Устройство для ввода информации

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕгПУБЛИН 09) (И)(5 4 С 06 Р 3/03 7 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ При этом выходы формирователей импульсов подключены также соответственно к входу строчных синхроимпульсов датчика и управляющему вход АЦП, а вторые входы компараторов подключены соответственно к выходам сигналов кадровой и строчной разверток датчика телевизионного сигнала, 1 з,п, Ф-лы, 1 ил,СУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИИ(56) Авторское свидетельство СССР В 1239705, кл. С 06 Р 3/02, 1984,Техника средств связи. Сер, Техника телевидения, 9 5, с. 5, рис. 3. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении автоматизированных систем обработки изображений, включающих телевизионные устройства ввода изображений в ЭВИ. Целью изобретения является повьппение точности ввода информации за счет компенсации влияния нелинейности развертки на положение отсчетовв поле изображения, Указанная цельдостигается тем, что в устройствоввода, содержащее датчик видеосигнала 1, генератор импульсов 3 ианалого-цифровой преобразователь 2,введены две идентичные цепи, содержащие последовательно включенныесчетчик 4(8), цифроаналоговый преобразователь 5(9), компаратор 6(10),формирователь импульсов (11), соединенный с входом счетчика 4(8).Изобретение относится к промышленности средств связи и может бытьиспользовано при построении автоматизированных систем обработки изображений, включающих в себя телевизионные устройства ввода изображений,Цель изобретения - повышение точности ввода информации.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства,Устройство содержит датчик 1 видеосигнала, выполненный в виде телевизионной камеры, аналого-цифровойпреобразователь АЦП) 2, генератор3 импульсов, первый счетчик 4 импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5, первый компаратор б, первый формирователь 7,второй счетчик импульсов 8, второйЦАП 9, второй компаратор 10, второй Формирователь 11 и третий счетчик 12,Синхрогенератор 3 может быть выполнен в виде генератора импульсовна логических элементах, стабилизированного кварцевым резонатором, иделителя частоты на счетчиках, АЦП2, ЦАП 5 и 9, счетчики 4,8 и 12 икомпараторы 6 и 10 напряжений представляют собой стандартные элементы, используемые в цифровой и вычислительной технике, Формировате ли импульсов 7 и 11 могут быть вы-., полнены в ниде ждущих мультивибраторов на логических элементах,Устройство работает следующим образом.При построчном вводе первый 4 и второй 8 счетчики в исходном положении установлены в нулевое состояние, задавая на входах первого 5 и второго 9 ЦАП адреса по кадру и ао строке первого элемента иэображения в кадре. При включении питания установку счетчиков 4 и 8 можно организовать, например, подачей напряжения питания через дифференцирующую КС-цепь на входы сброса счетчиков. В принципе счетчики можно не устанавливать в нулевое состояние. При этом в первом кадре после включения питания ввод изображения начинается с того элемента изображения, адрес которого устанавливается на входах ЦАП 5 и 9 после включения питания. На выходах ЦАП 5 и 9 имеются некоторые начальные напряжения. Генератор 3 вырабатывает кадровый синхроимпульс, которым запускается кадровая развертка в датчике 1. Сигнал кадровой развертки сравнивается первым компаратором б с начальным напряжением на выходе первого ЦАП 5, При совпадении этих сигналов срабатывает первый компаратор б и запускает первый формировательимпульсов, который Формирует строчный синхроимпульс, запускающий строчную развертку в датчике 1, Этот же синхроимпульс устанавливает первый счетчик 4 в следующее состояние, преобразуемое первым ЦАП 5 во второе значение опорного напряжения,Сигнал строчной развертки первой строки сравнивается вторым компаратором 10 и начальным напряжением на выходе второго ЦАП 9. При совпадении этих сигналов срабатывает второй компаратор 10 и запускает второй Формирователь 11 импульсов который формирует тактовый импульс (импульс выборки) для АЦП 2, На выходе АЦП 2 появляется значение амплитуды первого отсчета видеосигнала в первой строке, Этим