Изобретение относится к средствам оцифровки кадра изображения, может быть использовано для получения цифровых изображений кадров. Прототипом является устройство оцифровывания кадра, содержащее объектив и приемник изображения, включающий матрицу элементов, каждый из трех преобразователей "яркость излучения - код", содержащее и первый - третий блоки ключей, в каждом ключей - по числу разрешения кадра, и первый - третий блоки регистров, в которых регистров - по числу разрешения кадра. Матрица элементов числом 106 соответственно разрешения кадра/в строке 1000 отсчетов × 1000 строк/ включает три группы выходов по числу цветов с первого по 10 × 106, которые подключены к входам 107 соответственно блоков ключей, выходы которых 1-107 подключены к стольким же входам трех блоков регистров, и генератор управляющих сигналов. Выходы блоков регистров являются выходами устройства оцифровывания кадра. Каждый элемент матрицы представлен триадой из трех преобразователей "яркость излучения - код", каждый из которых включает непрозрачный корпус, во входном торце которого цветной светофильтр одного из цветов К. G. В., за ним микрообъектив, по оптической оси которого под углом 45° к ней последовательно размещены и жестко закреплены по числу разрядов в коде десять полупрозрачных микрозеркал, на соответствующей стороне корпуса расположены десять соответствующих фотоприемников, выдающие электрические импульсы на управляющие Uот входы ключей в блоках ключей. Двоичные коды с преобразователей представляют последовательность сигналов единиц в разрядах кодов, соответствующих микрозеркалам, через которые прошло излучение, а в разрядах, через микрозеркала которых свет не прошел, будут нули. Недостатками прототипа являются: в составе каждого элемента матрицы по три преобразователя "яркость излучения - код", что снижает» разрешение кадра не менее чем в два раза, и недостаточная глубина цвета, передаваемая кодами по десять бит.
Цель изобретения: повышение разрешающей способности приемника изображения и увеличение глубины цвета до 45 бит: по 15 бит в коде каждого цвета R, G, В.
Техническими результатами являются: выполнение оцифровывания кадра не тремя преобразователями в каждом элементе матрицы, а одним преобразователем "яркость излучения - код", выполняющим за период кадра три последовательных преобразования цветов R, G, В по 15 бит каждое, глубина цвета 45 бит.
Сущность заявляемого устройства оцифровывания кадра, содержащего объектив и матрицу элементов в приемнике изображения, в исполнении каждого элемента матрицы одним преобразователем "яркость излучения -код", выполняющим за период кадра последовательно три преобразования "яркость излучения - код" цветов R, G, В по 15 бит в каждом коде, и введение в каждый блок ключей шифраторов по числу элементов в матрице приемника изображения.
Устройство 1 оцифровывания кадра представлен на фиг.1, преобразователь "яркость излучения - код" - на фиг.2, 3, функциональная часть блока ключей - на фиг.3, блок регистров - на фиг,4.
