Устройство преобразования аналогового видеосигнала в двухуровневый

" ( цЦ,-;, ., В ВМВЛИ 0 Щ(я ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский институт электроннойтехники(54)(57) УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯАНАЛОГОВОГО ВИДЕОСИГНАЛА В ДВУХУРОВНЕВЫЙ, содержащее блок запоминаниясигнала верхнего уровня, блок запоми"нания сигнала нижнего уровня, управляющие входы которых соединены суправляющим выходом блока управления,а выходы которых подключены соответственно к первому и второму входамделителя напряжений, выход которогосоединен с опорным входом компаратора, датчик видеосигнала, первый ивторой ключи, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностипреобразования, сигнальные входы первого и второго ключей подключены к выходу датчика видеосигнала, а их выхоЗСБП Н 04 И 1/40; Н 04 и 5 14 ды -. соответственно к входам блока запоминания сигнала верхнего уровня и блока запоминания сигнала нижнего уровня, выход датчика видеосигнала соединей с сигнальным входом компаратора, а выходы синхроимпульсов блока управления подключены к синхровходам датчика видеосигнала, а блок управления содержит первый и второй каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных счетчика и дешифратора, выходы которого подключены к 5 входам группы Р 5 -триггеров, выходы которых подключены к входам блока разбиения растра, выход которого является управляющим выходом блока управления, причем входами пер"ЕР вого и второго каналов являются входы счетчиков, вход сброса счетчика первого канала, информационный вход счетчика второгб канала и Й входы к 5-триггеров первого канала, подключены к выходу строчных синхроимпуль- фд сов синхрогенератора, вход сброса счетчика второго канла и,й входы к 5-триггеров второго канала подключены к выходу кадровых синхроимпульсов синхрогенератора, а информационный вход счетчика соединен с тактовым выходом синхрогенератора.Изобретение относится к телевизионно-вычислительной автоматике и может быть использовано в преобразователях аналогового видеосигнала вдвухуровневый видеосигнал (беэ полутонов).Известен преобразователь аналогового видеосигнала н двухуровневый,остоящий из компаратора и пиковогоетектора, Формирующего опорный уровень иэ текущего значения видеосигна- )Ола соединенных последовательно,причем сигнальный вход компаратора соединен с датчиком видеосигнала Г 13,НедостаткоМ устройства является 15невысокая точность детектированияиэ-эа неучитывания при формированииопорного уровня пиковым детекторомминимального значения видеосигнала( уровня фона ), а также длительности 20видеосигнала от объекта иэображения.Наиболее близким к предлагаемому 50 Блок 3 управления содержит синхрогенератор 13; первый канал, включающий счетчик 14, дешифратор 15 и Р 5-триггеры 19, блок 20 разбиениярастра, блок 21 объединения.Пример реализации устройства, приведенный на Фиг, 3, включает в себяблок 22 формирования опорного уровня, выполняющий функции блоков 4,5и 8, компараторы 23-1, 23-2,23- р, логические элементы И 24-1,24-2, , 24- р, логический элементИЛИ 25, видеоконтрольное устройство(ВКУ 2 б. Блок 22 формирования опор 55 60 65 по технической сущности является устройство преобразования аналоговоговидеосигнала н двухурон невый, содержащее блок запоминания сигнала верхнего уровня, блок эапоминаиия сигнала нижнего уровня, управляющие входы которых соединены с первым выходом блока управления, информационные входы - с выходом датчика видеосигнала, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам делителя напряжений, выход которого соединен с опорным входом кбмпа ратора, датчик видеосигнала, первый и второй ключи, причем сигнальныйвход компаратора через линию задержки соединен с выходом датчика видеосигнала 23недостатком известного устройства 40 является невысокая точность преобразования, обусловленная отсутствием учета изменения верхнего и нижнего уровней за время длительности видеосигнала. 45 Цель изобретения - повышение точности преобразования.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве.