Устройство для ввода информации Советский патент 1987 года по МПК G06F3/37 

112937

Изобретение относится к промьш- енности средств связи и может быть спользовано при построении автомаизированных систем обработки изобажений, включающих в себя телеви- 5 ионные устройства ввода изображений.

Цель изобретения - повьппение точности ввода информации.

На чертеже представлена структур- 0 ная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 видеосигнала, выполненный в виде телевизионной камеры, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, генератор - 3 импульсов, первый счетчик 4 импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5, первый компаратор 6, первый формирователь 7, второй счетчик импульсов 8, второй ЦДЛ 9, второй компаратор lOj, второй формирователь 11 и третий счетчик 12.

Синхрогенератор 3 может быть выполнен в виде генератора импульсов на логических элементах, стабилизированного кварцевым резонатором, и делителя частоты на счетчшсах, АЦП 2, ЦАП 5 и 9, Ьчетчики 4,8 и 12 и компараторы 6 и 10 напряжений пред- ставляют собой стандартные элементы, используемые в цифровой и вычислительной технике. Формирователи импульсов 7 и 11 могут быть ВЫ-- полнйны в виде ждущих мультивибра- 35 торов на логических элементах.

Устройство работает следующим об - разом.

При построчном вводе первьй 4 и 40 второй 8 счетчики в исходном положении установлены в нулевое состояние, задавая на входах первого 5 и второго 9 ЦАП адреса по кадру и по строке первого элемента изображе- 45 ния в кадре. При включении питания установку счетчиков 4 и 8 можно организовать, например, подачей напряжения питания через дифференцирующую КС-цепь на входы сброса счетчи- 50 ков В принципе счетчики можно не устанавливать в нулевое состояние. При этом в первом кадре после включения питания ввод изображения начинается с того элемента изображе- 55 ния, адрес которого устанавливается на входах ЦАП 5 и 9 после включения питания. На выходах ЦАП 5 и 9 имеются некоторые начальные напряже252

ния. Генератор 3 вырабатывает кадровый синхроимпульс, которым запускается кадровая разпертка в датчике 1. Сигнал кадровой развертки сравнивается первым компаратором 6 с начальным напряжением на выходе первого ЦАП 5, При совпадении этих сигналов срабатывает первый компаратор

6и запускает первый формирователь

7импульсов, который формирует строчный синхроимпульс, запускающий строчную развертку в датчике 1. Этот же синхроимпульс устанавливает первый счетчик 4 в следующее состояние, преобразуемое первым ЦАП 5 во второе значение опорного напряжения

Сигнал строчной развертки первой строки сравнивается вторым компаратором 10 и начальным напряжением на выходе второго ЦАП 9. При совпадении этих сигналов срабатывает второй компаратор 10 и запускает второй формирователь 11 импульсов, который формирует тактовый импульс (импульс выборки) для АЦП -2, На выходе АЦП 2 появляется значение амплитуды первого отсчета видеосигнала в первой строке. Этим же тактовьи импульсом второй счетчик 8 устаиавливается в следующее состояние, преобразуемое BTopbw ЦАП 9 во второе значение опорного напряжения При достилсении сигналом строчной развертки этого значения вновь срабатывает второй компаратор 10 и формируется импульс выборки второго отсчета видеосигнала первой строки,, Этим же импульсом второй счетчик 8 устанавливается в следующее состояние и т.д. Если второй счетчик 8 является 9-разря,цным, а ди намический диапазон напряясения на выходе второго ЦАП вписан в динамический диапазон сигнала строчной развертки, то к концу первой строки сформируются 512 отсчетов видеосигнала на этой строке, равномерно отстоящие друг от друга в поле изображения, а второй счетчик 8 сбросится в исходное нулевое состояние.

Соотношение частот кадровой и строчной разверток таково, что к этому моменту времени сигнал кадровой разверткн должен достигнуть второго уровня опорного напряжения на выходе первого ЦАП 5, При этом первый компаратор 6 и первый формирователь 7 импульсов вновь формирует строчный синхроимпульс, которым за3

пускается развертка второй строки кадра и устанавливается первый счетчик 4 в следующее состояние, соответствующее третьему опорному уровню напряжения на выходе первого ЦАП 5. Во время развертки второй строки как описано вьпие, вновь формируются 512 отсчетов видеосигнала на этой строке. К концу второй строки сигна кадровой развертки должен достигнут третьего опорного уровня напряжения на выходе первого ЦАП 5. При этом формируется строчный синхроимпульс, запускающий развертку третьей строк в кадре и т.д.

