Устройство формирования сигнала изображения

Устройство формирования сигнала изображения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано для формирования сигналов изображения. Цель изобретения - уменьшение искажений сигнала изображения границ крупных сегмбнтов. Светочувствительная матрица 1 приборов с зарядовой связью, состоящая из секции 2 накопления, секции 3 памяти и выходного регистра 4, формирует сигнал изображения, который с помощью усреднителя 12 подвергается внутристрочной и межстрочной обработке с помощью масок, записанных во второй и третий регистры 31 и 32 сдвига, при этом нуль в m-ом разряде второго регистра 31 сдвига запрещает обмен сигналами между m-м и т +1-м блоками 14 внутристрочной обработки сигнала, а единица в m-м разряде третьего регистра 32 сдвига разрешает запись текущего значения сигнала в m-й блок 15 междустрочного накопителя. Граница сегментов определяется из двух условий: превышение сигналом и его производной заданных уровней. 1 З.п.ф-лы, 2 ил. Ё

OIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 04 N 5/335

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4762844/09 (22) 23.11.89 (46) 28.02.93. Бюл. N 8 (72) С.И.Мирошниченко, В.Н.Анохин и В.В,Михеев (56) Авторское свидетельство СССР

М 1327324, кл. Н 04 N 5/335, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано для формирования сигналов изображения. Цель изобретения — уменьшение искажений сигнала изображения границ крупных сегментов. Светочувствительная матрица 1 приборов с зарядовой связью, состоящая из

Я2„„1798929 А1 секции 2 накопления, секции 3 памяти и выходного регистра 4, формирует сигнал изображения, который с помощью усреднителя 12 подвергается внутристрочной и межстрочной обработке с помощью масок, записанных во второй и третий регистры 31 и 32 сдвига, при этом нуль в m-ом разряде второго регистра 31 сдвига запрещает обмен сигналами между m-м и m +1-м блоками

14 внутристрочной обработки сигнала, а единица в m-м разряде третьего регистра 32 сдвига разрешает запись текущего значения сигнала в m-й блок 15 междустрочного накопителя. Граница сегментов определяется из двух условий; превышение сигналом и его производной заданных уровней, 1 з.п,ф-лы, 2 ил.

1798929

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано для формирования: сигналов иэображения, Цель изобретения — уменьшение искажений сигнала изображения границ крупных сегментов.

На фиг. 1 приведена структурная схема и редлагаемого устройства формирования сигналов изображения; на фиг. 2 — иллюстрация принципа посегментной обработки сигнала изображения, Устройства формирования сигналов изображения содержит светочувствительную матрицу ПЗС 1, состоящую из секции накопления 2, секции памяти 3 и выходного регистра 4, последовательно соединенные блок вычитания 7, первый вход которого соединен с выходом выходного регистра 4 cseточувствительной матрицы ПЗС 1, и видеоконтрольный блок 8, генератор прямоугольных импульсов 20, синхрагенератор 5, первый, второй, третий, четвертый и пятый

: .. выходы которого соединены с синхровхода:ми соответственно секции накопления 2, . секции памяти 3, выходного регистра 4 све.точувствительной матрицы ПЗС 1, видеоконтрольного блока 8 и генератора прямоугольных импульсов 20, а также блока усреднения 12, первый, второй управляющие входы которого соединены с выходами соответственно первого 10 и второго И элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходом генератора прямоугольных импульсов 20, а первые входы обьединены и соединены с шестым выходом синхрогенератора 5, АЦП

6, вход которого соединен с выходом выходного регистра 4 светочувствительной матрицы ПЗС 1, а выход соединен с сигнальнь1м входом блока усреднения 12, а также ЦАП 9, вход которого соединен с выходом блока усреднения 12, а выход соединен со вторым входом блока вычитания 7, при этом блок усреднения 12 содержит Й идентичных вычислительных блоков 13, каждый иэ которых состоит из процессорного элемента для внутристрачнай обработки сигнала изображения 14 и процессорного элемента междустрочного накопителя 15, третий управляющий вход блока усреднения 12 соединен с седьмым выходом синхрогенератора 5, двумерный паласовой фильтр 16, вход которого обьединен со входом блока измерения гистраграмм 17 и сигнальным входом первого компаратара 18 и соединен с выходом выходного регистра 4светочувствительной матрицы ПЗС 1, а выход соединен с сигнальным входом второго компаратора 19, вход опорного напря>кения которого соединен с выходом источника по4 точного напряжения 21, выход блока измерения гистрограмм 17 соединен со входом блока вычисления минимума гистрограммы

