Изобретение относится к телевизионной технике, а более конкретно - к методам и реализующим их техническим средствам повышения удобства и точности визуального анализа структуры и состава веществ по их телевизионному изображению.
Подобного рода задачи возникают при электронной микроскопии срезов элементов механических систем, в частности при структурном микроанализе и дефектоскопии профилей лопаток турбореактивных двигателей, при визуальном количественном и качественном анализе состава различных объектов в статике и динамике, при исследовании органических и минеральных объектов с помощью специальных телевизионных средств и систем промышленного телевидения, в частности при микроанализе и исследовании процессов физиологического обмена, регистрации структуры сложных вязких, жидких и твердых сред (например, крови, лимфы, срезов костных тканей).
В качестве прототипа заявляемого способа следует указать на способ компенсационной коррекции видеосигнала, описанный в технической литературе (Варбанский А. М. Телевизионная техника. М.: Госэнергоиздат, 1964), в соответствии с которым компенсация в передаваемом телевизионном изображении затемняющего его участки динамического черного пятна, положение и форма которого в процессе ведения телепередачи изменяются, производится путем раздельного формирования и последующего алгебраического сложения синхронизируемых с частотой смены кадров и с частотой смены строк телевизионного растра пилообразных и параболических компонент напряжения, которые совместно вводятся в видеотракт телецентра, однако взаимонезависимо регулируются как по уровню, так и по полярности при их подборе в различных амплитудно-полярных сочетаниях, соответствующих текущему характеру конфигурации кадровой и строчной составляющих сигнала черного пятна.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому устройству для реализации заявляемого способа является устройство автоматической компенсации черного пятна передающих трубок, защищенное авторским свидетельством СССР 475747, МКИ Н 04 N 5/34.
Это устройство, принимаемое за прототип заявляемого устройства, осуществляющего предлагаемый способ, содержит последовательно соединенные первый, второй и третий каскады промежуточного усилителя, микшерный каскад, схему восстановления постоянной составляющей, два блока строчного и кадрового компенсирующих сигналов, причем к выходу первого каскада промежуточного усилителя подключены последовательно соединенные интегратор, блок кадрового компенсирующего сигнала, на второй выход которого подан кадровый синхроимпульс, второй микшерный каскад, подключенный выходом к выходу второго каскада промежуточного усилителя, причем к выходу второго каскада промежуточного усилителя подключены последовательно соединенные блок строчного компенсирующего сигнала, на второй вход которого подан строчный синхроимпульс, и третий микшерный каскад; вход блока кадрового (строчного) компенсирующего сигнала соединен с первым инверсным блоком, два выхода которого подключены через последовательно соединенные схемы фиксации верхнего уровня видеосигнала, детектирующие цепочки, RC-фильтры к первым входам первой пары смесительных каскадов, вторые входы которых подключены раздельно к выходам второго инверсного блока, соединенного входом через интегрирующую цепь с одним из параллельно соединенных потенциометров, на общую точку подключения которых через формирующий каскад подан кадровый (строчный) синхроимпульс, причем второй из первой пары потенциометров соединен со входом третьего инверсного блока, два выхода которого раздельно, через вторую пару потенциометров подключены к первым входам второй пары смесительных каскадов и непосредственно к первому и второму входам дифференциального сумматора, соединенного третьим входом через катодный повторитель со входом блока кадрового (строчного) компенсирующего сигнала, при этом два выхода дифференциального сумматора порознь, через последовательно включенные схемы привязки уровня сигнала, детектирующие цепочки, RC-фильтры соединены со вторыми входами второй пары смесительных каскадов, выходы которых соединены с выходами первой пары смесительных каскадов и через инвертор-повторитель - с выходом блока кадрового (строчного) компенсирующего сигнала.
Существенными недостатками указанного выше известного способа-прототипа являются его значительная инерционность, недостаточная эффективность и глубина коррекции подлежащего визуальному исследованию телевизионного изображения, что исключает возможность практического использования этого способа для повышения разрешающей способности визуальных исследований телевизионных изображений сложноструктурных многокомпонентных объектов.
Наряду с этим принципиальные недостатки известного устройства-прототипа, защищенного авт.св. СССР 475747, МКИ Н 04 N 5/34, заключаются как в недостаточной степени коррекции подлежащего визуальному исследованию изображения, так и в неспособности к оперативному и гибкому варьированию характера и глубины вносимых в видеотракт коррекции - в зависимости от структурно-геометрических спектрально-отражательных характеристик каждого из подлежащих визуальному анализу объектов.
Это резко ограничивает разрешающую способность визуальных исследований, проводимых с помощью упомянутого устройства-прототипа, достаточно узко регламентируя область его эффективного использования.
Попытки применения прототипа по авт.св. СССР 475747 - как отдельно, так и совместно с дополнением к нему по авт.св. СССР 570215 - в телевизионных системах специального назначения, предназначенных, в частности, для структурного анализа многокомпонентных объектов, показали, что известный прототип не в состоянии обеспечить не только исчерпывающей, но хотя бы удовлетворительной для количественно-структурного анализа четкости и контрастности воспроизводимого объекта на всех участках его телевизионного изображения.
Таким образом, известные способ-прототип и устройство для автоматической компенсации черного пятна передающих трубок в телевизионном тракте при попытке применения этих средств в специальных системах телевидения, используемых для исследования микроструктуры веществ, подсчета частиц, контроля состава среды и т. п., не обеспечивают удовлетворительного решения рассматриваемой технической задачи повышения разрешающей способности проводимых визуальных исследований ввиду ограниченности и неполноты процесса компенсационной коррекции воспроизводящего видеосигнала, а также ввиду резкого снижения эффективности известных компенсационных средств при переходе к исследованию сложнорельефных мелкозернистых и многокомпонентных объектов с неравномерной (неоднородной) микроструктурой, делающей применение известных компенсационных корректирующих средств неэффективным, а потому и совершенно нецелесообразным.
