Способ приема изображений
Владельцы патента RU 2279187:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" (RU)
ОАО "НПП "Прибор" (RU)
Изобретение относится к способам приема подвижных и неподвижных изображений. Техническим результатом является уменьшение погрешностей, связанных с перемещениями матриц, а также исключение считывания одних и тех же элементов изображения. Технический результат достигается тем, что осуществляют механическое смещение КМОП-матрицы с периодическим возвратом в начальную точку, при этом перемещение матрицы осуществляется в последовательности: вправо, вниз, влево и вверх (в исходное положение), каждый раз перемещаясь на величину элемента матрицы. Перед каждым смещением матрицы с нее считывают и записывают в запоминающее устройство информацию (изображение) по соответствующему адресу. Так как изображение записано последовательно строка за строкой, то при выведении этого изображения на устройство вывода не требуется дополнительная обработка изображения. 4 ил.
Изобретение относится к способам приема подвижных и неподвижных изображений (цифровые видеокамеры и фотокамеры, сканеры).
Известен способ приема изображения с помощью датчика (US, патент, 4652928, кл. H 04 N 3/14, 1988), заключающийся в том, что к линейной матрице светочувствительных элементов посредством управляющего элемента прилагают механические вибрации перпендикулярно линейной матрице. В результате механических колебаний через строчную развертку преобразователя каждый элемент матрицы последовательно формирует четыре отсчета, соответствующие четырем элементам изображения, расположенным в форме матрицы в пределах периода развертки, соответствующих одному периоду вибрации.
Недостатками способа-аналога являются сложность реализации и достижение четкости изображения только за счет удвоения шага элемента изображения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ приема и воспроизведения изображений (RU, патент, 2109409, кл. Н 04 N 3/14, 1998), заключающийся в том, что осуществляют механическое смещение матрицы светочувствительных элементов, изображение разбивают на равные окна, соответствующие числу элементов матрицы, изображение идентифицируют в памяти ОЗУ в виде блока записей, число записей равно числу пикселей в одном окне, смещение матрицы проводят попеременно в горизонтальном направлении на величину окна, а в вертикальном - на величину элемента изображения.
Недостатками способа-прототипа являются сложность реализации, потеря точности изображения из-за погрешностей, связанных с перемещениями матрицы, а также избыточное считывание одних и тех же элементов изображения.
Задачей данного изобретения является упрощение способа и уменьшение погрешностей, связанных с перемещениями, а также исключение считывания одних и тех же элементов изображения.
Патентуется способ приема изображений, включающий механическое смещение матрицы с периодическим возвратом в начальную точку, с идентификацией изображения в памяти запоминающего устройства, отличающийся тем, что матрицу выполняют по комплементарной технологии "металл - оксид - полупроводник" (КМОП-матрица), смещение КМОП-матрицы осуществляют в последовательности: вправо, вниз, влево и вверх в исходное положение, каждый раз перемещаясь на величину элемента матрицы, и перед каждым смещением матрицы с нее снимают изображение и записывают в запоминающее устройство по адресу
K+2(N-1)+((2M-2)+D)2L,
где N - номер элемента матрицы,
М - порядковый номер строки матрицы,
L - количество элементов в строке,
К и D зависят от порядкового номера перемещения матрицы, при этом К=1, D=0 в первоначальном состоянии матрицы, К=2, D=0 после первого перемещения матрицы, К=2, D=1 после второго перемещения матрицы, К=1, D=1 после третьего перемещения матрицы и К=1, D=0 после четвертого перемещения матрицы и возврата ее в исходное положение.
На фиг.1 приведена структурная схема устройства для реализации предложенного способа.
На фиг.2 приведена схема перемещений матрицы.
На фиг.3 представлена структура суммарного изображения, полученного в результате применения приведенного способа.
На фиг.4 показана последовательность записи изображения, полученного в результате применения способа в памяти запоминающего устройства.
Ниже приводим конкретный пример реализации способа приема изображений.
