Устройство для бинарного квантования телевизионного видеосигнала

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИНАРНОГО КВАНТОВАНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВИДЕОСИГНАЛА , содержащее формирователь начальных уровней видеосигнала по строке, к выходу которого подключен вход первой линии задержки, п отводов которой соединены с соответствующими входами формирователя сигнала порогового уровня по строке, управляющий вход формирователя начальных уровней видеосигнала по стро.ке является входом строчных гасящих импульсов , формирователь сигнала коррекции порогового уровня по строке, выходкоторого подключен к управляющему входу формирователя сигнала порогового уровня по строке, компаратор и вторую линию задержки, отличающееся тем, что, с целью повьше ния точности квантования видеосигнала протяженных объектов, в него введены блок усреднения по кадру сигнала порогового уровня, формирователь начальных уровней сигнала по кадру, формирователь тактовых импульсов и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), причем выход АЦП соединен с входом формирователя начальных уровней видеосигнала на строке, сигнальный вход АЦП объединен с сигнальным входом формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке и является входом устройства, управляющие входы АЦП, формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке,первой и второй линий задержки, первые управляющие входы формирователя начальных уровней сигнала по кадру и блока усреднения по кадру сигнала прогового уровня объединены и подключены к выходу формирователя тактовых импульсов , первый управляющий вход которого является входом строчных гасящих импульсов, а второй управляющий входвходом синхроимпульсов, вторые управляющие входы формирователя начальных уровней сигнала по кадру и блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня объединены и являются входом кадровых гасящих импульсов, вход второй линии задержки подключен к среднему отводу первой линии задержки, а выход - к первому сигнальному входу компаратора, к ts9 выходу формирователя сигнала порогоCD вого уровня по строке подключен нальньй вход формирователя начальных «4 уровней сигнала по кадру, первый сл выход которого подключен к первому сигнальному входу блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, а второй выход соединен с вторым сигнальным входом блока усреднения .по кадру сигнала порогового уровня, выход которого соединен с вторым сигнальным входом компаратора, выход которого является выходом устройства. 2. Устройство по п.1, о т л ичающееся тем, что формирователь сигнала коррекции порогового

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

NI I MOINS

РЕСПУБЛИК

Всади Н 04 N 5 14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;:.ъ /

"/ (21) 3622971/24-09 (22) 13.07.83 (46) 15.12.84.Бюл. У 46 (72) А.Ю.Мараков и Ю.П.Шепетов (53) 62 1 ° 397 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 328l978/09, кл. Н 04 N 5/14, 1981. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИНАРНОГО КВАНТОВАНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВИДЕОСИГНАЛА, содержащее формирователь начальных уровней видеосигнала по строке, к выходу которого подключен вход первой линии задержки, и отводов которой соединены с соответствующими входами формирователя сигнала порогового уровня по строке, управляющий вход формирователя начальных уровней видеосигнала по строке является входом строчных гасящих импульсов, формирователь сигнала коррекции порогового уровня по строке, выход которого подключен к управляющему входу формирователя сигнала порогового уровня по строке, компаратор и вторую линию задержки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыше— ния точности квантования видеосигнала протяженных объектов, в него введены блок усреднения по кадру сигнала порогового уровня, формирователь начальных уровней сигнала по кадру, формирователь тактовых импульсов и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), причем выход АЦП соединен с входом формирователя начальных уровней видеосигнала на строке, сигнальный вход АЦП объединен с сигнальным входом формирователя сигнала..SU., 11 45 А коррекции порогового уровня по строке и является входом устройства, управляющие входы АЦП, формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке„первой и второй линий задержки, первые управляющие входы формирователя начальных уровней сигнала по кадру и блока усреднения по кадру сигнала прогового уровня объединены и подключены к выходу формирователя тактовых импульсов, первый управляющий вход которого является входом строчных гасящих импульсов, а второй управляющий вход-входом синхроимпульсов, вторые управляющие входы формирователя началь- Е ных уровней сигнала по кадру и блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня объединены и являются входом кадровых гасящих импульсов, ю % вход второй линии задержки подключен к среднему отводу первой линии задержки, а выход — к первому сигнальному входу компаратора, к выходу формирователя сигнала порого- в вого уровня по строке подключен сигнальный вход формирователя начальных уровней сигнала по кадру, первый выход которого подключен к первому @ сигнальному входу блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, а второй выход соединен с вторым сигнальным входом блока усреднения по кадру сигнала .порогового уровня, ) Э выход которого соединен с вторым сиг- нальным входом компаратора, выход которого является выходом устройства.

2. Устройство по п.f о т л ич а ю щ е е с я тем, что формирователь сигнала коррекции noporoaoroi

1129745 уровня по, строке содержит линию задержки с 1 отводами, первый и второй 1 -входовые сумматоры, первый и второй масштабные усилители, У вычитателей, квадраторов и аналого-цифровой преобразователь (АЦП); причем вход линии задержки с 0 отводами является сигнальным входом формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке 0 отводов линии задержки соединены с соответствующими входами первого

1 -входого сумматора и с первыми входами соответствующих вычитателей, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого масштабного усилителя, вход которого соединен с выходом первого -входового сумматора, выходы вычитателей соединены с входами соответствующих квадраторов, выходы которых подключены к соответствующим входам второго E --входового сумматора, к выходу которого подключен вход второго масштабного усилителя, выход которого соединен с сигнальным входом АЦП, вьиод которого является выходом формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке, а управляющий вход — управляющим входом формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке.

