Устройство формирования сигнала для коррекции искажений телевизионного изображения

(50 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(71) Ленинградский институт авиационного приборостроения(54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛАДЛЯ КОРРЕКЦИИ ИСКАЖЕНИЙ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ(57) Изобретение обеспечивает повьппение быстродействия и точности. Устройство работает в 4 режимах, зудаваемых сигналом с детектора нуля(ДН) 9. В 1,11,111,17 режимах формируются сигналы коррекции соответственно геометрических искажений ТВизображений (СКГИ) в направлениистрочной развертки, в направлениикадровой развертки, неравномерностифона и неравномерности видеосигнала,Используются две тест-таблицы и набор эталонных сигналов, поступающих1231627 с генератора 2 эталонных сигналов.Синхронизатор 3 обеспечивает блокиустройства соответствующими сигналами, В 1 режиме видеосигнал эталонного иэображения с датчика 1 видеосиг"нала поступает через квантователь 18на фазовый детектор (ФД) 17, на опорный вход которого подается бинарноквантованный сигнал с. квантователя15, Для Формирования СКГИ с генератора 4 ортогональных сигналов поступает набор соответвующих сигналов наблок 12 перемножителей и. на блок ве"сового суммирования (БВС) 6, Формирование сигнала коррекции заключаетсяв нахождении оптимальных значенийсигналов управления весовыми коэффициентами ортогональных составляющихсигналов, поступающих с блока 7 памяти, при которых формируемый СКГИобеспечивает минимальный сигнал ФД 17.Первоначально сформированный СКГИ Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в вещательном и прикладном телевидении в составе телевизионных (ТВ) систем автоматической коррекции искажений изображений в реальном масштабе вре- ,5 мени.Целью изобретения является повьппенне быстродействия и точности.На Фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства форми рования сигнала для коррекции искажений ТВ иэображения; на Фиг.2 - временные диаграммы.Устройство формирования сигнала для коррекции искажений ТВ изображе ния (Фиг.1) содержит датчик 1 видеосигнала, генератор 2 эталонных сигна- . лов, синхронизатор 3, генератор 4 ортогональных сигналов, генератор 5 весового сигнала, блок б весового суммирования, блок 7 памяти, блок 8 взвешивания, детектор 9 нуля, блок О стробирования, первый коммутатор 11, блок 12 перемножителей, блок 13 интеграторов, второй коммутатор 14, первый квантователь 15, амплитудньпЧ детектор 16, фазовый детектор 17, второй квантователь 18. поступает на датчик 1 видеосигналадля изменения тока в строчных отклоняющих катушках. ФД 17 выделяет остаточный икажающий сигнал, который через коммутатор 11 поступает на блок 8взвешивания. Ортогональные составляющие сигнала отфильтровываются извзвешенного остаточного искажающегосигнала, для чего с блока 8 взвешивания сигнал через блок 12 перемножителей, блок 13 интеграторов и коммутатор 14 поступает на ДН 9 и записывается в нем, Затем с ДН 9 на блок 7памяти поступает сигнал для изменения сигнала управления вес,коэф.БВС 6 формирует новые СКГИ и т.д.ДН 9 вычисляет оптимальные значениясигналов управления вес.коэф, ортогональных составляющих сигналов дляСКГИ. В 111 и 1 У. режимах работаютамплитудный детектор 16 и блок 10стробирования. 2 ил,Устройство работает в четырех режимах, задаваемых сигналом выбора режима работы с первого выхода детектора 9 нуля,В первом режиме Формируется сигнал для коррекции геометрических искажений ТВ изображения в направлениистрочной развертки (горизонтальнаягеометрия). При этом генератором 2эталонныхсигналов Формируется эта"лонный сигнал (фиг,2 а), который тождественен неискаженному видеосигналуот оптического эталонного изображения первой тест таблицы, которое формируется в датчике 1 видеосигнала,представляет собой чередующиеся вертикальные черные и белые полосы исодержит Фазовые и амплитудные искажения, соответствующие геометрическим искажениям ТВ изображения в направлении строчной развертки и яркостным искажениям ТВ изображения(фиг.2 б,где в качестве примера геометрических искажений приведено несоответствие размера ТВ изображения эталону).