Если первый счетчик 4 имеет 9 разрядов, а динa mчecкий диапазон напряжения на выходе первого ЦАП 5 вписан в динамический диапазон сигнала кадровой развертки, то к концу кадра формируются 512 строк, равномерно отстоящие друг от друга в поле кадра, а первый счетчик 4 переполняется и сбрасывается в нулевое исходное состояние. После этого син- хрогенератор 3 вырабатывает новый кадровый синхроимпульс, которым снова запускается кадровая развертка, и весь цикл ввода повторяется.

Если выход второго формирователя 11 импульсов подключен также к входу подсвета луча датчика 1, то в передающих трубках происходит считывание рельефа заряда на мишени (а в проекционных трубках - высвечивание экрана) в тех точках растра, которые расположены друг от друга на равном расстоянии. При этом уменьшается неравнонерность амплитуды видеосигнала, обусловленная неравномерностью сканирования луча по растру.

Предлагаемое устройство при мед- ленном вводе изображения в ЭВМ работает следующим o6ipa3OM.

Пусть интервал времени между соседними отсчетами в строке составля- .ет 0,1 МКС, а ввод в ЭВМ возможен с периодом не менее 1,5 мкс. В этом случае используется А-разрядный третий счетчик 12, выходы которого подключены к 4-м младшим разрядам второго ЦАП 9. К старшим пяти разрядам 9-разрядного второго ЦАП 9 подключены выходы 5-разрядного второго счетчика 8, Второй ЦАП 9 формирует 32 опорных уровня напряжейия, расстояние между которыми в 16 раз

93725

больше, чем при последовательном поэлементном вводе. Третий счетчик 12 в каждом кадре увеличивает свое состояние на единицу, в результате 5 чего все опорные уровни напряжения на выходе второго ЦАП 9 в течение каждых 16 кадров последовательно сдвигаются на величину, соответствующую расстоянию между соседними элементами изображения в строке. Поэтому в первом кадре в ЭВМ вводятся отсчеты 1гго, 17-го, 35-го,... ,497-го элементов изображения в каждой строке. Во 2-м кадре вводятся от10

20

25

счеты 2-го, 18-го, 36-го,... ,498-го элементов изображения.и т.д. В 16-м кадре вводятся отсчеты 16-го, 32-го, 48-го,... ,512-го элементов изображения. При этом скорость ввода составляет 1 отсчет за 1,6 мкс и полный цикл ввода одного изображения составляет 16 кадров. Применение предлагаемого устройства позволяет в датчике телевизионного сигнала использовать более простые и дешевые развертки с заниженными требованиями по их нелинейности и стабильности. Кроме того, в предлагаемом устройстве координатные искаже НИН, обусловленные нелинейностью и нестабильностью развертки, автоматически учитываются при вводе изображения в ЭВМ, а геометрические искажения, вносимые фокусирующей и

35 отклоняющей системой, которые стабильны во времени, могут быть скорректированы один раз с помощью постоянных (например, магнитных) корректоров. Поэтому при эксплуатации

0 предлагаемого устройства не требуется проведение периодических калибровок координатных искажений в датчике телевизионного сигнала, как в известном устройстве, что позволя45 ет повысить производительность работы ЭВМ и сократить расходы на ее эксплуатацию за счет более рационального использования машинного времени.