3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что формирователь начальных уровней сигнала по кадру содержит первый и второй коммутаторы, формирователь импульсов управления и сДвиговый регистр, причем сигнальным входом формирователя начальных уровней сигнала по кадру являются объединенные первые входы первого и второго коммутаторов, второй вход первого из которых .,объединен с вторым входом второго коммутатора и подключен к вьиоду сдвигового регистра, управляющий вход которого является первым управляющим входом формирователя начальных уровней сигнала по кадру, а сигнальный вход подключен к выходу второго коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя импульсов управления, вход которого объединен с управляющим входом первого коммутатора и является вторым управляющим входом формирователя начальных уровней сигнала по кадру, выход первого коммутатора является первым выходом формирователя начальных уровней сигнала по кадру, а выход сдвигового регистра является вторым выходом формирователя начальных уровней сигнала по кадру.

4. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок усреднения по кадру сигнала порогового уровня содержит первый и второй . сдвиговые регистры, первый и второй коммутаторы, первый и второй формирователи задержанных импульсов, сумматор, вычитатель умножитель и делитель, причем сигнальный вход первого сдвигового регистра объединен с первым входом сумматора и входом умножителя и является первым сигнальным входом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, выход первого сдвигового регистра соединен с сигнальным входом первого коммутатора, второй сигнальный вход которого является вторым сигнальным входом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, управляющий вход соединен с выходом первого формирователя задержанных импульсов, выход первого ..коммутатора соединен с входом вычитателя, второй вход которого подключен к выходу сумматора, а вьиод — к сигнальному входу второго коммутатора, второй сигнальный вход которо- . го соединен с выходом умножителя, управляющий вход — с выходом второго формирователя задержанных импульсов,, вход которого объединен с входом первого формирователя задержанных импульсов и является вторым управляющим входом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, выход второго коммутатора соединен с сигнальным входом второго сдвигового регистра, управляющий вход которого объединен с управляющим входом первого сдвигового регистра и является первым управляющим входом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, к выходу второго сдвигового регистра подключен второй вход сумматора и вход делителя, выход которого является выходом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня.

1 И29

Изобретение относится к промышленt ности средств связи и может быть использовано при построении устройств предварительной обработки видеосигнала малоконтрастных изображений свет-5 лых протяженных объектов, когда видеосигнал содержит фоновую и шумовую сос тавляющие, например, в телевизионных автоматических системах счета объектов и измерения их геометрических па- t0 раметров.

Известно устройство для бинарного квантования телевизионного видеосигнала, содержащее последовательно соединенные формирователь начальных 15 уровней видеосигнала по строке, управляющий вход которого является входом строчных гасящих импульсов, первую линию задержки с и отводами, формирователь сигнала порогово- 20 го уровня по строке и компаратор, второй сигнальный вход которого подключен к среднему отводу первой линии задержки с и отводами, а также последовательно соединенные диф- 25 ференцирующий блок, вторую линию задержки с и отводами, формирователь сигнала коррекции порогового уровня по строке, выход которого подключен к управляющему входу формирователя сиг-30 нала порогового уровйя по строке(1).

Недостатком устройства является ниэ" кая точность квантования видеосигналов протяженных объектов, ориентированных вдоль строки из-за неправильноУ 35

ro формирования сигнала порогового уровня, возникающего вследствие того, что отсчеты видеосигнала, поступающие с и отводов первой линии задержки на входы формирователя сигна- 40 ла порогового уровня по строке, расположены вдоль строки, поэтому сигнал на выходе формирователя сигнала порогового уровня по строке через интервал времени, равной половине 4

45 времени задержки первой линии задержки с и отводами после прихода на ее вход видеосигнала протяженного объекта, становится равным значению этого видеосигнала с точностью до 50 величины отрицательных выбросов его шумовой составляющей. Сигнал, поступающий с выхода. формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке, в этот момент равен

55 максимальному значению производI, ной шумовой составляющей при этом

Э сигнал порогового уровня, поданный

745 2 йа второй вход компаратора, представляет собой случайный процесс, среднее которого имеет величину, близкую к среднему шумовой составляющей видеосигнала протяженного объекта, поданного на первый вход компаратора, что приводит к значительному увеличению вероятности неправильного квантования видеосигнала и,следовательно, к низкой точности квантования части видеосигнала протяженного объекта, отстоящей от его фронтов более чем на половину времени задержки первой линии задержки с и отводами. Указанное явление приводит к разрыву бинарных изображений протяженных объектов, вследст-. вие чего возникают ошибки счета и измерения геометрических параметров объектов автоматическими системами. . Цель изобретения — повышение точности квантования видеосигнала протяженных объектов путем учета при формировании сигнала порогового уровня квантуемой строки величин сигналов пороговых уровней предыдущих и последующих строк.

