Устройство автоматической коррекции координатных искажений телевизионного изображения Советский патент 1983 года по МПК H04N3/26 

Изобретение относится к телевиде нию и может использоваться в промьош ленных и специальных телевизионных установках, к которым предъявляются повышенные требования по величине геометрических искажений телевизион него изображения. Известно устройство, осуществляю щее коррекцию телевизионного изобра жения и- содержащее последовательно соединенные оптическую систему, фотоэлемент с боковым фотоэффектом, усилитель, блок сравнения, усилител обратной связи, генератор разверток отклоняющую систему, осуществляющую развертку растра приемной телевизионной трубки, экран которой оптичес ки связан со входом оптической сист мы, а также генератор эталонного сигнала, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения tl.Устройство работает следующим образом. Выключается кадровая развертка отклоняющей системы, при этом в слу работы строчной отклоняющей системы по экрану телевизионной трубки в горизонтальной плоскости сканируетс световое пятно. Оптическая система проецирует световое пятно на плоскость фотоэлемент с боковым фотоэффектом. Напряжение на выходе фотоэлемента меняется по линейному за ну в зависимости от положения пятна на экране трубки.При равномерном движении пятна, напряжение на выходефотоэлемен а пилообразное. Это напряжение усиливается и поступает на первый вход блока сравнения о На второй вход этого блока с выхода генератора эталонной пилы поступает образцовое напряжение. Разностный сигнал усиливается усилителем обрат ной связи и подается в генератор разверток, где он меняет ток в отклоняющих катушках таким образом, чтобы свести к нулю разностный сигнал, на выходе блока сравнения. Оче видно, что подобным образом, можно осуществить коррекцию и кадровой развертки, для этого необходимо отключить- строчные отклоняющие катушни и подключить кадровые, что обеспечит движение светового пятна в верт-икальном направлении. Генератор эталонной пилы должен вырабатывать образцовый сигнал с периодом, равным кадровому. Однако рассмотренное устройство, повышая линейность развертки, не осуществляет координатную коррекцию всего изображения. Действительно, осуществляя сканирование светового пятна через центр экрана по вертикальной и горизонтальной линии, оценивается совокупность линейности работы генератора развертки и качества отклоняющей системы только по одной линии растра, вертикальной или горизонтальной. При этом такие искажения как ромб, трапеция, подушкообразные, бочкообразные, требующие различного сигнала коррекции для каждой вертикальной или горизонтальной линии сечения растра, подобным устройством корректироваться не могут. Кроме того, для работы устройства, необходимо сканирование светового пятна, которое посредством оптической системы проецируется на фотоэлемент. В передающих трубках отключение строчной или кадровой развертки не вызывает появления и сканирования светового пятна, поэтому фотоэлемент для.таких трубок в роли чувствительного элемента качества развертки не пригоден. Об- ласть применения рассматриваемого устройства ограничивается лишь классом приемных трубок. Известна система, осуществляющая коррекцию видеосигнала передающей трубки телевизионной камеры и содержащая последовательно соединенные датчик телевизионного сигнала, быстродействующее оперативное запоминающее устройство, приемник телевизионного изображения, датчик мгновенной скорости развертки, систему считывания, коммутатор, на управляющий вход которого поступают строчние синхроимпульсы, а первый и второй выходы соединены со вторым и третьим входами оперативного запоминающего устройства, а также содержит блок записи, выход которого соединен с третьим входом коммутатора 2 . Корректирующая система искажает временной масштаб исходного видеосигнала в пределах каждой строки таким образом, чтобы компенсировать искажения, вносимые разверткой приемника телевизионного изображения. Для этого запись видеосигнала в оперативное запоминающее устройство производится с постоянной тактовой частотой, а мгновенная частота импульсов считывания определяется Мгновенной скоростью горизонтальной развертки приемной трубки. Оперативное запоминающее устройство корректирующей CHcTeNbj постоит из двух блоков . памяти емкостью на одну строку каждый, 1 ом1лутгаия режимов- записи и считывания которых осуществляется со строчной частотой, т.е. при записи в один блок памяти производится считывание с другого, а в следующую строку- - наоборот. Коррекция геометрических и нелинейных искажений телевизионного изображения посредством воздействия на вр.еменное положение видеосигнала имеет существенный недостаток. При коррекции в кадровом направлении

