Устройство формирования сигнала для коррекции искажений телевизионного изображения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧГ СКИХРЕСГ)УБЛИК 8 5)5 Н 04 и) 5/14 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Кузне.С Иск(54) УСТРОИСТВО НАЛА ДЛЯ КОРРЕК ЛЕВИЗИОННОГО И (57) Изобретение от Цель изобретения - масштабе времени п ющего сигнала, Уст сигнала для коррек зионного изображе ФОРМИРОВ Я ЦИИ ИСКАЖ И ЗОБРАЖЕН носится к теле де адаптация в реал араметров коррекройство формировции искахкений те ния содержит дат ИГ- ТЕьном тируания левичик 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О)КРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССМ 1109945, кл. Н 04 М 5/14, 1982 видеосигнала, тест-таблицу 2, блок 3 вычитания, формирователь 4 модуля сигнала, перемножитель 5, интегратор 6 процессор 7 блок 8 памяти, блок 9 весового суммирования, генератор 10 эталонного сигнала генератор 11 весового сигнала синхронизатор 12 и генератор 13 ортогональных сигна.лов. Цель достигается введением датчика 14 фокуса, датчика 15 масштаба датчика 16 диафрагмы, коммутатора 17, аналого-цифрового преобразователя 18 регистра 19 опроса датчиков, Устройство реализует модель автоматической адаптации с идентификацией параметров этой модели реку- рентным методом наименьших квадратов во время самообучения а также наблюдение за условиями передачи и пересчет в соответствии с этими набл)одениями вектора параметров регулирования в реальном масштабе времени 1 ил ЛИзобретение относится к телевидению,может быть использовано в вещательном иприкладном телевидении в составе системавтоматической коррекции искажений телевизионного (ТВ) изображения в реальноммасштабе времени и является дополнительным к авт. св, М 1109945,Цель изобретения - адаптация в реальном масштабе времени параметров корректирующего сигнала,На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство формирования синала длякоррекции ТВ изображения содержит датчик 1 видеосигнала, тест-таблицу 2, блок 3вычитания, фор",лировэтель 4 модуля сигнала, перемножитель 5 и интегратор 6, процессор 7, блок 8 памяти, блок 9 весовогосуммирования. генератор 10 эталонногосигнала, генератор 11 весового сигнала,синхронизатор 12, генератор 13 ортогональных сигналов, датчик 14 фокуса датчик15 масштаба и датчик 16 диафрагмы коммутатор 17, аналого-цифровой преобразователь 18, регистр 19 опроса датчиков, Выходадреса и выход данных процессора 7 соединены соответственно с входом адреса и входом информации регистра 19 опросадатчиков, вторьгм выходом подключенного квходу управления коммутатора 17Устройство работает в трех режимах"Оптимизация". "Идентификация" и "Адаптация", задаваемых оператором нажатиемсоответствующей кнопки нэ пульте управления процессора 7. В режиме "Оптимизация" производится автоматически поископтимальных значений вектора параметровг(у) = (г(у, корректирующих сигналов прификсированном векторе состояния у -= Г, О, 1 -. - . соцзт оптического входа датчика1 видеосигнала путем минимизации интегральной оценки за кадровый период взвешенного модуля разности эталонного иформируемого датчиком 1 сигналов изображений с использованием численных методов нелинейного црогрэмглировэния.Составляющими г. вектора г,. являются сигналы управления весовыми коэффициентами ортогональных сигналов в видевзвешенной суглглы которых формируетсякорректирующии сигнал.Работа устройства в режиме "Оптимизация" происходит:ледующим образом.Датчик 1 видеосигнала при фиксированныххарэктеристикэл г., 0 и 1 считывает оптичЕское эталонное изображение с тест-таблицы 2, На сигнальном выходе датчика 1видеосигнала формируется искаженный видеосигнал В качестве датчика 1 видеосиг 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нала может быть использована передающая ТВ камера любого типа с вариообьективом,в том числе один из цветоделенных каналов цветной ТВ камеры, Для коррекции искажений к управляющему входу (усилителем отклоняющей системы, управляемым формирующим видеоусилителем) датчика 1 видеосигнала по сигнальной шине подаются сигналы для коррекции искажений ТВ иэображения с выходов блока 9 весового суммирования. Каждый отдельный сигнал для коррекции искажений представляет