Способ формирования полутоновых изображений на экране электронно-лучевой трубки и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социалмстичееиих

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 955181

Ф

/ .г (61) Дополнительное к авт. синд-ау (22) Заявлено 08. 05. 80 (21) 2925317/18-24 (51)M. Кл.

С 09 В 1/06 с присоединением.заявки М

1Ъеуйарстеенный комитет

{23) Приоритет

Опубликовано 30-.08,82. Бюллетень № 32 ио делам нзобретеннй и открытий (5З) УДК681. 327.. 11,(088.8) Лата опубликования описании 02 09 82 (72) Авторы изобретения

A.Ì. Куперман и Л.А. Куперман

1-

Ордена Трудового Красного Знамени институт ф зиологии им. И. П, Павлова (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛУТОНОВЫХ

ИЗОБРАЖЕНИЙ HA ЭКРАНЕ ЭЛЕКТРОННО—

ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к вычислительной технике и.може быть использовано в качестве устр; .ств отображения зрительной информации для .психофизиологических исследований зрительной

5 системы.

Известен способ формирования тестирующих изображений во время их предьявлений испытуемому в управляемом эксперименте; при котором изображение формируют поточечно путем управления синхронно с разверткой мгновенным значением сигнала, модулирующего яркость луча электронно-лучевой труб ки (ЭЛТ) (1J.

Модулирующий яркость сигнал получают в результате преобразования сигнала на выходе УЦВМ иэ цифровой формы в аналоговую синхронно с разверткой изображения в ходе его предъявления 2о испытуемому, причем само тестирующее изображение и/или его контраст меня" ется в зависимости от реакций испытуемого на предшествующие тесты 111.

Для формирования этим способом дву.мерных изображений с широким пространственно-частотным спектром (до

30 циклов на градус ) и большим числом градацией яркости (дс 256) необходима УЦВМ и цифроаналоговые преобразователи с высоким быстродействием и пропускной способностью (порядка 10 бит в с). .Поэтому таким способом формируют только одномерные изображения, яркость которых меняется вдоль одного направления.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ формирования тестирующих изображений, при котором цифровое поточеч- ное управление яркостью, осуществляемой синхронно только с медленной составляющей развертывающего сигнала (вдоль оси Х), а составляющая моду-.. лирующего сигнала, синхронная с быстрой составляющей развертывающего сиг" нала (вдоль оси У), вводится в- анало"

955181 говой форме .путем умножения на медленную составляющую, полученную в результате цифроаналогового преобразования.

Отсутствие цифрового управления сигналом,модулирующим яркость вдоль 5 оси У, ограничивает класс формируе" мых в управляемом эксперименте тестирующих изображений, так как позволяет сформировать только одномерные изо бражения с плавным (гоуссовским) из- 10 менением яркости на границах кадра.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является устройство, содержащее блок уп" равления, цифроаналоговые преобразова-15 тели, генератор бланкирующих сигналов и генератор импульсов видеосинхронизации и модулирующего. сигнала..Коды, по-, ступающие на регистры через блок управления, преобразуются в напряжение. у0

Выходы преобразователей код-аналог соединены с генератором бланкирующего сигнала. Этот сигнал "гасит" луч в соответствующие моменты времени и на телевизионном экране формируется дв>х-25 тоновое изображение (2).

Устройство формирует только прямоугольные изображения, имеющие две градации яркости.

Цель изобретения - расширение области применения способа за с4ет обес- печения формирования полутоновых изображений с переменным двумерным пространственным частотным спектром.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу формирования полутоновых изображений на экране электронно-лучевой трубки, заключающемуся в формировании сигнала управления яркостью входным сигналом, меняющимся синхронно с медленной составляющей равзертки, формируют модулирующий сигнал, соответствующий базисным функциям пространственного частотного спектра изображения и их весам, и модулируют им входной сигнал, меняющийся синхронно с медленной составляющей развертки, в течение периода быстрой ,составляющей развертки. А также тем, что в устройство, со50 держащее блок управления и последовательно соединенные регистры и цифроаналоговые преобразователи, введены генераторы базисных функций и суммирующи и у си ли тель, и ри чем выход блока

55 управления соединен с входами регистров, входы генераторов базисных функ" ций и блока управления подключены к входу синхронизации устройства, а их выходы соединены с вторыми входами цифровналоговых преобразователей, выходы которых соединены с входом суммируоцего усилителя, выход которого является выходом устройства.

