfilter 20 angelegt wird.

Die Rausch-Schätzeinrichtung 30 wertet das am Eingangsan­ schluß 5 zugeführte Eingangssignal aus, um die relative Dichte des Rauschens im Eingangssignal zu bestimmen. Da das adaptive Medianfilter besonders nützlich für die Dämp­ fung von Impulsrauschen ist, kann die Rausch-Schätzeinrich­ tung 30 z.B. die relative Dichte des Impulsrauschens im Eingangssignal erfassen. Die Rausch-Schätzeinrichtung 30 kann einen Schwellendetektor aufweisen, der immer dann einen Impuls erzeugt, wenn das Eingangssignal die einen Rauschimpuls diskriminierenden Schwellen überschreitet, und einen rückstellbaren Zähler, der die Anzahl von Im­ pulsen über ein vorbestimmtes Zeitintervall zählt.

Das Steuersignal wird vom Steuersignalerzeuger 40 abhän­ gig von der Dichte des Impulsrauschens erzeugt, um das Impulsrauschen vollständiger zu dämpfen, ohne die im Sig­ nal übertragene Nutzinformation zu beeinträchtigen. Der Steuersignalgenerator 40 kann z.B. ein Decoder sein, der Steuersignale mit verschiedenen Werten erzeugt, die ver­ schiedenen Bereichen geschätzter Rauschdichte entsprechen. In einer digitalen Ausführungsform kann dieser Decoder ein vorprogrammierter Digitalspeicher sein.

Die Fig. 2 zeigt ein adaptives Medianfilter 20, das in der Anordnung nach Fig. 1 benutzt werden kann. Gemäß der Fig. 2 werden Proben, die vom Probenerzeuger 10 der Fig. 1 kommen, auf Dateneingänge eines sogenannten "M-telswerterzeugers" 21 gegeben. Das Steuersignal vom Steuersignalgenerator 40 wird auf einen Steuereingang des M-telswerterzeugers 21 ge­ koppelt. Der M-telswerterzeuger 21 liefert an drei Daten­ ausgängen jeweils eine Probe, von denen die eine den obe­ ren M-telswert, eine andere den Medianwert und eine dritte den unteren M-telswert hat. Die Proben mit dem oberen und dem unteren M-telswert werden auf jeweils einen zugehöri­ gen Eingang einer Subtrahierschaltung 23 gegeben. Der Aus­ gang der Subtrahierschaltung 23 ist über einen Funktions­ generator 26 mit einem ersten Eingang eines Vergleichers 27 gekoppelt. Die laufende Probe (am Eingang des M-tels­ werterzeugers 21) und die Medianwert-Ausgangsprobe werden an zugehörige Eingänge einer Subtrahierschaltung 25 ge­ legt. Der Ausgang der Subtrahierschaltung 25 ist über ei­ nen Absolutwertgenerator 28 mit einem zweiten Eingang des Vergleichers 27 gekoppelt. Der Ausgang des Vergleichers 27 führt zu einem Steuereingang eines Multiplexers 29. Ein erster Dateneingang des Multiplexers 29 ist zum Emp­ fang der Medianwertprobe vom M-telswerterzeuger 21 ange­ schlossen. Ein zweiter Dateneingang des Multiplexers 29 empfängt die laufende Probe vom Eingang des M-telswert­ erzeugers 21. Der Datenausgang des Multiplexers 29 lie­ fert die mediangefilterte Ausgangsprobe.

Der Ausdruck "M-telswert" ist eine allgemeine Bezeichnung für den Wert einer Probe, die eine bestimmte Relativposi­ tion in einer Liste einnimmt, welche eine Vielzahl von Proben, geordnet nach ihren Werten, enthält. Der Median­ wert, der obere Viertelswert und der untere Viertelswert sind Spezialfälle von M-telswerten, sie bedeuten die Wer­ te an denjenigen Positionen, die sich beim Durchlaufen der geordneten Liste auf halbem Wege bzw. bei drei Vierteln des Weges bzw. bei einem Viertel des Weges befinden.