же тактовым импульсом второй счетчик 8 устанавливается в следующее состояние, преобразуемое вторым ЦАП 9 во второе значение опорного напряжения. При достижении/сигналом строчной развертки этого значения вновь срабатывает второй компаратор 10 и формируется импульс выборки второго отсчета видеосигнала первой строки Этим же импульсом второй счетчик 8 устанавливается в следующее состояние и т,д, Если второй счетчик 8 является 9-разрядным, а динамический диапазон напряжения на выходе второго ЦАП вписан в динамический диапазон сигнала строчной развертки, то к концу первой строки сформируются 512 отсчетов видеосигнала на этой строке, равномерно отстоящие друг от друга в поле иэображения, а второй счетчик 8 сбросится в исходное нулевое состояние. Соотношение частот кадровой и строчной разверток таково, что к этому моменту времени сигнал кадровой развертки должен достигнуть второго уровня опорного напряжения на выходе первого ЦАП 5, При этом первый компаратор 6 и первый формирователь 7 импульсов вновь Формирует строчный синхроимпульср которым за 1293725пускается развертка второй строкикадра и устанавливается первый счетчик 4 в следующее состояние, соответствующее третьему опорному уровню напряжения на выходе первого ЦАП5. Во время развертки второй строки,как описано выше, вновь формируются512 отсчетов видеосигнала на этойстроке, К концу второй строки сигналкадровой развертки должен достигнутьтретьего опорного уровня напряженияна выходе первого ЦАП 5, При этомформируется строчный синхроимпульс,запускающий развертку третьей строкив кадре и т.д,Если первый счетчик 4 имеет 9разрядов, а динамический диапазоннапряжения на выходе первого ЦАП 5вписан в динамический диапазон сигнала кадровой развертки, то к концукадра формируются 512 строк, равномерно отстоящие друг от друга в поле кадра, а первый счетчик 4 переполняется и сбрасывается в нулевоеисходное состояние. После этого синхрогенератор 3 вырабатывает новыйкадровый синхроимпульс, которым снова запускается кадровая развертка,и весь цикл ввода повторяется.Если выход второго формирователя11 импульсов подключен также к входу подсвета луча датчика 1 то впередающих трубках происходит считывание рельефа заряда на мишени(а в проекционных трубках - высвечивание экрана) в тех точках растра, которые расположены друг от друга на равном расстоянии. При этомуменьшается неравномерность амплитуды видеосигнала, обусловленная неравномерностью сканирования луча порастру. Предлагаемое устройство при медленном вводе изображения в ЭВМ работает следующим образом,Пусть интервал времени между соседними отсчетами в строке составля,ет 0,1 мкс, а ввод в ЭВМ возможен с периодом не менее 1,5 мкс, В этом случае используется 4"разрядный третий счетчик 12, выходы которого подключены к 4-м младшим разрядам второго ЦАП 9. К старшим пяти разрядам 9-разрядного второго ЦАП 9 подключены выходы 5-разрядного второго счетчика 8, Второй ВП 9 формирует 32 опорных уровня напряжения, расстояние между которыми в 16 разбольше, чем при последовательномпоэлементном вводе. Третий счетчик12 в каждом кадре увеличивает своесостояние на единицу, в результатечего все опорные уровни напряженияна выходе второго ЦАП 9 в течениекаждых 16 кадров последовательносдвигаются на величину, соответствующую расстоянию между соседними элементами изображения в строке, Поэтому в первом кадре в ЭВМ вводятся отсчеты 1-, го, 7-го, 35-го 497-гоэлементов изображения в каждойстроке, Во 2-м кадре вводятся отсчеты 2-го, 18-го, 36-го498-гоэлементов изсФражения и т,д, В 16-мкадре вводятся отсчеты 16-го, 32-го,48-го512-го элементов изображения. При этом скорость ввода составляет 1 отсчет за 1,6 мкс и пол-.ный цикл ввода одного иэображениясоставляет 16 кадров, Применениепредлагаемого устройства позволяетв датчике телевизионного сигналаиспольэовать более простые и дешевые развертки с заниженными требованиями по их нелинейности и стабильности, Кроме того, в предлагаемом устройстве координатные искажения, обусловленные нелинейностью инестабильностью развертки, автоматически учитываются при вводе изображения в ЭВМ, а геометрические искажения, вносимые фокусирующей иотклоняющей системой, которые стабильны во времени, могут быть скорректированы один раэ с помощью постоянных (например, магнитных) кор- .