Способ рекурсивной фильтрации видеосигнала

Изобретение относится к телевизионной технике и ориентировано на прикладное использование метода рекурсивной фильтрации видеосигнала, например, в компьютеризированных интерферометрах для контроля оптических изделий путем анализа интерференционной картины (интерферограммы), в составе телевизионных камер на базе «кольцевых» фотоприемников, выполненных по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС). Техническим результатом является устранение избыточной полосы пропускания канала связи телекамеры с компьютером за счет использования для фотоприемника кристалла мишени в форме кругового кольца. Результат достигается тем, что кристалл фотоприемника (сенсора) телекамеры имеет форму кольца и содержит «кольцевую» мишень, «кольцевой» регистр сдвига и БПЗН, а линейки светочувствительных и линейки экранированных от света элементов одинаковой площади для этой «кольцевой» мишени расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число «кольцевых» строк и число пикселов в каждой «кольцевой» строке сенсора равно соответственно числу строк и числу пикселов в каждой строке матричного фотоприемника. 1 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к телевизионной технике и ориентировано на широкое прикладное использование метода рекурсивной фильтрации видеосигнала, например, в компьютеризированных интерферометрах для контроля оптических изделий путем анализа интерференционной картины (интерферограммы), в составе телевизионных камер на базе «кольцевых» фотоприемников, выполненных по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать способ рекурсивной фильтрации видеосигнала [1], заключающийся в том, что в телевизионной камере (телекамере) световой поток от интерференционной картины контролируемого объекта проецируют на мишень матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС) с организацией «строчный перенос», принудительно реализуют в фотоприемнике «длинное» и «короткое» накопление информационных зарядов в смежных кадрах, формируют на выходе фотоприемника мультиплексный сигнал изображения, формируют на выходе «видео» телекамеры мультиплексный телевизионный сигнал, который транслируют на вход «видео» компьютера, осуществляют в компьютере демультиплексирование видеосигнала путем выполнения в нем задержки входного мультиплексного телевизионного сигнала на кадр и реализации взвешенного суммирования прямого и задержанного видеосигналов за счет дистанционного выбора с компьютера для этой задержанной составляющей видеосигнала оптимальной длительности «короткой» экспозиции матрицы ПЗС в телекамере.

Предполагается, что матричный ПЗС-фотоприемник содержит на общем кристалле последовательно связанные между собой зарядовой связью прямоугольную фотоприемную область (мишень), в которой линейки светочувствительных элементов чередуются с линейками экранированных от света элементов, а также выходной регистр сдвига и блок преобразования «заряд-напряжение» (БПЗН).

Недостатком такого способа рекурсивной фильтрации видеосигнала является ограничение в выборе фотоприемника телекамеры матрицей ПЗС с организацией «строчный перенос», имеющей прямоугольную мишень. А это в конечном итоге является далеко неоптимальным выбором формы мишени сенсора применительно к кольцевому оптическому изображению сцены. Такая ситуация возникает при эксплуатации интерферометров, например, опубликованных в работе [2], когда при помощи матрицы ПЗС регистрируется интерферограмма оптического изделия, имеющего форму кругового цилиндра или кругового кольца.

Обоснованием этого утверждения служит необходимость иметь для фотоприемника большое число элементов (пикселов) по горизонтали и вертикали, т.е. высокой информационной емкости видеосенсора, которая является залогом получения приемлемой четкости телевизионного изображения. Но при этом значительная часть пикселов является бесполезной, т.к. не несет информации о сюжете, но принудительно используется при формировании видеосигнала, делая избыточной полосу пропускания канала связи телекамеры с компьютером.

Задачей изобретения является устранение избыточной полосы пропускания канала связи телекамеры с компьютером за счет использования для фотоприемника кристалла мишени в форме кругового кольца.

Известно устройство «кольцевого» фотоприемника на ПЗС [3], состоящего из связанных последовательно зарядовой связью фотоприемной области (мишени), которая имеет форму кругового кольца, «кольцевого» регистра сдвига и БПЗН, при этом линейки светочувствительных и линейки экранированных от света элементов, имеющих одинаковую площадь, этой «кольцевой» мишени расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число элементов в каждой «кольцевой» строке мишени одинаково и равно числу элементов в «кольцевом» регистре сдвига.

Фотоприемник (сенсор) обеспечивает «кольцевой» растр телевизионного изображения, а реализуемая в нем развертка может быть охарактеризована как «кольцевая» развертка видеосигнала по методу «кольцевой строчный перенос».

Важно отметить, что для формирования сигнала изображения в этом фотоприемнике принципиально может быть применен комплект интегральных микросхем, который используется для организации «прямоугольной» развертки в матрицах ПЗС строчного переноса того же информационного формата.

