ЭЛЕКТРОННЫЙ ФОРМИРОВАТЕЛЬ ВИДЕОСИГНАЛОВ И СПОСОБ ОЦЕНКИ Российский патент 2007 года по МПК H04N1/195 G06T3/00 

Настоящее изобретение относится к электронному формирователю видеосигналов и к способу оценки согласно ограничительной части пунктов 1 или 14 формулы изобретения.

Относящиеся к данному классу устройств формирователи видеосигналов обозначаются как строчные формирователи и состоят из множества светочувствительных пикселей, расположенных вдоль строки. Отдельные пиксели преобразуют входные световые сигналы в выходные электрические сигналы и тем самым позволяют обрабатывать электронными средствами воспринимаемую формирователем видеосигналов видеоинформацию. Такого рода строчные формирователи видеосигналов применяются, например, при инспекции печатной продукции, в частности при инспекции ценных бумаг.

Требуемое количество пикселей строчного формирователя видеосигналов в основном зависит от ширины объекта, подлежащего съемке, и разрешения относительно объекта, необходимого для применения. Так как ширина снимаемого объекта может сильно варьировать от одного случая применения к другому и всегда должны быть выявлены более мелкие структуры, то применяются специальные формирователи видеосигналов с высоким разрешением согласно уровню техники, которые, однако, требуют высоких издержек на их приобретение.

В заявке на патент Германии DE 4024618 А1 раскрывается прибор для сбора поверхностной информации с несколькими формирователями видеосигналов, каждый из которых снабжен линзовым устройством.

Поверхностная информация вводится в эти линзовые устройства посредством лученаправляющих устройств.

В заявке на патент Германии DE 3338168 А1 показан формирователь видеосигналов с несколькими пикселями, которые могут включаться произвольно.

В заявке на японский патент JP 63-240261 А описаны два строчных формирователя видеоизображений типа CCD (charge-coupled device=прибор с зарядовой связью, ПЗС), каждый из которых снабжен оптическим устройством, и зоны изображений которых взаимно перекрываются. Эти взаимно перекрывающиеся зоны изображений запоминаются и избирательно считываются из памяти.

В основе изобретения лежит задача - создать электронный формирователь видеосигналов и способ оценки.

Эта задача решается согласно изобретению с помощью признаков, описанных в пунктах 1 или 14 формулы.

Основная идея изобретения заключается в том, чтобы заменить дорогостоящий специальный формирователь видеосигналов с желаемой шириной строк на комбинацию из нескольких отдельно управляемых и оцениваемых единичных формирователей. Такие единичные формирователи видеосигналов доступны в виде стандартных узлов и их цена, следовательно, относительно невысока. В зависимости от желаемой ширины формирователя видеосигналов число единичных формирователей можно варьировать, чтобы получить требуемую суммарную ширину формирователя. При этом каждый из единичных формирователей видеосигналов снабжен собственным оптическим устройством для отображения зоны изображения. Чтобы формирователь видеосигналов мог быть использован в качестве строчного формирователя, единичные формирователи расположены в направлении их продольной оси рядом друг с другом, причем в зависимости от того или иного случая применения между единичными формирователями предусматривается определенное расстояние. Однако затем все единичные формирователи видеосигналов управляются и оцениваются совместно одним блоком обработки данных, так что входящая в блок обработки данных видеоинформация соответствует видеоинформации, которую выдал бы специальный формирователь видеосигналов с соответствующей шириной.

Все единичные формирователи видеосигналов располагаются на общем несущем элементе, чтобы простыми средствами обеспечить точную ориентацию единичных формирователей относительно друг друга. Этот несущий элемент может быть выполнен, в частности, в виде электронной печатной платы, на которой смонтированы единичные формирователи. Кроме того, на электронной печатной плате может быть предусмотрена также часть управляющей и обрабатывающей электроники блока обработки данных.

Особенно выгодно выполнить единичные формирователи видеосигналов в виде частично считываемых формирователей сигналов. Эти частично считываемые формирователи сигналов позволяют маскировать отдельные пиксели каждого единичного формирователя в зависимости от их (пикселей) соответствующего геометрического расположения в единичном формирователе сигналов. Если, к примеру, известно, что в определенном секторе кадра нельзя ожидать важной для данного случая видеоинформации, то с помощью соответствующего управления частично считываемых формирователей эта зона маскируется, так что количество обрабатываемых в блоке обработки видеоданных соответственно снижается.