ректоров. Поэтому при эксплуатациипредлагаемого устройства не требуется проведение периодических калибровок координатных искажений в датчике телевизионного сигнала, как в известном устройстве, что позволяет повысить производительность работы ЭВМ и сократить расходы на ее эксплуатацию за счет более рационального использования машинного времени. 50 5 10 15 20 25 30 35 40 Первые счетчик и ЦАП формируют опорный уровень напряжения, который с помощью первого компаратора сравнивается с пилообразным сигналом кадровой развертки, При их совпадении компаратор и первый формирова-, тель импульсов вырабатывают строч" ный синхроимпульс, которым запускается строчная развертка в датчике5 129 телевизионного сигнала и перебрасывается в следующее состояние первый счетчик, На выходе первого ЦАП возникает новый опорный уровень напряжения, при достижении которого сигналом кадровой развертки вновь формируется строчный синхроимпульс и т,д. Таким образом, на выходе первого ЦАП формируется опорное линейно- ступенчатое напряжение, которое определяет моменты запуска строчной развертки, а значит и положение строк в кадре, Аналогичным образом вторые счетчик, ЦАП, компаратор и формирователь импульсов формируют тактовые импульсы АЦН преобразователя. В этой цепи опорное линейно- ступенчатое напряжение сравнивается с сигналом строчкой развертки и определяет в каждой строке моменты формирования отсчетов видеосигнала перед их вводом в ЭВМ. Таким образом, в устройстве ин-"формация о расположении строк и отсчетов видеосигнала в каждой строкев пространстве поля изображения заключается в положении ступенек опорных напряжений на выходах соответствующих ЦАП, т.е, нелинейность врасположении отсчетов видеосигналав кадре оказывается зависящей толькоот нелинейности ЦАП и независящейот нелинейности разверток в телевизионном датчике, Учитывая то, чтонелинейность современных телевизионных разверток составляет 3-57,а нелинейность, например, 9-разрядного ЦАП тиа 10 Б (" Виргиния") непревышает 0,2 Е, можно сделать выводо том, что предлагаемое устройствопозволяет повысить точность вводаизображений в ЭВИ за счет компенсации нелинейности разверток датчикателевизионного сигнала.Кроме того, зависимость положения отсчетов в поле изображениятолько от параметров ЦАП делаетпредлагаемое устройство нечувствительным к нестабильности центровкии размеров растра в датчике, Повышение стабильности размеров и центровки вводимого в ЭВМ иэображениядополнительно повышает точностьввода,3В устройстве компенсация нелинейности кадровой развертки производится в самом датчике телевизионно 3725го сигнала, а ири получении отсчетов сигнала в АЦП.Поэтому с целью дальнейшего повышения точности ввода изображений иЭВМ в устройстве выход второго формирователя импульсов должен бытьподключен не только к тактовому входу АЦП, но и к входу подсветки лучадатчика, При этом непосредственно10 на иэображении в датчике подсвечиваются на экране в проекционных трубках) или считываются с мишени (впередающих трубках) только те отсчеты, амплитуда которых затем преобра 15 зуется в цифровой код в АЦП, Зтиотсчеты расположены равномерно порастру, В результате этого компенсируется влияние нелинейности раэверток на неравномерность сигнала, т.е,20 повышается точность ввода изображения в ЗВМ,С целью согласования скоростиввода изображения в ЭВМ со скоростьюразвертки в телевизионном датчикевидеосигнала в предлагаемое устройство введен третий счетчик, счетныйвход которого подключен к выходукадровых синхроимпульсов синхрогенератора, а выходы подключены к со 30 ответСтвующему количеству младшихразрядов второго ЦАП. При этом вЗВМ вводят не все подряд отсчетывидеосигнала. Например, если третийсчетчик - 4-разрядный, то в первом35 кадре в каждой строке вводят 1-й,17-й, 35-й и т,д. отсчеты, во втором кадре - 2-й, 18-,й, Зб-й и т.