Поставленная задача в заявляемом способе рекурсивной фильтрации видеосигнала решается тем, что в телекамере оптическое изображение контролируемого объекта проецируют на мишень фотоприемника, изготовленного по технологии ПЗС и содержащего на общем кристалле последовательно связанные между собой зарядовой связью мишень, в которой линейки светочувствительных элементов чередуются с линейками экранированных от света элементов, а также выходной регистр сдвига и БПЗН; принудительно реализуют в фотоприемнике «длинное» и «короткое» накопление информационных зарядов в смежных кадрах; формируют на выходе фотоприемника мультиплексный сигнал изображения, формируют на выходе «видео» телекамеры мультиплексный телевизионный сигнал, который транслируют на вход «видео» компьютера; осуществляют в компьютере демультиплексирование видеосигнала путем выполнения в нем задержки входного мультиплексного телевизионного сигнала на кадр и реализации взвешенного суммирования прямого и задержанного видеосигналов за счет дистанционного выбора с компьютера для этой задержанной составляющей видеосигнала оптимальной длительности «короткой» экспозиции фотоприемника в телекамере, а согласно предлагаемому изобретению новый сенсор телекамеры состоит из связанных последовательно зарядовой связью мишени, имеющей форму кольца, «кольцевого» регистра сдвига и БПЗН, линейки светочувствительных и линейки экранированных от света элементов одинаковой площади для этой «кольцевой» мишени расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число «кольцевых» строк и число пикселов в каждой «кольцевой» строке нового сенсора равно соответственно числу строк и числу пикселов в каждой строке фотоприемника прототипа, а в компьютере выполняют электрическое вписывание изображения «кольцевого» кадра в прямоугольный растр компьютерного монитора.

Сопоставительный анализ с прототипом [1] показывает, что заявляемый способ отличается следующими признаками:

- условием осуществления действий по формированию в телекамере исходного видеосигнала, а именно: использованием вместо матричного ПЗС-фотоприемника с прямоугольной мишенью другого сенсора на ПЗС, имеющего «кольцевую» форму мишени;

- выполнением в компьютере нового действия по электрическому вписыванию изображения «кольцевого» кадра в прямоугольный растр видеомонитора.

Необходимо отметить, что новое действие реализуется в соответствии с компьютерной программой и реализуемого в ней алгоритма.

Совокупность известных и новых признаков не известна из уровня техники, поэтому заявляемый способ отвечает требованию новизны.

По техническому результату и методу его достижения предлагаемое техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ рекурсивной фильтрации видеосигнала; фиг. 2а - схемотехническая организация «кольцевого» фотоприемника на ПЗС; на фиг. 2б - организация «кольцевого» ПЗС-фотоприемника по фиг. 2а с внесенными в нее топологическими изменениями; на фиг. 3 - структурная схема датчика телевизионного сигнала, входящего в состав телекамеры; на фиг. 4 - иллюстрация процесса антиблюмингового стока в фотоприемнике ПЗС; на фиг. 5 - пример выполнения электрической схемы коммутатора в составе телекамеры; на фиг. 6, по данным [4, с. 19], представлена структурная схема БПЗН с организацией «плавающая диффузионная область»; на фиг. 5 изображена эпюра возможного сигнала управления для БПЗН в «кольцевом» фотоприемнике, выполненном по фиг. 2б; на фиг. 8 показан внешний вид возможной тест-таблицы, предназначенной для оценки эффекта рекурсивной фильтрации видеосигнала; на фиг. 9 приведена постановка задач по выполнению функциональных действий в компьютере, реализуемых программным путем, которые необходимы для осуществления заявляемого способа рекурсивной фильтрации видеосигнала; на фиг. 10 - иллюстрация поставленной задачи по электрическому вписыванию изображения «кольцевого» кадра в прямоугольный растр компьютерного монитора.

Устройство на фиг. 1 содержит на передающей стороне телекамеру в позиции 1, состоящую из последовательно расположенных и оптически связанных объектива 1-1 и датчика 1-2 телевизионного сигнала, а также RS-триггера 1-3, селектора 1-4 синхроимпульсов, счетчика-делителя 1-5 и коммутатора 1-6, на приемной стороне - компьютер в позиции 2, а между сторонами - линию связи в позиции 3, причем выход «Видео» датчика 1-2, являющийся выходом «Видео» телекамеры, подключен к входу селектора 1-4 синхроимпульсов, выход которого подключен к тактовому входу RS-триггера 1-3 и соответственно к входу последовательно соединенных счетчика-делителя 1-5 и коммутатора 1-6, первый управляющий вход которого, соединенный с первым управляющим входом датчика 1-2, подключен к прямому выходу RS-триггера 1-3; второй управляющий вход датчика 1-2 подключен к выходу коммутатора 1-6, второй управляющий вход которого, а также S-вход и R-вход RS-триггера 1-3 являются входами «Управление» телекамеры, которые через жилы кабеля линии связи 3 подключены к соответствующим выходам сигналов управления «Пуск» и «Стоп» на компьютере 2; выход мультиплексного видеосигнала с выхода «Видео» телекамеры транслируется по жиле кабеля линии связи 3 на вход «Видео» компьютера 2.

На фиг. 1 позицию 4 занимает тест-таблица, при помощи которой осуществляется проверка работоспособности и тестирование устройства.

