Устройство формирования сигналов стереопары

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 15 Н 5 Н 04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградский электротехнический институт связи им, проф,М.Л.Бонч-Бруевича(54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ СТЕРЕОПАРЫ(57) Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано ввещательных и прикладных стереотелевизионных системах для анализа обьемногоизображения путем получения информациио глубине передаваемой сцены, Цель изобретения - расширение функциональныхвозможностей путем формирования двухпоИзобретение относится к телевизионной (ТВ) технике и может быть использовано в вещательных и прикладных стереотелевизионных системах для анализа обьемного изображения путем получения информации о глубине передаваемой сцены.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем формирования двухполярного сигнала диспаратности.На фиг,1 представлена структурная электрическая схема устройства формирования сигналов стереопары; на фиг,2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства формирования сигналов стереопары.Устройство формирования сигналов стереопары содержит первую 1 и вторую 2 5 Ц 1684936 А 1 лярного сигнала диспарэтнос)и. Видеосигнал с выхода телевизионных камер 1 и 2 подается на дифференциаторы 3 и 4, е результате чего выделяются вертикальные перепады яркости, При помощи блока 7 вычисляется диспаратность перепадов яркости правого изображения относительно левого, Одновременно вычисляется диспаратность, соответствующая среднему плану снимаемой сцены, для чего с выходов камеры 2 снимаются напряжения, пропорциональные положению органов фокусировки и масштабирования. С помощью постоянного запоминающего блока 8, блоков 10 и 12 умножения цифровые значения фокусировки и масштабирования преобразуются в си) нал коррекции, который обеспечивает формирование на выходе блока 9 вычитания двухполярного сигнала диспаратности. 2 ил телевизионные камеры, первый 3 и второй 4 дифференциаторы, первый 5 и второй 6 аналого-цифровые преобразователи (АЦП), блок 7 вычисления диспаратности, постоянный запоминающий блок 8, блок 9 вычитания, первый блок 10 умножения, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11 и второй блок 12 умножения.Устройство формирования сигналов с 1 ереопары работает следующим образом.Видеосигналы левого и правого изображений стереопары, формируемые соответственно первой 1 и второй 2 ТВ камерами, оптические оси которых параллельны, поступают на дифференциаторы 3 и 4 при помощи которых выделяются вертикальные перепады яркости иэображений стереопары, Выделенные перепады яркости, отлича 1684936ющиеся задержкой, обусловленной диспаратностью, поступают на блок 7 вычисления диспаратности, который формирует импульс, длительность которого равна задержке контура правого изображения отно сительно контура левого изображения, На выходе блока 7 вычисления диспаратности присутствует переменное напряжение положительной полярности, пропорциональное длительности импульсов 10 5 ВУ где б - диспаратность; 151 - фокусное расстояние объектива ТВ камеры;В - стереоскопический базис;У - расстояние до объекта передаваемой сцены, 20Из выражения (1) видно, что диспаратность для камер с параллельными осями обратно пропорциональна расстоянию У и не меняет свой знак, поскольку плоскость нулевой диспаратности находится в беско нечности. При этом величина диспаратности б равна сумме постоянной и переменной составляющих: б=бп +Лб,(1) 30 где бп - постоянная составляющая, соответствующая расстоянию до среднего плана передаваемой сцены;+ А 1 - переменная составляющая, со ответствующая глубине передаваемой сцены.Глубина передаваемой сцены определяется глубиной резкости, которую может обеспечивать ТВ камера при данных усло виях. При этом наиболее резким является средний план передаваемой сцены, на который и производится настройка камеры при помощи органов фокусировки. Таким образом, при синтезе объемного изображения 45 средний план должен находиться в плоскости экрана, на которую аккомодируется глаз наблюдателя, т,е. предметы среднего плана должны иметь нулевую диспаратность. При использовании для синтеза изображения 50 сигнала полной диспаратности б этого не происходит, поскольку в плоскости экрана воспроизводится бесконечно удаленный задний план, имеющий нулевую диспаратность. Это, в свою очередь, вызывает 55 большой разрыв между аккомодацией и конвергенцией глаз наблюдателя, приводящий к сильному утомлению. Избавиться от этого недостатка можно путем вычитания из полной диспаратности б постоянной со ставляющей бп. При этом диспаратность бл может быть вычислена по выражению (1), в котором могут быть представлены напряжения, пропорциональные 1 и В. которые снимаются с датчиков обратной связи системы управления масштабированием и фокусировкой второй ТВ камеры 2, Напряжения, пропорциональные 1 и В, снимаются соответственно с выходов второй ТВ камеры 2 и поступают на первый 5 и второй 6 АЦП. где преобразуются в цифровую форму, Далее сигнал У подвергается функциональному преобразованию при помощи таблицы функции 1/У, записанной в блок 8, Затем сигнал умножается на 1 и В и после цифро-аналогового преобразования вычитается из полного сигнала диспаратности,Таким образом, окончательное выражение для сигнала диспаратности, получаемого при помощи предлагаемогс устройства, имеет вид г =-у- -у-,(В 1 В(2) где Уо - расстояние до среднего плана передаваемой сцены.