Устройство для автоматического совмещения растров

Устройство для автоматического совмещения растров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii) 970729 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 0804.81 (21) 32 72 351/18-09

f51)hh NR З с присоединением заявки ¹â€”

H 04 N 9/09

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет

РЗ)УДК 621.39", (088.8) Опубликовано 3(11082.Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 30. 10. 82 (72) Авторы изобретения

Б. Н. Бычков, И. Я. Зыков и С. П. Уханов (71) Заявитель

Ленинградский институт авиационного приборос (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

СОВМЕЩЕНИЯ РАСТРОВ

Изобретение относится к телевидению, а именно к устройствам для автоматического совмещения растров в многотрубочных, в том числе спектрозональных и цветных передающих телевизионных камерах, и может быть использовано в тех областях, где есть необходимость в длительном поддержании точного совмещения иэображений с выходов многотрубчатых передающих телевизионных (ТВ) камер.

Известно устройство для автоматического совмещения растров,.содержащее последовательно соединенные первый датчик видеосигнала, первый блок задержки, детектор ошибки, блок управления сигналом совмещения, второй датчик видеосигнала, выход которого прямо подключен ко второму входу детектора ошибки, а через последовательно соединенные блок управления задержкой и второй блок управления задержки соединен с третьим входом детектора ошибки. Устройство также содержит синхронизатор и детектор оптимального сигнала совмещения. Выход синхронизатора подключен к входам синхронизации детектора ошибки и детектора оптимального сигнала совмещения. Кроме того, устройство. включает два коммутатора, которые выполняют роль концевых выключателей, т.е. детекторов нахождения на краю, два блока запрета, элемент ИЛИ и блоки установки в среднее положение и возврата на оптимум. Эти блоки служат для того, чтобы по команде с детектора оптимального сигнала совмещения перевести устройство из режима совмещения в режим слежения за совмещением. Данное устройство осуществляет совмещение растров первого и второго датчиков видеосигнала по положению, т.е. центрирует растры, а также совмещает и размеры растров. Оценка рассовмещений производится в детекторе ошибки, который осуществляет сравнение функций

2О, взаимной корреляции видеосигналов, имеющих различную взаимную задержку. Сигнал с выхода детектора ошибки, характеризующий рассовмещения, воздействует на блок управления сигналов совмещения, который и изменяет величину сигналов совмещения, воздействующих на второй датчик видеосигнала. Характерной особенностью данного устройства является наличие детектора оптимального сигнала совмещения, который в момент достиже970729

65 ния оптимального совмещения вырабатывает соответствующую команду (t j.

Недостатком данного устройства является наличие дифференциальных геометрических искажений, вызванных различием ФОС, выражающееся и том, что различные участки растра совмещены по-.разному. Так, например, в передающей камере КТ-132 допуск на несовмещение иэображений, вызванное дифференциальными геометрическими искажениями, составляет в цент» ральной зоне диаметром 0,8Н 30 нс, в центральной зоне диаметром 1Н

80 нс и в остальной части растра до

160 нс, т.е. до 2 - 2,5 элементов иэображения.