В этой связи задача, поставленная при разработке заявляемого технического решения, состояла в создании способа и устройства, которые должны устранить существенные недостатки и ограничения существующих методов и средств рассматриваемого назначения, - недостатки которые резко ограничивают или полностью исключают возможность использования известных средств для визуального исследования и количественно-структурного анализа многокомпонентных и острорельефных объектов и сред со сложной микроструктурой, воспроизводимой видеосигналами телевизионной системы. Заявляемый способ и реализующее его устройство обеспечивают резкое повышение разрешающей способности визуально-графического исследования и количественно-структурного анализа сложных телевизионных изображений в различных системах промышленного и научного телевидения.
Решение поставленной задачи в части заявляемого метода коррекции достигается тем, что в соответствии с предлагаемым способом сложный компенсационный противосигнал, вводимый в видеотракт телевизионной системы, синтезируется из параллельно формируемых синусоидальных сигналов частоты строк и частоты кадров телевизионного растра, субгармонических сигналов вдвое меньших частот, а также из сигналов удвоенной, утроенной и т.д. частоты строк и частоты кадров телевизионной развертки, причем каждый из указанных сигналов раздельно преобразуется, расщепляясь по фазе на четыре последовательно смещенные на 90o гармонические компоненты соответствующей частоты, которые раздельно алгебраически складываются с взаимонезависимо подаваемыми, но равными друг другу по уровню сигналами постоянного тока, после чего исходные ортогональные пары противофазных сигналов, входящих в каждую из упомянутых счетверенных групп последовательно смещенных по фазе на 90o составляющих всех частотных компонент, кратных частотам кадровой и строчной разверток телевизионного растра, подвергаются раздельной модуляции уровня сигналами, полученными в результате раздельного вычитания каждого сигнала, входящего в одну из совокупности указанных противофазных пар, алгебраически сложенных с равными друг другу сигналами постоянного тока, из подлежащего коррекции дублируемого видеосигнала на выходе видеотракта с последующим выпрямлением и фильтрацией каждой из двух полученных от вычитания разностных модулирующих напряжений, а ортогональные пары противофазных сигналов, образующих каждую из совокупности упомянутых счетверенных групп последовательно смещенных по фазе на 90o составляющих кадровой и строчной частот, частот их субгармоник и высших гармонических компонент после раздельной попарной модуляции их уровней упомянутыми выпрямленными и отфильтрованными парами разностных напряжений складываются и совместно замешиваются в подлежащий коррекции входной видеосигнал, верхний уровень которого предварительно фиксируется.
Решение поставленной задачи и качественно новые оперативно-технические возможности для эффективного промышленного и научного использования телевидения с обеспечением оперативной самоадаптации корректирующей системы к динамическим изменениям геометрического рельефа подлежащего визуальному воспроизведению объекта достигается также тем, что в устройство, содержащее первый, второй и третий каскады промежуточного усилителя видеотракта, три микшерных каскада, первую схему восстановления постоянной составляющей, выход которой совместно с выходом первого микшерного каскада связан со входом второго каскада промежуточного усилителя, и приключенный к выходу промежуточного усилителя своим входом линейный усилительный узел, выход которого соединен со второй схемой восстановления постоянной составляющей, - в указанное устройство дополнительно введены делители частоты на два и умножители на 2, 3, 4, . .. частоты кадровой и частоты строчной разверток телевизионного растра, избирательные усилители, настроенные на частоты кадровой и строчной разверток, на частоты их субгармоник и гармоник, усилительные узлы с индивидуально регулируемыми коэффициентами передачи, гармонические наборы автосинтезаторных блоков корректирующих сигналов строк и кадров и оконечные сумматоры компенсационных сигналов, причем к выходу линейного усилительного узла с приключенной к нему схемой восстановления постоянной составляющей параллельно подключены первые входы автосинтезаторных блоков, входящих в наборы формирователей кадровой и строчной групп корректирующих сигналов, в то время как вторые входы всех автосинтезаторных блоков корректирующих сигналов раздельно связаны через усилительные узлы с индивидуально регулируемыми коэффициентами передачи и через последовательно с ними включенные избирательные усилители, настроенные на частоты смены кадров и строк телевизионного растра, а также на их субгармоники и гармоники, - соответственно с выходами делителей и умножителей частоты кадровой и строчной разверток, а выходы автосинтезаторных блоков, входящих в наборы формирователей кадровой и строчной групп корректирующих сигналов, соответственно связаны с группами входов первого и второго оконечных сумматоров компенсационных сигналов, выход первого из которых соединен через второй микшерный каскад с выходом второго каскада промежуточного усилителя, а выход второго оконечного сумматора компенсационных сигналов соединен через третий микшерный каскад со вторым входом третьего каскада промежуточного усилителя.