Датчик 1-2 телевизионного сигнала выполнен на основе «кольцевого» фотоприемника на ПЗС (см. фиг. 2а) по структурной схеме, которая представлена на фиг. 3.

Датчик 1-2 состоит из «кольцевого» фотоприемника 1-2-1 и блока 1-2-2 «кольцевой» развертки и формирования мультиплексного телевизионного сигнала. В свою очередь блок 1-2-2 содержит в своем составе временной контроллер 1-2-2-1, сигнальный процессор 1-2-2-2, первый преобразователь уровней (ПУ) 1-2-2-3 и второй ПУ 1-2-2-4. Первый и второй управляющие ходы временного контроллера 1-2-2-1 являются соответствующими управляющими входами и для датчика 1-2.

«Кольцевой» фотоприемник 1-2-1 (см. фиг. 2а) реализует «кольцевую» развертку зарядового изображения на фотоприемной области 1-2-1-1 с последующим поэлементным считыванием зарядовых пакетов в «кольцевом» регистре сдвига 1-2-1-2 и формированием на выходе БПЗН 1-2-1-3 напряжения видеосигнала в аналоговой форме. При этом в интервале прямого хода по кадру происходит процесс накопления зарядовых пакетов пропорционально освещенности сюжета в светочувствительных пикселах мишени 1-2-1-1. В течение кратковременного промежутка последующего интервала обратного хода кадровой развертки открывается фотозатвор, и заряды всех «кольцевых» строк, участвовавших в накоплении, переносятся (за один шаг поворота) в экранированные от света пикселы, расположенные на той же области 1-2-1-1. Затем фотозатвор закрывается и в новом кадровом цикле на мишени выполняется накопление другой зарядовой «картины», а накопленные в предыдущем кадре зарядовые пакеты в радиальных направлениях переносятся на периферию кристалла фотоприемника, загружая в интервале обратного хода строчной развертки новыми зарядами «кольцевой» регистр 1-2-1-2.

«Кольцевой» фотоприемник 1-2-1 снабжен на мишени электронным затвором, выполняющим электронную регулировку чувствительности путем управления временем накопления зарядовых носителей в течение кадрового периода. По сути, электронный затвор является затвором антиблюминговой (стоковой) области GA, технологически выполненной на мишени сенсора на ПЗС, как показано на фиг. 4.

Если на затвор GA подается высокий уровень импульсного смещения, потенциальный барьер снимается, затвор открывается, а на мишени исключается процесс накопления фотоэлектронов. Носители зарядов, не задерживаясь в потенциальных ямах под фазными электродами, например под шинами Ф2Н при трехфазной организации переноса, устремляются в более глубокие ямы, создаваемые потенциалом DA стоковой области, а далее рекомбинируют в подложку фотоприемника (см. фиг. 4б).

Когда на затвор GA подается нижний уровень импульсного смещения, закрывая его, реализуется режим накопления с сокращенным внутри кадра временем сбора носителей (см. фиг. 4а).

Для датчика 1-2, как и для его прототипа в [1], необходимым условием для работы является наличие первого и второго управляющих входов. Если необходимо включить автоматическую регулировку времени накопления (АРВН), нужно подать на первый управляющий вход датчика 1-2 сигнал логического нуля. Для переключения датчика 1-2 в режим ручного управления временем накопления необходимо поступление на этот вход сигнала логической единицы.

Второй управляющий вход датчика 1-2 образуют три вывода (1, 2 и 3), на которые подаются электрические смещения. Для работы в режиме АРВН эти выводы должны «висеть в воздухе», т.к. на них с помощью высокоомных резистивных делителей поданы соответствующие потенциалы в диапазоне 1,3-3,5 Вольт. Когда необходимо переключение восьми значений фиксированных экспозиций в диапазоне от 10 мкс до 10 мс, то на них должны быть поданы кодовые комбинации из нулей («0») и единиц («1»), указанные в табл. 1.

Отметим, что комбинация «000» определяет самую короткую длительность накопления, а комбинация «111» - самую длинную. Установка всех этих кодовых комбинаций выполняется в коммутаторе 1-6.

Возможная электрическая схема блока 1-6 (см. фиг. 5) содержит первый элемент «И» 1-6-1, второй элемент «И» 1-6-2, третий элемент «И» 1-6-3, первый элемент «ИЛИ» 1-6-4, второй элемент «ИЛИ» 1-6-5, третий элемент «ИЛИ» 1-6-6, первый коммутатор 1-6-7, второй коммутатор 1-6-8 и третий коммутатор 1-6-9. Необходимая кодовая комбинация, определяющая длительность экспозиции фотоприемника телекамеры 1, устанавливается на компьютере 2 и транслируется в ТТЛ-уровнях по линии связи 3 на вторые входы элементов «ИЛИ» 1-6-4, 1-6-5 и 1-6-6. Этот же двоичный код на выходе коммутаторов 1-6-7, 1-6-8 и 1-6-9 является выходом для блока 1-6. Отметим, что в исходном (начальном) состоянии блока 1-6 на его входе кода присутствует логическая комбинация «000».

