Устройство формирования сигнала для коррекции искажений телевизионного изображения Советский патент 1986 года по МПК H04N5/14 H04N9/93 

12

с генератора 2 эталонных сигналов. Синхронизатор 3 обеспечивает блоки устройства соответствующими сигналами. В 1 режиме видеосигнал эталонного изображения с датчика 1 видеосигнала поступает через квантователь 18 на фазовый детектор (ФД) 17, на опорный вход которого подается бинарно- квантованный сигнал с квантователя 15. Для формиров-ания СКГИ с генератора 4 ортогональных сигналов поступает набор соответвугощих сигналов на блок 12 перемножителей и. на блок весового суммирования (ВВС) 6. Формирование сигнала коррекции заключается в нахождении оптимальных значений сигналов управления весовыми коэ(})фи- циентами ортогональных составляющих сигналов, поступающих с блока 7 памяти, при которых формируемый СКГЙ обеспечивает минимальны сигнал ФД 17. Первоначально сформированный СКГИ

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в вещательном и прикладном телевидении в составе телевизионных (ТВ) систем ав- томат1тееской коррекции искажений изображений в реальном масштабе вре- мчгт.

Целью изобретения является повьш1е- 1ше быстродействия и точности.

На фнг. 1 приведена ст рзд турная электрическая схема устройства форми- рования сигнала для коррекции искаже- }гшй Тб Изображения; на фиг.2 - временные диаграммы.

Устройство формирования сигнала для коррекции иска кетгй ТВ изображе- ния (фиг.1) содержит датчик 1 видеосигнала, генератор 2 эталонных сигна- лов, синхронизатор 3, генератор 4 ортогональных сигналов, генератор 5 весового сигнала, бЛок б весового суммирова1шя, блок 7 памяти, блок 8 взвешивания, детектор 9 нуля, блок 10 стробнрования, первый коммутатор 11, блок 12 перемножителей, блок 13 интеграторов, второй коммутатор 14, первый квантователь 15, амнлитудньй детектор 16, фазовый детектор 17, второй квантователь 18.

627

поступает на датчик 1 видеосигнала для изменения тока в строчных отклоняющих катупп ах. ФД 17 выделяет остаточный икажающий сигнал, которьш через коммутатор 11 поступает на блок 8 взвешивания. Ортогональные составляющие сигнала отфильтровьшаются из взвешенного остаточного искажающего сигнала, для чего с блока 8 взвешива- 1ШЯ сигнал через блок 12 перемножителей, блок 13 интеграторов и коммутатор 14 поступает на ДН 9 и записьша- ется в н ем. Затем с ДН 9 на блок 7 памяти постз пает сигнал для изменения сигнала управления вес.коэф. ВВС б формирует новые СКГЙ и т.д. ДН 9 вычисляет оптимальные значения сигналов управления вес.коэф. ортогональных составляющих сигналов для СКГИ. Б 111 и 1Y режимах работают амплитудный детектор 16 и блок 10 стробирования. 2 ил.

Устройство работает в четьхрех режимах, задаваемых сигналом выбора режима работы с первого выхода детекто- ра 9 нуля.