При этом отличительные структурные признаки входящих в устройство автосинтезаторных блоков состоят в том, что первый вход каждого автосинтезаторного блока соединен со входом буферного усилителя, выход которого параллельно связан как с первым узлом привязки уровня, так и с первыми входами четырех (первого, второго, третьего и четвертого) алгебраических сумматоров напряжения, выходы первого и второго из которых через первый и второй узлы преобразования переменного напряжения в постоянное соединены с первыми входами первого и второго модуляторов уровня, в то время как выходы третьего и четвертого алгебраических сумматоров напряжения связаны соответственно через третий и четвертый узлы преобразования переменного напряжения в постоянное с первыми входами третьего и четвертого модуляторов уровня, выходы которых совместно с выходами первого и второго модуляторов уровня подключены к общему входу суммирующего усилительного узла, соединенного с выходом автосинтезаторного блока, второй вход которого параллельно соединен со входом первой инверсно-повторительной ступени и через плавный аттенюатор напряжения со входом второй инверсно-повторительной ступени, причем пара противополярных выходов первой инверсно-повторительной ступени симметрично связана с RC-делителем, выход которого соединен со входом третьей инверсно-повторительной ступени, один из двух противополярных выходов которой параллельно связан со вторым входом первого модулятора уровня, со вторым узлом привязки уровня и с одним из двух входов первого суммирующего узла, а другой из противополярных выходов третьей инверсно-повторительной ступени параллельно связан со вторым входом второго модулятора уровня, с третьим узлом привязки уровня и с одним из пары входов второго суммирующего узла, один из пары противофазных выходов второй инверсно-повторительной ступени параллельно соединен со вторым входом третьего модулятора уровня, с четвертым узлом привязки уровня и с первым входом третьего суммирующего узла, в то время как другой противофазный выход второй инверсно-повторительной ступени параллельно соединен со вторым входом четвертого модулятора уровня, с пятым узлом привязки уровня и с первым входом четвертого суммирующего узла, причем вторые входы первого, второго, третьего и четвертого суммирующих узлов параллельно соединены с выходом пятого узла преобразования переменного напряжения в постоянное, вход которого связан с питающей переменной сетью; выходы первого и второго суммирующих узлов соединены со вторыми входами первого и второго алгебраических сумматоров напряжения, а выходы третьего и четвертого суммирующих узлов соединены со вторыми входами соответственно третьего и четвертого алгебраических сумматоров напряжения.
На фиг. 1 представлена структурно-функциональная блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ повышения разрешающей способности визуального исследования телевизионных изображений.
На фиг. 2 изображена структурно-функциональная схема, в соответствии с которой построен каждый из автосинтезаторных блоков, входящих в соответствующие наборы синтезаторов, формирующих кадровую и строчную группы корректирующих сигналов в устройстве по фиг.1.
Как видно из фиг. 1 устройство содержит входящие в основной тракт (видеоканал) телевизионной системы первый, второй и третий каскады промежуточного усилителя - соответственно узлы 1, 2 и 3, первый из которых связан со входом промежуточного усилителя 4, а последний - с выходом 5 этого усилителя.
К выходу первого каскада промежуточного усилителя 1 параллельно подключены как выход первого микшерного каскада 6, вход которого связан с выходом гасящих импульсов синхрогенератора телевизионной системы, так и выход первой схемы восстановления постоянной составляющей 7, управляемый вход которой совместно с управляемым входом второй схемы восстановления постоянной составляющей 8 связан с выходом ведущих импульсов 9 синхрогенератора телевизионной системы.
Выход второго микшерного каскада 10 параллельно приключен к выходу второго каскада промежуточного усилителя 2, в то время как выход третьего микшерного каскада 11 соединен со вторым входом третьего каскада промежуточного усилителя 3.
К выходу 5 промежуточного усилителя подключен своим входом линейный усилительный узел 12, выход которого параллельно соединен с выходом второй схемы восстановления постоянной составляющей 8, а также с первыми входами 13 автосинтезаторных блоков 14. Часть автосинтезаторных блоков 14, входящих в набор формирователей кадровой группы корректирующих сигналов, связана своими выходами 15 с группой входов первого оконечного сумматора компенсационных сигналов 16, выход которого через второй микшерный каскад 10 связан со входом третьего каскада промежуточного усилителя 3, в то время как другая часть автосинтезаторных блоков 14, образующих набор формирователей строчной группы корректирующих сигналов, связана своими выходами 15 с группой входов второго оконечного сумматора компенсационных сигналов 17, выход которого через третий микшерный каскад 11 связан со вторым входом третьего каскада промежуточного усилителя 3.
Вторые входы 18 части автосинтезаторных блоков 14, входящих в набор формирователей кадровой группы корректирующих сигналов (объединяемых оконечным сумматором 16), раздельно связаны через усилительные узлы с индивидуально регулируемыми коэффициентами передачи 19 и через последовательно с ними включенные избирательные усилители 20, настроенные на частоту смены кадров, на ее первую субгармонику и гармоники, соответственно с ячейкой выделения синусоидального сигнала частоты кадров 21, с ячейкой делителя частоты кадров на два 22, а также с ячейками 23, 24, 25, 26 и 27 умножения частоты кадров соответственно на 2, 3, 4, 5 и 6.
При этом вход 28 ячейки 21 соединен с выходом кадровых ведущих импульсов синхрогенератора телевизионной системы.
Вторые входы 18 другой группы автосинтезаторных блоков 14, образующих набор формирователей строчной группы корректирующих сигналов (объединяемых оконечным сумматором компенсационных сигналов 17), раздельно соединены через усилительные узлы с индивидуально регулируемыми коэффициентами передачи 29 и через последовательно с ними включенные избирательные усилители 30, настроенные на частоту смены строк, на ее первую субгармонику и гармоники, соответственно с ячейкой выделения сигнала частоты строк 31, с ячейкой делителя частоты строк на два 32, а также с ячейками 33, 34, 35, 36 и 37 умножения частоты строк соответственно на 2, 3, 4, 5 и 6.
Вход 38 ячейки 31 выделения гармонического сигнала частоты строк телевизионной развертки соединяется при этом с выходом строчных ведущих импульсов синхрогенератора телевизионной системы.
Каждый из автосинтезаторных блоков 14, входящих в устройство по фиг.1, выполнен в соответствии со структурно-функциональной схемой, изображенной на фиг. 2. При этом отдельные автосинтезаторные блоки 14, имея идентичную структуру, отличаются друг от друга конкретными параметрами и номиналами входящих в них синтезирующих элементов - в соответствии с различием частот гармонических сигналов, подаваемых на вторые входы (18) отдельных автосинтезаторных блоков.