аксимальная точность определяется искретом в одну строку, что привоит к заметным искажениям изображения. Действительно, при коррекции участка строки в вертикальном направлении исходя из построчной структуры видеосигнала берется информация либо из предыдущей строки, либо из последующей, что определяет дискрет точности коррекции.

Известно также устройство автоматической коррекции координатных искажений телевизионного изображения,, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, блок памяти, цифро-аналоговый преобразователь, блок строчной развертки, телевизионный датчик, перед оптическим входом которого расположена тест-таблица, квантователь, а также прербразователь время-код, информационный вход которого соединен с выходом- квантователя, управляювдай вход - со вторым выходам синхронизатора, а выход со вторым входом блока памяти, третий выход синхронизатора соединен d синхровходом цифро-аналогового преобразователя, первый вход синхронизатора, к которому подключен синхровход блока кадровой развертки, является входом кадровых синхроимпульсов, а второй вход синхронизатора, к которому подключен сияхровход блока строчной р;азверткя, является входомстрочных синхроимпульсов. Тест-таблица посредством оптической системы проецируется на фотомишень датчика телевизионного сигнала. Тест-таблица представляет собой совокупность управляемых световых опорных штрихов, расположенных по линиям, соответствующим выбранным информационным строкам. Направление штрихов перпендикулярно направлению строчной развертки. Квантователь выделяет и нормирует по амплитуде импульсял световых штрихов тест-таблицы. Эти импульсы поступают на информационный вход преобразователя время-код, а на управляющий вход поступают тактовые импульсы с выхода синхронизатора. Интервал между тактовыми импульсами соответствует расстоянию между опорными штрихами тестгтаблицы, Временное рассовмещение поступающих на входы преобразователя время-код импульсов преобразуется в цифровой код и записывается 6 блок памяти. В каждую ячейку блока памяти записывается сигнал несовпадения одно1 пары импульсов. При считывании из блока памяти коды ситналов несовпадения поступают на первый вход цифро-аналогового преобразователя, где преобазуются в аналоговый потенциален поступают на первый вход блока строчной развертки, где воздействуют на величину строчных отклоняюдих токов

отклоняющей системы телевизионногодатчика. Синхронизатор, кроме выработки тактовых импульсов, осуществл. ет управление блоком памяти, цифро аналоговым преобразователем и световми штрихами, тест-таблицы. Управление синхронизатора осуществляется строчными и кадровыми синхроимпульсами З. I Недостатком данного устройства является отсутствие возможности коррекции телевизионного изображений в кадровом направлении. Это объясняется тем, что используемая в устройстве тест-таблица не несет информации о наличии искажений изображения в вертикальном направлении, в результате чего не будет временного рассовмещения видеосигнала от верти4 кальных штриховых линий тест-таблицы и опорных И1 шульсов, поступающих с синхронизатора. Кромэ ТОРО, для автоматической отработки строчных геометрических и нелинейных искажений формируется.регулировочная крива дискриминациоиного вида. При этом возможна отработка только одного параметра регулирования, так как оптимальному з яачению параметра регулирования соответствует нулевое значение регулировочной кривой.

Целью изобретения является повыше ние точности коррекции.

