Устройство формирования сигнала изображения

)5 Н 04 й 5335 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СМ 1327324, кл. Н 04 М 5/335, 19(54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВНАЛА ИЗОБРАЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к твидения и может быть испольформирования сигналов изобраизобретения - уменьшение искнала изображения границ круптов. Светочувствительнаяприборов с зарядовой связью, с АНИЯ СИГ- ехнике телеэовано для жения. Цель ажений сигных сегменматрица 1 остоящая из,Я 2 1798929 секции 2 накопления, секции 3 памяти и выходного регистра 4, формирует сигнал изображения, который с помощью усреднителя 12 подвергается внутристрочной и межстрочной обработке с помощью масок, записанных во второй и третий регистры 31 и 32 сдвига, при этом нуль в щ-ом разряде второго регистра 31 сдвига запрещает обмен сигналами между щ-м и щ +1-м блоками 14 внутристрочной обработки сигнала, а единица в щ-м разряде третьего регистра 32 сдвига разрешает запись текущего значения сигнала в щ-й блок 15 междустрочного накопителя, Граница сегментов определяется из двух условий; превышение сигналом и его производной заданных уровней, 1з,п,ф-лы, 2 ил.1798929 Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано дляформирования:сигналов иэображения,Цель изобретения - уменьшение искажений сигнзла изображения границ крупных сегментов.На фиг. 1 приведена структурная схемапредлагаемого устройства формированиясигналов изображения; на фиг. 2 - иллюстрация принципа посегментной обработкисигналаизображения,Устройство формирования сигналовизображения содержит светочувствительную матрицу ПЗС 1, состоящую из секциинакопления 2, секции памяти 3 и выходногорегистра 4, последовательно соединенныеблок вычитания 7, первый вход которого соединен с выходом выходного регистра 4 светочувствительной матрицы ПЗС 1, ивидеоконтрольный блок 8, генератор прямоугольных импульсов 20, синхрогенератор 5,первый, второй, третий, четвертый и пятый: . выходы которого соединены с синхровхода:ми соответственно секции накопления 2,. секции памяти 3, вьходного регистра 4 све.точувствительной матрицы ПЗС 1, видеоконтрольного блока 8 и генераторапрямоугольных импульсов 20, а также блокаусреднения 12, первый, второй управляющие входы которого соединены с выходамисоответственно первого 10 и второго И элементов И, вторые входы которых соединенысоответственно с первым и вторым выходомгенератора прямоугольных импульсов 20, апервые входы обьединены и соединены сшестым выходом синхрогенератора 5, АЦП6, вход которого соединен с выходом выходного регистра 4 светочувствительной матрицы ПЗС 1, а выход соединен с сигнальнымвходом блока усреднения 12, а также ЦАП 9,вход которого соединен с выходом блокаусреднения 12, а выход соединен со вторымвходом блока вычитания 7, при этом блокусреднения 12 содержит Й идентичных вычислительных блоков 13, каждый иэ которыхсостоит из процессорного элемента для.внутристрочной обработки сигнала изображения 14 и процессорного элемента междустрочного , накопителя 15, третийуправляющий вход блока усреднения 12 соединен с седьмь 1 м выходом синхрогенератора 5, двумерный полосовой фильтр 16,вход которого обьединен со входом блокаизмерения гистрограмм 17 и сигнальнымвходом первого компаратора 18 и соединенс вь 1 ходом выходного регистра 4 светочувствительной матрицы ПЗС 1, а выход соединен с сигнальным входом второгокомпаратора 19, вход опорного напрякениякоторого соединен с выходом источника по 4 точного напряжения 21, выход блока изме рения гистрограмм 17 соединен со входомблока вычисления минимума гистрограммы22, выход которого соединен со входом5 опорного напряжения первого компаратора18, выход первого компаратора 18 соединенсо вторым входом третьего элемента И 24,первый вход которого соединен с выходомТ-триггера 23, вход данных которого соеди 10 нен с выходом второго компаратора 19, аустановочный вход соединен с восьмым выходом синхрогенератора; выход третьегоэлемента И 24 соединен со входом данных,О-триггера, синхровход которого соединен"5 с седьмым выходом синхрогенератора 5, авыход соединен с обьединенными входами:последовательного ввода данных первого регистра сдвига 26, первым входом первогосумматора по модулк два 27, первым вхо 20 дом второго сумматора по модулю два 28 ивходом элемента