22, выход которого соединен со входом опорного напряжения первого компаратора

18, выход первого компаратора 18 соединен со вторым входом третьего элемента И 24, первый вход которого соединен с выходом

Т-триггера 23, вход данных которого соеди"0 нен с выходом второго компаратора 19, а установочный вход соединен с восьмым выходом синхрогенератора; выход третьего элемента И 24 соединен со входом данных, О-триггера, синхровход которого соединен

"5 с седьмым выходом синхрогенератора 5, а выход соединен с обьединенными входами: последовательного ввода данных первого регистра сдвига 26, первым входом первого сумматора па модулю два 27, первым вхо20 дом второго сумматора по модулю два 28 и входом элемента задержки 29 на период следования тактовых импульсов, причем, выход последнего разряда первого регистра сдвига 26 соединен со вторым входом первого сумматора по модулю два 27, выход которого соединен с последовательным входом данных третьего регистра сдвига 32, а выход элемента задержки 29 на период следования тактовых импульсов соединен со

30 вторым входом второго сумматора по модулю два 28, выход которого соединен со входам инвертора 30, выход которого соединен с последовательным входом данных второго регистра сдвига 31, синхравхады первого

35 26, второго 31, третьего 32 регистров сдвига обьедйнены и соединены с седьмым выходам синхрогенератора 5, девятый выход синхрогенератора 5 соединен с четвертым управляющим входом блока усреднения 12, 40 выходов второго регистра сдвига 31 соединены с входами управления сегментацией соответствующих процессорных элементов для внутристрочной обработки сигнала изображения 14, М выходов третьего регистра

45 сдвига 32 соединены с входами управления сегментацией соответствующих процессорных элементов. междустрочного накопителя 15, Устройство формирования сигналов

50 иэображения работает следующим образом, Исходное состояние составных блоков и элементов устройства формирования сигналов изображения произвольное, Время

55 окончания переходных процессов для первого 26, второго 31 и третьего 32 регистров сдвига и двумерного полосового фильтра 16 равно длительности одной строки изображения, а для блока усреднения 12 — длительности нескольких десятков стра

1798929 изображения, Максимальное время пере- чальнос выхода генератора20прямоугольходного процесса, равное длительности ный импульс поступает на вход первого элекадра имеет блок измерения гистрограмм мента И 10, 17. Таким образом, устройство формирова-. Тактовые импульсы с шестого выхода ния сигналов изображения готово к работе 5 синхрогенератора через первый элемент И через время равноедлительности кадра, что 10 поступают на первый управляющий. вход намного меньше времени установления блока усреднения 12 (управляющий усред- . изображения в видеоконтрольных устрой- ненйем по горизонтали). Степень.усреднествах. ния поторизонтали зависит от количества

Организация посегментной обработки 10 импульсов, которое регулируется путем из.изображения V (m,n); (m = 1, М, n =.1,й), . менения:длительности импульса на выходе содержащего"один сегмент(фиг. 2,а) S(m, и), генератора прямоугольных импульсов 20. (m, n G), осуществляется следующим обра- Усреднение по вертикали достигается подазом. При построчйом вводе изображения в чей импульса со второго выхода генератора устройствообработки попадает п -я строка, 15 прямоугольных импульсов 20 на второй являющаяся первойстрокой U(m, h ), содер- вход второго элемейта И 11 и на второй . жащей сигнал сегмента S (m, п1) = U.(m, n ) управляющий входблокаусреднения12(уппри mE, (mt m>+k). После идентификации равляющий расфокусировкой по вертикаграницы сегмента в данной строке иэобра- ли). Степень усреднения по вертикали жения необходимо выполнить следующие 20 регулируется аналогично степени усреднедействия: - . . : ния по горизонтали.