Устройство 1 оцифровывания кадра содержит объектив 2, в фокальной плоскости которого расположена приемная сторона приемника 3 изображения, который содержит матрицу из 106 элементов соответственно разрешения кадра: 1000 строк по 1000 отсчетов в строке. Три группы выходов /по числу цветов/ с элементов матрицы каждая числом с первого по 4 × 106 подключены к входам соответственно с первого по 4-106 блоков 4, 5, 6 ключей, выходы которых с первого по 4×106 подключены к входам блоков 7, 8, 9 регистров. Устройство 1 содержит генератор 10 управляющих сигналов, выдающий с первого выхода импульсы частотой 75 Гц, подключенный параллельно к входам первого 11… и второго 112 распределителей импульсов, со второго выхода выдающий импульсы дискретизации кодов fд 25 МГц, подключенный к вторым управляющим входам блоков 7, 8, 9 регистров, с третьего выхода выдающий импульсы частоты кадров fк 25 Гц с периодом длительности кадра 40 мc
Преобразование "яркость излучения - код", фиг.3. В отсутствие управляющих импульсов с распределителя 111 импульсов микропьезоэлементы 14, 19. 20, 21 находятся в ненапряженном состоянии: непрозрачный микросветофильтр 13 закрывает входное окно корпуса 12, а цветные микросветофильтры 16, 17, 18 вне зоны прохода излучения после микролинзы 15. С приходом управляющего импульса 1 мс с первого выхода распределителя 111 микросветофильтр 13 при изгибе микропьезоэоемента 14 открывает на 1 мс входное окно, микропьезоэлемент 19 срабатывает и вводит в поток излучения после микролинзы 15 красный микросветофильтр 16, пропускающий красный цвет излучения на полупрозрачные микрозеркала 22, начиная с микрозеркала 2215, отраженное излучение от которого поступает в усилитель 2415, импульс с которого открывает параллельно ключи 2515 и 2516, красное излучение поступает последовательно на следующие полупрозрачные микрозеркала, пока свет не ослабнет до степени, не вызывающей срабатывание фотоприемника 24. Отраженные от микрозеркал излучения поступают в свои фотоприемники 23, выдающие электрические импульсы в свои импульсные усилители 24 в блоках 4 /5, 6/, с поступлением импульса в усилитель 2414 он усиливает импульс, который с его выхода закрывает ключ 2515 и открывает ключ 2514, импульс с усилителя 2413, закрывает ключ 2514 и открывает ключ 2513, далее этот процесс продолжается со скоростью света, проходящего по полупрозрачным микрозеркалам 22. При ослаблении излучения до несрабатывания фотоприемника 23 сигнал с усилителя соответствующего 24 не поступает на открытие следующего ключа 25. Для примера принимаем, что последним сработал фотоприемник 238 от микрозеркала 228: импульс с усилителя 248 открывает ключ 258 и закрывает ключ 259. К этому моменту ключи 259-15 все закрыты, а ключи 251-7 еще не открыты. С приходом импульса Uвыд 1 мс /75 Гц/ с распределителя 112 импульсов он поступает параллельно на входы трех ключей 2516 блоков 4, 5, 6 ключей, в каждом блоке 4, 5,6 с выхода ключа 2516 импульс 1 мс Uвыд поступает параллельно на сигнальные входы всех ключей 251-15, но ключи 259-15 /фиг.3/ уже закрыты сигналами U3 с импульсных усилителей 249-14, а ключи 251-17 еще не открыты, в результате открытый только один ключ 258, импульс с выхода ключа 2516 проходит через открытый ключ 258, и с его выхода импульс поступает на восьмой вход шифратора 26, который повторно кодирует импульс восьмого разряда 15-и разрядного кода в четырехразрядный код: 1000, этот код и поступает в блок 7 регистров. Комбинации [7 с.207] четырехразрядных кодов после повторного кодирования в таблице 1.
Четырехразрядные коды с блоков 4, 5, 6 ключей в параллельном виде поступают в блоки 7, 8, 9 регистров, на этом заканчивается первая треть в 13 мс кадра, а преобразователь "яркость излучения - код" приходит в исходное состояние. По окончании первых 13 мс кадра импульс со второго выхода распределителя 111 поступает на вход опять пьезодефлектора 14 и на вход пьезодефлектора 20 зеленого микросветофильтра 17: пьезодефлектор 14 открывает входное окно и параллельно с этим пьезодефлектор 20 вводит зеленый микросветофильтр 17 в поток света, зеленый свет поступает на полупрозрачное микрозеркала 221-15, идет формирование кодов цвета G в преобразователях "яркость излучения - код" во всех элементах матрицы.
По окончании вторых 13 мс кадра управляющий импульс с третьего выхода распределителя 111 импульсов поступает на входы пьезодефлектора 14 и на вход пьезодефлектора 21 синего микросветофильтра 18: опять открывается входное окно, а синий микросветофильтр 18 вводится в поток света, пропускает синее излучение на микрозеркала 22, формируется код цвета В во всех преобразователях элементов матрицы. После первой трети /13 мс/ периода кадра распределитель 112 импульсов выдает со второго выхода сигнал выдачи Uвыд на сигнальные входы ключей 2516 параллельно во все функциональные части блока 4, и все коды 106 цвета R поступают параллельно на второе кодирование в шифраторы 26, с которых 106 четырехразрядных кодов цвета R поступают параллельно в блок 7 регистров.