задержки 29 на периодследования тактовых импульсов, причем,выход последнего разряда первого регистра сдвига 26 соединен со вторым входом25 первого сумматора по модулю два 27, выходкоторого соединен с последовательным входом данных третьего регистра сдвига 32, авыход элемента задержки 29 на период следования тактовых импульсов соединен со30 вторым входом второго сумматора по модулю два 28, выход которого соединен со входом инвертора 30, выход которого соединенс последовательным входом данных второгорегистра сдвига 31, синхровходы первого35 26, второго 31, третьего 32 регистров сдвигаобьедйнены и соединены с седьмым выходом синхрогенератора 5, девятый выходсинхрогенератора 5 соединен с четвертымуправляющим входом блока усреднения 12,40 выходов второго регистра сдвига 31 соединены с входами управления сегментациейсоответствующих процессорных элементовдля внутристрочной обработки сигнала изображения 14, М выходов третьего регистра45 сдвига 32 соединены с входами управления сегментацией соответствующих процессорных элементов. междустрочногонакопителя 15,Устройство формирования сигналов50 иэображения работает следующим образом,Исходное состояние составных блокови элементов устройства формирования сигналов изображения произвольное, Время55 окончания переходных процессов для первого 26, второго 31 и третьего 32 ретистровсдвига и двумерного полосового фильтра 16равно длительности одной строки изображения, а для блока усреднения 12 - длитель.ности нескольких десятков строизображения, Максимальное время пере- чальнос выхода генератора 20 прямоугольходного процесса, равное длительности ный импульс поступает на вход первого элекадра имеет блок измерения гистрограмм мента И 10,17. Таким образом, устройство формирова-. Тактовые импульсы с шестого выхода ния сигналов изображения готово к работе 5 синхрогенератора через первый элемент И через время раеноедлительностикадра, что 10 поступают на первый управляющий. вход намного меньше времени установленияблока усреднения 12 (управляющий усредизображения в видеоконтрольных устрой- ненйем по горизонтали), Степень усреднестеах. . ния поторизонтали зависит от количестваОрганизация посегментной обработки 10 импульсов, которое регулируется путем из.изображения 0 (в,п); (в = 1, М, и = 1,й),. менения:длительности импульса навыходе содержащего один сегмент(фиг.2,а) Я(в, и), генератора прямоуголънцх импульсов 20, .(в,п 66), осуществляется следующим обра- Усреднениепо вертикали достигается подазом. При построчйом вводе изображения в чей импульса со второго выхода генератора устройство обработки попадает п-я строка, 15 прямоугольных импульсов 20 на второй являющаяся первой строкой 0(в, 61), содер- вход второго элемейта И 11 и на второй жащей сигнал сегмента Я (в, п 1) = О (в, п 1) управляющий еходблока усреднения 12(уппри вЯ (вь в+Ц, После идентификации . равляющий расфокусировкой по еертика- границы сегмента е данной строке иэобра- ли). Степень усреднения по вертикали жения необходимо выполнить следующие 20 регулируется аналогично степени усредне- действия;. . . : ния по горизонтали,1. Запретить обмен сигналами междуВо время записи сигнала изображения В-М ИВй 1-М ПРОЦЕССОРными элементами в блок усреднения видеосигнал с выхода для внутристрочной обработки сигнала изо- выходного регистра 4 светочувствительной бражения 14. 25 матрицы ПЗС 1 поступает также нФобъеди 2. Запись 1 значений О (в, п 1), ненные.входы двумерного йолосоеого фильвбв 1,в+Ц в процессорные элементы меж- трэ 16, блока измерения гистограммы 17 и дустрочного накопителя 15, сигнальный вход первого компаратОра 18, СВид лолученных при этом масок Гх и Гу выхода двумерного полосового фильтра 16. представлен на фиг. 2 б. По приходу следу сглаженный продифференцированный сигющей строки изображения необходимо еы- нал поступает на сигнальный вход второго полнить пункт 1 рассматриваемой . компаратора 19.процедуры, а в процессорные элементы В первом компараторе 18 происходит междустрочного накопителя 15 с в по в и сравнение видеосигнала с порбговым нас в+р по пц+ запись значенйя элементов 35 пряжением, вырабатываемым блоком измеизображения текущей строки, Маска Гу при- рения гистограмм 17 и блоком измерения мет вид, представленный на фиг, 2 в. Для минимумагистограммы 22. и выдача едиидентификации границы сегмента исполь- ничного напряжения навыходе при превы-.