собрй взвешенную сумму ортогональных сигналов, определенных на поле растра и синхронных с ТВ разверткой Поэтому для формирования корректирующих сигналов по сигнальной шине поступает на второй вход блока 9 весового суммирования набор (система) ортогональных сигналов с выхода генератора 6 ортогональных сигналов, а на его первый вход бодаются цо шине данных с выхода блока 8 памяти сигналы управления весовыми коэффициентэгли цртогональных сигналов в виде двоичных кодов, Синхронное с ТВ разверткой формирование ортогонэльных сигналов обеспечивается подачей адресного сигнала в виде двоичного кода с первого выхода синхронизатора 12 на управляющий вход генератора 12 ортогональных сигналов. Перед началом формирования сигналов для коррекции искажении ГВ изображения на выходе данных процессора 7 устэнавлинаюг начальные значения сигналов управления весовыми коэффициентагли ортогонэльных сигналов для кэкдого из Формируемых корректирующих сигналов. Эти начальные значения сигналов управления подаются цо шине данных в виде двоичных кодов нэ информационный вход блока 8 памяти и записываются в его соответствующие регисгры по адресу. приходящему по шине адреса в виде двоичного кода с выхода адреса процессора 7 на адресный вход блока 8 памяти. Вследствие этого на выходе блока весового суммирования формируются сигналы для коррекции искажений ТВ изображения в виде первоначально взвешенных сумм ортогональных сигн алов. Эти сигналы воздействуют на цепи управления датчика 1 видеосигнала, на сигнальном выходе которого формируется первоначально корректированный видеосигнал от оптического эталонного изображения,Далее видеосигнал подается на первый вход блока 3 вычитания, а на второй вход - сигнал с выхода генератора 10 эталонного(неискаженного) сигнала, В цветных ТВ камерах в качестве эталонного сигнала можетслужить видеосигнал на выходе предварительно настроенного по указанному способу яркостного канала, На выходе блока 3 вычитания формируется разностный сигнал, который подается на вход формирователя 4 модуля сигнала, на выходе которого получается сигнал ошибки, представляющий собой модуль разности текущих значений первоначально корректированного видеосигнала и электрического эталонного сигнала. Сигнал ошибки характеризует распределение по полю растра всех видов ТВ искажений в первоначально корректированном видеосигнале. а следовательно, и качество (точность) формирования первоначально сформированного сигнала для коррекции искажений. Сигнал ошибки с выхода формирователя 4 модуля сигнала подается на первый вход перемножителя 5, на второй вход которого поступает весовой :игнал с выхода генератора 11 весового сигнала. Форма весового сигнала определяет требуемую точность коррекции искажений по полю растра. На выходе пере- множителя 5 формируется взвешенный по полю растра сигнал ошибки, который подается на вход интегратора б со сбросом, на управляющий вход которого подается кадровый гасящий импульс с второго выхода синхронизатора 12. Для измерительных ТВ систем и систем формирования высокого качества ТВ изображения задается одинаковая точность коррекции искажений по полю растра. В этом случае весовой сигнал постоянен и генератор 11 весового сигнала, а также перемножитель 5 могут быть исключены из состава устройства. Интегратор б формирует а двоичном коде в конце прямого хода кадровой развертки значение интегральной оценки р, которое однозначно определяет качество коррекции искажений видеосигнала и, следовательно, точность формирования сигналов для коррекции. Двоичный код интегральной оценки поступает во время кадрового гасящего импульса на вход данных процессора 7, при этом на управляющий вход процессора 7 поступает задержанный кадровый гасящий импульс с третьего выхода синхронизатора 12, После этого процессор 7 изменяет по заданной программой оптимизации на своем выходе данных значения сигналов управления весовыми коэффициентами ортогональных сигналов относительно их предшествующих значений, Эти измененные сигналы управления прикладываются через блок 8 памяти к первому входу блока 9 весового суммирования, на выходе которого формируются измененные сигналы для 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 