Способ формирования сигнала изображения на приборах с зарядовой связью

 

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в системах технического зрения, построенных на основе датчиков изображения на приборах с зарядовой связью (ПЗС). Целью изобретения является повышение точности формирования видеосигналов мелкоструктурных изображений. Устройство для реализации способа формирования сигналов изображения на ПЗС содержит синхронизатор 1, формирователь сигналов фаз памяти 2, формирователь сигналов фаз накопления 3, коммутатор 4, формирователь сигналов фаз считывания из выходного регистра 5, первый датчик изображения на ПЗС 6, второй датчик изображения на ПЗС 7, первый усилитель 8, второй усилитель 9, блок вычитания 10. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 51)5 Н 04 N 5/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 43101 36/24-09 (22) 30.09.87 (46) 30.10.90. Бюп. Р 40 (72) В.А.Стаценко (53) 621.397(088.8) (56) Авторское. свидетельство СССР

N - 1157703, кл. H 04 N 5/14, 1983. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА

ИЗОБРЮКЕНИЯ НА ПРИБОРАХ С ЗАРЯДОВОЙ

СВЯЗЬЮ (57) Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в системах технического зрения, построенных на основе датчиков изображения на приборах с заря„„SU 1603536 А 1

? довой связью (ПЗС), Целью изобретения является повышение точности формирования видеосигналов мелкоструктурных изображений. Устройство для реализации способа формирования сигналов изображения на ПЗС содержит синхронизатор 1, формирователь сигналов фаз памяти 2, формирователь сигналов фаз накопления 3, коммутатор 4, формирователь сигнапов фаз считывания из выходного регистра 5, первый датчик изображения на ПЗС 6, второй датчик изображения на ПЗС 7, первый усилитель 8, второй усилитель 9, блок вычитания 10. 2 ил.

1603536

Если В (х. у) неотфильтрованное изображение, сформированное датчиком на ПЗС, то отфильтрованное изображе5 ние С (х, у) определяется по формуле.

1О (3) I

ы«"" ol (и-1) ас1

С(<1«,с ) В(с „,g ) е " (2Т сов (4) (n-3) аох

n+ 2(T) + Т + ° ° .+ Tp r

Изобретете относится к телевизионной технике и может быть использовано в системах технического зрения, построенных на основе датчиков иэображения на приборах с зарядовой связью (ПЗС) .

Цель изобретения — повышение точности формирования видеосигналов мелкоструктурных изображений.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства для реализации способа формирования сигналов изображения на ПЗС; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Устройство для реализации способа формирования сигналов, изображения на

ПЗС содержит синхронизатор 1, формирователь 2 сигналов фаз памяти, формирователь 3 сигналов фаз накопления, коммутатор 4, формирователь 5 сигналов фаз считывания из выходного регистра, первый 6, второй 7 датчики изображения на ПЗС, первый 8 и второй 9 усилители и блок 10 вычита- ния.

Способ осуществляется след юпим образом.

Расфокусировку изображения можно производить путем суммирования заря- 30 довых пакетов от различных элементов изображения в,процессе накопления заряда в секции накопления датчика изображения на ПЗС ° При накоплении расфокусированного изображения производится чередование процессов накоп" ления зарядовых пакетов и сдвигов накопленных зарядовых пакетов (сдвигов изображения) на один элемент изображения, При формировании расфокусированного изображения суммарное вре-"

40 мя его формирования Т разбивается на отрезки Т, в промежутках между которыми производятся сдвиги на элемент изображения каждый сдвиг. и 45 т т, + т + ...т„= .Ет„, (1)

)=

С(х,у) — В(х+а,у) + —,, В(х+2а,у)+... т, т

+ — В (х+па,у), — В(x+ja,у) (2) т„ и т, Т т где j 1,2,...n (n — целое нечетное число, а — размер элемента изображения вдоль оси x

Т вЂ” длительность времени накоп-! лений перед 1-м сдвигом на элемент изображения.