зуются признаки величины и крутизйы пе- . шении видеосигналом порога, Во втором репада сигнала иэображения, 40 компараторе 19 происходит сравнение про Во времяочереднойстрокителевизион- дифференцированного видеосигнала с по- ного изображения видеосигнал с выхода рогом, поступающим от источника выходного регистра 4 светочувствительной постоянного напряжения 21.На выходе втоматрицы ПЗС 1 поступает на вход АЦП 6, на рого компаратора 19 единичное напряжепервый вход блока вычитания 7, на вход 45 ние появляется в случае превышения двумерного полосового фильтра 16,.на вход заданного уровня скорости нарастания блока измерения гистограмм 17 и на сиг-, фронта видеосигнала, Для получения бинальный вход первого компаратора 18.нарно квантованного видеосигнала служитПосле аналого-цифрового преобразова- . Т-триггер 23 и третий элемент И 24. Перед ния строка телевизионного изображения в 50 поступлением очередной строки изображецифровой форме поступает на сигнальный ния, ео время строчного гасящего, Т-триггер вход блока усреднения 12, На третий уп-23 устанавливается в "0" импульсом, постуравляющий вход блока усреднения 12 с - пающимс восьмого выхода синхрогенераседьмого выхода синхрогейератора 5 по- тора 5, При соблюдении двух условий: дается последоеательностьимпульсов,уп превышения видеосигналом и его произраеляющая последовательной записью водной заданных уровней ва выходе треть- строки телевизионного изображения е про- . его элемента И 24 является единичный цессорные элементй для внутристрочной импульс, длительность которого соотеетстобработки сигнала изображения 14. Во ере- вует размеру сегмента в данной строке изомя строчного гасящего импульса первона- бражения. Для получения из этого импульса. тактовых импульсов сигнал с выхода третьего элемента И 24 подается на вход данныхсинхронного О-триггера 25, на синхровходкоторого подаются импульсы с седьмого выхода. синхрогенератора, Для преобразования последовательностей с выходасинхронного О-триггера в маску Гх, регулирующую внутристрочную обработку, служатэлемент задержки на период следованиятактовых импульсов 29 и второй сумматорпо модулю два 28. Формирование маскиГх проиллюстрировано на.фиг. 2 а, где Оти -последовательность тактовых импульсов,поступающие с седьмого выхода синхрогенератора 5, Ог 5 - последовательность импульсов на выходе синхронного О-триггера.25, 3 зо - маска Гх, получаемая с выходаинвертора 30, Огз - последовательность импульсов на выходе: элемента задержки напериод следования тактовых импульсов 29,Огв - . последовательность импульсов на. выходе второго сумматора по модулю два 28,Сформированнаятаким образом масказаписывается во второй регистр сдвига 31,с выходов которого на входы управлениясегмейтацией процессорных элементоввнутристрочной обработки,Для получения маски Гу, регулирующейпроцесс междустрочной обработки сигналаизображения, сигнал с выхода синхронногоО-триггера 25 подается на первый вход первого сумматора по модулю два 27, на второйвход которого подается сигнал с выхода последнего разряда первого регистра сдвига26, соответствующий сигналу с выхода синхронного О-триггера 25 для предыдущейстроки изображения, Формирование маскиГу иллюстрируется на фиг. 2 б, где Огб - последовательность импульсов с выхода последнего разряда первого регистра сдвига26, Ог 5 - последовательность импульсов свыхода синхронного О-триггера 25, Огт -маска Гу, получаемая с выхода первого сумматора по модулю два 27. Эта маска с"выходов параллельного вывода данных подается на входы управления сегментациейпроцессорных элементов междустрочногонакопителя 15, Запись текущих значенийизображения в процессорные элементымеждустрочного накопителя осуществляется подачей импульса с 9 выхода синхрогенератора 5 на четвертый управляющий входблока усреднения 12.Сдвиг чисел, записанных в регистрысдвига осуществляется подачей тактовыхимпульсов с седьмого выхода сиихрогенератора 5.Адаптация устройства формированиясигналов изображения к абсолютному зна 50 55 секции памяти и выходного регистра светочувствительной матрицы ПЗС, видео- контрольного блока и генератора прямоугольных импульсов, а также блок усреднения, первый, второй управляющиевходы которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов И, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора прямоугольных импульсов, а первые входы соединены с шестым выходом синхчению перепада на краях сегментов осуществляется следующим образом, Гистограмма изображений, содержащих два крупныхсегмента, носит двухмодовый характер, Ми 5 нимальное значение гистограммы междумодами даст оптимальный порог для.