Im Betrieb sortiert der M-telswerterzeuger 21 die Ein­ gangsproben, um eine geordnete Liste von Proben zu bilden. Die mittlere Probe aus dieser geordneten Liste hat den Medianwert und wird am Medianwert-Ausgang erzeugt. An den Ausgängen für den oberen und den unteren M-telswert werden Proben von zwei anderen Positionen der geordneten Liste geliefert. Welche speziellen Positionen der geordneten Liste für den oberen und den unteren M-telswert jeweils ausgewählt werden, wird durch das Steuersignal bestimmt.

In einer Arbeit von Demassieux u.a. mit dem Titel "The LSI Architecture for a One-Chip Video Median Filter" (veröffentlicht in Proceedings IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, 1985, Band 3, Seiten 1001-1004) ist ein Beispiel für eine digitale Aus­ führungsform eines Medianfilters beschrieben. Dieses Fil­ ter enthält eine Sortiereinrichtung bestehend aus einer Anordnung von zehn 8-Bit-Vergleichern, die fünf 8-Bit- Proben in eine geordnete Liste sortieren, aus der bei je­ der Taktperiode ein Medianwert und ein oberer und ein unterer M-telswert genommen werden können.

Die Subtrahierschaltung 23 subtrahiert den unteren M-tels­ wert vom oberen M-telswert. Die Differenz ist der sogenann­ te "M-telswertabstand" (man könnte diesen Abstand auch als InterMtilabstand bezeichnen, analog zur Wortbildung "In­ terquartilabstand"). Im Funktionsgenerator 26 wird eine Funktion des M-telswertabstandes berechnet. In der weiter oben genannten Arbeit von Scollar u.a. beispielsweise ist als Funktion die Multiplikation des InterquartiIabstandes mit einer Konstanten beschrieben.

Es können auch andere Funktionen des M-telswertabstandes vorteilhaft sein. So kann z.B. ein fester Wert erzeugt werden, oder eine lineare Funktion des M-telswertabstandes. Eine solche Funktion ist einhalb mal M-telswertabstand plus eine Konstante. In einer digitalen Ausführungsform kann die Funktion in einen programmierbaren Festwertspei­ cher (PROM) vorprogrammiert sein, dessen Adresseneingänge mit dem Ausgang der Subtrahierschaltung 23 und dessen Da­ tenausgänge mit dem Vergleicher 27 verbunden sind.

Die Funktion des M-telswertabstandes kann auch abhängig vom Steuersignal adaptiv gemacht werden, wie es gestrichelt in Fig. 2 angedeutet ist. Welche spezielle Funktion des M-telswertabstandes gewählt wird, hängt vom Wert des Steuer­ signals ab. In einer digitalen Ausführungsform, die einen programmierbaren Festwertspeicher enthält, kann das Steuer­ signal an weitere Adresseneingänge des Speichers gelegt werden, in den alle möglichen Funktionen einprogrammiert worden sind.

Die Ausgangsgröße der Subtrahierschaltung 25 ist die Dif­ ferenz zwischen dem Medianwert und der laufenden Probe. Der Absolutwertgenerator 28 erzeugt den Betrag der Diffe­ renz, im folgenden als "Medianabstand der laufenden Probe" bezeichnet. Dieser Abstand wird im Vergleicher 27 mit dem Wert der Funktion des M-telswertabstandes verglichen. Falls der Medianabstand der laufenden Probe größer ist als der bearbeitete M-telswertabstand, hat das Ausgangssignal Co des Vergleichers 27 einen ersten Zustand, andernfalls ist es in einem zweiten Zustand. Wenn das Signal Co im ersten Zustand ist, koppelt der Multiplexer 29 die Medianwertpro­ be vom M-telswerterzeuger 21 zum Filterausgang. Ist das Signal Co im zweiten Zustand, dann koppelt der Multiplexer die laufende Probe zum Filterausgang.

