Устройство для считывания графической информации Советский патент 1988 года по МПК G06K9/36 

25

Изобретение относится к автомати- ке и вычислительной технике и может быть использовано для считывания гра- фической информации.

Цель изобретения - повьш ение точности.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - апгоритм компенсации, реализованный в устройст- ю jBe; на фиг.З -.схема формирователей кусочно-линейного сигнала.

Устройство для считьгоания графи- ческой информации (фиг.1) содержит

последовательно соединенные много- 5 элементный твердотельный да тчик 1 видеосигнала, аналого-цифровой пре-. образователь (АЦП) 2, шифратор 3,, блок 4 формирования скомпенсированно- го сигнала, функциональный преобра-- 20

зователь 5., выход которого является выходом устройства, а также формирователь 6 компенсирующей функции, первый 7 и второй 8 формирователи кусочно-линейного сигнала, формирователь

9разностного сигнала, блок 10 памяти, счетчик 11 .адреса и генератор 12 импульсов,, Выход АЦП 2 соединен че-- рез формирователь 9 разностного сигнала с информационным входом блока 30

10памятиS управляющий вход которого якпяется входом устройства, адресньй вход соединен с выходом счетчика.11 адреса, выход блока 10 памяти соединен с вторым информационным входом 35 шифратора 3, выход которого соединен

с информационными входами соответственно блока 4 формирования.скомпенсированного сигнала и формирователя 6 компенсирующей функции. Уп- 40 равляющие входы формирователей 7 и 8 кусочно-линейного сигнала являются вторым и третьим входами устройства ,, информационные входы соединены с выходом формирователя 6 компенси- 45 ругощей функции, а их выходы соединены с соответствующими входами блока 4 формирования скомпенсированного сигнала, выходы генератора 12 импульсов соединены соответственно с Q синхронизируювщми вxoдa ш датчика 1 видеосигналов, АЦП- 2, формирователя 6 компенсирующей функции и формирователей 7 и 8 кусочно-линейного сигнала, а также со счетными входами j счетчика 11 адреса.

Блоки 4-6 имеют в целом одинаковую структуру и могут быть выполнены на базе электрически программируемых

5

ю

5 0

0

5

0 5 Q j

постоянных запоминающих устройств (ЭППЗУ) или программируемых логических матриц (ИЛИ), конкретные алгоритмы функционирования которых определяются перекодировочной таблицей, запрограммированной в блоке.

Формирователи 7 и 8 кусочно-линейного сигнала, имеющие одинаковую структуру, могут быть выполнены,например, с использованием генераторов линейно-изменяющееося напряжения. Формирователь 7 кусочно-линейного сигнала предназна чен для формирования кусочно-линейно нарастающей фун- ,кции, компенсирующей неэффективность переноса заряда вдоль направления строк. Формирователь 8 кусочно-линейного сигнала предназначен для формирования аналогичной функции, .однако компенсирующей неэффективность переноса заряда вдоль направления столбцов датчика 1 видеосигнала. Входы блоков 7, 8 и 10 являются

, входами управления устройства. Режимы работы блоков на запись данных или считьшания. при работе устрой- ства в режиме определения значений компенсирующей функции или компенсации искажений в масштабе времени телевизионной развертки определяются подачей на указанные входы соответствующих управляющих сигналов извне.

Каждый формирователь 7 или 8 ку-

I сочно-линейного сигнала (фиг.З) содержит оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 13, информационный вход которого соединен с вторым входом формирователя 7, вход управления ОЗУ соединен с первым входом формирователя 7, счетчик 14 адреса, выход которого соединен с адресным входом ОЗУ 13, вход управления соединен с первым входом формирователя 7, а тактовый вход - с третьим входом фор.мирователя 7, счетчик 15 длины отрезка, вход которого со.едйнен с выходом ОЗУ 13, тактовый вход соединен с третьим входом форьшрователя 7, а вход управления - с выходом- переноса счетчика 15 дпины отрезка, сумматор 16, один вход которого соединен с выходом ОЗУ 13, вход управления соединен с выходом переноса счетчика - 15, регистр 17, вход которого соединен с выходом сумматора 16, выход с вторым входом сумматора 16 и выходом формиров ателя 7, вход управления регистра 17 соединен с выходом переноса счетчика 15, и синхронизирующий вход с синхронизирующим входом счетчика 15,

Устройство работает следующим образом.

