Способ повышения контрастности телевизионного изображения Советский патент 1983 года по МПК H04N5/14 

Изобре тение относится к промышленности сре,дст1в связи и может быть испопьзовано при построении телевизионных систем, предназначенных для передачи многоградационнызс малоконфрастных изобр&жений, в частности при построении телевизионных систем для исследования природных ресурсов Земли с искусственных спутников.

Важным требованием, предъявляемым к телевизионным системам для исследовайия природных ресурсов Земли, является различтпугость мелких малоконсграсгных деталей в передаваемых изображений, на каком бы уровне яркости они ни находились.

Извес:ген способ повышения контрастнтхгти Телевизионного изображения, основанный на автоматической регулировке усиления и ограничения видеосигнала. По этому способу из видеосигнала выде ляют огибающую по уровню черного и вычитают ее из полного видеосигнала. Затем полученный сигнал усиливают в число раг), обратно пропорззнональное размаху максимального перепада в этом сигнале, что устанавливается выделением огибающей по уровню белого

Недостатком этого способа является то, что из-за приншшиально малой скорости значений огибающих по уровням белого и черного достигаемое на практике увеличение контрастности малоЦ контр аст11ых деталей димитируется высококонтрастными яркостными переходами и оказьязается гораздо. меньше .требуемого, а также потенциально возможного (с точки зрения отношения сигнал/шум в видеос11гнале). В результате указанног недостатка теряется большая часть полезной информации о природных ресурсах Земли.

Известен также способ повьш1ения контрастности телевизионного изображения, основанный на преобразовании изображения в видеосигнал, разделении виде сигнала по пространственному спектру на высо)Е1 частотные и низко астотные составляющие и суммировании этих составняктоих t .

Недостатком данного способа является то, что при наличии в изображении Вьюококонтрастных яркостных переходов получить существенное улучшение передачи мал;окоиграстных деталей невозможно, так 1ШК коэффи1шент усилешш сигналов малоконтрастных деталей при огра ниченноы: динамическом диапазоне видео

тракта определяется, как в вышеописанном способе, размахом максимальных перепадов. Причина этого недостатка заключается в инвариантности операций преобразования сигнала относительно величины контрастности деталей изображения.

Указанный недостаток является весьм существенным, так как изображения, передаваемые Телевизионными системами

10 исследования природных ресурсов Земли, на пдены наряду с малоконтрастными деталями болыпим количеством высококонтрастных яркостных переходов, образованных границами освещенных и теневых

15 частей рельефа.

Цель изобретения - уменьшение влияния больших перепадов яркости.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу повьшхения контраст20 носги телевизионного изображений, основанному на преобразовании изображения в видеосигнал, разделении видеосигнала по пространственному спектру на высокочастотные и низкочастотные состав25 пяюшие и суммировании этих составляющих, перед суммированием изменяют амплитуду видеосигнала высокочастотных составляющих в обратной зависимости от ее значения, одновременно умень30 щают (увеличивают верхнюю граничную Частоту спектра при увеличении) уменьшении видеосигнала высокочастотных составляющих.

Известно, что свойства видеосигнала, получаемого после режектирования низкочастотных компонентов пространствен кого спектра видеосигнала, таковы, что малоконтрастные детали в нем имеют малые значения не только по перепаду, но и по абсолютной величине. Благодаря увеличению усиления этого сигнала при уменьшении его абсолютного значения можно повысить энергию сигналов малоконтрастных деталей при сохранении размаха видеосигнала высококонтрастных яркостных переходов в рамках прежнего динамического диапазона видеотракта,Происходящее в данном случае увеличение шума оказывается локализованным в области малых абсолютных значений сигнала. Благодаря этому уменьшение верхней граничной частоты в спектре передаваемого видеосигнала при уменьшении его абсолютного значения обеспечивает оптимизацию результирующего отношения сигнал/шум во всем диапазоне вшроизводимых контрастностей. При

том исключается возможность неолраванного снижения отношения сигнал хум на бопее контрастных деталях. Для обесечена максимальной разрешакше и способноста верхняя граничная частота пе- s редлаемого спектра при наибольшем аб сопкйгном значении преобразуемого видеосигнала должна соо-тйетствовать веркней рраничной частоте nonociK пропускания видеотракта системы., Ю

