Устройство для ввода информации

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении автоматизированных систем обработки изображений , включающих телевизионные устройства ввода изображений в ЭВМ. Целью изобретения является повышение точности ввода информации за счет компенсации влияния нелинейности развертки на положение отсчетов в поле изображения. Указанная цель достигается тем, что в устройство ввода, содержащее датчик видеосигнала 1, генератор импульсов 3 и аналого-цифровой преобразователь 2, введены две идентичные цепи, содержащие последовательно включенные счетчик 4(8), цифроаналоговый преобразователь 5(9), компаратор 6(10), формирователь импульсов 7(11), соединенный с входом счетчика 4(8). При этом выходы формирователей импульсов подключены также соответ-. ственно к входу строчных синхроимпульсов датчика и управляющему входу АЦП, а вторые входы компараторов подключены соответственно к выходам сигналов кадровой и строчной разверток датчика телевизионного сигнала. 1з.п. ф-лы, 1 ил. S (Л ю ( 00 N9 СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ1 ЛИН (so 4 С 06 F 3/03?

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ // -"

Н A BTGPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3882064/24-24 (22) 08.04.85 (46) 28.02.87. Бюл, У 8 (72) С.И. Гагис, С,Л. Горелик, В.А. Иванов и В.В. Касавченко (53) 621.327. 11(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1239705, кл. G 06 F 3/02, 1984.

Техника средств связи. Сер, Техника телевидения, N 5, с. 5, рис. 3. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении автоматизированных систем обработки изображений, включающих телевизионные устройства ввода изображений в ЭВИ.

Целью изобретения является повьппение точности ввода информации за счет компенсации влияния нелинейнос»80, 1293725 А 1 ти развертки на положение отсчетов в поле изображения. Указанная цель достигается тем, что в устройство ввода, содержащее датчик видеосигнала 1, генератор импульсов 3 и аналого-цифровой преобразователь 2, введены две идентичные цепи, содержащие последовательно включенные счетчик 4(8), цифроаналоговый преобразователь 5(9), компаратор 6(10), формирователь импульсов ?(11), сое диненный с входом счетчика 4(8).

При этом выходы формирователей импульсов подключены также соответственно к входу строчных синхроимпульсов датчика и управляющему входу

Ацп, а вторые входы компараторов подключены соответственно к выходам сигналов кадровой и строчной разверток датчика телевизионного сигнала, 1з.п. ф-лы, 1 ил.

7293725 2

Изобретение относится к промышленности средств связи и может быть использовано при построении автоматизированных систем обработки изображений, включающих в себя телевизионные устройства ввода изображений.

Цель изобретения — повышение точности ввода информации.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства, Устройство содержит датчик 1 видеосигнала, выполненный в виде телевизионной камеры, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, генератор

3 импульсов, первый счетчик 4 импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5, первый компаратор 6, первый формирователь 7, второй счетчик импульсов 8, второй

ЦАП 9, второй компаратор 10, второй формирователь 71 и третий счетчик 12.

Синхрогенератор 3 может быть выполнен в виде генератора импульсов на логических элементах, стабилизированного кварцевым резонатором, и делителя частоты на счетчиках. АЦП

2, ЦАП 5 и 9, счетчики 4,8 и 12 и компараторы 6 и 10 напряжений пред1 ставляют собой стандартные элементы, используемые в цифровой и вычислительной технике, Формировате-ли импульсов 7 и 11 могут быть вы-, полнены в виде ждущих мультивибраторов на логических элементах, Устройство работаeò следующим образом.

При построчном вводе первый 4 и второй 8 счетчики в исходном положении установлены в нулевое состояние, задавая на входах первого 5 и второго 9 ЦАП адреса по кадру и но строке первого элемента изображения в кадре. При включении питания установку счетчиков 4 и 8 можно организовать, например, подачей напряжения питания через дифференцирующую RC-цепь на входы сброса счетчиков. В принципе счетчики можно не устанавливать в нулевое состояние.