В частности, для создания формирователя видеосигналов по изобретению можно применять матричные формирователи видеосигналов, причем в этом случае, по меньшей мере, одна строка матричного формирователя управляется как формирователь видеосигналов, в то время как другие строки матричного формирователя видеосигналов не считываются.

В случае выполнения единичных формирователей в виде частично считываемых матричных формирователей цветовых видеосигналов можно путем соответствующего управления одной парой строк матричного формирователя воспринимать также цветовую информацию и передавать ее в блок обработки данных.

Особенно пригодны для образования формирователей видеосигналов по изобретению КМОП-датчики (датчики с комплементарной структурой металл-оксид-полупроводник), так как они могут быть приобретены при очень благоприятном соотношении цена-мощность).

Эти КМОП-датчики отчасти имеют структуру изображения, соответствующую модулю памяти, так что отдельные пиксели могут быть опрошены как строки памяти. Следовательно, придется лишь считывать те элементы изображения, которые действительно должны быть обработаны и оценены.

Единичные формирователи расположены в формирователе видеосигналов на определенном расстоянии друг от друга. Однако благодаря оптическим устройствам, расположенным перед единичными формирователями, на единичные формирователи видеосигналов может быть отображен более широкий сектор изображения. Чтобы можно было обрабатывать все зоны подлежащего съемке объекта, формирователь видеосигналов следует расположить на некотором расстоянии от снимаемого объекта так, чтобы охватываемые единичными формирователями зоны изображения снимаемого объекта, по меньшей мере, незначительно перекрывали одна другую. Эти взаимно перекрывающиеся зоны, которые дважды воспринимаются соответствующими единичными формирователями видеосигналов, могут быть затем снова отфильтрованы с помощью соответствующих алгоритмов обработки.

Ниже настоящее изобретение подробнее поясняется на примерах его осуществления со ссылкой на чертежи, на которых показано:

на Фиг.1 - схематическая структура формирователя видеосигналов в первом рабочем режиме;

на Фиг.2 - формирователь видеосигналов согласно Фиг.1 во втором рабочем режиме.

Изображенный на Фиг.1 формирователь 01 видеосигналов имеет четыре расположенных рядом друг с другом на некотором расстоянии один от другого единичных 07 формирователя 02; 03; 04 и 06 видеосигналов, которые смонтированы на общей электронной печатной плате. Каждый из единичных формирователей 02; 03; 04 и 06 видеосигналов снабжен оптическим устройством 08, с помощью которого подлежащий съемке объект 09 может быть отображен вдоль одной линии на единичные формирователи 02; 03; 04 и 06 видеосигналов. Согласно Фиг.1 каждый из единичных формирователей 02; 03; 04 и 06 видеосигналов, предусмотренное для него оптическое устройство 08 и снимаемый объект 09 расположены на одной прямой. Непосредственно против каждого оптического устройства 08 находятся подлежащие выявлению зоны изображения снимаемого объекта 09.

Свойства оптических устройств 08 и расстояние между формирователями 01 видеосигналов и снимаемым объектом 09 выбраны при этом так, что, во-первых, принципиально вся ширина снимаемого объекта 09 может быть отображена на единичные формирователи 02; 03; 04 и 06 видеосигналов и, во-вторых, воспринимаемые единичными формирователями 02; 03; 04 и 06 видеосигналов зоны изображения, по меньшей мере, незначительно заходят одна на другую.

Каждый из единичных формирователей 02; 03; 04 и 06 видеосигналов состоит из множества расположенных рядом друг с другом пикселей, которые в зависимости от их геометрического расположения могут быть управляемы по отдельности каждый. Это позволяет избирательно маскировать отдельные зоны изображения, чтобы в результате уменьшить подлежащее обработке количество видеоданных.