В первом режиме формируется сигнал для коррекции геометрических искажений ТВ изображения в направлении строчной развертки (горизонтальная геометрия). При этом генератором 2 эталонныхсигналов формируется эталонный сигнал (фиг.2а), который тождественен неискаженному видеосигналу от оптического эталонного изображения первой тест таблицы, которое формируется в датчике 1 видеосигнала, представляет собой чередующиеся вертикальные черные и белые полосы и содержит фазовые и амплитудные искажения, соответствующие геометрическим искажениям ТВ изображения в направлении строчной развертки и яркост- ным искажениям ТВ изображения(фиг.2б где в качестве примера геометрических искажений приведено несоответствие размера ТВ изображения эталону). Видеосигнал эталонного изображения с сигнального выхода датчика 1 поступает на вход второго квантователя 18, выполненного на компараторе с гистерезисом, на неиивертирующии вход которого подается видеосигнал непосредственно, а на инвертирующий - с задержкой. На выходе формируется бинар- но-квантоЁанный видеосигнал эталон- кого изображения (фиг.2в). В бинарно- квантованном видеосинале эталонного изображения сохраняется информация лишь о геометрических имкажениях ТВ изображения в направлении строчной развертки. Синхронизация работы генератора 2 осуществляется смесью гасящих импульсов, поступаюпщх на его первый управляющий вход с синхровы- хода датчика 1. Этот эталонный сиг- нал в соответствии с сигналом выбора режима работы, подаваемым на второй управля1оЩий вход генератора 2, поступает на вход первого квантователя 15, на выходе которого формирует- ся бинарно-квантованный эталонный сигнал (фиг.2г), в котором сохраняется информация лишь о фазе эталонного сигнала. Бинарно-квантованньй эталонный сигнал подается на опорный вход фазового детектора 17, на сигнальный вход которого поступает бинарно-квантованный видеосигнал эталонного изображения. Фазовый детектор сравнивает фазы этих сигналов и на его выходе вьщеляется искажающий сигнал, характеризующий распределение по площади растра геометрических искажений ТВ изображения в направлении строчной развертки и представленный в виде широтно-импульсной модуляции (фиг.2д). Для коррекции геометрических искажений ТВ изображения в направлении строчной развертки на выходе блока 6 весового суммирования формируется сигнал коррекции, который представляет собой взвешенную сумму ортогональных составляющих сигналов, определенных на поле растра и синхронных с ТВ разверткой. Для его фор мирования на сигнальный вход блока б поступает по сигнальной шине набор (система) ортогональных составляющих сигналов с выхода генератора 4 ортогональных сигналов, а на управляющий вход блока 6 подаются по щине данных с выхода блока 7 памяти сигналы управления весовыми коэффициентами при ортогональньпс составляющих сигнала. Сигнал управления представляет собой двоичный код, значение которого задает вес и фазу (значение старшего разряда кода) соответствующего орто

j 5 0 5 о 5 0 5

гонального составляющего сигнала в (1гормируемои сигнале коррекции. Совокупность значений сигналов управления весовыми коэффициенташ ортогональных составляющих сигналов определяет форм сигнала коррекции. Генератор 4 формирует набор ортогональных составляющих сигналов, синхронных с ТВ разверткой, используя табличный метод представления сигналов. Для этого в постоянные запоминаюише устройства генератора 4 записаны в двоичном коде отсчеты текущих значений для каждой ортогональной составляющей сигнала в опорных точках ТВ растра. Эти отсчеты считывают синхронно, с ТВ разверткой путем подачи на синх- ровход генератора 4 адресного сигнала с первого выхода синхронизатора 3, который синхронизируется строчными и кадровьп ш гасящими импульсами, по- даваемьа-ш с синхровьпсода датчика 1 видеосигнала на управляющий вход синхронизатора 3. На выходе генератора 4 генерируется Набор аналоговых ортогональных составляющих сигналов путем цифроаналогового преобразования отсчетов этих составляющих. При этом для каждого ортогонального составляющего сигнала формируется два противофазных сигнала на фазоинверторах генератора ортогональных сигналов. Формирование сигнала для коррекции горизонтальных геометрических искажений заключается в нахождении оптимальных значений сигналов управления весовыми коэффициентами ортогональных составляющих сигналов, при которых формируемый сигнал коррекции ; вводимый в строчные отклоняюпще катушки датчика видеосигнала, обеспечивает минимум энергии, выделяемой на вьпсоде фазового детектора 17, искажающего сигнала. Для этого перед началом формирования на третьем выходе детектора 9 нуля устанавливаются начальные значения сигналов управления весовыми коэффицнептами ортогональных составляющих сигналов сигнала для коррекции горизонтальных геометрических искажений и нулевые значения сигналов управле14ия BecoBbihni коэффициентами ортогональных составляющих сигналов для остальных трех сигналов коррекции. Эти. сигналы управлешш пере- письшаются в соответствующие ячейки памяти блока 7 по адресному сигналу, юступакщему на его вход с второго выхода детектора 9. Первоначально