При этом в первом кадре после включения питания ввод изображения начинается с того элемента изображения, адрес которого устанавливается на входах ЦАП 5 и 9 после включения питания, На выходах ЦАП 5 и 9 имеются некоторые начальные напряжения. Генератор 3 вырабатывает кадровый синхроимпульс, которым запускается кадровая развертка в датчике

1. Сигнал кадровой развертки сравнивается первым компаратором 6 с начальным напряжением на выходе первого ЦАП 5. При совпадении этих сигналов срабатывает первый компаратор б и запускает первый формирователь

7 импульсов, который формирует строчный синхроимпульс, запускающий строчную развертку в датчике 1, Этот же синхроимпульс устанавливает первый счетчик 4 в следующее состояние, преобразуемое первым ЦАП 5 во второе значение опорного напряжения, Сигнал строчной развертки первой строки сравнивается вторым компаратором 10 и начальным напряжением на выходе второго ЦАП 9. При совпадении этих сигналов срабатывает второй компаратор 10 и запускает второй формирователь 11 импульсов„ который формирует тактовый импульс (импульс выборки) для АЦП 2, На выходе АЦП

2 появляется значение амплитуды первого отсчета видеосигнала в первой строке. Этим же тактовым импульсом второи счетчик 8 устанавливается в следующее состояние, преобразуемое вторым ЦАП 9 во второе значение опорного напряжения. При достижении

/ сигналом строчной развертки этого значения вновь срабатывает второй компаратор 10 и формируется импульс выборки второго отсчета видеосигнала первой строки„ Этим же импульсом второй счетчик 8 устанавливается в следующее состояние и т.д, Если второй .Э счетчик 8 является 9-разрядным, а динамический диапазон напряжения на выходе второго ЦАП вписан в динамический диапазон сигнала строчной развертки, то к концу первой строки сформируются 512 отсчетов видеосигнала на этой строке, равномерно отстоящие друг от друга в поле изображения, а второй счетчик 8 сбросится в исходное. нулевое состояние.

Соотношение частот кадровой и строчной разверток таково, что к этому моменту времени сигнал кадровой развертки должен достигнуть второго уровня опорного напряжения на выходе первого ЦАП 5. При этом первый компаратор 6 и первый формирователь 7 импульсов вновь формирует строчный синхроимпульср которым за

1293725 пускается развертка второй строки кадра и устанавливается первый счетчик 4 в следующее состояние, соответствующее третьему опорному уровню напряжения на выходе первого ЦАП

5. Во время развертки второй строки, как описано выше, вновь формируются

512 отсчетов видеосигнала на этой строке. К концу второй строки сигнал кадровой развертки должен достигнуть третьего опорного уровня напряжения на выходе первого ЦАП 5. При этом формируется строчный синхроимпульс, запускающий развертку третьей строки в кадре и т.д.

Если первый счетчик 4 имеет 9 разрядов, а динамический диапазон напряжения на выходе первого ЦАП 5 вписан в динамический диапазон сигнала кадровой развертки, то к концу кадра формируются 512 строк, равномерно отстоящие друг от друга в поле кадра, а первый счетчик 4 переполняется и сбрасывается в нулевое исходное состояние. После этого синхрогенератор 3 вырабатывает новый кадровый синхроимпульс, которым снова запускается кадровая развертка, и весь цикл ввода повторяется.

Если выход второго формирователя

11 импульсов подключен также к входу подсвета луча датчика 1„ то в передающих трубках происходит считывание рельефа заряда на мишени (а в проекционных трубках — высвечивание экрана) в тех точках растра, которые расположены друг от друга на равном расстоянии. При этом уменьшается неравномерность амплитуды видеосигнала, обусловленная неравномерностью сканирования луча по растру.

Предлагаемое устройство при медленном вводе изображения в ЭВМ ðàботает следующим образом.

Пусть интервал времени между соседними отсчетами в строке составля.ет 0,1 мкс, а ввод в ЭВМ возможен с периодом не менее 1 5 мкс. В этом случае используется 4-разрядный третий счетчик 12, выходы которого подключены к 4-м младшим разрядам второго ЦАП 9. К старшим пяти разрядам

9-разрядного второго ЦАП 9 подключены выходы 5-разрядного второго счетчика 8. Второй БЗП 9 формирует

32 опорных уровня напряжейия, расстояние между которыми в 16 раз времени.

