Телевизионное устройство для формирования двухградационного сигнала графических изображений

(61) 13 (21) 46 (22) 28 (46) 07 (72) В. (53) 62 (56) Ав1356 1986. юл. 9ов8.8)свидетельство СССРН 04 М 7/18, Н 04 ИОННОЕ УСТРОЙ ОВАНИЯ ДВУХГР ГНАЛА ГРАФ ИЧЕС(54) ДЛЯ СТВ КИХ ИЗО (57) Цель тойч датч датч блок рова относится к телевид- повышение пом фильтрации помех си ния. Устройство сод онного сигнала, А фильтра, блок 4 ф фрагмента изобраению. ехоусгнала ержит ЦП 2, орми. жения,СО С ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИ А ВТОРСКОМУ ТЕЛ ЕВИЗ ФОРМ ИР ОННОГО СИ БРАЖЕНИЙ Изобретение изобретения ивости путем ика изображе ик 1 телевиз 3 медианног ния сигналаБО, 16335 блок 5 буферной памяти, формирователь 6 двухградационного сигнала, формирователь 7 порогового уровня и синхрогенератор 8. Использование блока 3 для предварительной обработки сигнала датчика 1 снижает количество промежуточных уровней сигнала изображения: подаются импульсные помехи на гладких участках изображения, но сохраняются перепады уровней, что отличает медианный вид фильтрации от низкочастотной фильтрации, при которой происходит размывание фронтов. За счет снижения числа промежуточных уровней сигнала моды белого и черного становятся более ярко выраженными, и локальные минимумы гистограммы углубляются. Это повышает помехоустойчивость устройства, так как уменьшается влияние импульсных помех на точность формирования порогового уровня по гистограммным признакам. Дан пример выполнения блока 3. 4 ил.111 брес ис)сися к Гспик. тлевилсния, ч к 6 ы ь ис п.)ьнндно в цифровых ге.визннны сис)с ч нсрлдчи изображениййрд 1 с ски иекс) ны локументов и удлинилсныч к)л,)ч спи и и является чсонсрн)снс гкисч .ср)иствд )н) авг. св. ,о 1:5. );)1,) ,к,6,; с ния явля. ) ся нвышение нмсус)чин, и ус) фи,)ьграпии ночс сииз,), личики и 6 р,жения11 а фигпрел),)влс, сгрук)урндя схе.чд ге.еви.инн)го ус ройс) и; лля формировдния лву рлдсио;и си нзлд графически из)6 рджсии, нд фи 2 - структурная схсчд челидн)ио филь рд; нд фиг. 3 функп)ннд,ьндя ссч;) 6.нкд вычисления ориентирсванной чслидны: на фиг. 4 аперчрд ;) чс гкч 5 Х 3 с чентд с направлениями, и ко); ыч ны иликся ориентиовс) нн)с мслианы) е.)с визионное ) с ) )нйсво Лля формирования лвухгрдлапионного сигнала графичеки и.орд кснии (фиг. 1) содержит дат)икгс.ниии нного си) нала, аналого-цифровой нсбранизель (ЛЦ 11) 2, блок 3 челиднно фильтра, блок 4 формирования сигнала фрд мснт;) изс 6 рзжения, блок 5 буферной изчяги, форчировдтель б двухгрдлдпионного си) ндлд, форчировзгель 7 поро онго уровня и синрогс ератор 8.Формирвдгсль 7 горогового уровня солер киг чолоныи д )екгор 9, вычислитель О и 6.)ок 1 но) роения чи тограмм.1).ок,5 мслиннго фильтра (фиг. 2) со.ржит 6,к 12 фрмир)вдния апертуры, к)оки 5 6 вы;ис,)сния ориентированной чсли;)ны, первыи кочмугдор 17, первый 1)5вори 1,) кчндр,торь, второи 20 комм- гд) ор, о ии кч,;, гор 21 и третин ком. мутатор "21 л о и е) ы ч и . ) . :я. и ) и ро в 3 н н о й м е . лианы фи,5) с .р ки первый 23, второй 24 и )рс ги 2; кчп;)рдторы, элементы И.1 И 2 - 2), ),сснгь ИЕ 2 с) 34 и комм утзт р,55Устроистно р,6 ослелую)пим обри зоч.Тсх)снизионный си ндл с выхода датчиканостундег нд первый вход АЦП 2, с выолд которогс нрсобразованный в цифровуюфрму но п)естирдзрядной шине поступаетнд первый вол б.)ока 3 1 ослелний предназначен лля нолдвления ичпульсных помех,причеч элеченгы графических изображенийи виде тонких линий (штриховка, координатная сетка д т и ) )кбых ориентаций лолжныбыть сохранены Для выполнения указанныхгребов, ий в блоке,5 реализован метод ориснтирсвиной мелианной фильтрации с выбором максимальной из челиан, вычисленных по четырем направлениям: 0 ),80;45- 225, 135 3,55, )О 270 (фиг 4).А ,= ти.х( тсЛ.х,4 ориент При таком алгоритме фильтрации сохраняются тонкие линии любой ориентации, даже если и толщина меньше половины апертуры фильтра, т. е. в один элемент изображения.Для формирования апертуры, т. е. дляобеспечения одновременного присутствия девяти элементов окрестнос(и (фиг. 4), пред- )0 назначен блок 12 (фиг. 2), содержащий двецифровые линии задержки на время строки и шесть элементов задержки на один тактовый интервал.