Устройство для реализации способа состоит из матрицы, выполненной по комплементарной технологии "металл - оксид - полупроводник" 1, шины 2, пьезодвигателя горизонтальных перемещений (ПГП) 3, пьезодвигателя вертикальных перемещений (ПВП) 4, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 5, микроконтроллера 6, запоминающего устройства (ЗУ) 7, буфера каскада ПВП 8, буфера каскада ПГП 9. Была использована КМОП-матрица с разрешением 800Х600 пикселей. В КМОП-матрице в плоскости Х и Y с шагом 9.9 мкм расположены светочувствительные элементы. С помощью ПГП и ПГВ матрица приводится в движение, причем схема ее перемещений, показанная на фиг.2, следующая: из исходного положения вправо, затем вниз, потом влево и обратно в исходное положение, каждый раз перемещаясь на величину элемента матрицы (9,9 мкм). Перед каждым перемещением с матрицы снимается изображение и записывается в ЗУ так, что информация с первой светочувствительной ячейки в первой строке матрицы записывается по адресу 1 в ЗУ, информация с второй ячейки записывается по адресу 1+2=3, информация с N светочувствительной ячейки первой строки матрицы записывается по адресу 1+2(N-1). После первого сдвига информация из N светочувствительной ячейки первой строки записывается в ЗУ по адресу 2+2(N-1). После второго перемещения матрицы информация с первой светочувствительной ячейки первой строки КМОП-матрицы записывается по адресу 2+2(N-1)+2L, где L - количество элементов в одной строке матрицы. После третьего перемещения матрицы информация с первой светочувствительной ячейки первой строки КМОП-матрицы записывается по адресу 1+2(N-1)+2L. Обобщенная формула нахождения адреса для любой светочувствительной ячейки КМОП матрицы в любой строке и при любом количестве сделанных перемещений выглядит следующим образом:
ad=K+2(N-1)+((2M-2)+D)2L,
где ad - адрес ячейки,
К - коэффициент, зависящий от порядкового номера перемещения (К=1 - в исходном состоянии и после третьего перемещения, К=2 - после первого и второго перемещения),
N - порядковый номер элемента матрицы в строке,
М - порядковый номер строки матрицы,
D - коэффициент, также зависящий от количества сделанных перемещений (D=1 - в исходном состоянии и после первого перемещения, D=2 - после второго и третьего перемещения),
L - количество элементов в строке.
Например, адрес третьего элемента КМОП-матрицы, находящегося в четвертой строке, и при двух сделанных перемещениях матрицы в ЗУ будет: ad=2+2(3-1)+((2×4-2)+2)2L=6+16L.
Таким образом, после всех сделанных перемещений матрицы и возврата ее в исходное положение структура суммарного снятого изображения будет иметь вид такой, как представлен на фиг.3, на этой фигуре прияты следующие обозначения: 1 - пиксели, отснятые, когда матрица находится в исходном состоянии, 2 - пиксели, отснятые после первого перемещения матрицы, 3 - пиксели, отснятые после второго перемещения матрицы, 4 - пиксели, отснятые после третьего перемещения матрицы. Разрешение суммарного изображения будет 3200Х2400 пикселей. В ЗУ информация записана последовательно строчка за строчкой так, как показано на фиг.4.
Данный способ, например, позволит реализовать видеокамеру (фотокамеру) с высоким разрешением и четким изображением, причем сама КМОП-матрица может иметь низкое разрешение, а так как это одно из самых дорогих и сложных устройств цифровой видеокамеры (фотокамеры), то стоимость самой видеокамеры (фотокамеры) с высоким разрешением будет значительно ниже.
Так как изображение записано последовательно строка за строкой, то при выведении этого изображения на устройство вывода (телевизор, монитор) не требуется дополнительная обработка этого изображения.
Способ приема изображений, включающий механическое смещение матрицы с периодическим возвратом в начальную точку, с идентификацией изображения в памяти запоминающего устройства, отличающийся тем, что матрицу выполняют по комплементарной технологии "металл-оксид-полупроводник" (КМОП-матрица), смещение КМОП-матрицы осуществляют в последовательности вправо, вниз, влево и вверх в исходное положение, каждый раз перемещаясь на величину элемента матрицы, и перед каждым смещением матрицы с нее снимают изображение и записывают в запоминающее устройство по адресу
K+2(N-1)+((2M-2)+D)2L,
где N - номер элемента матрицы;
М - порядковый номер строки матрицы;
L - количество элементов в строке;
К и D зависят от порядкового номера перемещения матрицы, при этом К=1, D=0 в первоначальном состоянии матрицы, К=2, D=0 после первого перемещения матрицы, К=2, D=1 после второго перемещения матрицы, К=1, D=1 после третьего перемещения матрицы и К=1, D=0 после четвертого перемещения матрицы и возврата ее в исходное положение.
