Устройство цифрового преобразования видеосигнала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБРЕТЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельство СССМ 1317689, кл. Н 04 й 7/00, 1984. СТРОЙСТВО ЦИФ РОВ АНИЯ ВИДЕОСИГНАЛ Изобретение относитсВ) технике. Цель иэоб ие быстродействия и сти, Устройство со твительный прибор ью, сигнал с выхода кот р 2, аналоговый вычит ГО ПРЕОБРА я к телевизионретения - повы- помехоустойдержит фотос зарядовой орого через детель 3 поступа(54) УЗОВ(57)ной (Тшенчивочувссвязтекто ет на интерполирующий фильтр 4, на первом выходе которого восстанавливается непрерывный видеосигнал, который оцифровывается аналого-цифровым преобразователем 12 и вводится в блок 15 памяти. Одновременно отслеживается уровень фонового сигнала, который также вводится в блок 15, При этом обеспечивается повышение быстродействия и помехоустойчивости за счет совмещения в одном кадре процессов преобразования текущего значения фона видеосигнала в цифровую форму, запоминания его мгновенного значения,. вычитания его из полного видеосигнала с последующей интерполирующей фильтрацией разностного видеосигнала, 1 э.п.ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к телевизионной (ТВ) технике и может быть использовано для регистрации видеосигналов,имеющих равномерные фоновые составляющие.Цель изобретения - повышение быстродействия и помехоустойчивости устройства,На фиг.1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства;на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу. устройства,Устройство содержит фоточувствительный прибор 1 с зарядовой связью. (ФПЗС),детектор 2, аналоговый вычитатель 3, интерполирующий фильтр 4, усилитель 5, первый6 и второй 7 пороговые блоки, первый 8,второй 9, третий 10 и четвертый 11 ключи,аналого- цифровой преобразователь (АЦП)12, регистр 13, цифооаналоговый преобразователь (ЦАП) 14, блок 15 памяти и блок 16, управления, который ссстоит из генератора17 опорной частоты, формирователя 18 фазных напряжений, преобразователя 19 уровней, делителя 20 частоты, формирователя 21период дискретизации и формирователя 22сигналов управления детектором.Устройство работает следующим образом.Пространственное распределениеуровней освещенности Е(в) (фиг.2 а), представляющее собой алгебраическую суммуфона ЕФ и видеоимпульсов + Е за времяТн накопления (фиг.2 б) на светочувствительной поверхности ФПЗС 1, выэываетобразование соответствующих зарядовых пакетов.Под действием последовательностей управляющих импульсов (фиг.2 в - фиг,2 д), формируемых в блоке 16 генератором 17,формирователем 18 и преобразователем 19за время интервала считывания Тс (фиг.2 б),на выходе ФПЗС 1 образуются импульсы,-следующие с частотой управляющих последовательностей, огибающая амплитудныхзначений которых пропорциональнаЕф+ Е(1),Выходной сигнал ФПЗС 1 поступает на вход детектора 2, на выходе которого под управлением импульсов с выхода формирователя 22 формируется напряжение (фиг,2 ж), состоящее из постоянной (фоновой) составляющей Оф и видеоимпульсов О 1 и Оь отображающих наблюдаемые объекты.С выхода детектора 2 сигнал поступает на первый вход аналогового вычитателя 3, который вторым входом через нормально замкнутую группу ключа 8 соединен с нулевой шиной в интервалах 1-о и 12 - 1 з (фиг.2 к) нулевым сигналом с выхода порогового устройства 7, поступающим на его управляющий вход. В интервалах 1-1 и 12 - 1 з аналоговый вычитатель 3 транслируетвыходной видеосигнал детектора 2 (фиг.2 к).5 Выходное напряжение аналогового вычитателя 3 поступает на сигнальный вход интерполирующего фильтра 4, тактируемого поуправляющему входу импульсной последовательностью, формируемой делителем 20,10 (фиг,2 е) с периодом Т,Интерполирующий фильтр 4 на своемпервом выходе по дискретным выборкамвыходного сигнала аналогового вычитателя3 восстанавливает непрерывный видеосиг 15 нал О(1). Одновременно на втором выходеформируется первая производная бО(1)Й 1восстанавливаемого видеосигнала (фиг,2 з),Интерполирующий фильтр 4 минимизируетсреднеквадратическую погрешность вос 20 становления видеосигнала, что обеспечивает повышение помехоустойчивости.Период Тд дискретизации, задаваемыйформирователем 21, выбирается из условийполучения заданных значений среднеквад 25 ратических погрешностей д и д, восстановления О(1) и дО(1)И 1 соответственно:д (Я,/(2 л - й)3дпр 3/6,30 где Я - верхняя относительная частотаспектра функции О(1);И -вТД- относительная частота;Тд- период дискретизации,При этом переходные процессы в ин 35 терполирующем фильтре 4 заканчиваю 1 сяза два периода дискретизации.В интервалах 10 - 11 и 12-1 з уровень флуктуаций на втором выходе интерполирующего фильтра 4 не выходит за пределы зоны40 нечувствительности порогового блока 7, задаваемой опорными напряжениями + Оопп,выходной сигнал порогового блока 7 обеспечивает разомкнутое состояние ключа 10,соединение первого выхода интерполирую 45 щего фильтра 4 через ключ 9 с сигнальнымвходом АЦП 12, соединение второго входааналогового вычитателя 3 через ключ 8 снулевой шиной, а также разрешение на введение информации с выхода АЦП 12 в ре 50 гистр 13. Таким образом, в интервалах 10-11и 12 - 1 з АЦП 12 отслеживает уровень фонового напряжения, поступающего с первого выхода интерполирующего фильтра 4 черезключ 9 (фиг.2 к), кодовый эквивалент текуще 55 го значения которого с выхода АЦП 12 вводится в регистр 13 и блок 15.Нулевой сигнал, вводимый в интервалах16 - 11 и 12-1 з с выхода порогового блока 7 вблок 15, является признаком поступления в1660210 10 15 20 30 35 40 45 50 55 блок 15 с выхода АЦП 12 цифрового эквивалента фонового сигнала Оф(1),С второго выхода интерполирующего фильтра 4 в интервалах ц - с 2 и 1 з-ц сигналы, представляющие собой первую производную информационных видеоимпульсов. (фиг,2 э), вызывают появление на.