Способ формирования сигнала изображения на приборах с зарядовой связью

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) 01 0 4 И 5/14 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ПНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьство СССРетение относится к телеожет быть ис ехнике ив систетроенных х техническогона основе датчиорах с заряния на б/24-098790, Бюп. Р 40аценко7(088.8)ское . свидетелкл. Н 04 И 5Б ФОРМИРОВАНА ПРИБОРАХ(57) Изобрвизионнойпользованозрения, поков изображ довой связью (ПЗС), Целью изобретения является повышение точности формирования видеосигналов мелкоструктурных изображений. Устройство дляреализации способа формирования сигналов изображения на ПЗС содержитсинхронизатор 1, формирователь сигналов фаз памяти 2, формировательсигналов фаз накопления 3, коммутатор 4, формирователь сигнапов фазсчитывания из выходного регистра 5,первый датчик изображения на ПЗС б,второй датчик изображения на ПЗС 7,первый усилитель 8, второй усилитель 9, блок вычитания 1 О . 2 ил .1603536 Если В (х. у) неотфильтрованноеизображение, сформированное датчиком на ПЗС, то отфильтрованное изображение С (х у) определяется по формуле: О(и) аОх2 Тдсоз +., + Т, ) (,Изобретете относится к телевизионной технике и может быть использовано в системах технического зрения, построенных на основе датчиков иэображения на приборах с зарядовой связью (ПЗС).Цель изобретения - повышение точности формирования видеосигналов мелкоструктурных изображений.На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства для реализации способа формирования сигналов изображения на ПЗС; на фиг. 2 - временные диаграммы.Устройство для реализации способа формирования сигналов, изображения на ПЗС содержит синхронизатор 1, Формирователь 2 сигналов фаз памяти, формироВатель 3 сигналОВ фаэ накопления у 20 коммутатор 4, формирователь 5 сигналов фаз считывания из выходного регистра, первый 6, второй 7 датчики изображения на ПЗС, первый 8 и второй 9 усилители и блок 10 вычитания.Способ осуществляется следюпим образом.Расфокусировку изображения можно производить путем суммирования зарядовых пакетов от различных элементов изображения в,процессе накопления заряда в секции накопления датчика изображения на ПЗСПри накоплении расфокусированного изображения производнтся чередование процессов накоп" ления зарядовых пакетов и сдвигов накопленных зарядовых пакетов (сдвигов изображения) на один элемент изображения, При формировании расфокусированного изображения суммарное вре-"40 мя его формирования Т разбивается на отрезки Т, в промежутках между которыми производятся сдвиги на элемент изображения каждый сдвиг.о 45т Т + Т+ Т=,ЕТ, (1) С(х,у) = - В(х+а,у) + - В(х+2 а,у)+ Т Тг+ - В (х+па,у) , - Вх+а,у) (2) Т и Т Т где 1 1,2,п (и - целое нечетное число,а - размер элемента изображения вдоль оси хТ - длительность времени накоплений перед 1-м сдвигом наэлемент изображения.Если выполнить фурье-преобразование формулы (2), то.получается С(, ) = (Т х + Т, "г" ++ Те )В(Я)1 ап ЯХхфТ +Т++Тот С(Д д ) - спектр ВыхОДЯОГО изобр ажения,) - спектр исходного изображения,у - пространственная час"тота по координате,вдоль которой производятся сдвиги изображенияЕсли а = па, Т, = Т, ТТ,Т ТВи т.д.,где и - целое положительное число,а - величина дискрета иэображения, на которую произво"дится сдвиг накопленных зарядовых пакетов,то выражение (3)преобразуется к видуПри реализации требуемой простран"ственно-частотной характеристикифильтра в области пространственныхчастот 0 с Я с Ю гр (где а- граничная частота) можно продолжить симметричным образом частотную характеристику требуемого фильтра в область отрицательных частот и разложить получен3536 6 для работы на датчики изображения на ПЗС5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 160 ную таким образом функцию в ряд Фурье. В силу симметричности частотной характеристики относительно нулевой пространственной частоты ее разложение в ряд Фурье содержит лишь функцию соэ.Если выбирать коэФфициенты - ,Т- в выражении (4) равнымиТ, Т.ТТкоэффициентами разложения функциитребуемой частотно-контрастной характеристики, то решается задача синтезафильтра с требуемой частотной характеристикой Т = 2(Т, т Тт+трьн )В датчиках изображения на НЗСсдвиг зарядовых пакетов и следовательно, фильтрацию изображения можно производить лишь по одйой координатнойоси х, направление которой перпендикулярно линии, разделяющей секцию накопления и секцию памяти датчикаизображения на ПЗС. Фильтрацию изображения по другой координатной оси у,перпендикулярной координатной оси .х,можно производить известными методами цифровой фильтрации. Для проведения цифровой обработки видеосигналапо координате х требуется памятьлишь на строку изображения, в то время как дпя обработки сигнала цифровыми методами вдоль координатной оси утребуется память объемом не менеекадра изображения.Есть датчики изображения на ПЗСс универсальным регистром, которыйобеспечивает перенос заряда как в горизонтальном направлении вдоль регистра, так и в вертикальном - сквозьрегистр,Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующимобразом.Формирователь 3 сигналов,фаэ накопления формирует сигналы управления первой (фиг.2 д), второй (фиг.2 е),третьей (фиг.2 ж) фазами секции накопления датчика 6 изображения наПЗС и первой (фиг.2 з), второй(фиг.2 и), третьей (фиг.2 к) фазамифазами секции накопления датчика 7изображения на ПЗС.