Пусть f(x,у) — двумерное распределение яркости на экране электроннолучевой трубки. Выбор системы координат (х,у) определяется типом применяемой развертки. Так, например, для телевизионного растра (х,у) - прямо" угольная система координат, в которой х - координата точки на строке развертки, а у - координата или номер строки развертки. Для радиальной развертки х " координата точки на радиусе развертки, а у - угловая координата.

При фиксированном значении у = у, функция f(x,у; ) описывает одномерное распределение яркости вдоль элемен" та развертки (строки, радиуса и т.п.)..

В общем случае, при разных i функции

f(x,у; } различны, и множество функций f(x,у ), i = 1,6, где М - число элементов развертки в кадре, описывает двумерное распределение яркости в пределах одного кадра изображения.

B соответствии со спектральной, теорией, на интервале а < х < Ь, являющемся элементом развертки, функция

f(x,У;) представляется э виде линейной комбинации более простых функций

%к(х}, т.е.

f (к,;)=CC () <,(.), Кок 1 К 1 где Сх(у;), К=О,со есть спектр функции f (х, у) в системе базисных функций 9<(x) . В качестве функций Ч„(х) выбираются базисные функции с интервалом ортогональности, совпадающим с интервалом а «< х «< Ь. Выбор системы базисных функций определяется задачей исследования и пространственным частотным спектром тестирующих иэображений.

Сигналы, мгновенные значения которых соответствуют базисным функциям

g <(x), формируются синхронно с раз" верткой, а коэффициенты Ск {у; ) вычисляются с учетом оценок реакции испы" туемого на предшествующие тесты. Алгоритмм вычи сления коэффициентов С g (у; ) определяется задачей управляемого экс" перимента и принятым методом психофизиологического исследования. Воэможости формирования различных изобраений по предлагаемому способу наи5 9551 более полно реализуются при использовании цифровой вычислительной машины для получения кодов коэффициентов

Ск(у;). Сигналы Ск(у; ) преобразуются из цифровой формы в аналоговую и умно-5 жаются на соответствующие сигналы

9„(x(t)), затем сигналы С (у;) ° Чх(х) суммируются, и сигнал

С Ск(3;), (x(t))

1О модулирует яркость луча электроннолучевой трубки (чертеж).

Изменение набора коэффициентов

СК(у„) в зависимости от номера i эле- 5 мента развертки и номера кадра позволяет получать широкий класс не только одномерных, но и двумерных, а также движущихся иэображений.

На чертеже показано устройство для 20 осуществления способа.

Предлагаемое устройство содержит генераторы 1. базисных функций, соедиHeHHûe через цифроаналоговые преобразователи 2 с суммирующим усилите- 25 лем 3, и регистры 4, соединенные с делителями 2 напряжения. Цифровой вход устройства соединен с входом регистров 4 через блок 5 управления, а второй вход устройства подключен к бло-; зо, ку 5 управления и к генератора л 1 базисных функций.

Устройство работает следующим образовал.

Выходной сигнал генератора базисных функций V."ro порядка через цифро3 аналоговый преобразователь 2 подается на вход суммирующего усилителя.3.

Коэффициент передачи преобразователя 2 задается кодом, установленным на цифровом регистре 4 данного канала устройства. Код коэффициента передачи подаетСя по кодовым шинам из управляющей цифровой вычислительной машины через блок 5 управления на регистр. Синхронизация записи кода в регистры с разверткой осуществляется с помощью сигнала, поступающего в. блок 5 управления с входа 2 (вх. 2).

