Датчик сигналов цветного телевидения Советский патент 1988 года по МПК H04N5/225 

YJ

Изобретение относится к телевизионной технике и м.б. использовано в системах вещательного и прикладного телевидения. Цель изобретения - повышение качества цветопередачи путем увеличения отношения сигнал/шум. В устр-во введены светофильтр 3 сине-зеленого цвета, четвертьй опто- электрический преобразователь 9, блок 12 вычисления производных, три линии зедержки 13, 16, 19, фильтр нижних частот 15 два вычитателя 22 и 23, ограничитель 25 нижнего уровня, сумматор 27, экстраполятор 28, блок 29 взвешенного суммирования, детектор 30. Для повышения отношения сигнал/шум предлагается на выходе датчика вместе с основньм синим сигналом формировать дополнительный сине-зе- - леньй, чувствительность в котором оп- тоэлектрических преобразователей выше, чем в синей области, путем применения цветоделительной оптики со § спектральной характеристикой, имеющей максимум чувствительности в сине-зе- (/ леной области оптического излучения. 1 ил.

Изобретение относится к телевизионной технике и мбжет быть использовано в системах вещательного и прикладного телевидения.

Цель изобретения повьшение качества цветопередачи путем увеличени отношения сигнал/шум«

На чертеже представлена структурная электрическая схема датчика сиг- налов цветного телевидения

Датчик сигналов цветного телевидения содержит светофильтр 1 красного цвета, светофильтр 2 зеленого цветаj светофильтр 3 сине-зеленого цвета:, светофильтр 4 синего цвета, первый и второй оптические нейтральные фильтры 5 и 6, первый, второй, четветый и третий оптоэлектрические преобразователи 7-10, блок 11 разверток, блок 12 вычисления производных, первую линию 13 задерлски, первый и второй фильтры нижних Частот (ФНЧ) 14 и 15, вторую линию 16 задержки, первый и второй блоки 17 и 18 нелинейно го усиления, третью линию 19 задержки, первый и второй ограничители 20 и 21 верхнего зфовня, первый и второй вычитатели 22 и 23, первый и второй ограничители 24 и 25 нижнего уро ня, первый и второй сумматоры 26 и 27, экстраполятор 28, блок 29 взвешенного суммирования, детектор 30.

Датчик сигналов цветного телевидения работает следующим образом. Формирование цветовых сигналов производится путем деления входного потока оптического излучения на четыре частичнх потока с помощью светофильтров 1-4. Яри этом на вход оп- тоэлектрических преобразователей 7-10 приходят потоки длинноволнового (красного), средневолнового (зеленого) и коротковолнового (сине-зеленого и синего) поддиапазонов входного излучения. Каждый частичный поток независимо от остальных преобразуется в электрический сигнал в соответствующих оптоэлектрических преобразователях 7-10 5 с выходов которых

снимаются цветовые сигналы. Для полу чения информации о пространственном распределении энергии излучения в каждом частичном потоке в оптоэлектрических преобразователях осуществляется пространственное сканирование с помощью электрических сигналов , формируемых в блоке 1 развертки, которые поступают на электричес

кие входы оптоэлектрических преобразователей.

Значение сигнала синего Е„(с) рассчитывается по формуле Тейлора, которую в данном случае можно записать в виде

Е; (г) E(t) + K.) +

K2E ;;4t) (1)

где КI и К - постоянные коэффициенты.

Из формулы видно, что в идеальном случае, когда первая и вторая производные сигнала Е(с) не содержат шумов, то уровень шумов в рас- читанном сигнале синего Egj(t) определяется уровнем шумов в зеленом канале. Однако по формулам численного дифференцирования имеем

„t l

(t) -1 I Е(с) -ь E(t) +

) . ,(2)

1

где К. -- - постоянные коэффици- ui

- 5,(t

енты.

|5 2025

35

40

45

50

55

(3)

E(t) | E,.(t) - E(t) -ь -4Е/с)к,,

где К2 постоянные коэффициенты.