Видеосигнал эталонного изображенияс сигнального выхода датчика 1 поступает на вход второго квантователя 18,выполненного на компараторе с гисте20 зонтальных геометрических искажений заключается в нахождении оптимальныхф значений сигналов управления весовы 35 де блока 6 весового суммирования форхронных с ТВ разверткой. Для его фор мирования на сигнальный вход блока бпоступает по сигнальной шине набор сигналов с выхода генератора 4 орто-.гональных сигналов, а на управляющий 50 55 резисом, на неицвертирующий вход которого подается видеосигнал цепосредственно, а на инвертирующии - с задержкой. На выходе формируется бинарно-квантованный видеосигнал эталонного изображения (фиг.2 в) . В бинарноквантованцом видеосинале эталонногоизображения сохраняется информациялишь о геометрических имкажециях ТВизображения в направлении строчной развертки. Синхронизация работы генератора 2 осуществляется смесью гасящих импульсов, поступающих на егопервый управляющий вход с синхровыхода датчика 1. Этот эталонный сигнал в соответствии с сигналом выбора режима работы, подаваемым на второйуправляющий вход генератора 2,поступает на вход первого квацтователя 15, на выходе которого Формируется бинарно-квацтованный эталонный сигнал (Фиг.2 г), в котором сохраняется информация лишь о фазе эталонного сигнала. Бинарно-квантованцый эталонный сигнал подается на опорный вход Фазового детектора 17, на сигнальный вход которого поступает бинарно-квантованный видеосигнал эталонного изображения. Фазовый детектор сравнивает фазы этих сигналов и на его выходе выделяется искажающий сигнал, характеризующий распределение по площади растра геометрических искажений ТВ изображения в направлении строчной развертки и представленный в виде широтно-импульсной модуляции (Фиг,2 д). Для коррекции геометрических искажений ТВ изображения в направлении строчнбй развертки на выхомируется сигналкоррекции, которыйпредставляетсобой взвешенную суммуортогональных составляющих сигналов,определенных на поле растра и син-(система) ортогональных составляющих вход блока 6 подаются по шине данных с выхода блока 7 памяти сигналы управления весовыми коэффициентами при ортогональных составляющих сигнала. Сигнал управления представляет собой двоичный код, значение которого за" дает вес и фазу (значение старшего разряда кода) соответствующего орто 25 30гонального составляющего сигнала вформируемом сигнале коррекции. Совокупность значений сигналов управления весовыми коэффицпентала ортогональных составляющих сигналов определяет форму сигнала коррекции. Генератор 4 формирует набор ортогональныхсоставляющих сигналов, синхронных сТВ разверткой, используя табличныйметод представления сигналов, Дляэтого в постоянные запоминающие устройства генератора 4 записаны в двоичном коде отсчеты текущих значенийдля каждой ортогональной составляющей сигнала в опорных точках ТВ растра. Эти отсчеты считывают синхронно. с ТВ разверткой путем подачи на сцнхровход генератора 4 адресного сцгнала с первого выхода синхронизатора 3,который сицхронцзируется строчнымии кадровыми гасящими импульсами, подаваемыми с синхровыхода датчика 1 видеосигнала ца управляющий вход синхронизатора 3, На выходе генератора4 генерируется набор аналоговых ортогональных составляющих сигналов путем цифроаналогового преобразования отсчетов этих составляющих. Прц этом для каждого ортогонального составляющего сигнала формируется два противофазных сигнала на Фаэоинверторах генератора ортогональцых сигналов. Формирование сигнала для коррекции горими коэффициентами ортогональных составляющих сигналов, при которых формируемый сигнал коррекции; вводимый в строчные отклоняющие катушки датчика видеосигнала, обеспечивает минимум энергии, выделяемой на выходе фазового детектора 17, искажающего сигнала. Для этого перед началом формирования на третьем выходе детектора 9 нуля устанавливаются начальные значения сигналов управления весовьг ми коэфФициентами ортогональных составляющих сигналов сигнала для коррекции горизонтальных геометрических искажений и нулевые значения сигналов управления весовыж коэффициентами ортогональных составляющих сигналов для остальных трех сигналов коррекции, Эти сигналы управления переписываются в соответствующие ячейки памяти блока 7 по адресному