Устройство автоматической регулировки амплитуды видеосигнала Советский патент 1989 года по МПК H04N5/20 

СП

со

СО О

4

ка изображения на ПЗС.Устройство содержит г-р 1 тактовых импульсов, согласующие усилители 2, 6 и 7. датчик 3 изображения на ПЗС, видеоусилитель , компаратор 5 напряжения, блок отсчета 8 длины строки и кадра, делитель 9 частоты, реверсивный сметчик 10, компараторы 11, 19, 20 и 27 кодов, формирователь 12 импульса конца строки и кадра, RS-триггеры 13,16,21 и 23, элемент ИЛИ И, элементы И 15 и 17, счетчик 18 импульсов, амплитудный

детектор (АД) 22 цифровые дештрпи и 25 и коммутатор 26 кодов. Цель достигается за счет того, чго в текущем кадре скачкообразно устанавливается приблизительное значение необходимого времени накопления, более точная подстройка производится в дальнейшем при последовательно-пошаговой стабилизации амплитуды видеосигнала. Устройство по п.2 формулы отличается выполнением АД 22. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к телевизионной технике. Цель изобретения - сокращение времени регулировки амплитуды видеосигнала при резком изменении в широких пределах освещенности фоточувствительной поверхности датчика изображения на ПЗС. УСТРОЙСТВО СОДЕРЖИТ Г-Р 1 ТАКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ, СОГЛАСУЮЩИЕ УСИЛИТЕЛИ 2,6 И 7, ДАТЧИК 3 ИЗОБРАЖЕНИЯ НА ПЗС, видеоусилитель 4, компаратор 5 напряжения, блок отсчета 8 длины строки и кадра, делитель 9 частоты, реверсивный счетчик 10, компараторы 11,19,20 и 27 кодов, формирователь 12 импульса конца строки и кадра, RS - триггеры 13,16,21 и 23, элемент ИЛИ 14, элементы И 15 и 17, счетчик 18 импульсов, амплитудный детектор /АД/ 22, цифровые делители 24 и 25 и коммутатор 26 кодов. Цель достигается за счет того, что в текущем кадре скачкообразно устанавливается приблизительное значение необходимого времени накопления, а более точная подстройка производится в дальнейшем при последовательно-пошаговой стабилизации амплитуды видеосигнала. Устройство по п.2 формулы отличается выполнением АД 22. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в измерительных телевизионных системах, построенных на основе датчиков изображения на приборах с зарядовой связью (ПЗС) .

Цель изобретения - сокращение времени регулировки амплитуды видеосигнала при резком изменении в широких пределах освещенности фоточувствительной поверхности датчика изображения на ПЗС .

На фиг . 1 представлена структурная схема устройства автоматической регулировки амплитуды видеосигнала; на фиг.2 - структурная схема амплитудного детектора; на фиг.З, и 5 временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства автоматической регулировки амплитуды видеосигнала.

Устройство автоматической регулировки амплитуды видеосигнала (фиг.1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, первый согласующий усилитель 2, датчик 3 изображения на ПЗС, видеоусилитель , компаратор 5 напряжения, второй согласующий усилитель 6, третий согласующий усилитель 7, блок 8 отсчета длины строки и кадра, делитель 9 частоты, реверсивный счетиик 10, первый компаратор 11 кодов, формирователь 12 импульса конца строки и кадра, первый RS-триггер 13, элемент ИЛИ , первый элемент И 15, второй RS-триггер 1б, второй элемент И 17, счетчик 18 импульсов, второй 19 и третий 20 компараторы кодов, третий RS-триггер 21, амплитудный детектор 22, четвертый RS-триггер 23, первый и второй 25 цифровые делители, коммутатор 26 кодов, четвертый компаратор 27 кодов.

0

5

0

5

0

5

0

5

Амплитудный детектор 22 (фиг.2) содержит первый 28-1, второй 28-2, ...,п-й28-п компараторы напряжения амплитудного детектора, первый 29-1,

второй 29 2n-й элементы И

амплитудного детектора, первый 30-1, второй 30-2,...,п-й 30-п счетчики амплитудного детектора, первый 31-1, второй 31-2,...,п-й 31-п компараторы кодов амплитудного детектора, первый 32-1, второй 32-2,...,n-й 32-п триггеры амплитудного детектора и шифратор 33.