1. Запретить обмен сигналами между ..Во время записи сигнала изображения

mi-м и тй-1-м пРоцессоРными элементами в блок. усреднения видеосигнал с выхода для внутристрочной обработки сигнала изо- выходного регистра 4 светочувствительной бражения 14. 25 матрицы ПЗС 1 поступает также на объеди2. Запись k Значений О (m, п1), ненные.входы двумерного йолосового фильтр(гп,а +1)впрoцeccорныеэлeмeнтымeж- трэ 16. блока измерения гистограммы 17 и

-дустрочного накопителя 15, сигнальный вход первого компаратора 18. C

Вид лолученных при этом масок Гх и Гу - выхода двумерного полосового фильтра 16 представлен на фиг. 2 б. По приходу следу- 30 сглаженный продифференцированный сигющей строки изображения необходимо вы- нал поступает на сигнальный вход второго полнить пункт 1 рассматриваемой . компаратора 19. процедуры, а в процессорные элементы В первом компараторе 18 происходит междустрочного накопителя 15 с mt. no mi и сравнение видеосигнала с пороговым нас ml+p по md@ запись значенйя элементов 35 пряжением, вырабатываемым блоком измеизображениятекущейстроки.МаскаГупри- рения гистограмм 1? и блоком измерения мет вид, представленный на фиг, 2 в. Для минимума гистограммы 22, и выдача едиидентификации границы сегмента исполь- ничного напряжения на выходе при превы зуются признаки величины и крутизйы пе- . шении видеосигналом порога. Во втором репада сигнала изображения, 40- компараторе 19 происходит сравнение про-Во времяочереднойстрокителевизион- дифференцированного видеосигнала с поного изображения видеосигнал с выхода рогом, поступающим от источника выходного регистра 4 светочувствительной постоянного напряжения 21. Ha выходе втоматрицы ПЗС 1 поступает на вход АЦП 6, на рого компаратора 19 единичное напряжепервый вход блока вычитания 7, на вход 45 ние появляется в случае превышения двумерного полосового фильтра 16,.на вход заданного уровня скорости нарастания блока измерения гистограмм 17 и на сиг-, фронта видеосигнала. Для получения бинальный вход первого компаратора 18. нарно квантованного видеосигнала служит

После аналого-цифрового преобразова- . Т-триггер 23 и третий элемент И 24. Перед ния строка телевизионного изображения в 50 поступлением очередной строки изображецифровой форме поступает на сигнальный ния, во время строчного гасящего, Т-триггер вход блока усреднения 12. На третий уп- 23. устанавливается в "0" импульсом, постуравляющий вход блока усреднения 12 с — пающим с восьмого выхода синхрогенераседьмого выхода синхрогейератора 5 по- тора 5, При соблюдении двух условий: дается последовательностьимпульсов.уп- 55 превышения видеосигналом и его произравляющая последовательной записью водной заданных уровней на выходе третьстроки телевизионного изображения в про- . его элемента И 24 является единичный цессорные элементй для внутристрочной импульс, длительность которого соответст= обработки сигнала изображения 14. Во вре- вует размеру сегмента в данной строке изомя строчного гасящего импульса первона- бражения. Для получения из этого импульса

1798929 пачки импульсов с периодом следования . тактовых импульсов сигнал с выхода третьего элемента И 24 подается на вход данных синхронного 0-триггера 25, на синхровход которого подаются импульсы с седьмого выхода. синхрогенератора, Для преобразования последовательностей с выхода синхронного D-триггера s маску Гх, регулирующую внутристрочную обработку, служат элемент задержки нэ период следования тактовых импульсов 29 и второй сумматор по модулю два 28. Формирование маски

Гх проиллюстрировано на.фиг. 2 а, где 0ти— последовательность тактовых импульсов, поступающие с седьмого выхода синхрогенератора 5, Uzs — последовательность импульсов на выходе синхронного 0-триггера . 25, Uw — маска Гх, получаемая с выхода инверторэ 30, Uzg — последовательность импульсов на выходе: элемента задержки на период следования тактовых импульсов 29, Uzs — последовательность импульсов на. выходе второго сумматора по модулю два 28.

Сформированная таким образом маска записывается во второй регистр сдвига 31, с выходов которого на входы управления сегмейтэцией процессорных элементов внутристрочной обработки, Для получения маски Гу, регулирующей процесс междустрочной обработки сигнала изображения, сигнал с выхода синхронного

0-триггера 25 подается на первйй вход первого сумматора по модулю два 27, на второй вход которого подается сигнал с выхода последнего разряда первого регистра сдвига

26, соответствующий сигналу с выхода синхронного D-триггера 25 для предыдущей строки изображения. Формирование маски

Гу иллюстрируется на фиг. 2б, где Uzg — последовательность импульсов с выхода последнего разряда первого регистра сдвига

26, Uz5 — последовательность импульсов с выхода синхронного 0-триггера 25, Uzz— маска Гу, получаемая с выхода первого сумматора по модулю два 27. Эта маска с" выходов параллельного вывода данных подается на входы управления сегментацией процессорных элементов междустрочного накопителя 15, Запись текущих значений изображения в процессорные элементы междустрочного накопителя осуществляется подачей импульса с 9 вь!хода синхрогенератора 5 на четвертый управляющий. вход блока усреднения 12.