Видеосигнал, получаемый с выхода любого реального МТДВ в процессе

можно определить-форму компенскр то- щего сигнала; значения компенсирующего сигнала, зависящего и независящего от величины заряда, записываются в блок 10 памяти, а затем ЕО время считывания графической информации подаются на функциональный преобразователь 5, где умножаются и вы

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания графической информации. Целью изобретения является повышение точности устройства. Указанная цель достигается в устройстве, содержащем датчик видеосигнала, аналого-цифровой преобразователь, шифратор, формирователь разностного сигнала, блок памяти, счетчик адреса и генератор импульсов, тем, что в него введены блок формирования скомпенсированного сигнала , формирователь компенсирующей функции, первый и второй формирователи кусочно-линейного сигна ла, управляющие входы которых являются входами устройства,,а информационные входы подключены к выходу формирователя компенсирующей функции, информационный вход которого соединен с выходом шифратора и первым ин формационным входом блока формирования скомпенсированного сигнала, выходы первого и второго формирователей кусочно-линейного сигнала подключены соответственно к второму и третьему информационным входам бло. :ка формирования скомпенсированного сигнала, выход которого соединен с входом функционального преобразователя, а синхронизирующие входы формирователя компенсирующей функции, первого и второго формирователей кусочно-линейного сигнала соединены с соответствующими выходами генератора импульсов. 3 ил. (Л

считывания графической информации,со- ючитаются табличным способом из ре- держит паразитную составляющую, нали-,ального видеосигнала в каждый момент чие которой приводит к значительнымвремени. Однако для запомз-гаания зна- искажениям формы видеосигнала. Ам-чений компенсирующего сигнала в каж- плитудные искажения видеосигнала, вы-дои точке телевизионного растра тре- званные неоднородностью светочувстви- isбуется больщой объем памяти (напри- тельности элементов МТДВ и вносимыемер, при размерах растра 1024x1024 ,видеоканалом, компенсируются в из-элемента, байтовом кодировании ярко- :вестном устройстве. Однако в МТДВсти каждой точки и 10-15% уровне йена базе приборов с зарядовой связьюкажений потребуется 52 - 6-2 бит (ПЗС) существует еще один значитель- 20ОЗУ).

ный источник искажений формы видео- сигнал а - неэффективность переноса заряда в ПЗС-структуре. Явление неэффективности переноса особенно ярко проявляется в структурах с большим количеством ячеек, т.е. в МТДВ с форматом матрицы, близким к телевизионному стандарту. В работающих приборах неидеальность переноса может

быть хорошо описана с помощью комби- ЗО по осям X и Y или в случае, если сигнации параметров, описывающих потери, пропорциональные сигналу и не

.зависящие от величины заряда (сигнала) , потери возрастают линейно или почти линейно с увеличением числа переносов.

. Дпя более существенного повышения точности считывания графической ин. формации необходимо таким образом дополнительно скомпенсировать aмплитy. Q на фиг.2а представлена функция потерь ные искажения видеосигнала,- возника- юпще из-за неэффективности переноса заряда.

При равномерном максимальном освещении светлого фона на выходе МТДВ g формируется сигнал пилообразной формы с линейно-нарастающей амплитудой, зависящей от уровня освещенности и, следовательно, от величины сигнала. При закрытой диафрагме объектива на выходе МТДВ также формируется некоторый пилообразный сигнал, который не зависит от величины заряда. Так как свет-сигнальная характеристика МТДВ линейна, то значение паразитного сигнала можно определить дпя любого уровня освещенности.

Используя два упомянутых режима засветки и затенения матрицы МТДВ,

50

55

вдоль кадра; форма функции вдоль строки МТДВ в зависимости от времени имеет аналогичный вид на фиг.25 - кусочно-линейная аппроксимация функции компенсации для трех у.частков О - t V, tV t, t - t с различными значениями приращений по амплитуда ЛА и времени it, а на фиг.2в - скомпенсированный по неэффективности переноса сигнал на выходе блока 4 формирования скомпенсированного сигнала, полученный путем табличного преобразования сигналов.

Рассмотрим работу устройства вне- режимах: режиме определения компенсирую111рг1х поправок по светочувствительности элементов МГДВ, режиме определения параметров компенсирующей неэффективность переноса

Как указано, форма компенсирующего сигнала линейна или близка к линейной, поэтому для формирования компенсирующего сигнала можно ис- 25 пользовать формирователи 7 и 8 ку- ;сочно-линейного сигнала и запоминзть в той или иной форме наклон линейно- нарастающего сигнала и его начальное значение для полного размера матрицы

5

нал помехи близок к линейному, для каждого участка кусочно-линейной аппроксимации.

Алгоритм компенсации иллюстрируется на фиг.2, где представлен сигнал на выходе КТДВ при равномерной засветке; .линейно нарастающая форма функции обусловлена накоплением заряда из-за неэффективности переноса.

