Устройство формирования сигнала изображения Советский патент 1989 года по МПК H04N5/335 

СП

О

о

СП

00 ел

Изобретение относится к телевидению. Цель изобретения - повышение точности формирования сигнала изображения. Устройство содержит фоточувствительный прибор с зарядовой связью (ПЗС) 1, согласующий и инвертирующий усилители 2 и 3, интеграторы 4 и 5, дифференциальный усилитель 6, блок 7 выборки и хранения, блок 8 управления, преобразователь 9 уровней, ключи 10-23. В данном устройстве цель достигается путем снижения уровня шумов и формирования текущей производной огибающей сигнала изображения. Устройство по п.2 формулы отличается выполнением блока 8 управления, состоящего из г-ра 24 опорных импульсов, счетчика 25 и дешифратора 26. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

.i

315

Изобретение относится к телепиде- нию (ТВ) и может быть использовано в ТВ - системах считывания графической инфо гмации, измерения геометри- ческих размеров наблюдаемых объектов с использованием ТВ - датчика на основе фоточувствительного прибора с зарядовой связью (ФПЗС),

Цель изобретения - повышение точ- ности формирования сигнала изрбраже- ния.

На фиг, 1 представлена структурна электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит (фиг, 1) ФПЗС 1, согласующий и инвертирующий усилители 2 и 3, первый и второй интеграторы А и 5, дифференциальный усилитель 6, блок 7 выборки и хранения, блок 8 управления,преобразователь 9 уровней, первый - четырнадцатый ключи 10-23, генератор 24 опорных импульсов, счетчик 25 и дешифра- тор 26,

Устройство работает следующим образом.

Пространственное распределение уровней освещенности Е(1) (фиг, 2а) светочувствительной поверхности ФПЗС 1 за время интервала накопления Т вызьгаает образование соответствующих зарядовых пакетов, которые ;Под действием последовательностей управляющих импульсов (фиг, 2 б, в, г, д), формируемых блоком 8 и преобразователем 9 уровней, за время интервала считывания Т{. преобразуются

в сигнал изображения, представляющий собой последовательность импульсов (фиг, 2е) с частотой следования 1/Т, огибанлцая приращения которых U(t:) соответствует Е(1),

Управляющий импульс с второго вы- хода блока 8 (фиг, 2ж) в момент времени t, соответствующий началу TC, размыкает первый ключ 10, разрьгаая цепь обратной связи первого интегратора А, Импульсы с третьего выхода блока 8 (фиг, 2з) в интервалах .t,, t ,- t,и т,д, открывают второй ключ 11, при этом в интерва

лах t J 4

t«9

tllu

,и

Напряжения U(tj) H U(t,-) поступают на прямой и инверсный входы дифференциального усилителя 6, с выхода которого разность U(t,) и u p(t;) поступает на первый вход блока 7 через четьфиадцатый ключ 23, замыкающийся в интервалах t - t , t yj - и т,д, управляющими импульсами с восьмого выхода блока 8

т,д, (фиг, 2и) импульсы с четвертого , (фиг, 2н), Выходное напряжение блока выхода блока 8 открывают третий ключ 8, соответствующее запомненной раз- 12, В результате интегрирования уров- ности Un(tj) и U (tj), является сигналом обратной связи, поступающим через четвертый ключ 13, замыкающийся

ней напряжений U, и U

и

и

и

t. п

и и , и т.д, (фи1 .2е) ,

поступающих соответственно с выходов согласующего и инвертирующего усилителей 2 и 3 через второй и третий ключи 11 и 12, на выходе первого интегратора 4 в моменты времени t,

и т,д, образуется напряжение

п

- и

7 h

(t.). (1)

где

R, С.

время замкнутогосостояния ключей 11 и 12; сопротивление резисторов второго входа первого интегратора А;

емкость конденсатора обратной связи первого интегратора;

it tg, ti4 ..