0

сформированньц сигнал для коррекции горизонтальных геометрических искажений поступает на управляющий вход датчика 1, на выходе которого формируется первоначально скорректированный видеосигнал, из которого на выходе фазового детектора 17 выделяется остаточный искажающий сигнал, характеризующий распределение по площади .растра остаточных геометрических ис- ТВ изображения в направлении, строчной развертки после введения первоначально сформированного сигнала коррекции горизонтальных геометрических искажений. В ТВ системах различного назначения предъявляются неодинаковые требования к качеству коррекции искажений ТВ изображения по площади растра. Поэтому остаточ- искажающий сигнал горизонтальных геометрнческих искажений взвешивают неотрицательным весовьп-i сигналом, который задает требуемый закон распределения точности коррекции иска- же1шй по площади растра. Для этого остаточный искажающий сигнал горизонтальных геометрических искажений с выхода фазового детектора 17 по сигналу выбора режима работы, подаваемому на второй вход первого коммутатора II, коммутируется на второй вход блока 8 взвешивания, на нервьй вход которого поступает весовой сигнал с генератора 5 весового сигнала. Генератор 5 формирует весовой синхронно с ТВ разверткой, используя табличньй метод представления сигнала но аналогии с генератором 4. При этом осу1цествляется синхронизация его работы по синхровходу. Б блоке 8 множается в аналоговом виде остаточный искажающий сйт нал горизонтальных геометрических искагкений на весовой сигнал. Так как сигнал для коррекции горизонтальных геометрических искаже- формируется в виде взвешенной суммы ортогональных составляющих сигналов, генерируемых генератором 6, следовательно, и в остаточном иска- жающем сигнале компенсируются лишь эти составляющие сигналы. Поэтому коррекция будет наилучшей достргаимой и смысле минимума энергии остаточного искажающего сигнала при отсутствии этих ортогональных составляющих сигналов во взвешенном остаточном иска:кающем сигнале. Б связи с этим.

для оценки качества коррекции необходимо фильтровать ортогональные составляющие сигналы из взвешенного ос- , таточного искажающего сигнала горизонтальных геометрических искажений. Для этого взвешенный остаточный искажающий сигнал подается с выхода блока 8 на первый вход блока 12 перемножиQ телей, на второй вход которого поступает по сигнальной шине система опорных фаз ортогональных составляющих сигналов с выхода генератора 4. В блоке I2 производится одновременное

5 параллельное независимое аналоговое умножение взвешенного остаточного искажающего сигнала на опоруню фазу каждого ортогонального составляющего сигнала. Перемноженные сигналы с бло0 ка 12 подаются по сигнальной шине на вход блока 13 интеграторов, на установочный вход которого с второго выхода синхронизатора поступают импульсы сброса, формируемые в конце гася.5 ш,ег о импульса длительностью примерно равной периоду строчной развертки.

I

Блок 13 нроизводит параллельное независимое интегрирование перемноженных сигналов блока 12 (по всей площади

0 растра) в течение прямого хода кадровой развертки. Так как формируемые блоком 4 в реальном масштабе времени ортогональные составляющие сигналы некоррелированы друг относительно

5 друга на площади растра, то величина напряжения на выходе ка;к;цого интегратора блока 13 в конце прямого хода кадровой развертки будет пропорциональна величине соответствующего ор0 тогонального составляющего сигнала

во взвешенном остаточном искажающем I. i

сигнале. Знак этого напряжения однозначно определяет фазу соответствующего ортогонального составляющего сигнала во взвешенном остаточном искажающем сигнале относительно опорной фазы этого составляющего сигнала. Таким образом, блок 12 совместно с блоком 13 осуществляет по площади

0 растра независимую параллельну й оптимальную фильтрацию ортогональньп: составляющих сигналой из взвешенного остаточного искажающего сигнала. Отфильтрованные, сигналы .поступают на

5 вход второго коммутатора 14, на управляющий вход которого с третьего выхода синхронизатора 3 подается сиг- нал управления в виде двоичного ко5

дового слова, значение которого соответствует номеру коммутируемого отфильтрованного составляющего сигнала и изменяется с-началом кадрового га- сящего импульса с периодом, равным периоду строчной развертки. Таким образом, все отфильтрованные составляющие сигналы поочередно коммутируются коммутатором 14 с начала обратного хода кадровой развертки на вход данных детектора 9 нуля, который производит поочередное от строки к строке в начале обратного хода кадровой развертки аналого-цифровое нреобразова- ние каждого бтфильтрованного сигнала. Коды преобразований записываются в ячейках блока памяти детектора 9 в момент прихода на его адресный вход импульсов записи, формируемьгх на чёт- вертом выходе синхронизатора 3 после смены кодового . слова, управляющего работой второго коммутатора 14.