Чтобы точно определить, какие зоны изображения могут быть маскированы с целью уменьшения подлежащего обработке количества видеоданных, вначале должны быть считаны все пиксели, чтобы установить положение признака. На основе выявленных признаков принимается решение, какие пиксели не подвергать считыванию. Затем производится считывание только оставшихся пикселей, причем каждый пиксель выдает в блок обработки данных собственный сигнал.

В показанном на Фиг.1 режиме работы подлежащий съемке объект 09 несет два важных признака 11 и 12, наличие которых и геометрическое положение должно быть обработано и оценено блоком обработки данных. Другие зоны подлежащего съемке объекта 09 не имеют значения для обработки. Чтобы можно было выполнить эту задачу обработки простым способом, пиксели единичных формирователей 02; 03; 04 и 06 видеосигналов считываются избирательно. Так как в отображаемой единичным формирователем 06 видеосигналов зоне изображения снимаемого объекта 09 нет важных признаков, то пиксели единичного формирователя 06 видеосигналов вообще не считываются, так что соответствующая зона изображения полностью маскируется. Необходимые параметры для ограничения поля изображения могут быть заданы единичному формирователю 02; 03; 04 и 06 видеосигналов блоком обработки данных.

У единичного формирователя 04 видеосигналов важный признак 12 снимаемого объекта 09 воспринимается средними пикселями единичного формирователя 04 видеосигналов. Соответственно и считываются только средние пиксели единичного формирователя 04 видеосигналов, а расположенные на левом и правом краю единичного формирователя 04 видеосигналов пиксели маскируются.

Важный признак 11 расположен на объекте 09 таким образом, что он частично воспринимается единичными формирователями 02 и 03. Так как представляет интерес только положение признака 11, единичные формирователи 02 и 03 видеосигналов управляются таким образом, что у единичного формирователя 02 видеосигналов считываются только пиксели на левом краю, а у единичного формирователя 03 видеосигналов считываются только пиксели на правом краю. Все другие пиксели единичных формирователей 02 и 03 видеосигналов не считываются, так что соответствующие зоны изображения объекта 09 маскируются. При обработке в формирователе видеосигналов видеоданных, выданных единичными формирователями 02 и 03, область перекрытия рассчитывается, а видеоданные, кроме того, пересчитываются таким образом, что подлежащие обработке и оценке данные соответствуют геометрической форме признака 11.

На Фиг.2 изображен формирователь 01 видеосигналов во втором режиме работы. В этом режиме считываются все пиксели формирователей 02; 03; 04 и 06 видеосигналов, так что линия воспринимается и обрабатывается по всей ширине подлежащего съемке объекта 09. При этом диапазоны восприятия у формирователей 02; 03; 04 и 06 видеосигналов незначительно перекрывают друг друга, чтобы исключить пробелы в диапазоне восприятия у формирователя 01 видеосигналов. Однако формирователь видеосигналов передает с потоком данных каждый непроизводный элемент изображения на всей линии выборки в расположенный за ним блок обработки данных только один раз.

В третьем режиме работы формирователя видеосигналов также может быть уменьшено разрешение на отдельных участках всей линии выборки в результате считывания субпикселей (между считанными пикселями оставляются пробелы). Дополнительно к возможному ограничению считанных зон изображения по всей длине формирователя видеосигналов могут быть считаны зоны различной важности с полным или меньшим разрешением.

Формирователь видеосигналов может применяться, в частности, для инспекции печатной продукции.

Перечень позиций

01 формирователь видеосигналов

02 единичный формирователь

03 единичный формирователь

04 единичный формирователь

06 единичный формирователь

07 электронная печатная плата

08 оптическое устройство

09 подлежащий съемке объект

11 важный признак (подлежащий съемке объект)

12 важный признак (подлежащий съемке объект)