Описанные выше операции выполняются в соответствии со структурной схемой. вначале выделяются вертикальные перепады яркости видеосигналов левого и правого изобра ний при помощи дифференциаторов 3 (фиг.2 а) и 4 (фиг.2 б). Затем в блоке 7 вычисления диспаратности происходит выделения сигнала, пропорционального диспаратности,путем, например, установления РЯ-триггегра с блока 7 в состояние "1" перепадом яркости левого изображения и сбросом в состояние "0" перепадом яркости правого изображения (фиг,2 в). Длительность полученных импульсов равна диспаратности, а низкочастотная фильтрация позволяет выделить сигнал, пропорциональный полной диспаратности б (фиг,2 г), Сигнал полной диспаратности имеет форму короткого импульса, амплитуда которого пропорциональна диспаратности б, а длительность равна длительности яркостного перепада правого изображения, Этот сигнал получается путем подключения отфильтрованного импульса на выход блока 7 вычисления диспаратности в момент прихода яркостного перепада правого изображения,Параллельно происходит вычисление постоянной составляющей диспаратности бл(фиг,2 б). Для этого с второго входа второй ТВ камеры 1 снимается сигнал, пропорциональный удаленности среднего плана Унакоторый производится фокусь о: а С третьего выхода второй ТВ камеры 2 сь; "лается сигнал, пропорциональный фокс.ему расстоянию вариообъектива в данный момент. Оба сигнала поступают на первые вхо ды первого 5 и второго 6 АЦП и преобразуются в цифровую форму, Затем сигнал У подвергается функциональному преобразованию при помощи блока 8, в котором записана таблица функции 1/У, Вы ходной сигнал с блока 8 перемножается с сигналом 1, поступающим на второй вход первого блока 10 умножения, Выходной сигнал блока 10 умножается на постоянный коэффициент, пропорциональный базису 15 съемки В. Сигнал с выхода второго блока 12 умножения преобразуется в аналоговый с помощью ЦАП 11 и посгупает на второй вход блока 9 вычитания, ня первый вход которого поступает сигнал полной диспа ратности б, На выходе блока 9 вычитания получается переменная составляющая сигнала диспаратности Л б (фиг.2 е).Таким образом, на первом выходе устройства присутствует сигнал правого изо бражения стереопары, а на втором его выходе - двуполярный сигнал, равный диспаратности вертикальных границ сигналов стереопары, которьй позволяет синтезировать левое изображение стерепэры с 30 минимальным разрывом между конвергенцией и аккпмодацией, расположенное в предэкранном и зазкранном пространствах,Формула изобретения 35 Устройство формирования сигналов стереопары, содержащее первую и вторую телев,зионныетВ) камеры, выход первой ТВ к.л:, . овый д: Фференциатор ;одк,эчен к1 у оду блока вычисления го арл 1 ; первый выход втэрой 7 В кзиеры ,; - в эрой дифференциатор подключен к о: .сму 1.:,эду блэка въчисления дисгаратнос ". о 1 л и ч а ю щ е е с я 1 ем, что, с целью ра:. рения функциональных возможностей путем формирования двух полярного сигнала диспаратности, введены постоянный заоминающий блок(ПЗБ), блок вычитания,ервый и второй блоки умножения, первь.й и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП), цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), причем второй выход второй ТВ камеры соединен с первым входом первого АЦП, выход которо о через постоянный запоминающий блок соединен с первым входом первого блока. умножения, выход которого подключен к первому входу второго блока умножения, третий выход второй ТВ камеры подключен к первому входу второго АЦП, выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, выход блока вычисления диспаратности подключен к первому входу блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, первый вход которого соединен с вьходом второго блока умножения, вторые входы ЦАП, первого и второго АЦП являются входами для сигнала дискретизации. а второй вход второго блока умножения - входом для цифрового кода стереоскопического базиса, причем выходы первой ТВ камеры и блока вычитания являются соответственно первым и вторым выходами устройства.Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул на,1 Заказ 3515 Тираж П ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская нписноеоткрытиям при ГКНТ СССР