Указанная цель достигается тем, что н устройство для бинарного квантования телевизионного видеосигнала, содержащее формирователь начальных уровней видеосигнала,по строке, к выходу которого подключен вход первой линии задержки, ь отводов которой соединены с соответствующими входами формирователя сигнала порогового уровня по строке, управляющий вход формирователя начальных уровней видеосигнала по строке является входом строчных гасящих импульсов, формирователь сигнала коррекции порогового уровня по строке, выход которого подключен, к управляющему входу формирователя сигнала порогового уровня по строке, компаратор и вторую линию задержки, введены блок усреднения по кадру сигнала порогового уровня, формирователь начальных уровней сигнала по кадру, формирователь тактовых импульсов и аналого-цифровой преобразователь .(АЦП), причем выход АЦП соединен с входом формирователя начальных уровней видеосигнала по строке, сигнальный вход АЦП соединен с сигнальным входом формирователя сигнала корррекции порогового уровня по строке и является входом устоой25

3 1129 ства, управляющие входы АЦП, фор— мирователя сигнала коррекции порогового уровня ло строке, первой и второй линий задержки, первые управляющие входи формирователя начальных уровней сигнала по кадру и блока усреднения но кадру сигнала порогового уровня объединены и подключены к выходу формирователя тактовых;импульсов, первьй управляющий вход 10 которого является входом строчных гасящих импульсов, а второй управляющий вход — входом синхроимпульсов, вторые управляющие входы формирователя начальных уровней сигнала по кадру и блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня объединены и являются входом кадровых гасящих импульсов, вход второй линии задержки

С 11 ОтвоДаыи подключеи к среднемУ отводу первой линии задержки с и отводами, а выход — к первому сигнальному входу компаратора, к выходу формирователя сигнала порогового уровня по строке подключен сигнальный вход формирователя начальных уровней сигнала по кадру, первый выход которого подключен к первому сигнальному входу блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, а второй выход соединен с вторым сигнальным входом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, выход которого соединен с вторым сигнальным входом компаратора, выход которого является выходом устройства.

При этсм формирователь сигнала коррекции порогового уровня содержит линию задержки с 3 отводами, первый и второй -t -входовые сумматоры, 40 первый и второй масштабные усилители, 3 вычитателей, 8 квадраторов и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), причем вход с линии задержки с E отводами является сигнальным входом формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке, отводов линии задержки соединены с соответствующими входами первого

0 --входового сумматора и с первыми входами соответствующих вычитателей, вторые входы которых объединены. и подключены к выходу первого масштабного усилителя, вход которого соединен с выходом первого 1 -входо55 вого сумматора, выходы вычитателей соединены с входами соответствующих квадраторов, выходы которых подклю745 4 чены к соответствующим входам второго Р-входового сумматора, к выходу которого подключен вход второго масштабного усилителя, выход которого соединен с сигнальным входом АЦП, выход которого является выходом фор- > мирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке, а управляющий вход — управляющим входом формирова теля сигнала коррекции порогового

1 уровня по строке.

Формирователь начальных уровней сигнала по кадру содержит первый и второй коммутаторы, формирователь импульсов управления и сдвиговый регистр, причем сигнальным входом формирователя начальных уровней сигнала по кадру являются объединенные первые входы первого и второго коммутаторов, второй вход первого из которых объединен с вторым входом второго коммутатора и подключен к выходу сдвигового регистра, управляющий вход которого является первым управляющим входом формирователя начальных уровней сигнала по кадру, а сигнальный вход подключен к выходу второго коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя импульсов управления, вход которого объединен с управляющим входом первого коммутатора и является вторым управляющим входом формирователя начальных уровней сигнала по кад- . ру, выход первого коммутатора является первым выходом формирователя начальных уровней сигнала по кадру, а выход сдвигового регистра является вторым выходом формирователя начальных уровней сигнала по кадру.

Блок усреднения по кадру сигнала порогового уровня содержит первый и второй сдвиговые регистры, первый и второй коммутаторы, первый и второй формирователи задержанных импульсов, сумматор, вычитатель, умножитель и делитель, причем сигнальный вход первого сдвигового регистра объединен с первым входом сумматора и входом ум-ножителя и является первым сигнальным входом блока усреднения по.кадру сигнала порогового уровня, выход первого сдвигового регистра соединен с сигнальным входом первого коммутатора, второй сигнальный вход которого является вторым сигнальным входом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, управляю 1129 щий вход соединен с выходом первого формирователя задержанных импульсов, выход первого коммутатора сеединен с входом вычитателя, второй вход которого подключен к выходу сумматора, а выход — к сигнальному входу второго коммутатора, второй сигнапьный вход которого соединен с выходом умножителя, управляющий вход- . с выходом второго формирователя задержанных импульсов, вход которого объединен с входом первого формирователя задержанных импульсов и является вторым управляющим входом блока усреднения по кадру сигна» ла порогового уровня, выход второго коммутатора соединен с сигнальньач, входом второго сдвигового регистра, управляющий вход которого объединен с управляющим входом первого сдвигового регистра и является первым управляющим входом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, к выходу второго сдвигового регист- ра подключен второй вход сумматора и 5 вход делителя, выход которого является выходом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства для 30 бинарного квантования телевизионного видеосигнала, на фиг.2 — структурная электрическая схема формирователя начальных уровней видеосигнала по строке на фиг.3 — структурная электрическая схема формирователя сигнала порогового уровня по строке, на фиг.4 — структурная электрическая схема формирователя сигнала коррекции порогового уровня по стро- 40 ке на фиг.5 — структурная электрическая схема формирователя начальных уровней сигнала по кадру; на фиг.6 — структурная электрическая схема блока усреднения по кадру - 45 сигнала порогового уровня, на фиг.7 — временные диаграммы сигналов в различных точках устройства для бинарного квантования телевизионного видеосигнала. $0