Блок вычисления ориентированной медианы предназначен для определения среднего по амплитуде отсчета яркости сигнала из подаваемых на его вход. На фиг. 2 указано, что на вход каждого из блоков 13 - 16 вычисления ориентированной медины пода ются значеия трех отсчетов из приведеннойна фиг. 4 скользящей апертуры. Блок вычисления ориентировзнной медианы выбирает из них средний по амплитуде отсчет.11 о определению медианой дискретной последовательности и, а), а,для нечетноговыбирают тот элемент, для которого суА - )цествуют элементов меньших или рав 2) - 1ных ему по величине и30больших или равных ему по величине. В данном случае для каждого блока вычисления ориентированной медианы )=3, поэтому медианой комбинацией из трех отсчетов булет тот отсчет, который находится в центре рзнжированной комбинации (переупорядоченной по возрастанию амплитуд), иначе говоря, такой комбинации, в которой каждый последующий отсчет по крайней мере не меньше, чем предыдущий.На выходах компараторов 23 - 25, срав нивающих попарно значения трех отсчетов,значасцими являются сигналы выходов ) и =, объединяющиеся элементами ИЛИ 26 -28 соответственно. Отсутствие сигнала на обоих указанных выходах соответствует состоянию (.Д.)я того, чтобы по результатам попарноо сравнения сформировать сигнал управления для коммутатора 35 и при этом обойтись минимальным количеством логических элементов, использован способ минимизации ,огически пеней, основанный нз диаграммах Вейча. Формирование управляющего сигнала лля коммутатора 35 производится элсментами 29 34, осуществляющими денифрацию комбинации результатов сравн." ияДля расчета записывают функции первого (младшего) и второго (старшего) битов сигнала управления и в соответствии с правилами булевой алгебры минимизируют их:=ас(Ь+Ь)-,-ас Ь+Ь)=ис+ас=ис ас, где а - единица на прямом выходе элемента ИЛИ 26 и нуль на инверсномвы.ходе эгого элемента;а - нуль на прямом выходе и единицана инверсном выходе элемента 26,Ь и Ь аналогично для элемента ИЛИ 27;и и с - аналогично для элемента И.1 И 28. Таким образом, ца выоде комлутдтора 35 каждого из блоков 13 - 16 присугст. вует значение мелидцс колсинации трх (в соответствии с фи. 4) элемецтов. Б:оки 17 22 выбирдкп из ч гырх млиди цд - большук по н.ичиц. Блоки ) -22 функционально составляют уел, который выполняет функции максима ора. 11 лтеч попдрного сравнения блоками 17 8 из двух значений выбирается большее, которое передается (комм утируется) нз входы блоков 21- 22. Одноврсмсцно блоками 19 и 20 из оставшихся двух значений мелизн выбирается больше, которое комлутируется цд вторые вхолы блоков 21 и 22. Из двух полученных значений блоками 2 и 22 выоирается большее, являющееся выходным значениел медианного фильтра. Ббор большео начсния из двух, например, блоками 17 и 8 производится следующим обрзол. 1.с,и мелцдна, вычисленная блоком 3, большс или равна медиане, вычисленной блоком 13, компдратор 18 на выходе имеет состояние , которое, будучи поданным на упрдвляксций вход коммутатора 17, первлет псллций в состояние, цри котором цд цыхол нсрелдется значение, ссютвстствующсе входу, соединенному с выходом блока 13; если медцдцд, вычисленная блоком 13, мцьцс, чм мслцзна, вычисленная блоком 14, ц; нылолс комцаратора 18 имеется состояние О, и коммутатор 17 передает ца выход цдчццс, сс- ответствующее входу, соединенному с выходом блока 14. Группы блоков 19, 20 и 21, 22 работают аналогично блокам 17, 18.Сигнал изображения, голвергцхтьй медианной фильтрации блоком 3, кл с гся на вхол 6.ока 4 формирования си цдлд фра - мента изображения. Работа 6.оков 4 -предлагдмоп устройства плцтью соот. ветствуе г работс а налогч и их 6, окв цз. всстного устройства.Блок 4 формирования сигнала фр,мцтд изображения прлтав,яз сокй хстроиство памяти на кадр слевизионццизображция, причем анись в память;роц влцтся постоянно в соотвегст вин с ТЕЗ сдцлдртом, а считыванис - цо фрдс лс цтдм рд мрм 8;г,8 эллен гон.С выхолд бгокд 4 очс гд сигна.ь подаются нд псрвый вхол 6.цк; 5 буферной памяти и нд первый вд, формиронд ,я 7. 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Блок 5 предназначен для задержки содержимого фрагмента изображения на время, необходимое для анализа, с целью формирования порогового уровня (такой анализ выполняет формирователь 7), а также для формирования такой скорости считывания из буферного ОЗУ, которая была бы согласована с параметрами прелставляемого канала связи.Отсчеты сигнала фрагмента с выхода блока 4 поступают на первый вход формирователя 6, содержапего входной регистр, предназначенный для фазировдния разрядов отсчетов сигнала, компаратор, предназначснный лля формирования одноразрядного сигнала графического изображения с поро. говым уровнем формирователя 7, и скремблер, предназначенный для перемешивания вьходного сигнала с целью обеспечения воз. можности выделения тдктовой частоты на приемной стороне.