Цель изобретения - повышение точности совмещения растров. указанная цель достигается тем, что в устройство для автоматического совмещения растров, содержащее по- 2О следовательно соединенные первый датчик ТВ сигнала, первый блок задержки, детектор ошибки и блок управления сигналом совмещения,, вход которого подключен к первому входу 25 детектора оптимального сигнала совмещения, второй вход которого подключен к первому выходу синхронизатора, куда также подключен вход ". синхронизации детектора ошибки, 30 второй вход которого соединен с выходом второго блока задержки;, вто- . рой датчик TB сигнала, введены последовательно соединенные блок адресации, первый ключ, генератор стро- 35; ба и второй ключ, выход которого одновременно подключен K входу второго блока задержки и третьему входу детектора ошибки, а сигнальный вхсд второго ключа соединен с выходом вт 4g рого датчика ТВ сигнала, также введены сумматор, формирователь сигнал коррекции, блок управления режимом работы, блок памяти и третий и четвертый ключи, управляющие входы которых подключены к управляющему входу первого ключа и выходу блока управления режимом работы, первый вход которого подключен к выходу детектора оптимального сигнала совмещения и первому входу блока адресации, второй выход которого подключен ко второму входу блока управления режимом работы, а третий выход подключен к адресному входу блока памяти, выход которого подключен к первому входу сумматоар, второй вход которого подключен к выходу блока управления сигналом совмещения, а выход— к входу второго датчика ТВ сигнала, причем вход формирователя сигнала 60 коррекции подключен к выходу детектора ошибки, а выход — к сигнальному входу третьего ключа, выход которого подключен к информационному входу блока памяти, кроме того, выход четвертого ключа подключен ко входу генератора строба, а сигнальный вход - ко второму выходу синхронизатара, первый выход которого также подключен ко второму входу блока адресации.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство для автоматического совмещения растров содержит первый датчик 1 TB сигнала, первый блок 2 задержки, детектор 3 ошибки, блок 4 упрачления сигналом совмещения, детектор 5 оптимального сигнала совмещения, синхронизатор б, второй блок 7 задержки, второй датчиК 8 TB сигнала, блок 9 адресации., первый ключ 10, генератор 11 строба, второй ключ 12, сумматор 13, формирователь 14 сигнала коррекции, блок 15 управления режимом работы, блок 1б памяти, третий ключ 17 и четвертый ключ 18.

Устройство работает следующим образом.

ТВ сигналы с выходов датчиков 1 и 8 ТВ сигнала поступают на входы соответствующих блоков 2 и 7 эадержки, где получают фиксированные задержки. Равенство или кратность величин задержек s блоках ° 2 и 7 определяется конкретной схемой детектоар 3 ошибки. При наличии рассовмещения растров в датчиках 1 и 8 TB сигнала на выходе детектора 3 ошиб- . ки возникает сигнал ошибки, который воздействует на блок 4 управления сигналом совмещения, и через сумматор 13 сигнал с блока 4 управления сигналом совмещения совмещает растры в датчиках 1 и 8 TB сигнала. После достижения совмещения по центровке и размеру растра экстремальная система авторегулирования будет совершать незначительные колебательеые движения относительно оптимума совмещения. При этом на выходе детектора 3 ошибки будет с определенной частотой меняться знак сигнала ошибки, характеризующего рассовмещения. Сигнал с выхода детектора ошибки 3 поступает на первый вход детектора 5 оптимального сигнала совмещения,: на второй вход которого поступают сигналы от синхронизатора б. Детектор 5 оптимального сигнала совмещения фиксирует наличие определенного числа смен знака сигнала на выходе детектора ошибки за некоторый период времени и вырабатывает сигнал достижения оптимального совмещения двух растров. Этот сигнал поступает на первый вход блока управления режимом работы 15 (KoTOрый в простейшем случае мсжет быть выполнен, например, в виде триггера или регистра), который меняет свое состояние и меняет сигнал на своем

970729 выходе с сигнала "Совмещение" на сиг нал "Коррекция". При этом на управляющие входы первого 10, третьего 17 и четвертого 18 ключей поступает сигнал, который открывает первый 10 и третий 17 ключи и закрывает четвертый 18. В режиме совмещения на генератор 11 строба через четвертый ключ

18 от синхронизатора 6 поступали импульсы, которые формировали пространственный строб большого размера в центре иэображения, например размером в 0,5 общей площади растра. В режиме "Коррекция" на генератор 11 строба через открытый первый ключ 10 начинают поступать импУльсы " nepso- 5

