СПОСОБ ВИЗУАЛЬНОГО АНАЛИЗА ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИГНАЛОВ С БОЛЬШИМ ДИНАМИЧЕСКИМ ДИАПАЗОНОМ И УСТРОЙСТВО, РЕАЛИЗУЮЩЕЕ ЭТОТ СПОСОБ Российский патент 2004 года по МПК H04N3/22 H04N5/58 

Изобретение относится к области телевидения, а в ней к системам мониторинга и разведки с использованием телевизионных средств.

Динамический диапазон современных телевизионных систем, предназначенных для визуального анализа телевизионных изображений, определяется соответствующими техническими характеристиками всего телевизионного тракта. Однако динамический диапазон телевизионного тракта, зависящий от отношения сигнал/шум всего тракта, в современных телевизионных системах намного больше динамической характеристики пары "видеомонитор - глаз". Динамический диапазон этой пары зависит от следующих факторов:
- величины анализируемого на экране участка изображения;
- величины внешней засветки;
- расстояния от глаза наблюдателя до экрана видеомонитора;
- динамического диапазона яркостей на анализируемом участке изображения.

Здесь не перечислены те параметры, которые учитываются при разработке и изготовлении видеомонитора.

Известен способ повышения информационных характеристик видеомонитора [4] , принятый за прототип. Этот способ заключается в получении максимального контраста телевизионного изображения на всем экране, либо на любом его участке. Размер и положение этого участка могут регулироваться. Этот способ имеет следующий недостаток:
- положение и размер участка изображения, на котором производится контрастирование, регулируются вручную;
- яркость и контраст изображения при изменениях внешней засветки регулируются также вручную.

Целью предлагаемого изобретения является устранение всех вышеперечисленных недостатков и полная автоматизация процесса визуального анализа телевизионного изображения при одновременном повышении его информативности. Для этого необходимо принять к сведению следующие предпосылки:
- для максимально возможного увеличения информативности телевизионного изображения нужно повышать контраст изображения только на анализируемом в данный момент участке изображения;
- размер анализируемого участка изображения должен соответствовать оптическим свойствам человеческого глаза, т.е. надо учитывать четкостную и контрастную чувствительность различных участков поля зрения глаза;
- при изменении внешней засветки глаз адаптируется под этот уровень освещенности и в этом случае контраст и яркость телевизионного изображения должны подстраиваться под режим работы глаза.

Известны способы позиционирования головы оператора [1, 2, 3] в системе координат рабочего места оператора и позиционирования оптической оси глаза в системе координат головы оператора [5].

Известен также способ определения расстояний до объекта, широко используемый в телевизионных камерах.

Суть предлагаемого способа состоит в следующем.

1. При помощи системы позиционирования оптической оси глаза определяется пространственное положение оптической оси глаза оператора относительно экрана видеомонитора. Эта операция состоит из трех выполняемых действий:
- определение пространственного положения головы оператора в системе координат рабочего места оператора;
- определение пространственного положения оптической оси глаза в системе координат головы оператора;
- вычисление пространственного положения оптической оси глаза оператора относительно экрана видеомонитора.

2. Определяется расстояние от глаза оператора до экрана видеомонитора и производится вычисление оптимального размера анализируемой площадки и ее положение на экране видеомонитора.

3. На выбранном участке телевизионного изображения производится контрастирование таким образом, что модуляция видеосигнала на выбранном участке равна 100%.

Таким образом, выделенный участок изображения будет находиться всегда в том месте телевизионного изображения, куда смотрит в данный момент оператор, а размер этого участка будет зависеть от расстояния от глаза оператора до экрана видеомонитора.

Телевизионное устройство, реализующее вышеописанный способ, представлено на чертеже. Оно состоит из видеомонитора 1, блока 2 измерения расстояния от глаза до экрана, устройства 3 динамической обработки видеосигнала, датчика 4 внешней засветки и устройства 5 позиционирования оптической оси глаза. Работает устройство следующим образом.

При помощи устройства 5 позиционирования оптической оси глаза и блока 2 измерения расстояния от глаза до экрана определяется положение анализируемого на экране участка изображения и расстояние от глаза до экрана. По результатам этих измерений, поступающим в устройство 3 динамической обработки видеосигнала, в этом устройстве определяется оптимальная величина этого участка, на котором параметры видеосигнала изменяются таким образом, чтобы контраст изображения на этом участке был оптимально максимальным. Результаты измерения условий наблюдения, проведенные датчиком 4 внешней засветки, поступают на видеомонитор 1 и устройство 3 динамической обработки видеосигнала, в которых производится оптимизация диапазонов яркости и контраста телевизионного изображения на экране видеомонитора 1.

Источники информации
1. ЕР 0628780 B1. Aiming system for aircraft.

2. Plug Revue 3, p. 50-53.

3. Jane's IDR, Aug. 1997, p. 41-47.

4. Н. И. Курков, А.И.Разин, Я.Б.Розвал, В.С.Тюрин. Устройство обработки видеосигнала. Техника кино и телевидения, 1999, 6, с. 38-40.

5. Enderle J.D. The Fast Eye Movement Control System. In: The Biomedical Engineering Handbook, ed. J.Bronsino. CRC Press, Inc., Boca Raton, FL, 1995, Chapter 164, pages 2463-2483.

Изобретение относится к области телевидения, а в ней к системам мониторинга и разведки с использованием телевизионных средств. Техническим результатом является увеличение динамического диапазона телевизионного тракта для визуального анализа телевизионных изображений. Технический результат достигается за счет ограничения площади анализируемого телевизионного изображения только рассматриваемым оператором участком экрана устройства воспроизведения, на котором используется весь возможный динамический диапазон, а также введением в устройство дополнительных блоков: блок измерения расстояния от глаза оператора до экрана, датчик внешней засветки, устройство позиционирования оптической оси глаза оператора и устройство динамической обработки видеосигнала. 2 c.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ визуального анализа телевизионных сигналов с большим динамическим диапазоном при помощи формирователей телевизионного изображения, причем динамический диапазон формирователя телевизионного изображения используется целиком только на участке телевизионного изображения, анализируемом в данный момент оператором, отличающийся тем, что положение анализируемого участка телевизионного изображения на телевизионном экране определяется при помощи автоматического позиционирования оптической оси глаза оператора, а размер анализируемого участка изображения соответствует автоматически определяемому удалению глаза оператора от экрана и физиологическим свойствам глаза.2. Устройство, реализующее способ визуального анализа телевизионных сигналов с большим динамическим диапазоном, содержащее видеомонитор, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок измерения расстояния от глаза оператора до экрана, датчик внешней засветки, устройство позиционирования оптической оси глаза оператора и устройство динамической обработки видеосигнала, причем выходы блока измерения расстояния от глаза оператора до экрана, датчика внешней засветки и устройства позиционирования оптической оси глаза оператора соединены с управляющими входами устройства динамической обработки видеосигнала, в котором производится оптимизация контраста телевизионного изображения на экране видеомонитора, вход которого является входом системы, а выход соединен с видеомонитором, управляющий вход которого соединен со вторым выходом датчика внешней засветки.