Dieses System kann als Standard-Medianfilter ausgebildet sein, in welchem jede Probe durch eine den jeweiligen Me­ dianwert aufweisende Probe ersetzt wird. Falls die Aus­ gangsgröße des Funktionsgenerators 26 einen so kleinen Wert hat, daß der Medianabstand jeder laufenden Probe immer größer ist als dieser Wert (z.B. Null), dann wird die Medianwertprobe immer an die Stelle der laufenden Pro­ be gesetzt. Umgekehrt kann die Medianfilterung ausgeschal­ tet werden, wenn der Funktionsgenerator 26 einen so großen Wert liefert, daß bei keiner laufenden Probe der Median­ abstand größer ist als dieser Wert. In diesem Fall wird vom Multiplexer 29 stets die laufende Probe durchgelassen.

Der M-telswertabstand ist ein Maß für den Kontrast des Bildes am Ort der laufenden Probe. Bei hohem Kontrast ist der M-telswertabstand groß, und umgekehrt. Wenn der Kon­ trast am Ort der laufenden Probe hoch ist, dann muß die laufende Probe relativ weit vom Medianwert abweichen, be­ vor sie durch den Medianwert ersetzt wird. Wenn anderer­ seits der Kontrast am Ort der laufenden Probe relativ ge­ ring ist, dann braucht die laufende Probe nur relativ we­ nig vom Medianwert abzuweichen, bevor sie durch den Median­ wert ersetzt wird. Ein solches Medianfilter ist also adaptiv und arbeitet abhängig vom örtlichen Kontrast des Bildes im Bereich der laufenden Probe.

Im vorliegenden Fall bringt das vom Steuersignalgenerator 40 der Fig. 1 gelieferte Steuersignal den M-telswerter­ zeuger 21 dazu, verschiedene obere und untere M-telswerte zu erzeugen. Wenn z.B. die Rauschdichte relativ hoch ist, dann können der obere und der untere M-telswert so gewählt werden, daß sie relativ nahe am Medianwert liegen. Der M-telswertabstand ist in diesem Fall also kleiner, und die laufende Probe braucht nur relativ wenig vom Median­ wert abzuweichen, bevor sie durch die Medianwert-Probe ersetzt wird. Bei höherer Rauschdichte besteht also die Tendenz, mehr Proben mit dem Medianwert einzusetzen. Wenn andererseits die Rauschdichte relativ niedrig ist, dann können der obere und der untere M-telswert so gewählt wer­ den, daß sie weiter weg vom Medianwert liegen. In diesem Fall ist der M-telswertabstand größer, und die laufende Probe muß relativ weit vom Medianwert abweichen, bevor sie durch die Medianwert-Probe ersetzt wird. Hierdurch wird erreicht, daß bei niedriger Rauschdichte die Tendenz besteht, weniger Proben mit dem Medianwert einzusetzen. Im Falle sehr geringer Rauschdichte kann es ferner vor­ teilhaft sein, das Medianfilter vollständig auszuschalten, und zwar durch geeignete Wahl der im Funktionsgenerator 26 benutzten Funktion, wie es weiter oben beschrieben wurde.

Die Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform des in Fig. 2 dargestellten M-telswerterzeugers 21. Gemäß der Fig. 3 werden die Eingangsproben auf zugeordnete Eingänge einer Sortiereinrichtung 22 gekoppelt. Die Sortiereinrichtung 22 kann so ausgebildet sein, wie es in der weiter oben erwähn­ ten Arbeit von Demassieux u.a. beschrieben ist. Die Sortier­ einrichtung 22 liefert an zugeordneten Ausgängen die der Größe nach geordnete Liste der Werte der Eingangsproben. So wird z.B. eine Probe, die den größten Wert der Eingangs­ proben hat, am obersten Ausgang geliefert, während eine Probe, die den kleinsten Wert der Eingangsproben hat, am untersten Ausgang geliefert wird. Eine Multiplexerschal­ tung 24 ist mit einzelnen Dateneingängen an zugeordnete Ausgänge der Sortiereinrichtung 22 angeschlossen. In der Multiplexerschaltung 24 ist der die mittlere Probe lie­ fernde Ausgang der Sortiereinrichtung 22 mit dem Median­ wert-Ausgang dieser Schaltung verbunden (wie mit der ge­ strichelten Linie angedeutet). Der den oberen M-telswert liefernde Ausgang der Multiplexerschaltung 24 wird ab­ hängig vom Steuersignal mit einem ausgewählten Exemplar der Eingänge der Multiplexerschaltung 24 verbunden. Der für den unteren M-telswert vorgesehene Ausgang der Mul­ tiplexerschaltung 24 wird, ebenfalls abhängig vom Steuer­ signal, mit einem anderen Exemplar der Eingänge der Mul­ tiplexerschaltung 24 gekoppelt.

