УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК H04N3/14 

Изобретение относится к телевидению, обеспечивает повышение контраста кольцевых структур изображения.

Известно устройство для выделения заданных структур, содержащее два последовательно включенных матричных ПЗС, синхрогенератор, генератор прямоугольных импульсов, элементов ИЛИ, вычитающее устройство. В первом матричном ПЗС осуществляется оптоэлектронное преобразование и расфокусировка исходного изображения, во втором ПЗС осуществляется дополнительная расфокусировка изображения. Вычитающее устройство формирует разностный сигнал из сигналов двух расфокусированных изображений. Сформированный таким образом сигнал изображения представляет собой результат двухмерной полосовой фильтрации. Элементы ИЛИ и синхрогенератор управляет работой ПЗС.

К недостаткам этого известного устройства следует отнести то, что расфокусировка изображения приводит к нелинейным искажениям сигнала.

Целью изобретения является повышение контрастности изображения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем первый матричный ПЗС кадрового переноса, второй матричный ПЗС кадрового переноса, выходы выходных регистров которых подключены к первому и второму входам блока вычитания, выход которого соединен с входом видеоусилителя, синхрогенератор, первый, второй и третий выходы которого подключены к соответствующим шинам секций накопления первого и второго матричных ПЗС и входного регистра второго матричного ПЗС, выход выходного регистра первого ПЗС соединен со входным регистром второго ПЗС, генератор прямоугольных импульсов, вход которого соединен с третьим выходом синхрогенератора, введены первый, второй, третий, четвертый элементы Исключающее ИЛИ, управляющие входы которых соединены с четвертым, пятым выходами синхрогенератора, тактовые входы первого, второго, третьего элементов "Исключающее ИЛИ" соединены соответственно с выходами генератора прямоугольных импульсов, выходы первого и второго элементов Исключающее ИЛИ подключены к фазным шинам секции памяти первого и второго ПЗС, соответственно, выходы третьего и четвертого элементов Исключающее ИЛИ подключены к управляющим входам выходных регистров первого и второго ПЗС соответсвенно.

На фиг. 1 графически изображена схема предложенного устройства выделения заданных структур; на фиг. 2 - конструкция элементов Исключающее ИЛИ.

Устройство содержит матричные ПЗС 1, 2 с покадровым переносом, светонепроницаемый экран 3, синхрогенератор 4, генератор пачек прямоугольных импульсов 5, элементы Исключающее ИЛИ 6, 7, 8, 9. Матричные ПЗС включают секцию 10 накопления, секцию 11 памяти, входной регистр 12 и выходной регистр 13. Кроме того, а устройство входят блок 14 вычитания и видеусилитель 15.

Устройство работает следующим образом.

Видеосигнал первого полукадра формируется в секции 10 накопления матричного ПЗС 1, служащего приемником оптического излучения, в виде совокупности зарядных пакетов. Под действием управляющих импульсов, поступающих с синхрогенератора 4 на секцию 10 накопления, а также с синхрогенератора 4 через элементы Исключающее ИЛИ на секцию 11 памяти первого матричного ПЗС 1, сформированные зарядовые пакеты переносятся из секции 10 в секцию 11 матричного ПЗС 1, где производится электрическая обработка по столбцам изображения первого полукадра, заключающаяся с расфокусировке изображения из-за обмена зарядами соседних ячеек секции 11 памяти под действием пачки прямоугольных импульсов, поступающей с генератора 5 на вход элемента 6 Исключающее ИЛИ, который инвертирует фазные напряжения на секции 11 памяти столько раз, сколько импульсов в пачке. Затем, в течение времени формирования второго полукадра, первый полукадp построчно выводится в выходной регистр 13 матричного ПЗС 1, где производится обработка каждой строки аналогично обработке по столбцам путем подачи пачки импульсов с генератора 5 на элемент 7 Исключающее ИЛИ, приводящей к инверсии фазных напряжений на управляющих шинах выходного регистра 13 матричного ПЗС 1.

Расфокусированный видеосигнал первого полукарда записывается электрически через входной регистр матричного ПЗС 2 в его секцию 10 накопления. По окончании записи первого полукадра в секцию 10 накопления матричного ПЗС 2, а также формирования второго полукадра в секции 10 накопления матричного ПЗС 1 производится перенос зарядных пакетов первого и второго полукадров из секций 10 накопления в секции 11 памяти обоих матричных ПЗС.

Далее в секции 10 накопления матричного ПЗС 1 формируется третий полукадр, в секции 11 памяти матричного ПЗС 1 обрабатывается по столбцам рассмотренным выше образом второй полукадр, а в секции 11 памяти матричного ПЗС 2 дополнительно обрабатывается по столбцам первый полу-кадр, аналогично его обработке в секции 11 памяти матричного ПЗС 1. В выходном регистре 13 матричного ПЗС 1 второй полукадp обрабатывается построчно и перезаписывается через входной регистр 12 матричного ПЗС 2 в секцию 10 накопления того же матричного ПЗС, видеосигнал с выходного регистра 13 матричного ПЗС 1 подается на неинвертирующий вход блока 14 вычитания, в выходном регистре 13 матричного ПЗС 2 первый полукадр вторично построчно обрабатывается и выводится на инвертирующий вход блока 14 вычитания. Разностный сигнал с блока 14 вычитания усиливается в видеоусилителе 15.