Как видно из схемы по фиг.2, первый вход 13 автосинтезаторного блока (вход подачи подлежащего коррекции видеосигнала) соединен со входом буферного усилителя 39, выход которого параллельно соединен с первым узлом привязки уровня 40, а также с первыми входами четырех алгебраических сумматоров напряжения 41, 42, 43 и 44.
Выходы сумматоров 41 и 42 связаны соответственно со входами двух преобразователей переменного напряжения в постоянное 45 и 46, выходы которых раздельно подключены к первым входам модуляторов уровня 47, 48, а выходы второй пары алгебраических сумматоров напряжения 43, 44 соединены соответственно со входами узлов преобразования переменного напряжения в постоянное 49, 50, выходы которых раздельно связаны с первыми входами соответственно модуляторов уровня 51 и 52.
Выходы двух пар модуляторов уровня 47, 48 и 51, 52 совместно подключены к общему входу суммирующего усилительного узла 53, выход которого представляет собой одновременно и выход 15 всего автосинтезаторного блока (поз.14 на фиг.1).
Второй вход 18 автосинтезаторного блока (вход подачи гармонического сигнала кадровой или строчной частоты, одной из их гармоник или субгармоник) соединен параллельно как со входом первой инверсно-повторительной ступени 54, так и со входом плавного аттенюатора напряжения 55, выход которого связан со входом второй инверсно-повторительной ступени 56 (фиг.2).
Пара противополярных выходов инверсно-повторительной ступени 54 симметрично связана с RC-фазосдвигающей цепью, составленной элементами 57, 58, 59, к выходу которой подключен вход третьей инверсно-повторительной ступени 60, один из двух противополярных выходов которой параллельно соединен со вторым входом модулятора уровня 47, а также через емкость 61 с узлом привязки уровня 62 и с одним из двух входов суммирующего узла 63.
Другой противополярный выход инверсно-повторительной ступени 60 параллельно связан со вторым входом модулятора уровня 48, а также через конденсатор 64 с узлом привязки уровня 65 и с одним из пары входов суммирующего узла 66.
В свою очередь, первый из пары противофазных выходов инверсно-повторительной ступени 56 параллельно соединен со вторым входом модулятора уровня 51, а также через емкость 67 - с узлом привязки уровня 68 и с первым входом суммирующего узла 69, в то время как второй противофазный выход инверсно-повторительной ступени 56 параллельно соединен со вторым входом модулятора уровня 52, а также емкостно (через элемент 70) с узлом привязки уровня 71 и с первым входом суммирующего узла 72.
Вторые входы четырех суммирующих узлов 63, 66, 69 и 72 параллельно подключены к выходу пятого узла преобразования переменного напряжения в постоянное 73, вход которого связан с источником питающей сети переменного тока 74.
Выходы первой пары суммирующих узлов 63 и 66 раздельно приключены ко вторым входам соответственно алгебраических сумматоров напряжения 42 и 41, в то время как выходы второй пары суммирующих узлов 69, 72 раздельно связаны со вторыми входами соответственно алгебраических сумматоров напряжения 43 и 44.
Для большего удобства рассмотрения всего процесса повышения разрешающей способности визуального исследования телевизионных изображений острорельефных сложноструктурных объектов в соответствии с заявляемым способом и с помощью реализующего этот способ устройства, проследим предварительно каким образом функционирует каждый из входящих в описываемое устройство автосинтезаторных блоков. С этой целью воспользуемся структурно-функциональной схемой автосинтезаторного блока, представленной на фиг.2.
Подлежащий коррекции видеосигнал, воспроизводящий исследуемое телевизионное изображение поступает на первый вход 13 (фиг.2) автосинтезаторного блока (например, блока, входящего в гармонический набор автосинтезаторов корректирующих сигналов строк - правая по схеме фиг.1 группа блоков).
С первого входа 13 автосинтезаторного блока подлежащий коррекции видеосигнал подается на вход буферного усилителя 39, с выхода которого усиленный по напряжению видеосигнал после привязки его уровня узлом 40 параллельно поступает на первые входы четырех алгебраических сумматоров напряжения 41, 42, 43, 44.
На второй вход 18 автосинтезаторного блока (14) поступает синусоидальный сигнал, частота которого для каждого из блоков 14 (по фиг.1) зависит от того, к какой из ячеек выделения синусоидального сигнала 21, 31 (соответственно ячеек выделения частоты кадров и строк), к какой из ячеек 22, 32 делителей частоты, а также к какой из ячеек 23-27 умножителей частоты кадров или ячеек 33-37 умножителей частоты строк подключен вход 18 данного автосинтезаторного блока 14 через один из избирательных усилителей 20, 30 и один из усилительных узлов 19, 29 с индивидуально регулируемыми коэффициентами передачи.
Со входа 18 автосинтезаторного блока поступающий сюда синусоидальный сигнал кадровой или строчной частоты, одной из их гармоник или субгармоник параллельно подается на вход первой инверсно-повторительной ступени 54 (фиг.2) и на вход аттенюатора напряжения 55, с выхода которого указанный сигнал поступает на вход второй инверсно-повторительной ступени 56.
Параметры фазосдвигающей цепи 57, 58, 59, симметрично связанной с противополярными выходами первой инверсно-повторительной ступени 54 автосинтезаторного блока, обеспечивают формирование на входе третьей инверсно-повторительной ступени 60 гармонического сигнала, который смещен по фазе на 90o по отношению к исходному гармоническому сигналу на входе 18 автосинтезаторного блока.
На симметричных выходах третьей инверсно-повторительной ступени 60 формируются два равных по амплитуде противополярных сигнала, один из которых сдвинут по фазе относительно исходного сигнала на входе 18 на 90o, а другой из которых сдвинут относительно исходного сигнала на входе 18 на 270o.
Соответственно на выходах второй инверсно-повторительной ступени 56 формируется пара синусоидальных сигналов, один из которых совпадает по фазе с сигналом на входе 18 автосинтезаторного блока, а второй из которых смещен на 180o относительно указанного входного сигнала блока.