Если на входы разрешения коммутаторов 1-6-7, 1-6-8 и 1-6-9 будет подан низкий логический уровень, тогда, независимо от состояния на входах элементов «И» 1-6-1, 1-6-2, 1-6-3 и кодовой комбинации на входе, выходы коммутаторов будут изолированы от входов.

Тест-таблица 4, представленная на фиг. 8, выполнена на бумаге и установлена на вибростенде, обеспечивающем вибрационные смещения в плоскости, параллельной плоскости мишени фотоприемника датчика 1-2.

Таблица 4 содержит расходящиеся в радиальных от центра направлениях черные штрихи, имеющие форму трапеции. Два белых треугольника таблицы являются реперами, позволяющими осуществить оператору настроечную операцию по оптическому вписыванию «кольцевого» теста в компьютерный монитор, имеющий формат экрана 4:3 или 16:9.

Объектив 1-1, RS-триггер 1-3, селектор 1-4 синхроимпульсов и счетчик-делитель 1-5 по схемотехническому выполнению не отличаются от аналогичных блоков прототипа [1].

Добавим, что RS-триггер 1-3 является тактируемым триггерным устройством RS-типа с высоким активным уровнем на входах управления.

Селектор 1-4 синхроимпульсов предназначен для выделения из композитного видеосигнала на входе сигнала синхронизации приемника (ССП) с последующим формированием на выходе кадрового синхронизирующего импульса (КСИ).

Счетчик-делитель 1-5 предназначен для выполнения деления частоты импульсов КСИ на два (с 50 Гц до 25 Гц) при осуществляемой прогрессивной развертке видеосигнала.

Следует отметить, что предлагаемый на фиг. 2а «кольцевой» фотоприемник имеет особенность, которая заключается в следующем.

Величина разрешающей способности этого фотоприемника в пределах кадра является переменной величиной, которая изменяется в сторону уменьшения по направлению к внешней периферии сенсора из-за увеличивающейся величины зазора между его светочувствительными элементами (пикселами), имеющими одинаковый показатель по геометрической площади.

Выравнивание разрешающей способности изображения, формируемого сенсором, с целью повысить качество рекурсивной фильтрации видеосигнала можно достичь, если внести определенные топологические изменения в ее схемотехническую организацию, как показано на фиг. 2б.

Здесь площадь светочувствительных элементов и соответственно площадь экранированных элементов на «кольцевой» мишени сенсора от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь пиксела «кольцевого» регистра сдвига.

Но при этом период импульсов Tr на управляющем входе БПЗН сенсора, обеспечивающий поэлементный сброс напряжения формируемого видеосигнала, в течение каждой строки должен быть не постоянной величиной, равной по величине параметру Tp, как для фотоприемника, реализованного в соответствии с фиг. 2а, а определяться из соотношения:

где Tp - период считывания элемента в фотоприемнике;

nm - коэффициент, целое число, величина которого для текущей строки считывания в фотоприемнике равна отношению:

где Δ1 - площадь светочувствительного элемента для первой строки считывания в фотоприемнике;

Δm - площадь светочувствительного элемента для текущей строки считывания в фотоприемнике.

Эпюра выходного сигнала Tr, необходимая для этого фотоприемника, представлена на фиг. 7. Предполагается, что фотоприемник 1-2 содержит n «кольцевых» строк. На этой диаграмме первая строка обозначена как Тс1, а последняя строка - как Tcn.

Управляющие импульсы имеют положительную полярность, малую (короткую) длительность и различный период следования в пределах каждой из «кольцевых» строк.

Период управляющих импульсов для первой «кольцевой» строки обозначен Tr1, а период управляющих импульсов для последней «кольцевой» строки - Tr n.. Период Tr1 является самым малым и равен периоду считывания элемента Тр, а период считывания Tr n. - самым большим, который равен nTr.

В результате для всех строк этого фотоприемника обеспечивается одинаковая по полю площадь считывающей апертуры при различной от строки к строке площади электродов светочувствительных элементов сенсора.

В физическом плане управление апертурой осуществляется за счет суммирования зарядовых пакетов в соседних элементах каждой текущей «кольцевой» строки сенсора до выполнения процедуры преобразования «заряд-напряжение». Поэтому это зарядовое сложение не может быть дополнительным источником шумов для видеосигнала на выходе телевизионной камеры.

На практике данный «механизм» управления может быть осуществлен в блоке управления апертурой (БФА) 1-2-2-5, как показано на фиг. 3.

Очевидно, что устройство БФА 1-2-2-5 может быть реализовано с использованием классического набора технических средств (логических элементов) цифровой электроники, а может быть выполнено в составе временного контроллера 1-2-2-1 блока 1-2-2 «кольцевой» развертки датчика 1-2 телевизионного сигнала.

Приведенная на фиг. 9 постановка задач по выполнению функциональных действий в ЭВМ, реализуемых программным путем, которые необходимы для осуществления заявляемого способа рекурсивной фильтрации видеосигнала является, по сути, функциональной схемой платы видео, которая устанавливается в свободный PCI-слот на материнской плате стационарного компьютера или в mini PCI-слот ноутбука. При разработке платы видео должно быть выполнено главное и обязательное условие, а именно: она должна быть согласована по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной компьютера.