Для достижения этой цели ус.тройство автоматической коррекции координатинх искажеиий телевизионного изображения, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, ;первый блок памяти, первый цифроаналоговый преобразователь, блок строчной развертки, телевизисгввый .датчик, перед оптическим вХ;одом которого располсжена тест-таблица, квантователь, а также пр оЪразователь время-код, управляющий вход которого соединен со вторым - выходом синхронизатора, третий выход которого соединен с синхровходом первого цифро-аналогового преобразователя, . при этом первый вход синхронизатора к которсялу подключен синхровход блока кадровой развертки, является входом кадровых синхроимпульсов, второй вход синхронизатора, к которому подключен синхровход блока строчной развертки, является входом строчных синхроимпульсов, причем выход блока кадровой развертки соединен с соответствунмцим входом телевизионного датчика, введены последовательно соединенные блок выбора строба, накопитель, экстремальный регулятор, комму-татор, второй блок памяти и второй цифро-ана логовый преобразователь, выход кото рого подключен к второму входу блока кадровой развертки, а также генератор сигнала теста, синхровход которого соединен со вторым выходом синхронизатора, последовательно соединеннЕле блок совпадений и детектор рассовмещений, второй вход которого соединен с выходом генератора сигнала теста, а выход - с информационным входом преобразователя времякод, при этом первый вход блока совпадений соединен с выходом кванто вателя, а второй вход - с первым выходом блока выбора строба, второй выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход которого соединен со вторым входом первого блока памяти, первый выход . синхронизатора подключен к адресным входам блока выбора строба и второг блока памяти, третий выход синхрони затора подключен к синхровходу второго цифро-аналогового преобразователя, а четвертый выход синхрониза тора подключен .ко второму входу . экстремального регулятора, первый вход синхронизатора соединен со вто рьам входом блока выбора строба, а выход преобразователя время-код соединей со вторым входом накопителя. Введение сложной тест-таблицы, представляющей собой черно-белое псевдослучайное поле и имеющей одинаковую информационную насыщенность в кадровом и строчном направлении, позволяет совместно с согласованным с тест-таблицей генератором сигнала теста, Йутем осуществления корреляционной обработки видеосигнала тест-таблицы и сигнала ц енера тора сигнала теста, получить двумерную, регулировочную кривую экстремального вида, параметрами которой являются строчная и кадровая составляющие координатных искажений. Корреляционная обработка осуществляется по элементарным участкам, на которые разбито поле растра. Для такого участка координатные искажения выливаются в афинные преобразования горизонтальное и вертикальное смещения. Истинное положение элементарног участка определяет генератор сигналов теста, сигнал которого является аналогом видеосигнала тест-таблицы, в идеальном случае, т,е, в случае,когда координатные искажения отсутствуют. Местоположение и величину элементарного участка определяет блок выбора строба it управ яемый им блок совпадений. Детектор рассовмещений осуществляет подинтегральное перемножение опорного и исследуемого сигналов, преобразователь время-код не является обязательным , так как осуществляет преобразование результата, перемножения подинтегральных функций корреляционного интервала из аналогового вида в цифровой и используется для упрощения аппаратурной реализации последующих блоков. Накопитель, работой которого управляет блок выбора строба, завершает взятие корреляционного интеграла путем суммирования в стробе полного рассовмещения опорного и исследуемого сигналов. Очевидно, что максимум корреляционного интеграла будет в том случае, если сигнал с элементарного участка полностью совпадает с опорным сигналом генератора электронного теста. При децентровке как в строчном, так и в кадро-. вом направлении корреляционный интеграл уменьшается. Экстремальный регулятор используег корреляционную функцию, получаемую на выходе накопителя, в качестве двумерной регулировочной кривой и осуществляет поиск максимума этой функции. Значения корректирующих сигналов для каждого элементарного участка, при котором достигается максимум регулировочной кривой, в цифровом виде записываются в соответствующие ячейки пгиияти первого или второго блоков памяти. Считывание из памяти производится в реальном масштабе времени, а ячейка памяти из которой осуществляется .считывание в данный момент времени, определяется положением апертуры луча датчика телевизионного сигнала. При этом сигналы коррекции одновременно поступают с двух блоков памяти, и воздействуя на блоки разверток, меняют токи строчной и Кс1дровой отклоняющих катушек таким образом, чтобы осуществить совмещение каждого из элементарных участков телевизионного, растра. В результате осуществляется максимизация корреляционного интеграла по всему полю растра, что, в свою очередь, и является критерием минимума координатных искажений. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства автоматической коррекции координатных искажений телевизионного изображения) на фиг. 2 вид теста, используемого в этом устройстве. Устройство содержит тест-таблицу 1, телевизионный датчик 2, квантователь 3, блок 4 совпадений, детектор 5 рассовмещений, преобразователь б время-код, накопитель 7 экстремальный регулятор 8, коммутатор 9, первый блок 10 памяти, первый цифро-аналоговый преобразователь 11, блок 12 строчной развертки, синх-. ронизатор 13, второй блок 14 памяти, второй цифро-аналоговый преобразовав тель 15, блок 16 кадровой развертки, генератор 17 сигнала теста, блок 18 выбора строба.