Сдвиг чисел, записанных в регистры сдвига осуществляется подачей . актовых импульсов с седьмого выхода сиихрогенерэтора 5.

Адаптация устройства формирования сигналов изображения к абсолютному знэ50

55 секции памяти и выходного регистра светочувствительной матрицы ПЗС, видеоконтрольного блока и генератора прямоугольных импульсов, а также блок усреднения, первый, второй управляющие входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов И, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора прямоугольных импульсов. а первые входы соединены с шестым выходом синхчению перепада на краях сегментов осуществляется следующим образом, Гистограмма изображений, содержащих два крупных сегмента, носит двухмодовый характер, Ми5 нимальное значение гистограммы между модами даст оптимальный порог для.разделения сегментов по признаку абсолютного значения перепада. Для этого видеосигнал с выхода выходного регистра 4 светочувст10 вительной матрицы ПЗС 1 подается на последовательно соединенные блок измерения гистограмм 17 и блок вычисления минимума гистограммы 22, где формируется сигнал, подаваемый на вход

15 опорного напряжения первого компаратора 18, С приходом следующей строки видео- . сигнал локально усредненного изображения выводится из процессорных элементов

20 для внутристрочной обработки и на его месте записывается приходящий видеосигнал.

В блоке вычисления 7 после цифроаналогового преобразования в ЦАП 9 видеосигнал локально усредненного изображения вычи25 тается из исходного видеосигнала, В результате достигается подавление низкочастотной составляющей сигнала изображения с регулируемым диапазоном подавления и уменьшением искажений на

30 границах сегментов с резкими перепадами яркости, а также использование устройства приводит к выделению мелкой структуры изображения и повышению его контрастности;

35 Формула изобретения

1. Устройство формирования сигнала изображения, содержащее светочувствительную матрицу приборов,с зарядовой связью (ПЗС), состоящую из секции накоп40 ления, секции памяти и выходного регистра, блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом выходного регистра светочувствительной матрицы ПЗС, и видеоконтрольный блок,. вход которого

45 подключен к выходу блока вычитания, генератор прямоугольных импульсов, синхрогенератор, с первого по пятый выходы которого соединены с входами синхронизации соответственно секции накопления, 1798929

10

50

55 ряда первого регистра сдвига соединен с н рогенератора, аналого-цифровой преобразователь,вход которого соединен с выходом выходного регистра светочувствительной матрицы ПЗС, а выход соединен с сигнальным входом усреднителя, цифроаналоговый преобразователь, вход которого соединен с выходом усреднителя, а выход — со вторым входом блока вычитания, третий управляющий вход усреднителя соединен с седьмым выходом синхрогенератора, причем усреднитель содержит N (где N — число отсчетов сигнала в строке) идентичных вычислителей, каждый из которых содержит блок внутристрочной обработки сигнала.изображения и блок междустрочного накопления, 15 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения искажений сигнала изображения границ крупных сегментов, введены двумерный полосовой фильтр, источник постоянного напряжения, блок измерения распределения амплитуд видеосигнала, блок вычисления минимума гистограммы, первый компаратор и второй компаратор, Т-триггер, третий элемент И, D-триггер, пер-: вый, второй и третий регистры сдвига, эле- 25 мент задержки на период следования тактовых импульсов, первый и второй сумMBTopbl по модулю два, и инвертор, причем вход двумерного полосового фильтра соединен.с входом блока измерения распределе- 30 ния амплитуд видеосигнала, сигнальным входом первого компаратора и с выходом выходного регистра светочувствительной матрицы ПЗС, выход двумерного полосового фильтра соединен с сигнальным входом второго компаратора, вход опорного напряжения которого соединен с выходом источника постоянного напряжения, выход блока измерения распределения амплитуд видеосигнала соединен -с входом блока. вычисле- 40 ния минимума гистограммы, выход которого соединен с входом опорного напряжения первого компаратора, выход первого компаратора соединен с вторым входом третьего элемента И, первый вход которого соединен 45 с выходом Т-триггера, вход данных которого соединен с выходом второго компаратора, установочный вход Т-триггера соединен с восьмым выходом синхрогенератора, выход третьего элемента И соединен с входом данных D-триггера, вход синхронизации которого соединен с седьмым выходом синхрогенератора, а выход — с входом последовательного ввода данных первого регистра сдвига, первым входом первого сумматора по модулю два, первым входом вторОго сумматора по модулю два и входом элемента задержки на период следования тактовых импульсов, выход последнего развторым входом первого сумматора по модулю два, выход которого соединен с последовательным входом данных третьего регистра сдвига, выход элемента задержки на период следования тактовых импульсов соединен с вторым входом второго сумматора по модулю два, выход которого соединен с входом инвертора, вход которого соединен с последовательным входом данных второго регистра сдвига,.входы синхронизации первого, второго и третьего регистров сдвига соединены с седьмым выходом синхрогенератора, девятый выход синхрогенератора . соединен с четвертым управляющим входом блока усреднения, N выходов второго регистра сдвига соединены с соответствующими входами управления внутристрочной сегментацией усреднителя; N выходов третьего регистра сдвига соединены с соответствующими входами управления межстрочной сегментацией усреднителя.