на фиг.2а представлена функция потерь

вдоль кадра; форма функции вдоль строки МТДВ в зависимости от времени имеет аналогичный вид на фиг.25 - кусочно-линейная аппроксимация функции компенсации для трех у.частков О - t V, tV t, t - t с различными значениями приращений по амплитуда ЛА и времени it, а на фиг.2в - скомпенсированный по неэффективности переноса сигнал на выходе блока 4 формирования скомпенсированного сигнала, полученный путем табличного преобразования сигналов.

Рассмотрим работу устройства вне- режимах: режиме определения компенсирую111рг1х поправок по светочувствительности элементов МГДВ, режиме определения параметров компенсирующей неэффективность переноса

заряда функции, режиме компенсации, 1)1ерекодировочная таблица для функ- 1|(ионального преобразователя 8 сос- (авляется заранее по результатам измерений искажений, вносимых.видеока- йалом по известной методике. В режиме определения компенсирующих попра-- с вьжода датчика 1 видеосигнала jiepea АЦП 2 на вход формирователя 9 поступают коды многоградационного 1 идеосигнала, подученные при равно- iiepHOM освещении белого фона.

Формирователь 9 разностного сиг,ала содержит перекодировочную табли- 15 Щей функции вдоль телевизионной стро ну (в памяти). Таблица позволяет Для каждого типа датчика 1 видеосиг- ала определить разницу между теоре- |гическим значением амплитуды видео- ригнала и реальным, полученным при 1ОЛНОМ равномерном освещении белого |)она, эта разница или поправка поступает на информационный вход блока 10 памяти, на входе управления которого установлен с помощью переютюча- теля извне режим записи. В каждую ячейку блока 10 памяти записывается поправка для каждого элемента, соответствие задается .генератором 12 им20

ки и по кадру аналогично, поэтому рассмотрим процесс формирования функции вдоль строки для трех участков аппроксимации (фиг.2).

Формирователь 6 компенсирующей функции выполнен на ЭППЗУ или ПЛМ. Во внутренние регистры ПЛМ в мо- .

менты времени О и t

1

и- t;,.

и

25

t, опре,деляемые с помощью генератора 12 импульсов, заносятся значения видеосигнала последовательно при полном освещении и затем при закрытой диафрагме. С помощью переко- дировочной таблицы, составленной запульсов, который синхронизирует рабо- зо ранее по двум значениям видеосигнату блоков 1 и 2 11 адреса

и тактирует счетчик

В режиме компенсации неравномер- ности чувствительности с выхода дат4 чика 1 видеосигнала через АЦП 2 на первый вход шифратора 3 поступают коды многоградационного видеосигнала, на второй вход шифратора 3 с выхода блока 10 памяти поступают компенсирующие поправки, счетчик 11 при этом фop rapyeт адреса считывания в масштабе сканирования,который задается генера-; тором 12 импульсов. С помощью шифра- тора 3 осуществляется компенсация неоднородности светочувствительности. Шифратор 3 содержит перекодиро- вочную таблицу, заранее составленную так, что по значению входного видеосигнала и значению поправки с учетом линейности свет-сигнальной характеристики МТДВ на выходе шифратора 3 формируется видеосигнал, соответствующий сумме входного сигнала и компенсирующей поправки, значение которой зависит от входного видеосигнала, а максимум равен значению, записанному в блоке 10 памяти.

В режиме определения формы ком- пенсирующего неэффективность переноса заряда сигнала с выхода датчика 1 видеосигнала через АЦП 2, шифратор 3, который совместно с блоками 10 и 11 работает в режиме компенсации неравномерности светочувствительности, на вход формировате- ля 6 компенсирующей функции поступает коды многоградационного видеосигнала скомпенсированного по светочувствительности элементов.

Определение формы компенсирую

ки и по кадру аналогично, поэтому рассмотрим процесс формирования функции вдоль строки для трех участков аппроксимации (фиг.2).

Формирователь 6 компенсирующей функции выполнен на ЭППЗУ или ПЛМ. Во внутренние регистры ПЛМ в мо- .

менты времени О и t

1

и- t;,.

и

5

t, опре,деляемые с помощью генератора 12 импульсов, заносятся значения видеосигнала последовательно при полном освещении и затем при закрытой диафрагме. С помощью переко- дировочной таблицы, составленной за

ла в начале и конце отрезка, определяются оптимальные приращения по оси времени и амплитуде (ut и йА), которые с выхода формирователя 6 поступают на вход формирователя 7 и на вход ОЗУ 13 соответственно; на первом входе формирователя 7 извке , с помощью переключателя установлен режим записи в ОЗУ 13, при этом адреса записи значений At и ЛА для каж- дого участка формируются по сигна- г лам от генератора 12 импульсов с помощью счетчика 14 адреса.