То есть уровень шумов в первой и второй производных определяется уров нем шумов в красном, зеленом и сине- зеленом каналах. Для уменьшения шумов в рассчитанном синем сигнале Е (с) применена нелинейная обработка сигналов первой и второй производных, которая позволяет увеличить в них отношение сигнал/шум. Применение нелинейной обработки возможно потому, что человеческий глаз менее чувствителен к нелинейным искажениям цвета в синей области, чем к шумам, проявляющимся в этом цвете.

Работа узлов нелинейной обработки сигналов первой и второй производных состоит в следующем.

Каналы нелинейной обработки первой и второй производных идентичны, поэтому можно рассмотреть один из них. Сигнал производной (например, второй) с выхода блока 12 вычисления производных, который реализует операции их вычисления (2) и (3), поступает на второй ФНЧ 15, которьй выделяет нижние составляющие сигнала пер

вой производной, с выхода второго фильтра ФНЧ 15 низкочастотная част сигнала поступает на последователь соединенные блок 18 нелинейного усления и ограничитель 21 верхнего уровня. С выхода ограничителя 21 нкочастотная часть сигнала поступае на первый вход второго вычитателя 23, на другой вход которого через третью линию 19.задержки поступает сигнал второй производной в полной полосе частот, В результате вычитания из полного сигнала низкочастотной части на выходе вычитателя получается высокочастотная часть сигнала второй производной. Такое построение позволяет обрабатывать раздельно низкочастотную и высокочастотную части сигнала производной и избежать фазовых искажений при их суммировании для получения полного обработанного сигнала. Высокочастотная часть с выхода второго вычитателя 23 поступает на второй ограничитель 23 нижнего уровня. Второй ограничитель 25 нижнего уровня позволяет улучшить отношение сигнал шум в высокочастотной части произвоной благодаря тому, что эта часть сигнала представляет собой импульсы достаточно малой длительности, а шумовая составляющая находится у основания этих импульсов. Поэтому путам ограничения снизу можно значительно уменьшить шумовую составляющую высокочастотной части сигнала производной, улучшив тем самым отношение сигнал/шум в ней. Обработанная таким образом высокочастотная часть сигнала производной поступает на первьй вход второго сумматора 27 на второй вход которого поступает оработанная часть (низкочастотная)

грешность восстановления сигнала синего Eg (t) будет равна О, коэффициент К в формуле(4) также равен О, К 1, тогда Eg(t) Eg (с), т.е.

этого сигнала. На выходе второго сум- рассчитанный сигнал синего будет выматора 27 получается таким образом полный сигнал второй производной с лучшим соотношением сигнал/шум, чем на выходе блока 12 вычисления производных. Аналогичным образом обраба- тйвается сигнал первой производной в первом ФНЧ 14, первом блоке 17 не- .линейного усиления, первом ограничителе 20 верхнего уровня, первом ограничителе 24 нижнего уровня и первом сумматоре 26.

Сигналы второй и первой производной подаются на второй и третий входы экстраполятора 28, на первый вход

Ходным цветовым сигналом. В другом крайнем случае, когда вторая производ ная максимальная, что говорит о большой неравномерности функции распре- 5Q деления лучистой энергии P(7i) ,погрешность восстановления также максимальна, коэффициент КJ О, К4 1. При этом Eg(t) Eg(t), т.е. выходным цветовым сигналом является сигнал синего, полученный с оптоэлектрического преобразователя 10.

.Формула изобретения

Датчик сигналов цветного телеви- . дения, содержащий светофильтр крас0

5

0

которого подается сигнал зеленого E,.(t). Экстраполятор 28 осуществляет операцию вычисления сигнала синего Ец (с) по формуле (1).

С выхода экстраполятора 28 рассчитанный сигнал синего подается на первый вход блока 29 взвешенного суммирования, на второй вход которого подается через первую линию 13 а- держки сигнал синего с оптоэлектри- ческого преобразователя 10. Блок 29 взвешенного суммирования осуществляет операцию, которая описывается вы-

Eg(t) (t) + (t) (4) где Е . и К - изменяемые коэффициенты, но в любом случае выполняется условие К + К 1.

