Устройство преобразования аналогового видеосигнала в двухуровневый

Устройство преобразования аналогового видеосигнала в двухуровневый

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АНАЛОГОВОГО ВИДЕОСИГНАЛА В ДВУХУРОВНЕВЫЙ , содержащее блок запоминания сигнала верхнего уровни, блок запоминания сигнала нижнего уровня, управляющие входы которых соединены с управляющим выходом блока управления, а выходы которых подключены соотвеТ ственно к первому и второму входам делителя напряжений, выход которого соединен с опорньм входом компаратора , датчик видеосигнала, первый и второй ключи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразования, сигнальные входы первого и второго ключей подключены к выходу датчика видеосигнала, а их выходы -г соответственно к входам блока запоминания сигнала верхнего уровня и блока запоминания сигнала нижнего уровня, выход датчика видеосигнала соединен с сигнальным входом компаратора , а выходы синхроимпульсов блока управления подключены к синхровходам датчика видеосигнала, а блок управления содержит первый и второй каналы , каждый из которых состоит из последовательно соединенных счетчика и дешифратора, выходы которого подключены к S входам группы RS-триггеров , выходы которых подключены к входам блока разбиения растра, выход которого является управляющим выходом блока управления, причем входами вого и второго каналов являются входы счетчиков, вход сзброса счетчика первого канала, информационный вход счетчика второго канала и R входы RS-триггеров первого канала, подключены к выходу строчных синхроимпульсов синхрогенератора, вход счетчика второго канла и ,R входы R5 -триггеров второго канала подключены к ВЫХОДУ кадровых синхроимпульсов синхрогенератора, а информационный вход счетчика соединен с тактовым выходом синхрогенератора. м СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19> ®< (И) В " ю Щ? ц д.ц ц, .";,„ ; ."- р.

ВМВЛМ() (.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬП ИЙ (21) 3429942/18-09 (22) 23.04.82 (46 ) 07. 08. 84. Бюл. Р 29 (72 ) Ю. И. Сторожилов, A.Ì. Синель ников, В.A.Tàðàí и Г.В.Петров (71) Московский институт электронной техники (53) 621.397.6(088.8) (56) 1. Патент CIdA Р 3804979, кл. Н 04 N 5/14, 1974.

2. Патент Великобритании 9 1328123, кл. G 4 D, 1973 (прототип ). (54 ) (57 ) УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

АНАЛОГОВОГО ВИДЕОСИГНАЛА В ДВУХУРОВНЕВЫЙ, содержащее блок запоминания сигнала верхнего уровня, блок запоминания сигнала нижнего уровня, управляющие входы которых соединены с управляющим выходом блока управления, а выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам делителя напряжений, выход которого соединен с опорным входом компаратора, датчик видеосигнала, первый и второй ключи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, сигнальные входы первого и второго ключей подключены к выходу датчика видеосигнала, а их выхо3(51) Н 04 И 1/40; Н 04 И 5 14 ды -. соответственно к входам блока запоминания сигнала верхнего уровня и блока запоминания сигнала нижнего уровня, выход датчика видеосигнала соединей с сигнальным входом компаратора, а выходы синхроимпульсов блока управления подключены к синхровходам датчика видеосигнала, а блок управления содержит первый и второй каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных счетчика и дешифратора, выходы которого подключены к З входам группы Р9 -триггеров, выходы которых подключены к входам блока разбиения растра, выход которого является управляющим выходом блока управления, причем входами пер-щ

С2 вого и второго каналов являются входы счетчиков, вход сброса счетчика первого канала, информационный вход счетчика второго канала и R входы

R9-триггеров первого канала, подключены к выходу строчных синхроимпуль- д сов синхрогенератора, вход сброса счетчика второго канла и,R входы R5-триггеров второго канала подключены к выходу кадровых синхроимпульсов синхрогенератора, а информационный вход счетчика соединен с тактовым выходом синхрогенератора.