Каждый сформированный в секции 10 накопления матричного ПЗС 1 полукадр проходит цикл, описанный полностью для первого полукадра. Работу матричных ПЗС 1 и 2, а также генератора 5 пачек прямоугольных импульсов сихронизирует генератор 4. Сформированный в блоке 14 вычитания видеосигнал есть результат полосовой фильтрации пространственных частот исходного изображения в реальном масштабе времени.

Введенные в устройство элементы Исключающее ИЛИ состоят из трех элементов, а в общем случае их число определяется числом фаз ПЗС. Для трехфазного ПЗС схема приведена на фиг. 2.

При нулевом сигнале на нижних входах повторяются сигналы синхрогенератора. В момент прекращения сдвига в ПЗС поступает пачка импульсов с генератора 5 пачек импульсов. Независимо от сигналов на верхних входах каждый импульс пачки инвертирует исходное напряжение на выходах элементов. Генератор 5 пачек прямоугольных импульсов должен выдать пачку из 1-10 импульсов.

Такой способ расфокусировки за счет инвертирования фазных напряжений приводит к снижению нелинейных искажений, что может быть пояснено следующим образом.

В известном устройстве расфокусировка осуществлялась путем формирования одной общей потенциальной ямы для всех зарядовых пакетов. В результате тепловой диффузии и электростатического расталкивания зарядовые пакеты обмениваются зарядами. Определяющим в данном случае является электростатическое расталкивание, описывающееся законом Кулона, которое является существенно нелинейным. Это приводит к тому, что если изображение содержит части, резко отличающиеся по яркости, то обработанное изображение может иметь ложные контура, причем значительных размеров. Они появляются вследствие того, что большие зарядовые пакеты сильнее расталкиваются, чем малые.

В предложенном техническом решении каждый зарядовый пакет принудительно под действием в основном тянущих краевых полей направленно разбивается на две равные части, которые складываются с соседними половинами зарядовых пакетов. Каждое сложение осуществляется в своей потенциальной яме. Т. е. процессы протекающие при расфокусировке ничем не отличаются от обычного направленного переноса зарядов в ПЗС, только при обычном режиме направленного переноса все зарядовые пакеты при каждом переносе движутся в одном направлении, а в предлагаемом устройстве каждый зарядовый пакет делится на две одинаковые поливны и обменивается с половинами соседних зарядовых пакетов, т. е. организуется перемещение зарядовых пакетов в двух противоположных направлениях. При этом количество импульсов в пачке генератора 5 определяет глубину обмена, и следовательно - степень расфокусировки изображения. Так один импульс обеспечивает обмен между соседними ячейками, при двух импульсах - каждая ячейка обменивается с двумя ячейками справа и двумя - слева и так далее. Ясно, что данное устройство характеризуется такими же нелинейными искажениями, как и сдвиговые регистры ПЗС при сдвиге зарядов.

Использование: в телевизионной технике. Сущность изобретения: устройство формирования изображения включает матричные приборы с зарядовой связью ПЗС 1, 2 с покадровым переносом, светонепроницаемый экран 3, синхрогенератор 4, генераторы помех прямоугольных импульсов 5, первый, второй, третий, четвертый элементы Исключающее ИЛИ 6, 7, 8, 9, матричные ПЗС содержат секцию 10 накопления, секцию 11 памяти, входной регистр 12, выходной регистр 13, блок вычитания 14, видеоусилитель 15. Цель изобретения - повышение контрастности изображения. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащее первый матричный прибор с зарядовой связью (ПЗС) кадрового переноса, второй матричный ПЗС кадрового переноса, выходы выходных регистров которых подключены к первому и второму входам блока вычитания, выход которого соединен с входом видеоусилителя, синхрогенератор, первый, второй и третий выходы которого подключены к соответствующим шинам секций накопления первого и второго матричных ПЗС и входного регистра второго матричного ПЗС, выход выходного регистра первого ПЗС соединен с входным регистром второго ПЗС, генератор прямоугольных импульсов, вход которого соединен с третьим выходом синхрогенератора, отличающееся тем, что, с целью повышения контрастности изображения, введены первый, второй, третий, четвертый элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, управляющие входы которых соединены с четвертым, пятым выходами синхрогенератора, тактовые входы первого, второго, третьего элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с выходами генератора прямоугольных импульсов, выходы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к фазным шинам секции памяти первого и второго ПЗС соответственно, выходы третьего и четвертого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к управляющим входам выходных регистров первого и второго ПЗС соответственно.