Устройство автоматической регулировки амплитуды видеосигнала работает следующим образом.

Генератор 1 тактовых импульсов (фиг.1) формирует кадровые гасящие импульсы (фиг.За, а, 5а), поступающие на второй вход формирователя 12 импульсов конца строки и кадра, второй вход элемента ИЛИ, входы управления первого и второго 25 цифрового делителя, сигналы управления первого согласующего усилителя 2, первой, второй и третьей фазы (фиг.36, Зв, Зг соответственно), второго согласующего усилителя 6 первой, второй и третьей фазы (фиг.Зд, Зе, Зж соответственно) , третьего согласующего усилителя 7 первой, второй и третьей фазы (фиг.Зз, Зи, Зк соответственно), импульсы управления блоком 8 отсчета длины строки и кадра и делителем 9 частоты (фиг.Зл), импульсы управления (фиг.Зм), поступающие на тактовые входы первого 2 и второго 25 цифровых делителей.

Блок 8 отсчета длины строки и кадра формирует параллельный двоичный код длины кадра (в соответствии с кодом, поступающим на его второй вход),

51ЬЗЗ

поступающий на вторые входы компаратора II кодов, а также гасящую смесь приемника, поступающую нн вход Фтрм рова tтя 12 импульсов конца строки и кадра.

Формирователь 12 импульсов конца строки и кадра формирует импульсы конца строки и кадра, поступающие на второй вход сметчика 18 импульсов, .« импульсы онца кадра (фиг.б, 56), поступающие на R-входы RS-триггеров 13, 21, 16 и 23, второй вход ампли- гудног о детектора 22 и четвертый вход реверсивного счетчика 10. Первый сог-)5 ласующий усилитель 2 (фиг.1) формирует импульсы управления выходным per и- стром ПЗС и тактовые импульсы, соответствующие каждому элементу изображения (фиг.в, 5в). Тактовые импульсы 20 поступают с второго выхода первого согласующего усилителя 2 на втор- й вход элемента И 17 и на второй вход амплитудного детектора 22.

Видеосигнал с выхода ПЗС 3 через 25 видеоусилитель b поступает на первый вход компаратора 5 напряжений, на второй вход которого подается опорный сигнал Uon (фиг.г, 5г). При превышении амплитудой видеосигнала уродня 1(-, опорного сигнала Uon на выходе компа ратора 5 вырабатывается сигнал ,ооаня логической единицы, поступающий ча первый вход элемента И 17 на ВТОРСИ вход которого поступают импульсы первого согласующего усилителя 2. С выхода элемента И 1/ на первый вход счетчика 18 импульсов поступают импульсы, количество которых равно количеству элементов ПЗС, видеосигнал с . которых превышает заданный пороговый ровень (фиг.д, 5д) . Импульсы конца строки и кадра, поступающие на второй вход счетчика 18 импульсов, по окончании строки и кадра сбрасывают счет- .с

35

мик 18 импульсов. Импульсы конца кадра устанавливают RS-триггеры 13,16,21 и 23 в нулевое состояние. С выходов счетчика 18 импульсов двоичный паралельный код подается на первые входы компараторов 13, 20 и 27 кодов.

Компаратор 11 кодов при совпадении кодов с первых выводов блока 8 отсчета длины строки и кадра и выходе в реверсивного счетчика 11 формирует имульс, устанавливающий RS-триггер 13 состояние лог ической единицы Имульсы конца кгдра сбрасывают i -тригер 13 в нулевое сое юяние. По гупяю50

55

ЗЗ

.« )5 20

25 1(-, . .с

35

0

5

О 1 6

щиг г выхода ер I i м - (йиг.е, ЬО , vjTipioT Р v т э ь- « го соглэсующс и усигнтелр / и деляют время накопления датчика 3 изображения на ПЗС. Численное значение времени накопления определяется кодом на выходах реверсивного счетчика 10. Управление состоянием реверсивного счетчика 10, а следовательно, и временен накопления ПЗС, осуществляется последоватепьно-пошагово (медленно, но точно) по сч-т ному входу импульсами, поступающими с выхода делителя 9, и скачкообразно (быстро, но приблизительно) по входам предварительной ус амовки.