Таким образом, в начале кадрового гасящего импульса но истечении длительности нескольких строк, соответ- ствугощих (равных) числу ортогональных составляющих сигналов, записываются в определенных ячейках памяти оперативного блока памяти детектора 9 нуля двоичные коды отсчетов всех отфильтрованных составляющих сигналов (р,), соответствующие первоначапьно се1)ормированному сигналу для коррекции горизонтальных геометрических нек 1жений. Коды этих отсчетов однозначно определяют качество коррекции горизонтальных геометрических искажений, а следовательно, качество (точность) формирования самого первоначально сформированного сигнала дпя коррекции этих искажений при начальных значениях сигналов управления ве совыми коэффициентами ортогональных составляющих сигналов. После записи кодов отсчетов всех отфильтрованньпс ортогональных составляющих сигналов детектор 9 изменяет на своем третьем выходе значения всех сигналов управления весовыми кoэффициeнтa rи ортогональных составляющих сигналовотносительно их начальных значений для первоначально сформированного сигнала коррекции горизонтальных геометрических искажений на величину д. Эти из- мененные сигналы управления пршслады- ваются- через блок 7 к управляющему входу блока 6, на выходе которого

5 0 5 0

s

0

формируется измененный сигнал дпя коррекц1Н1 горизонталыпых геометрических искажений, воздействующий на ток строчных отклоняющих катушек датчужа I. В результате этого на выходе датчика 1 формируется вновь скорректированный видеосигнал эталонного изображения первой тест-таблицы, который в следу1ощ1п 1 - второй период кадровой развертки подвергается той же обработке, что и первоначально скорректированный видеосигнал в предыщущ1П1 - первый период кадровой развертки. По истечении второго периода кадровой ,развертки будут записаны в соответствующие ячейки блока памяти детектора 9 кода отсчетов вновь отфильтрован- ные ортогональные составляющие сигг налыр,, соответствующие вновь сформированному сигналу для коррекции горизонтальных геометрическтгх искажений с измененными сигналаш управлсшш весовыьш коэффициентами его ортогональных составляющих сигналов. Кроме того, в ячейках блока памяти детектора 9 записаны и хранятся также отсчеты начальных о;, и измененных ос. сигналов управления весовыми коэффициентами ортогоггальных составляющих сигналов. Используя эти данные, детектор 9 вычисляет оптимальные значения сигналов управления весовыми коэффи- циенташ ортогональных составляющих сигналов для сигнала коррекции горизонтальных геометрических искажений по формуле

Л.

Р.-рг

При этом соответствующая програм- . la вычислений записана в постоянное i запоминающее устройство детектора 9. Вычислешгые оптимальные значения сигналов управле шя, ulonri подаются в виде двоичных кодов но шине данных с третьего выхода детектора 9 на вход данных блока 7 и записываются в его регистры по адресу, приходящему по шине адреса в виде двоичного кода с второго выхода детектора 9 на адрес- ньй вход блока 7. В соотиетствшг с запомненными в блоке 7 онтиуальными значен11я ш сигналов управлс1шя весовьп и коэффигкиенташ ортогональных составляющих сигналов формируется на вьсходе блока 6 сигнал для коррекции горизонтальных геометрических