5

40 больше, чем при последовательном поэлементном вводе. Третий счетчик

12 в каждом кадре увеличивает свое состояние на единицу, в результате чего все опорные уровни напряжения на выходе второго ЦАП 9 в течение каждых 16 кадров последовательно сдвигаются на величину, соответствующую расстоянию между соседними элементами изображения в строке, Поэтому в первом кадре в ЭВМ вводятся отсчеты 1-, ro, !7-го, 35-го,...,497-го элементов изображения в каждой строке, Во 2-м кадре вводятся отсчеты 2-ro 18-го, 36-го,...,498-го элементов изсФражения и т.д. В 16-м кадре вводятся отсчеты 16-го, 32-го, 48-го,...,512-го элементов изображения. При этом скорость ввода составляет 1 отсчет за 1,6 мкс и пол-. ный цикл ввода одного иэображения составляет 16 кадров, Применение предлагаемого устройства позволяет в датчике телевизионного сигнала испольэовать более простые и дешевые развертки с заниженными требованиями по их нелинейности и стабильности. Кроме того, в предлагаемом устройстве координатные искажения, обусловленные нелинейностью и нестабильностью развертки, автоматически учитываются при вводе изображения в 3ВМ, а геометрические искажения, вносимые фокусирующей и отклоняющей системой, которые стабильны во времени, могут быть скорректированы один раэ с помощью постоянных (например, магнитных) кор- . ректоров. Поэтому при эксплуатации предлагаемого устройства не требуется проведение периодических калибровок координатных искажений в датчике телевизионного сигнала, как в известном устройстве, что позволяет повысить производительность работы ЭВМ и сократить расходы на ее эксплуатацию за счет более рационального использования машинного

Первые счетчик и ЦАП формируют опорный уровень напряжения, который с помощью первого компаратора сравнивается с пилообразным сигналом кадровой развертки, При их совпадении компаратор и первый формирова-, тель импульсов вырабатывают строчный синхроимпульс, которым запускается строчная развертка в датчике

5 129 телевизионного сигнала и перебрасывается в следующее состояние первый счетчик. На выходе первого ЦАП возникает новый опорный уровень напряжения, при достижении которого сигналом кадровой развертки вновь формируется строчный синхроимпульс и т.д. Таким образом, на выходе первого ЦАП формируется опорное линейноступенчатое напряжение, которое определяет моменты запуска строчной развертки, а значит и положение строк в кадре. Аналогичным образом вторые счетчик, ЦАП, компаратор и формирователь импульсов формируют тактовые импульсы АЦН преобразователя. В этой цепи опорное линейноступенчатое напряжение сравнивается с сигналом строчной развертки и определяет в каждой строке моменты формирования отсчетов видеосигнала перед их вводом в ЭВИ.

Таким образом, в устройстве ин-" формация о расположении строк и отсчетов видеосигнала в каждой строке в пространстве поля изображения заключается в положении ступенек опорных напряжений на выходах соответствующих ЦАП, т.е, нелинейность в расположении отсчетов видеосигнала в кадре оказывается зависящей только от нелинейности ЦАП и независящей от нелинейности разверток в телевизионном датчике. Учитывая то. что нелинейность современных телевизионных разверток составляет 3-5, а нелинейность, например, 9-разрядного ЦАП тина 10Б (" Виргиния-2") не превышает 0,2Х, можно сделать вывод о том, что предлагаемое устройство позволяет повысить точность ввода изображений в ЗВИ за счет компенсации нелинейности разверток датчика телевизионного сигнала.

Кроме того, зависимость положения отсчетов в поле изображения только от параметров ЦАП делает предлагаемое устройство нечувствительным к нестабильности центровки и размеров растра в датчике. Повышение стабильности размеров и центровки вводимого в ЭВМ иэображения дополнительно повышает точность ввода.

В

В устройстве компенсация нелинейности кадровой развертки производится в самом датчике телевизионно3725 го сигнала, а ири получении отсчетов сигнала в АЦП..

Поэтому с целью дальнейшего повышения точности ввода изображений и

ЗВМ в устройстве выход второго формирователя импульсов должен быть подключен не только к тактовому входу АЦП, но и к входу подсветки луча датчика. При этом непосредственно

10 »а иэображении в датчике подсвечиваются на экране (в проекционных трубках) или считываются с мишени (в передающих трубках) только те отсчеты, амплитуда которых затем преобра- .

15 зуется в цифровой код в АЦП. Зти отсчеты расположены равномерно по растру, Б результате этого компенсируется влияние нелинейности раэверток на неравномерность сигнала, т.е.

