Устройство для бинарного квантования телевизионного видеосигнала Советский патент 1984 года по МПК H04N5/14 

уровня по. строке содержит линию задержки с отводами, первый и втрой -входовые сумматоры, первый и второй масштабные усилители, f вычитателей, К квадраторов и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) причем вход линии задержки с отводами является сигнальным входом формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке С отводов линии задержки соединены с соответствующими входами первого - входого сумматора и с первыми входами соответствующих вычитателей, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого масштабного усилителя, вход которого соединен с выходом первого .-вхдового сумматора, выходы вычитателей соединены с входами соответствующих квадраторов, выходы которых подключены к соответствующим входам второго 2-входового сумматора, к выходу которого подключен вход второго масштабного усилителя, вькод которого соединен с сигнальным входом АЦП, выход которого является выходом формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке, а управляющий вход - управляющим входом формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке.

3. Устройство по П.1, отличающееся тем, что формирователь начальных уровней сигнала по кадру содержит первый и второй коммутаторы, формирователь импульсов управления и сдвиговый регистр, причем сигнальным входом формирователя начальных уровней сигнала по кадру являются объединенные первые входы первого и второго коммутаторов, второй вход первого из которых ;0бъединен с вторым входом второго коммутатора и подключен к выходу сдвигового регистра, управляющий вх которого является первым управляющи входом формирователя начальных уроней сигнала по кадру, а сигнальный вход подключен к выходу второго коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя импульсов управления, вход которого объединен с управляющим входом первого коммутатора и является вторым управляющим входом формирователя начальных уровней сигнала по кадру, выход первого коммутатора является первым выходом формирователя начальных уровней сигнала по кадру, а выход сдвигового регистра является вторым выходом формирователя начальных уровней сигнала по кадру.

4. Устройство по П.1, о т л ичающееся тем, что блок усреднения по кадру сигнала порогового уровня содержит первый и второ . сдвиговые регистры, первый и второй коммутаторы, первый и второй формирователи задержанных импульсов сумматор, вычитатель умножитель и делитель, причем сигнальный вход первого сдвигового регистра объединен с первым входом сумматора и входом умножителя и является первым сигнальным входом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, выход первого сдвигового регистра соединен с сигнальным входом первого коммутатора, второй сигнальный вход которого является вторым сигнальным входом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, управляющий вход соединен с выходом первого формирователя задержанных импульсов, выход первого гкоммутатора соединен с входом вычитателя, второй вход которого подключен к выходу сумматора, а выход - к сигнальному входу второго коммутатора, второй сигнальньй вход которого соединен с выходом умножителя, управляющий вход - с выходом второго формирователя задержанных импульсов ,. вход которого объединен с входом первого формирователя задержанных импульсов и является вторым управляющим входом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, выход второго коммутатора соединен с сигнальным входом второго сдвигового регистра, управляющий вход которого объединен с управляющим входом первого сдвигового регистра и является первым управляющим входом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, к выходу второго сдвигового регистра подключен второй вход сумматора и вход делителя, выход которого является выходом блока усреднения По кадру сигнала порогвого уровня. Изобретение относится к промышлен ности средств связи и может быть использовано при построении устройств предварительной обработки видеосигнала мапоконтрастных изображений све лых протяженных объектов, когда виде сигнал содержит фоновую и шумовую со тавлякицие, например, в телевизионных автоматических системах счета объектов и измерения их геометрических па раметров. Известно устройство для бинарного квантования телевизионного видеосигнала, содержащее последовательно соединенные формирователь начальных уровней видеосигнала по строке, управляющий вход которого является входом строчных гася1цих импульсов, первую линию задержки с И отводами, формирователь сигнала порогового уровня по строке и Компаратор, второй сигнальный вход которого подключен к среднему отводу первой линии задержки с п отводами, а также последовательно соединенные дифференцирующий блок, вторую линию задержки с h отводами, формирователь сигнала коррекции порогового уровня по строке, выход которого подключен к управляющему входу формирователя сиг нала порогового уровня по строке f 1 . Недостатком устройства является низ кая точность квантования видеосигналов протяженных объектов, ориентированных вдоль строки, из-за неправильного формирования сигнала порогового уровня, возникающего вследствие того, что отсчеты видеосигнала, поступающие с п отводов первой линии задержки на входы формирователя сигнала порогового уровня по строке, расположены вдоль строки, поэтому сигнал на выходе формирователя сигнала порогового уровня по строке через интервал времени,равной половине времени задержки первой линии задержки с п отводами после прихода на ее вход видеосигнала протяженного объекта, становится равным значению этого видеосигнала с точностью до величины отрицательных выбросов его шумовой составляющей. Сигнал, поступающий с выхода формирователя сигнала коррекции порогового уровни по строке, в этот момент равен максимальному значению производной шумовой составляющей, при этом сигнал порогового уровня, поданный на второй вход компаратора, представляет собой случайный процесс, среднее которого имеет величину, близкую к среднему шумовой составляющей видеосигнала протяженного объекта, поданного на первый вход компаратора, что приводит к значительному увеличению вероятности неправильного квантования видеосигнала и,следовательно, к низкой точности квантования части видеосигнала протяженного объекта, отстоящей от его фронтов более чем на половину времени задержки первой линии задержки с п отводами. Указанное явление приводит к разрыву бинарных изображений протяженных объектов, вследствие чего возникают ошибки счета и измерения геометрических параметров объектов автоматическими системами. . Цель изобретения - повьш1ение точности квантования видеосигнала протяженных объектов путем учета при формированин сигнала порогового уровня квантуемой строки величин сигналов пороговых уровней предьщущих и последукмцих строк. Указанная цель достигается тем, что 3 устройство для бинарного квантования телевизионного видеосигнала, содержащее формирователь начальных уровней видеосигнала ,по строке, к выходу которого подключен вход первой линии задержки,.п отводов которой соединены с соответствующими входами формирователя сигнала порогового уровня по строке, управляющий вход формирователя начальных уровней видеосигнала по строке является входом строчных гасящих импульсов, формирователь сигнала коррекции порогового уровня по строке, выход которого подключен.к управляющему входу формирователя сигнала порогового уровня по строке, компаратор и вторую линию задержки, введены блок усреднения по кадру сигнала порогового уровня, формирователь начальных уровней сигнала по кадру, формирователь тактовых импульсов и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), причем выход АЦП соединен с входом формирователя начальных уровней видеосигнала по строке, сигнальный вход АЦП соединен с сигнальным входом формирователя сигнала корррекции порогового уровня по строке и является входом устоойства, управляющие входы АЦП, фор- мирователя сигнала коррекции порогового уровня по. строке, первой и второй линий задержки, первые управляющие входа формирователя начальных уровней сигнала по кадру и блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня объединены и подключены к выходу формирователя тактовых: ;импульсов, первь управляющий вход которого является входом строчных гасящих импульсов, а второй управляющий вход - входом синхроимпульсов, вторые управляияцие входы формирователя начальных уровней сигнала по кадру и блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня объединены и являются входом кадровых гасящих импульсов, вход второй линии задержки с и отводами подключец к среднему отводу первой линии задержки с п отвдами, а выход - к первому сигнальному входу компаратора, к выходу формирователя сигнала порогового уровня по строке подключен сигнальный вход формирователя начальных уровней сигнала по кадру, первый выход которого подключен к первому сигнальному входу блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, а второй выход соединен с вторым сигнальным входом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, выход которого соединен с вторым сигнальным входом компаратора, выход которого является выходом устройства.