Die Multiplexerschaltung 24 kann z.B. eine Direktverbin­ dung von ihrem Medianwert-Eingang zu ihrem Medianwert- Ausgang aufweisen und zwei Multiplexer enthalten, von de­ nen der eine den für den oberen M-telswert vorgesehenen Ausgang und der andere den für den unteren M-telswert vor­ gesehenen Ausgang mit jeweils einem gewählten Exemplar der Eingänge der Multiplexerschaltung koppelt und deren jeder das Steuersignal vom Steuereingang empfängt.

In der Anordnung nach Fig. 2 erzeugt der Vergleicher 27 ein Signal Co mit dem Logikwert "1" immer dann, wenn die laufende Probe durch die Medianwert-Probe ersetzt werden soll. Das Ausgangssignal Co des Vergleichers 27 zeigt also an, daß die laufende Probe eventuell einen Rauschimpuls darstellt, der ersetzt werden sollte. Dieses Signal kann dazu benutzt werden, die relative Dichte des Impulsrau­ schens im Eingangssignal dadurch zu schätzen, daß man die Anzahl des Auftretens von Impulsrauschen in einem Zeit­ intervall feststellt. Das Signal Co kann auf einen dies­ bezüglichen Ausgang gegeben werden, wie es gestrichelt in der Fig. 2 angedeutet ist.

Die Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform eines adaptiven Medianfilters, das gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Elemente, die in der Fig. 4 mit den gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 bezeichnet sind, entsprechen einander und arbeiten in der gleichen Weise. Gemäß der Fig. 4 wird ein Eingangssignal, das vom Eingangsanschluß 5 kommt, auf einen Probenerzeuger 10 gekoppelt. Der Probenerzeuger 10 liefert eine Vielzahl von Proben an das als Block 20′ dargestellte adaptive Me­ dianfilter. Dieses Filter 20′ liefert an gesonderten Aus­ gängen ein mediangefiltertes Ausgangssignal und ein Signal Co, wobei letzteres wie im weiter oben beschriebenen Fall anzeigt, daß ein Rauschimpuls erfaßt worden ist. Das Sig­ nal Co wird auf einen Eingang einer Rausch-Schätzeinrich­ tung 50 gegeben. Ein zweiter Eingang dieser Einrichtung empfängt ein Synchronisiersignal. Die Rausch-Schätzein­ richtung 50 liefert an einem Ausgang einen Schätzwert für die im Eingangssignal gefühlte relative Impulsdichte. Die­ ses Schätzwertsignal wird an einen Eingang eines Steuer­ signalgenerators 40 gelegt, der ein Steuersignal an einen dafür vorgesehenen Steuereingang des adaptiven Medianfil­ ters 20′ legt.