искажений. Далее, в следующем кадре ТВ развертки определяются отсчеты РР„ отфильтрованных составляющих сигналов для ка кдого ортогонального составляющего сигнала при вычисленном значении сигнала управления j, его весовым коэффициентом и сравниваются в детекторе 9 модули/.Ропт i / с пороговым з11ачением 0 0. Если /Ропг,/ всех ортогональных составляющих сигналов, то поиск сигналов управления весовыми коэ4)фициен- тами прекращается, если же это условие не будет выполнено, то поиск про дол7кается. При линейном управлении весовыми коэМ идиентами составляющих сигнала для коррекции, а также при линейном вводе самого сигнала для коррекции в корректируемьш видео сигнал через управляющий вход датчи- 7са 1 видеосигнала (отклопяюпще систе гш) регулировочные характеристики устройства .близки к идеальным - ли- нейиым. Поэтому- поиск сигналов управ лепия весовыми коз(1)фидиента№1 при ор- тогоналышх составляющих сигналах заканчивается за два периода кадровой развертки, так как вычислительные операции, выполняег-шю детектором 9, просты и занимают во времени максимум несколько периодов строчной развертки во время кадрового гасящего импульса после записи отсчетов от- фильтрова}1ных составляющих сигналов, когда не производится анализ скорректированного видеосигнала. Найдент.1е оптимальные сигналы управления ci опт весовыми коэ4)фициентамн составляющих ортогональных сигналов окончательно записываются в ячейках блока 7. Б соответствии с их значениями окончательно формируется на выходе блока 6 сигнал щя коррекции горизонтальных геометрических искажений, который окончательно вводится в строчные отклоняющие катулпш, устраняя с высокой точностью эти искажения.

После этого аналогичным образом формируются снгнагш для коррекции геометрических искажений в направлении кадровой развертки. Для этого с первого выхода детектора 9 на вторые управляющие входы датчика 1 и генератора 2 подается сигнал выбора режима работы, соответствующий режиму формирования сигнала для коррёкцш вертикальных геометрических искажений.

10

15

20

25

30

35

4Q

45

50

55

При зтом датчик 1 развертывает эта- лонное изображенное второй тест-таблицы диапроектора. Поскольку эталонным изображением в этом случае является черно-белое шахматное поле, то в формируемом датчиком 1 видеосигнале эталонного изображения присутствует информация о геометрических и яркост- ных иска кениях ТВ изображения. Так как горизонтальные геометрические искажения скорректированы с высокой точностью предварительно сформированным сигналом для коррекции горизонтальных геометрических искажений, то из видеосигнала-эталонного изображения второй тест-табли11)1 выделяется на выходе фазового детектора 17 искажающий сигнал, характеризующий распределение по площади растра вертикальных геометрических искажений ТВ изображения. Для этого генератор 2 формирует эталонный сигнал второй тест-таблицы. Найденные по этому ис- кал;ающему сигналу (аналогично, как и для сигнала коррекции горизонталь- laix геометрических искажений) оптимальные сигналы управления весовыг-ш коэффициентами при ортогональных составляющих сигналах сигнала коррекции вертикальных гео:-1етрических искаже- 1ЩЙ окончательно запоминаются в ячейках блока 7. По значениям этих сигна лов управления окончательно формируется на выходе блока 6 сигнал для коррекции вертикальных геометрических искажений, который подается на упраб- ляющий -вход датчика 1 - кадровые отклоняющие катушки.

После формирования сих- налов для коррекции геометрических искажений ТВ изображения формируется сигнал для коррекции неравномерности фона. При этом используется эталонное изображение второй тест-таблицы и соответствующий ей эталонный сигнал с генератора 2, как н в предыдущем режиме работы. Т.ак как геометрические искаже- 1ШЯ ТВ изображения устраЦены с высокой точностью путем введения сформированных сигналов коррекции геометрических искалсегшй, то в щеосигналу эталонного .изображения, фop шpyeмoмy на сигнальном.выходе датчика I, присущи лишь яркостные искажения: неравномерность фона и неравномерность видеосигнала (фиг. 2е). Для выделения искажающего сигнала, характеризугощего распределение неравномерности фона по полю изображения, подаются на первый и второй входы амштитудного детектора 16 соответственно эталонный сигнал с генерато-ра 2 (фиг. 2а) и видеосигнал эталонного изображения с сигнального выхода датчика 1 (фиг.2е) На выходе амплитудного детектора 16 форг.шруется их разностный сигнал, поступающий на сигнальный вход блока 10 стробирования, на вход стробирова- ния которого подается бинарно-квантованный эталонный сигнал с выхода первого квантователя 15 (фиг,2г). В соответствии с сигналом выбора режима, поступающим на управляющие входы блока 10 и первого коммутатора 11, блок 10 стробирует из разностного сигнала искажающий сигнал неравномерности фо на (фиг.2ж),который коммутируется на второй вход блока 8. Найденные по этому искажающему сигналу (аналогично, как и для сигнала коррекции горизонтальных .геометрических искажений) оптимальные сигналы управления весо- вьши коэффициентами ортогональных составляющих сигналов сигнала коррек- . ции неравномерности фона окончательно запоминаются в ячейках блока 7. По значениям этих сигналов управления окончательно формируются на выхо де блока 6 сигнал для коррекции равномерности фона, который подается на управляющий вход датчика 1 и аддИ тивно вводится в видеосигнал.