Устройство для бинарного квантования телевизионного видеосигнала (фиг. 1) содержит АЦП 1, на сигнальный вход которого подан исходный видеосигнал. Выход АЦП 1 соединен с сигнальным входом формирователя 2 начальных уровней видеосигнала по строке, к выходу которого подключен

745 d сигнальный вход первой линии 3 задержки с и отводами. Линия 3 saдержки может быть выполнена, например, в виде сдвиговых регистров, имеющих выходы и ррааззрряяддоовв, входы синхронизации которых являются управляю- . щим входом линии 3 задержки. Аналогичным образом может быть выполнена вторая линия 4 задержки, сигнальный вход которой подключен к среднему отводу линии.З задержки, отводы которой соединены с соответствую-щими входами формирователя 5 сигнала порогового уровня по строке, на управляющий вход которого подан сигнал с выхода формирователя 6 сигнала коррекции порогового уровня по строке. Выход формирователя 5 соединен с сигнальным входом формирователя 7 начальных уровней. сигнала по кадру, сигнал с первого выхода которого подан на первый сигнальный, а с второго выхода — на-второй сигнальный вход блока 8 усреднения по кадру сигнала порогового уровня. На первые управляющие входы формирователя 7 и блока 8 поданы тактовые импульсы с выхода формирователя 9 тактовых импульсов, которые поданы также на управляющие входы АЦП 1, первой и второй линий 3 и 4 задержки и формирователя 6. На вторые управляющие входы формирователя 7 и блока 8 поданы кадровые гасящие импульсы; на управляющие входы формирователя 9 и формирователя 2 — строчные гасящие имп- льсы, на второй управляющий вход формирователя 9 — синхроимпульсы элементов.

Формирователь 9 тактовых импульсов может быть выполнен в виде формирователя импульсов заданной длительности, управляющий вход которого является первым управляющим входом формирователя 9, а выход соединен с входом установки реверсивного счетчика, выход переноса которого соединен с входом установок нулевого состояния. D -тирггера, а счетный вход является вторым управляющим входом формирователя 9. Вход синхронизации

3 -триггера соединен со счетным входом реверсивного счетчика, наЗ -вход подан сигнал логической-.единицы, а прямой выход соединен с входом элемента И, второй вход которого подключен к счетному входу счетчика, а выход является выходом формирова7!

129745 теля 9. Выход блока .8 соединен с вто рым сигнальным входом компаратора 10,: выход которого является выходом устройства для бинарного квантования телевизионного видеосигнала. 5

Формирователь 2 начальных уровней видеосигнала по строке (фиг.2) содержит первый коммутатор 11, вход которого объединен с сигнальными входами первого запоминающего бло,1 ка 12 и второго запоминающего блока 13 и является сигнальным входом формирователя 2. Выходы первого и второго запоминающих блоков 12 и 13 соединены с соотватствующцми сигнальными входами второго коммутатора 14, выход которого соединен с вторым сигнальным входом коммутатора 11, управляющий вход которого является управляющим входом формиро- 2О вателя 2. Управляющие входы запоминающих блоков 13 и 12 и коммутаторов 14 подключены соответственно к выходам формирователей l5 17 задержанных импульсов, управляющие входы которых соединены с управляющим входом коммутатора 11, выход ко1торого является выходом формировате- ля 2.

Формирователь 5 сигнала порогово- ЗО

ro уровня по строке (фиг.3) содержит (n --1) ячеек 18-24 выбора минимального кода и сумматор 25. Сигнальные входы ячейки 18 являются первым и BTopblM сигнальными входами формиро 35 вателя 5, сигнальные входы ячейки 19третьим и четвертым сигнальными входами формирователя 5. Сигнальные входы (2 -1 )-й ячейки 20 являются (ь -2)-м и (n-3)-м сигнальными 40 входами формирователя 5, а сигнальные входы †" ячейки 21 являются

2 (п -1)-м и и-м сигнальными входами формирователя 5. Выходы ячеек t8 и 19 соединены с входами (+1)-й 45 ячейки 22, а выходы ячеек 20 и 21 с входами (2 + 4) и ячейки 23 Выход (n --1)-й ячейки 24 соединен с входом сумматора 25, второй вход которого является управляющим вхо- 50 дом формирователя 5, а выход— выходом формирователя 5.

Каждая из ячеек 18-24 содержит вычитатель 26 и коммутатор 27, сигнальные входы которых соединены я 55 являются входами ячеек 18-24. Вход управления коммутатора 27 подключен к выходу вычитателя 26, выход коммутатора 27 является выходом каждой из ячеек 18-24..

Формирователь 6 сигнала коррекции порогового уровня по строке (фиг,4) содержит линию 28 задержки, выход которой является сигнальным входом формирователя 6, отводов которой соединены с соответствующими входами первого Р --входового сумматора 29 и с входами соответствующих вычитателей (30-1)-(30-Т). Вторые входы вычитателей (30-1)-(30- ) объединены и подключены к выходу первого масштабного усилителя 31, вход которого соединен с выходом первого

f-входового сумматора 29. Сигналы с выходов вычитателей (30-!)-(30-ф) поданы на входы соответствующих квадраторов(32-1)-(32-f), выходы ко- торых соединены с соответствующими входами второго 1-входового сумматора 33, выходной сигнал подан на вход второго масштабного усилителя

34, к выходу которого подключен, сигнальный вход АЦП 35, управляющий вход которого является управляющим входом формирователя б, а выход выходом формирователя 6.

