Телевизионный пространственный дифференцирующий фильтр

Союз СоветскикСоцииелистическинРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ги 919155(22) Заявлено 11.11,79 (21) 2839070/18 - 09 с присоединением заявки не Н 04 й 5/14 Гвеударстввнный намнтет СССР(23) Приоритет не делам нзабрвтеннй н вткрытнйОпубликовано 07.04.82, Бюллетень ЛЬ Дата опубликования описания 07.04.82(72) Авторы изобретения Л, Ы. Григорьев, Н. Н. Степанов и Я. Л. Штермер Ленинградский ордена Ленина электротехническигг институт им, В. И. Ульянова (Ленина)(54) ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ДИФФЕРЕНЦИРУЮШИЙ ФИЛЬТР Изобретение относится к радиотехнике иможет использоваться в телевизионной технике,предназначенной для обработки изображений,с целью подавления или подчеркивания верхних пространственных частот: контуров объектов, контрастных перепацов яркости, точечных5или линейных элементов изображения, мелкоструктурных шумов и т, д.Известен телевизионный пространственныйдифференцирующий, фильтр содержащий суммирующий усилитель и фоторезистивную матрицу, к шинам столбцов которой с одной сто.роны подключен источник питания через основной коммутатор шин столбцов, а с другойстороны - первый дополнительный коммута.15тор шин столбцов, при этом к шинам строкфоторезистивной матрицы с одной стороныподключены последовательно соединенные основной коммутатор шин строк и первый дополнительный коммутатор шин строк, а с другойстороны - второй дополнительный коммутаторшин строк 11),Однако в известном устройстве имеютсяаналоговые блоки памяти видеосигнала, что уменьшает точность анализа изображений из-заискажений сигналов при их перемещенияхв элементах памяти, особенно при использовании твердотелых фотообразователей с высоким разрешением. Кроме того, наличие схемпамяти снижает надежность и увеличиваетнеобходимый объем оборудования,Цель изобретения - упрощение устройствагтутем исключения аналоговых блоков памяти,Для достижения поставленной цели в телевизионный поостоанственный дифференцирующийфильтр, содержащий суммирующий усилительи фоторезистивную матрицу, к шинам столбцовкоторой с одной стороны подключен источникпитания через основной коммутатор шин стобцов, а с другой стороны - первый дополнительный коммутатор шин стобцоври этомк шинам строк фоторезистивной матрицы содной стороны подключены последовательносоединенные основной коммутатор шин строки первый дополнительный коммутатор шинстрок, а с другой стороны - второй дополнительный коммутатор шин строк, введены последовательно соединенные дополнительный ис3 9191 точник питания и второй дополнительный ком. мутатор шин столбцов, при этом второй дополнительный коммутатор шин столбцов последовательно соединен с основным коммутатором шин столбцов, а выходы основного ком. мутатора шин строк и первого дополнительногокоммутатора шин строк подключены к соответствующим входам суммирующего усилителя.На фиг, 1 приведена структурная электричес. кая схема предлагаемого устройства для16 полиапертуры ЗхЗ элемента; на фиг, 2 - многоэлементная апертура, где а - метод образования полиапертуры; б . полученные коэффициенты прозрачности в примере анализа ЗхЗ элемента.Устройство содержит суммирующий усилитель 1, фоторезистивную матрицу 2, источник: 3 питания, основной коммутатор 4 шин стобцов, дополнительные коммутаторы 5 и 6 шин столбцов, дополнительный источник 7 питания, основной коммутатор 8 шин строк, дополнительные коммутаторы 9 и 10 шин строк.Устройство работает следующим образом,В процессе анализа изображения основной коммутатор 4 шин столбцов коммутирует последовательно столбец за столбцом к источ-нику 3 питания, а основной коммутатор 8 шин строк -коммутирует последовательно строку за строкой и подключает коммутируемую строку к одному из входов суммирующего усилителя 1. Основные коммутаторы 4 и 8 шин столбцов и строк подключают в каждый момент времени выбранные шины, все другие шины в это время замыкаются на корпус. Одновременно дополнительные коммутаторы 5 и 6 шин столбцов подключают соседние относительно коммутируемых в данный момент основным коммутатором 4 шины столбцов к дополйительному источнику 7 питания. Допол. нительные коммутаторы 9 и 10 шин строк также подключают соседние относительно основного коммутатора 8 шины строк к друтому входу суммирующего усилителя 1 с весовыми коэффициентами, знаки и величины которых определяются алгоритмом обработки.