Устройств при юследовательно- пошаговои стабилизации амплитуды видеосигнала работает следующим образом.

На вторые i/оды компаратора 19 подается код числа, равного количеству дефектных точек изображения, видео- си нал с которых превыигрт уровень опорного сигнл э. На вторые входы компаратора кодов 20 подается код числа, раенсто числа дефектных точ-к изображен 1Я и доте гимо о числа тоиьк, .зидг-т иг нал с i ооы К /че т прср,снть урож иь or о, .(.(, си i Hi га AJ oafunw ва при последова- Tenbt -i i тша с гой с т чби пиза ци 1 тчды fcocиг зл .

PC/I KOJ ии г--чо элементов изобгл- жен1П з TPMii-м стопки или кадра. ЕЙ- део игнтл с которых ript вьш-i т с .срчый вровень, Ьогьше, чгм Ч1сло, ное ь компарнтсре 19 чо/цсв, н меньше . записам юго в KcjMmpaTope .0 кодов, то на тямом выходе Кч-тригге- ра 21 г танавли чае i ся (остояние ло и- ЧРСКОЙ единиць, d но рчмом выходе RS-григ i ера 16 состс яние логически о НУЛЯ. L ансаившийся на -.геме та И оовень логической AI иць. з п ещаег , бс ту ргвер- сивнск г 1Г 10 -lervoMy ьхо- д. cii-vHCTBO н ди с е i абим ьном с ос т янии .

Если с ли( г г ент в г эо(ра- и i в i ечен1-с- . i рс i Tt кадра, °и- с которых поевчш т уровень, nкjжeтcя мен jf числа, за- гиг иного н КОМПРП- 1 сг° р , M IH пг, |;р i ян , Зс аннг1 о в кпм- napjTcpe 20 , то в оОсих случаях на выходе эле et а И 1 fi г оявгя тся уровень ) кого v пр , раз цлзюций

раЬоту реверсивнсн о счетчика 10 при поступлении кадровых гасящих импульсов на первый вход элемента ИЛИ 1. При этом логический уровень на втором входе реверсивного счетчика 10 определяет направление счета реверсивного счетчика 10 и, следовательно, направление изменения времени накопления ПЗС при последовательно-пошаговой стабилизации амплитуды видеосигнала.

Устройство при скачкообразной (быстрой) стабилизации амплитуды видеосигнала работает следующим образом

Амплитудный детектор 22 (фиг.2) осуществляет синхронное детектирование видеосигнала, поступающего с видеоусилителя 4, На выходе амплитудного детектора 22 формируется .двоичный код в соответствии с заранее установ- ленным правилом. Видеосигнал с первого входа амплитудного детектора 22 поступает на аналоговые в оды компараторов 28-1, 28-2...28-п напряжений, на входы опорных сигналов которых по- даны опорные напряжения иоП), Uon...., Uon . относящиеся между сооой определенным образом, например, линейно от О для до уровня, подаваемого на опорный вход компаратора напряжений

5

для I

ГПгГ

С выходов элсмен ов И 29-1,29-2, ,..,29-п, стро ируемых по второму входу амгл нудного детектора 22 тактовыми импульсами ( ,м .Чв,5в), на счетные йлоды смс.чиков 30-1, 30-2, ...,30-п поступаю импульсы, число которых равно чис/у превышений амплитудой видеосигнале1 опорных уровней иоа( 1 ОП,...,ГОП„ ответственно. Дво- ичные коды чиспд -аких превышений формируются нэ аьходзх счетчиков 30-1 30-2, . . . ,30-п и поступают на первые входы компараторов , 31-2,..., 3 1-п кодов, когорте осуществляю сравнение этих КОДОР с предварительно установленными «эдам N0nn Nw, N. .. имет ь, например,

и равняться среднему численному значению кодоа, п одо ьа е .ил на вторые входы комп рагоиов 15 и 20 кодов, RS-триггеры 32-1, 32-2,...,32 -п осу ществляют фиксацию наличия превышения установленное количество раз (h, ) в точках сгробирования амплитудой видеосигнале опорных уровней Uon за текущее время кадра. RS-триггеры 32-1, 32-2,...,2. и счетчики 30-1, 30-2,

Nerv Nort , , Nonn °ГУТ одинаковые значения

10

15

2Q25

30

35

40

50

...,30-п сбрасываются в нугевог ос- тояние импульсами конца КНДР г,п.гу- пающими на третий вход ,и гудн-, о детектора 22.