коррекции искажения ТВ иэображения, ко торые подаются на управляющий вход датчика 1 видеосигнала, Ня выходе датчика 1 видеосигнала формируется вновь корректи рованный видеосигнал, текущие значения которого вновь сравниваются с текущими значениями электрического эталонного сигнала, аналогично как и для первоначально корректированного видеосигнала. На выходе интегратора 6 вновь формируется отсчет интегральной оценки р, который определяет качество формирования сигналов для коррекции искажений ТВ изображения при измененном значении сигналов управления весовыми коэффициентами ортогональных сигналов которые вновь записываются, как и значение интегральной оценки, в процессор 7. Таким образом в памяти процессора 7 записываются от кадра к кадру отсчеты интегральной оценки и соответствующие им отсчеты значений сигналов управления весовыми коэффициента. ми ортогональных сигналов. Процессор 7 вычисляет по этим значениям оптимальные значени.с каждого из сигналов управления при которых достигается минимум оценки р, используя один из алгоритмов численнои оптимизации например метод интерполяции пчра 6 очои целевой функции р Вычисленные опгцл лчьные значения сигналов управления весовыми коэффициентами ортогональных сигналов записываются в процессоре 7 и в соответствующие регистры блока 8 памяти. С помощью этих сигналов управления на выходе блока 9 весового суммирования формируются оптимальные при фиксированном значении у характеристик оптического входа датчика 1 видеосигнала корректирующие сигналы, которые воздействуют на видеосигнал через соответствующие цепи управления датчиком 1 видеосигнала. Сигналы для коррекции искажений видеосигналов цветоделенных каналов камер цветного телевидения формируются аналогично, с той лишь разницей, что в эчом случае в качестве электрического эталонного сигнала используется скорректированный видеосигнал скоростного канала от оптического эталонного изображения. Это позволяет минимизировать взаимные искажения цветоделенных каналов одни относительно других, В режиме "Идентификация" производится оценка параметров ау модели для адаптации параметров корректирующих сигналов ау;(у) = Щ р(у),) =1.п к текущим значениям вектора состояния оптической системы датчика 1 видеосигнала, В этом режиме устройство работает в интерактивном50 55 режиме. Оценка параметров модели адаптации производится в процессе самообучения устройства формирования сигнала для коррекции искажений ТВ изображения рекуррентным методом наименьших квадратов (МНК), реализованным программой "Идентификация", При этом в качес ве начального приближения принимается Д(0) =: О; Р(0) = 1 с где О - нулевой вектор парамвтрое, ) -. единичная матрица, е - большое число такое. чтобы число 1/ к не было нулем процессора 7, На первом шаге самообучения к = 1 устанавливаются характеристики оптического входа датчика 1 видеосигнала у(1) = (Р(1), 0(1) Ф)3 и соответствующего им размера тест-таблица 2, После чего нажимается оператором кнопка Идентификация", В результате инициализируется к работе программ "Идентификация" и загорается светодиод "Идентификация" Входными данными для программы являются вектор состояния у(1) оптической системы и динамический вектор параметров корректирующих сигналов у(1) = гт (1) а 0 л, где а (1) - оптимальный вектор параметров корректирующих сигналов. оптимальный при фиксированных значениях оптического входа, например Г = 100 мм, 0 = 5,6 14 м, Вектор т.(1) получается путем оптимизации параметров корректирующих сигналов при у(1), проводимой с помощью программы "Оптимизация", работа которои изложена ранее Рассчитывается вектор х (1) = тс(1) - гт который записывается в процессор 7 С помощью регистра 19 опроса датчиков производится запрос значений составляющих т(1), О(1) вектора у(1) текущего состояния оптической системы, которое поступает на вход данных процессора 7 и запоминается нам Для этого в соответствии с программой "Идентификацияназначается процессором 7 по окончании кадрового гасящего импульса на МА е виде двоичного кода адрес общения с датчиками фокуса 14, масштаба 15 и диафрагмы 16, на выходе которых формируются напряжения, ппопооииональные фокусировке (Ц 1), масштабу Г(1) и