После второй трети периода кадра распределитель 112 импульсов выдает с третьего выхода сигнал Uвыд на сигнальные входы ключей 2516 во все функциональные части блока 5, и все коды цвета G поступают параллельно на второе кодирование в шифраторы 26, с которых коды 106 цвета G поступают параллельно в блок 8 регистров.
После третьей части 13 мс периода кадра распределитель 112 импульсов с первого выхода выдает сигнал Uвнд на сигнальные входы ключей 2516 во все функциональные части блока 6 ключей, все коды цвета В поступают параллельно на второе кодирование в свои шифраторы, 26, с которых 106 четырехразрядных кодов цвета В параллельно поступают в блок 9 регистров. По окончании периода кадра 40 мс в регистрах 271-106 блоков 7, 8, 9 сосредоточены коды соответственно цветов R, G, В. Блоки 7, 8, 9 регистров выполнены идентично /фиг.4/, каждый включает с первого по 106 четырехразрядные регистры 27 и последовательно соединенные ключ 28 и распределитель 29 импульсов. Информационными входами блоков 7-9 являются входы четырех разрядов всех регистров 271-106, всего входов 4×106, выходами являются поразрядно объединенные первый-четвертый выходы блока 7-9 регистров. Первым управляющим входом является первый управляющий вход Uот ключа 28, подключенный к третьему выходу генератора 10 импульсов, открывающий передним фронтом ключ 28 на длительность периода кадра 40 мс, вторым управляющим входом является сигнальный вход ключа 28, подключенный к второму выходу 25 МГц генератора 10 импульсов. В открытом состоянии ключ 28 пропускает в распределитель 29 импульсов импульсы 25 МГц, которые являются сигналами выдачи последовательно кодов из регистров 271-106 на воспроизведение кадров или на регистрацию кодов кадра в соответствующее устройство регистрации. Частота кадров принята 25 Гц, число строк в кадре 1000, отсчетов в строке 1000, частота дискретизации кодов составляет:
fд=25 Гц × 1000×1000=25 МГц.
Работа устройства.
Объектив 2 проецирует изображение объекта съемки на входные окна всех элементов матрицы приемника 3 изображения. Преобразователи в элементах матрицы выдают импульсы с фото приемников 231-15 в импульсные усилители 241-15 блоков 4-6, В блок 4 поступают 106 коды цвета R, в блок 5 - коды цвета G, в блок 6 - коды цвета В. В блоках 4-6 выполняется первое и повторное кодирование, с выходов блоков 4, 5, 6 ключей четврехразрядные коды поступают в свои регистры 271-106. За один период кадра выполняется его оцифровывание. Последовательное получение в элементах матрицы кодов трех цветов позволяет увеличить разрешение приемника 3 изображения, повторное кодирование без информационных потерь позволяет уменьшить соединительных линий от блоков 4-6 к блокам 7-9 в 11, 25 раз
Использованные источники
1. Патент РФ №2452026 С1, кл. G06T 9/00, бюл.15 от 27.05.12, прототип.
2. Б.Н. Бегунов, Н.П. Заказнов. Теория оптических систем. М., 1973, с.223.
3. Ашкенази Г.И. Цвет в природе и технике. Изд.4-е. М., 1985, с.79, 15-я строка сверху.
4. В.В. Пясецкий. Цветное телевидение в вопросах и ответах. Минск. 1986, с.130.