Устройство aBTOMaT J4ecKoft коррекции координатных искажений телевизионного изображения работает следующим образом.

Изображение тест-таблицы 1 через оптическую систему проецируется на мишень телевизионного датчика 2. Квантователь 3 осуществляет обострение фронтов видеосигнала и нормирует его по амплитуде. Квантованный видеосигнал поступает через блок 4 совпадений на первый вход детектора .5 рассовмещений. Блок 4 совпадений управляется по .второму входу строб-,, импульсами. Телевизионный растр им- : пульсами с синхронизатора 13 делится на прямоугольные участки, стороны которых целое число раз укладдаваются вдоль строки и вдоль кадра. Временное положение строб-импульса пределяет участок растра на котором существляется коррекция. Для оценки координатных искажений генератором 17 сигнала теста формируется электронный аналог тест-таблицы 1, поступающий на второй вход детектора 5 рассовмещений и представляю-ий собой бинарную псевдослучайную последовательность Импульсов. Роль . етектора 5 рассовмещений может вы-. полнять, например, элемент ИСКЛЮЧАЮЕЕ ИЛИ. При этом в случае отсутствия координатных искажений растра на выходе схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ формируется логический ноль. Координатные искажения на стробируемом участке приводят к временному и мастабному несовпадению сигналов, поступающих на входы детектора 5 рассовмещений. На выходе элемента ИСКЛЮЧАКХЦЕЕ ИЛИ В этом случае в моменты несовпадения уровней входных сигналов формируется потенциал логической единицы, который, поступая на информационный вход преобразователя время-код 6, разрешает прохождение измерительных импульсов по управляющему входу этого блока. В результате этого на-выходе формируется пачка импульсов, число которых определяет степень несовпадения сигналов поступающих на входы детектора 5 рассовмещений. Импульсы суммируются по всей плсяцади строба накопителем 7, роль которого может выполнить двоичный счетчик. Таким овразом, на выходе накопителя 7 формируется в цифре значение функции ка чества, причем минимуму функции качества соответствует минимум координатных искажений исследуемогч участка растра. Однако если в качестве детектора 5 рассовмещений использовать элемент логическое И, о минимуму координатных искажений оответствует максимум функции каества. Для того, чтобы функция каества изменялась при воздействии

как строчной, так и кадровой составляющей координатных искажений, необходимо чтоЫл тест-таблица 1 была изотропна в вертикальном и горизонтальном направлениях. В соответствии с этим стру стура тест-таблицы (фиг. 2) представляет собой чернобелое псевдослучайное поле. Для ее построения используемся бинарная максимальная последовательность. На

0 площадь таблицы наносится координатная сетка с числом дискретов, равнык длине бинарнЬй последовательности в горизонтальном направлении, и кратным числу строк телевизионной развертки в вертикальном. В верхней

строке записывается максимальная : последовательность, во второй строке координатной сетки записывается эта же последовательность, но имеющая

0 некоторый фазовый сдвиг относителЬнЬ первой и т.д. Величина фазового сдвига подчиняется некоторому рекуррентному правилу, позволяющему получить случайный характер сдвига. Генератор

5 17 сигнала теста, формирующий сигнал, согласованный с видеосигналом ir.ecTтаблицы 1, содержит два генератора псевдослучайной последовательности, включенные параллельно, причем перп вый генератор используется непосредственно для формирования эталонной последовательности, поступающей на второй вход детектора 5 рассовмещений, а второй - управляет величиной фазового сдвига первого генератора,

5 что равноценно управлению временем задержки генерируемой последовательности.

