Устройство регистрации импульсного изображения
Владельцы патента RU 2551895:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" (RU)
Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано для регистрации случайных однократных и импульсных изображений в телевизионных системах на основе координатно-чувствительного матричного видеодетектора с памятью, в частности, на матрице приборов с зарядовой связью. Устройство регистрации импульсного изображения содержит фоточувствительный блок на матрице приборов с зарядовой связью, синхрогенератор, формирователь времени задержки и селектор последней строки и дополнительно снабжено блоком адаптивного дискриминатора, вход которого подключен к информационному выходу фоточувствительного блока, а выход является информационным выходом устройства. Техническим результатом является повышение качества (точности и достоверности) импульсного изображения за счет введения в устройство адаптивного дискриминатора, который в реальном времени анализирует строчные видеосигналы кадра изображения по амплитуде и наклону вершины, формирует уровень дискриминации, обеспечивающий оптимальное отношение амплитуды видеосигнала к уровню дискриминации и осуществляет собственно адаптивную (следящую) дискриминацию видеосигнала. 3 ил.
Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано для регистрации случайных однократных и импульсных изображений в телевизионных системах на основе координатно-чувствительного матричного видеодетектора с памятью, в частности, на матрице приборов с зарядовой связью.
Известно устройство для регистрации импульсного изображения, которое содержит фоточувствительный блок, синхрогенератор, формирователь времени задержки и селектор последней строки, при этом первый выход синхрогенератора соединен с фоточувствительным блоком, а второй и третий выходы соединены соответственно с формирователем времени задержки и первым входом селектора последней строки, первый выход которого соединен с формирователем времени задержки, а второй выход соединен с синхрогенератором и фоточувствительным блоком, при этом выход формирователя времени задержки соединен со вторым входом селектора последней строки (Авторское свидетельство СССР №1354444, МПК H04N 5/30, опубл. 23.11.1987, авторы Дик П.А., Доморацкий Е.П., Краснюк А.А., Куликов Н.В., Стенин В.Я. - прототип).
Недостатком известного устройства (прототипа) является недостаточно точное и достоверное преобразование входного оптического изображения в выходное дискретное электронное. Это особенно критично при регистрации случайных однократных и импульсных изображений во время быстропротекающих динамических процессов, когда потеря каждого видеобита первичной информации может привести к значительному уменьшению точности и достоверности контроля или потере управления объектом (процессом).
Оптико-электронное преобразование является неискаженным, когда при равномерной засветке мишени видеодетектора считанные строчные видеосигналы по всему кадру изображения имеют одинаковые амплитуды. При дискриминации таких видеосигналов постоянным базовым уровнем поле кадра электронного изображения также будет равномерным.
Однако, вследствие технологического разброса чувствительности по полю кадра видеодетектора, неравномерности засветки его мишени или (и) старения, возможен различный наклон вершин строчных и кадровых сигналов, а также выбросы по их краям. Дискриминация таких видеосигналов постоянным уровнем приводит к искажению входной информации, при этом большему наклону вершины соответствует меньший диапазон возможной регулировки уровня дискриминации. При критическом соотношении наклона вершины и амплитуды рабочей части видеосигнала при любом постоянном уровне дискриминации происходит полная потеря исходной информации.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества (точности и достоверности) импульсного изображения путем формирования в реальном времени адаптивного (следящего) уровня дискриминации строчных видеосигналов.
Поставленная техническая задача решается тем, что устройство регистрации импульсного изображения, содержащее фоточувствительный блок на матрице приборов с зарядовой связью, синхрогенератор, формирователь времени задержки и селектор последней строки, согласно предложенному изобретению, дополнительно снабжено блоком адаптивного дискриминатора, вход которого подключен к информационному выходу фоточувствительного блока, а выход является информационным выходом устройства.