сигналу, поступающему на его вход с второго выхода детектора 9. Первоначальносформированный сигнал для коррекции горизонтальных геометрических искажений поступает на управляющий вход датчика 1, на выходе которого Формируется первоначально скорректированный видеосигнал, из которого на выходе фазового детектора 17 выделяется остаточный искажающий сигнал, характеризующий распределение по площади 1 О ,растра остаточных геометрических ис" кажеций ТВ изображения в направлении. строчной развертки после введения первоначально сформированного сигнала коррекции горизонтальных геометрических искажений, В ТВ системах различного назначения предъявляются неодинаковые требования к качеству коррекции искажений ТВ изображения по площади растра. Поэтому остаточ О ьппс искажающий сигнал горизонтальных геометрических искажений взвешивают неотрццательньзм весовым сигналом, которыц задает требуемый закон распределения точности коррекции иска жеций по площади растра, Для этого остаточцъп искажающий сигнал горизонтальных геометрических искажений с выхода Фазового детектора 17 по сиг" налу выбора режима работы, подаваемо- ЗО му на второй вход первого коммутатора 11, коммутируется на второй вход блока 8 взвешивания, ца первьп 1 вход которого поступает весовой сигнал с генератора 5 весового сигнала, Генератор 5 Формирует весовой сигнал синхронно с ТВ разверткой, используя табличный метод представления сигнала цо аналогии с генератором 4. При этом осуществляется синхронизация 40 его работы по синхровходу, В блоке 8 умножается в аналоговом виде остаточный искажающий сигнал горизонтальных геометрических искажений на весовой сигнал. Так как сигнал для коррекции 45 горизонтальных геометрических искажений Формируется в виде взвешенной суммы ортогональцых составляющих сигналов, генерируемых генератором 6, следовательно, и в остаточном искажающем сигнале компенсируются лишь этц составляющие сигналы, Поэтому коррекция будет наилучшей достижимой в смысле минимума энергии остаточного искажающего сигнала при отсутствии этих ортогональцых составляющих сигналов во взвешенном остаточномискажающем сигнале, В связи с этим,для оценки качества коррекции необходимо фильтровать ортогональные составляющие сигналы из взвешенного остаточного искажающего сигнала горизонтальных геометрических искажений. Дпя этого взвешенный остаточный искажающий сигнал подается с выхода блока 8 ца первый вход блока 12 перемножителей, на второй вход которого поступает по сигнальной шине система опорных Фаз ортогональных составляющих сигналов с выхода генератора 4. В блоке 12 производится одновременное параллельное независимое аналоговое умножение взвешенного остаточного искал ающего сигнала на опоруню фазу каждого ортогонального составляющего сигнала, Перемноженные сигналы с блока 12 подаются по сигнальной шине на вход блока 13 интеграторов, на установочный вход которого с второго выхода синхронизатора поступают импульсы сброса, формируемые в конце гасящего импульса длительностью примерно равной периоду строчной развертки, 1Блок 13 производит параллельное независимое интегрирование перемноженных сигналов блока 12 (по всей площади растра) в течение прямого хода кадровой развертки. Так как Формируемые блоком 4 в.реальном масштабе времени ортогональные составляющие сигналы некоррелированы друг относительно друга на площади растра, то величина напряжения ца выходе каждого интегратора блока 13 в конце прямого хода кадровой развертки будет пропорциональна величине соответствующего ортогонального составляющего сигнала во взвешенном остаточном искажающем сигнале, Знак этого напряжения однозначно определяет Фазу соответствующего ортогонального составляющего сигнала во взвешенном остаточном искажающем сигнале относительно опорной Фазы этого составляющего сигнала. Таким образом, блок 12 совместно с блоком 13 осуществляет по площади растра независимую параллельную оптимальную фильтрацию ортогональных составляющих сигналов из взвешенного остаточного искажающего сигнала. ОтФильтрованные. сигналы поступают на вход второго коммутатора 14, па управляющий вход которого с третьего выхода синхронизатора 3 подается сиг- Фнал управления в виде двоичного ко1231627 