Рассмотрим работу генератора 17 сигнала теста в случае, если генераторы псевдослучайных последовательностей выполнены на регистрах сдвига и многовходовых сумматорах по модулю два. В активной части строки на сдвигающий вход первого регистра поступает гребенка тактирующих импульсов со второго выхода синхронизатора 13. Эти же импульсы, но деленные, поступают на тактирующий вход второго

регистра, осуществляя работу и второго вспомогательного генератора. В строчном гасящем импульсе производится перезапись значения сигнала второго регистра в первый регистр, что соответствует замене начальной

комбинации последовательности, кот отрая вырабатывается в следующей строке. Начальная комбинация второго генератора псевдослучайной последовательности постоянна и устанавливаётся во время кадрового гастцего импульса. Деление тактирующих импульсов осуществляется таким образом, чтобы в момент перезаписи кодовое слово ; на втором регистре не повторялось еще

в этом кадре. Для этого,например,

в строке подается число импульсов, равное числу разрядов регистра . Поскольку в роли функции качества используется функция взаимной корреляции опорного сигнала генератора 17 сигнала теста и видеосигнала от тест-таблицы 1, имеющего экстремум, абсолютное значение которого зависит от двух составляющих коордИ

натных искажений

строчной и кад

ровой, то экстремальный регулятор 8 подключенный к выходу накопителя 7, позволяет осуществить установку оптимальных параметров объекта управления, осуществляя последовательно поиск экстремума сначала по одному, а затем по другому параметру. Если разделить растр на достаточно маленькие участки, то с некоторой степенью точности, зависящей от размера участка, можно говорить о том/ Что для коррекции координатных искажений необходимо осуществитьцентровку каждого участка растра. Это означает, что если в процессе развертки каждому участку растра задавать некоторое смещение, вертикальное и горизонтальное, величину которого определяет детектор 5 рассовмещений, то получается изображение, координатные искажения которого . существенно меньше исходного некорректированного. Таким образом, задача коррекции координатных искажений сводится к задаче совмещения участков изображения тест-таблицы 1 с опорным сигналом генератора 17 сигнал.а теста. Совмещение, производится по критерию минимизации среднеквадратичного отклонения, что обеспечивается аддитивным вводом сигнала коррекции в строчную и кадровую пилу. Сигнал коррекции записывается табличным способом в первом 10 и втором 14 блоках памяти причем каждому участку соответствует одна ячейка памяти в этих блоках.