1107335

Изобретение относится к телевизионно-вычислительной автоматике и может быть использовано в преобразователях аналогового видеосигнала в двухуровневый видеосигнал (беэ полутонов).

Известен преобразователь аналогового видеосигнала н двухуровневый, остоящий из компаратора и пикового етектора, формиру1ощего опорный уровень иэ текущего значения видеосигнала„ соединенных последовательно, причем сигнальный вход компаратора соединен с датчиком видеосигнала Г13, Недостатком устройства является невысокая точность детектирования иэ-эа неучитывания при формировании опорного уровня пиковым детектором минималь ного значения в идеосигнала (уровня фона ), à "àêæå длительности 20 видеосигнала or объекта иэображения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство преобразования аналогового видеосигнала н двухурон невый, содержащее блок запоминания сигнала верхнего уровня, блок эапомина»ия сигнала нижнего уровня, управляющие входы которых соединены с первым выходом блока управления, информационные

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве.преобразования аналогового видеосигнала в двухурон" невый, содержащем блок запоминания

50 сигнала верхнего уровня, блок запоминания сигнала нижнего уровня, управляющие входы которых соединены с управляющим выходом блока управления, а выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам

55 делителя напряжений, выход которого соединен с опорным входом компаратора, датчик видеосигнала, первый и

60 второй ключи, сигнальные входы первого и второго ключей подключены к выходу видеосигналов, а их выходы— с оотв етств е нно к входам блока зап оминания сигнала верхнего уровня и

65 входы — c выходом датчика видеосигнала, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам делителя напряжений, выход которого соединен с опорным входом кбла- 5 ратора, датчик видеосигнала, первый и второй ключи, причем сигнальный вход компаратора через линию задержки соединен с выходом датчика видеосигнала 2).

Недостатком известного устройства 40 является невысокая точность преобразования, обусловленная отсутствием учета изменения верхнего и нижнего уровней за время длительности видеосигнала. 45 блока запоминания сигнала нижнего уровня, выход датчика видеосигнала соединен с сигнальным входом компаратора, а выходы синхроимпуль сон блока управления подключены к синхровходам датчика видеосигнала, а блок управления содержит первый и второй каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных счетчика и дешифратора, ныходы которого подключены к 5 входам группы R5S-триггеров, выходы которых подключены к входам блока разбиения растра,. выход которого является управляющим выходом блока управления, причем входами перого и второго каналов являются нхоы счетчиков, вход сброса счетчика первого канала, информационный вход счетчика второго канала и R входы

R5-триггеров первого канала подключены к выходу строчных синхроимпульсов синхрогенератора, вход сброса счетчика второго канала и R входы RS-триггеров второго канала подключены к выходу кадровых синхроимпульсов синхрогенератора, а информационный вход счетчика соединен с тактовым выходом синхрогенератора.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока управления; на фиг. 3 пример реализации устройства; на фиг.. 4 — блок аналогового эапоми»ания сигналов верхнего и нижнего уровня, используемого в устройстве; на фиг. 5 — диаграмма видеосигнала части строки; на фиг. б — пример разбиения телевизионного растра »а участки при настройке устройства.

Устройство преобразования аналогового видеосигнала в двухуровневый содержит датчик 1 видеосигнала, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, блок 3 управления, блок 4 запоминания сигнала верхнего уровня, блок 5 запоминания сигнала нижнего уровня, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП). б и 7, делитель 8 напряжений, интегратор 9, компаратор 10, первый ключ

11, второй ключ 12.

Блок 3 управления содержит синхрогенератор 13; первый канал, включающий счетчик 14, дешифратор 15 и R5

-триггеры 1б, второй канал, включающий счетчик 17, дешифратор 18 и R5

-триггеры 19, блок 20 разбиения растра, блок 21 объединения.