Шифратор 33 формирует двоичный код амплитуды видеосигнала с учетом предварительно установленного правила, например с учетом заданного числа превышений установленных опорных уровней. Выходы шифратора 33 являются выходами амплитудного детектора 22. Первый цифровой делитель обеспечивает вычисление с точностью до целого выражения:

NT+Qo NTM -Q-,(1)

где NT - двоичный код для установки по входам старших разрядов реверсивного счетчика 10 перед следующим кадром; NT - двоичный код с выходов старших разрядов реверсивного счетчика 10 в текущем кадре; Q - максимально возможный двоичный код с выходов амплитудного детектора;

Q - двоичный код с выхода амплитудного детектора по истечении текущего кадра. Код NTM (фиг. +ж) через коммутатор 28 кодов поступает на входы предвггри- тельной установки реверсивного счетчика 10. Запись кода в реверсивный сче чик производится импульсами конца кадра (фиг.б) перед началом активной иасти в каждом кадре.

Если в исходном состоянии в промежутке времени до t( (фиг,) устройство находится в режиме поспедователь- но-пошаговой стабилизации, то коды N и N равны. В случае резкого уменьшения освещенности амплитуда видь деосигнала в следующем кадре, соответствующем интервалу времени t - t на фигЛг, резко падае . В течение следующего кадрового гасящего импульса первый цифровой делитель производит вычисление кода NT , который к началу следующего кадра заносится в реверсивный счетчик 10. Вследствие этого время накопления в следующем кадре (Т3 , фиг.е), соответствующем интервалу времени tЈ- ts , скачкообразно увеличивается (Т Т , фиг.е) и в дальнейшем будет подстроено более точно при последовательно-пошаговой стабилизации.

В случае резкого увеличении освещенности число импульсов, количество которых равно числу элементов ПЗС, видеосигнал с чоторых превышает заданный пороговый уровень, резко возрастает (интервал времени t3-t4 на фиг.А) и превышает численное значение кода, установленного на вторых входах компаратора 27 кодов. Сигнал превышения с выхода компаратора 27 кодов устанавливает RS-триггер 23 в единичное состояние до момента поступления импульса конца кадрового гасящего импульса (фиг.з). Уровень логической единицы с выхода RS-триггера 23 поступает на управляющий вход коммутатора 26 кодов и подключает к входам предварительной установки реверсивного счетчика 10 заранее установленный на вторых входах коммутатора 26 кодов код, соответствующий минимальному времени накопления (Т .фиг.Ае)

ормирователя видеосигнала на ПЗС (NJ , фиг.и), который к началу активной части следующего кадра заносится в оевеосивный счетчик 10 (фиг. к) . В результате видеосигнал резко падает (инвервал времени t4-ts на фиг.г) и устройство стабилизации срабатывает на уменьшение освещенности (интервал времени t5--t4 на фиг.), определяется код NT., при условии,

что NT NTMWH.

Второй цифровой делитель 25 обеспечивает вычисление с точностью до целого выражения:

15

М Ь

N0

с выходов ре10 в теN

М где N - двоичный код

версивного счетчика кущем кадре;

двоичный код числа строк в активной части кадра при минимальной длительности кадра;

коэффициент увеличения длительности кадра.

Вычисленное значение коэффициента М в виде двоичного кода поступает на управляющий вход генератора 1 тактовых импульсов (фиг.5л), который в соответствии с кодом устанавливает дискретно время кадра по правилу , где М0 - коэффициент дискретного увеличения активной части кадра. Величина К вычисляется по формуле (2).

