СПОСОБ РЕКУРСИВНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ВИДЕОСИГНАЛА Российский патент 2017 года по МПК H04N5/225 

Предлагаемое изобретение относится к телевизионной технике и ориентировано на широкое прикладное использование метода рекурсивной фильтрации видеосигнала, например, в компьютеризированных интерферометрах для контроля оптических изделий путем анализа интерференционной картины (интерферограммы), в составе телевизионных камер на базе «кольцевых» фотоприемников, выполненных по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать способ рекурсивной фильтрации видеосигнала [1], заключающийся в том, что в телевизионной камере (телекамере) световой поток от интерференционной картины контролируемого объекта проецируют на мишень матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС) с организацией «строчный перенос», принудительно реализуют в фотоприемнике «длинное» и «короткое» накопление информационных зарядов в смежных кадрах, формируют на выходе фотоприемника мультиплексный сигнал изображения, формируют на выходе «видео» телекамеры мультиплексный телевизионный сигнал, который транслируют на вход «видео» компьютера, осуществляют в компьютере демультиплексирование видеосигнала путем выполнения в нем задержки входного мультиплексного телевизионного сигнала на кадр и реализации взвешенного суммирования прямого и задержанного видеосигналов за счет дистанционного выбора с компьютера для этой задержанной составляющей видеосигнала оптимальной длительности «короткой» экспозиции матрицы ПЗС в телекамере.

Предполагается, что матричный ПЗС-фотоприемник содержит на общем кристалле последовательно связанные между собой зарядовой связью прямоугольную фотоприемную область (мишень), в которой линейки светочувствительных элементов чередуются с линейками экранированных от света элементов, а также выходной регистр сдвига и блок преобразования «заряд-напряжение» (БПЗН).

Недостатком такого способа рекурсивной фильтрации видеосигнала является ограничение в выборе фотоприемника телекамеры матрицей ПЗС с организацией «строчный перенос», имеющей прямоугольную мишень. А это в конечном итоге является далеко неоптимальным выбором формы мишени сенсора применительно к кольцевому оптическому изображению сцены. Такая ситуация возникает при эксплуатации интерферометров, например, опубликованных в работе [2], когда при помощи матрицы ПЗС регистрируется интерферограмма оптического изделия, имеющего форму кругового цилиндра или кругового кольца.

Обоснованием этого утверждения служит необходимость иметь для фотоприемника большое число элементов (пикселов) по горизонтали и вертикали, т.е. высокой информационной емкости видеосенсора, которая является залогом получения приемлемой четкости телевизионного изображения. Но при этом значительная часть пикселов является бесполезной, т.к. не несет информации о сюжете, но принудительно используется при формировании видеосигнала, делая избыточной полосу пропускания канала связи телекамеры с компьютером.

Задачей изобретения является устранение избыточной полосы пропускания канала связи телекамеры с компьютером за счет использования для фотоприемника кристалла мишени в форме кругового кольца.

Известно устройство «кольцевого» фотоприемника на ПЗС [3], состоящего из связанных последовательно зарядовой связью фотоприемной области (мишени), которая имеет форму кругового кольца, «кольцевого» регистра сдвига и БПЗН, при этом линейки светочувствительных и линейки экранированных от света элементов, имеющих одинаковую площадь, этой «кольцевой» мишени расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число элементов в каждой «кольцевой» строке мишени одинаково и равно числу элементов в «кольцевом» регистре сдвига.

Фотоприемник (сенсор) обеспечивает «кольцевой» растр телевизионного изображения, а реализуемая в нем развертка может быть охарактеризована как «кольцевая» развертка видеосигнала по методу «кольцевой строчный перенос».

Важно отметить, что для формирования сигнала изображения в этом фотоприемнике принципиально может быть применен комплект интегральных микросхем, который используется для организации «прямоугольной» развертки в матрицах ПЗС строчного переноса того же информационного формата.