20 повышается точноcòü ввода изображения в ЗВИ, С целью согласования скорости ввода изображения в ЭВИ со скоростью развертки в телевизионном датчике видеосигнала в предлагаемое устройство введен третий счетчик, счетный вход которого подключен к выходу кадровых синхроимпульсов синхрогенератора, а выходы подключены к со30 ответСтвующему количеству младших разрядов второго ЦАП. При этом в

ЗВМ вводят не все подряд отсчеты видеосигнала, Например, если третий счетчик — ч-разрядный, то в первом

35 кадре в каждой строке вводят 1-й, 17-й, 35-й и т,д. отсчеты, во втором кадре - 2-й, 18-,й, Зб-й и т.д,, в третьем кадре — 3-й-, 19-й, 37-й и т.д.

Таким образом„формируется скользящий столбец вводимых в 3BN элементов изображения, и цикл ввода составляет 16 кадров, 45 В известном устройстве предусмотрена с помощью ЭВИ калибровка координатных искажений датчика, вызванных, в частности, нелинейностью развертки, Результаты калибровки ис50 пользуются не для коррекции искажений в датчике, а учитываются при обработке изображений непосредственчо в ЭВИ. Зто требует выделения спе. циальной области памяти 3ВМ для хра55 нения результатов калибровки, требует использсвания прецизионной испытательной таблицы, а также дополнительных затрат машинного времени на проведение калибровки, а затем на

2>9372э

55

/ ! учет координатных ошибок при обработ ке изображений. Учет координатных

Ъ ошибок фактически представляет собой переадресацию отсчетов телевизи— онного сигнала в памяти ЭВМ в соответствии с результатами калибровки координатных искажений. При этом в

ЭВМ вводится искаженное иэображение. Так как иэ-за нелинейности развертки отсчеты формируются в других точках изображения, отличных от узлов регулярной решетки, то эти отсчеты сигнала в общем случае имеют не только искаженные координаты, но и искаженную амплитуду по сравнению с отсчетами, расположенными в узлах регулярной решетки А амплитудные искажения переадресацией отсчетов в

ЭВМ исправить невозможно. Поэтому известное устройство не обеспечивает высокой точности ввода изображения в 3ВМ.

Известны также телевизионные устройства, в которых по результатам предварительной калибровки с помощью испытательной таблицы в датчик телевизионного сигнала вводят корректирующие сигналы для компенсации искажений в самом датчике. Это позволяет обеспечить высокую точность ввода иэображения в ЭВМ, однако требует как как и предыдущем случае, аппаратурных и временных затрат на калибровку и коррекцию. При этом для учета временной нестабильности датчика калибровка должна проводиться периодически с периодом, определяемым допустимой величиной ухода параметров датчика. В высокоточных устройствах ввода калибровка может проводиться один раэ в час, что снижает производительность ЭВМ и повышает удельную стоимость обработки каждого иэображения по сравнению с предлагаемым устройством, в котором компенсация координатных искажений и стабилизация положения отсчетов на изображении производится автоматически в процессе ввода изображения в ЭВМ.

Формула изобретения

1. Устройство для ввода информации, содержащее датчик видеосигнала, I

1S

35.

40 генератор импульсов, анап> го-цифровой преобразователь, выходы котс рогс «>— ляются информационными выходами устройства, информационный вход аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному выходу датчика видеосигнала, выход генератора импульсов подключен к входу управления кадровой развертки датчик;: видеосигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности ввода информации, в него введены три счетчика, два цифроаналоговых преобразователя, два компаратора, два формирователя, выходы первого счетчика подключены к входам первого цифроаналогового преобразователя и являются адресными выходами первой группы устройства, выход цифроаналогового преобразователя подключен к первому входу компаратора, выход которого подключен к входу первого формирователя, выход которого подключен к входу управления строчной разверткой датчика видеосигнала и к счетному входу первого счетчика, выход кадровой развертки датчика видеосигнала подключен к второму входу первого компаратора, выход генератора импульсов подключен к счетному входу третьего счетчика, выходы которого подключены к входам младших разрядов второго цифроаналогового преобразователя, к входам старших разрядов которого подключены выходы второго счетчика, входы второго цифроаналогового преобразователя являются адресными выходами второй группы устройства, выход второго цифроаналогового преобраэователя подключен к первому входу второго компаратора, выход которого подключен к входу второго формирователя, выход которого подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя и счетному входу второго счетчика и является выходом синхросигнала, выход строчной развертки датчика видеосигнала подключен к второму входу второго компаратора.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что выход второго формирователя подключен к входу управления подсветкой луча датчика видеосигнала.

ВНИКЛИ Заказ 387/53 Тираж 673 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r . Ужгород, ул. Проектная, 4