преобразования аналогового видеосигнала в двухурон" невый, содержащем блок запоминания сигнала верхнего уровня, блок запоминания сигнала нижнего уровня, управляющие входы которых соединены с управляющим выходом блока управления,а выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам делителя напряжений, выход которогосоединен с опорным входом компаратора, датчик видеосигнала, первый и второй ключи, сигнальные входы перво" го и второго ключей подключены квыходу видеосигналов, а их выходы -с оотв етств е ни о к входам блока зап оминания сигнала верхнего уровня и блока запоминания сигнала нижнего уровня, выход датчика видеосигнала соединен с сигнальным входом компаратора, а выходы синхроимпульсон блока управления подключены к синхровходам датчика видеосигнала, а блок управления содержит первый и второй каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных счетчика и дешифратора, ныходы которого подключены к 5 входам группы Р 5-триггеров, выходы которых подключены к входам блока разбиения растра,. выход которого является управляющим выходом блока управления, причем входами перого и второго каналов являются нхоы счетчиков, вход сброса счетчика первого канала, информационный вход счетчика второго канала и К входы Р 5-триггеров первого канала подключены к выходу строчных синхроимпульсов синхрогенератора, вход сброса счетчика второго канала и Р входы ЙБ-триггеров второго канала подключены к выходу кадровых синхроимпульсов синхрогенератора, а информационный вход счетчика соединен с тактовым выходом синхрогенератора.На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 " структурная электрическая схема блока управления; на фиг. 3 пример реализации устройства; на фиг 4 - блок аналогового эапоминания сигналов верхнего и нижнего уровня, используемого в устройстве; на фиг. 5 - диаграмма видеосигнала части строки; на фиг. б - пример разбиения телевизионного растра на участки при настройке устройства.Устройство преобразования аналогового видеосигнала в двухуровневый содержит датчик 1 видеосигнала, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, блок 3 управления, блок 4 запоминания сигнала верхнего уровня, блок 5 запоминания сигнала нижнего уровня, цифроаналоговые преобразователи ЦАП). б и 7, делитель 8 напряжений, интегратор 9, компаратор 10, первый ключ 11, второй ключ 12.участков, на которые разбивается телевизионный растр, получаемых припересечении набора вертикальныхигоризонтальных 1 линий (Фиг, 6).Формирование линий разбиения (ина телевизионном растре производится с помощью блока 3 управленияследующим образом.35Счетчики 14 и 17 являются Е-разрядными, где Г количество элементов разложения в строке растра. Счетчик 14,на информационный вход которого подаются тактовые импульсы с первого выхода синхрогенератора 13, производитподсчет количества тактов в каждОйстроке сканирования, т.е. производитее дискретизацию. Счетчик 17, на информационный вход которого поступают 45строчные синхроимпульсы с второго выхода синхрогенератора 13, подсчитывает количество строк в каждом кадре.Обнуление счетчиков 14 и 17 производится соответственно строчными и кадровыми синхроимпульсами, поступающи 50 ми на соответствующие входы сбросасчетчиков 14 и 17. Для синхронизацииработы блока 3 управления с работойдатчика 1 видеосигнала строчные икадровые синхроимпульсы подаются так же на синхровходы датчика 1. Количество линий ( и 1 и положение на телевизионном растре вертикальных и горизонтальных полос формируется на этапе настройки дешифраторами 15 и 18, 60представляющими, например, сборку измноговходовых элементов И. Для этоговыходы счетчиков 14 и 17 подключаются, например с помощью перемычек, ксоответствующим входам дешифраторов . 65 30 ного уровня содержит первую и вторую резистивные сборки 27 и 28, делители 29 и 30 напряжений, включающие в себя потенциометры 31-34, резисторы 35-38, шину 39 питания и переключатель 40. 5Устройство работает следующим образом.