Поставленная задача в заявляемом способе рекурсивной фильтрации видеосигнала решается тем, что в телекамере оптическое изображение контролируемого объекта проецируют на мишень фотоприемника, изготовленного по технологии ПЗС и содержащего на общем кристалле последовательно связанные между собой зарядовой связью мишень, в которой линейки светочувствительных элементов чередуются с линейками экранированных от света элементов, а также выходной регистр сдвига и БПЗН; принудительно реализуют в фотоприемнике «длинное» и «короткое» накопление информационных зарядов в смежных кадрах; формируют на выходе фотоприемника мультиплексный сигнал изображения, формируют на выходе «видео» телекамеры мультиплексный телевизионный сигнал, который транслируют на вход «видео» компьютера; осуществляют в компьютере демультиплексирование видеосигнала путем выполнения в нем задержки входного мультиплексного телевизионного сигнала на кадр и реализации взвешенного суммирования прямого и задержанного видеосигналов за счет дистанционного выбора с компьютера для этой задержанной составляющей видеосигнала оптимальной длительности «короткой» экспозиции фотоприемника в телекамере, а согласно предлагаемому изобретению новый сенсор телекамеры состоит из связанных последовательно зарядовой связью мишени, имеющей форму кольца, «кольцевого» регистра сдвига и БПЗН, линейки светочувствительных и линейки экранированных от света элементов одинаковой площади для этой «кольцевой» мишени расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число «кольцевых» строк и число пикселов в каждой «кольцевой» строке нового сенсора равно соответственно числу строк и числу пикселов в каждой строке фотоприемника прототипа, а в компьютере выполняют электрическое вписывание изображения «кольцевого» кадра в прямоугольный растр компьютерного монитора.

Сопоставительный анализ с прототипом [1] показывает, что заявляемый способ отличается следующими признаками:

- условием осуществления действий по формированию в телекамере исходного видеосигнала, а именно: использованием вместо матричного ПЗС-фотоприемника с прямоугольной мишенью другого сенсора на ПЗС, имеющего «кольцевую» форму мишени;

- выполнением в компьютере нового действия по электрическому вписыванию изображения «кольцевого» кадра в прямоугольный растр видеомонитора.

Необходимо отметить, что новое действие реализуется в соответствии с компьютерной программой и реализуемого в ней алгоритма.

Совокупность известных и новых признаков не известна из уровня техники, поэтому заявляемый способ отвечает требованию новизны.

По техническому результату и методу его достижения предлагаемое техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ рекурсивной фильтрации видеосигнала; фиг. 2а - схемотехническая организация «кольцевого» фотоприемника на ПЗС; на фиг. 2б - организация «кольцевого» ПЗС-фотоприемника по фиг. 2а с внесенными в нее топологическими изменениями; на фиг. 3 - структурная схема датчика телевизионного сигнала, входящего в состав телекамеры; на фиг. 4 - иллюстрация процесса антиблюмингового стока в фотоприемнике ПЗС; на фиг. 5 - пример выполнения электрической схемы коммутатора в составе телекамеры; на фиг. 6, по данным [4, с. 19], представлена структурная схема БПЗН с организацией «плавающая диффузионная область»; на фиг. 5 изображена эпюра возможного сигнала управления для БПЗН в «кольцевом» фотоприемнике, выполненном по фиг. 2б; на фиг. 8 показан внешний вид возможной тест-таблицы, предназначенной для оценки эффекта рекурсивной фильтрации видеосигнала; на фиг. 9 приведена постановка задач по выполнению функциональных действий в компьютере, реализуемых программным путем, которые необходимы для осуществления заявляемого способа рекурсивной фильтрации видеосигнала; на фиг. 10 - иллюстрация поставленной задачи по электрическому вписыванию изображения «кольцевого» кадра в прямоугольный растр компьютерного монитора.

Устройство на фиг. 1 содержит на передающей стороне телекамеру в позиции 1, состоящую из последовательно расположенных и оптически связанных объектива 1-1 и датчика 1-2 телевизионного сигнала, а также RS-триггера 1-3, селектора 1-4 синхроимпульсов, счетчика-делителя 1-5 и коммутатора 1-6, на приемной стороне - компьютер в позиции 2, а между сторонами - линию связи в позиции 3, причем выход «Видео» датчика 1-2, являющийся выходом «Видео» телекамеры, подключен к входу селектора 1-4 синхроимпульсов, выход которого подключен к тактовому входу RS-триггера 1-3 и соответственно к входу последовательно соединенных счетчика-делителя 1-5 и коммутатора 1-6, первый управляющий вход которого, соединенный с первым управляющим входом датчика 1-2, подключен к прямому выходу RS-триггера 1-3; второй управляющий вход датчика 1-2 подключен к выходу коммутатора 1-6, второй управляющий вход которого, а также S-вход и R-вход RS-триггера 1-3 являются входами «Управление» телекамеры, которые через жилы кабеля линии связи 3 подключены к соответствующим выходам сигналов управления «Пуск» и «Стоп» на компьютере 2; выход мультиплексного видеосигнала с выхода «Видео» телекамеры транслируется по жиле кабеля линии связи 3 на вход «Видео» компьютера 2.