Б режиме компенсации неравномерности светочувствительности фотопри- емнЫ1х ячеек датчика 1, неэффективности переноса заряда и искажений, видеоканала с выхода счетчика 1 видеосигнала через АЦП 2 и шифратор 3, который совместно с блоками 10 и 11 работает в режиме компенсации неравномерности светочувствительности, на вход блока 4 поступают годы многоградационного видеосигнала, скомпенсированные по светочувствительности; блок 4 формирования в, памяти (ЭППЗУ, ПЛМ, ОЗУ) содержит перекодировочную таблицу, заранее составленную так, что по значению входного видеосигна

ла и значению компенсирующей функций

- (фиг.26) в каждый момент времени п

форми{эуется значение видеосигнала, скомпенсированное по неэффективности переноса заряда. На второй вход блока 4 с выхода формирователя 7 поступают значения функции компенсации, которые формируются следующм образом, В.начале каждого участка аппроксимации, координаты которого (О, t.; t, t, t) определяются с .помощью генератора 12 импульсов, через третий вход формирователя 7 с вьпсода ОЗУ 13, которое работает в режиме считывания, установленном на первом входе формирователя 7, в счетчик 15 и в cjT-iMaTop 16 записывают-, ся значения t и 4А соответственно, затем под действием каяодого тактового импульса значение ut в счетчике

15уменьшается на единицу в течение времени, равного dt на выходе сумматора 16, а сЛ едовательно, на выходе регистра 17 и присутствует считанное из ОЗУ 13 значение d A; затем в момент времени, когда на выходе переноса счетчика 15 формируется сигнал переноса, на выходе сумматора

16и затем на выходе регистра 17 формируется значение dA + dA 2dA, а

в счетчик 15 с выхода ОЗУ 13 снова заносится значение ut, и цикл повто- ряется. Таким образом формируется аппроксимация любого из трех отрезков линейно-изменяющейся функции с параметрами /5t и JA, подобранными так, чтобы минимизировать ошибку аппроксимации. Блок 4 формирования также содержит перекодировочную таблицу, составленную заранее так, что по значениям видеосигнала и значения компенсирующей функции, на выходе блока 4 формируется видеосигнал, соответствующий произведению с учетом постоянного смещения, определенного при закрытой диафрагме датчика входного и компенсирующего сигналов

С выхода блока 4 видеосигнал, компенсированный по неоднородности светочувствительности и неэффективности переноса поступает на вход функционального преобразователя 5, который также содержит перекодировочную таблицу, составленную заранее по результатам измерений искажений, вносимых видеоканалом. На выходе преобразова0

s

0

5

5

0

0

5

0

5

теля 5, а следовательно, на . устройства формируется видеосигнал, не содержащий искажеш1Й, вызванных всеми тремя компонентами.

Предлагаемое устройство обеспечивает более точное по сравнению с из- вестным считьшание графической информации за счет дополнительной компенсации неэффективности переноса заряда .

Формула изобретения

I Устройство для считывания графической информации, содержащее датчик видеосигнала, выход которого под ключей к информационному входу ана(лого-цифроцого преобразователя, выход которого соединен с первым информационным входом шифратора и информационным входом формирователя разностного сигнала, выход которого подключен к информационному входу блока памяти, адресный вход которого соединен с выходом счетчика ад реса, а выход - с вторым информационным входом шифратораi функциональный преобразователь, выход которого является выходом устройства, первым входом которого является управляющий вход блока памяти, и генератор импульсов, выходы которого подключены соответственно к счетным входам счетчика адреса и синхронизирующим входам датчика видеосигнала и аналого-цифрового преобразователя, от л и,чающееся тем, что, с целью повьш ения точности, в него введены блок формирования скомпенсированного сигнала, формирователь компенсирующей функции, первый и : второй формирователи кусочно-линейного сигнала5 управляющие входы которых являются соответственно вторым и третьим входами устройства, а информационные входы подключены к выходу форми:- ователя компенсирующей функции, информационный вход кот торого соединен с выходом шифратора, и первым информационным входом блока формирования скомпенсированного сигнала, выходы первого и второго формирователей кусочно-линейного сигнала подключены соответственно к второму и третьему информационным входам блока формирования скомпенсированного сигнала, выход которого соединен с входом функционального преобразователя, а синхронизирутощие входы форми- рователя компенсирующей функции,пер- i:Boro и второго форЬшрователвй кусочО-

но-линейного сигнала соединены с соответствующими выходами генератора импульсов.

t.

8

I

п

iO

ff

//

фие. /