Формирователь 7 начальных уровней сигнала по кадру (фиг.5) содержит первый коммутатор 36 и второй коммутатор 37. Первый сигнальный вход первого коммутатора 36 и второй сигнальный вход .второго коммутатора 37 объединены и являются сигнальным входом формирователя 7. Второй сиг- нальный вход второго коммутатора 37, объединенный с вторым сигнальным входом первого коммутатора 36, подключен к выходу сдвигового регистра 38, управляющий вход которого является первым управляющим входом формирователя 7 начальных уровней сигнала по кадру. Сигнальный вход сдвигового регистра 38 подключен к выходу второго коммутатора 37, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя 39 импульсов управления.

Формирователь 39 импульсов управления может быть выполнен, например, в виде совокупности элемента ИЛИ, инвертора и формирователя задержанных импульсов, чувствительного к заданному фронту кадрового гасящего импульса, и формирует импульс, задержанный на одну строку, длительность которого равна суммарной длительности усредненных по кадру строк. Выходы

1129745

10 формирователя задержанных импульсов и инвертора соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом формирователя 39 импулЬсов управления, а их входы, соединенные вместе, являются входом Формирова теля 39 импульсов управления, Вход формирователя 39 импульсов управления, объединенный с управляющим входом первого коммутатора Зб,яв-. 1О ляется вторым управляющим входом формирователя 7. Выход первого коммутатора 36 является первым выходом формирователя 7, а выход сдвигового регистра 38 — вторым его выходом.

Блок 8 усреднения по кадру сигнала порогового уровня содержит первый сдвиговый регистр 40, сигнальный вход которого является первым сигнальным входом блока 8 усреднения по кадру сигнала порогового уровня„и может быть выполнен в виде сово,купности сдвиговых регистров с одноразрядными входом и выходом данных, длина. которых одинакова и равна

kT разрядов (Т вЂ” длительность

"9 активной части строки, k †-:: коли- 30 чество усредняемых строк, ь — длительность элемента иэображения). Входы управления указанных сдвиговых регистров объединены и являются управляющим входом сдвигового регист-З5 ра 40, который, в свою очередь, является управляющим входом блока 8.

Выход сдвигового регистра 40 соединен с сигнальным входом первого коммутатора 41, второй сигнальный вход 40 которого является вторым сигнальным входом блока 8. На управляющий вход первого коммутатора 41 подан сигнал с выхода первого формирователя 42 задержанных импульсов, вход которого 45 является вторым управляющим входом блока 8. Выход первого коммутатора 41 соединен с первым входом вычитателя 43 на второй вход которого подан сигнал с выхода сумматора 44, вход которого 50 соединен с сигнальным входом первого сдвигового регистра 40. К выходу вычитателя 43 подключен сигнальный вход второго коммутатора 45, управляющий вход которого подключен к вы- 5g ходу второго формирователя 46 задержанных импульсов, вход которого объединен с входом формирователя 42. На второй сигнальный вход второго коммутатора 45 подан сигнал с выхода умножителя 47, сигнальный вход которого объединен с сигнальным входом сдвигового регистра 40. Выходной сигнал второго коммутатора 45 подан на сигнальный вход второго сдвигового регистра 48, управляющий вход которого соединен с управляющим входом сдвигового регистра 40, а выходной сигнал ,подая на второй вход сумматора 44 и на вход делителя 49. Второй сдвиговый регистр 48 аналогичен по построению первому сдвиговому регистру 40, но должен содержать M +toy k регист2 ров (М вЂ” разрядность АЦП), длина

1 "е каждого из которых равна раз/\ э„ рядов. Вторые входы сумматора 44, вычитателя 43, первый и второй сигнальные входы второго коммутатора 45, а также вход делителя 49 также должны иметь разрядность M + log k . Не 2 указанные входы этих элементов, а также входы остальных элементов должны иметь разрядность М. Выход делителя 49 является выходом блока 8.

Устройство работает следующим образом.

Исходный видеосигнал поступает на сигнальный вход АЦП 1, где дискретизируется по времени и представляется последовательностью двоичных кодов, поступающей на вход формирователя 2, который формирует продолжения активной части строки в гасящем имп:льсе в виде участков видеосигнала, начинающихся в момент окончания активной части строки и имеющих уровень, равный уровню последнего элемента строки, до середины гасящего импульса, и уровень, равный уровню первого элемента предыдущей строки, начиная от середины гасящего импульса до его конца. Формирование начальных уровней видеосигнала необходимо для повьниения точности квантования видеосигнала в начале и конце строк, поскольку прн их отсутствии формирователь 5 формирует в течение половины времени задержки линии 3 задержки относительно начала и конца активной части строки сигнал, равный уровню гасящего импульса. Формирование начальн х уровней производится путем запоминания . первым запоминающим блоком t2 значения видеосигнала первого элемента

1129745

12 строки и хранения этого значения до поступления на его вход первого элемента следующей строки. В этот момент на его управляющий вход поступает импульс с выхода формирователя 5