Пример реализации устройства, приведенный на Фиг. 3, включает в себя блок 22 формирования опорного уровня, выполняющий функции блоков 4,5 и 8, компараторы 23-1, 23-2, 23- р, логические элементы И 24-1, 24-2, ..., 24- р, логический элемент

ИЛИ 25, видеоконтрольное устройство (ВКУ I 2б. Блок 22 формирования опор1107335 участков, на которые разбивается телевизионный растр, получаемых при пересечении набора вертикальных 1 и горизонтальных j линий (фиг. 6).

Формирование линий разбиения ( и j) на телевизионном растре производится с помощью блока 3 управления следующим образом.

Счетчики 14 и 17 являются Е-разрядными, где количество элементов разложения в строке растра. Счетчик 14, на информационный вход которого подаются тактовые импульсы с первого вы- 40 хода синхрогенератора 13, производит подсчет количества тактов в каждОй строке сканирования, т.е. производит ее дискретизацию. Счетчик 17, на информационный вход которого поступают 45 строчные синхроимпульсы с второго выхода синхрогенератора 13, подсчитывает количество строк в каждом кадре.

Обнуление счетчиков 14 и 17 производится соответственно строчными и кадровыми синхроимпульсами, поступающи50 ми на соответствующие входы сброса счетчиков 14 и 17. Для синхронизации работы блока 3 управления с работой датчика 1 видеосигнала строчные и кадровые синхроимпульсы подаются так-55 же на синхровходы датчика 1. Количество линий и j и положение на телевизионном растре вертикальных и горизонтальных полос формируется на этапе настройки дешифраторами 15 и 18, 60 представляющими, например, сборку из многовходовых элементов И. Для этого выходы счетчиков 14 и 17 подключаются, например с помощью перемычек, к соответствующим в ходам дешифраторов . 65

30 ного уровня содержит первую и вторую резистивные сборки 27 и 28, делители 29 и 30 напряжений, включающие в себя потенциометры 31-34, резисторы

35-38, шину 39 питания и переключатель 40. 5

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства по обработке изображений, состоящих из объектов белого цвета на черном фоне. 10

Работа устройства состоит из двух этапов: настройки и преобразования.

При настройке устройства (фиг. 1) сначала оператор переводит первый ключ 11 в замкнутое состояние (вто- 15 рой ключ 12 разомкнут ), при этом перед датчиком 1 расположено изображение равномерно освещенного поля белого цвета. Видеосигнал с датчика 1

f оступает на вход AIJII 2, который пре- 70 образует аналоговый видеосигнал в цифровую форму. По сигналам, поступающим из блока 3 управления на управляющие входы блока 4, значе ния видеосигнала записываются в со- 75 ответствующие ячейки памяти. Количество ячеек памяти равно количеству

15 и 18 R5 -триггеры 16 и 19 S аходы которых подключены к соответствующим выходам дешифраторов 15 и 18, срабатывают по переднему фронту первого импульса из серии импульсов, появляющейся на каждом выходе дешифраторов 15 и 18 из-за цикличности работы счетчиков 14 и 17 RS -триггеры

16 и 19 обнуляются соответственно строчными и кадровыми синхроимпульсами, поступающими на входы сброса триггеров 16 и 19 с выходов синхрогенератора 13. В блоке 20 разбиения раст ра сигналы, поступающие с инвертирующих и неинвертирующих выходов дз -триггеров 16 и 19, преобразуются в сигналы, начало и продолжительность которых соответствует размерам и положению участков 41 на телевизионном растре (фиг. 6 ). Разбиение телевизионного растра в этом случае производится на и равных прямоугольников, так как из-за разброса параметров телевизионных трубок априорно неизвестен вид функции неравномерности чувствительности мишени датчика 1 видеосигнала, определяющей неравномерость верхнего уровня 42 и нижнего ровня 43 видеосигнала (фиг. 5), и выходов блока 20 разбиения растра объединяются в адресную шину, подключаемую к управляющим (адресным ) входам блоков 4 и 5.

Запись значений видеосигнала от равномерно освещенного поля белого цвета производится в течение времени кадровой развертки.