На вход «Видео» платы поступает аналоговый мультиплексный видеосигнал «кольцевого» кадра с телекамеры, а на выходе «Видео» платы формируется рекурсивно отфильтрованный цифровой видеосигнал прямоугольного кадра, предназначенный для воспроизведения на экране компьютера и записи на его жесткий диск.

В нашем примере на плате видео при непосредственном участии компонентов материнской платы выполняются следующие сигнальные операции:

- Аналого-цифровое преобразование (АЦП) входного видеосигнала;

- Задержка цифрового видеосигнала на 20 мс;

- Взвешенное суммирование прямого и задержанного видеосигналов;

- Формирование для телекамеры управляющего трехразрядного двоичного сигнала «Код экспозиции»;

- Формирование для телекамеры управляющих однократных импульсов «Пуск» и «Стоп»;

- Электрическое вписывание «кольцевого» кадра в прямоугольный растр компьютерного монитора.

Команды для управления телекамерой и для реализации взвешенного суммирования видеосигналов выполняются с клавиатуры компьютера и/или с компьютерной мыши.

Необходимо отметить, что операция задержки цифрового видеосигнала и операция взвешенного суммирования прямого и задержанного цифровых видеосигналов выполняются на плате видео при условии, когда с компьютера на телекамеру подана команда «Пуск». В исходном состоянии или при возврате телекамеры в исходное состояние командой «Стоп» с компьютера операции задержки и суммирования на плате видео блокируются, а выходным сигналом «Видео» платы становится видеосигнал «прямоугольного» кадра, получивший только аналого-цифровое преобразование.

Заметим, что в компьютерной программе по реализации электрического вписывания «кольцевого» кадра в прямоугольный растр монитора должно быть реализовано соблюдение последовательности передачи телевизионных строк, как показано на фиг. 10.

Заявляемый способ рекурсивной фильтрации видеосигнала осуществляется следующим образом.

Воспользуемся структурной схемой устройства, изображенной на фиг. 1, где фотоприемником датчика 1-2 является «кольцевой» сенсор в соответствии с фиг. 2а.

Предположим, что тест-таблица 4, расположенная в поле зрения телекамеры 1, находится в идеально статическом положении, т.е. вибростенд выключен. При этом допустим, что импульсы внешнего управления для телекамеры (импульсы «Пуск» и «Стоп») отсутствуют, т.е. на всех входах «Управление» присутствуют логические «0». Сама же телекамера работает в режиме прогрессивной развертки, а освещенность контролируемого теста 4 позволяет установить время накопления «кольцевого» фотоприемника на ПЗС, обеспечивающее получение видеосигнала с максимальным отношением сигнал/шум.

Тогда автоматическая регулировка времени накопления (АРВН) фотоприемника в датчике 1-2 установит максимальную величину текущей экспозиции, т.е. длительность накопления зарядов составит 10000 мкс. При этом селектор 1-4 синхроимпульсов выделяет на выходе кадровые импульсы с периодом Tn, а счетчик-делитель 1-5 выполняет деление входной частоты на два, формируя на выходе меандр с периодом .

Пусть вибростенд тест-таблицы 4 включен, а на объекте контроля возникает низкочастотное механическое воздействие. Тогда в формируемом видеосигнале неизбежно появляется смаз, а в наблюдаемом с экрана монитора компьютера 2 изображении заметно ухудшается его качество за счет снижения отношения сигнал/шум.

Для выполнения задачи изобретения на S-вход RS-триггера 1-3 телекамеры с компьютера подается импульс «Пуск» положительной полярности.

В момент совпадения высокого уровня этого импульса с высоким уровнем кадровых синхроимпульсов на его тактовом входе состояние триггера изменяется. На прямом выходе триггера 1-3 устанавливается сигнал логической «1».

Последний подается на первый управляющий вход блока 1-6 и на первый управляющий вход датчика 1-2. Поэтому схема АРВН в датчике 1-2 отключается, а его второй управляющий вход оказывается подключенным к выходу блока 1-6.

Отметим, что независимо от этой коммутации селектор 1-4 синхроимпульсов продолжает выделять на выходе кадровые импульсы, а на выходе счетчика-делителя 1-5 формируются импульсы с периодом .

При подключении второго управляющего входа датчика 1-2 к выходу блока 1-6 на этом входе на время действия низкого уровня меандра импульсов с выхода блока 1-5 устанавливается логическая комбинация «000», обеспечивающая длительность кадрового накопления зарядов в фотоприемнике, равной 10 мкс - (см. табл. 1). Когда же с выхода блока 1-5 будет подан высокий уровень меандра импульсов, тогда на это время на втором управляющем входе датчика 1-2 установится логическая комбинация «111», гарантирующая время накопления матрицы ПЗС 10000 мкс - (см. табл. 1).