Управляющий импульс с шестого выхода блока 8 (фиг, 2м) в .момент времени t размыкает девятьш ключ 18, разрывая цепь обратной связи второго интегратора 5, Импульсы с седьмого выхода блока 8 (фиг, 2к) в интервала t - t J, t: , - t ,в, t , - ,и т,д, открывают десятый ключ 19 и на вход второго интегратора 5 поступает сигнал U(t;), В результате интегрирования в моменты времени t j е t j t

s

10

на выходе второго интегратора 5 образуется напряжение

и

(- (Р

(2)

где

R,

время замкнутого состояния ключа 19;

сопротивление резистора второго входа второго интегратора 5;

С,2 - емкость конденсатора обратной связи второго интегратора 5,

Напряжения U(tj) H U(t,-) поступают на прямой и инверсный входы дифференциального усилителя 6, с выхода которого разность U(t,) и u p(t;) поступает на первый вход блока 7 через четьфиадцатый ключ 23, замыкающийся в интервалах t - t , t yj - и т,д, управляющими импульсами с восьмого выхода блока 8

515()6S85

с пятого выхода блока 8 в

пе зн Пр ют

интервалах t - t, t,c t,, и т.д.

(фиг. 2л), на вход первого интегратора 4,

Процесс имеет циклический характер с периодом дескретизации Т, задаваемым импульсами с восьмого выхода блока 8 (фиг. 2н). В результате двукратного интегрирования на каждом перио- де дискретизации Т входного ступенчатого сигнала и,„ и U и напряжения обратной связи, поступающего с выхода блока 7, на выходе второго интегратора 5 происходит восстановлениеjg сятого ключей 11, 12, «13 и 19, то сигнала изображения как непрерывной функции времени.

в выражениях (5) и (7)

При этом выходное напряжение второго интегратора 5 на т-м периоде дискретизации описывается полиномиальным сплайном 2-го порядка

и

вых

где

т,г 0,5 - +

-I- .m-2 + 0,5-d

(3)

0, 1 ; m - номер периода дискретизации;

4Utni-2 - U m-llj -

/5Utm-1 - d u m-1j- - u m-lJ5- - . (4) 35

определяется линейным разностным уравнением:

30 4Q

Kj{u, m: - , - (2-IC,-K) «{l(ni-n - (1-K.+K - lf,m-2, (5)

К.

Т

К,

R ,R ,С ,€-2

Ta() ,

Восстановление непрерывной функции по ее дискретным отсчетам имеет место при условии

- U,m - . (6)

Данное условие выполняется, если К 1 , К , 3/2, К .J 1/2, что обеспечивается соотлетствтачщим выбором значентш резисторов и конденсаторов. При С,, R, получают

R R,; 2 R, ; R, 2 R. (7)

Так как в предлагаемом устройстве интегрирование значений входного сигнала и сигнала обратной связи осуществляется в течение дискретных временных интервалов f , определяемых временем замкнутого состояний , второго, третьего, четвертого и деjg сятого ключей 11, 12, «13 и 19, то

0

в выражениях (5) и (7)

Т f.N, где N

(8)

количество выборок входного сигнала и сигнала обратной связи за период дискретизации Тр.

5

Одновременно на выходе первого 5 интегратора 4 образуется напряжение, представляющее собой первую производную сигнала U(t) (фиг. 2 о, п).

Пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи 14 - 17 замыкаются одновремен- 0 но с соответствующими первым, вторым, третьим и четвертым ключами 10 - 13. Одиннадцатьп, двенадцатый и тринадцатый ключи 20 - 22 замыкаются одновременно с соответствующими девятым, десятым и четырнадцатым ключами 18, 19 и 23, Формирование управляющих импульсных сигналов в блоке 8 (фиг, 2 б-д, ж-и) обеспечивается совместным функционированием генератора Q 24, счетчика 25 и дешифратора 26,

Среднеквадратическая погрешность восстановления (сГ) приближенно оценивается как

45

./(2lT - lj

(9)

где

SI g - .верхняя относительная частота спектра функции U(t). Погрешность формирования первой производной сигнала U(t) - dU(t)/dt определяется как

.

(10)

Таким образом, устройство обеспечивает снижение уровня шумов и осуществляет формирование текущей производной огибающей сигнала изображения.

Формула изобретения

0 блока выборки-хранения соединены соответственно с выходами четырнадцатого и тринадцатого ключей,

2, Устройство по п, 1, о т л и - чающееся тем, что блок управления содержит последовательно соединенные генератор опорных импульсов, счетчик и дешифратор, причем первый - восьмой выходы дешифратора являются (соответственно одноименными выходами блока управления.

5

-iiП -I

-4V

-JJ-IIxN

l..

r-I

ri

:

///

ф1/г.2