При этом формирователь сигнала корекции порогового уровня содержит линию задержки с отводами, первый и второй -входовые сумматоры, первый и второй масштабные усилители, 2 вычитателей, в квадраторов и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), причем вход с линии задержки с отводами является сигнальным входом формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке, I отводов линии задержки соединены с соответствукщими входами первого

Е -входового сумматора и с первыми входами соответствующих вычитателей, вторые входы которых объединеныи подключены к выходу первого масштабного усилителя, вход которого соединен с выходом первого -входового сумматора, выходы вычитателей соединены с входами соответствующих квадраторов, выходы которых подключены к соотвётствукнцим входам второго f-входового сумматора, к выходу которого подключен вход BTopoio масштабного усилителя, выход которого соединен с сигнальным входом АЦП, выход которого является выходом формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке, а управляющий вход - управляющим входом формирова(теля сигнала коррекции порогового уровня по строке.

Формирователь начальных уровней сигнала по кадру содержит первый и второй коммутаторы, формирователь импульсов управления и сдвиговый регистр, причем сигнальным входом формрователя начальных уровней сигнала по кадру являются объединенные первые входы первого и второго коммутаторов, второй вход первого из которых объединен с вторым входом второго коммутатора и подключен к выходу сдвигового регистра, управляющий вход которого является первым управляющим входом формирователя начальных уровней сигнала по кадру, а сигнальный вход подключен к выходу второго коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя импульсов управления, вход которого объединен с управляющим входом первого коммутатора и является вторым Управляющим входом формирователя начальных уровней сигнала по кару, выход первого коммутатора является первым выходом формирователя начальных уровней сигнала по кадру, а выход сдвигового регистра является вторым выходом формирователя начальных уровней сигнала по кадру.