Благодаря этому датчик 1-2, а, следовательно, и телекамера 1, формирует «кольцевой» мультиплексный сигнал изображения, смежные кадры которого являются «длинными» и «короткими» видеосигналами в соответствии с режимом накопления зарядов в фотоприемнике.

Этот мультиплексный видеосигнал поступает по линии связи 3 на вход «Видео» платы видео, установленной в разъем расширения на материнской плате компьютера 2. Т.к. блокировка снята, плата видео реализует возложенные на нее функции АЦП, задержки и взвешенного суммирования.

Следует подчеркнуть, что взвешенное суммирование видеосигналов здесь осуществляется не за счет уменьшения амплитуды задержанной составляющей сигнала изображения, накопленного в течение кадра (полукадра), а путем выбора для этой составляющей укороченной длительности экспонирования фотозарядов (в нашем примере, равной ).

При необходимости возвращения телекамеры в исходный режим работы следует подать с компьютера импульс «Стоп» положительной полярности на вход R-вход RS-триггера 1-3. При совпадении высокого уровня этого импульса с высоким уровнем тактовых импульсов (КСИ) состояние триггера изменяется. На прямом выходе RS-триггера 1-3 установится сигнал логического «0», а в датчике 1-2 будет восстановлено функционирование схемы АРВН. Одновременно на первом информационном входе взвешивающего сумматора гарантируется отсутствие видеосигнала, а на его выход будет транслироваться со второго информационного входа текущий видеосигнал «кольцевого» кадра датчика 1-2 в цифровом виде.

Пусть теперь в качестве сенсора датчика 1-2 используется фотоприемник в соответствии с фиг. 2б. Тогда за счет выравнивания разрешающей способности сенсора в пределах «кольцевого» кадра будет достигнуто дополнительное повышение качества рекурсивной фильтрации видеосигнала.

В настоящее время все блоки структурной схемы устройства, реализующего настоящий способ, освоены отечественной промышленностью. Поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2507706. МПК H04N 7/18. Способ формирования сигнала изображения интерферограмм. / В.М. Смелков // Б.И. - 2014. - №5.

2. Еськова Л.М., Гаврилин Д.А. Компьютерные методы контроля оптики. Методические указания к лабораторному практикуму. Санкт-Петербург. Издательство Санкт-Петербургского государственного университета ИТМО, 2004.

3. Патент РФ №2545519. МПК H04N 7/00. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения и организация фотоприемника для его реализации. // В.М. Смелков // Б.И. - 2015. - №10.

4. Хромов Л.И., Лебедев Н.В., Цыцулин А.К., Куликов А.Н. Твердотельное телевидение. - «Радио и связь», 1986.

1. Способ рекурсивной фильтрации видеосигнала, заключающийся в том, что в телекамере оптическое изображение контролируемого объекта проецируют на мишень матричного фотоприемника, изготовленного по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС) и содержащего на общем прямоугольном кристалле последовательно связанные между собой зарядовой связью мишень, в которой линейки светочувствительных элементов чередуются с линейками экранированных от света элементов, а также выходной регистр сдвига и блок преобразования «заряд - напряжение» (БПЗН); принудительно реализуют в фотоприемнике «длинное» и «короткое» накопление информационных зарядов в смежных кадрах; формируют на выходе фотоприемника мультиплексный сигнал изображения, формируют на выходе «видео» телекамеры мультиплексный телевизионный сигнал, который транслируют на вход «видео» компьютера; осуществляют в компьютере демультиплексирование видеосигнала путем выполнения в нем задержки входного мультиплексного телевизионного сигнала на кадр и реализации взвешенного суммирования прямого и задержанного видеосигналов за счет дистанционного выбора с компьютера для этой задержанной составляющей видеосигнала оптимальной длительности «короткой» экспозиции фотоприемника в телекамере, отличающийся тем, что кристалл фотоприемника (сенсора) телекамеры имеет форму кольца и содержит «кольцевую» мишень, «кольцевой» регистр сдвига и БПЗН, а линейки светочувствительных и линейки экранированных от света элементов одинаковой площади для этой «кольцевой» мишени расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число «кольцевых» строк и число пикселов в каждой «кольцевой» строке сенсора равно соответственно числу строк и числу пикселов в каждой строке матричного фотоприемника, а в компьютере выполняют электрическое вписывание изображения «кольцевого» кадра в прямоугольный растр компьютерного монитора.

2. Способ рекурсивной фильтрации по п. 1, отличающийся тем, что площадь светочувствительных элементов и соответственно площадь экранированных элементов на «кольцевой» мишени сенсора от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь пиксела «кольцевого» регистра сдвига, при этом период импульсов Tr на управляющем входе БПЗН сенсора, обеспечивающий поэлементный сброс напряжения формируемого видеосигнала, определяется из соотношения:

где Тр - период считывания элемента в фотоприемнике;

nm - коэффициент, целое число, величина которого для текущей строки считывания в фотоприемнике равна отношению:

где Δ1 - площадь светочувствительного элемента для первой строки считывания в фотоприемнике;

Δm - площадь светочувствительного элемента для текущей строки считывания в фотоприемнике.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству формирования изображения, операции которого отличаются для случая формирования изображения яркого объекта и для случая формирования изображения темного объекта.