формируется изменедпый сигнал длякоррекции горизонтальных геометрнчесдового слова, значение которого соответствует номеру коммутируемого отфильтрованного составляющего сигнала ких искажений, воздействующий на ток строчных отклоняющих катушек датчика и изменяется с началом кадрового гасящего импульса с периодом, равным. В результате этого на выходе датчикаформируется вновь скорректиропериоду строчной развертки. Таким образом, все отфильтрованные составляющие сигналы поочередно коммутируются ванный видеосигнал эталонного иэобра" жения первой тест-таблицы, который в1 О следующий - второй период кадровой развертки подвергается той же обракоммутатором 4 с начала обратногохода кадрсвой развертки на вход данных детектора 9 нуля, который произботке, что и первоначально скорректированный видеосигнал в предыщущдпд -водит поочередное от строки к строке первый период кадровой развертки. По истечении второго периода кадровой,развертки будут записаны в соответстние каждого Отфильтрованного сигнала. вующие ячейки блока памяти детектора9 кода отсчетов вновь отфильтрован-ные ортогонапьные составляющие сиг-,1(оды преобразований записываются вячейках блока памяти детектора 9 вмомент прихода на его адресдый вход импульсов записи, формируемьдх на чет налы р, соответствующие вновь сформированному сигналу для коррекции горивертом выходе синхронизатора 3 послесмены кодового слова, управляющегоработой второго коммутатора 14. зонтальддьдх геометрических искаженийс измененными сигнапами управлениявесовщиц коэффициентами его ортогональных составляющих сигналов. Кродде 25 30 того, в ячейках блока памяти детектора 9 записады и хранятся также отсчеты начальных , и измененных к сигналов управления весовьпди коэффициенотфильтрованных составляющих сигналов( д,), соответствующие первоначальносформированному сигналу для коррекции горизонтальпых геометрических нс" З 5 кажений. Коды этих отсчетов однозначно определяют качество коррекции горизонтальных геометрических искажений, а следовательно, качество (точность) формирования самого первоначально сформированного сигнала длякоррекции этих искажений при начальМгр о РгОпт д, р 40 При этом соответствующая програм,да вычислений записана в постоянное запоминающее устройство детектора 9. ных значениях сигналов управления веВычисленные оптимальдые значения сигсовыми коэффициентами ортогоналъпых составляющих сигналов. После записи кодов отсчетов всех отфильтрованных ортогональных составляющих сигналов детектор 9 изменяет на своем третьем выходе значения всех сигналов управления весовьпди коэффициентами ортого 50 нальпых составляющих сигналов относительно их начальных значений для первоначальпо сформированного сигнала коррекции горизонтальных геометрических искажений на величину д . Эти измененные сигналы управления прдпладываются через блок 7 к управляющемувходу блока б, на выходе которого в начале обратного хода кадровой развертки аналого-цифровое преобраэова Таким образом, в начале кадрового гасящего импульса по истечении длительности нескольких строк, соответствующих (равных) числу ортогональных составляющих сигналов, записываются в определенных ячейках памяти оперативного блока памяти детектора 9 нуля двоичные коды отсчетов всех тами ортогональных составляющих сигналов, Используя эти данные, детектор 9 вычисляет оптимальные значениясигналов управления весовыми коэффициентами ортогональжи составляющихсигналов для сигнала коррекции гориэонтальддьдх геометрддческддх искаженийпо формуле налов управления, дд подаются в виде двоедчдых кодов по шине данных с третьего выхода детектора 9 на вход данных блока 7 и записываются в его регистры по адресу, приходящему по пппде адреса в виде двоичного кода с второго выхода детектора 9 на адресньдй вход блока 7, В соотддетствдпд с запомненными в блоке 7 оппщальными значениями сигналов управледдия сопг весовыми коэффициентами ортогональных составляющих сигналов форлдддруется на выходе блока 6 сигнал для коР- ддехиии горизонтальных геометрическихискажений. Далее, в следующем кадре ТВ развертки определяются отсчеты р, отфильтрованных составляющих сигналов для каждого ортогонального составляющего сигнала при вычисленном значении сигнала управления, его весовым коэфФициентом и сравниваются в детекторе 9 модули /Яр / с пороговым значением 3 ) О. Если 1 О аорт /р для всех ортогональных составляющих сигналов, то поиск сигналов управления весовыми коэффициентами прекращается, если же это условие не будет выполнено, то поиск про должается, При линейном управлении весовымц коэффициентами составляющих сигнала для коррекции, а также при линейном вводе самого сигнала для коррекции в корректируемый видео сигпал через управляющйй вход датчика 1 видеосигнала (отклоняющие системы) регулировочные характеристики устроцства.