16, имеющий задержку в один элемент относительно конца гасящего импульса. Запоминающий блок 13 запоминает значение последнего элемента изображения в строке и хранит его по крайней мере до середины гасящего импульса. Запись значения элемента изображения производится в момент прихода импульса с выхода формирователя 15, обеспечивающего задерж- 15 ку импульса на с - ьэ относительно начала гасящего импульса (Тс — период строчной развертки, — длительность элемента изображения). Второй коммутатор 14 переклю- 20 чается при воздействии на его вход управления сигнала с выхода формирователя 17, задержанного на ьсп 2 относительно начала гасящего импульса („„ — длительность строчного 25 гасящего импульса), При этом сигнал на выходе второго коммутатора 14 в течение первой половины гасящего импульса равен значению последнего элемента изображения текущей строки, Зр а в течение второй половины гасящего импульса — значению первого элемента изображения предыдущей строки, близкому к ожидаемому значению первого элемента текущей строки в силу коррелированности фоновой составляющей. Во время активной части строки на выход первого коммутатора 11 проходит видеосйгнал иэображения, который поступает далее на вход линии 3 задержки, формирующий выборку видеосигнала, содержащую и отсчетов, взятых вдоль строки с интервалом, равным задержке между соседними отводами. Эта выборка подается на вход формирователя 5 порогового уровня по строке, который осуществляет выделение отсчета, имеющего минимальное значение. Выделение минимального отсчета производит- о ся следующим образом.

Отсчеты видеосигнала поступают на сигнальные входы формирователя 5 и подаются попарно на входы ячеек

18-21 выбора минимального кода, каж- 55 дая из которых производит взаимное вычитание кодов, представляющих отсчеты видеосигнала, и в зависимости от знака сигнала пазности, поданного на вход коммутатора 27, управляет прохождением на выход через коммута тор 27 кода, имеющего меньшее значение. Коды, прошедшие на выход первых и /2 ячеек, поступают на входы последующих n/4 ячеек 22 и 23, которые снова выделяют коды, имеющие минимальное значение. В результате на выходе последней ячейки 24 появляется код, соответствующий глобальному минимуму видеосигнала в пределах сформированной линией 3 задержки выборки. Этот код является оценкой значения фоновой составляющей.

Для устранения смещения значения оценки фоновой составляющей при изменении дисперсии шумовой составляющей, возникающей в процессе работы системы автоматической регулировки усиле° ния камерного канала (не показан), выходной сигнал ячейки 24 суммируется сумматором 25 с сигналом оценки дисперсии шумовой составляющей, поступающим с выхода формирователя 6, который работает следующим образом.

Исходный видеосигнал поступает на вход линии 28 задержки с 1 отводами, формирующей выборку, составленную из отсчетов видеосигнала, взятых вдоль строки с интервалом, равным времени задержки между отводами.

Далее отсчеты видеосигнала суммируются первым Il --входовым сумматором 29 и суммарный сигнал подается на вход первого масштабного усилителя, имеющего коэффициент усиления 1/9 ((— количество отводов линии 28 задержки). Выходной сигнал первого масштабного усилителя 31 представляет собой выборочное среднее исходного видеосигнала, котооое подается на входы вычитателей (30-1) †(30-t), на другие входы которых поступают сигналы с соответствующих отводов линии 28 задержки. Разностные сигналы, формируемые вычитателями (30-1)-(30-2), поступают на квадраторы (32-1)-(32- F), выходные сигналы которых подаются на соответствующие входы второго

0-входового сумматора 33, сигнал с выхода которого поступает на вход второго масштабного усилителя 34, имеющего коэффициент усиления

1/(+1) вьгходной сигнал которого преобразуется в последовательность двоичных кодов при помощи АЦП 35, 1 частота преобразования которого on13

))29745

14 ределяется частотой тактовых импульсов, поступающих íà его управляющий вход с выхода формирователя 9 тактовых импульсов. Выходной сигнал

АЦП 35, пропорциональный дисперсии . 5 шумовой составляющей исходного видео-. сигнала, поступает на управляющий вход формирователя 5 ° При увеличении дисперсии шумовой составляющей видеосигнала уровень сигнала на выходе ячейки 24 выбора минимального кода уменьшается. а сигнал на выходе

АЦП 35 увеличивается. Поэтому при суммировании этих двух сигналов сумматором 25 происходит компенсация влия- 15 ния дисперсии шумовой составляющей видеосигнала на величину сигнала порогового уровня. Выходной сигнал формирователя 5 поступает далее на вход формирователя 7. 20

Назначение формирователя 7 аналогично назначению формирователя 2, однако его работа имеет некоторые особенности: активная часть поля должна дополняться не одним значением сигнала, .а отрезками реализаций выходного сигнала формирователя 5; ис- . .пользование для дополнения активной части поля во второй половине кадрового гасящего импульса реализации 30 выходного сигнала формирователя 5, относящейся к первой строке активной части предыдущего кадра, может оказаться недонустимым вследствие малой межкадровой корреляции видео35 сигнала, особенно при использовании импульсного экспонирования, при усреднении по кадру нескольких десятков строк (а это возможно,так как количество усредняемых строк выби- 4Е рается в 3-4 раза больше, чем коли, чество строк, занимаемых изображением протяженного объекта при его ориентации вдоль направления строчной развертки) длительности половины кад-45 рового импульса недостаточно для формирования нужного уровня сигнала порогового уровня к началу активной части кадра. Поэтому в предлагаемом устройстве для формирования уровня по- о рогового сигнала в начале кадрового гасящего импульса используется циклическое повторение сигнала порогового уровня последней строки, а в конце кадрового гасящего импульса формирование иачального уровня не производится. Вместо этого во время первой строки активной части кадра текущее значение сигнала порогового уровня записывается во второй сдвиговый регистр.48 блока 8, предназначенный . для хранения текущего среднего пороговых уровней по кадру. Одновременно производится запись и циклическое повторение первой строки активной части кадра, причем сигнал циклически повторяемой строки подается с вто . рого выхода формирователя 7 на второй сигнальный вход блока 8, который при этом формирует сигнал усредненных пороговых уровней так же, как если бы существовало продолжение начала активной части кадра в кадровом гасящем импульсе. Этот процесс будет рассмотрен ниже при описании работы блока 8.