Изобретение относится к съемочной камере c модульным расположением печатных плат, например, для использования в транспортных средствах. Технический результат заключается в быстром приспособлении новых версий съемочной камеры, имеющих индивидуальный функциональный диапазон съемочной камеры, приспособленный к требованиям потребителя.

Изобретение относится к устройству захвата изображения, способному передавать захваченное изображение на внешнее устройство, и, в частности, настоящее изобретение относится к методу наложения информации, такой как, например, изображение, на захваченное изображение.

Изобретение относится к устройству формирования изображений, такому как цифровая фотокамера и цифровая видеокамера. Техническим результатом является обеспечение устройства формирования изображений, допускающего простое сравнение снятого изображения и изображения объекта при отслеживании.

Изобретение относится к системе отопления в железнодорожных вагонах. Субоптимальная энергетическая система содержит теплогенерирующий блок с первичной обмоткой переменного тока, являющийся объектом управления.

Изобретение относится к устройству захвата изображения, способному передавать захваченное изображение на внешнюю сторону, и, в частности, к способу наложения информации, такой как изображение или подобное на захваченное изображение.

Изобретение относится к телевизионной технике. Техническим результатом является увеличение разрешающей способности телевизионной системы с дискретным преобразователем изображения.

Устройство для съемки изображения обеспечивает автоматическое обнаружение фокуса, используя первую информацию о позициях формирования изображения, которую получают путем выполнения, с использованием первых весов, суммирования со взвешиванием для информации, касающейся позиций формирования изображения, где указанная информация соответствует разным пространственным частотам.

Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению цветного изображения, которое выполняется при помощи трех датчиков видеосигнала основных цветов (R, G, В) в области, близкой к полусфере, т.е.

Изобретение относится к панорамному видеонаблюдению «день - ночь», которое выполняется в вечернее и/или в ночное время суток телевизионно-компьютерной системой кругового обзора в области, близкой к полусфере, т.е.

Изобретение относится к бортовому устройству. Бортовое устройство содержит модуль обнаружения накоплений, модуль выбора и модуль определения удаления. Модуль обнаружения накоплений обнаруживает накопление, оседающее на фотографической линзе, из фотографического изображения, выводимого из бортовой камеры. Модуль выбора выбирает модуль удаления накоплений, применяющий первый способ. Модуль определения удаления выполняет определение на основе фотографического изображения в отношении того, удалено или нет накопление с фотографической линзы с помощью операции удаления, выполняемой посредством модуля удаления накоплений, применяющего первый способ. Если модуль определения удаления определяет то, что накопление не удалено с фотографической линзы, модуль выбора выбирает модуль удаления накоплений, применяющий второй способ, отличающийся от модуля удаления накоплений, применяющего первый способ, на основе числа раз, когда операция удаления выполнена посредством активации модуля удаления накоплений, применяющего первый способ. Достигается оптимальная мойка фотографической линзы бортовой камеры. 5 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению для технологического контроля внутренней поверхности труб и трубопроводов большого диаметра. Контроль осуществляется компьютерной системой при помощи монохромной (черно-белой) телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, которая принудительно подсвечивается для получения оптимальной чувствительности изображения. Технический результат - повышение чувствительности изображения. 5 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению для технологического контроля внутренней поверхности труб и трубопроводов большого диаметра. Контроль осуществляется компьютерной системой при помощи монохромной (черно-белой) телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, которая принудительно подсвечивается для получения оптимальной чувствительности изображения. Технический результат - повышение чувствительности изображения. 5 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению для технологического контроля внутренней поверхности труб и трубопроводов большого диаметра. Контроль осуществляется компьютерной системой при помощи монохромной или цветной телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, с принудительной подсветкой. Технический результат - обеспечение оптимальной чувствительности изображения с одновременным повышением скорости выполнения процесса контроля и его упрощением. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению для технологического контроля внутренней поверхности труб и трубопроводов большого диаметра. Контроль осуществляется компьютерной системой при помощи монохромной или цветной телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, с принудительной подсветкой. Технический результат - обеспечение оптимальной чувствительности изображения с одновременным повышением скорости выполнения процесса контроля и его упрощением. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Подъемное устройство для высоко установленного оборудования, которое включает в себя основной корпус, расположенный на заданной высоте и содержащий полый барабан, вокруг которого намотан трос, и приводной двигатель, установленный с возможностью выдачи вращательного усилия на барабан, подвижный корпус, подвешенный на тросе и содержащий узел для соединения с оборудованием, соединительный узел, расположенный в нижней части основного корпуса и содержащий вмещающую структуру с открытой нижней частью для соединения с подвижным корпусом, и фиксатор, установленный во вмещающей структуре, чтобы фиксировать подвижный корпус. Устройство содержит также верхний контактный участок и нижний контактный участок, расположенные соответственно в основном корпусе и подвижном корпусе так, чтобы контактировать друг с другом при поднятии и соединении подвижного корпуса с основным корпусом в результате наматывания троса. Барабан расположен так, чтобы располагаться внизу в основном корпусе, причем трос, разматываемый с барабана, проходит через полость барабана и соединен с подвижным корпусом, и при соединении основного корпуса с подвижным корпусом верхний контактный участок и нижний контактный участок контактируют друг с другом в полости барабана. Изобретения обеспечивают устранение колебаний оборудования. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к панорамному наблюдению, которое выполняется при помощи цветной телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, т.е. в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места. Техническим результатом является выравнивание разрешающей способности изображения телевизионной камеры. Результат достигается тем, что в состав телевизионной камеры цветного изображения для панорамного компьютерного наблюдения введен блок формирования апертуры (БФА), информационный вход которого подключен к выходу импульсов сброса блока «кольцевой» развертки, синхронизирующий вход БФА - к соответствующему выходу блока «кольцевой» развертки, а выход БФА - ко второму управляющему входу блока «кольцевой» развертки, при этом площадь светочувствительных элементов на мишени фотоприемника, совпадающая с площадью соответствующих «окон» мозаичного цветного фильтра, и площадь соответствующих экранированных элементов на мишени фотоприемника от строки к строке различна, увеличиваясь в направлении вдоль «кольцевой» строки по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь пиксела его «кольцевого» регистра. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к панорамному телевизионному сканированию, которое выполняется компьютерной системой при помощи телевизионной камеры цветного изображения на основе «кольцевого» фотоприемника, изготовленного по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС). Техническим результатом является выравнивание разрешающей способности изображения телевизионной камеры. Результат достигается тем, что введен блок формирования апертуры (БФА), информационный вход которого подключен к выходу импульсов сброса блока «кольцевой» развертки, синхронизирующий вход БФА - к соответствующему выходу блока «кольцевой» развертки, а выход БФА - ко второму управляющему входу блока «кольцевой» развертки. При этом площадь светочувствительных элементов на мишени фотоприемника, совпадающая с площадью соответствующих «окон» мозаичного цветного фильтра, и площадь соответствующих экранированных элементов на мишени фотоприемника от строки к строке различна, увеличиваясь в направлении вдоль «кольцевой» строки по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь пиксела его «кольцевого» регистра. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области обнаружения трехмерных объектов и капель воды. Технический результат – обеспечение обнаружения капель воды и повышение точности обнаружения трехмерных объектов. Устройство обнаружения капель воды содержит: средство захвата изображений, имеющее фотографическую оптическую систему, для захвата изображения предварительно определенной области; и средство обнаружения капель воды для задания произвольной точки концентрации внимания в изображении, полученном средством захвата изображений, причем множество первых опорных точек внутри мнимой окружности с предварительно определенным радиусом имеют точку концентрации внимания в качестве своего центра, и множество вторых опорных точек соответствуют первым опорным точкам за пределами мнимой окружности, обнаружения информации краев между первыми опорными точками и вторыми опорными точками и оценки степени округлости линий краев из информации краев, посредством этого обнаруживая каплю воды, прилипшую к фотографической оптической системе. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 37 ил.