Рассмотрим формирование сигнала коррекции для одного участка изображения. Блок 1.8 выбора строба формирует строб-импульс анализируемого участка. Квантованный видеосигнал тест-таблицы 1 через блок 4 совпадений поступает на вход детектора 5 рассовмещений, где производится сравнение его с опорным сигналом генератора 17 сигнала теста. Временное рассовмещение между отдельными фронтами реальной и опорной последовательностей преобразуется в пачку импульсов преобразователем б время-код, а накопитель 7 вычисляет суммарное несовпадение на всем стробируемом участке. Экстремальный регулятор 8 через коммутатор 9 осуществляет запись сигнала коррекции в ячейку первого блока 10 памяти. Сигнал коррекции при считывании преобразуется в аналоговый на выходе первого цифро-аналогового преобразователя 11 и поступает на первый вход блока 12 строчной развертки. При этом меняется значение отклоняющего тока и участок растра смещается. Это приводит к изменению числа на выходе накопителя 7.. , Экстремальный регулятор 8 корректирует значение кода ячейки памяти до тех пор, пока не установит экстрмальную точку регулировочной кривой Далее осуществляется переход на еле дующий участок растра и производится его центровка. После осуществления горизонтальной центровки всех участков растра производится переключение коммутатора 9 и экстремаль ный регулятор 8 оказывается соединенным с ячейками второго блока 14 памяти. При считывании с одной ячейки- сигнал коррекции преобразуется в аналоговый вторым цифро-аналоговьппрео разователем 15 и подается в блок 16 кадровой развертки, где воздействует на кадровую пилу, осуществляя вертикальное смещение участка растра. Экстремальный регулятор 8, также как и в случае строчной центровки, устанавливает экстремальную точку на регулировочной кривой за счет записи соответствующего значения сигнала коррекции во второй блок 14 памяти. Далее осуществляется переход на второй участок и производится его вертикальная центровка. Процесс осуществляется до тех пор, пока не достигается йолная коррекция всех участков растра в вертикальном направлении. Блок 18 выбора строба, который может быть выполнен, например, в виде последовательно соединенных, узла сравнения кодов и двоичного счетчика, осуществляет выработку строба на месте того участка, на котором осуществля ется коррекция, а перемещение строба от участка к участку и коммутация режимов горизонтальная коррекция, вертикальная коррекция. При этом на один вход узла сравнения. блока 18 выбора строба подается код адресов участков, а второй вход этого узла соединен с выходом двоичного счетчика, заполнение которого осуществляется кадровыми синхроимпульсами. В момент равенства кодов на выходе, узла сравнения формируется импульс стробирования. Смена кода двоичного счетчика приводит к тому, что код сравнения изменяется, а это соответствует изменению положения участка стробирования, соотв тствующего участку, на котором Ьсуществляется коррекция. Периодичность изменения участка стробирования зависит от разрядности двоично,го счетчика и кратна кадровому периоду. При переполнении двоичного счетчика происходит изменение режима коррекции.

Таким образом, предлагаемое уст--, ройство позволяет осуществить двумерную автоматическую коррекцию координатных искажений.

Применение этого устройства позволяет значительно сократить время . настройки телевизионных камер. По сравнению с известными устройствами время настройки сокращается с 10 до 2 мин за счет автоматического процесса насгройки.

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ КООРДИНАТНЫХ ИСКАЖЕНИЙ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ,, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, первый блок памяти, первый цифро-аналоговый преобразователь блок строчной развертки, телевизионный датчик, перед оптическим входом которого расположена тест-таблица, а также преобразователь время - код, управляющий вход которого соединен со вторым выходом синхронизатора, третий выход которого соединен с синхровходОм первого цифро-аналогового преобразователя, при этом первый вход синхронизатора к которому подключен синхровход блока кадровой развертки, является входом кадровых синхроимпульсов, второй вход син.хронизатора, к которому подключен синхровход блока строчной развертки является входом строчных синхроимпульсов, причем выход блока кадровой развертки соединен с соответствующим входом телевизионного датчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности коррекции, введены последовательно соединенные блок выбора строба. Накопитель, экстремальный регулятор, коммутатор, второй блок памяти и второй цифро-аналоговый преобразователь, выход которого подключен к второму входу блока кадровой развертки, а также генератор сигнала теста, синхровход которого соединен со вторым выходом синхронизатора, последовательно соединенные блок совпадений и детектор рассовмещений, второй вход которого соединен с .выходом генератора сигнала теста, СО а выход - с информационным входом преобразователя время-код, при этом первый вход блока совпадений соединен с выходом квантователя, а второй вход - с первым выходом блока выбора строба, второй выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, ВТОРОЙ выход которого соединен со вторым входом первого блока памяти, первый выход синхронизатора подключен к адресным входам второго ю блока памяти и блока выбора строба, 4 С71 третий выход синхронизатора подклют лен к синхровходу второго цифро-аналогового преобразователя, а четверо: тый выход синхронизатора подключен ко второму входу экстремального регулятора, первый вход синхронизатора соединен со вторым входом блока выбора строба, а выход преобразо вателя время-код соединен со вторым входом накопителя.

КСИ СШ