Для обеспечения указанного формирования сигнала формирователь 7 содержит первый коммутатор 36, который .пропускает на первый выход формирователя 7 сигнал порогового уровня по строке с выхода формирователя 5 в течение активной части поля, а в течение кадрового гасящего импульса пропускает на первый выход формирователя 7 сигнал с выхода сдвигового регистра 38. Сдвиг кодов, представляющих сигнал, производится сдвиговым регистром 38 под воздействием тактовых импульсов, поданных на его управляющий вход с выхода формирователя 9. На сигнальный вход сдвигового регистра 38 подается сигнал с выхода второго коммутатора 37, который управляется сигналом, поступающим с выхода формирователя 39 импульсов управления. Этот сигнал показан на фиг.7с. В течение активной части кадра — 1„5(фиг.7 6) на сигнальный вход сдвигового реггстра 38 сигнал порогового уровня текущей строки поступает в течение первой строки (4„ - Ф,,на фиг 7с, а также через интервал времени (4

17 18 ° фиг.7c) равный суммарной длительности усредняемых строк после начала активной части кадра. Этот интервал задается формирователем задержанных импульсов, находящихся в формирователе 39 импульсов управления. Остальное время на вход сдвигового регистра 38 поступает его собственный выходной сигнал, за счет чего и обеспечивается циклическое повторение ,первой строки (11Π— 1„1, фиг. 7 с ) до момента 118 (фиг.7 с) и цикличес1 129745

16

15 кое повторение последней строки, сигнал которой находится в сдвиговом регистре 38 перед переключением второго коммутатора 37, в течение кадроBolo гасящего импульса (1,, — „, фиг.7 с). На фиг.7 д сплошной. линией

1 показан сигнал на первом выходе формировагеля 7, а пунктирной линией— на втором его выходе.

Блок 8 работает следующим образом. Как известно, среднее значение сигнала, оцениваемое по выборке из h отсчетов, равно

М

n+ — -1

z 15

У„(.) = — „ .Е U,(1), L <1

1=n-—

z где 0 (n) — текущее среднее значение сигнала на и -м отсчете, 0 (1) — значение i-ro отсчета сигнала.

Однако непосредственное вычисление

О р по формуле (1) сопряжено с необходимостью выполнения для каждого .отсчета сигнала k операций суммирования значений Ос()t, хранящихся в некотором запоминающем блоке, что требует значительного 30 объема аппаратуры и выдвигает жесткие требования к ее быстродействию.

С другой стороны, текущее среднее значение сигнала, представленного отсчетами, при изменении и на единицу может быть вычислено по рекуррентной формуле

I . (n+ I=U InI- — U (" — „)--U (n- — )(ц

CP CP )n; С, 2 / J< C

При этом вычисление текущего среднего значительно упрощается, что и позволяет выполнять эту операцию с нужной для телевизионных устройств скоростью. В предлагаемом 4g устройстве для удобства аппаратурной реализации вычисление текущего среднего производится следующим образом

U, (n )= — „, 1 (), (n)+U +У-(),I -.—.-1 ()

Реализация сигнала текущего среднего, умноженная на k,,хранится во втором сдвиговом регистре 48. 55

Очередной отсчет сигнала порогового уровня, поступающего на первый вход блока 8, суммируется с содержанием последней ячейки второго сдвигового регистра 48 сумматором 44. Сигнал с выхода сумматора 44 поступает на вход вычитателя 43, который производит вычитание иэ него отсчета, имеющего такое же положение в строке, но задержанного на М строк первым сдвиговым регистром 40. Второй коммутатор

45 пропускает разностный сигнал на сигнальный вход второго сдвигового регистра 48, который осуществляет очередной сдвиг одновременно с первым сдвиговым регистром 40 под воздействием тактовых импульсов, приходящих с формирователя 9. Таким обра зом, к концу j-й строки во втором сдвиговом регистре 48 будет храниться сигнал текущего среднего, соответствующий (j — - )-й строке, умноженный на 1. Для выполнения деления на k между выходом второго сдвигового регистра 48 и выходом блока 8 включен делитель 49.

Рассмотрим работу блока 8 в области кадрового гасящего импульса.