После формирования сигнала для коррекции неравномерности фона руется сигнал коррекции неравномерности видеосигнала. При этом на вьгко де блока 10 стробируется из разностного сигнала искажающий сигнал неравномерности видеосигнала по полю раст ра (фиг.2з). Найденный по этому иска- жающему сигналу сигнал для коррекции неравномерности видеосигнала запоминается в блоке 7 и подается с выхода блока 6 на управляющий вход датчика 1. Этот сигнал мультипликативно вводится в видеосигнал. Изобретение может быть применено для коррекции взаимных искажений ТВ изображений каналов цветной передающей камеры. Для этого вместо выхода генератора 2 необходимо подключить сигнальный выход датчика 1 настраиваемого канала. Формула изобретения

Устройство формирования сигнала для коррекции искажений телевизионно

-

Ш

М

20

25

30

35

40

45

50

55

го изображения, содержащее датчик видеосигнала, синхровыход которого подключен к первому управляющему входу генератора эталонных сигналов и к управляющему входу синхронизатора, первый выход которого соединен с синхро- входами генератора ортогональных сигналов и генератора весового сигнала, блок весового суммирования, управляющий и сигнальный входы которого подключены к выходам блока памяти и генератора ортогональных сигналов соответственно, а выход - к первому управляющему входу датчика в здеосигна- ла, блок взвешивания, первьй вход которого соединен с выходом генератора весового сигнала, отличающееся тем, что, с целью повьппе- ния быстродействия и точности, в него введены первый и второй квантователь, фазовый детектор, амплитудный детектор, блок стробирования, первый

коммутатор, блок перемножителей, блок

а

интеграторов, второй коммутатор и детектор нуля, первый выход которого подключен к вторым управляющим входам генератора эталонных сигналов и датчика видеосигнала, к управляющим входам блока стробирования и первого коммутатора, выход которого через последовательно соединенные блок

взвешивания, блок -перемножителей, блок интеграторов и второй коммут.атор соединен с входом данных детектора нуля., второй и третий выходы которого соединены с входом данного блока памяти, при этом выход генератора эталонных сигналов соединен через последовательно соединенные a шлитyд ный детектор и блок стробирования с первым информационным входом первого коммутатора, через последовательно соединенные первьй квантователь и фазовый детектор - с вторым информационным входом первого коммутатора, выход датчпка видеосигнала соединен с вторьп- входом амплитудного детектора непосредственно и через второй квантователь - с вторым входом фазового детектора, причем выход первого квантователя соединен с входом стробиро

вания блока, стробирования, второй вход блока перемножителей подключен к выходу генератора ортогональных сигналов, второй, третий н четвертый выходы-синхронизатора соединены с установочным входом блока интеграторов, ра и адресным входом детектора нуля управляющим входом второго коммутато- соответственно.

Изобретение обеспечивает повышение быстродействия к точности. Устройство работает в 4 режимах, задаваемых сигналом с детектора нуля (ДН) 9. В 1,11,111,1Y режимах формируются сигналы коррекции соответственно геометрических искажений ТВ изображений (СКГИ) в направлении строчной развертки, в направлеиии кадровой развертки, неравномерности фона и неравномерности видеосигнала. Используются две тест-таблицы к набор эталонных сигналов, поступающих о to Jl Т

.