Базисные функции времени генерируются, например, методом моделирования дифференциальных уравнений или уравнений в конечных разностях, собственные функции которых и составляют базис. Например, для тригонометрического

55 синус" косинусного базиса моделируется система дифференциальных уравнений, а для базиса Уолша - уравнения в конечных разностях. Синхронизация

Я1 6, в этом случае осуществляется с пимГ= щью сигнала, поступающего на вход 2 (вх. 2) устройства. Для ортогональных полиномов, например полиномов Че:бышева, генераторы базисных функций могут быть выполнены как функциональ" ! ные преобразователи напряжения развертки, поступающего в качестве независимой переменной на вход 2 (вх,2) устройства.

Выходной сигнал устройства подается на видеоусилитель или вход Z элект" ронно-лучевой трубки имодулирует яркость синхронно с разверткой. Модули" рующий сигнал может изменяться от элемента раввертки (строки, радиуса и т.п.) к элементу, что обеспечивает формирование двумерных изображений, яркость которых меняется по двум координатам. Движущиеся иэображения фор- . мируют эа счет изменения выходного сигнала устройства от кадра к кадру.

По сравнению со способом формирования потональных изображений путем управления синхронно с разверткой мгновенными значениями сигнала, модулирую" щего яркость луча электроннолучевой трубки, предлагаемый способ позволяет в несколько десятков раз снизить необходимое быстродействие и пропускную способность управляющей цифровой вычислительной машины и цифроаналогового преобразователя. Благодаря этому могут быть сформированы в ходе управляемого эксперимента двумерные полутональные иэображения.

Воэможности формирования различных изображений, заложенные в предла" гаемои устройстве, наиболее полно реализуются при использовании цифровой вычислительной машины для получения кодов коэффициентов деления напряже" ния. По сравнению с известными устройствами поточечного фориирования тестирующих изображений предлагаемое устройство имеет преимущество по обьему памяти для хранения изображений, по быстродействию канала связи цифровая вычислительная машина - устройство формирования иэображений, а . также по быстродействию преобраэова" ния код-аналог для получения сигнала модуляции яркости.

Предлагаемое устройство позволяет сформировать полутональные иэображения с заданными свойствами, близкими к свойствам реальных изображений и получить новые экспериментальные дан"

;ные о характеристиках.зрительной

7, 95518 системы и механизмах распознавания зрительных образов. формула изобретения

1. Способ формирования полутоновых

Изображений на экране электроннопу,% чевой трубки, заключающийся в формировании сигнала управления яркосью входным сигналом, меняющимся синхрон" но с медленной составляющей развертки,отличающийсятем, что,|0 с целью расширения области применения способа ва счет обеспечения формирования полутоновых изображений с переменным двумерных пространственным частотным спектром, формируют модули" рующий сигнал, соответствующий базисным функциям пространственного частотного спектра изображения и их весам, и модулируют им входной сигнал, меняющийся синхронно с медленной составляющей развертки, в течение периода быстрой составляющей развертки.

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее блок управления и последовательно соединенные регистры и цифроаналоговые преоб- i разователи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, оно содержит генераторы базисных функций и суммирующий усилитель, причем выход блока упра.вления соединен с входами регистров, входы генераторов базисных функций и блока управления подключены к входу синхронизации устройства, а их выходы соединены с вторыми входами цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены с входом суммирующего усилителя, выход которого является выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Draham N., Robson 1.G., Nachmias 1. Grating summation in fovea

and periphery. - "Vision Research", 1978, ч. 18, р. 815-825.

2. Lubosvsky 1.A. Computer controi1ed method for deter mining the fiids

of visna1 system nenrons. "Transaction

on Biomedica1 Engineering", YEEE, 1977 ч ° 24, М 5, р. 461-46б (прототип).

955181

Составитель В. Сметанин

Редактор Н. Гоишанова Техреду =баритончик КорректорО, Макаренко

Заказ Ы45/59 Тираж 172 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

llg035 Москва Ж-3 Рауаская наб. д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,