Блок усреднения по кадру сигнала порогового уровня содержит первый и второй сдвиговые регистры, первый и второй коммутаторы, первый и второ формирователи задержанных импульсов, сумматор, вычитатель, умножитель и делитель, причем сигнальный вход первого сдвигового регистра объединен с первым входом сумматора и входом умножителя и является первым сигнальным входом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, выход первого сдвигового регистра соединен с сигнальным входом первого коммутатора, второй сигнальньй вход которого является вторым сигнальным входом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, управляющий вход соединен с вьпсодом первого формирователя задержанных нмпульсов, выход первого коммутатора сеединен с 9ХОДОМ вычитателя, второй вход которого подключен к выходу сумматора, а выход - к сигнальному входу второго коммутатора, второй сигнальный вход которого сэедцнен с выходом умножителя, управляющий вход с выходом второго форьшрователя задержанных импульсов, вход которого объединен с входом первого формирователя задержанных импульсов и является вторьм управляющим входом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, выход второго коммутатора соединен с сигнальным . входом второго сдвигового регистра, управлякнций вход которого объединен с управляющим входом первого сдвигового регистра и является первы управляиицим входом блока усреднения по каДру сигнала порогового уровня, к выходу второго сдвигового регистра подключен второй вход сумматора и

вход делителя, выход которого является выходом блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства для бинарного квантования телевизионного видеосигнала; на фиг.2 - структурная электрическая схема формирователя начальных уровней видеосигнала по строке-; на фиг.З - структурная электрическая схема формировател сигнала порогового уровня по строке, на фиг.4 - структурная электрическая схема формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке-, на фиг.5 - структурная электрическая схема формирователя начальных уровней сигнала по кадру; на фиг.6 - структурная электрическая схема блока усреднения по кадру сигнала порогового уровняi на фиг.7 - временные диаграммы сигналов в различных точках устройства для бинарного квантования телевизионного видеосигнала.

Устройство для бинарного квантования телевизионного видеосигнала (фиг.1) содержит АЦП 1, на сигнальны вход которого подан исходньй видеосигнал. Выход АЦП 1 соединен с сигнапьным входом формирователя 2 начальных уровней видеосигнала по строке, к выходу которого подключен 1J

вые управляющие входы формирователя 7 и блока 8 поданы тактовые импульсы с выхода формирователя 9 тактовых импульсов, которые поданы также на управлякя|ие входы АЦП 1, первой и второй линий 3 и 4 задержки и формирователя 6. На вторые управляющие входы формирователя 7 и блока 8 поданы кадровые гасящие импульсы; на управляющие входы формирователя 9 и формирователя 2 - строчные гасящие имп-/льсы, qa второй управляющий вход формирователя 9 - синхроимпульсы элементов.