Далее аналогично описанному в течение времени кадровой развергкv. производится процесс записи значений видеосигнала при передаче изображения черного (фонового ) цв ета (н торой ключ 12 замкнут, первый ключ 11 разомкнут ) в ячейки памяти блока 5. Таким образом, в ячейках памяти блоков

4 и 5 хранятся значения видеосигнала соответственно верхнего 42 и нижнего

43 уровней видеосигнала (фиг. 5 ), записанные в моменты пересечения вертикальных и горизонтальных линий разбиения (i, j ) на телевизионном растре (левые верхние вершины и участков 41). !

На. этапе преобразования (первый

11 и второй 12 ключи разомкнуты ) запомненные значения видеосигнала IIo сигналам, поступающим на управляющие (адресные) входы блоков 4 и 5 из блока 43 управления, извлекаются из ячеек памяти блоков 4 и 5 и поступают на входы IIAII 6 и 7, преобразующих информацию в цифровой форме в cooT" ветствующие напряжения. Делитель 8 напряжения формирует из сигналов, поступающих на его входы, напряжение дискретных значений опорного уровня. Интерполятор 9 соединяет эти значения в непрерывный опорный уро1107335 вень 44, являющийся кусочной аппроксимацией (фиг. 5) идеального опорного уровня. Идеальным опорным уровнем называется уровень, при котором ошибка преобразования, связанная с неравномерностью верхнего 42 и нижнего 43 уровней видеосигнала, равна нулю. В каждой точке телевизионного растра идеальный опорный уровень имеет значение, пропорциональное разности значений видеосигнала объектов и фона.

Коэффициент пропорциональности, определяемый коэффициентом пропорциональности делителя 8 напряжений, выбирается из условия наилучшей компенсации апертурных искажений и обычно равен 0,5 (полусумматор).

В примере реализации предлагаемого устройства (фиг. 3) используется аналоговое запоминание верхнего и нижнего уровней видеосигнала, а так- 20 же разбиение растра на неодинаковые участки.

Настройка примера реализации устройства (фиг. 3) проводится вручную с использованием ВКУ 25. Для этого 25 оператор проводит следующие операции.

Перед входным зрачком датчика 1 видеосигнала устанавливают равномерно освещенное поле белого цвета. С помощью переключателя 40 (фиг. 4) 30 подключают третий выход потенциометра 31 к второму входу компаратора

23-р и, вращая микрометрический винт р отенциометра 3 1, ус та на вливают на

1 его третьем выходе напряжение 0m )(d" 35 (фиг. 5 ), при котором на экране ВКУ

26 полностью исчезнет изображение белого поля, так как значение видеосигнала, поступающего на вход ВКУ 26 с выхода компаратора 23-р через ло40 гический элемент И 24-р и логический элемент ИЛИ 25, равно нулю. С помощью переключателя 40 (фиг. 4 ) подключают третий выход потенциометра 33 к второму входу компаратора 23-р, и, вращая микрометрический винт потенциометра 33, устанавливают на его третьем выходе напряжение 0 фиг. 5 )„при котором на экране ВКУ

26 полностью появляется изображение белого поля, так как значение видеосигнала, поступающего на вход ВКУ 26, равно единице по всей площади растра.

Перед входным зрачком датчика 1 устанавливают равномерно освещенное поле черного цвета. Проводят операции, 55 аналогично описанным, используя пос. ледовательно потенциометры 32 и 34 для установки в блоке 22 (фиг. 3) напряжений соответственно0,хх „и 0

1 фиг. 5 ), где 0„„„,,u,„d. максимальное 60 и минимальное зйачения видеосигнала объекта белого цвета, П„, х„,0„„;„„максимальное и минимальное значения видеосигнала объекта черного цвета (фона в данном случае ). 65

Напряжения Ве на вйходах резистивной сборки 28 являются значениями опорного уровня для соответствующих компараторов 23-1, 23-2, ..., 23-р-1 (фиг. 3) . ср и -0 " ср Р где Е= 0: (p-1), 0. = u -0.