2. Устройство по и. 1, о т.п и ч а Ю я, е ес я тем, что блок внутристрочной обработки содержит первый счетчик, первый элемент сравнения, первый элемент И вычислителя, первый и второй элементы ИЛИ, а блок междустрочного накопления — второй счетчик, второй элемент сравнечия и второй элемент

И:вычислителя, причем вход параллельной загрузки данных и вход разрешения параллельной загрузки первого счетчика являются соответственно первыми и вторыми входами вычислителя, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с входом добавления единицы младшего разряда и входом вычитания единицы младшего разряда первого счетчика, первый сигнальный вход первого элемента сравнения соединен с выходом первого счетчика, являющегося первым выходом вычислителя, второй сигнальный вход первого элемента. сравнения является третьим входом вычислителя, первый выход первого элемента сравнения соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и является вторым выходом вычислителя, второй выход первого элемента сравнения соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и является третьим выходом вычислителя.. третьи входы первого элемента ИЛИ и второго элемента ИЛИ являются соответственно десятым и девятым входами вычислителя, управляющий вход второго элемента сравнения является пятым входом вычислителя, вход добавления единицы младшего разряда второго счетчика соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и первым выходом второго элемента сравения, вход вычитания единицы младшего

1798929

r, J I I t o I r i i I г oi i i t i r i s т;

r, ooooor i t i i ooîîîîoî

r„o oo r r ooooo r t oo oooo oo разряда второго счетчика соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ и вто; рым выходом второго элемента сравнения, а выход второго счетчика соединен с вторым сигнальным входом второго элемента срав- 5 нения, первый сигнальный вход которого соединен. с выходом первого счетчика, йри этом первый вход первого вычислителя яв ляется сигнальным входом усреднителя, первый выход N-го вычислителя является 10 выходом усреднителя, пятые входы вычислителей являются вторым управляющим

: входам усреднйтеля, вторые входы вычислителей являются третьими управляющими входами усреднителя, соединенным с седь- 15 мым выходом синхрогенератора, третьи входы J-x вычислителей (где J = 1, N-1) соединены с первыми выходами g + 1)-х вычисли. телей; третий вход N-ro вычислителя

, соединен с первым выходом N-ro вычисли- 20

: теля, третьи входы первого. и второго элементов ИЛИ первого вычислителя соединены соответственно с первыми вхо-. дами первого и второго элементов ИЛИ, а девятый и десятый входы J-x вычислителей 25

12

O = 2, й) соединены соответственно с вторыми и третьими выходами 0-1)-х вычислителей, выход первого элемента И вычислителя соединен с управляющим входом nepsoro элемента сравнения, а первый и второй входы первого элемента И вычислителя являются четвертым и шестым входами вычислителя, выход второго элемента И вычислителя соединен с входом разрешения параллельной загрузки данных второго счетчика, а первый и второй. входы второго элемента И вычислителя являются соответственно седьмым и восьмым входами вычислителя, выход первого счетчика соединен с

К старшими разрядами входа параллельной загрузки данных второго счетчика, а четвертые входы всех вычислителей являются первым управляющим входом усреднителя, седьмые входы всех вычислителей являются четвертым управляющим входом усреднителя, соединенным с восьмым выходом синхрогенератора, J-e выходы первого и второго регистров сдвига соединены соответственно с шестыми и восьмыми входами

J-x 0 - 1; N) вычислителей.