5. А.Ф. Плонский, В.И. Теаро. Пьезоэлектроника, "Знание", М., 1979, с.26, 21-я строка сверху,
6. В.В. Фролов. Язык радиосхем. Изд-е 2-е. М., "Радио и связь", 1989, с.5,
7. В.Н. Тутевич. Телемеханика. 2-е изд-е, М., 1985, с.207 рис.8.5.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
УСТРОЙСТВО ОЦИФРОВЫВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ КАДРА | 2013 |
|
RU2541101C1 |
УСТРОЙСТВО ОЦИФРОВЫВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ КАДРА | 2013 |
|
RU2534967C1 |
УСТРОЙСТВО ОЦИФРОВЫВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ КАДРА | 2013 |
|
RU2534968C1 |
ВИДЕОКАМЕРА | 2011 |
|
RU2477008C1 |
УНИВЕРСАЛЬНАЯ СИСТЕМА ТЕЛЕВИДЕНИЯ | 2013 |
|
RU2531466C1 |
СИСТЕМА СТЕРЕОТЕЛЕВИДЕНИЯ | 2012 |
|
RU2485713C1 |
УСТРОЙСТВО ОБЪЕМНОГО ЦВЕТОВОГО ОТОБРАЖЕНИЯ ЗВУКОВЫХ СТЕРЕОСИГНАЛОВ | 2012 |
|
RU2473182C1 |
СИСТЕМА СТЕРЕОТЕЛЕВИДЕНИЯ | 2013 |
|
RU2533635C1 |
СИСТЕМА РАДИОВЕЩАНИЯ | 2012 |
|
RU2490800C1 |
СИСТЕМА СТЕРЕОТЕЛЕВИДЕНИЯ | 2011 |
|
RU2462828C1 |
Изобретение относится к средствам оцифровки изображения кадра. Техническим результатом является выполнение оцифровывания кадра не тремя преобразователями в каждом элементе матрицы, а одним преобразователем в каждом элементе матрицы, выполняющем за период кадра параллельно и синхронно три последовательных преобразования цветов R, G, В по 15 бит каждое, и оцифровывание изображения заканчивается с окончанием периода кадра. 4 ил.
Устройство оцифровывания изображения кадра, содержащее объектив и приемник изображения, содержащий матрицу элементов по числу разрешения кадра, первый-третий блоки ключей, первый-третий блоки регистров и генератор управляющих сигналов, выдающий со второго выхода импульсы дискретизации кодов, с третьего выхода - импульсы длительностью периода кадра, каждый элемент матрицы включает преобразователь "яркость излучения - код", содержащий непрозрачный корпус формой прямоугольного параллелипипеда из изоляционного материала, в непрозрачной перегородке которого закреплен микрообъектив, по оптической оси которого и под углом 45° к ней последовательно друг за другом на соответствующем расстоянии расположены и жестко закреплены по числу разрядов в коде полупрозрачные микрозеркала, каждое впереди расположенное полупрозрачное микрозеркало пропускает на следующее за ним поток света, ослабленный в два раза, в полупрозрачных микрозеркалах имеются светоделительные покрытия, выполняющие отношение отраженного излучения к пропущенному как 1:0,5, на стороне корпуса, к которой повернуты полупрозрачные микрозеркала, расположены по числу полупрозрачных микрозеркал соответствующие фотоприемники, принимающие отраженное микрозеркалами излучения, выходы фотоприемников являются информационными выходами каждого преобразователя "яркость излучения - код", первые управляющие входы трех блоков регистров объединены и подключены к третьему выходу генератора управляющих сигналов, второй выход которого подключен к объединенным вторым управляющим входам блоков регистров, выходы которых являются первым, вторым и третьим выходами устройства оцифровывания изображения кадра, блоки регистров выполнены идентично, каждый включает регистры по числу разрешения матрицы 106 и последовательно соединенные ключ и распределитель импульсов, выходы которого с первого по 106 последовательно подключены к управляющим входам Uвыд каждого регистра, информационными входами каждого блока регистров являются входы всех регистров, подключенные к соответствующим выходам своего блока ключей, управляющими входами являются: первым - первый управляющий вход Uот ключа, подключенный к третьему управляющему выходу генератора управляющих сигналов, вторым - сигнальный вход ключа, подключенный к второму выходу генератора управляющих сигналов, выходы всех регистров в каждом блоке регистров поразрядно объединены и являются выходами блока регистров, выходы первого-третьего блоков регистров являются первым-третьим выходами устройства оцифровывания изображения кадра, отличающееся тем, что в него введены первый и второй распределители импульсов, входы которых объединены и подключены к первому выходу /75 Гц/ генератора управляющих