Формирователь 9 .тактовых импульсов может быть вьшолнен в виде формирователя импульсов заданной длительности, управляннций вход которого является первым управляющим входом формирователя 9, а выход соединен с входом установки реверсивного сче.тчика, выход переноса которого соединен с входом установок нулевого состояния D-тирггера, а счетный вход является вторым управляющим входом формирователя 9. Вход синхронизации D -триггера соединен со счетным входом реверсивного счетчика, на Л-вход подан сигнал логической единицы, а прямой выход соединен с входом элемента И, второй вход которого подключен к счетно.му входу счетчика, а выход является выходом формирова5 , сигнальный вход первой линии 3 задержки с п отводами. Линия 3 задержки может быть выполнена, например, в виде сдвиговых регистров, имеющих выходы п разрядов, входы синхронизации которых являются управляюащм входом линии 3 задержки. Аналогичным образом может быть выполнена вторая линия 4 задержки, сигнальный вход которой подключен к среднему отводу линии 3 задержки, отводы которой соединены с соответствую- щими входами формирователя 5 сигнала порогового уровня по строке, на управляющий вход которого подан сигнал с выхода формирователя 6 сигнала коррекции порогового уровня по строке. Выход формирователя 5 соединен с сигнальным входом формирователя 7 начальных 5фовней сигнала по кадру, сигнал с первого выхода которого подан на первый сигнальный, а с второго выхода - на- второй сигнальный вход блока 8 усреднения по кадру сигнала порогового уровня. На пер7теля 9. Выход блока .8 соединен с вт рьм сигнальным входом компаратора 1 выход которого является выходом устройства для бинарного квантовани телевизионного видеосигнала. Формирователь 2 начальных уровней видеосигнала по строке (фиг.2) содержит первый коммутатор 11, вход которого объединен с сигнальны ми входами первого запоминаквдего бл ка 12 и второго запоминающего блока 13 и является сигнальным входом формирователя 2. Выходы первого и второго запоминакщих блоков 12 и 13 соединены с соответствующими сигнальными входами второго коммутатора 14, выход которого соединен с вторым сигнальным входом коммутатора 11, управлянлций вход которого является управляющим входом формиро вателя 2. Управляющие входы запоминающих блоков 13 и 12 и коммутаторов 14 подключены соответственно к выходам формирователей 15-17 задержанных импульсов, управляющие входы которых соединены с управляющим входом коммутатора 11, выход ко jToporo является выходом формировате ля 2. Формирователь 5 сигнала порогово го уровня по строке (фиг.З) содержи ( п -1) ячеек 18-24 выбора минималь ного кода и сумматор 25. Сигнальные входы ячейки 18 являются первьм и BTOpbw сигнальными входами формир вателя 5, сигнальные входы ячейки 1 третьим и четвертым сигнальными вхо дами формирователя 5. Сигнальные вх ды ( 1 )-й ячейки 20 являются ( h-2)-м и ( п-3)-м сигнальными входами формирователя 5, а сигнальные входы ячейки 21 являются ( п-1)-м и п-м сигнальными входами формирователя 5. Выходы ячеек 18 и 19 соединены с входами ( -н1)-й ячейки 22, а выходы ячеек 20 и 21 с входами ()-й ячейки 23, выход (п-1)-й ячейки 24 соединен с входом сзпчматора 25, второй вход которого является управляющим входом формирователя 5, а выход выходом формирователя 5. Каждая из ячеек 18-24 содержит вычитатель 26 и коммутатор 27, сигнальные входы которых соединены и являются входами ячеек 18-24. Вход управления коммутатора 27 подключен к выходу вычитателя 26, вькод ком45мутатора 27 является выходом каждой ; из ячеек 18-24. Формирователь 6 сигнала коррекции порогового уровня по строке (фиг.4) содержит линию 28 задержки, выход которой является сигнальным входом формирователя 6, отводов которой соединены с соответствукнцими входами первого Р-входового сумматора 29 и с входами соответствующих вычитателей (30-l)-(30-f). Вторые входы вычитателей (30-1)-(30-1) объединены и подключены к выходу первого масштабного усилителя 31, вход которого соединен с выходом первого f-входового сумматор а 29. Сигналы с выходов вычитателей (30-1)-(30-1) поданы на входы соответствующих квадраторов(32-1)-(32-1), выходы которых соединены с соответствукицими входами-второго t-входового сумматора 33, выходной сигнал подан на вход второго масштабного усилителя 34, к выходу которого подключен, сигнальный вход АЦП 35, управляющий вход которого является управлякяцим входом формирователя 6, а выход выходом формирователя 6. Формирователь 7 начальных уровней сигнала по кадру (фиг.5) содержит первьй коммутатор 36 и второй коммутатор 37. Первый сигнальный вход первого коммутатора 36 и второй сигнал ьньй вход второго коммутатора 37 объединены и являются сигнальным входом формирователя 7. Второй сигнальный вход второго коммутатора 37, объединенный с вторьм сигнальным входом первого коммутатору 36, подключен к выходу сдвигового регистра 38, управляющий вход которого является первым управляющим входом формирователя 7 начальных уровней сигнала по кадру. Сигнальный вход сдвигового регистра 38 подключен к выходу второго коммутатора 37, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя 39 импульсов управления. Формирователь 39 импульсов управления может быть вьтолнен, например, в виде совокупности элемента ИЛИ, инвертора и формирователя задержанных импульсов, чувствительного к заданному фронту кадрового гасящего импульса, и формирует импульс,задеранный на одну строку, длительность которого равна сзт марной длительности усредненных по кадру строк. Выходы формирователя задержанных импульсов и инвертора соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом формирователя 39 импулЬсов управления, а их вхо1ДЫ, соединенные вместе, являются входом формирователя 39 импульсов управления. Вход формирователя 39 импульсов управления, объединенньй с управляющим входом первого коммутатора 36,яв ляется вторьм управляющим входом формирователя 7. Выход первого коммутатора 36 является первьм выходом формирователя 7, а выход сдвигового регистра 38 - вторым его выходом. Блок 8 усреднения по кадру сигнала порогового уровня содержит первый сдвиговьй регистр 40, сигнальный вход которого является первым сигнальным входом блока 8усреднения по йадру сигнала порогового уровня, и может быть выполнен в виде сово .купности сдвиговых регистров с одноразрядными входом и выходом данных, длина.которых одинакова и равна kT. - длительност разрядов активной части строки, k- количество усредняемых строк, fj- длительность элемента изображения). Входы управления указанных сдвиговых регистров объединены и являются управляющим входом сдвигового регист ра 40, который, в свою очередь, явля ется управлякицим входом блока 8. Выход сдвигового регистра 40 соединен с сигнальным входом первого коммутатора 41, второй сигнальньй вход которого является вторым сигнальным входом блока 8. На управляющий вход первого коммутатора 41 подан сигнал с выхода первого формирователя 42 задержанных импульсов, вход которого является вторым управляющим входом блока 8. Выход первого коммутатора 4 соединен с первым входом вычитателя на второй вход которого подан сигнал с выхода сумматора 44, вход которого соединен с сигнальным входом первого сдвигового регистра 40. К выходу вычитателя 43 подключен сигнальный вход второго коммутатора 45, управляющий вход которого подключен к выходу второго формирователя 46 задержанных импульсов, вход которого объе динен с входом формирователя 42. На 1 510 второй сигнальньй вход второго коммутатора 45 подан сигнал с выхода умножителя 47, сигнальный вход которого объединен с сигнальньм входом сдвигового регистра 40. Выходной сигнал второго коммутатора 45 подан на сигнальный вход второго сдвигового регистра 48, управляющий вход которого соединен с управляющим входом сдвигового регистра 40, а выходной сигнал .подан на второй вход сумматора 44 и на вход делителя 49. Второй сдвиго- вый регистр 48 аналогичен по построению первому сдвиговому регистру 40, с но должен содержать М k регистров (М - разрядность АЦП), длина каждого из которых равна --- разрядов. Вторые входы сумматора 44, вычитателя 43, первый и второй сиг- ; нальные входы второго коммутатора 45, а также вход делителя 49 такЯсе должны иметь разрядность М + Heуказанные входы этих элементов, а также входы остальных элементов должны иметь разрядность М. Выход делителя 49 является выходом блока 8. Устройство работает следующим образом. Исходный видеосигнал поступает на сигнальньй вход АЦП 1, где дискретизируется по времени и представляется последовательностью двоичных кодов, поступающей на вход формирователя 2, которьй формирует продолжения активной части строки в гасящем импульсе в эиде участков видеосигнала, начинающихся в момент окончания активной части строки и имеющих уровень, равный уровню последнего элемента строки, до середины гасящего импульса, и уровень, равньй уровню первого элемента предьщущей строки, начиная от середины гасящего импульса до его конца. Формирование начальных уровней видеосигнала необходимо для повьниения точности квантования видеосигнала в начале и конце строк, поскольку при их отсутствии формирователь 5 формирует в течение половины времени задержки линии 3 задержки относительно начала и конца активной части строки сигнал, равный уровню гасящего импульса. Формирование начальк-ix уровней производится путем запоминания . первым запоминающим блоком 12 значения видеосигнала первого элемента