При этом на симметричных выходах инверсно-повторительных ступеней 56 и 60 автосинтезаторного блока параллельно формируются четыре последовательно смещенные по фазе на 90o гармонические компоненты, сдвинутые по отношению к синусоидальному напряжению на входе 18 автосинтезаторного блока соответственно на 90, 180, 270 и 360o.
Сигнал с одного из выходов инверсно-повторительной ступени 60 параллельно подается как на один из входов модулятора уровня 48, так и через емкость 64 на узел привязки уровня 65 и на один из пары входов суммирующего узла 66, второй вход которого параллельно с аналогичными (вторыми) входами трех других суммирующих узлов (63, 69 и 72) получает отфильтрованное напряжение с выхода узла 73 преобразования переменного напряжения в постоянное.
Аналогично этому сигнал с другого из пары выходов инверсно-повторительной ступени 60 параллельно поступает как на один из входов модулятора уровня 47, так и через емкость 61 на соответствующий узел привязки уровня 62 и на один из пары входов суммирующего узла 63, второй вход которого получает напряжение постоянного тока с выхода узла 73.
Выходные сигналы суммирующих узлов 63 и 66 раздельно подаются на вторые входы пары алгебраических сумматоров напряжения 41, 42, первые входы которых с выхода буферного усилителя 39 параллельно получают видеосигнал подлежащего коррекции изображения.
В соответствии с конфигурацией поступающего на первые входы алгебраических сумматоров 41 и 42 телевизионного сигнала, а также в соответствии с уровнем и фазой содержащейся в видеосигнале (среди других составляющих) гармонической компоненты, частота которой равна частоте поступающего на вход 18 автосинтезаторного блока синусоидального сигнала, в одном из пары алгебраических сумматоров 41, 42, где фаза поступающего на вход сумматора сигнала с одного из суммирующих узлов (66 или 63) и фаза содержащейся в видеосигнале (поступающем с выхода усилителя 39) гармонической компоненты соответствующей частоты близки друг к другу, в указанном алгебраическом сумматоре происходит сложение и подчеркивание соответствующей частотной компоненты, приводящее к увеличению уровня максимумов всего результирующего сигнала на выходе одного из алгебраических сумматоров 41, 42.
В то же время в другом из упомянутой пары алгебраических сумматоров напряжения 41, 42, где фаза поступающего на один из входов этого алгебраического сумматора сигнала (приходящего с выхода одного из узлов 66 или 63) противоположна фазе содержащейся в видеосигнале (поступающем с усилителя 39) гармонической компоненты такой же частоты, в этом алгебраическом сумматоре происходит взаимная нейтрализация (вычитание и частичная компенсация) соответствующей частотной составляющей видеосигнала, в результате чего максимальные уровни всего сигнала на выходе второго из пары алгебраических сумматоров напряжения 41, 42 снижаются.
Получаемые с выходов алгебраических сумматоров 41 и 42 сигналы, различающиеся как конфигурацией, так и амплитудными значениями, преобразуются узлами 45 и 46 в напряжения постоянного тока, причем величины выпрямленных и отфильтрованных напряжений на выходах узлов 45 и 46 являются пропорциональными максимальным уровням переменных сигналов, поступающих с выходов каждого из алгебраических сумматоров напряжения 41 и 42.
Выпрямленные сигналы с выходов преобразователей переменного напряжения в постоянное 45, 46 подаются на первые входы модуляторов уровня 47, 48, изменяя крутизну преобразовательной характеристики этих узлов, в соответствии с чем раздельно изменяются коэффициенты передачи каждого из модуляторов уровня 47 и 48 для поступающих на вторые входы этих модуляторов противофазных синусоидальных сигналов с симметричных выходов инверсно-повторительной ступени 60. При этом на вход суммирующего усилительного узла 53 автосинтезаторного блока параллельно будет поступать с выходов модуляторов уровня 47 и 48 пара противофазных гармонических сигналов, уровни которых будут различаться между собой в соответствии с различием выпрямленных напряжений, поступающих с выходов преобразователей 45 и 46 на модуляционные входы узлов 47 и 48.
На выходе суммирующего усилительного узла 53 в результате параллельного воздействия на его вход двух противофазных и имеющих различные уровни гармонических сигналов с выходов модуляторов 47 и 48 вырабатывается синусоидальный сигнал, уровень которого пропорционален разности уровней напряжений, подаваемых с выходов преобразовательных узлов 45 и 46 на первые входы модуляторов уровня 47 и 48.
Одновременно с этим с симметричных выходов второй инверсно-повторительной ступени 56 на входы второй пары модуляторов уровня 51 и 52 раздельно поступают два равных по амплитуде, но противоположных по полярности синусоидальных сигнала, один из которых смещен на 180o относительно гармонического сигнала на входе 18 автосинтезаторного блока, а второй совпадает по фазе с указанным входным сигналом автосинтезаторного блока.
Параллельно с подачей выходных сигналов инверсно-повторительной ступени 56 на выходы модуляторов уровня 51 и 52 эти сигналы через емкости 67 и 70 раздельно поступают как на узлы привязки уровня 68, 71, так и на первые входы суммирующих узлов 69, 72, вторые входы которых с выхода преобразовательного узла 73 получают сигналы постоянного тока.
Выходные сигналы суммирующих узлов 69 и 72 содержат равные по уровню и полярности постоянные составляющие напряжения и наложенные на них синусоидальные компоненты, уровни которых также одинаковы в выходных сигналах обоих суммирующих узлов 69 и 72, но фазы которых отличаются друг от друга на 180o.
Указанные выходные сигналы суммирующих узлов 69 и 72 раздельно поступают на вторые входы второй пары алгебраических сумматоров напряжения 43, 44, первые входы которых параллельно получают фиксируемый узлом привязки уровня 40 видеосигнал с выхода буферного усилителя 39.