ro выхода блока 9 адресации, которые соответствует пространственновременному положению. корректируемого участка иэображения. Развертка формирования корректирующего сигнала, соответствующая развертке памяти в блоке 16 памяти, начинается в левом верхнем углу иэображения, а блок 16 памяти является устройством дискретного действия с ограниченным объемом памяти, .хотя, в принципе., это мог бы быть и аналоговый блок памяти, не обладающий в том числе и временной дискретизацией. Таким обра зом, на участке, соответствующем левому верхнему углу иэображения в на- ЗО чальный период формирования сигнала коррекции, возникает строб, который, воздействуя на второй ключ 12, будет пропускать на детектор 3 ошиб-. ки лишь.TB сигнал, соответствующий 35 во времени этому стробу. Детектор 3 ошибки будет определять лишь ошибку совмещения, соответствующую этому участку изображения, и эта ошибка совмещения будет прямо зависеть от 4{j .дифференциальных .. геометрических искажений, вызванных различием ФОС между собой. Сигнал ошибки с выхода детектора 3 ошибки поступает .на первый вход детектора 5 оптимального сигнала совмещения и на формирователь 14 сигнала коррекции. С выхода Формирователя 14 сигнала коррекции через третий ключ 17 сигнал .коррекции поступает на информационный вход блока 16 памяти и записывается в ячейку памяти, соответствующую адресу поступающему на адресный вход блока 16 памяти с третьего выхода блока 9 адресации. В свою очередь, адрес, формируемый блоком 9 адресации, определяет пространственно-временное положение строба на выходе генератора 11 строба и поступает на его вход через открытый первый ключ 10. Сигнал с выхода блока 16 памяти поступает на первый вход сумматора 13 и вместе с сигналом с выхода блока 4 управления сигналом совмещения воздействует на второй датчик 8 TB сигнала и совмещает 6$ его иэображение с изображением пер- . ного датчика 1 ТВ сигнала в данном. стробе. По достижении совмещения в стробе сигнал на выходе детектора

Э ошибки начинает вновь менять свой знак с некоторой частотой н срабатывает детектор 5 оптимального cNLнала совмещения, сигнал с выхода которого воздействует на первый вход блока 9 адресации и меняет формируемый ею адрес и импульсы положения строба на соседние.. Для формирования адресной системы на второй вход блока 9 адресации непрерывно поступают импульсы от синхронизатора б. При поступлении сигнала оптимального совмещения данного участка от детектора 5 в cootветствующей ячейке блока 16 Памяти остается записанным сигнал коррекции, соответствующий суьвие оптимального совмещения данного участка иэображения с сигналом с выхода блока 4 управления сигналом совмещения., Так продолжается до тех пор, пока не будет скорректирован весь растр. При окончании коррекции всего растра, т.е. при полном заполнении блока 16 памяти, блок 9 адресации на своем втором выходе сформирует сигнал окочания коррекции, который воздействует на второй вход блока 15 управления режимом работы и переведет его в режим работы "Корректированное совмещение". Прн этом на выходе блока 15 появятся сигналы, которые закроют первый 10 и третий

17 ключи и откроют четвертый ключ 18, генератор 11 строба вновь станет формировать строб большого размера, н устройство станет поддерживать интегральное совмещение растров, но уже с коррекцией дифференциальных геометрических искажений, поскольку из блока 16 памяти в такт с разверткой передаваемого изображения на сумматор 13 будут поступать сигналы коррекции, соответствующие развертываемому участку растра второго датчика 8 ТВ сигнала, и приводит положение этих участков в точное соответствие положения аналогичных участков растра первого датчика 1 ТВ сигнала.

Таким образом, сущность предлагаемого устройства заключается в том, что совмещают известным, способом, например как в прототипе, два иэображения в виде ТВ сигналов с эталонного и совмещенного растров и фиксируют интегральный сигнал совмещения.

Но добиться при этом идеального совмещения растров из-за дифференциальных геометрических искажений невозможно. Затем разбивают совмещенный растр на участки и совмещают каждый его участок с соответствующим участ970729 ком -талонного растра. Значение корректирующего сигнала, необходимое для совмещения этих двух участков растра, запоминают. Так же формируют набор корректирующих сигналов (можно назвать его гиперповерхностью 5 корректирующего сигнала ) для всей площади растра. После этого сигнал коррекции, соответствующий этой гиперповерхности, в такт с разверткой растра суммируют с интегральным сиг-. )Q налом совмещения и получают два совмещенных растра, где скорректированы дифференциальные геометрические искажения. Очевидно, что точность коррекции дифференциальных геометрических искажений будет определяться числом участков разбиения растров, и по мере роста их числа она будет возрастать, т.е. точность будет определяться объемом памяти блока 16 памяти.