строки ихранения этого значения до поступления на его вход первого элемента следукнцей строки. В этот момент на его управляющий вход поступает импульс с выхода формирователя 16, имеющий задержку в один элемент относительно конца гасящего импульса. Запоминающий блок 13 запоминает значение последнего элемента изображения в строке и хранит его по Ю на крайней мере до середины гасящего импульса. Запись значения элемента изображения производится в момент прихода импульса с выхода формирователя 15, обеспечивающего задержку импульса на относительно начала гасящего импульса ( с - период строчной развертки ния). Второй коммутатор 14 переключается при воздействии на его вход управления сигнала с выхода формирователя 17, задержанного наf(;py2 относительно начала гасящего импуль са ( fern длительность строчного гасящего импульса). При этом сигнал на выходе второго коммутатора 14 в течение первой половины гасящего импульса равен значению последнего элемента изображения текущей строки, 30 а в течение второй половины гасящего импульса - значению первого элемента изображения предьщущей строки близкому к ожидаемому значению первого элемента текущей строки в силу коррелированности фоновой состав- . ляющей. Во время активной части стро ки на выход первого коммутатора 11 проходит видеосигнал изображения. который поступает далее на вход ли- 40 НИИ 3 задержки, формирующий выборку видеосигнала, содержащую п отсчетов, взятых вдоль строки с интервалом, равным задержке между соседними отводами. Эта выборка подается на вход формирователя 5 порогового уровня по строке, который осуществляет вьоделение отсчета, имеющего минимальное значение. Вьщелег ние минимального отсчета производится следующим образом. . Отсчеты видеосигнала поступают на сигнальные входы формирователя 5 и подаются попарно на входы ячеек 18-21 выбора минимального кода, каждал из которых производит взаимное вычитание КОДОВ, представляющих отсчеты видеосигнала, и в зависимости от