В зависимости от формы подлежащего коррекции видеосигнала, поступающего с выхода контролируемого видеотракта на вход 13 автосинтезаторного блока, а также в соответствии со спектральным составом исследуемого телевизионного изображения и степенью проявления в нем гармонической компоненты, частота которой совпадает с частотой подаваемого на вход 18 автосинтезаторного блока синусоидального сигнала, происходит нарушение в той или иной степени исходного равенства уровней сигналов на выходах алгебраических сумматоров напряжения 43 и 44.
Это обусловлено тем, что если в одном из алгебраических сумматоров напряжения 43 или 44 фаза переменной составляющей сигнала, поступающего с одного из суммирующих узлов 69 или 72 близка к фазе содержащейся в видеосигнале (поступающем с выхода усилителя 39) гармонической компоненты соответствующей частоты, то во втором из пары алгебраических сумматоров напряжения 43, 44 фаза переменной составляющей сигнала, поступающего с одного из суммирующих узлов 69, 72 на вход алгебраического сумматора расходится с фазой содержащейся в видеосигнале гармонической компоненты соответствующей частоты.
При этом на выходе того из алгебраических сумматоров (43, 44), где фаза переменной составляющей приходящего на вход этого сумматора сигнала (поступающего с одного из узлов 69, 72) наиболее близка к фазе, содержащейся в видеосигнале (поступающем на другой вход этого алгебраического сумматора с выхода усилителя 39) гармонической компоненты той же частоты, на выходе указанного алгебраического сумматора происходит сложение соответствующей частотной компоненты, вследствие чего возрастает максимальный уровень результирующего сигнала на выходе соответствующего алгебраического сумматора (43 или 44).
Одновременно с этим во втором из упомянутой пары алгебраических сумматоров напряжения (43, 44), где фаза поступающего на один из входов этого сумматора сигнала (с выхода одного из узлов 69 или 72) противоположна фазе содержащейся в видеосигнале (поступающем с усилителя 39) гармонической компоненты соответствующей частоты, в указанном алгебраическом сумматоре происходит взаимная компенсация - полная или частичная - соответствующей частотной составляющей видеосигнала, вследствие чего уровни максимумов результирующего переменного сигнала на выходе второго из пары алгебраических сумматоров напряжения 43, 44 снижаются.
При этом на выходах алгебраических сумматоров 43 и 44 формируются сигналы, которые различаются как конфигурацией, так и амплитудным значением. Указанные сигналы преобразуются узлами 49, 50 в напряжения постоянного тока, величины которых пропорциональны максимальным уровням переменных сигналов, поступающих на входы преобразователей 49 и 50 с выходов алгебраических сумматоров напряжения 43 и 44.
Выходные выпрямленные сигналы преобразователей переменного напряжения в постоянное 49 и 50 подаются на первые входы модуляторов уровня 51 и 52, раздельно изменяя крутизну преобразовательной характеристики и коэффициенты передачи каждого из модуляторов уровня 51 и 52 для поступающих на вторые входы этих узлов противофазных синусоидальных сигналов, выдаваемых симметричными выходами второй инверсно-повторительной ступени 56.
С выходов пары модуляторов уровня 51, 52 на вход суммирующего усилительного узла 53 автосинтезаторного блока при этом будет поступать пара противофазных гармонических сигналов, уровни которых различаются между собой в соответствии с различием выпрямленных напряжений, поступающих с выходов преобразовательных узлов 49, 50 на первые входы модуляторов уровня 51, 52.
В результате одновременного формирования модуляторами 51 и 52 двух противофазных и имеющих различные уровни гармонических сигналов на общем выходе пары модуляторов 51, 52 вырабатывается синусоидальный сигнал, уровень которого пропорционален разности уровней напряжений, подаваемых с выходов преобразователей 49 и 50 на первые входы модуляторов уровня 51, 52.
Таким образом, на вход суммирующего усилительного узла 53 автосинтезаторного блока с выходов двух пар модуляторов уровня 47, 48 и 51, 52 параллельно будут поступать два разностных гармонических сигнала, сдвинутых друг относительно друга по фазе на 90o.
Указанные ортогональные разностные сигналы, одновременно поступающие на вход суммирующего усилительного узла 53 и представляющие собой мгновенные значения двух проекций вращающегося вектора синтезируемого противосигнала, предназначенного для нейтрализации одной из гармонических компонент, содержащихся в корректируемом видеосигнале, формируются в каждом автосинтезаторном блоке 14 двумя преобразовательными трактами, один из которых содержит узлы 54, 60, 47, 48, 41, 42, 45, 46, 62, 63, 65, 66, а второй - узлы 55, 56, 68, 69, 71, 72, 43, 44, 49, 50, 51, 52.
В зависимости от фазового смещения относительно начала кадра и строки телевизионного растра содержащейся в видеосигнале гармонической компоненты, которая подлежит компенсации, оба упомянутых преобразовательных тракта автосинтезаторного блока автоматически простраиваются по поступающему на вход 13 автосинтезатора видеосигналу, автоматически распределяя между собой функции раздельного формирования изменяющихся по уровням синусных и косинусных компонент, воспроизводящих законы изменения во времени проекций на систему ортогональных координатных осей вращающегося вектора напряжения, соответствующего одной из подлежащих нейтрализации гармонических составляющих видеосигнала.
В результате параллельного воздействия на вход суммирующего усилительного узла 53 двух взаимно ортогональных разностных сигналов, поступающих с выходов двух пар модуляторов уровня, соответственно 47, 48 и 51, 52, на выходе узла 53 формируется сигнал, воспроизводящий закон изменения во времени проекции на ось ординат ортогональной системы результирующего вектора от сложения двух вращающихся ортогональных векторов напряжений, отвечающих разностным сигналам на спаренных выходах модуляторов уровня 47, 48 и 51, 52.
