Устройство коррекции геометрических искажений телевизионного изображения Советский патент 1985 года по МПК H04N5/30 H04N3/22 

1 1

Изобретение относится к области телевидения и может быть использовано п прикладных телевизионных (ТВ) системах подвижных об7,ектов, в частности п ТВ системах летательных аппаратчич для измерения и коррекции горизситпльнон составляющей координатных искажс1 ий.

Целью изобретения является раепшрепце функциональных возможностей путем обеспечения коррекции горизонтал})Ных координатных искажений, возникающих при наклоне передающей ТВ каг.сры ггноситель}ю плоскости съемки

П-, |)т-. 1 изображена структурная ..-: ри;(Ч-;кая схема устройства корре. :-.имегричесК1х искажений ТВ изо.,jj.i.-eHiiii; на фиг. 2 - модель формироГ. геометрическях искаже})ий, на ::;;г, - изображение шахматного поля

Ус1-р(м1ство коррекции геометричесь.их искажений ТВ изображения (фиг.1 содержит 1 задержки на строку, нервы/ и второй вьмислители 2 и 3 числа элe( в строке, блок 4 вычитания, сумматор 5, вычислитель 6, блок 7 чадержки на кадр, аналогоциф)овой преобразователь (АЦП) 8, nepiibiji олок 9 памяти на строку, второй блок 10 памяти на строку, коммутатор 11, цифроаналоговьй преобразователь () 12, блок 13 записисч11Т)вания и селектор 14 начала и коца записи.

Устройство коррекции геометрических искажений ТВ изображения работает следую1чим образом.

При отклонении оптической оси АВ (Лиг. 2) передающей ТВ камеры от перпендикуляра CJ к плоскости 15 объекта съемки на угол 0 возникают горизонтальные координатные искажения па мишени 16 передающей ТВ трубки (фиг. 3,6) за счет проецирования неравных участков местности ij, , L (фиг. 3,а) на мищень 16, име1011;.у:о постоянный размер по строке Ь , В этом случае максималь 1ые относительные горизонтальные координатные искажения по кадру равны

L, (В-(Ь 5(Э 1

где LJ , L,j- участок местности, проецируемый на первую н последнюю активную строки соответственно;

72

/ - половина угла поля зрения объектива пере,ч,аютей, ТВ камеры.

При сканиро)ании такого изображения (фиг. 3,6) с постоянной скороСТ1)Ю и принимая текстурные свойства наблюдаемой поверхности одинаковыми, например в случае шахматного поля (фиг. 3,а), максимальная относительная частотная нepaвнo epнocть ТВ сигнала по кадру равна

М, ,р,)

t 1.

К1.

co-itQ pl

И,

эквивалентная электри пр стр

стр ческая частота Т1, ciirна.ла 1-ой строки, сод е ржа щс и N, э л е м е н т о в,

т эквивалентная эле к тр иА Т

стр прстр 1- еская частота ТВ сигнала последней активHofj строки растра, содержащей „ элементот.

т.

- период стропюи развертки.

Таким образом, по разнице частот 1- зображения в различных строках можно определить наличие и ве;шчину угла 9 . Более простым способом является подсчет высокочастспных элементов ТВ сигнала i различных стуюках при одинаковых текстурных CBIM ствах объекта С1)емки. Для ycTpaiHния случаЙ1Ц)1х отклонений числа элементов в различных строках, присутствующих в реальном изображоупш за счет текстурной неравномерности кадра изображения, производится ycpe;iнение по всем строкам кадра (разности числа элементов в кадрелМ )

Z-

iN

.Г

макс

число элементов i -ой строки;

число элементов изображения в 1 +1 строке;

число активных строк изображения ,

номер строки из(1бражония. уровнение

05() с/о t 1 ,

сов(б-|в) К, ПОЛУЧИМ значение И .

.311

После вычисления AN маис коррекцию измеренных искажений можно осуществить путем построчного изменения скорости записи постоянной скорости считывания , причем

t 14 , 1маи1Н

(5)

UMIN,

гап;

Тв сигнал после коррекции геометрических искажений поступает на видео контрольный блок (не показан), где формируется неискаженное ТВ изображение (фиг. 3,в).

Число записанных элементов изображения для всех строк должно быть одинаково, чтобы отображать одинаковьй объем информации, поэтому выбирают центральную часть изображения в соответствии

(in)

iH

Макс

(6)

где4И„д .- задержка начала и конца

записи i строки.