Формирователь 5 сигналов считывания из выходного регистра состоит изгенератора трехфаэных импульсных последовательностей, управляемого синхрогенератором 1, работающим в ждущем режиме, и усилителей мошности СинхрогенераторФормирует кадровые гасящие импульсы (фиг.2 а), строчные гасящие импульсы (Фиг.2 г), тактовые импульсы частотойМГц(фиг,2 в), сигнал "Четность" (фиг2 б),поступаюшие соответственно с первого,второго и третьего выходов синхрогенератора 1 на первые, вторые и третьивходы формирователя 2 сигналов фазпамяти и формирователя 3 сигналовфаз накопления, а также с четвертоговыхода синхрогенератора 1 на четвертый вход формирователя 3 сигналовфаз накопления и первый вход коммутатора 4. Формирователи 2 и 3 сигналов фаз памяти накопления, формирователь 5 сигналов Фаз считывания извыходного регистра формируют импульсыуправления секциями памяти, накопления (фиг.2 дк) и выходного регистра,поступающих соответственно на первый,второй и третий групповые входы датчиков 6 и 7 изображения на НЗС.Датчики 6 иэображения на ПЗС исполь"эуется в качестве памяти изображенияна кадр, что необходимо для проведения межкадрового вычитания на блоке1 О вычитания,Первая (фиг,2 э) и третья (фиг.2 к)фазы датчика 7 в периоды Т Т,тТ находятся в режиме обогащения, авторая фаза (фиг.2 и) " в режиме накоп"ления. В периоды й (фиг.2 к) происходит сдвиг потенциального рельефа,накопленного в секции накопления, навеличину а по формулам (2)-(4), гдеа - размер фоточувствительного элемента датчика изображения на ПЗСвдоль оси х.Весовые коэффициенты в формуле (4)Тадсоответствуют временам на"Т Ткопления Т Т,Тэ (фиг.2). Навыходе датчика 7 формируется видеосигнал расфокусированного изображенияв течение первого кадра Тн.НВо втором кадре в течение времениТ(фиг.2) производится формирование видеосигнала нерасфокусированно го изображения. Таким образом, в датчике 7 поочередно производится формирование то расфокусированного (период Тн, фиг.2), то нерасфокусированного иэображения (период Тйфиг. 2)В формулу (4) в качестве сомножи 1)у(б 1 теля входит выражение е , означающее обгий сдвиг изображения на и+1 5элементов. Для формирования межкадровой разности необходимо скомпенсировать этот сдвиг, для чего при переносе сигналов изображения из секцни накопления в секцию памяти длительность переноса при формировании расфокусированного иэображения выбирается меньше длительности переноса при формировании нерасфокусированного изображения на время 1 (фиг,2),15и+1а2 о Величинаопределена как времяоодного цикла переноса (фиг.2 к). Видеосигнал с выхода датчика 7 изображения на ПЗС через усилитель 8 поступает на второй вход коммутатора 4 и входной регистр датчика 6, который хранит записанную в него информацию в течение кадра.Таким образом, на выходе датчика 6 в период Тн, (фиг.2) формируется видеосигнал нерасфокусированного изображения,а в период Т - видеосигнал расфокусированного изображенйя, а на выходе датчика 7 в те же цериоды времени формируется видеосигнал то расфокусированного, то не- расфокусированного изображения, Ком- З 5 мутатор 4, управляемый сигналом "Четность", служит для поочередной комму" тации видеосигнала с тем, чтобы на один вход блока 10 вычитания поступал видеосигнал расфокусированного изображения, а на другой вход - видеосиг" нал нерасфокусированного изображения.Блок 10 вычитания формирует сигнал межкадровой разности, который представляет собой сигнал отфильтрованно 45 го изображения.Таким образом, преложенный способ формирования сигнала изображения на приборах с зарядовой связью обеспечивает повьпцение точности формирования видеосигнала мелкоструктурных изображений, С помощью разложения функции частотно" контр устной кар актери стики в ряд Фурье реализуется фильтр, соответствующий заданной пространственно- частотной характеристикеФормула изобретенияСпособ формирования сигнала изображения на приборах с зарядовой связью (ПЗС), включающий преобразование оптического изображения в видеосигнал четкого изображения, формирование видеосигнала расфокусированного иэображения и межкадровое вычитание из видеосигнала четкого изображения видеосигнала расфокусированного изображения, о т л и ч а ю щ н й с я тем, что, с целью повьппения точности формирования видеосигнала мелкоструктурных иэображений, формирование видеосигнала расфокусированного изображения осуществляют последовательным чередованием накопления зарядовых пакетов и сдвигов этих зарядовых пакетов на один элемент разложения каждый в секции накопления ПЗС путем подачи импульсов накопления и импульсов переноса на электроды секции накопления, при этом группу импульсов переноса зарядовых пакетов из секции накопления в секцию памяти ПЗС при формировании видеосигнала расфокусированного изображения выбирают по длительности меньше, чем при формировании видеосигнала четкого изображения на величинугде и - число сдвигов заряи+22 одовых пакетов на один элемент разложения, произведенных в секции накопления в течение кадра, а 1 - время сдвига зарядовых пакетов на один элемент разложения.Корректор С. Шенкедактор Л. Пчолинская г Уагород арина, 10 тельский комбинат "Пате эводственно Заказ 3394 Тирай 534 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и о кр рт ытиям п и ГКНТ ССС113035, Москва, Ж Раушская наб., д. 4/5