Способ двумерной апертурной коррекции видеосигнала и устройство для его реализации Советский патент 1983 года по МПК H04N5/14 

э р

U

X)

с

ю з:)

1. Способ двумерной апертурной коррекции видеосигнала| основанный . на формировании видеосигнгша строк с последующей дискретизацией видеосигнала каждой строки, преобразовании значений отсчета дискретизированного видеосигнала в цифровую форму, запоминании этой последовательности отсчетов и формировании откорректированных значений отсчетов видеосигнала отличающийся тем, что, с целью повьииения точности коррекции путем устранения шумов пространственной дискретизации видеосигнала, формирование видеосигнала строк осуществляют с частотой строчного разложения, вдвое превышающей стандартную дискре|тизацию видеосигнсша строк производят счастотой, вчетверо npeBtAianntefl стандартную, a формирование откорректиро ванных значений отсчетов видеосигнала осуществляют путем преобразования запомненной последовательности отсче(Л тов видеосигнала в последовательяоств отсчетов, выбранных через один отсчет вдоль строки и верез строку.

н

V

к передающей телевизионной камере, а выход - к аналого-цифровому преобразователю, отлич ающе еся тем, что, с целью повышения точности коррекции путем устранения шумов пространственной дискретизации, введен умножитель частоты на четыре, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход -.с тактовым входом временного дискретизатора и вторым входом блока управления адресами, при этом выход аналогоцифрового преобразователя соединен с информационным входом блока памяти. первого и второго выходных реверсивных счетчиков и второму входу третьего и четвертого выходных реверсивных счетчиков, выход третьего регистра подключен к, первому входу первого и четвертого выходных реверсивных счетчиков и к второму входу второго и третьего выходных реверсивных счетчиков, а также выход четвертого регистра подключен к первому входу первого и третьего выходных реверсивных счетчиков и к второму входу второго и четвертого выходных реверсивных счетчиков . При использовании вышеописанных способа I и устройства для его осуществления можно обеспечить регулируемую апертурную коррекцию в желаемом участке частотного диапазона теле9И зирнного видеосигнала в цифровой форме. Но. данный способ и реализующее его устройство характеризуются одномерностью проводимой апертурной кор- рекции и сложностью технической реализации. Это объясняется тем, что ни спосЬбом, ни реализующим его устройством, не предусмотрено хранение зна чений видеосигнала, по крайней мере, нескольких строк изображения, поэтому аозмсжной оказывается коррекция только в направлении строки телевизионного растра. Наиболее близким к предлагаемому является способ двумерной апертурной коррекции видеосигнала, реализуемый устройством апертурной коррекции видеосигнала, предназначенным для работы в цифровых системгис передачи телевизионной информации. Согласно этому способу исходное оптическое изображение преобразовывают в видеосиг нал, sateM выделяют значения отсчетов видеосигнала путем его дискретиЗсщии с частотой, определяемой по теореме Котельникова, преобразовывают значения отсчетов видеосигналов в цифровую форму, записывают их в оперативное з-апоминакадее устройство после чего значение отсчетов видеоси нала подвергают коррекции в горизонтальном направлении, а затем в верти кальном направлении путем взвешенного суммирования значений отсчетов видеосигнала трех растровых элементов - корректируемого и двухcoceдни Способ реализуется устройством, содер жащим последовательно соединенные пер дающую телевизионную- камеру, временной дискретизатор, аналого-цифровой преобразователь и регистр сдвига, вы ходы которого соединены с соответствукхцими входами первого арифметического блока, выход которого соединен информационным входом оперативного запоминающего устройства и с информа ционным входом второго арифметическо го блока, оперативное запоминающее устройство, управляющий вход которог подключен к выходу блока управления адресами, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовым входом временного дискретизатора и входом блока управления адресами, блок хранения коэффициентов коррекции, вход которого подключен к выходу блока управления адресами, первый выход соединен с управляющим входом первого арифметического блока второй выход - с управляющим входом второго арифметического блока Недостатком изйестного способа и устройства, .его реализукидего, является невозможность достижения прямоугольной формы апертурно-частотной характеристики .телевизионной системы в рабочей полосе частот, т.е. с резким спадом на частоте, равной полови не частоты пространственной дискретизации видеосигнала, так как подробный математический анализ показывает, что при таком способе корре ции невовможносподобрать коэффициенты коррекции,так, чтобы обеспечить резкий спад апертурно-частоткой характеристики на частоте,вдвое меньшей пространственной частоты дискретизации. Реализация известного способа дает возможность получить спад характеристики только нд частоте %/4, (%- номинальная частота прострааственной дискретизации, т.е. частота/ с которой синтезируется изображение на приемной стороне). Когда форма апертурно-ча.стотной характеристики телевизионной системл :отлична от требуемой, появляется на изображении шумов пространственная дискретизация. Дель изобретения - повышение точ ности коррекции видеосигнала путем устранения шумов пространственной дискретизации за счет обеспечения прямоугольной формы апертурно-частотной характеристики телевизионной системы в рабочей полосе частот,т.