При этом на выходе 15 автосинтезаторного блока вырабатывается гармонический сигнал, частота, уровень и фаза которого отвечают таким же параметрам соответствующей гармонической компоненты, содержащейся в подлежащем коррекции видеосигнале.
При функционировании автосинтезаторных блоков 14 в составе всего устройства, реализующего заявляемый способ (см.фиг.1), каждый из автосинтезаторных блоков 14, входящих в гармонический набор формирователей кадровой группы корректирующих сигналов, объединяемых первым оконечным сумматором компенсационных сигналов 16, вырабатывает один из группы гармонических противосигналов, предназначенных для нейтрализации ряда содержащихся в видеосигнале гармонических составляющих, частоты которых кратны частоте кадровой развертки телевизионного растра.
В свою очередь, другая группа автосинтезаторных блоков 14, образующих гармонический набор формирователей строчной группы корректирующих сигналов, объединяемых вторым оконечным сумматором компенсационных сигналов 17, формирует совокупность гармонических противосигналов с различным соотношением уровней и фаз, предназначенных для выборочной нейтрализации содержащихся в корректируемом видеосигнале гармонических составляющих, частоты которых кратны частоте строчной развертки телевизионного растра.
В процессе работы описываемого устройства поступающий на вход 4 промежуточного усилителя видеосигнал предварительно усиливается входным каскадом 1, на выходе которого в подлежащий коррекции усиленный видеосигнал вводятся гасящие импульсы, поступающие с выхода синхрогенератора телевизионной системы через вход первого микшерного каскада 6.
Предварительно усиленный каскадом 1 видеосигнал с замешанными в него гасящими импульсами подвергается привязке уровня по вершинам замешанных импульсов, что осуществляется первой управляемой схемой восстановления постоянной составляющей 7.
Затем видеосигнал поступает на вход каскада 2 промежуточного усилителя, имеющего общую выходную нагрузку со вторым микшерным каскадом 10, через который в видеосигнал подлежащего коррекции изображения вводятся инвертированные первым оконечным сумматором 16 компенсационные противосигналы, вырабатываемые левой по схеме фиг.1 группой автосинтиезаторных блоков 14, входы 13 которых совместно с такими же входами правой по схеме группы автосинтезаторных блоков 14 параллельно приключены к выходу линейного усилительного узла 12 с подключенной к нему второй управляемой схемой восстановления постоянной составляющей 8.
Вводимый в видеосигнал через второй микшерный каскад 10 и первый оконечный сумматор 16 компенсационный противосигнал, содержащий сформированные левой по схеме (фиг.1) группой автосинтезаторных блоков 14 корректирующие компоненты, нейтрализует на входе каскада 3 промежуточного усилителя определенную группу содержащихся в исходном видеосигнале гармонических составляющих, частоты которых кратны частоте смены кадров телевизионного растра.
Последующий этап коррекции, заключающийся во введении в видеосигнал группы компонент, предназначенных для компенсации в видеосигнале ряда гармонических составляющих, частоты которых кратны частоте смены строк телевизионного изображения, осуществляется с помощью ячеек 31-37 выделения, деления и умножения частоты строк телевизионного растра, с помощью избирательных усилителей 30, усилительных узлов с раздельно регулируемыми коэффициентами передачи 29, а также правой группы автосинтезаторных блоков 14 и второго оконечного сумматора компенсационных сигналов 17.
На свои первые входы 13 все автосинтезаторные блоки 14, объединяемые общим оконечным сумматором компенсационных сигналов 17, получают выходной сигнал промежуточного усилителя, усиленный линейным усилительным узлом 12 и восстановленный по постоянной составляющей узлом привязки 8, в то время как вторые входы 18 указанной группы автосинтезаторных блоков 14 с выходов усилительных узлов 29 с индивидуально регулируемыми коэффициентами передачи получают через избирательные усилители 30 с выходов частотных ячеек 31-37 формируемые и выделяемые ими гармонические сигналы, равные и кратные частоте строчной развертки телевизионного изображения. На выходы 28 и 38 устройства с соответствующих выходов синхрогенератора телевизионной установки подаются соответственно кадровые и строчные синхроимпульсы.
Вводимый с выхода второго оконечного сумматора 17 через третий микшерный каскад 11 на второй вход каскада 3 промежуточного усилителя компенсационный противосигнал, составленный совокупностью сформированных автосинтезаторными блоками 14 частотных компонент, уровни и фазы каждой из которых отвечают таким же параметрам ряда содержащихся в видеосигнале гармонических составляющих, осуществляет нейтрализацию в выходном сигнале каскада 3 промежуточного усилителя тех компонент, имеющих частоты, кратные частоте смены кадров телевизионного изображения, которые снижают контрастность и разрешающую способность исследуемого телевизионного изображения.
С выхода 5 промежуточного усилителя, то есть с выхода каскада 3 этого усилителя, видеосигнал корректируемого изображения с замешанными в него с помощью микшерных каскадов 10 и 11 группами гармонических противосигналов, кратных по частоте повторения частотам кадровой и строчной разверток телевизионного растра, параллельно поступает как в последующий тракт телевизионной системы, так и на вход линейного усилительного узла 12, на выходе которого усиленный результирующий сигнал промежуточного усилителя фиксируется по вершинам замешанных в этот сигнал гасящих импульсов второй схемой восстановления постоянной составляющей 8, после чего выходной сигнал линейного усилительного узла 12 параллельно подается как на первые входы 13 автосинтезаторных блоков 14, входящих в набор формирователей кадровой группы корректирующих сигналов, объединяемых первым оконечным сумматором компенсационных сигналов 16, так и на первые входы 13 второй группы автосинтезаторных блоков 14, образующих набор формирователей строчной группы корректирующих сигналов, объединяемых вторым оконечным сумматором компенсационных сигналов 17.