Если вследствие уменьшения освещенности, при котором происходит

10

53301 10

уменьшение амплитуды видеосигнала (фиг.Бе, интервал времени от t,- ), будет определен коэффициент М 1, то в течение следующего кадрового гася- щего импульса (период времени tz-ts , фиг.5е) генератор тактовых импульсов 1 перестраивается и активное время следующего кадра возрастает в М0 раз, например, если , то (промежуток времени tЈ-t 3 на фиг,5е).

В случае последующего резкого увеличения освещенности (интервал времени фиг.5з) по импульсу с выхода RS-триггера 23 (фиг.5а) коммутатор 26 кодов устанавливает на входах предварительной установки реверсивного счетчика 10 код NT ин(фиг.5и), который к началу следующего кадра появляется на выходах реверсивного счетчика 10 (фиг.5к) и может быть использован для вычисления коэффициента М. По истечении кадра с временем на15

20

копления. соответствующим N первый

TMWH .,

цифровой делитель определяет код NT+, (интервал времени t3 на фиг.5ж), который через коммутатор 26 кодов к началу активной части кадра записывается в реверсивный счетчик 10 (интервал

,

30

35

времени t, на фиг.Бк). I 5

Таким образом, в текущем кадре

скачкообразно устанавливается приблизительное значение необходимого времени накопления.

Более точная подстройка проводится в дальнейшем при последовательно-пошаговой стабилизации амплитуды видеосигнала.

Формула изобретения

первый управляющий выход которого подключен к входу первого согласующего усилителя, соединенного первой группой выходов с первой группой входов датчика изображения на приборе с зарядовой связью (ПЗС), выход которого подключен к входу видеоусилителя, выход видеоусилителя является выходом устройства автоматической регулировки амплитуды видеосигнала, а также подключей к первому входу компаратора напряжения, второй вход которого является входом опорного напряжения, второй управляющий выход генератора тактовых импульсов подключен через

1115

второй согласующий усилитель к второму входу датчика изображения на ПЗС, трртий вход которого соединен через третий согласующий усилитель с третьим управляющим входом генератора тактовых импульсов, четвертый выход которого подключен к первому входу блока отсчета длины строки и кадра и к входу делителя частоты, выход которо- го ГОРДИН м с первым входом ревер сив- но|о счетчика, группа выходов которого подключена к первой группе входов первого компаратора кодов,вторая iруппа входов которого соединена с выходом блока отсчета длины строки и кадра, второй выход которого соединен с первым входом формирователя импульса конца строки и кадра, первый выход формирователя импульса кон- ца строки и кадра соединен со сОрасы- ающим входом первого Rb-триггера, „таново ый вход которого оединен вьх (дом первого компаратора кодов, РЫХОД R триг(ера подключен

tnopi му входу третьего согласующего /сидитетя, пятый выход генератора

экт чвь.- импуль эв подключен к второ- i к flV ц Рь ирс ват еля импульса конца р и кадр и к первому входу эле- мент JU1, второй которого сое- ин i ( эыч ipoM пррвого элемента И, парный i i t нта И i oeдинe 14 ьн t до« в гоц ire RS-тригге- |, nn-iMCi вьх д ч рого Rb-три гера ог,, RT iDbiM РХОДОР реверсивного

, т г и uxo, i которого под- niuf j ыходу злеирнтт ИЛИ, ииход компаратор1 ряжения сс динен с тераым второго элемента И, втп ив л к оого подключен к ито- р JMJ i r Р to согласующего уси- 1 i i i . г- t i о элемент н И сое- 1нс i н i i а н ы истчик

ИМПуЧЬ ОН, I Pol В ВХСД К(1Т( Р )ГО

е и н н JM ф(. рмирг ва ЛГ МЦ Э vt HI4j СТРОКИ И h 1Дра ,

г

t H i 1 МЫХ ПЫХОДС -16 ГЧИг имп сов пэц- лючс1-.3 t- порвем ин 1юрм пдио iXoqiM ВТОРОГО и третье- с L мп . кгдов. вторые ифор с Щ JMb РХОДЬ KOTODWX ЯВЛЯЮТСЯ ВХО- -,М iJ ri nr DMblN КОДОВ, ВЫХОД втг рг и