знака сигнала оазности, поданного на вход коммутатора.27, управляет прохождением на выход через коммутатор 27 кода, имеющего меньшее значе5 ние. Коды, прошедшие на выход первых ti /2 ячеек, поступают на входы последующих п/4 ячеек 22 и 23, которые снова выделяют коды, имекщие минимальное значение. В результате выходе последней ячейки 24 появляется код, соответствующий глобальному минимуму видеосигнала в пределах сформированной линией 3 задержки выборки. Этот код является оцен-г кой значения фоновой составляющей. Для устранения смещения значения оценки фоновой составляющей при изменении дисперсии шумовой составляющей, возникающей в процессе работы системы автоматической регулировки усиления камерного канала (не показан)-, выходной сигнал ячейки 24 суммируется сумматором 25 с сигналом оценки дисперсии шумовой составляющей, поступающим с выхода формирователя 6, который работает следующим образом. Исходной видеосигнал поступает на вход линии 28 задержки с Е отводами, формирукмцей выборку, составленную из отсчетов видеосигнала, взятых вдоль строки с интервалом, равным времени задержки между отводами. Далее отсчеты видеосигнала суммируются первым I -вхоловым сумматором 29 суммарный сигнал подается на вход первого масштабного усилителя,имеющего коэффициент усиления 1/в ( f - количество отводов линии 28 задержки). Выходной сигнал первого масштабного усилителя 31 представляет собой выборочное среднее исходного видеосигнала, котооое подается на входы вычитателей (30-1)-(30-Ю на другие входы которых поступают сигналы с соответствукяцих отводов линии 28 задержки. Разностные сигналы, формируемые вычитателями (30-1 )-(30-f)| поступают на квадраторы (32-1)-(32-), выходные сигналы которых подаются соответствующие входы второго f-входового сумматора 33, сигнал с выхода которого поступает на вход второго масштабного усилителя 34, имеющего коэффициент усиления 1/(+1), выходной сигнал которого преобразуется в последовательность двоичных кодов при помощи АЦП 35, частота преобразования которого оп13ределяется частотой тактовых импульсов, поступающих на его управлякяций вход с выхода формирователя 9 тактовых импульсов. Выходной сигнал АЦП 35, пропорциональный дагсЪерсни шумовой составляющей исходного вцдео сигнала, поступает на управляющий вход формирователя 5. При увеличении дисперсии шумовой составляющей видеосигнала уровень сигнала на выходе ячейки 24 выбора минимального кода уменьшается, а сигнал на выхопр АЦП 35 увеличивается.Поэтому при сум мировании этих двух сигналов суммато ром 25 происходит компенсация влияНИН дисперсии шумовой составлякнцей видеосигнала на величину сигнала порогового уровня. Выходной сигнал формирователя 5 поступает далее на вход формирователя 7. Назначение формирователя 7 аналогично назначению формирователя 2, однако его работа имеет некоторые ос .бенности: активная часть поля должна дополняться не одним значением сигнала, .а отрезками реализаций выходного сигнала формирователя 5, ис. пользование для дополнения активной части поля во второй половине кад рового гасящего импульса реализации выходного сигнала формирователя 5, относящейся к первой строке активной части предыдущего кадра, может оказаться недопустимьм вследствие малой межкадровой корреляции видеосигнала, особенно при использовании импульсного экспонирования; при усреднении по кадру нескольких десятков строк (а это возможно,так как количество усредняемых строк выбирается в 3-4 раза больше, чем коли, чество строк, занимаемых изображение протяженного объекта при его ориентации вдоль направления строчной развертки) длительности половины кад рового импульса недостаточно для формирования нужного уровня сигнала порогового уровня к началу активной части кадра. Поэтому в предлагаемом устройстве для формирования уровня порогового сигнала в начале кадрового гасящего импульса используется цикли ческое повторение сигнала порогового уровня последней строки, а в конце кадрового гасящего импульса формированке начального уровня не произво дится. B secтo этого во время первой строки активной части кадра теку5щее значение сигнала порогового уровня записывается во второй сдвиговый регистр 48 блока 8, предназначенный для хранения текущего среднего пороговых уровней по кадру. Одновременно производится запись и циклическое повторение первой строки активной части кадра, причем сигнал циклически повторяемой строки подается с второго выхода формирователя 7 на второй сигнальнь вход блока 8, который при этбм формирует сигнал усредненных пороговых уровней так же, как если бы существовало продолжение начала активной части кадра в кадровом гасящем импульсе. Этот процесс будет рассмотрен ниже при описании работы блока 8. Для обеспечения указанного формирования сигнала формирователь 7 со- ; держит первый коммутатор 36, который