Изменение коэффициентов К и К происходит под действием управляющего сигнала, поступающего на управлякяций вход блока 29 взвешенного суммирования. Управляющий сигнал снимается с

5 выхода детектора 30, на вход которого подается сигнал второй прризвод- ной с выхода блока 12 вычисления производных. Применение управляемого блока 29 взвешенного суммирования

0 позволяет в зависимости от реального объекта наблюдения автоматически переходить от рассчитанного сигнала синего Ер (с) к сигналу Е(с), полученному с оптоэлектрического преобрас зователя 10, либо к их взвешенной сумме. Так, если сигнал второй разностной производной будет равен О, что говорит о равномерном спектральном распределении отраженной лучистой энергии наблюдаемого объекта, то по0

грешность восстановления сигнала синего Eg (t) будет равна О, коэффициент К в формуле(4) также равен О, К 1, тогда Eg(t) Eg (с), т.е.

рассчитанный сигнал синего будет выХодным цветовым сигналом. В другом крайнем случае, когда вторая производная максимальная, что говорит о большой неравномерности функции распре- деления лучистой энергии P(7i) ,погрешность восстановления также максимальна, коэффициент КJ О, К4 1. При этом Eg(t) Eg(t), т.е. выходным цветовым сигналом является сигнал синего, полученный с оптоэлектрического преобразователя 10.

.Формула изобретения

Датчик сигналов цветного телеви- дения, содержащий светофильтр красного цвета, оптически соединенный через первьй оптический нейтральный фильтр с первым оптоэлектрическим преобразователем, выход которого является выходом цветового сигнагш Ед, светофильтр зеленого цвета, оптически соединеиньй через второй оптический нейтралькьй фильтр с вторым оптоэлектрическим преобразователем, выход которого является выходом цветового сигнала Е, светофильтр синего цвета 5, оптически сое- диненньй с третьим оптоэлектричес КИМ преобразователем, к электрическому входу которого подключены электрические входы первого и второго оптоэлектрических преобразователей и выход блока разверток, а также первьй фильтр нижних частот (ФНЧ) первый и второй блоки нелинейного усиления, первый и второй ограничители верхнего уровня и первьй ограничитель нижнего уровня, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цветоперадачи путем увеличения отношения сигнал/ шум, введены последователгоно соединенные экстраполятор, к первому входу которого подключен второго оптоэлектрического преобразователя, и блок взвешенного суммирования, выход которого является выходом цветового сигнала Е, блок вычисления производных второй фильтр нижних частот J включенньй между первым выходом блока вычисления производных и входом второго блока нелинейного усиления, выход которого соединен с входом второго ограничителя верхнего уровня, оптически соединенные светофильтр сине-зеленого цвета и четвер- тки оптоэлектрический преобразователь, к электрическому входу кото

5

0

рого подключен выход блока разверток, а выход четвертого оптоэлектрического преобразователя соединен с первым входом блока вычисления производных, к второму и третьему входам которого подключены выходы первого и второго оптоэлектрических преобразователей, первая линия задержки, включенная между выходом четвертого оптоэлектрического преобразователя и вторым входом блока взвешенного суммирования, к управляющему входу которого подключен первьй выход блока вычисления производных через введенньй детектор, последовательно соединенные вторая линия задержки, к входу которой подключе- ну вход первого фильтра ншкних частот и второй выход блока вычисления производных, и первый вычита- Tejib, выход которого соединен с входом первого ограничителя нижнего уровня, выход которого соединен с

5 первььч входом первого сумматора, к другому входу которого подключены второй вход первого вычитателя и вь5ход первого ограничителя .верхнего уровня,.к входу которого под0 ключен выход первого фильтра нижних частот через первый блок нелинейного усиления, а также последовательно соединенные третья линия задержки, к входу которой подключен первьй выход блока вычисления производных,второй вычитатель, второй ограничитель нижнего уровня и второй сумматор, выход которого соединен с вторым входом экстраполятора, к третьему входу

Q которого подключен выход первого сумматора, при этом к второму входу второго вычитателя подключены второй вход второго сумматора и выход второго ограничителя верхнего уровня.

5