На фиг. 1 позицию 4 занимает тест-таблица, при помощи которой осуществляется проверка работоспособности и тестирование устройства.

Датчик 1-2 телевизионного сигнала выполнен на основе «кольцевого» фотоприемника на ПЗС (см. фиг. 2а) по структурной схеме, которая представлена на фиг. 3.

Датчик 1-2 состоит из «кольцевого» фотоприемника 1-2-1 и блока 1-2-2 «кольцевой» развертки и формирования мультиплексного телевизионного сигнала. В свою очередь блок 1-2-2 содержит в своем составе временной контроллер 1-2-2-1, сигнальный процессор 1-2-2-2, первый преобразователь уровней (ПУ) 1-2-2-3 и второй ПУ 1-2-2-4. Первый и второй управляющие ходы временного контроллера 1-2-2-1 являются соответствующими управляющими входами и для датчика 1-2.

«Кольцевой» фотоприемник 1-2-1 (см. фиг. 2а) реализует «кольцевую» развертку зарядового изображения на фотоприемной области 1-2-1-1 с последующим поэлементным считыванием зарядовых пакетов в «кольцевом» регистре сдвига 1-2-1-2 и формированием на выходе БПЗН 1-2-1-3 напряжения видеосигнала в аналоговой форме. При этом в интервале прямого хода по кадру происходит процесс накопления зарядовых пакетов пропорционально освещенности сюжета в светочувствительных пикселах мишени 1-2-1-1. В течение кратковременного промежутка последующего интервала обратного хода кадровой развертки открывается фотозатвор, и заряды всех «кольцевых» строк, участвовавших в накоплении, переносятся (за один шаг поворота) в экранированные от света пикселы, расположенные на той же области 1-2-1-1. Затем фотозатвор закрывается и в новом кадровом цикле на мишени выполняется накопление другой зарядовой «картины», а накопленные в предыдущем кадре зарядовые пакеты в радиальных направлениях переносятся на периферию кристалла фотоприемника, загружая в интервале обратного хода строчной развертки новыми зарядами «кольцевой» регистр 1-2-1-2.

«Кольцевой» фотоприемник 1-2-1 снабжен на мишени электронным затвором, выполняющим электронную регулировку чувствительности путем управления временем накопления зарядовых носителей в течение кадрового периода. По сути, электронный затвор является затвором антиблюминговой (стоковой) области GA, технологически выполненной на мишени сенсора на ПЗС, как показано на фиг. 4.

Если на затвор GA подается высокий уровень импульсного смещения, потенциальный барьер снимается, затвор открывается, а на мишени исключается процесс накопления фотоэлектронов. Носители зарядов, не задерживаясь в потенциальных ямах под фазными электродами, например под шинами Ф2Н при трехфазной организации переноса, устремляются в более глубокие ямы, создаваемые потенциалом DA стоковой области, а далее рекомбинируют в подложку фотоприемника (см. фиг. 4б).

Когда на затвор GA подается нижний уровень импульсного смещения, закрывая его, реализуется режим накопления с сокращенным внутри кадра временем сбора носителей (см. фиг. 4а).

Для датчика 1-2, как и для его прототипа в [1], необходимым условием для работы является наличие первого и второго управляющих входов. Если необходимо включить автоматическую регулировку времени накопления (АРВН), нужно подать на первый управляющий вход датчика 1-2 сигнал логического нуля. Для переключения датчика 1-2 в режим ручного управления временем накопления необходимо поступление на этот вход сигнала логической единицы.

Второй управляющий вход датчика 1-2 образуют три вывода (1, 2 и 3), на которые подаются электрические смещения. Для работы в режиме АРВН эти выводы должны «висеть в воздухе», т.к. на них с помощью высокоомных резистивных делителей поданы соответствующие потенциалы в диапазоне 1,3-3,5 Вольт. Когда необходимо переключение восьми значений фиксированных экспозиций в диапазоне от 10 мкс до 10 мс, то на них должны быть поданы кодовые комбинации из нулей («0») и единиц («1»), указанные в табл. 1.

