Устройство формирования сигналов стереопары

 

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в вещательных и прикладных стереотелевизионных системах для анализа объемного изображения путем получения информации о глубине передаваемой сцены Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем формирования двухполярного сигнала диспаратности Видеосигнал с выхода телевизионных камер 1 и 2 подается на дифференциаторы 3 и 4 в результате чего выделяются вертикальные перепады яркости При помощи блока 7 вычисляется диспаратность перепадов яркости правого изображения относительно левого. Одновременно вычисляется диспаратность . соответствующая среднему плану снимаемой сцены, для чего с выходов камеры 2 снимаются напряжения, пропорциональные положению органов фокусировки и масштабирования С помощью постоянного запоминающего блока 8 блоков 10 и 12 умножения цифровые значения фокусировки и масштабирования преобразуются в сигнал коррекции, который обеспечивает формирование на выходе блока 9 вычитания двухполярного сигнала диспэратности 2 ил (Л С

СОЮЗ COBFТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5Н5 Н 04 Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4639588/09 (22) 19.01.89 (46) 15.10.91, Бюл, N- 38 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им. проф.M.J1. Áîí÷-Бруевича (72) С.Н.Волков (53) 621.397(088.8) (56) Заявка ФРГ М 3229859, кл. Н 04 N 15/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ С1 ЕРЕОПАРЫ (57) Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в вещательных и прикладных стереотелевизионных системах для анализа обьемного изображения путем получения информации о глубине передаваемой сцены. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем формирования двухпоИзобретение относится к телевизионной (ТВ) технике и может быть использовано в вещательных и прикладных стереотелевизионных системах для анализа обьемного изображения путем получения информации о глубине передаваемой сцены.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем формирования двухполярного сигнала диспаратности.

На фиг,1 представлена структурная электрическая схема устройства формирования сигналов стереопары; на фиг,2 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства формирования сигналов стереопары.

Устройство формирования сигналов стереопары содержит первую 1 и вторую 2

S Ц „» 1684936 А1 лярного сигнала диспарэтнос и. Видеосигнал с выхода телевизионных камер 1 и 2 подается на дифференциаторы 3 и 4. е результате чего выделяются вертикальные перепады яркости. При помощи блока 7 вычисляется диспаратность перепадов яркости правого изображения относительно левого. Одновременно вычисляется диспаратность, соответствующая среднему плану снимаемой сцены, для чего с выходов камеры 2 снимаются напряжения, пропорциональные положению органов фокусировки и масштабирования. С помощью постоянного запоминающего блока 8, блоков 10 и 12 умножения цифровые значения фокусировки и масштабирования преобразуются в си. нал коррекции, который обеспечиваег формирование на выходе блока 9 вычитания двухполярного сигнала диспаратности. 2 ил телевизионные камеры, первый 3 и второй

4 дифференциаторы, первый 5 и второй 6 аналого-цифровые преобразователи (АЦП), блок 7 вычисления диспаратности, постоянный запоминающий блок 8, блок 9 вычитания, первый блок 10 умножения, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11 и второй блок 12 умножения.

Устройство формирования сигналов с1ереопары работает следующим образом.

Видеосигналы левого и правого изображений стереопары, формируемые соответственно первой 1 и второй 2 ТВ камерами, оптические оси которых параллельны, поступают на дифференциаторы 3 и 4. при помощи которых выделяются вертикальные перепады яркости иэображений стереопары. Выделенные перепады яркости, отлича1684936 ющиеся задержкой, обусловленной диспаратностью, поступают на блок 7 вычисления диспаратности, который формирует импульс, длительность которого равна задержке контура правого изображения отно- 5 сительно контура левого изображения, На выходе блока 7 вычисления диспаратности присутствует переменное напряжение положительной полярности, пропорциональное длительности импульсов 10

fB

Y где d — диспаратность; 15

1 — фокусное расстояние объектива TB камеры;

 — стереоскопический базис;

Y — расстояние до объекта передаваемой сцены. 20

Из выражения (1) видно, что диспаратность для камер с параллельными осями обратно пропорциональна расстоянию Y u не меняет свой знак, поскольку плоскость нулевой диспаратности находится в беско- 25 нечности. При этом величина диспаратности d равна сумме постоянной и переменной составляющих: б=dn +Лd, (1) 30 где бл — постоянная составляющая, соответствующая расстоянию до среднего плана передаваемой сцены;

+ hd — переменная составляющая, со- 35 ответствующая глубине передаваемой сцены.