Если выполнить Фурье-преобразование формулы (2), то.получается

C(C0„,g ) = (T i x + T, "г " +

\ ...+ Т„е )«В(Я„,И ) плюх т, +т + ...+т„, где С(й„,сд„) — спектр выходного изображенияя, В(Я„,сд ) — спектр исходного изображения, (3>, CO — пространственная частота по координате, вдоль которой производятся сдвиги изображения

Если a„=na, Т, = Т„, Т * Т„,, Т T„и т.д., где n — целое положительное число, а - величина дискрета иэображения, на которую произво" дится сдвиг накопленных saрядовых пакетов, то выражение (3) преобразуется к виду

При реализации требуемой простран" ственно-частотной характеристики фильтра в области пространственных частот 0 < Я «со „ (где а - граничная частота) можно продолжить симметричным образом частотную характеристику требуемого фильтра в область отрицательных частот и разложить получен3536 6 для работы на датчики изображения на

ПЗС °

55!

60 ную таким образом функцию в ряд Фурье.

В силу симметричности частотной характеристики относительно нулевой пространственной частоты ее разложение в ряд Фурье содержит лишь функцию cos, Если выбирать коэшфициенты —, Т вЂ” в выражении (4) равными

Т, Ту

Т Т коэффициентами разложения функции требуемой частотно-контрастной характеристики, то решается задача синтеза фильтра с требуемой частотной характеристикой (Т = 2(Т, т Тт + ° tTh,< )) °

В датчиках изображения на НЗС < сдвиг зарядовых пакетов и следовательно, фильтрацию изображения можно производить лишь по одйой координатной оси х, направление которой перпендикулярно линии, разделяющей секцию накопления и секцию памяти датчика изображения на ПЗС. Фильтрацию изображения по другой координатной оси у, перпендикулярной координатной оси .х, можно производить известными методами цифровой фильтрации. Для проведения цифровой обработки видеосигнала по координате х требуется память лишь на строку изображения, в то время как дпя обработки сигнала цифровыми методами вдоль координатной оси у требуется память объемом не менее кадра изображения.

Есть датчики изображения на ПЗС с универсальным регистром, который обеспечивает перенос заряда как в горизонтальном направлении вдоль регистра, так и в вертикальном - сквозь регистр.

Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующим образом.

Формирователь 3 сигналов.фаэ накопления формирует сигналы управления первой (фиг.2д), второй (фиг.2е), третьей (фиг.2ж) фазами секции накопления датчика 6 изображения на

ПЗС и первой (фиг.2s), второй (фиг.2и), третьей (фиг.2к) фазами фазами секции накопления датчика 7 изображения на ПЗС.

Формирователь 5 сигналов считывания из выходного регистра состоит из генератора трехфаэных импульсных последовательностей, управляемого синхрогенератором 1, работающим в ждущем режиме, и усилителей мошности

5 !

О !

Синхрогенератор 1 формирует кадровые гасящие импульсы (фиг.2а), строчные гасящие импульсы (фиг.2г), тактовые импульсы частотой I МГц (фиг,2в), сигнал "Четность" (фиг ° 2б), поступающие соответственно с первого, второго и третьего выходов синхрогенератора на первые, вторые и третьи входы формирователя 2 сигналов фаз памяти и формирователя 3 сигналов фаз накопления, а также с четвертого выхода синхрогенератора на четвертый вход формирователя 3 сигналов фаз накопления и первый вход коммутатора 4. Формирователи 2 и 3 сигналов фаз памяти накопления, формирователь 5 сигналов фаз считывания из выходного регистра формируют импульсы управления секциями памяти, накопления (фиг.2д-2к) и выходного регистра, поступающих соответственно на первый, второй и третий групповые входы датчиков 6 и 7 изображения на НЗС.

Датчики 6 иэображения на ПЗС исполь" эуется в качестве памяти изображения на кадр, что необходимо для проведения межкадрового вычитания на блоке

10 вычитания.

Первая (фиг.2э) и третья (фиг.2к) фазы датчика 7 в периоды Т,, Т

Т находятся в режиме обогащения, а вторая фаза (фиг.2и) - в режиме накоп" ления. В периоды t, (фиг.2к) происходит сдвиг потенциального рельефа, накопленного в секции накопления, на величину а по формулам (2)-(4), где а - размер фоточувствительного элемента датчика изображения на ПЗС вдоль оси х.