Wenn das Signal am Eingangsanschluß 5 z.B. ein zusammen­ gesetztes Videosignal (Videosignalgemisch) darstellt, dann gibt es in diesem Signal während des Vertikalsynchronin­ tervalls Zeitintervalle, in denen das Signal einen vorbe­ stimmten Pegel hat. Das an die Rausch-Schätzeinrichtung 50 gelegte Synchronisiersignal kann z.B. die Vertikalsynchron­ komponente des Videosignalgemischs sein. Werden während des Zeitintervalls, in dem das Signal voraussetzungsgemäß den vorbestimmten Pegel hat, irgendwelche Impulse vom Sig­ nal Co angezeigt, dann ist anzunehmen, daß diese Impulse durch Rauschen verursacht sind. Die Rausch-Schätzeinrich­ tung 50 zählt die Anzahl der Impulse, die das Signal Co des adaptiven Medianfilters 20′ während des Vertikalsyn­ chronintervalls anzeigt. Je höher dieser Zählwert ist, desto höher ist die relative Dichte des Rauschens. Die Rausch-Schätzeinrichtung 50 kann z.B. ein torgesteuerter oder getasteter Digitalzähler sein. Am Beginn des Verti­ kalsynchronintervalls wird der Zähler zurückgesetzt, und sein Zählbetrieb wird eingeschaltet. Am Ende des Vertikal­ synchronintervalls wird der Zählbetrieb ausgeschaltet, und der resultierende Zählwert wird am Ausgangsanschluß der Rausch-Schätzeinrichtung 50 festgehalten ("verriegelt").

Das Resultat der Impulszählung während des Vertikalsyn­ chronintervalls ist das Eingangssignal für den Steuersig­ nalgenerator 40, der daraufhin das Steuersignal erzeugt, um die beiden M-telswerte (oberer und unterer M-telswert) auszusuchen, die dazu verwendet werden, die im adaptiven Medianfilter benutzten Schwellen zu bestimmen. Wie weiter oben beschrieben, wird im Falle hoher Rauschdichte das Steuersignal so bemessen, daß M-telswerte gewählt werden, die relativ nahe am Medianwert liegen. Im Falle geringer Rauschdichte werden M-telswerte gewählt, die weiter weg vom Medianwert liegen.

Es sei erwähnt, daß die in Fig. 4 gezeigte Anordnung dazu verwendet werden kann, das Impulsrauschen ohne Durchführung irgendeiner Filterung zu schätzen. Eine entsprechende An­ ordnung würde als Ausgangssignal die geschätzte Dichte des Impulsrauschens von der Rausch-Schätzeinrichtung 50 liefern, wie es gestrichelt in Fig. 4 angedeutet ist. Es kann zweckmäßig sein, die Dichte des Impulsrauschens zu allen Zeiten zu schätzen. In einem solchen Fall wäre kein Synchronisiersignal für die Rausch-Schätzeinrichtung 50 erforderlich. Ferner kann es zweckmäßig sein, eine Anzeige dafür zu liefern, daß ein Impuls vorhanden ist. In diesem Fall wird das Signal Co vom adaptiven Medianfilter 20′ an einem gesonderten Ausgangsanschluß geliefert, wie es eben­ falls gestrichelt angedeutet ist.

Vorstehend wurden verschiedene Ausführungsformen in Ver­ bindung mit einem Videosignalgemisch erläutert. Es sei jedoch hervorgehoben, daß sich mit Hilfe des vorstehend beschriebenen adaptiven Medianfiltersystems jedes belie­ bige Signal, das Impulsrauschen unterworfen sein kann, mit Vorteil filtern läßt. Die Erfindung kann in Daten­ systemen realisiert werden, die mit kontinuierlichen In­ formationssignalen oder mit Datensignalen arbeiten, die in Form abgefragter Proben vorliegen. Im letzteren Fall können die Proben entweder Analogform oder Digitalform haben.