пропускает на первый выход формирователя 7 сигнал порогового уровня по строке с выхода формирователя 5 в течение активной части поля, а в течение кадрового гасящего импульса пропускает на первый выход формирователя 7 сигнал с выхода сдвигового регистра 38. Сдвиг кодов, представляющих сигнал, производится сдвиговым регистром 38 под воздействием тактовых импульсов, поданных на его управляющий вход с выхода формирователя 9. На сигнальный вход сдвигового реГ|Истра 38 подается сигнал с выхода второго коммутатора 37, который управляется сигналом, поступающим с выхода формирователя 39 импульсов управления. Этот сигнал показан на фиг.7с. В течение активной части кадра i,(фиг.7в) на сигнальный вход сдвигового регистра 38 сигнал порогового уровня текущей строки поступает в течение первой строки ( 1о-,7 фиг.7с, а также через интервал времени ( i фиг.7с) равный суммарной длительности усредняемых строк после начала активной части кадра. Этот интервал задается формирователем задержанных импульсов, находящихся в формирователе 39 импульсов управления. Остальное время на вход сдвигового регистра 38 поступает его собственный выходной сигнал, за счет чего и обеспечивается циклическое повторение первой строки ( - i , фиг. 7с) до момента i.,g (фиг. 7 с) и циклическое повторение последней строки, сиг нал которой находится в сдвиговом регистре 38 перед переключением второго коммутатора 37, в течение кадро вого гасящего импульса ( фиг,7 с). На фиг. 7 с/ сплошной .линией показан сигнал на первом выходе формирователя 7, а пунктирной линией на втором его выходе. Блок 8 работает следующим образом. Как известно, среднее значение сигнала, оцениваемое по выборке из h отсчетов, равно . ) i и,(П , где UCP ( текущее среднее значе ние сигнала на отсчете; U(i) - значение i-ro отсчета сигнала. Однако непосредственное вычисление UCP по формуле (1) сопряжено с необходимостью вьтолнения для каждого .отсчета сигнала k операций суммирования значений Uj. (.i I , хранящихся в некотором запоминающем блоке, что требует значительного объема аппаратуры и вьщвигает жесткие требования к ее быстродействию. С другой стороны, текущее среднее значение сигнала, представленного отсчетами, при изменении п на единицу может быть вычислено по рекуррентной формуле )(-f-K При этом вычисление текущего среднего значительно упрощается, что и позволяет выполнять эту операцию с нужной для телевизионных устройств скоростью. В предлагаемом устройстве для удобства аппаратурной реализации вычисление текущего среднего производится следующим образом ())-Uc(-T-) Реализация сигнала текущего среднего, умноженная на , хранится во втором сдвиговом регистре 48. Очередной отсчет сигнала порогового уровня, поступающего на первый вход блока 8, суммируется с содержанием последней ячейки второго сдвигового регистра 48 сумматором 44. Сигнал с выхода сумматора 44 поступает на вход вычитателя 43, который производит вычитание из него отсчета, имеющего такое же положение в строке, но задержанного на } строк первым сдвиговым регистром 40. Второй коммутатор 45 пропускает разностный сигнал на : сигнальный вход второго сдвигового регистра 48, который осуществляет очередной сдвиг одновременно с первым сдвиговым регистром .40 под воздействием тактовых импульсов, приходящих с формирователя 9. Таким образом, к концу j-й строки во втором .сдвиговом регистре 48 будет храниться сигнал текущего среднего, соответствующий ( j 2 строке, умноженный на k. Для выполнения деления на k между выходом второго сдвигового регистра 48 и выходом блока 8 включен делитель 49. Рассмотрим работу блока 8 в области кадрового гасящего импульса. На фиг.7 е .показан пунктиром сигнал на выходе блока 8 при отсутствии формирователя 7. Как видно на фиг.7е, сигнал текущего среднего на выходе блока 8 (пунктирная линия) имеет значительные провалы вблизи кадровых гасящих импульсов, что обусловйено существенной разницей уровней сигнала на входе блока 8 в гасящих импульсах ив активной части кадра. Очевидно, что эти провалы приводят к значительному ухудшению точности бинарного квантования и проявляются в виде слепых, зон в верхней и нижней частях кадра. Аналогичный эффект имеет место и на краях строк при отсутствии формирователя 2 (фиг.7 а , нижняя пунктирная линия) .На фиг.71 показаны те же сигналы, что и-на фиг.7е,но при введении формирователя 7. Циклическое повторение сигнала последней строки в кадровом, гасящем импульсе (интервал приводит к сохранению сигнала порогового уровня на нужном уровне до конца активной части кадра, чем устраняется ухудшение точности квантования в этой области кадра. В начале кадра происходит непосредственная запись во второй сдвиговый регистр 48 сигнала порогового уровня, умноженного на коэффициент К умножителем 47. Для этого на управляющий вход второго коммутатора 45