Изобретение относится к электронному формирователю видеосигналов. Техническим результатом является повышение эффективности обработки данных электронного формирователя видеосигналов, достигаемый за счет того, что электронный формирователь видеосигналов содержит несколько единичных формирователей видеосигналов с несколькими пикселями каждый, причем пиксели, по меньшей мере, одного единичного формирователя видеосигналов считываются только частично, так что отдельные зоны изображения избирательно маскируются, чтобы уменьшить подлежащее обработке количество видеоданных, причем перед частичным считыванием пикселей, по меньшей мере, одного единичного формирователя видеосигналов все пиксели, по меньшей мере, одного единичного формирователя видеосигналов считываются для определения положения элемента изображения и после этого принимается решение, какие пиксели не подвергать считыванию. Также предусмотрена возможность изменения маскировки частичных зон в зависимости от движения снимаемого объекта и выдачи каждым пикселем в блок обработки данных собственного сигнала. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ обработки видеоданных, формируемых электронным формирователем видеосигналов, содержащим несколько единичных формирователей (02; 03; 04; 06) видеосигналов с несколькими пикселями каждый, причем пиксели, по меньшей мере, одного единичного формирователя (02; 03; 04) видеосигналов считываются только частично, так что отдельные зоны изображения избирательно маскируются с целью уменьшения подлежащего обработке количества видеоданных, причем каждый пиксель выдает в блок обработки данных собственный сигнал, отличающийся тем, что перед частичным считыванием пикселей, по меньшей мере, одного единичного формирователя (02; 03; 04) видеосигналов все пиксели, по меньшей мере, одного единичного формирователя (02; 03; 04; 06) видеосигналов считываются для определения положения элемента изображения (11; 12), и после этого принимается решение, какие пиксели не подвергать считыванию.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что считываются оставшиеся пиксели, по меньшей мере, одного единичного формирователя (02; 03; 04) видеосигналов, причем каждый пиксель выдает собственный сигнал.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в блоке обработки данных на основе этих данных определяется положение элемента изображения (11; 12).4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в блоке обработки данных на основе этих данных определяется зона изображения элемента изображения (11; 12) с уменьшенным разрешением.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что выходные сигналы единичных формирователей (02; 03; 04; 06) видеосигналов обрабатываются в отношении один к другому так, что видеоинформация, воспринятая вдоль линии сканирования подлежащего съемке объекта (08), оценивается правильно в отношении геометрического положения элемента изображения (11; 12).6. Способ по п.1, отличающийся тем, что пиксели единичного формирователя (02; 03; 04) видеосигналов, отображающего часть линии подлежащего съемке объекта (09), считываются лишь частично.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что подлежащие маскировке частичные зоны изменяются в зависимости от движения подлежащего съемке объекта (09).8. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый единичный формирователь (02; 03; 04; 06) видеосигналов оснащен собственным оптическим устройством (08) для отображения на единичные формирователи (02; 03; 04; 06) видеосигналов зоны изображения снимаемого объекта (09).9. Способ по п.8, отличающийся тем, что подлежащие выявлению зоны изображения объекта (09) расположены непосредственно против каждого оптического устройства (08).10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что единичные формирователи (02; 03; 04; 06) видеосигналов, оптические устройства (08) и подлежащий съемке объект (09) расположены соответственно на одной прямой.11. Способ обработки видеоданных формируемых электронным формирователем видеосигналов, содержащим несколько единичных формирователей (02; 03; 04; 06) видеосигналов с несколькими пикселями каждый, причем пиксели, по меньшей мере, одного единичного формирователя (02; 03; 04) видеосигналов считываются только частично, так что отдельные зоны изображения избирательно маскируются с целью уменьшения подлежащего обработке количества видеоданных, отличающийся тем, что перед частичным считыванием пикселей, по меньшей мере, одного единичного формирователя (02; 03; 04) видеосигналов все пиксели, по меньшей мере, одного единичного формирователя (02; 03; 04; 06) видеосигналов считываются для определения положения элемента изображения (11; 12), и после этого принимается решение, какие пиксели не подвергать считыванию.12. Способ по п.11, отличающийся тем, что считываются оставшиеся пиксели, по