Отметим, что комбинация «000» определяет самую короткую длительность накопления, а комбинация «111» - самую длинную. Установка всех этих кодовых комбинаций выполняется в коммутаторе 1-6.

Возможная электрическая схема блока 1-6 (см. фиг. 5) содержит первый элемент «И» 1-6-1, второй элемент «И» 1-6-2, третий элемент «И» 1-6-3, первый элемент «ИЛИ» 1-6-4, второй элемент «ИЛИ» 1-6-5, третий элемент «ИЛИ» 1-6-6, первый коммутатор 1-6-7, второй коммутатор 1-6-8 и третий коммутатор 1-6-9. Необходимая кодовая комбинация, определяющая длительность экспозиции фотоприемника телекамеры 1, устанавливается на компьютере 2 и транслируется в ТТЛ-уровнях по линии связи 3 на вторые входы элементов «ИЛИ» 1-6-4, 1-6-5 и 1-6-6. Этот же двоичный код на выходе коммутаторов 1-6-7, 1-6-8 и 1-6-9 является выходом для блока 1-6. Отметим, что в исходном (начальном) состоянии блока 1-6 на его входе кода присутствует логическая комбинация «000».

Если на входы разрешения коммутаторов 1-6-7, 1-6-8 и 1-6-9 будет подан низкий логический уровень, тогда, независимо от состояния на входах элементов «И» 1-6-1, 1-6-2, 1-6-3 и кодовой комбинации на входе, выходы коммутаторов будут изолированы от входов.

Тест-таблица 4, представленная на фиг. 8, выполнена на бумаге и установлена на вибростенде, обеспечивающем вибрационные смещения в плоскости, параллельной плоскости мишени фотоприемника датчика 1-2.

Таблица 4 содержит расходящиеся в радиальных от центра направлениях черные штрихи, имеющие форму трапеции. Два белых треугольника таблицы являются реперами, позволяющими осуществить оператору настроечную операцию по оптическому вписыванию «кольцевого» теста в компьютерный монитор, имеющий формат экрана 4:3 или 16:9.

Объектив 1-1, RS-триггер 1-3, селектор 1-4 синхроимпульсов и счетчик-делитель 1-5 по схемотехническому выполнению не отличаются от аналогичных блоков прототипа [1].

Добавим, что RS-триггер 1-3 является тактируемым триггерным устройством RS-типа с высоким активным уровнем на входах управления.

Селектор 1-4 синхроимпульсов предназначен для выделения из композитного видеосигнала на входе сигнала синхронизации приемника (ССП) с последующим формированием на выходе кадрового синхронизирующего импульса (КСИ).

Счетчик-делитель 1-5 предназначен для выполнения деления частоты импульсов КСИ на два (с 50 Гц до 25 Гц) при осуществляемой прогрессивной развертке видеосигнала.

Следует отметить, что предлагаемый на фиг. 2а «кольцевой» фотоприемник имеет особенность, которая заключается в следующем.

Величина разрешающей способности этого фотоприемника в пределах кадра является переменной величиной, которая изменяется в сторону уменьшения по направлению к внешней периферии сенсора из-за увеличивающейся величины зазора между его светочувствительными элементами (пикселами), имеющими одинаковый показатель по геометрической площади.

Выравнивание разрешающей способности изображения, формируемого сенсором, с целью повысить качество рекурсивной фильтрации видеосигнала можно достичь, если внести определенные топологические изменения в ее схемотехническую организацию, как показано на фиг. 2б.

Здесь площадь светочувствительных элементов и соответственно площадь экранированных элементов на «кольцевой» мишени сенсора от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь пиксела «кольцевого» регистра сдвига.

Но при этом период импульсов T_r на управляющем входе БПЗН сенсора, обеспечивающий поэлементный сброс напряжения формируемого видеосигнала, в течение каждой строки должен быть не постоянной величиной, равной по величине параметру T_p, как для фотоприемника, реализованного в соответствии с фиг. 2а, а определяться из соотношения:

где T_p - период считывания элемента в фотоприемнике;

n_m - коэффициент, целое число, величина которого для текущей строки считывания в фотоприемнике равна отношению:

где Δ₁ - площадь светочувствительного элемента для первой строки считывания в фотоприемнике;

Δ_m - площадь светочувствительного элемента для текущей строки считывания в фотоприемнике.