сигналов, первый-третий выходы первого распределителя импульсов подключены: первый подключен параллельно к входам всех первых диодов Д1 и к управляющим входам всех микропьезоэлементов красных микросветофильтров во всех преобразователях "яркость излучения - код", второй выход подключен параллельно к входам всех вторых диодов Д2 и к управляющим входам всех микропьезоэлементов зеленых микросветофильтров во всех преобразователях "яркость излучения - код", третий выход подключен к входам всех третьих диодов Д3 и к управляющим входам микропьезоэлементов синих микросветофильтров во всех преобразователей "яркость излучения - код", первый - третий выходы второго распределителя импульсов подключены: первый подключен к управляющему входу Uвыд третьего блока ключей, второй подключен к управляющему входу Uвыд первого блока ключей, третий выход подключен к управляющему входу Uвыд второго блока ключей, в каждый преобразователь "яркость излучения - код" во входном торце корпуса введен перед микролинзой непрозрачный микросветофильтр, прикрепленный соответствующим образом к свободному концу своего микропьезоэлемента, второй конец которого жестко закреплен в корпусе преобразователя "яркость излучения - код", и управляющий вход микропьезоэлемента подключен к объединенным выходам первого - третьего диодов, за микрообъективом последовательно друг за другом расположены три цветных микросветофильтра основных цветов R, G, В в последовательности красного, зеленого и синего, каждый из них прикреплен к свободному концу своего микропьезоэлемента, вторые концы которых закреплены в корпусе преобразователя "яркость излучения - код", а управляющие входы микропьезоэлементов подключены: красного микросветофильтра к входу первого диода Д1, зеленого микро-светофильтра к входу второго диода Д2, синего микросветофильтра к входу третьего диода Д3, блоки ключей выполнены идентично, каждый содержит соответствующие функциональные части по числу элементов в матрице /по числу преобразователей "яркость излучения - код"/, каждая функциональная часть обслуживает свой преобразователь "яркость излучения - код", функциональные части идентичны, каждая включает число импульсных усилителей по числу разрядов в коде, шестнадцать ключей и шифратор, входы импульсных усилителей являются первым-пятнадцатым информационными входами и подключены к соответствующим по номерам фотоприемникам в преобразователе "яркость излучения - код", выходы импульсных усилителей с первого по четырнадцатый подключены идентично, каждый подключен параллельно к первому управляющему входу Uот ключа своего номера и к второму Uз входу ключа следующего номера, выход пятнадцатого импульсного усилителя подключен параллельно к первым управляющим Uот входам пятнадцатого и шестнадцатого ключей, сигнальный вход шестнадцатого ключа является управляющим входом Uвыд своей функциональной части и подключен к соответствующему выходу второго распределителя импульсов, выход шестнадцатого ключа подключен параллельно к сигнальным входам первого-пятнадцатого ключей и к своему второму управляющему Uз входу, выходы первого-пятнадцатого ключей подключены к первому-пятнадцатому входам шифратора, первый-четвертый выходы которого являются выходами каждой функциональной части в блок регистров, выходов с каждого блока ключей 4×106, которые подключены к стольким же входам своего блока регистров, каждый из которых включает с первого по 106 четырехразрядные регистры, первый-четвертый выходы которых поразрядно объединены и являются первым-четвертым выходами устройства оцифровывания изображения кадра.
СПОСОБ ОЦИФРОВЫВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2011 |
|
RU2452026C1 |
СИСТЕМА ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ | 2001 |
|
RU2208917C2 |
ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ТЕЛЕВИДЕНИЯ | 1999 |
|
RU2165681C1 |
ПРИКЛАДНАЯ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ СИСТЕМА | 2005 |
|
RU2304362C2 |
ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ТЕЛЕВИДЕНИЯ ВЫСОКОЙ ЧЕТКОСТИ | 2001 |
|
RU2214693C2 |
US 5715021 A1, 03.02.1998 | |||
EP 0701362 B1, 28.03.2001. |
Авторы
Даты
2014-02-10—Публикация
2012-08-06—Подача