Claims (8)

1. Anordnung zur adaptiven Medianfilterung, gekennzeich­ net durch:
eine Quelle für ein Eingangssignal (5), das mögli­ cherweise Rauschen enthält;
eine auf das Eingangssignal ansprechende Einrichtung (10) zur Erzeugung aufeinanderfolgender Gruppen von Proben, die das Eingangssignal repräsentieren;
eine Einrichtung (20) zur adaptiven Medianfilterung der Proben abhängig von einem Steuersignal;
eine auf das Eingangssignal ansprechende Einrichtung (30) zum Schätzen der relativen Dichte des Rauschens;
eine auf die geschätzte Rauschdichte ansprechende Einrichtung (40) zur Erzeugung des Steuersignals.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur adaptiven Medianfilterung folgendes enthält:
eine Einrichtung (21) zum Bestimmen einer Probe, die den Medianwert der Gruppe der Proben hat, und zum Bestimmen von Proben, die den oberen und den unteren M-telswert der Gruppe von Proben haben;
eine Einrichtung (29), die auf ein weiteres Steuer­ signal anspricht, um ein laufendes Exemplar der zu filternden Gruppe von Proben wahlweise durch die den Medianwert aufweisende Probe zu ersetzen;
eine Einrichtung (23-28), die auf die den Median­ wert aufweisende Probe und auf die den oberen und den unteren M-telswert aufweisenden Proben und auf die laufende Probe anspricht, um das weitere Steuersignal (Co) zu erzeugen.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des weiteren Steuersig­ nals folgendes aufweist:
eine erste Subtrahiereinrichtung (23), welche die den oberen und den unteren M-telswert aufweisenden Proben empfängt und den Differenzwert zwischen diesen Proben liefert;
eine zweite Subtrahiereinrichtung (25), welche die laufende Probe und die den Medianwert aufweisende Probe empfängt, um den Differenzwert zwischen diesen beiden Proben zu liefern;
eine Vergleichseinrichtung (27), die mit der ersten und der zweiten Subtrahiereinrichtung verbunden ist, um die von den beiden Subtrahiereinrichtungen gelie­ ferten Differenzwerte miteinander zu vergleichen und das weitere Steuersignal (Co) zu liefern, wenn der von der zweiten Subtrahiereinrichtung gelieferte Diffe­ renzwert größer ist als der von der ersten Subtrahier­ einrichtung gelieferte Differenzwert.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des weiteren Steuer­ signals (Co) einen Funktionsgenerator (26) enthält, der zwischen die erste Subtrahiereinrichtung (23) und die Vergleichseinrichtung (27) geschaltet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator (26) eine Einrichtung enthält, die ein am Eingang des Funktionsgenerators zugeführtes Signal mit einer ersten Konstante multipliziert und eine zweite, von Null verschiedene Konstante hinzu­ addiert.

6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der den Medianwert, einen oberen M-telswert und einen unteren M-telswert aufwei­ senden Proben folgendes enthält:
eine Einrichtung (22) mit einer Vielzahl von Eingän­ gen zum Empfang der Proben der Gruppe und mit einer Vielzahl von Ausgängen, an denen die Proben der Gruppe nach ihren Werten geordnet erscheinen;
einen Multiplexer (24), der an dafür vorgesehenen Dateneingängen die geordnete Gruppe der Proben empfängt und der Datenausgänge zur Lieferung mindestens einer einen oberen M-telswert und einer einen unteren M-telswert aufweisenden Probe aufweist und einen Steuer­ eingang hat, der auf das Steuersignal anspricht, um abhängig vom Wert dieses Steuersignals ausgewählte Exemplare der Proben der geordneten Gruppe auf die Da­ tenausgänge für die Proben des oberen und des unteren M-telswertes zu koppeln.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (20′) zur adaptiven Medianfilterung der Proben ein Signal erzeugt, das anzeigt, daß ein laufen­ des Exemplar der Gruppen der Proben ein relativ rausch­ behaftetes Signal darstellt, und daß die Schätzeinrich­ tung (50) auf dieses anzeigende Signal anspricht, um einen Schätzwert für die relative Dichte des Rauschens zu liefern.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Quelle (5) gelieferte Eingangssignal ab­ wechselnde Synchronisierungs- und Informations-Zeit­ intervalle enthält und daß die Einrichtung (20′) zur adaptiven Medianfilterung der Proben auf das Steuer­ signal während des Informations-Zeitintervalls an­ spricht und das besagte anzeigende Signal während des Synchron-Zeitintervalls erzeugt.