Рассмотрим работу устройства по обработке изображений, состоящих из объектов белого цвета на черном фоне, 10 Работа устройства состоит из двух этапов: настройки и преобразования,При настройке устройства фиг. 1) сначала оператор переводит первый ключ 11 в замкнутое состояние (вто рой ключ 12 разомкнут ), при этом перед датчиком 1 расположено изображение равномерно освещенного поля белого цвета. Видеосигнал с датчика 1 оступает на вход АЦП 2, который пре образует аналоговый видеосигнал в цифровую форму. По сигналам, поступающим из бЛока 3 управления науправляющие входы блока 4, значения видеосигнала записываются в со ответствующие. ячейки памяти. Количество ячеек памяти равно количеству 15 и 18. Р 5 -триггеры 16 и 19, 5 входы которых подключены к соответствующим выходам дешифраторов 15 и 18, срабатывают по переднему Фронту первого импульса из серии импульсов, появляющейся на каждом выходе дешифраторов 15 и 18 из-за цикличности работы счетчиков 14 и 17, К 5 -триггеры 16 и 19 обнуляются соответственно строчными и кадровыми синхроимпульсами, поступающими на входы сброса триггеров 16 и 19 с выходов синхрогенератора 13. В блоке 20 разбиения раст- ра сигналы, поступающие с инвертирующих и неинвертирующих выходов Рз -триггеров 16 и 19, преобразуются в сигналы, начало и продолжительность которых соответствует размерам и положению участков 41 на телевизионном растре (фиг. б ). Разбиение телевизионного растра в этом случае производится на л равных прямоугольников, так как из-за разброса параметров телевизионных трубок априорно неизвестен вид функции неравномерности чувствительности мишени датчика 1 видеосигнала, определяющей неравномерость верхнего уровня 42 и нижнегоровня 43 видеосигнала (фиг. 5), о выходов блока 20 разбиения растра объединяются в адресную шину, подключаемую к управляющим (адресным ) входам блоков 4 и 5.Запись значений видеосигнала от равномерно освещенного поля белого цвета производится в течение времени кадровой развертки.Далее аналогично описанному в течение времени кадровой развертки производится процесс записи значений видеосигнала при передаче изображения черного (фонового ) цвета (второй ключ 12 замкнут, первый ключ 11 разомкнут )в ячейки памяти блока 5. Таким образом, в ячейках памяти блоков 4 и 5 хранятся значения видеосигнала соответственно верхнего 42 и нижнего 43 уровней видеосигнала (Фиг. 5 ), записанные в моменты пересечения вертикальных и горизонтальных линий разбиения (, ) на телевизионном растре (левые верхние вершины и участков 41). На. этапе преобразования (первый 11 и второй 12 ключи разомкнуты ) запомненные значения видеосигнала по сигналам, поступающим на управляющие (адресные) входы блоков 4 и 5 из блока 43 управления, извлекаются из ячеек памяти блоков 4 и 5 и поступают на входы ЦАП б и 7, преобразующих информацию в цифровой Форме в соот" ветствующие напряжения. Делитель 8 напряжения формирует из сигналов, поступающих на его входы, напряжение дискретных значений опорного уровня. Интерполятор 9 соединяет эти значения в непрерывный опорный уро 1107335вень 44, являющийся кусочной аппроксимацией (фиг. 5) идеального опорного уровня. Идеальным опорным уровнемназывается уровень, при котором ошибка преобразования, связанная с неравномерностью верхнего 42 и нижнего 43уровней видеосигнала, равна нулю. Вкаждой точке телевизионного растраидеальный опорный уровень имеет значение, пропорциональное разности значений видеосИгнала объектов и фона.Коэффициент пропорциональности, определяемый коэффициентом пропорциональности делителя 8 напряжений, выбирается из условия наилучшей компенсации апертурных искажений и обычно 15равен 0,5 (полусумматор).В примере реализации предлагаемого устройства (фиг. 3) используетсяаналоговое запоминание верхнего инижнего уровней видеосигнала, а также разбиение растра на неодинаковыеучастки.Настройка примера реализации устройства (фиг. 3) проводится вручнуюс использованием ВКУ 25. Для этого 25оператор проводит следующие операции.Перед входным зрачком датчика 1видеосигнала устанавливают равномерно освещенное поле белого цвета. Спомощью переключателя 40 (фиг. 4) 30подключают третий выход потенциометра 31 к второму входу компаратора23-р и, вращая микрометрический винтротенциометра 31, устанавливают на1его третьем выходе напряжение О ,Р(фиг. 5 ), при котором на экране ВКУ26 полностью исчезнет изображениебелого поля, так как значение видеосигнала, поступающего на вход ВКУ 26с выхода компаратора 23-р через ло 40гический элемент И 24-р и логическийэлемент ИЛИ 25, равно нулю, С помощью переключателя 40 (фиг. 4) подключают третий выход потенциометра 33к второму входу компаратора 23-р, и,вращая микрометрический винт потенциометра 33, устанавливают на еготретьем выходе напряжение О) фиг. 5, при котором на экране ВКУ26 полностью появляется