Для улучшения передачи грададий на 1фупных деталях преобразованный сигнал суммируют с сигналом, полученным в результате реже ктированйя вью око частотных компонентов cneicTpa видеосигнала, 15

На фиг.. 1 изображена фушцдаональн.ая схема устройства, реализующего способ повышения контрастности телевизионного изображения; на фиг. 2. аяюры на11ряже шет. . - , - - - - - - V: ; . .- , и) Устройство со Дереки т блок 1 режекции пространственных низкочастотньгх. состашякших, блок 2 режекшш пространственных выеокочастотных срставлякяяих, сумма тор 3, пиковь1й детектор 4, регу- 25 лируемый усилитель 5, фильтр 6 Нижних частот .(ФНЧ) и блок 7 управления.

Преобразование Видеосигнала можно проиллюстрировать ири1дером, когда в . изображении содержатся одновременно зб вьюококонтраотнне и мапоконтрастные детали ( Уду , фкг. 2). ,;

В сигнале U-,, полученном В результате режектиррвания пространственных . низкочйстотшлх составашюпшх исходного 35 видеосигнала Ugy; увеличивают усиление составляющих J -, имеющих мальш: абсолютные значения. В п.олуюнномсиг нале и J возрастают перепады, соответствующие малоконтрастным деталям, itpn- Q чем высококонтрастные перепады не иыхо- : дат за пределы динамического диапазо- ;.

на. , -; - -- -vv--;/: - -;

Для достижения навбольшето эффекта контрастирования необходимо, чтобы Вне, яркостных переходов сигнал устанавпивйлся на уровне черного. С этой целью: режектирование пространственных нйзког частотньк с оставлякядих осуществляют в видиконе ф|атоапектрического преофазо- . вателя или вспомогательногой апоминазЕо щего устройства посредсэ м счичъюания потенциала мишени видиконе &асгр№и электронами при сильном отбиршогаем оле. Это оказывается возможным бпагсаря возникновению тормозящепэ шщя, препятствукяцего уходу втортчныя: «яектронов с областей мшпени, соответствую щих тфотяженным участком деталей изображения. При использовании такого режектирования может бьггь получен СЯНЕГ нал, изображенный на зпюре ЦЦ (фиг. 2), в. Котором вне яркостных переходе еазгтомагически устанашивается уровень черного.

После увеличения усиления состаШ1Я1&« щих U-J, имеющих малые абсолютные значения, посредством управляемой фйш 1 рации нижнтззс частот ФНЧ 4 осушествгЕ -. ют уменьшение верхней граничной частоты передаваемого спектра указашяах составляющих сигнала.

В результате этой операции происзко да т ослабление шума (шумовая должка Uj i условно. изображена в правой часчя эпюр), .но вместе с тем сохраняютсз максимальная способность и резкоои контрастных переходов При необходимости передачи градаций на крупньк деталях (и)прео%азоваНный сигнал 1/4 суммируют с требуемым весом с сигналом Uc полученным в результате режектирования пространственных высокочастотных составляющих видеосиг нала. Это режектирование может быт реализовано с помощью Шзпигтания да видеосигнала, полученного путем резкек ткровадая пространственных низ1а часто1 ных составляющих видеосигнала.

Применение предлагаемого способа овьпценйя контрастности тепевтзшя зххго изображения телевизионных системах исследования природных irecypcoB ЗвмйЯ искусе твенньк сщутников поавопйг увдич1ъ точность исслйдованвй и уяу шЕгле аспознаваемость малоконтрастных элементов ландшафта. Вместе в-Tew жзользование этого .способа позволит снизить требования к отношению сигнал/ . шум звеньев видеотракта (устройств мaJ нитной записи, фоторегистрашш, радиолинии и др) и сэкономить аа:трая({П юемы0 на это средства.

IL

фиг.г

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ КОНТРАСТНОСТИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗО БРАЖЕНИЯ, основаниый на преобразовании изофаясения в видеосигнал, разделении видеосигнала по пространственному спектру на высокочастотные и низкочасто-тные составляющие н суммировании этих составляющих, отлича.юшийся тем, что, с целью уменьшения влияния больших перепадов яркости, перед суммированием изменяют амплитуду видеосиг нала высокочастотных составляющих в обратной зависимости от ее значения, одновременно уменьшают (уветгачивают верхнюю граничную частоту спектра, при увеличении) уменыпешга видеосигнала высокочастотных составляющих. фиг. i