Изобретение относится к устройствам формирования изображения. Техническим результатом является устранение излишней яркости при формировании изображения с широким динамическим диапазоном. Результат достигается тем, что устройство формирования изображения, которое осуществляет связь с внешним устройством через сеть, включает в себя: блок формирования изображения; первый блок обработки изображения, выполненный с возможностью изменения, посредством обработки изображения, яркости захваченного изображения, выводимого из блока формирования изображения; второй блок обработки изображения, выполненный с возможностью изменения, посредством обработки изображения, которая отличается от обработки изображения, выполняемой посредством первого блока обработки изображения, яркости захваченного изображения, выводимого из блока формирования изображения; блок приема, выполненный с возможностью приема, от внешнего устройства через сеть, одиночной команды, в которой первая информация обработки изображения для управления работой первого блока обработки изображения и вторая информация обработки изображения для управления работой второго блока обработки изображения может быть описана; и блок управления, выполненный с возможностью управления первым блоком обработки изображения и вторым блоком обработки изображения в соответствии с командой, принятой посредством блока приема. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к телевизионной технике и ориентировано на прикладное использование метода рекурсивной фильтрации видеосигнала, например, в компьютеризированных интерферометрах для контроля оптических изделий путем анализа интерференционной картины, в составе телевизионных камер на базе «кольцевых» фотоприемников, выполненных по технологии приборов с зарядовой связью. Техническим результатом является устранение избыточной полосы пропускания канала связи телекамеры с компьютером за счет использования для фотоприемника кристалла мишени в форме кругового кольца. Результат достигается тем, что кристалл фотоприемника телекамеры имеет форму кольца и содержит «кольцевую» мишень, «кольцевой» регистр сдвига и БПЗН, а линейки светочувствительных и линейки экранированных от света элементов одинаковой площади для этой «кольцевой» мишени расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число «кольцевых» строк и число пикселов в каждой «кольцевой» строке сенсора равно соответственно числу строк и числу пикселов в каждой строке матричного фотоприемника. 1 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

Наверх