На фиг.7 е показан пунктиром сигнал на выходе блока 8 при отсутствии формирователя 7. Как видно на фиг.7е, сигнал текущего среднего на выходе блока 8 (пунктирная линия) имеет значительные провалы вблизи кадровых гасящих импульсов, что обусловлено существенной разницей уровней сигнала на входе блока 8 в гасящих импульсах и в активной части кадра. Очевидно, что эти провалы приводят к значительному ухудшению точности бинарного квантования и проявляются в виде

"слепых". зон в верхней и нижней частях кадра. Аналогичный эффект имеет место и на краях строк при отсутствии формирователя 2 (фиг.7ы, нижняя пунктирная линия).На фиг.7 8 показаны те же сигналы, что и на фиг.7е,но при введении формирователя 7. Циклическое повторение сигнала последней строки в кадровом. гасящем импульсе (интервал f> -1„) приводит к сохранению сигнала порогового уровня на нужном уровне до конца активной части кадра, чем устраняется ухудшение .точности квантования в этой области кадра. В начале кадра происходит непосредственная запись во второй сдвиговый регистр 48 сигнала порогового уровня, умноженного на коэффициент К умножителем 47. Для этого на управляющий вход второго коммутатора 45

17 1129745 18 . с выхода второго формирователя. 46 . валах 1с.- с и а - строки

6 В" С подается импульс длительностью в . В интервале Ф -Ф уровень сигнала на одну строку, и второй коммутатор 45 выходе формирователя 5 возрастает, пропускает на вход второго сдвигово- что приводит к аревмпению сигнала пого регистра 48 сигнал с выхода ум- 5 рогового уровня иад уровнем сигнала . ножителя 47. На выходе делителя 49 во и при отсутствии блока 8,.к ухудшению . время следующей строки появляется точности квантования. На фиг.7 показа. сигнал, не являющийся текущим сред- но сечение видеосигнала кадра в этой .ним, но аналогичный сигналу, кото- области. Интервал + - 6 с соответствует рый бып бы получен при формировании 16 объекту, перпендикулярному направлев гасящем импульсе начального уров- нию строчной развертки, а интервал ня сигнала, совпадающего по форме — объекту, ориентирован,с первой строкой активной части кад- ному вдоль строки. Видно, что сигра. Для имитации формирования началь- нал на выходе ячейки 24 (пунктирная ного уровня сигнала в гасящем импуль-15 линия) огибает видеосигнал объекта„ вой се циклически повторяемый сигнал нер- На фиг.lf показано влияние с е усредво строки подается с второго выхода нения сигнала порогового уровня. формирователя .7 на второй сигнальный Усреднение не ухудшает квантования .вход первого коммутатора 41, который объектов, ориентированных под углом пропускает его на вход.вычитате- 20 к направлению строчной развертки. ля 43. После этого на выход первого ТочнЬсть квантования объектов, сдвигового регистра 40 перестает по- ориентированных вдоль строки ! роки, ступать сигнал, соответствующий кон- повышается, так как.пороговый уровень цу предыдущего кадра, и поступает,несколько повышаясь в окрестностях сигнал первой и последующих строк, 25 видеосигнала такого объекта, остаетэадержанный на К строк. Таким обре- ся при квантовании объекта много низом, в формировании сигнала текущего же, чем в случае, изображенном на среднего в качестве 0С (h - - - 1) сиг- фиг.7а . Одновременно уменьшается нала используется сигнал первой стро- вероятность неправильного квантования ки и лишь через К строк истинный Зр видеосигнала в окрестностях объекта, сигнал, однако имеющая при этом место что также повышает точность квантоошибка незначительна в силу значи- вания. Выходной сигнал блока 8 постутельной межстрочной корреляции фоно-" пает на первый вхо 10, вход компаратора 10, вой составляющей видеосигнала. на другой вход которого поступает ассмотрим работу устройства для З видеосигнал с выхода второй линии бинарного квантования телевизионного задержки, осуществляющей задержку на видеосигнала в целом. Исходный видео- .k/2 строк для компенсации задержсигнал, показанный на фиг.7а непре- -. ки формирования сигнала блока 8. Комрывной линией, поступает на вход АЦП 1 паратор 10 осуществляет сравнение заи далее на вход формирователя 2, ко. держанного видеосигнала с усредторый формирует начальные уровни ненным сигналом порогового уровня, видеосигнала по строке, показанные в результате чего формируется выход-, штрихпунктирной линией. При этом уст- ной бинарный видеосигнал . раняются зоны 1„ — и

1 неправильного формирования сигнала 45 Использование предлагаемого устна выходе последней ячейки 24 выбора ройства для бинарного квантования теминимального кода. Сигнал, поступаю- левизионного видеосигнала позволит щии на управляющий вход формировате- повысить эффективность аппаратуры ля 5 с выхода формирователя 6, вызы- предварительной обработки малоконт- . вает смещение порогового уровня р растных изображений и точности счевверх (фиг.7 o „ верхняя пунктирная -та и измерения геометрических паралиния), что минимизирует вероятность метров объектов телевизионной автоманеправильного квантования при изме- тической системе, работающей в беснении дисперсии шумовой составляющей подстроечном режиме, в результате повидеосигнала. Видеосигнал протяженно- 5> вышения точности бинарного квантова. го объекта, ориентированного вдоль ния видеосигнала протяженных объексроки (фрагмент1 -1 видеосигнала) тов, ориентированных вдоль строки, IIQ кваитуется правильно только в интер сранению с прототипом. Повышение

l9 i)29745 20 точности -бинарного квантования достиг- усреднения по кадру сигналов поронуто вследствие уменьшения ошибки говых уровней строк, предшествующих формирования порогового уровня путем квантуемой и следующей за ней.

:1129745

1 129745

1329745

Фиг. 6

) 129745

Составитель Т.Афанасьева

Редактор К.Волощук Техред O.Неце Корректор р.Луговая

Заказ 9466/45 Тираж 634 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4