Эпюра выходного сигнала T_r, необходимая для этого фотоприемника, представлена на фиг. 7. Предполагается, что фотоприемник 1-2 содержит n «кольцевых» строк. На этой диаграмме первая строка обозначена как Т_с1, а последняя строка - как T_cn.

Управляющие импульсы имеют положительную полярность, малую (короткую) длительность и различный период следования в пределах каждой из «кольцевых» строк.

Период управляющих импульсов для первой «кольцевой» строки обозначен T_r1, а период управляющих импульсов для последней «кольцевой» строки - T_{r n.}. Период T_r1 является самым малым и равен периоду считывания элемента Т_р, а период считывания T_{r n.} - самым большим, который равен nT_r.

В результате для всех строк этого фотоприемника обеспечивается одинаковая по полю площадь считывающей апертуры при различной от строки к строке площади электродов светочувствительных элементов сенсора.

В физическом плане управление апертурой осуществляется за счет суммирования зарядовых пакетов в соседних элементах каждой текущей «кольцевой» строки сенсора до выполнения процедуры преобразования «заряд-напряжение». Поэтому это зарядовое сложение не может быть дополнительным источником шумов для видеосигнала на выходе телевизионной камеры.

На практике данный «механизм» управления может быть осуществлен в блоке управления апертурой (БФА) 1-2-2-5, как показано на фиг. 3.

Очевидно, что устройство БФА 1-2-2-5 может быть реализовано с использованием классического набора технических средств (логических элементов) цифровой электроники, а может быть выполнено в составе временного контроллера 1-2-2-1 блока 1-2-2 «кольцевой» развертки датчика 1-2 телевизионного сигнала.

Приведенная на фиг. 9 постановка задач по выполнению функциональных действий в ЭВМ, реализуемых программным путем, которые необходимы для осуществления заявляемого способа рекурсивной фильтрации видеосигнала является, по сути, функциональной схемой платы видео, которая устанавливается в свободный PCI-слот на материнской плате стационарного компьютера или в mini PCI-слот ноутбука. При разработке платы видео должно быть выполнено главное и обязательное условие, а именно: она должна быть согласована по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной компьютера.

На вход «Видео» платы поступает аналоговый мультиплексный видеосигнал «кольцевого» кадра с телекамеры, а на выходе «Видео» платы формируется рекурсивно отфильтрованный цифровой видеосигнал прямоугольного кадра, предназначенный для воспроизведения на экране компьютера и записи на его жесткий диск.

В нашем примере на плате видео при непосредственном участии компонентов материнской платы выполняются следующие сигнальные операции:

- Аналого-цифровое преобразование (АЦП) входного видеосигнала;

- Задержка цифрового видеосигнала на 20 мс;

- Взвешенное суммирование прямого и задержанного видеосигналов;

- Формирование для телекамеры управляющего трехразрядного двоичного сигнала «Код экспозиции»;

- Формирование для телекамеры управляющих однократных импульсов «Пуск» и «Стоп»;

- Электрическое вписывание «кольцевого» кадра в прямоугольный растр компьютерного монитора.

Команды для управления телекамерой и для реализации взвешенного суммирования видеосигналов выполняются с клавиатуры компьютера и/или с компьютерной мыши.

Необходимо отметить, что операция задержки цифрового видеосигнала и операция взвешенного суммирования прямого и задержанного цифровых видеосигналов выполняются на плате видео при условии, когда с компьютера на телекамеру подана команда «Пуск». В исходном состоянии или при возврате телекамеры в исходное состояние командой «Стоп» с компьютера операции задержки и суммирования на плате видео блокируются, а выходным сигналом «Видео» платы становится видеосигнал «прямоугольного» кадра, получивший только аналого-цифровое преобразование.

Заметим, что в компьютерной программе по реализации электрического вписывания «кольцевого» кадра в прямоугольный растр монитора должно быть реализовано соблюдение последовательности передачи телевизионных строк, как показано на фиг. 10.

Заявляемый способ рекурсивной фильтрации видеосигнала осуществляется следующим образом.

Воспользуемся структурной схемой устройства, изображенной на фиг. 1, где фотоприемником датчика 1-2 является «кольцевой» сенсор в соответствии с фиг. 2а.