выходе порогового блока 7 единичного Напряжения (фиг.2 и), замыкающего ключ 10, обеспечивая связь первого выхода интерполирующего фильтра 4 с входами усилителя 5 и порогового блока 6, а также ключ 8, соединяющий выход ЦАП 14 с вторым входом аналогового вычитателя 3. Указанный единичный сигнал одновременно является запретом на введение в регистр 13 выходного кода АЦП 12. При этом регистр 13 фиксирует мгновенные значения фонового сигнала, соответствующие моментам 11 и (з, преобразуемые ЦАП 14 в напряжения Оф(т 1) и Оф(12) соответственно. Таким образом, в интервалах 11-12 и з - т 4, соответствующих срабатыванию порогового блока 7 (фиг.2 и), на выходе аналогового вычитателя 3 и на пер вом выходе интерполирующего фильтра 4 формируется разность текущего значения видеосигнала и его фонового значения в моменты т 1 и тз (фиг.2 к).Укаэанная разность через ключ 10, открытый в интервалах т 1-с 2 и тз-т 4, поступает на входы усилителя 5 и порогового блока 6 при превышении разностным сигналом опорных значений +Оп 2 либо -О 0 п 2, в результате чего на первом его выходе появляется сигнал "Полярность", управляющий полярностью выходного сигнала усилителя 5 и одновременно поступающий на вход запоминающего устройства 15 (фиг.2 м). Сигнал "Полярность" (независимо от знака входного сигнала для усилителя 5) обеспечивает постоянную полярность на его выходе, обеспечивая требуемый режим для АЦП 12. Одновременно на втором выходе порогового устройства 6 в интервалах 11 - т 2 и тзобразуется единичное напряжение(фиг.2 л), открывающее ключ 11, обеспечивающий соединение выхода усилителя 5 с входом АЦП 12,В интервалах 11 - т 2 и тз - т 4 с выхода АЦП 12 в блок 15 поступает цифровой эквивалент видеоимпульсов с исключенной фоновой составляющей, о чем свидетельствует единичный сигнал "Признак" на его входе с выхода порогового блока 7. Полярность видеоимпульсов определяет выходной сигнал порогового блока 6. На фиг.2 м единичный уровень на его выходе соответствует отрицательному видеоимпульсу. Тактовая частота АЦП 12 и блока 15 соответствует периоду дискретизации и берется из блока 16Таким образом, обеспечивается исключение фоновой составляющей видеосигнала за один цикл (кадр), что расширяет динамический диапазон устройства для информационной составляющей видеосигнала,повышает помехоустойчивость, а также повышает быстродействие, что дает возможность регистрировать подвижные объекты.Формула изобретения 1, Устройство цифрового преобразования видеосигнала, содержащее последовательно соединенные фоточувствительный прибор с зарядовой связью, детектор и аналоговый вычитатель, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, регистр и цифроаналоговый преобразователь, а также усилитель, блок памяти и блок управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющими входами фоточувствительного прибора с зарядовой связью детектора и объединенными тактовыми входами аналого-цифрового преобразователя и блока памяти, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и помехоустойчивости, в него введены интерполирующий фильтр, первый и второй пороговыеблоки, первый, второй и третий и четвертый ключи, при этом выход аналогового вычитателя соединен с сигнальным входом интерполирующего фильтра, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, а первый и второй выходы интерполирующего фильтра соединены соответственно с объединенными входами второго и третьего ключей и сигнальным входом второго порогового блока, выход которого соединен с первым входом видеосигнала блока памяти, который объединен с управляющими входами регистра и первого, второго и третьего ключей, выход регистра соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход, цифроаналогового преобразователя соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с общий шиной устройства, а выход первого ключа соединен с вторым входом аналогового вычитателя, выход третьего ключа соединен с входом усилителя, который обьединен с сигнальным входом первого порогового блока, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами четвертого ключа и усилителя, который объединен с вторым входом видеосигнала блока памяти, выход которого является выходом устройства, информационный вход1660210 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок управления содержит генератор опорной частоты, выход которого соединен с входом формирователя фазных ВШП е Составитель В.Землянухинедактор А.Ревин Техред М.Моргентал Корректор Т.Пал Заказ 1857 Тираж 402 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина,блока памяти соединен с выходом аналогоцифрового преобразователя, сигнальный вход которого соединен с выходом второго ключа, который объединен с выходом четвертого ключа, вход которого соединен с выходом усилителя, при атом первые и вто рые опорные входы первого и второго пороговых блоков являются входами для соответствующих опорных напряжений. напряжений, первый и второй выходы которого соединены с одноименными входами преобразователя уровней, выход которого является первым выходом блока унравле ния, вторым выходом которого является выход формирователя сигналов управления детектором, вход которого соединен с первым выходом формирователя фазных напряжений, второй выход которого соединен 10 с делителем частоты, управляющий вход которого соединен с.формирователем периода дискретизации, выход делителя частоты является третьим выходом блокауправления.