При этом блок адаптивного дискриминатора содержит высокочастотный фильтр, аналого-цифровой преобразователь, задатчик базового уровня дискриминации, два регистра, два арифметико-логических устройства, счетчик, преобразователь и компаратор, при этом выход высокочастотного фильтра соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с информационными входами регистров и первым входом компаратора, информационный выход первого регистра соединен с первыми входами арифметико-логических устройств, а информационный выход второго регистра соединен со вторым входом второго арифметико-логического устройства, информационный выход задатчика базового уровня дискриминации соединен со вторым входом первого арифметико-логического устройства, информационный выход которого соединен с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с первым выходом второго арифметико-логического устройства, второй выход которого соединен с первым входом преобразователя, второй вход которого соединен с первым выходом синхрогенератора, второй и третий выходы которого соединены соответственно со вторыми входами регистров, а четвертый выход соединен с третьим входом счетчика, четвертый вход которого соединен с выходом преобразователя, а информационный выход соединен со вторым входом компаратора
Техническим результатом, достижение которого обеспечивается реализацией всей заявляемой совокупности существенных признаков, является повышение качества (точности и достоверности) импульсного изображения за счет введения в устройство адаптивного дискриминатора, который в реальном времени анализирует строчные видеосигналы кадра изображения по амплитуде и наклону вершины, формирует уровень дискриминации, обеспечивающий оптимальное отношение амплитуды видеосигнала к уровню дискриминации и осуществляет собственно адаптивную (следящую) дискриминацию видеосигнала.
Сущность заявляемого изобретения поясняется рисунками, где
на фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства регистрации импульсного изображения (пунктиром показаны связи прототипа);
на фиг. 2 - функциональная электрическая схема блока адаптивного дискриминатора;
на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.
Устройство (фиг. 1) содержит фоточувствительный блок 1 на матрице приборов с зарядовой связью, синхрогенератор 2, формирователь времени задержки 3, селектор последней строки 4, блок адаптивного дискриминатора 5.
Блок адаптивного дискриминатора 5 предназначен для анализа строчных видеосигналов кадра изображения по амплитуде и наклону вершины, формирования уровня дискриминации, обеспечивающего оптимальное отношение амплитуды видеосигнала к уровню дискриминации и осуществления собственно адаптивной (следящей) дискриминации видеосигнала в реальном времени. Так как видеосигналы соседних строк в рабочей области кадра по углу наклона и амплитуде практически не отличаются, определение текущих значений уровня дискриминации строчных видеосигналов основано на рекурсивном принципе.
Блок адаптивного дискриминатора 5 (фиг. 2) содержит высокочастотный фильтр (ВЧФ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), задатчик базового уровня дискриминации (Уст. С), два регистра (РГ1) и (РГ2), два арифметико-логических устройства (АЛУ1) и (АЛУ2), счетчик (СТ), преобразователь (τ), компаратор (К), при этом выход высокочастотного фильтра (ВЧФ), соединен со входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выход которого соединен с информационными входами D регистров (РГ1) и (РГ2) и первым входом компаратора (К), информационный выход Q первого регистра (РГ1) соединен с первыми входами А арифметико-логических устройств (АЛУ1) и (АЛУ2), а информационный выход Q второго регистра (РГ2) соединен со вторым входом В второго арифметико-логического устройства (АЛУ2), информационный выход С задатчика базового уровня дискриминации (Уст. С) соединен со вторым входом С первого арифметико-логического устройства (АЛУ1), информационный выход которого соединен с первым входом D счетчика (СТ), второй вход "±1" которого соединен с первым выходом второго арифметико-логического устройства (АЛУ2), второй выход которого соединен с первым входом преобразователя (τ), второй вход которого Т соединен с первым выходом синхрогенератора, второй "Г1C" и третий "Г2С" выходы которого соединены соответственно со вторыми входами С регистров (РГ1) и (РГ2), а четвертый выход "ССИ" соединен с третьим входом V счетчика (СТ), четвертый вход С которого соединен с выходом τ преобразователя (τ), а информационный выход Q соединен со вторым входом компаратора (К).