ы (а м)

В этом примере .реализации устройства (фиг. 3) идеальный опорный уровень аппроксимируется на каждом участке 41 (фиг. 6) одним из постоянных

oIIopHblx уров ней В (1) .

После определения экстремальных значений видеосигнала О,„„х g;, 0 .,„р, 0, О производится разбиенйе

maх Г miЬг телевизионного растра на участки 41 (фиг. 6 ) с помощью блока 3 управления (фиг. 2) . В отличие от первого примера реализации устройства (фиг. 1), где производится разбиение растра на п равных прямоугольников, в этом примере реализация (фиг,3), ввиду использования ВКУ 26, разбиение можно произвести более оптимально с точки зрения точности преобразовэ.ния, т.е. íà и неравных прямоугольников, следующим образом.

Оператор с помощью переключателя 40 (фиг. 4) подает, на второй вход компаратора 23- р последовательно р опорных уровней С c pro выхода резистивной сборки 27:

""""ф rnihp — 0

С т1ру „Р, (2)

В соответствии с положением переключателя 40 на экране ВКУ 26 появ- . ляются изображения областей одинаковой опти есной плотности 50, 51, ..., S, . ° ., 5 . Разбиение телеви зионного растра на участки 41 (фиг.6) производится таким образом, чтобы принадлежащая участку площадь области 45 одной оптической плотности была больше площади областей 46 и 47 других оптических плотностей в Кр раз.

Экспериментально установлено, что для обеспечения средней погрешности преобразования, равной 1%, коэффициент Кр равен 1,5. Согласно этому условию оператор определяет по экрану

ВКУ 26 координаты вертикальных и горизонтальных линий разбиения (i, j ), по которым производится соответствующее подключение выходов счетчиков 14 и 17 к входам дешифраторов 15 и 18, например с помощью перемычек. Каждоаеу опорному уров ню В е cTaaaTclr a соответствие участки, у которых больше

60% площади занимает область е-ой

1107335 оптической плотности, т.е. образованная при преобразовании видеосигнала

Се-ым опорным уровнем. для этого производится соответствующая коммутация и выходов блока 20 разбиения растра в блоке 21 объединения, имею5 щем р выходов (по количеству компараторов ) .. !

На этапе преобразования видеосигнал сравнивается одновременно с р опорными уровнями В на р компарато.рах 23-1, 23-2, ..., 23- р. Сигналы с выходов компараторов 23-1, 23-2, 23-р подаются на входы логических элементов И 24-1, 24-2, 24-р, 15 где стробируются сигналами, поступающими с соответствующих выходов блока 3 управления таким образом, что в любой момент сканирования на входы логического элемента ИЛИ 25 поступа- 29 ет сигнал с выхода только одного из компараторов 23-1, 23-2, 23- р. На выходе ЛогичесКого элемента ИЛИ 25 форI мируется двухуровневый (бинарный) видеосигнал.

Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить точность преобразования видеосигнала по сравнению с известным за счет более точного (соответствующего функции неравномерности чувствительности мишени датчика ) формирования верхнего и нижнего уровней. Под точностью преобразования понимается степень соответствия длительности аналогового видеосигнала от объекта длительности единичного уровня в бинарнсм видеосигнале, отражающая близость результата к истинному значению размера объекта.

Использование предлагаемого устройства в телевизионных анализаторах изображения, применяющихся в микроэлектронике на операциях контроля фотошаблонов, позволяет повысить существенным образом достоверность контроля и тем самым повысить коэффициент выхода годных микросхем.

1107335

) 107 135

Унаксб

Уминб диа гс ч

УИиИ r

° ° ° C

J ° ° °

Фиг. б

Составитель В. Максимова

Редактор Е. Лушникова Техред М. Надь Коррек тор A. Обруч ар,.

Заказ 5779/45 Тираж 635 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4