е. в полосе частот от нуля до половины частоты пространственной дискретизации. Поставленная цель достигается тем, что в способе двумерной апертурной коррекций видеосигнала, орйованном на формировании видеосигнала строк с последующей дискретизацией видеосигнала каждой строки, преобразовании значений отсчета дискретизированного видеосигнала в цифровую форму, запоминании этой последовательности отсчетов и формкровании откорректированных значений отсчетов видеосигнсша, формирование видеосигнала строк осуществляют с частотой строчного разложения, вдвое превышающей стандартную, дискретизацию видеосигнала строк производят с частотой, вчетверо : превьшающей стандартную, а формирование откорректированных значений отсчетов видеосигнала осуществляют путем преобразования эгтомненной последовательности отсчетов видеосигнала в последовательность отсчетов, выбранных через один отсчет вдоль строки и через строку. В устройство двумерной апертурной коррекции видеосигнал а, содержащее генератор тактовых импульсов,выход которого соединен с первым входом Олока управления адресами, выхода которого соединены с соответствуюищми входа1Л1 блока памяти, объединенными с входами блока хранения коэффициентов коррекции, при этом выходы блоков памяти и хранения коэффициентов коррекции подключены к.арифметическому блоку ,выход которого является выходом устройства, а также временной дискретизатор, вход которого подклх чен к передающей телевизионной камере, а выход - к аналого-цифровому.преобразователю-, введен умножитель частоты на четыре, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход - с тактовым входом временного дискретизатора и вторым вхоДОМ блока управления адресами, при этом выход аналогоюцифрового гфеобразб1вателя соединен с информационным входом блока Пс1мяти. - При получении прякюугольной форм апертурно-частотной характеристики «телевизионной системы с резким спадом на частоте, равной половине част тоты пространственной дис1фетнзации, улучшается точность апертурной коррекции, а также устраняются шумы пространственной дискретизации, появление которых связано с невыполнением условий TeopeNE: Котельникова . применительно к передаваемому изобра,жению, Масематический анализ показывает, что пространственная апертурночастотная характеристика системы мо жет быть сделана прямоугольной с ре ким спадом на частоте, равной 1/4 частоты пространственной дискретиза ции как по оси X, так и по оси Y пу тем соответствующего подбора коэффи циентов коррекции при взвешенном суммирований, в то время как невозможно сделатьапертурно-частотную характеристику прямоугольной с резким спадом на частоте, равной 1/2 частоты пространственной дискретиза ции как по оси X., так и по оси У. Поэтому для того, чтобы все-таки обе печить спад апертурно-частотной характеристики телевизионной системы на частоте, равной половине частоты пространственной дискретизации, пред лагается при преобразовании оптического изображения в электрический сигн частоту пространственной дискре- тизации увеличить вдвое по сравнению с номинальной как по оси X, так и по оси Y. При этом подбором коэффициентов коррекции можно добиться рез кого спада апертурно-частотной харак теристики на частоте, равной 1/4 уве личенной частоты пространственной дискретизации, или на частоте, равно 1/2 номинальной частоты пространственной дискретизации.. А для того, чтобы не увеличивать полосу частот, занимаемых электрическим сигналом в канале связи, и соответственно синтезировать на приемной стороне 1 зображение,состоящее из номинальног (неувеличенного) числа растровых элементов, откорректированные значения отсчетов видеосигнала формируют из первоначальной последовательности отсчетов, выбирая их через один отсчет вдоль строки и через строку. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, блок 2 управления адресами, передающую телевизиорную камеру 3, временной дискретизатор 4, аналого-цифровой преобразователь 5, блок 6 памяти, блок 7 хранения коэффициентов коррекции, арифметический блок 8 и умножитель 9 частоты на четыре. В предлагаемом устройстве для уве личения вдвое частоты пространственной дискретизации в вертикальном направлении в два раза увеличивают час тоту строчного разложения, для чего в передающей телевизионной камере пр дусматривается генератор строчной развертки, работающий на частоте, в два раза превышающей номинальную. Для увеличения в два раза частоты пространственной дискретизации в горизонтальном направлении частоту сле дования тйктовых импульсов увеличивают в четыре раза, для чего в устройство между генератором тактовых импульсов и временным дискретизатором ставится умножитель частоты. Число .растровых элементов в растре после такой пространственной дискретизации получается в четыре раза больше номинального. Следовательно емкость оперативного запоминающего устройства блока памяти также должна быть увеличена в четыре раза по рравнению с прототипом. В арифметическом блоке производится определение откорректированных значений выбранных отсчетов видеосигнала по следующей формуле -я,.„.| t. oift значение видеобйгнала растрового элемента, расположенного на т-ой строке и с номером п вдоль строки (в растре с увеличенным числом растровых элементов); N - число растровых элементов вдаль строки (и в поперечном направлении), используемых при линейной обработке; N - число растровых элементов, составляющих массив, используемый при коррекции; 1, j - текущие значения номера строки и номера элемента вдоль строки; - значение коэффициента коррекции для растрового элемента, расположенного в массиве коррекции на i-ой строке с j-ым номером-вдоль; строки. Теоретические исследования показывают, что коэффициенты коррекции А Vj могут быть вычислены следующим образом 7 « /acosg2 co5 1 «ЗУ Шэ (о о .) где Ко,д(Ш5(, U;) - апертурно-частотная характеристика, которая подлежит коррекции; ц- частота пространственной дискретизации в направлении оси X, т.е. вдоль строки; вэу частота пространственной дискретизации в направлении оси Y, т.е. частота строчного разложения; Ц))1- пространственная частота в направлении оси X; и - пространственная частота в нап4)авлении оси У. Устройство работает следующим образом. В передающей телевизионной камере 3 оптическое изображение, преобразованное в потенциальный рельеф фотокатода, разлагается в телевизионный . растр с числом строк, увеличенным в два раза по сравнершо с номинальным. Затем с выхода передаквдей телевизионной камеры 3 видеосигнал в аналоговой форме поступает на вход