Устройство (фиг. 1) содержит измеряющую и корректирующую части. В начале происходит вычисление искажений путем подсчета числа высокочастотных элементов в соседних строках изображения в первом и втором вычислителях 2 и 3 числа элементов в строке. Оба вычислителя представляют собой обычные двоичные счетчики, на входы которых поступают импульсы с компаратора (не показан), на один вход которого подается видеосигнал непосредственно, а на другой - через фильтр нижних частот (не показан). Блок 4 вычитания представляет собой двоичный сумматор с инверсией по одному, из выходов и определяет разность элементов в соседних строках. Сумматор 5 представляет собой регист памяти с двоичным сумматором, который реализует алгоритм (3) и вычисляет величинулНмакс- Вычислитель 6 реализует алгоритмы (5) и (6) и представляет собой арифметико-логическое устройство, например К155ИПЗ, с регистрами и счетчиком номера строки. По вычислении информации о геометрических искажениях изображения происходит их коррекция путем различной

80174

частоты записи F-jgj, ТВ сигнала, задержанного на кадр блоком 7 задержки на кадр, в различных строках в соответствии с алгоритмом (5). Считьгоание , информации блоков 9 и 10 на строку происходит с постоянной частотой с здп1 Начало и конец записи опре(деляет селектор 14, представляющий собой счетчик импульсов записи со

)0 схемой сравнения и ключевым элементом, который начинает пропускать импульсы записи на блоки 8, 9 и 10 при равенстве состояния счетчиков импульсов в выражении (6), а заканчивает - при

5 пропускании определенного числа импульсов N , определяемых как

Ьа(П сстр

(7) АЦП 8 служит для преобразования

0 аналогового сигнала в цифровой, а ЦАП 12 - для преобразования цифрового сигнала в аналоговый. Коммутатор 11 обеспечивает попеременное воспроизведение информации из блоков 9 и 10 памяти, чем достигается воспроизведение в темпе ТВ развертки. Блок 13 записи - считывания формирует переменную частоту записи в соответствии с информацией посту-

Q пающей с вычислителя 6, и управляет работой блоков 8-11.

Изобретение обеспечивает коррекцию горизонтальных геометрических искажений, возникающих за счет отклонения оптической оси передающей ТВ камеры в плоскости, перпендикулярной строкам относительно перпендикуляра к плоскости съемки, в результате чего достигается повышение количества передаваемого ТВ изображения. Изобретение позволяет определить угол наклона передающей ТВ камеры 8 в плоскости, перпендикулярной строкам, при введении в вычислитель значения половины угла поля зрения |3 передающей ТВ камеры и выполнение алгоритма (4). При этом не требуется вносить принципиальные изменения в вычислитель 6. Изобретение позволяет определять величины искажений самого ТВ изображения при отсутствии внешних датчиков. При этом коррекция осуществляется в темпе ТВ развертки.

Фиг 2

Щ-| :: « :Ж. : Wvi i-i::tfi ,w:i:ti i:i:;r-j

Eocnpf

Фиг.5

УСТРОЙСТВО КОРРЕКПИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ИСКАЖЕНИЙ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержагчее аналого-цифровой преобразователь, которого соединен с вxoдa ш первого и второго блоков памяти на строку, первые управляющие входы которых соединены с первым выходом блока записи-считывания, а выходы соединены с соответствующими входами коммутатора, управляющий вход последнего соединен с вторым выходом блока записи-считывания, а выход соединен с входом цифро-аналогового преобразователи, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения коррекции горизонтальных координатных искажений, воз никаюп(их при наклоне передающей телевизионной камеры относительно плоскости съемки, введены блок задержки на кадр, первый вычислитель числа элементов в строке, селектор начала и конца записи и последовательно соединенные линии задержки на строку, второй вычислитель числа элементов в строке, блок вычитания, сумматор и вычислитель, выход которого соединен с первыми входами селектора начала и конца записи и блока записи - считывания, выход последнего соединен с вторым входом селектора начала и конца записи, выход которого соединен с вторыми управi ляющ1ти входами первого и второго блоков памяти на строку и с входом (Л управления аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом блока задержки на кадр, вход которого является входом устройства и соединен с входами линии задержки на строку и первого вычисСП лителя числа элементов в строке, выход которого соединен с вторыми эо входами блока вычитания и вычислителя, третий вход которого соединен с вторым входом блока записи-считы- вания, с третьим входом селектора начала и конца записи, с третьим входом блока вычитания и с вторым входом сумматора и является входом строчных Синхроимпульсов,, при этом третий вход сумматора и четвертый вход вычислителя объединены и являются входом кадровых синхроимпульсов.