Устройство работает следующим образом (фиг. 1 - фиг. 3). Сигнал, поступающий от фоточувствительного блока, пройдя через высокочастотный фильтр (ВЧФ), преобразуется в цифровую форму с помощью высокочастотного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и подается на регистры (РГ1) и (РГ2). Запись в регистры текущего значения сигнала осуществляется импульсами условных границ строки ПС и Г2С поступающими от синхрогенератора. Импульсы ПС формируются в начале строк, там, где уже нет выброса, но еще не должно быть информации, а импульсы Г2С - в конце строк, там, где уже не должно быть информации, но еще нет выброса. В результате на выходе регистра (РГ1) формируется число А, соответствующее уровню сигнала в начале строк, а на выходе регистра (РГ2) - число В, соответствующее уровню сигнала в конце строк. Арифметико-логическое устройство (АЛУ1) производит вычитание из числа А константы С, поступающей из задатчика базового уровня дискриминации (Уст. С), с помощью которой устанавливается требуемый уровень дискриминации. Арифметико-логическое устройство (АЛУ2) формирует разность чисел А-В, характеризующую наклон сигнала строки, а знак определяет направление наклона. Код с необходимым законом его изменения за время строки формируется на выходе счетчика (СТ):
N(t)=А-С-t/τ,
где t - текущее время строки, τ=Т/(А-В) - период следования импульсов, поступающих из преобразователя (τ) на счетный вход счетчика (СТ), зависящий от разности А-В; Т - опорный период следования импульсов, поступающих на вход преобразователя (τ) от синхрогенератора. Строчными синхроимпульсами ССИ в промежутках между строками на счетчике (СТ) устанавливается число N(t=0)=А-С. Если (А-В)>0, то на входе "±1" устанавливается уровень, при котором счетчик (СТ) работает в режиме вычитания, если (А-В)<0, то на этом входе устанавливается уровень, при котором счетчик (СТ) работает в режиме сложения. На его счетный вход С от преобразователя (τ) поступают импульсы с периодом повторения, зависящим обратно пропорционально от разности (А-В). Операция деления осуществляется преобразователем (τ). Код N(t) со счетчика (СТ), соответствующий следящему уровню, и код сигнала с аналого-цифрового преобразователя (АЦП) поступают на компаратор (К), на выходе которого формируется требуемый дискриминированный видеосигнал.
Изобретение может быть использовано для регистрации случайных однократных и импульсных изображений в ТВ-системах на основе координатно-чувствительного матричного видеодетектора с памятью, в частности, на матрице приборов с зарядовой связью.
Устройство регистрации импульсного изображения, содержащее фоточувствительный блок на матрице приборов с зарядовой связью, синхрогенератор, формирователь времени задержки и селектор последней строки, отличающееся тем, что дополнительно снабжено блоком адаптивного дискриминатора, вход которого подключен к информационному выходу фоточувствительного блока, а выход является информационным выходом устройства, при этом блок адаптивного дискриминатора содержит высокочастотный фильтр, аналого-цифровой преобразователь, задатчик базового уровня дискриминации, два регистра, два арифметико-логических устройства, счетчик, преобразователь и компаратор, при этом выход высокочастотного фильтра соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с информационными входами регистров и первым входом компаратора, информационный выход первого регистра соединен с первыми входами арифметико-логических устройств, а информационный выход второго регистра соединен со вторым входом второго арифметико-логического устройства, информационный выход задатчика базового уровня дискриминации соединен со вторым входом первого арифметико-логического устройства, информационный выход которого соединен с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с первым выходом второго арифметико-логического устройства, второй выход которого соединен с первым входом преобразователя, второй вход которого соединен с первым выходом синхрогенератора, второй и третий выходы которого соединены соответственно со вторыми входами регистров, а четвертый выход соединен с третьим входом счетчика, четвертый вход которого соединен с выходом преобразователя, а информационный выход соединен со вторым входом компаратора.