изображениебелого поля, так как значение видеосигнала, поступающего на вход ВКУ 26,равно единице по всей площади растра. Перед входным зрачком датчика 1 устанавливают равномерно освещенное поле черного цвета. Проводят операции, 55 аналогично описанным, используя пос. ледовательно потенциометры 32 и 34 для установки в блоке 22 (фиг. 3) напряжений соответственноО,х и О фиг. 5 ), где 01 ,О макси)иальное 60и минимальное зйачения видеосигналаобъекта белого цвета, О,х,О; максимальное и минимальное значения видеосигнала объекта черного цвета (фона в данном случае ), 65 НапРЯжениЯ ВЕ на ВЫхоДах Резистивной сборки 28 являются значениями опорного уровня для соответствующих компараторов 23-1, 23-2, , 23-р(фиг. 3) . где Р = О+ (р -1),О .:о -О . 1 ОВ 1 р-й лВ этом примере реализации устройства (фиг. 3) идеальный опорный уровень аппроксимируется на каждом участке 41 (фиг. 6) одним из постоянныхОпОрных урОВ ней В(1),После определения экстремальныхзначений видеосигнала ц П 1 х , О,;р,О ,О производится разбиенйепах г тЬгтелевизионного растра на участки 41(фиг, б ) с помощью блока 3 управления (фиг. 2) . В отличие от первого примера реализации устройства (фиг. 1),где производится разбиение растрана и равных прямоугольников, вэтом примере реализация (фиг,3),ввиду использования ВКУ 26,разбиение можно произвести болееоптимально с точки зрения точностипреобразовэ,ния, т.е. на и неравныхпрямоугольников, следующим образом.Оператор с помощью переключателя 40(фиг. 4 подает , на второй входкомпаратора 23-р последовательно ропорных уровней Се с р-го выхода резистивной сборки 27:щф пап у- ОпцоУ р ) , (2)В соответствии с положением переключателя 40 на экране ВКУ 26 появ- .ляются изображения областей одинаковой оптической плотности Б, 5,5 е, .., 5 р. Разбиение телеви)зионного растра на участки 41 (фиг.б)производится таким образом, чтобыпринадлежащая участку площадь области 45 одной оптической плотностибыла больше площади областей 46 и 47других оптических плотностей в Кр раз.Экспериментально установлено, чтодля обеспечения средней погрешностипреобразования, равной 1, коэффициент Кр равен 1,5. Согласно этому условию оператор определяет по экрануВКУ 26 координаты вертикальных и горизонтальных линий разбиения (1, ,по которым производится соответствующее подключение выходов счетчиков 14и 17 к входам дешифраторов 15 и 18,например с помощью перемычек. КаждомУ ОпоРномУ УРОВню Ве стаВЯтсЯ В соответствие участки, у которых больше60 площади занимает область е-ойоптической плотности, т.е. образованная при преобразовании видеосигнала Се-ым опорным уровнем. для этого производится соответствующая коммутация и выходов блока 20 разбиения растра в блоке 21 объединения, имею 5 щем р выходов (по количеству компараторов ).На этапе преобразования видеосигнал сравнивается одновременно с р опорными уровнями В на р компарато.рах 23-1, 23-2 23- р. Сигналы с выходов компараторов 23-1, 23-2, .23-р подаются на входы логических элементов И 24-1, 24-2, 24-р, . 15 где стробируются сигналами, поступающими с соответствующих выходов блока 3 управления таким образом, что в любой момент сканирования на входы логического элемента ИЛИ 25 поступа ет сигнал с выхода только одного из компараторов 23-1, 23-2, 23- р. На выходеЛогичесКого элемента ИЛИ 25 фор мируется двухуровневый бинарный) видеосигнал.Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить точность преобразования видеосигнала по сравнению с известным за счет более точного соответствующего функции неравномерности чувствительности мишени датчика ) формирования верхнего и нижнего уровней. Под точностью преобразования понимается степень соответствия длительности аналогового видеосигнала от объекта длительности единичного уровня в бинарнсм видеосигнале, отражающая близость результата к истинному значению размера объекта.Использование предлагаемого устройства в телевизионных анализаторах изображения, применяющихся в микроэлектронике на операциях контроля фотошаблонов, позволяет повысить существенным образом достоверность контроля и тем самым повысить коэффициент выхода годных микросхем..б Составитель В. МаксимоваРедактор Е. Лушникова Техред М. Надь Коррект бручар илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Заказ 5779/45 ВНИИП по 113035