разделения сегментов по признаку абсолютногозначения перепада, Для этого видеосигналс выхода выходного регистра 4 светочувст 10 вительной матрицы ПЗС 1 подается на последовательно соединенные блокизмерения гистограмм 17 и блок вычисления минимума гистограммы 22, где формируется сигнал, подаваемь 1 й на вход15 опорного напряжения первого компаратора 18,С приходом следующей строки видео- .сигнал локально усредненного изображения выводится из процессорных элементов20 для внутристрочной обработки и на его месте записывается приходящий видеосигнал.В блоке вычисления 7 после цифроаналогового преобразования в ЦАП 9 видеосигналлокально усредненного изображения вычи 25 тается из исходного видеосигнала,В результате достигается подавлениенизкочастотной составляющей сигнала изображения с регулируемым диапазоном подавления и уменьшением искажений на30 границах сегментов с резкими перепадамияркости, а также использование устройстваприводит к выделению мелкой структурыизображения и повышению его контрастности;35 Формула изобретения1. Устройство формирования сигналаизображения, содержащее светочувствительную матрицу приборов,с зарядовойсвязью (ПЗС), состоящую из секции накоп 40 ления, секции памяти и выходного регистра,блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом выходного регистра светочувствительной матрицы ПЗС, ивидеоконтрольный блоквход которого45 подключен к выходу блока вычитания, генератор прямоугольных импульсов, синхрогенератор, с первого по пятый выходыкоторого соединены с входами синхронизации соответственно секции накопления,ряда первого регистра сдвига соединен с н рогенератора, аналого-цифровой преобразователь,вход которого соединен с выходом выходного регистра светочувствительной матрицы ПЗС, а выход соединен с сигнальным входом усреднителя, цифроаналоговый преобразователь, вход которого соединен с выходом усреднителя, а выход - со вторым входом блока вычитания, третий управляющий вход усреднителя соединен с седьмым выходом синхрогенератора, причем усреднитель содержит М (где Й - число отсчетов сигнала в строке) идентичных вычислителей, каждый из которых содержит блок внутристрочной обработки сигнала изображения и блок междустрочного накопления, 15 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения искажений сигнала изображения границ крупных сегментов, введены двумерный полосовой фильтр, источник постоянного напряжения, блок измерения распределения амплитуд видеосигнала,блок вычисления минимума гистограммы,первый компаратор и второй компаратор,Т-триггер, третий элемент И, О-триггер, пер-:вый, второй и третий регистры сдвига, эле мент задержки на период следования тактовых импульсов, первый и второй сумматоры по модулю два, и инвертор, причем вход двумерного полосового фильтра соединен.с входом блока измерения распределе ния амплитуд видеосигнала, сигнальным входом первого компаратора и с выходом выходного регистра светочувствительной матрицы ПЗС, выход двумерного полосового фильтра соединен с сигнальным входом второго компаратора, вход опорного напряжения которого соединен с выходом источника постоянного напряжения, выход блока измерения распределения амплитуд видеосигнала соединен с входом блока вычисле-. 40 ния минимума гистограммы, выход которого соединен с входом опорного напряжения первого компаратора, выход первого компаратора соединен с вторым входом третьего элемента И, первый вход которого соединен 45с выходом Т-триггера, вход данных которого соединен с выходом второго компаратора, установочный вход Т-триггера соединен с восьмым выходом синхрогенератора, выход третьего элемента И соединен с входом данных О-триггера, вход синхронизации которого соединен с седьмым выходом синхрогенератора, а выход - с входом последовательного ввода данных первого регистра сдвига, первым входом первого сумматора по модулю два, первым входом второго сумматора по модулю два и входом элемента задержки на период следования тактовых импульсов, выход последнего развторым входом первого сумматора по модулю два, выход которого соединен с последовательным входом данных третьего регистра сдвига, выход элемента задержки на период следования тактовых импульсов соединен с вторым входом второго сумматора по модулю два, выход которого соединен с входом инвертора, вход которого соединен с последовательным входом данных второго регистра сдвига,.