Весовые коэффициенты в формуле (4)

Т, Т соответствуют временам наТ Т копления Т,, Т,...,Тэ (фиг.2). На выходе датчика 7 формируется видеосигнал расфокусированного изображения в течение первого кадра Тн.

Н1

Во втором кадре в течение времени

Т р (фиг.2) производится формирование видеосигнала нерасфокусированно

ro изображения. Таким образом, в датчике 7 поочередно производится формирование то расфокусированного (период Тц, фиг.2), то нерасфокусированного иэображения (период Т» и фиг. 2) °

1 6<135 Зб

10 и+1

a Q (2 О

B формулу (4) в качестве сомножи1()y(5 Л теля входит выражение e, означающее обг ий сдвиг изображения на

n+1 элементов. Для формирования межкадровой разности необходимо скомпенсировать этот сдвиг, для чего при переносе сигналов изображения из секцни накопления в секцию памяти длительность переноса при формировании расфокусированного иэображения выбирается меньше длительности переноса при формировании нерасфокусированного изображения на время „ (фиг.2), Величина t определена как время о одного цикла переноса (фиг.2к). Видеосигнал с выхода датчика 7 изображения на ПЗС через усилитель 8 поступает на второй вход коммутатора 4 и входной регистр датчика б, который хранит записанную в него информацию в течение кадра.

Таким образом, на выходе датчика

6 в период Т>, (фиг.2) формируется видеосигнал нерасфокусированного изображения,а в период Tt, — видеосигнал расфокусированного изображенйя, а на выходе датчика 7 в те же цериоды времени формируется видеосигнал то расфокусированного, то нерасфокусированного изображения. Ком" мутатор 4, управляемый сигналом "Четность", служит для поочередной комму" тации видеосигнала с тем, чтобы на один вход блока IO вычитания поступал видеосигнал расфокусированного изображения, а на другой вход — видеосиг" нал нерасфокусированного изображения.

Блок 10 вычитания формирует сигнал межкадровой разности, который представляет собой сигнал отфильтрованного изображения.

Таким образом, преложенный способ формирования сигнала изображения на

40 приборах с зарядовой связью обеспечивает повьпцение точности Ь лрмирования видеосигнала мелкоструктурных изображений, С помощью разложения функции частотно-контр устной кар актери стики в ряд Фурье реализуется фильтр, соответствующий заданной пространственночастотной характеристике °

Фор мул а изобретения

Способ формирования сигнала изображения на приборах с зарядовой связью (ПЗС), включающий преобразование оптического изображения в видеосигнал четкого изображения, формирование видеосигнала расфокусированного иэображения и межкадровое вычитание из видеосигнала четкого изображения видеосигнала расфокусированного изображения, о т л и ч а ю п1, и v. с я тем, что, с целью повьппения точности формирования видеосигнала мелкоструктурных иэображений, формирование видеосигнала расфокусированного изображения осуществляют последовательным чередованием накопления зарядовых пакетов и сдвигов этих зарядовых пакетов на один элемент разложения каждый в секции накопления ПЗС путем подачи импульсов накопления и импульсов переноса на электроды секции накопления, при этом группу импульсов переноса зарядовых пакетов из секции накопления в секцию памяти

ПЗС при формировании видеосигнала расфокусированного изображения выбирают по длительности меньше, чем при формировании видеосигнала четкого изображения на величину где n — число сдвигов заряи+2

2 О довых пакетов на один элемент разложения, произведенных в секции накопления в течение кадра, а 1 — время сдвига зарядовых пакетов на один элемент разложения.

1603536

Фиг.g

Составитель О. Канатчикова

Редактор Л. Пчолинская Техред Л.Олиинык Ко ректор С.Шевкун

Заказ 3394 Тирак 534 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и о кр р т ытиям п и ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", r. р д, у .

"П " г,Убого од ул. Гагарина, 10