близки к идеальным - линейным, Поэтому поиск сигналов управлецця весовыми коэффициентами при ортогопальных составляющих сигналах заканчивается за два периода кадровой развертки, так как вычислитель" пые операции, выполняемые детектором 30 9, просты и занимают во времени максимум несколько периодов строчной развертки во время кадрового гасящего импульса после записи отсчетов отфильтрованных составляющих сигналов, когда не производится анализ скорректированного видеосигнала, Найденные оптимальные сигналы управления ссрр весовымц коэффициентами составляющих ортогональных сигналов окончательно 40 записываются в ячейках блока 7. В соответствии с их значениями окончательно формируется на выходе блока б сигнал для коррекции горизонтальных геометрических искажений, который 45 окончательно вводится в строчные отклоняющие катушки, устраняя с высо" кой точностью эти искажения.После этого аналогичным образомФормируются сигналы для коррекции геометрических искажений в направлении кадровой развертки, Для этого с первого выхода детектора 9 на вторые управляющие входы датчика 1 и генератора 2 подается сигнал выбора режима 55 работы, соответствующий режиму формирования сигнала для коррекции вертикальных геометрических искажений. При этом датчик 1 развертывает эталонное изображение второй тест-таблицы диапроектора. Поскольку эталонным изображением в этом случае является черно-белое шахматное поле, то в формируемом датчиком 1 видеосигнале эталонного изображения присутствует информация о геометрических и яркостных искажениях ТВ изображения, Так как горизонтальные геометрические искажения скорректированы с высокой точностью предварительно сформированным сигналом для коррекции горизонтальных геометрических искажений, то из видеосигнала. эталонного изображения второй тест-таблицы выделяется на выходе фазового детектора 17 искажающий сигнал, характеризующий распределение по площади растра вертикальных геометрических искажений ТВ изображения, Для этого генератор 2 формирует эталонный сигнал второй тест-таблицы. Найденные по этому искажающему сигналу (аналогично, как и для сигнала коррекции горизонтальных геометрических искажений) оптимальные сигналы управления весовыми коэффициентами при ортогональных составляющих сигналах сигнала коррекции вертикальных геометрических искажении окончательно запоминаются в ячейках блока 7, По зйачениям этих сигна-. лов управления окончательно формируется на выходе блока б сигнал для коррекции вертикальных геометрических искажений, который подается на управляющий вход датчика 1 - кадровые от- клоняющие катушки.После формирования сигналов для коррекции геометрических искажений ТБ изображения формируется сигналдля коррекции неравномерности фона. При этом используется эталонное изображение второй тест-таблицы и соответствующий ей эталонный сигнал с генератора 2, как и в предыдущем режиме работы. Так как геометрические искажения ТВ изображения устранены с высо" кой точностью путем введения сформированных сигналов коррекции геометрических искажений, то видеосигналу эталонного изображения, формируемому на сигнальном. выходе датчика 1, присущи лишь яркостные искажения: неравномерность фона и неравномерность видеосигнала (фиг.2 е). Для выделения искажающего сигнала, характеризующего распределение неравномерности фона по полю изображения, подаются на первый и второй входы амплитудного детектора 16 соответственно эталонный5 сигнал с генератора 2 (фиг.2 а) и видеосигнал эталонного изображения с сигнального выхода датчика 1 (Фиг.2 е). На выходе амплитудного детектора 16 формируется их разностный сигнал, по