с выхода второго формирователя 46 одается импульс длительностью в одну строку, и второй коммутатор 45 пропускает на вход второго сдвигового регистра 48 сигнал с выхода ум- 5

ножителя 47. На выходе делителя .49 во ремя следующей строки появляется сигнал, не являющийся текущим средним, но аналогичн сигналу, котоый был бы получен при формировании tO в гасящем импульсе начального уровня сигнала, совпадающего по форме

с первой строкой активной части кадра . Для имитации формирования начального уровня сигнала в гасящем импуль-15 се циклически повторяемый сигнал первой строки подается с второго выхода ормирователя .7 на второй сигнальный

вход первого коммутатора 41, который пропускает его на вход вычитате- 20 ля 43. После этого на выход первого сдвигового регистра 40 перестает поступать сигнал, соответствующий концу предыдущего кадра, и поступает сигнал первой и последующих строк, 25 задержанный на К строк. Таким образом, в формировании сигнала текущего среднего в качестве U (п - -я - Т) сигнала используется сигнал первой строки и лишь через К строк истинн ЗО сигнал, однако имеющая при этом место ошибка незначительна в силу значительной межстрочной корреляции фоно- вой составляющей видеосигнала.

Рассмотрим работу устройства для jj бинарного квантования телевизионного видеосигнала в целом. Исходный видеосигнал, показанный на фиг.7о непрерывной линией, поступает на вход АЦП 1 и далее на вход формирователя 2, ко- 40 Topbet формирует начальные уровни видеосигнала по строке, показанные штрихпунктирной линией. При этом устраняются зоны 1 2 неправильного формирования сигнала 45 на выходе последней ячейки 24 выбора минимального кода. Сигнал, поступающий на управлякхций вход формирователя 5 с выхода формирователя 6, вызывает смещение порогового уровня 50 вверх (фиг .70, верхняя пунктирная линия), что минимизирует вероятность неправильного квантования при изменении дисперсии шумовой составляющей В1адеосигнала. Видеосигнал протяженно го объекта, ориентированного вдоль строки (фрагментij-i видеосигнала) квантуется правильно только в интер

I валах ij-4 и tg-i строки. : В интервале уровень сигнала на выходе формирователя 5 возрастает, что приводит к превышению сигнала порогового уровня над уровнем сигнала отсутствш блока 8, к ухудшени точности квантования. На г.7 показно сечение видеосигнала кадра в этой области. Интервал SiSz соответствуе объекту, перпендикулярному направлению строчной развертки, а интервал - объекту, ориентированному вдоль строки. Видно, что сигнал на выходе ячейки 24 (пунктирная линия) огибает видеосигнал объекта, На фиг.7 показано влияние усреднения сигнала порогового уровня. Усреднение не ухудшает квантования объектов, ориентированных под углом к направлению строчной развертки. ТочнЬсть квантования объектов, ориентированных вдоль строки, повышается, так как.пороговый уровен несколько повышаясь в окрестностях видеосигнала такого объекта, остается при квантовании объекта много ниже, чём в случае, изображенном на .7а . Одновременно уменьшается вероятность неправильного квантования видеосигнала в окрестностях объекта, что также повьппает точность квантования. Выходной сигнал блока 8 поступает на первый вход компаратора 10, на другой вход которого поступает видеосигнал с выхода второй линии задержки, осуществляющей задержку на k/2 строк для компенсации задержки формирования сигнала блока 8. Компаратор 10 осуществляет сравнение задержанного вгздеосигнала с усредненным сигналом порогового уровня, в результате чего формируется выходной бинарный видеосигнал.

Использование предлагаемого устройства для бинарного квантования телевизионного видеосигнала позволит повысить эффективность аппаратуры предварительной обработки малоконтрастных изображений и точности счета и измерения геометрических параметров объектов телевизионной автоматической системе, работающей в бесподстроечном режиме, в результате повышения точности бинарного квантования видеосигнала протяженных объек-, тов, ориентированных вдоль строки по сранению с прототипом. Повышение точности -бинарного квантований достигнуто вследствие уменьшения ошибки формирования порогового уровня путем усреднения по кадру сигналов поро говых уровней строк, предшествующих квантуемой и следующей за ней.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИНАРНОГО КВАНТОВАНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВИДЕОСИГНАЛА, содержащее формирователь начальных уровней видеосигнала по строке, к выходу которого подключен вход первой линии задержки, п отводов которой соединены с соответствующими входами формирователя сигнала порогового уровня по строке, управляющий вход формирователя начальных уровней видеосигнала по стро.ке является входом строчных гасящих импульсов, формирователь сигнала коррекции порогового уровня по строке, выходкоторого подключен к управляющему входу формирователя сигнала порогового уровня по строке, компаратор и вторую линию задержки, отличающееся тем, что, с целью повьше ния точности квантования видеосигнала протяженных объектов, в него введены блок усреднения по кадру сигнала порогового уровня, формирователь начальных уровней сигнала по кадру, формирователь тактовых импульсов и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), причем выход АЦП соединен с входом формирователя начальных уровней видеосигнала на строке, сигнальный вход АЦП объединен с сигнальным входом формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке и является входом устройства, управляющие входы АЦП, формирователя сигнала коррекции порогового уровня по строке,первой и второй линий задержки, первые управляющие входы формирователя начальных уровней сигнала по кадру и блока усреднения по кадру сигнала прогового уровня объединены и подключены к выходу формирователя тактовых импульсов, первый управляющий вход которого является входом строчных гасящих импульсов, а второй управляющий входвходом синхроимпульсов, вторые управляющие входы формирователя начальных уровней сигнала по кадру и блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня объединены и являются входом кадровых гасящих импульсов, вход второй линии задержки подключен к среднему отводу первой линии задержки, а выход - к первому сигнальному входу компаратора, к ts9 выходу формирователя сигнала порогоCD вого уровня по строке подключен нальньй вход формирователя начальных «4 уровней сигнала по кадру, первый сл выход которого подключен к первому сигнальному входу блока усреднения по кадру сигнала порогового уровня, а второй выход соединен с вторым сигнальным входом блока усреднения .по кадру сигнала порогового уровня, выход которого соединен с вторым сигнальным входом компаратора, выход которого является выходом устройства. 2. Устройство по п.1, о т л ичающееся тем, что формирователь сигнала коррекции порогового

ntxiort j

22

Ьннш«ш «v « IГмшшш mm « « J

fJ

37

u

н

J4

Фиг.Ь

il t 3 tti- 5 t6 tj tg

4

JII 1

tg iio t

tg t/ot)7 tie

ГЧ

tt€ tre