В зависимости от рельефа подлежащего визуальному воспроизведению объекта, а также в зависимости от характера распределения спектрально-отражательной способности объекта по его исследуемой поверхности, режим автоматической коррекции телевизионного изображения контролируемого объекта может в широких пределах варьироваться, что осуществляется изменением проходных характеристик усилительных узлов 19 и 29 с индивидуально регулируемыми коэффициентами передачи, в соответствии с чем изменяются спектр и амплитудно-фазовые соотношения гармонических компонент, совместно образующих формируемый устройством сложный компенсационный противосигнал.
При появлении на выходе 5 промежуточного усилителя остаточных составляющих видеосигнала, которые являются результатом недостаточно глубокой коррекции исследуемого телевизионного изображения, указанные мешающие составляющие видеосигнала, после многократного усиления по напряжению линейным усилительным узлом 12 и привязки узлом 8 уровня видеосигнала по вершинам замешанных в него гасящих импульсов, одновременно воздействуют на первые входы 13 обеих групп автосинтезаторных блоков 14, объединяемых первым и вторым оконечными сумматорами компенсационных сигналов (соответственно узлами 16 и 17).
При этом левой по схеме группой автосинтезаторных блоков 14 (фиг.1), объединяемых первым оконечным сумматором 16, формируется сложный противосигнал, синтезированный из совокупности вырабатываемых каждым из автосинтезаторных блоков гармонических компонент частоты, фазовые и амплитудные соотношения которых соответственно кратны частоте кадровой развертки и отвечают амплитудно-фазовым соотношениям подлежащих нейтрализации кадровых компонент видеосигнала.
Сложный кадровый противосигнал, составленный из группы имеющих различные амплитудно-фазовые соотношения гармонических компонент, вводится непосредственно в схему ограничения гасящих импульсов промежуточного усилителя. Это осуществляется путем подачи выходного сигнала первого оконечного сумматора компенсационных сигналов 16 на вход второго микшерного каскада 10, содержащего общую выходную нагрузку с каскадом 2 промежуточного усилителя.
В результате изменения сложным кадровым корректирующим сигналом, выдаваемым оконечным сумматором 16, уровня ограничения гасящих импульсов каскадом 2 промежуточного усилителя из видеосигнала в выходной цепи каскада 2 будут удалены остатки подлежащей нейтрализации группы гармонических составляющих, частоты которых кратны частоте смены кадров телевизионного изображения.
Формируемый на выходе второго оконечного сумматора 17 сложный противосигнал, состоящий из имеющих различные частоты, фазы и уровни гармонических компонент, вырабатываемых правой по схеме фиг.1 группой автосинтезаторных блоков 14, с выхода второго оконечного сумматора компенсационных сигналов 17 подается на вход третьего микшерного каскада 11, имеющего общий выход с каскадом 3 промежуточного усилителя.
В результате взаимного наложения в выходной цепи каскадов 3 и 11 как усиленного видеосигнала, в котором уже нейтрализована группа кратных кадровой частоте мешающих гармонических компонент, так и сложного выходного сигнала, выдаваемого вторым оконечным сумматором компенсационных сигналов 17, в корректируемом видеосигнале происходит полная нейтрализация остатков подлежащих подавлению мешающих компонент, частоты которых кратны частоте смены строк телевизионного растра.
При этом с выхода 5 промежуточного усилителя в последующий видеотакт будет поступать откорректированный видеосигнал, обеспечивающий проведение количественного и структурно-качественного визуального анализа телевизионных изображений воспроизводимых объектов с максимальной разрешающей способностью.
Процесс формирования автосинтезаторными блоками 14 корректирующих противосигналов кадровой и строчной групп, а также распределение фазовых соотношений и дозировка по уровням всех синтезирующих компонент сложного корректирующего сигнала, вводимого в воспроизводящий исследуемое изображение видеосигнал, осуществляется в соответствии с заявляемым способом и реализующим его устройством полностью автоматически с учетом заранее задаваемых и программируемых устройству характера (рельефа) и степени (глубины) коррекции подлежащего визуальному контролю телевизионного изображения исследуемого объекта. Это обусловливает возможность достижения наиболее оптимальных режимов визуального контроля и анализа телевизионных изображений сложных объектов и явлений при проведении исследований самого различного рода в машиностроении, металлографии, медицине, биологии, минералогии, физической химии и ряде других областей.
Изобретение относится к телевизионной технике для повышения точности визуальных исследований и состава веществ и изделий по их телевизионному изображению. Технический результат заключается в повышении разрешающей способности. Для этого параллельно формируют сигналы (С) частоты строк (ЧС) и частоты кадров (ЧК) телевизионного растра, субгармонические С вдвое меньших частот (Ч), а также с удвоенной, утроенной и т.д. ЧС и ЧК. Каждый из указанных С раздельно расщепляют по фазе на четыре смещенные на 90o гармонические компоненты. Исходные ортогональные пары противофазных С раздельно модулируют (М) по уровню С, полученными вычитанием из корректируемого входного видеосигнала (ВС) каждого С противофазных пар, предварительно сложенных с С постоянного тока. Каждую из двух полученных от вычитания разностных пар М С выпрямляют и фильтруют. М по уровню ортогональные пары противофазных С складывают и замешивают в ВС. 3 c.п. ф-лы, 2 ил.
| Устройство автоматической компенсации черного пятна передающих трубок | 1971 |
|
SU475747A1 |
| US 4484188, 20.11.1984 | |||
| US 5576760 A, 19.11.1966 | |||
| Устройство для компенсации черного пятна передающих телевизионных трубок | 1976 |
|
SU570215A1 |
| ВАРБАНСКИЙ А.М | |||
| Телевизионная техника | |||
| - М.: Госэнергоиздат, 1964. | |||