Предположим, что тест-таблица 4, расположенная в поле зрения телекамеры 1, находится в идеально статическом положении, т.е. вибростенд выключен. При этом допустим, что импульсы внешнего управления для телекамеры (импульсы «Пуск» и «Стоп») отсутствуют, т.е. на всех входах «Управление» присутствуют логические «0». Сама же телекамера работает в режиме прогрессивной развертки, а освещенность контролируемого теста 4 позволяет установить время накопления «кольцевого» фотоприемника на ПЗС, обеспечивающее получение видеосигнала с максимальным отношением сигнал/шум.

Тогда автоматическая регулировка времени накопления (АРВН) фотоприемника в датчике 1-2 установит максимальную величину текущей экспозиции, т.е. длительность накопления зарядов составит 10000 мкс. При этом селектор 1-4 синхроимпульсов выделяет на выходе кадровые импульсы с периодом T_n, а счетчик-делитель 1-5 выполняет деление входной частоты на два, формируя на выходе меандр с периодом .

Пусть вибростенд тест-таблицы 4 включен, а на объекте контроля возникает низкочастотное механическое воздействие. Тогда в формируемом видеосигнале неизбежно появляется смаз, а в наблюдаемом с экрана монитора компьютера 2 изображении заметно ухудшается его качество за счет снижения отношения сигнал/шум.

Для выполнения задачи изобретения на S-вход RS-триггера 1-3 телекамеры с компьютера подается импульс «Пуск» положительной полярности.

В момент совпадения высокого уровня этого импульса с высоким уровнем кадровых синхроимпульсов на его тактовом входе состояние триггера изменяется. На прямом выходе триггера 1-3 устанавливается сигнал логической «1».

Последний подается на первый управляющий вход блока 1-6 и на первый управляющий вход датчика 1-2. Поэтому схема АРВН в датчике 1-2 отключается, а его второй управляющий вход оказывается подключенным к выходу блока 1-6.

Отметим, что независимо от этой коммутации селектор 1-4 синхроимпульсов продолжает выделять на выходе кадровые импульсы, а на выходе счетчика-делителя 1-5 формируются импульсы с периодом .

При подключении второго управляющего входа датчика 1-2 к выходу блока 1-6 на этом входе на время действия низкого уровня меандра импульсов с выхода блока 1-5 устанавливается логическая комбинация «000», обеспечивающая длительность кадрового накопления зарядов в фотоприемнике, равной 10 мкс - (см. табл. 1). Когда же с выхода блока 1-5 будет подан высокий уровень меандра импульсов, тогда на это время на втором управляющем входе датчика 1-2 установится логическая комбинация «111», гарантирующая время накопления матрицы ПЗС 10000 мкс - (см. табл. 1).

Благодаря этому датчик 1-2, а, следовательно, и телекамера 1, формирует «кольцевой» мультиплексный сигнал изображения, смежные кадры которого являются «длинными» и «короткими» видеосигналами в соответствии с режимом накопления зарядов в фотоприемнике.

Этот мультиплексный видеосигнал поступает по линии связи 3 на вход «Видео» платы видео, установленной в разъем расширения на материнской плате компьютера 2. Т.к. блокировка снята, плата видео реализует возложенные на нее функции АЦП, задержки и взвешенного суммирования.

Следует подчеркнуть, что взвешенное суммирование видеосигналов здесь осуществляется не за счет уменьшения амплитуды задержанной составляющей сигнала изображения, накопленного в течение кадра (полукадра), а путем выбора для этой составляющей укороченной длительности экспонирования фотозарядов (в нашем примере, равной ).

При необходимости возвращения телекамеры в исходный режим работы следует подать с компьютера импульс «Стоп» положительной полярности на вход R-вход RS-триггера 1-3. При совпадении высокого уровня этого импульса с высоким уровнем тактовых импульсов (КСИ) состояние триггера изменяется. На прямом выходе RS-триггера 1-3 установится сигнал логического «0», а в датчике 1-2 будет восстановлено функционирование схемы АРВН. Одновременно на первом информационном входе взвешивающего сумматора гарантируется отсутствие видеосигнала, а на его выход будет транслироваться со второго информационного входа текущий видеосигнал «кольцевого» кадра датчика 1-2 в цифровом виде.

Пусть теперь в качестве сенсора датчика 1-2 используется фотоприемник в соответствии с фиг. 2б. Тогда за счет выравнивания разрешающей способности сенсора в пределах «кольцевого» кадра будет достигнуто дополнительное повышение качества рекурсивной фильтрации видеосигнала.