Введение в устройство для автоматического совмещения растров новых функциональных узлов выгодно отличает предлагаемое устройство «эт прототипа, поскольку при незначительном усложнении оно получает возможность уменьшения дифференциальных геометрических искажений совмещенных растров, что улучшает геометрическое подобие .изображений каналов, передающих их, например, н различных зонах спектрального отражения сюжета.

Это весьма важно при обработке изображений, передаваемых спектрозональ-ными камерами, использующимися, например, для выявления природных ресурсов. В случае применения такого устройства в цветных передающих камерах ТВ за счет лучшего геометрического подобия передаваемых цветоделен- 40 ных иэображений улучшится цветопередача на краях изображения.

Для обработки спектрозональных изображений, записанных на видеомагнитОФОну с помОщью эВи при Отсут- 45 ствии коррекции дифференциальных геометрических искажений потребуется их устранить путем коррекции в ЭВМ одного изображения под другое с помощью записанных на тот же видеомагнитофон эталонных изображений с той ке ТВ камеры. Для такой коррекции саждого изображения потребуется маинное время. При числе элементов изображений 500000, существующих дифферейциальных геометрических искажениях в 3 элемента изображения и дОпустимых дифференциальных геометрических искажениях н 0,3 элемента число элементов преобразованного изоб ражения составит 50000000. Для маши- 0 ны типа EC-1022 быстродействие составляет 80.000 операций н секунду.

Коэффициент использонаныя этого быстродействия с учетом емкости 0ЗУ и необходимости записи изображения на магнитный носитель составляет 0,5.

Поэтому время формирования корректированного иэображения составит 1250 с.

При стоимости одного часа машинного времени на EC-1022 80 руб. стоимость коррекции одного изображения составит около 28 руб.

При необходимости точной машинной обработки хотя бы тысячи спектроэо.нальных иэображений в год, полученных с помощью телекамер без коррекции дифференциальных геометрических искажений потери на машинную коррекцию состанят около 28 тыс. руб. Применение спектрозонадьных ТВ камер, снабженных устройством автоматического совмещения растров с коррекцией дифференциальных геометрических искажений, поможет сэкономить эти средства.

Формула изобретения

Устройство для автоматического совмещения растров, содержащее последовательно соединенные первый датчик телевизионного (ТВ) сигнала, первый блок задержки, детектор ошибки и блок управления сигналом совмещения, вход которого подключен к первому входу детектора оптимального сигнала совмещения, второй вход которого подключен к первому выходу синхронизатора, соединенному с нходом синхронизации детектора ошибки, Второй вход которого соединен с выходом второго блока задержки, второй датчик ТВ сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности совмещения растров, нведвны последовательно соединенные блок адресации, первый ключ, генератор строба и второй ключ, выход которого одновременно подключен к входу второго блока задержки и третьему входу детектора ошибки, а сигнальный вход второго ключа соединен с выходом второго датчика ТВ сигнала, также введены сумматор, фбрмирователь сигнала коррекции, блок управления режимом работы, блок памяти, третий и четвертыв ключи, управляющие входы которых подключены к управляющему входу перного ключа и выходу блока управления режимом работы, первый вход которого подключен к выходу детектора оптимального сигнала совмещения и первому входу блока адресации, второй выход которого подключен к второму входу. блока управления режимом работы, а третий выход подключен к адресному входу блока памяти, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу ьлока .Управления сигналом сонмещения, а выходк входу второго датчика TB сигнала, причем вход формирователя сигнала

9 970729 1О

"вый выход которого также подключен к второму входу блока адресации.

Составитель Г. Росаткевич

Редактор Н ° Безродная Техред C.Ìèãóíîâà Корректор С. щекмар

Заказ 8429/78 Тираж 688

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 коррекции подключен к выходу детектора ошибки, а выход - к сигнальному входу третьего ключа, выход которого подключен к информационному входу блока памяти, кроме того, выход четвертого ключа подключен к входу генератора строба, а сигнальный вход к второму выходу синхронизатора, пер»

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2942844, кл. Ц 04 и 9/09, 1980 (прототип).