Формирователь 7 вырдбатывдет пороговый уровень для каждого фрагмента. Для этого цри считывании содержимого фрагмента изображения на блоке 4 отсчета сигналы подаются нд адресный вход ОЗУ блока 11. )х концу считывания фрагмента из блока 4 в блок 5 и формирователь 7 в сицхрогенераторе 8 сформирована гистограмма яркостей фрагмента, для считывания которй достаточно подключить с помощью кол. лх гдтора адресный вход ОЛУ блока 8 к выхлу четчикд, работающего в режиме обдтцого счета.Анализ гистограммы выполняется моловым легектором 9. 1 осле того, как в блоке 1 сформирована гистограмма, ее отсчеты начицаюг поступать на вход детектора 9, комцдрд горы которого, сравнивая текущий и залрждцный отсчеты гистограммы, выделяют гок;гныс максимумы (моды) гистогрдлмы, коорые обоцачаются сигца,омллитльвстью в один тдкг цд выоде летекторд ). С игналы отсчетов гистораммы, соотсетстцуюцсие по времени появлсния сигнала , фиксируются регистрами кзк сигналы мол белого и черногс и поступают на вход сумматора, входящего в вычислитель О, который производит сложение сигнала, соответствующего первой молс, с сигналом, соответствующим второй моде. Вь- хол сумматора сдвинут на олин разряд н сторону старшего рдзря,ш, чго обеспечивает ллс ние юлученной сулмы цд лвд. Сигнал чороового хровня, сформированный таким црдзол, удерживается цд выходе формиров.теля 7 в течецивсегс врмени считывания содержимого фрагмента изображения из олока 5.1 рименение медиднгно фильтра для прс;варитльцой обработки сигнала датчика изобрджсния снижает косчество промежу. точцы х уровней сиги,лз изображения: пол;ктгся илим,ьсныс полсхи нз гладких мчдсткдх и обр;жция, но сохраняются перепадыуровней, что отличает этот вид фильтрации от, например, низкочастотной фильтрации, при которой происходит размывание фронтов.За счет снижения числа промежуточных уровней сигнала моды белого и черного становятся более ярко выраженными, локальные минимумы гистограммы углубляются. Благодаря этому повышается помехозащищенность работы устройства, так как уменьшается влияние импульсных помех на точность формирования порогового уровня по гистограммным признакам.Выполнение медианного фильтра можно считать специфичным именно для изображений графических документов, для которых характерны тонкие протяженные линии: связность линий не нарушается, так как одна из четырех ориен гированных медиан обязательно вычислена вдоль линии: значение этой медианы больше, чем значение остальных трех, а именно, она признана значагцей для замены центрального элемента скользящей апертуры.Таким образом, снабжение известного устройства медианы фильгроч повышаег его помехозащищенность, что позволяет более точно формировать двухградационный сигнал графически изображенийФорм 1.ш изобргтенияТелевизионное устройство для формироания двухградационно о сигнала графических изображений по ант. св. Ло 1356260, огличаюи 1 егся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости путем фильтрации помех сигнала дагчика изображения, введен блок медианного фильтра, включеннын между выходом аналого-цифрового преобразователя и входом блока формирования сигнала фрагмента изображения, а управляющий вход блока медианного фильтра соединен 5 с дополнительным выходом синхрогенератора, при этом блок медианного фильтра содержит блок формирования апертуры, первый и второй входы которого являются соответственно сигнальным и управляющим входами блока медианного фильтра, четыре идентичных блока вычисления ориентированной медианы, сигнальные входы которых соединены с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока формирования апертуры, управляющий вход которого объеди Ь нен с управляющими входами каждого изблоков вычисления ориентированной медианы, три коммутатора и три компаратора, причем первый и второй сигнальные входы первого коммутатора объединены соответственно с первым и вторым входами первого компаратора и соединены с выходами первого и второго блоков вычисления ориентированной медианы, а управляющий вход соединен с выходом первого компаратора, первый и второй входы второго коммутатора 2 Ь обьединены соответственно с первым и вторым входами второго компаратора и соединены с выходами третьего и четвертого блоков вычисления ориентированной медианы, а управляющий вход соединен с выходом второго компаратора, первый и второй сиг- ЗО альные входы третьего коммутатора объединены с первым и вторым входами третьего компаратора и соединены с выходами первого и второго коммутатора, управляющий вход третьего коммутатора соединен с выходом третьего компаратора, а выход являЗ 5 ется выходом блока медианного фильтра.Составитель И. Грапианская Редактор Л. Рогулич Техред А. Кравчук Корректор М Самборская Заказ 623 Тираж 399 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4,5 Производственно. издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул Гагарина, 111