50

Первые счетчик и ЦАП формируют

опорный уровень напряжения, который с помощью первого компаратора сравнивается с пилообразным сигналом JJ кадровой развертки. При их совпадении компаратор и первый формирова- , тель импульсов вырабатывают строчный синхроимпульс, которым запускается строчная развертка в датчике

телевизионного сигнала и перебрасывается в следующее состояние первый счетчик. На выходе первого ЦАП возникает новый опорный уровень напряжения, при достижении которого сигналом кадровой развертки вновь формируется строчный синхроимпульс и т.д. Таким образом, на выходе первого ЦАП формируется опорное линейно- ступенчатое напряжение, которое определяет моменты запуска строчной развертки, а значит и положение строк в кадре. Аналогичным образом вторые счетчик, ЦАП, компаратор и формирователь импульсов формируют тактовые импульсы АЦП преобразователя, В этой цепи опорное линейно- ступенчатое напряжение сравнивается с сигналом строчной развертки и определяет в каждой строке моменты формирования отсчетов видеосигнала перед их вводом в ЭВМ.

1

Таким образом, в устройстве информация о расположении строк и отсчетов видеосигнала в кажрой строке в пространстве поля изображения заключается в положении ступенек опорных напряжений на выходах соответствующих ЦАП, т.е. нелинейность в расположении отсчетов видеосигнала в кадре оказывается зависящей тольк от нелинейности ЦАП и независящей от нелинейности разверток в телевизионном датчике. Учитывая то, что нелинейность современных телевизионных разверток составляет 3-5%, а нелинейность, например, 9-разрядного ЦАП типа 10Б (Виргиния-2) не превьшает 0,2%, можно сделать вывод о том, что предлагаемое устройство позволяет повысить точность ввода изображений в ЭВМ за счет компенсации нелинейности разверток датчика телевизионного сигнала.

Кроме того, зависимость положения отсчетов в поле изображения только от параметров ЦАЛ делает предлагаемое устройство нечувствительным к нестабильности центровки и размеров растра в датчике. Повышение стабильности размеров и центровки вводимого в ЭВМ изображения дополнительно повышает точность ввода.

В устройстве компенсация нелинейности кадровой развертки произво- Дится в самом датчике телевизионного сигнала 5 а при получении отсчетов сигнала в АЦП..

Поэтому с целью дальнейшего повышения точности ввода изображений в

ЭВМ в устройстве выход второго формирователя импульсов должен быть подключен не только к тактовому входу АЦП5 но и к входу подсветки луча датчика. При этом непосредственно

на изображении в датчике подсвечиваются на экране (в проекционных трубках) или считываются с мишени (в передающих трубках) только те отсчеты, амплитуда которых затем преобразуется в цифровой код в АЦП. Эти отсчеты расположены равномерно по растру. В результате этого компенсируется влияние нелинейности разверток на неравномерность сигнала, т.е,

повышается точность ввода изображения в ЭВМ,

С целью согласования скорости ввода изображения в ЭВМ со скоростью развертки в телевизионном датчике

видеосигнала в предлагаемое устройство введен третий счетчик, счетный вход которого подключен к выходу кадровых синхроимпульсов синхроге- нератора, а выходы подключены к соответ(твующему количеству младших разрядов второго ЦАП, При этом в ЭВМ вводят не все подряд отсчеты видеосигнала, Наприме, если третий счетчик - 4-разрядный, то в первом

кадре в каждой строке вводят 1-й, 17-й, 35-й и т.д. отсчеты, во втором кадре - 2-й, 18-й, 36-й и т.д., в третьем кадре - 3-й-, 19-й, 37-й и т.д.

Таким образом, формируется скользящий столбец вводимых в ЭВМ элементов изображения, и цикл ввода составляет 16 кадров,

В известном устройстве предусмотрена с помощью ЭВМ калибровка координатных искажений датчика, вызванных, в частности, нелинейностью развертки. Результаты калибровки используются не для коррекции искажений в датчике, а учитываются при обработке изображений непосредственно в ЭВМ, Это требует вьщеления специальной области памяти ЭВМ для хра- нения результатов калибровки, требует использования прецизионной испытательной таблицы, а также дополнительных затрат машинного времени на проведение калибровки, а затем на

учет координатных ошибок при обработке изображений. Учет координатных ошибок фактически представляет собой переадресацию отсчетов телевизионного сигнала в памяти ЭВМ в соответствии с результатами калибровки координатных искажений. При этом в ЭВМ вводится искаженное изображение. Так как из-за нелинейности развертки отсчеты формируются в других точках изображения, отличных от узлов регулярной решетки, то эти отсчеты сигнала в общем случае имеют не только искаженные координаты, но и искаженную амплитуду по сравнению с отсчетами, расположенными в узлах регулярной решетки А амплитудные искажения переадресацией отсчетов в ЭВМ исправить невозможно. Поэтому известное устройство не обеспечивает высокой точности ввода изображения в ЭВМ.