В настоящее время все блоки структурной схемы устройства, реализующего настоящий способ, освоены отечественной промышленностью. Поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2507706. МПК H04N 7/18. Способ формирования сигнала изображения интерферограмм. / В.М. Смелков // Б.И. - 2014. - №5.

2. Еськова Л.М., Гаврилин Д.А. Компьютерные методы контроля оптики. Методические указания к лабораторному практикуму. Санкт-Петербург. Издательство Санкт-Петербургского государственного университета ИТМО, 2004.

3. Патент РФ №2545519. МПК H04N 7/00. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения и организация фотоприемника для его реализации. // В.М. Смелков // Б.И. - 2015. - №10.

4. Хромов Л.И., Лебедев Н.В., Цыцулин А.К., Куликов А.Н. Твердотельное телевидение. - «Радио и связь», 1986.

Изобретение относится к телевизионной технике и ориентировано на прикладное использование метода рекурсивной фильтрации видеосигнала, например, в компьютеризированных интерферометрах для контроля оптических изделий путем анализа интерференционной картины (интерферограммы), в составе телевизионных камер на базе «кольцевых» фотоприемников, выполненных по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС). Техническим результатом является устранение избыточной полосы пропускания канала связи телекамеры с компьютером за счет использования для фотоприемника кристалла мишени в форме кругового кольца. Результат достигается тем, что кристалл фотоприемника (сенсора) телекамеры имеет форму кольца и содержит «кольцевую» мишень, «кольцевой» регистр сдвига и БПЗН, а линейки светочувствительных и линейки экранированных от света элементов одинаковой площади для этой «кольцевой» мишени расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число «кольцевых» строк и число пикселов в каждой «кольцевой» строке сенсора равно соответственно числу строк и числу пикселов в каждой строке матричного фотоприемника. 1 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

1. Способ рекурсивной фильтрации видеосигнала, заключающийся в том, что в телекамере оптическое изображение контролируемого объекта проецируют на мишень матричного фотоприемника, изготовленного по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС) и содержащего на общем прямоугольном кристалле последовательно связанные между собой зарядовой связью мишень, в которой линейки светочувствительных элементов чередуются с линейками экранированных от света элементов, а также выходной регистр сдвига и блок преобразования «заряд - напряжение» (БПЗН); принудительно реализуют в фотоприемнике «длинное» и «короткое» накопление информационных зарядов в смежных кадрах; формируют на выходе фотоприемника мультиплексный сигнал изображения, формируют на выходе «видео» телекамеры мультиплексный телевизионный сигнал, который транслируют на вход «видео» компьютера; осуществляют в компьютере демультиплексирование видеосигнала путем выполнения в нем задержки входного мультиплексного телевизионного сигнала на кадр и реализации взвешенного суммирования прямого и задержанного видеосигналов за счет дистанционного выбора с компьютера для этой задержанной составляющей видеосигнала оптимальной длительности «короткой» экспозиции фотоприемника в телекамере, отличающийся тем, что кристалл фотоприемника (сенсора) телекамеры имеет форму кольца и содержит «кольцевую» мишень, «кольцевой» регистр сдвига и БПЗН, а линейки светочувствительных и линейки экранированных от света элементов одинаковой площади для этой «кольцевой» мишени расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число «кольцевых» строк и число пикселов в каждой «кольцевой» строке сенсора равно соответственно числу строк и числу пикселов в каждой строке матричного фотоприемника, а в компьютере выполняют электрическое вписывание изображения «кольцевого» кадра в прямоугольный растр компьютерного монитора.

2. Способ рекурсивной фильтрации по п. 1, отличающийся тем, что площадь светочувствительных элементов и соответственно площадь экранированных элементов на «кольцевой» мишени сенсора от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь пиксела «кольцевого» регистра сдвига, при этом период импульсов T_r на управляющем входе БПЗН сенсора, обеспечивающий поэлементный сброс напряжения формируемого видеосигнала, определяется из соотношения:

где Т_р - период считывания элемента в фотоприемнике;

n_m - коэффициент, целое число, величина которого для текущей строки считывания в фотоприемнике равна отношению:

где Δ₁ - площадь светочувствительного элемента для первой строки считывания в фотоприемнике;

Δ_m - площадь светочувствительного элемента для текущей строки считывания в фотоприемнике.