входы синхронизации первого, второго и третьего регистров сдвига. соединены с седьмым выходом синхрогенератора, девятый выход синхрогенератора . соединен с четвертым управляющим входом блока усреднения, й выходов второго регистра сдвига соединены с соответствующими входами управления внутристрочной сегментацией усреднителя; Й выходов третьего регистра сдвига соединены с соответствующими входами управления межстрочной сегментациейусреднителя,2. Устройство по и. 1, о т.л и ч а Ю я, е ес я тем, что блок внутристрочной обработки содержит первый счетчик, первый элемент сравнения, первый элемент И вычислителя, первый и второй элементы ИЛИ, а блок междустрочного накопления - второй счетчик, второй элемент сравнечия и второй элемент И:вычислителя, причем вход параллельной загрузки данных и вход разрешения параллельной загрузки первого счетчика являются соответственно первыми и вторыми входами вычислителя, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с входом добавления единицы младшего разряда и входом вычитания единицы младшего разряда первого счетчика, первый сигнальный вход первого элемента сравнения соединен с выходом первого счетчика, являющегося первым выходом вычислителя, второй сигнальный вход первого элемента. сравнения является третьим входом вычислителя, первый выход первого элемента сравнения соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и является вторым выходом вычислителя, второй выход первого элемента сравнения соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и является третьим выходом вычислителя третьи входы первого элемента ИЛИ и второго элемента ИЛИ являются соответственно десятым и девятым входами вычислителя, управляющий вход второго элемента сравнения является пятым входом вычислителя, вход добавления единицы младшего разряда второго счетчика соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и первым выходом второго элемента сравения, вход вычитания единицы младшегоразряда второго счетчика соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ и вто; рым выходом второго элемента сравнения, а выход второго счетчика соединен с вторым сигнальным входом второго элемента срав нения, первый сигнальный вход которого соединен. с выходом первого счетчика, йри этом первыйвход первого вычислителя яв-.ляетсясигнальным входом усреднителя, первый выход М-го вычислителя является 10 выходом усреднителя, пятые входы вычислителей являются вторым управляющим : входом усреднйтеля, вторые входы вычислителей являются третьими управляющими входамиусреднителя, соединенным с седь мым выходом синхрогенератора, третьи входы )-х:вычислителей (где .= 1, Й) соединены с первыми выходами О+ 1)-х вычислителей; третий вход й-го вычислителя , соединен с первым выходом й-го вычисли теля, третьи входы первого и второго элементов ИЛИ первого вычислителя соединены соответственно с первыми вхо-.дами первого и второго элементов ИЛИ, а девятый и десятый входы )-х вычислителей 25 12О = 2, й) соединены соответственно с вторыми и третьими выходами О)-х вычислителей, выход первого элемента И вычислителя соединен с управляющим входом первого элемента сравнения, а первый и второй входы первого элемента И вычислителя являются четвертым и шестым входами вычислителя, выход второго элемента И вычислителя соединен с входом разрешения параллельной загрузки данных второго счетчика, а первый и второй. входы второго элемента И вычислителя являются соответственно седьмым и восьмым входами вычислителя, выход первого счетчика соединен с К старшими разрядами входа параллельной загрузки данных второго счетчика, а четвертые входы всех вычислителей являются первым управляющим входом усреднителя, седьмые входы всех вычислителей являются четвертым управляющим входом усреднителя, соединенным с восьмым выходом синхрогенератора, )-е выходы первого и второго регистров сдвига соединены соответственно с шестыми и восьмыми входами )-х О - 1; й) вычислителей,