п ступающий на сигнальный вход блока 10 стробирования, на вход стробирования которого подается бинарно-квантованный эталонный сигнал с выхода первого квантователя 15 (фиг.2 г). В со- ц ответствии с сигналом выбора режима, поступающим на управляющие входы блока 10 и первого коммутатора 11, блок 10 стробирует из разностного сигнала искажающий сигнал неравномерности Фо О на (Фиг.2 ж),который коммутируется на второй вход блока 8, Найденные по этому искажающему сигналу (аналогично, как и для сигнала коррекции горизонтальных геометрических искажений) 25 оптимальные сигналы управления весовыми коэффициентами ортогональных составляющих сигналов сигнала коррекции неравномерности Фона окончательно запоминаются в ячейках блока 7. ЗО По значениям этих сигналов управления окончательно формируются на выходе блока 6 сигнал для коррекции не- равномерности Фона, который подается на управляющий вход датчика 1 и адди 35 тивпо вводится в видеосигнал.После формирования сигнала для коррекции неравномерности фона Формируется сигнал коррекции неравномерности видеосигнала. При этом на выхоО де блока 1 О стробируется из разностного сигнала искажающий сигнал неравномерности видеосигнала по полю растра (фиг.2 з), Найденный по этому искажающему сигналу сигнал для коррекции 45 неравномерности видеосигнала запоминается в блоке 7 и подается с выхода блока 6 на управляющий вход датчика 1. Этот сигнал мультипликативно вво" дится в видеосигнал. Изобретение мо 50 жет быть применено для коррекции взаимных искажений ТВ изображений каналов цветной передающей камеры, Для этого вместо выхода генератора 2 необходимо подключить сигнальный выход датчика 1 настраиваемого канала,55 Формула изобретенияУстройство формирования сигналадля коррекции искажений телевизионного изображения, содержащее датчик видеосигнала, синхровыход которого подключен к первому управляющему входу генератора эталонных сигналов и к управляющему входу синхронизатора, первый выход которого соединен с синхро- . входами генератора ортогональных сигналов и генератора весового сигнала, блок весового суммирования, управляющий и сигнальный входы которого под" ключены к выходам блока памяти и генератора ортогональных сигналов соответственно, а выход - к первому управляющему входу датчика видеосигнала, блок взвешивания, первьпЪ вход которого соединен с выходом генератора весового сигнала, о т л и ч а ю - ш е е с я тем, что, с целью повьппения быстродействия и точности, в него введены первый и второй квантователь, Фазовый детектор, амплитудный детектор, блок стробировання, первый коммутатор, блок перемножптелей, блок интеграторов, второй коммутатор и детектор нуля, первый выход которого подключен к вторым управляющим входам генератора эталонных сигналов и датчика видеосигнала, к управляющим входам блока стробирования и первого коммутатора, выход которого через последовательно соединенные блоквзвешивания, блок перемножителей,блок интеграторов и второй коммутаторсоединен с входом данных детекторануля., второй и третий выходы которого соединены с входом данного блока памяти, при этом выход генератора эталонных сигналов соединен через последовательно соединенные амплитудный детектор и блок стробирования с первым информационным входом первого коммутатора, через последовательно соединенные первый квантователь и фазовый детектор - с вторым информационным входом первого коммутатора, выход датчика видеосигнала соединен с вторым входом амплитудного детектора непосредственно и через второй квантователь - с вторым входом фазового детектора, причем выход первого квантователя соединен с входом стробирочвания блока, стробирования, второй вход блока перемножителей подключен к выходу генератора ортогональных сигналов, второй, третий и четвертый выходы синхронизатора соединены с ус14 1231627 13 тановочным входом блока интеграторов, управляющим входом второго коммутатоСоставитель Г.Росаткевич Н.Слободяник Техред О.Гортвай Корректор С.ЧерниТираж 624 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Н, Раизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 едактор аказ 266 ра и адресным входом детектора нулясоответственно. Подписноомитета СССРоткрытийушекая наб д, 4/5