меньшей мере, одного единичного формирователя (02; 03; 04) видеосигналов, причем каждый пиксель выдает собственный сигнал.13. Способ по п.11, отличающийся тем, что выходные сигналы единичных формирователей (02; 03; 04; 06) видеосигналов обрабатываются в отношении один к другому так, что видеоинформация, воспринятая вдоль линии сканирования подлежащего съемке объекта (08), оценивается правильно в отношении геометрического положения элемента изображения (11; 12).14. Способ по п.11, отличающийся тем, что пиксели единичного формирователя (02; 03; 04) видеосигналов, отображающего часть линии подлежащего съемке объекта (09), считываются лишь частично.15. Способ по п.11, отличающийся тем, что подлежащие маскировке частичные зоны изменяются в зависимости от движения подлежащего съемке объекта (09).16. Способ по п.11, отличающийся тем, что каждый пиксель выдает в блок обработки данных собственный сигнал.17. Способ по п.1 или 11, отличающийся тем, что формирователь видеосигналов используется для контроля печатной продукции.18. Способ по п.11, отличающийся тем, что каждый единичный формирователь (02; 03; 04; 06) видеосигналов оснащен собственным оптическим устройством (08) для отображения на единичные формирователи (02; 03; 04; 06) видеосигналов зоны изображения снимаемого объекта (09).19. Способ по п.18, отличающийся тем, что подлежащие выявлению зоны изображения объекта (09) расположены непосредственно против каждого оптического устройства (08).20. Способ по п.18 или 19, отличающийся тем, что единичные формирователи (02; 03; 04; 06) видеосигналов, оптические устройства (08) и подлежащий съемке объект (09) расположены соответственно на одной прямой.21. Способ обработки видеоданных формируемых электронным формирователем видеосигналов, содержащим несколько единичных формирователей (02; 03; 04; 06) видеосигналов с несколькими пикселями каждый, причем пиксели, по меньшей мере, одного единичного формирователя (02; 03; 04) видеосигналов считываются только частично, так что отдельные зоны изображения избирательно маскируются с целью уменьшения подлежащего обработке количества видеоданных, причем выходные сигналы единичных формирователей (02; 03; 04; 06) видеосигналов обрабатываются в отношении один к другому так, что видеоинформация, воспринятая вдоль линии подлежащего съемке объекта (08), оценивается относительно правильного геометрического положения элемента изображения (11; 12), причем пиксели единичного формирователя (02; 03; 04) видеосигналов, отображающего часть линии сканирования снимаемого объекта (09), считываются только частично и что подлежащие маскировке частичные зоны изменяются в зависимости от движения снимаемого объекта (09), отличающийся тем, что перед частичным считыванием пикселей, по меньшей мере, одного единичного формирователя (02; 03; 04) видеосигналов все пиксели, по меньшей мере, одного единичного формирователя (02; 03; 04; 06) видеосигналов считываются для определения положения элемента изображения (11; 12), и после этого принимается решение, какие пиксели не подвергать считыванию.22. Способ по п.21, отличающийся тем, что перед частичным считыванием пикселей, по меньшей мере, одного единичного формирователя (02; 03; 04) видеосигналов все пиксели, по меньшей мере, одного единичного формирователя (02; 03; 04; 06) видеосигналов считываются для определения положения элемента изображения (11; 12), и после этого принимается решение, какие пиксели не подвергать считыванию.23. Способ по п.21, отличающийся тем, что считываются оставшиеся пиксели, по меньшей мере, одного единичного формирователя (02; 03; 04) видеосигналов, причем каждый пиксель выдает собственный сигнал.24. Способ по п.21, отличающийся тем, что в блоке обработки данных на основе этих данных определяется положение элемента изображения (11; 12).25. Способ по п.21, отличающийся тем, что в блоке обработки данных на основе этих данных определяется зона изображения элемента изображения (11; 12) с уменьшенным разрешением.26. Способ по п.21, отличающийся тем, что каждый пиксель выдает в блок обработки данных собственный сигнал.27. Способ по п.21, отличающийся тем, что формирователь видеосигналов используется для контроля печатной продукции.28. Способ по п.21, отличающийся тем, что каждый единичный формирователь (02; 03; 04; 06) видеосигналов оснащен собственным оптическим устройством (08) для отображения на единичные формирователи (02; 03; 04; 06) видеосигналов зоны изображения снимаемого объекта (09).29. Способ по п.28, отличающийся тем, что подлежащие выявлению зоны изображения объекта (09) расположены непосредственно против каждого оптического устройства (08).30. Способ по п.28 или 29, отличающийся тем, что единичные формирователи (02; 03; 04; 06) видеосигналов, оптические устройства (08) и подлежащий съемке объект (09) расположены соответственно на одной прямой.