Известны также телевизионные устройства, в которых по результатам предварительной калибровки с помощью испытательной таблицы в датчик телевизионного сигнала вводят корректирующие сигналы для компенсации искажений в самом датчике. Это позволяет обеспечить высокую точность ввода изображения в ЭВМ, однако требует ка как и предыдущем случае, аппаратурных и временных затрат на калибровку и коррекцию. При этом для учета временной нестабильности датчика калибровка должна проводиться периодически с периодом, определяемь м допустимой величиной ухода параметров датчика. В высокоточных устройствах ввода калибровка может проводиться один раз в час, что снижает производительность ЭВМ и повьппает удельную стоимость обработки каждого изображения по сравнению с предлагаемым устройством, в котором компенсация координатных искажений и стабилизация положения отсчетов на изображении производится автоматически в процессе ввода изображения в ЭВМ.

Формула изобретения

1. Устройство для ввода информации, содержащее датчик видеосигнала.

ВНИИПИ Ззказ 387/53 Тираж 673

Подписное

днишш д.аказ jp//:)j Тираж o/JПодписное

Произв.-полигр. пр-тие, i. Ужгород, ул. Проектная, 4

генератор импульсов, аналги о-пифрояой преобразователь, выходы которого ляются информационными выходами устройства, информационный вход анало- 5 го-цифрового преобразователя подключен к информационному выходу датчикг видеосигнала, выход генератора импульсов подключен к входу управления кадровой развертки датчике виO деосигнала, отличающее ся тем, что, с целью повышения точности ввода информации, в него введены три счетчика, два цифроаналоговых преобразователя, два компаратора,

5 два формирователя, выходы первого счетчика подключены к входам первого цифроаналогового преобразователя и являются адресными выходами первой группы устройства, выход цифро0 аналогового преобразователя подключен к первому входу компаратора, выход которого подключен к входу первого формирователя, выход которого подключен к входу управления строч ной разверткой датчика видеосигнала и к счетному входу первого счетчика, выход кадровой развертки датчика видеосигнала подключен к второму входу первого компаратора, выход генератора импульсов подключен к счетному входу третьего счетчика, выходы которого подключены к входам младших разрядов второго цифроаналогового преобразователя, к входам

5. старших разрядов которого подключены выходы второго счетчика, входы второго цифроаналогового преобразователя являются адресными выходами второй группы устройства, выхъд вто0 рого цифроаналогового преобразователя подключен к первому входу второго компаратора, выход которого подключен к входу второго формирователя, выход которого подключен к управля5 ющему входу аналого-цифрового преобразователя и счетному входу второго счетчика и является выходом синхросигнала, выход строчной развертки датчика видеосигнала подключен к

0 второму входу второго компаратора. 2. Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что выход второго формирователя подключен к входу управления подсветкой луча датчи5 ка видеосигнала.

0

Подписное

Подписное

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении автоматизированных систем обработки изображений, включающих телевизионные устройства ввода изображений в ЭВМ. Целью изобретения является повышение точности ввода информации за счет компенсации влияния нелинейности развертки на положение отсчетов в поле изображения. Указанная цель достигается тем, что в устройство ввода, содержащее датчик видеосигнала 1, генератор импульсов 3 и аналого-цифровой преобразователь 2, введены две идентичные цепи, содержащие последовательно включенные счетчик 4(8), цифроаналоговый преобразователь 5(9), компаратор 6(10), формирователь импульсов 7(11), сое- диненный с входом счетчика 4(8). При этом выходы формирователей импульсов подключены также соответ-. ственно к входу строчных синхроимпульсов датчика и управляющему входу АЦП, а вторые входы компараторов подключены соответственно к выходам сигналов кадровой и строчной разверток датчика телевизионного сигнала. 1з.п. ф-лы, 1 ил. S (Л ю ( 00 N9 СП