Глубина передаваемой сцены определяется глубиной резкости, которую может обеспечивать ТВ камера при данных усло- 40 виях. При этом наиболее резким является средний план передаваемой сцены, на который и производится настройка камеры при помощи органов фокусировки. Таким образом, при синтезе объемного изображения 45 средний план должен находиться в плоскости экрана, на которую аккомодируется глаз наблюдателя, т.е. предметы среднего плана должны иметь нулевую диспаратность. При использовании для синтеза изображения 50 сигнала полной диспаратности d этого не происходит, поскольку в плоскости экрана воспроизводится бесконечно удаленный задний план, имеющий нулевую диспаратность. Это, в свою очередь, вызывает 55 большой разрыв между аккомодацией и конвергенцией глаз наблюдателя, приводящий к сильному утомлению. Избавиться от этого недостатка можно путем вычитания из полной диспаратности d постоянной составляющей dn. При этом диспаратность бл может быть вычислена по выражению (1), в котором могут быть представлены напряжения, пропорциональные f и В. которые снимаются с датчиков обратной связи системы управления масштабированием и фокусировкой второй TB камеры 2, Напряжения, пропорциональные f и В, снимаются соответственно с выходов второй ТВ камеры 2 и поступают на первый 5 и второй 6 АЦП. где преобразуются в цифровую форму, Далее сигнал Y подвергается функциональному преобразованию при помощи таблицы функции 1/У, записанной в блок 8. Затем сигнал умножается Hà f и В и после цифро-аналогового преобразования вычитается из полного сигнала диспаратности.

Таким образом, окончательное выражение для сигнала диспаратности, получаемого при помощи предлагаемогс устройства, имеет вид (2) где Уо — расстояние до среднего плана передаваемой сцены.

Описанные выше операции выполняются в соответствии со структурной схемой. вначале выделяются вертикальные перепады яр гости видеосигналов левого и правого изобра «ний при помощи дифференциаторов 3 (фиг.2а) и 4 (фиг.2б). Затем в блоке 7 вычисления диспаратности происходит выделения сигнала, пропорционального диспаратности, путем, например, установления

РЯ-триггегра с блока 7 в состояние "1" перепадом яркости левого изображения и сбросом в состояние "0" перепадом яркости правого изображения (фиг,2в). Длительность полученных импульсов равна диспаратности, а низкочастотная фильтрация позволяет выделить сигнал, пропорциональный полной диспаратности d (фиг,2г).

Сигнал полной диспаратности имеет форму короткого импульса, амплитуда которого пропорциональна диспаратности d, а длительность равна длительности яркостного перепада правого изображения, Этот сигнал получается путем подключения отфильтрованного импульса на выход блока 7 вычисления диспаратности в момент прихода яркостного перепада правого изображения, Параллельно происходит вычисление постоянной составляющей диспаратности (Ьл (фиг.2б). Для этого с второго входа второй

TB камеры 1 снимается сигнал, пропорциональный удаленности среднего плана У<, на

1б81936 который производится фокуси о.::, C третьего выхода второй ТВ камеры 2 с; "лается сигнал, пропорциональный фокусi-.ñìу расстоянию вариообъектива в данный момент. Оба сигнала поступают на первые вхо- 5 ды nepeoro 5 и второго 6 АЦП и преобразуются в цифровую форму, Затем сигнал Y подвергается функциональному преобразованию при помощи блока 8, в котором записана таблица функции 1/Y. Вы- 10 ходной сигнал с блока 8 перемножается с сигналом f, поступающим на второй вход первого блока 10 умножения, Выходной сигнал блока 10 умножается на постоянный коэффициент, пропорциональный базису 15 съемки В. Сигнал с выхода второго блока 12 умножения преобразуется в аналоговый с помощью ЦАП 11 и посгупает на второй вход блока 9 вычитания, ня первый вход которого поступает сигнал полной диспа- 20 ратности d, На выходе блока 9 вычитания получается переменная составляющая сигнала диспаратности Л d (фиг.2е).

Таким образом, на первом выходе устройства присутствует сигнал правого изо- 25 бражения стереопары, а на втором его выходе — двуполярный сигнал, равный диспаратности вертикальных границ сигналов стереопары, которь и позволяет синтезировать левое изображение стереопэры с 30 минимальным разрывом между конвергенцией и аккпмодацией, расположенное в предэкранном и зазкранном пространствах.

Формула изобретения 35 устройство формирования сигналов стереопары, содержащее первую и вторую телев, з; онные!т3) камеры, выход первой

TS к-;-. „:- .-:. = - овый д ".Фференциатор

;.одк..,эчен к .. 1у ;оду блока «ычисления r î арч ; первый выход второй

TR кзиеры ; — в,-эрой дифференци- тор подключен k о,.му .:,эду блока вычисления дисгаратнос ". о1 л и ч а ю щ е е с я 1ем, что, с целью ра=. рения функциональных возможностей путем формирования двух полярного сигнала диспаратности, введены постоянный за.:оминающий блок(ПЗБ), блок вычитания, ервый и второй блоки умножения, первь.й и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП), цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), причем второй выход второй ТВ камеры соединен с первым входом первого АЦП, выход которо о через постоянный запоминающий блок соединен с первым входом первого блокаумножения. выход которого подключен к первому входу второго блока умножения, третий выход второй ТВ камеры подключен к первому входу второго АЦП, выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, выход блока вычисления диспаратности подключен к первому входу блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, первый вход которого соединен с вь ходом второго блока умножения, вторые входы ЦАП, первого и второго АЦП являются входами для сигнала дискретизации. а второй вход второго блока умножения — входом для цифрового кода стереоскопического 6азиса, причем выходы первой TS камеры и блока вычитания являются соответственно первым и вторым выходами устройства.

1684936

Составитель А. Цветков

Редактор Л.Веселовская Техред M.Mîðãåíòàë Корректор М.Шароши

Заказ 3515 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101