На выходе суммирующего усилителя 1 фор. мируется сигнал, являющийся результатом пространственной фильтрации изображения. спроектированного на фоторезистивную матрицу 2. Предлагаемая структура устройства позволяет проводить пространственную фильтра. цию изображений без элементов хранения ин- .56 формации в реальном масштабе времени и, вследствие отсутствия памяти не обладает недостатками прототипа.Для случая выделения точечных объектов на сложном фоне при размере многоэлемент- зз ной апертуры ЗхЗ элемента фоторезистивной матрицы 2 устройство может иметь следующую структуру. Основные коммутаторы 4 8 55 4коммутируют по одной шине столбцов и строк,а дополнительные коммутаторы 9, 10 и 5, б -по две шины строк и столбцов (по одной ши.не по обе стороны относительно шины, комму.тируемой основными коммутаторами). Основной коммутатор 4 шин столбцов подключаетшины к положительному источнику 3 литания+Е, а дополнительный источник питания 7величиной минус Е/2 подключается к соседнимшинам столбцов через дополнительный комму.татор 6 шин столбцов. Основной коммутатор 8шин строк подключает сигнал с центральнойстроки многоэлементной апертуры ко второмувходу суммирующего усилителя 1 со знакомплюс и единичным весовым коэффициентом,а дополнительный коммутатор 10 шин строкподключает сигнал с соседних строк к первомувходу суммирующего усилителя 1 со знакомминус и весовым коэффициентом 0,5,На выходе суммирующего усилителя 1 получают сигнал от многоэлементноч апертуры скоэффициентами прозрачности, показаннымина фиг, 2 б. Если такая многоэлементная апертура анализирует однотонное (равной яркости)изображение, то на выходе сигнал равен нулю,так как суммарный сигнал от периферийныхэлементов равен - 1 (пусть Е - 1 В), а от центрального элемента апертуры +1 и в итоге алгеб.раической суммы нуль. Если же анализируетсяизображение с медленно иэленяющимся яркостным фоном и яркими точками, размеромв один элемент фоторезистивной матрицы, тоустройство выделяет зти яркие точки и подавляет низкочастотные изменения фона, так кактакач многоэлементная апертура является дифференцирующим пространственным фильтром.Приведенный пример позволяет оценить эффек.тивность применения предлагаемого устройствадля пространственной фильтрации изображений,выраженную, в частности, в полном устраненииустройств памяти и сокращении числа коммутаторов шин строк. Кроме сокращения объемаоборудования ожидается также увеличение точности и достоверности анализа из-за уменьшения ошибок, связанных с использованиемблоков памяти.Формула изобретенияТелевизионный пространственный дифференцирующий фильтр, содержащий суммирующий усилитель и фоторезистивную матрицу, к шинам столбцов которой с одной стороны подключен источник питания через основной коммутатор шин столбцов, а с другой стороны - первый дополнительный коммутатор шин столбцов, лри этом к шинам строк фоторезистивной матрицы с одной стороны подключены после 5 91 довательно соединенные основной коммутатор шин строк и первый дополнительный коммутатор шин строк, а с друтой стороны - второй дополнительный коммутатор шин строк, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уп. рощения устройства путем исключения анало. говых блоков памяти, введены последовательно соединенные цополнительный источник питания и второй дополнительный коммутатор шин столбцов, при этом второй дополнительный 9155 бкоммутатор шин столбцов последовательносоединен с основным коммутатором шин столб.цов, а выходы основного коммутатора шиистрок и первого дополнительного коммутаторашин строк подключены к соответствующимвходам суммирующего усилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Мф 773959,1 О кл. Н 04 й 5/14, 1977 (прототип),919155 Заказ 21 бб/43ВНИИПИ Г ж 685 о комитета СССР открытий ушская наб. д. 4/5Т одни сное рственн ре тенин35, Ра по делам иэоб13035, Москва, Ж Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Составитель В. Мавринедактор В, Петраш Техред Т. Маточка КоРРектоР М. Ща