компаратор ксдсч соединен г стано- зочнык входом тотьего FS-тригггра, 9э1/од с)тсгст с н динен с вторь м входом t1 вог ) MfHT И, выход го компаратора кодов сординен с / та- им в одом второго -триггер j,

lit1

сбрасывающий вход кгмоггч о о ми со сбрасывающими в f и i i третьего Rb-триггер.,«, о i ю щ е е с я тем, что, с целью сокро- щения времени регулировки амплитуды видеосигнала при резком изменении в широки/ пределах освещенности фото- чувствительной поверхности датчика nsof pan-f HI я на ПЗС , введены мпгитуд- ный детс jp, четвертый ЬЬ-триггер, первый и огорои цифровые деятели, коммутатор кодов и четг t-p гьи. компаратор кодов, при этом выход видеоусилителя подключен к rt-рниму в/оду амплитудного детектора, ьторои вход которого соединен с вторым выходом первог

СОГЛсК УЮЩРГО УСИЛИТ1- Jb, °ХОД

эмллитудно о дете) пр IK дю v. 1 к сбрасыв ницему вход ), о RS- триггбрз, к четвертом./ гход о- верслв ног о счетчика и к in рпому г ы оду формировать ля импульс j кон ,в ( роки и кадре, выход нмплит го цртмторз соединен с пеовым -j V,OM пого цифрово о Л.Р-ЛИ е,1я, нтчрой ч од кото- pot о объединен с первым входом втоио- го цифрового д( nv-m тя и подключен к пятому выходу i с-чн Pd гора тактовых имПуЛоСОВ s( v ОЙ ВЫЛ )Д КО Oi i 1ЮДКЛЮ t н к трс гь му в д цифровог

/K- nUTt ПЯ I « г 7О|Т 1V В/ )Л / Г И РР О

цифрового Tf н т м котоР 1ГС РРЛяЯ и/ )П г ГЯ i J,jliC ПОДО, ynp IB/IK 1ции г f- N )Д вторит о i(H(J-o IBOГ ItJ 1 t Г Р I t TL t SI lHst My

i tlcp П )| jЦ I r OE И

К b ГОР l , II 1 i i 14

. fpf НИ И , ,i i L b OДОв Герв ГС ( r - ТД

.ЛН i UHt К 4S B р Л1П Ч/О Т TQP О ЦИфр HOI f P jlH I r i 5

f руПГ P r ЦОЬ1 iv p ЬОД P , КОД 1 I Bl 1ИГ (J с

Дс i тел дк 1Ъ « код){ ( MV

- Д К1 ММу IT ij PV И КГ) )0

ьыи вход -ч ( ,joi f iЧРТ( я одом

лля on DHC о код i,, м тых ,

П 1дкгюч( н к гя ( м t„дзо -у 1 д рев рсивисг о че чк упр н т нход

|( ММУТт Орс к )ДОИ f - ni Ht H „ НоХОД М

етвертогп Ь-т(,мг i, гтсноьочны

ВХСД I QI Пи ICT сртого KiMiapaTo 1доп, первый вход которого соt,n с первым ин

t рмтц )ннык i к имгульС ж, ЯГОРО MHfjor м цг yf г ОТО- рСГО Я8ЛР ТСЯ с-Х / ) 1 ДЛЯ ТПОРНО С КОДч.

J1S

Uon

LlJi/ L-Jz

ТО

га

30-; Ј

tyi

ЗН

га

U 3Z-1 I

И14

вход которого соединен с третьим входом амплитудного детектора, а выход - с первым входом компаратора кодов амплитудного детектора, второй вход которого является входом для опорного кода, а выход соединен с установочным входом RS-триггера амплитудного де- тектора, выход которого подключен к n-му входу шифратора, а сбрасывающий вход соединен с третьим входом амплитудного селектора, при этом выход шифратора является выходом амплитудного детектора.

Uon

««

23-2

ф7

29-п

30-2

ф/

W-n

Ногц

5/-Z

Јfft

11-п

12-2

VI

tt-я

Фиг. 2

XT

3 ||..ТО Ц: ..1...

ЙнГ таСи1 Q

Л№ШШЖЕ

л

Ш&Е

-l-w--t

rtbllj «,t

таППШПЯ lii lllllllililllliiH у.t

Z1C

JL

JU-«t -UL j