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1、鲁业频 :一种自适应横向滤波器消除图像重影的方法一种自适应横向滤波器消除图像重影的方法鲁业频(安徽巢湖师院物理系 巢湖238000)在电视接收系统中 ,图像重影是常见的现象之一 。在模拟电视系统下 ,消除图像重 影是件难办的事 ; 而数字电视系统下 , 利用 横向滤波器容易消除图像重影 。首先考虑仅有横向滤波器 , 因此 X ( n) 经过含有 N 级延迟线 ( 每节时延电路的带宽应 大于视频信号的带宽) 的横向滤波器后 , 其 输出为 Y( n) :Y( n) = X( n) +C( i) X( n - i)( i = 1 N)(1)1 重影的产生Y( n) 与接收机利用发送端在视频信号的场
2、消隐期间插入的消重影基准信号 , 或者 是利用场同步前沿波形的检测获得的标准 信号 F ( n) , 将 F ( n) 与 Y( n) 送到自适应机 构中进行比较判决 , 检出重影信号的幅度和 迟延时间 , 在保证以模拟电视信号为例 , 在电视接收中 , 设直射波 ed = A ( t) cost , 产生重影的反射波 e r = rA ( t) cos( t - k) + h , r 为反射系数 , 必定 r 1 , k 为延迟量 。电视机经检波 ( 解 码) 输出 eo ( t) =a2 (t ) + ra (t - k ) 22 Ta (t - k ) cos (h - k )e ( n
3、) = Y( n) - F ( n)( 2)差值为最小前提下 ,这里就要考虑有一个自适应调整机构 ,通过调整自适应机构的 衰减量C ( i) 和横向滤波器的延迟节数 N , 以达到 e ( n) 最小为止 。为使重影及时消除 , 应使 e ( n) 以最快速度下降 ,所以其均方误差其中有 : 同相时 eo ( t)反相时 eo ( t) = a ( t) -= a ( t) + ra ( t - k) ;ra ( t - k) ;正交时eo ( t) =a (t ) 3 a (t ) + ra (t - k ) 3 ra (t - k ) ,上述三种情况下的第一项均为直射波 (主图像) ,第二
4、项即为重影。以同项和反项时的干 扰最为严重。由于产生重影的机制实质是线 性失真 ,所以消除这一失真的指导思想是:将 直射波衰减并延迟到合适的量值 与反射 波具有极性相反幅度相同 , 再与未延迟的总 输入在输出端相叠加 , 以期抵消掉其中的延 迟 (重影) 信号 , 从而保留未延迟的主图像信 号至显像端口 ,最终达到消除重影之目的。2 自适应横向滤波器消除图像重影的机理自适应横向滤波器分横向滤波器和自适 应调节两大部分 , 其中横向滤波器即可抑制 少数重影。设输入为含有重影信号的 X ( n) ,2n = 0D = Y ( n) - F ( n) ()= X ( n) + C ( i) x (
5、n - i) - F ( n) ( 3)2显然 D 是 i = N 个分量的多元函数 。D的各分量梯度变化为9D/ 9C( i) = 2e ( n) X( n - i)( n = 0)( 4)根据最快速度下降理论 , D 的梯度变化与 C ( i) 应相反 ,所以 C ( i) 的变化量C ( i)应取C ( i) = - ae ( n) X ( n - i) ( n = 0) ( 5)a 是自适应机构中大于零的一个常 数 。满足于上述理论要求的自适应横向滤波 器原理图如下 :计算机应用57现代电子技术 07/ 2000 第 7 期 ( 总第 114 期) Mo rde rn Ele ctro
6、 nic Te chniqu e Yo ( n) = Y( n) - C( i)X ( n - i) ( i = 1 N)( 6)理论上使0 e (n ) dt 趋向零 , 消除重影信号 最理想 。但在实际情况下 , 当主图像信号大于 重影信号幅度在 20 倍 以上时 , 人们就已丝毫 看不到重影了 ; 显而易 见 , 只要自适应横向滤 波 器 具 有 足 够 的 节 数(实践中 610 节) 就能满足 20 倍以上的要 求 ,这比用模拟电路消除图像要简单和彻底 得多 。图 1消除图像重影的电路结构图图 1 中 ,来自横向滤波器输出 Y( n) , 送到判决电路中与 F ( n) 作比较 :
7、将 Y( n) 中 所有迟延信号的部分逐次相互抵消 , 只 剩下 X ( n) 中未迟延的主图像 (无重影)输出 Yo ( n) , 同时判决电路输出误差 e( n) 作为反馈(递归) 控制信号。同时在图1 中 , 当 e ( n) = 0 时 , 此时的 Yo ( n) = Y( n) , 有 Y( n) = Ci 3 Xt -( i + 2) ( i = - 2 N) , 且电路自动设置在 C -2 = 1 , 自适应横向滤波器原理图成为横 向滤波器原理图 , 输出与上述 ( 1) 式相同 。而横向滤波器本身即具有抑制重影 的功能 。图 2消除图像重影的信号波行图消除图像重影的图解分析3图
8、 2 ( 1) 所示 X ( n) = Xa + Xb , 其中 Xa是主图像信号 , Xb 是迟延 k 的重影信号。输 入信号经过横向滤波器的一节延迟亦为 k 和衰减并倒相后成图 2 ( 2) , Xa 和 Xb 分别 成为 Xa1 和 Xb1 , 且有 Xb = | Xa1 | ; 同时 输入信号经过两节延迟器后主图像信号和重 影 信 号 分 别 成 为 Xa2 和 Xb2 , 且 有 Xb1 = | Xa2 | ; 如此这样经过 N 级后 , 只 要延迟和衰减后的主图像信号保证与重影 信号幅度相同 , 相位相反 , 在总输出端就能4 结语通过上述分析可知 , 自适应横向滤波器具有及时地 (至少每场一次) 检测重影信号 的延迟时间和幅度等性能 ,并能及时地将与 主图像信号的差别反馈到具有足够数量延 迟线的横向滤波器中 ,进行调整 。所以它能 自动地消除或抑制多个重影 ,包括由运动物体 (如飞机 ,汽车等) 所产生的重影 。可以说 它在数字电视接收机中必将占有一席之 地 。得到图 2 ( 1) + 图 2 ( 2) +主图像信号 ,或者说输出+ 图 2 ( N) =现代电子技术58