д.,в третьем кадре - 3-й., 19-й, 37-йи т,д,40Таким образом формируется скользящий столбец вводимых в ЗВМ элементов изображения, и цикл ввода составляет 16 кадров,45 В известном устройстве предусмотрена с помощью ЭВМ калибровка координатных искажений датчика, вызванных, в частности, нелинейностью развертки, Результаты калибровки ис пользуются не для коррекции искажений в датчике, а учитываются при обработке изображений непосредственчо в ЭВИ, Это требует выделения специальной области памяти ЭВМ для хра нения результатов калибровки, требует использования прецизионной испытательной таблицы, а также дополнительных затрат машинного времени на проведение калибровки, а затем наIучет координатных ошибок при обработ ке изображений, Учет координатныхЪошибок фактически представляет собой переадресацию отсчетов телевизи - онного сигнала в памяти ЭВМ в соответствии с результатами калибровки координатных искажений, При этом в ЭВМ вводится искаженное иэображение. Так как иэ-за нелинейности развертки отсчеты формируются в других точках изображения, отличных от узлов регулярной решетки, то эти отсчеты сигнала в общем случае имеют не только искаженные координаты, но и искаженную амплитуду по сравнению с отсчетами, расположенными в узлах регулярной решетки А амплитудные искажения переадресацией отсчетов в ЭВМ исправить невозможно, Поэтому известное устройство не обеспечивает высокой точности ввода изображения в ЭВМ. Известны также телевизионные устройства, в которых по результатам предварительной калибровки с помощью испытательной таблицы в датчик телевизионного сигнала вводят корректирующие сигналы для компенсации искажений в самом датчике, Это позволяет обеспечить высокую точность ввода иэображения в ЭВМ, однако требует как как и предыдущем случае, аппаратурных и временных затрат на калибровку и коррекцию. При этом для учета временной нестабильности датчика калибровка должна проводиться периодически с периодом, определяемым допустимой величиной ухода параметров датчика. В высокоточных устройствах ввода калибровка может проводиться один раэ в час, что снижает производительность ЭВМ и повышает удельную стоимость обработки каждого иэображения по сравнению с предлагаемым устройством, в котором компенсация координатных искажений и стабилизация положения отсчетов на изображении производится автоматически в процессе ввода изображения в ЭВМ. Формула изобретения1. Устройство для ввода информации, содержащее датчик видеосигнала,генератор импульсов, аналого-цифровойпреобразователь, выходы которог нляются информационными выходами устройства, информационный вход аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному выходу датчикавидеосигнала, выход генератора импульсов подключен к входу управления кадровой развертки датчик;: видеосигнала, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности ввода информации, в него введенытри счетчика, два цифроаналоговыхпреобразователя, два компаратора,два формирователя, выходы первогосчетчика подключены к входам первого цифроаналогового преобразователяи являются адресными выходами первой группы устройства, выход цифроаналогового преобразователя подключен к первому входу компаратора, выход которого подключен к входу первого формирователя, выход которогоподключен к входу управления строчной разверткой датчика видеосигналаи к счетному входу первого счетчика, выход кадровой развертки датчикавидеосигнала подключен к второмувходу первого компаратора, выход генератора импульсов подключен к счетному входу третьего счетчика, выходы которого подключены к входаммладших разрядов второго цифроаналогового преобразователя, к входамстарших разрядов которого подключены выходы второго счетчика, входывторого цифроаналогового преобразователя являются адресными выходамивторой группы устройства, выход второго цифроаналогового преобраэовате 5 10 15 20 25 30 35.40 ля подключен к первому входу второгокомпаратора, выход которого подключен к входу второго формирователя,выход которого подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя и счетному входу второго счетчика и является выходом синхросигнала, выход строчной развертки датчика видеосигнала подключен к второму входу второго компаратора.2. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что выход второго формирователя подключен к входу управления подсветкой луча датчика видеосигнала.