относительному отверстию 0(1) вариообьектива датчика 1 видеосигнала соответственно, На выходе данных процессора 7 устанавливается позиционный двоичный код управления коммутатором 17, коорый записывается в регистр 19 опроса датчиков импульсом записи с выхода управления процессора 7 и открывает по управляющему входу коммутатор 17. При этом напряжение с запрашиваемого датчика состояния (14, 15 или 16) оптической системы подается на 5 10 15 20 25 30 35 40 45 аналоговый вход аналого-цифрового преобразователя 18, который е двоичном коде формирует значения состоящих у 1(1), подаваемых на вход данных процессора 7 в момент прихода импульса чтения с первого выхода регистра 19 опроса датчиков, Значение вектора состояния у(1) записывается е процессор 1. На основании данных ад (1) и у(1) процессщ)ом 7 производится оценка параметров Д (1), ) = 1,п модели адаптации (4). Эта оценка записывается . По окончании расчетов светодиод "Идентификзция" гаснет. На втором шаге самообучения устанавливается оператором новая совокупность у(2) .= (Г(2), 0(2), Ц 2) характеристик оптического входа датчика 1 видеосигнала и соответствующего размера, на соответствующем расстоянии от оптического входа датчика 1 видеосигнала тест-таблица 2 Производится оптимизация параметров а (2) корректирующих сигналов при новом установленном значении вектора у(2) состояния оптической системы датчика 1 видеосигнала, аналогично, как на первом шаге самообучения. Рассчитывается у(2) и считывается текущий вектор состояния а(2). На основании этих данных уточняется оценка на втором шаге самообучения. На +1пч шаге самообучения оценки являются достоверными, На этом режим "Иде тификация" заканчивается, Вектор оценки Д (в) хранится в процессоре 7 и используется в режиме "Адаптация" при замене оптимальных корректирующих сигналов в соответствии с текущим значениеМ у состояния оптической системы датчика 1 видеосигнала в процессе его эксплуатации (передачи ТВ изображения), Для этого по окончании кадрового гасящего импульса производится опрос датчиков фокуса 14, масштаба 15 и диафрагмы 17, Поступаемые синхронно с ТВ разверткой на вход данных процессора 7 значения используются для расчета оптимального для данной совокупности у вектора параметров корректирующих сигналов; л и (у) = аоп + Я (гп)(у), ) = 1,п,Значения сигналов управления и (у) записываются в блок 8 памяти. С помощью этих сигналов управления, скорректированных с учетом реальных условий передачи, формируются на выходе блока 9 весового суммирования сигналы для коррекции искажений ТВ изображения, которые компенсируют в реальном масштабе времени искажения,вносимые вариообьективом при изменении его характеристик , 0 и 1. Параметры опти1688451 10 Формула изобретения Устройство формирования сигнала для коррекции искажений телевизионного изображения по авт. св. М 1109945, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью адаптации в реальном масштабе времени параметров корректирующего сигнала, введены датчик фокуса, датчик масштаба, датчик диафраг 20 Составитель Ь КнязеваГехред М,Моргентал Корректор С.Черни Редактор Э.Слиган Заказ 2109 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Ьагарина, 101 ческой системы датчика 1 видеосигнала очень медленно изменяются во времени. например за счет ее старения., Для учета этого неконтролируемого фактора производится зремя от времени уточнение параметров Р 1 (п) модели адаптации в режиме "Идентификация", Для этого в качестве начальных значений принимается ЩО) = Д(п 1), Р(0)= Р(гп),мы, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и регистр опроса датчиков, входы управления, информации и адреса которого подключены к выходу управления, 5 первому и второму выходам процессора соответственно, вход данных которого соеди.нен с выходом аналого-цифрового преобразователя, подключенного аналоговым входом к выходу коммутатора, а синх ровходом - к первому выходу регистраопроса датчиков, второй выход которого со.единен с управляющим входом коммутатора, подключенного тремя сигнальными входами к выходам датчиков фокуса, масш таба и диафрагмы соответственно, входыкоторых соединены с первым, вторым и третьим выходами датчика видеосигнала со- ответственно