Способ формирования сигнала изображения на приборах с зарядовой связью Советский патент 1990 года по МПК H04N5/14 

со

ел

СО о:

3

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

Цель изобретения - повышение точности формирования видеосигналов мелкоструктурных изображений.

На фиг. 1 приведена структурнгш электрическая схема устройства дгш реализации способа формирования сигналов изображения на ПЗС; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Устройство для реализации способа формирования сигналов; изображения н ПЗС содержит синхронизатор 1, формирователь 2 сигналов фаз памяти, формирователь 3 сигнапов фаз накопления коммутатор 4, формирователь 5 сигналов фаз считывания из выходного регистра, первый 6, второй 7 датчики изображения на ПЗС, первый 8 и второй 9 усилители и блок 10 вычита- ния.

Способ осуществляется следующим образом.

Расфокусировку изображения можно производить путем суммирования зарядовых пакетов от различных :элементов изображения в. процессе накопления заряда в секции накопления датчика изображения на ПЗС. При накоплении расфокусированного изображения производится чередование процессов накопления зарядовых пакетов и сдвигов накопленных зарядовых пакетов (сдвигов изображения) на один элемент изо ражения. При формировании расфокусированного изображения суммарное время его формирования Т разбивается на

отрезки Tj , в промежутках между которыми производятся сдвига на элемент изображения каждый сдвиг.

+ Т +

С(оЗ,,Ыу)

...т -Z.Tj, в (со

.,й)

4 ..

+ Т )

/

2Ш.

Еспи В (х. у) неотфильтрованное изображение, сформированное датчиком на ПЗС, то отфильтрованное изображение С (х, у) определяется по формуле:

С(х,у) --IiB(x+a,y) +I2g(2a,y)4-...

+ (,у)

п

J

Л ГГ т

BCx+ja,y) (2)

где j « 1,2,...п (п - целое нечетное число,

а - размер элемента изображения вдоль оси х; Tj - длительность времени накопления перед J-M сдвигом на элемент изображения. Если выполнить Фурье-преобразование формулы (2), то получается

(3)

где C(()i,cOg) - спектр выходного изображения,

В(с)у,СО) - спектр исходного изображения,

- пространственная частота по координате, вдоль которой производятся сдвиги изображения.

toy, cou

о

Если а па. Т, Т

Тр., и т.д.

h

Vi.

где п а

- целое положительное число, величина дискрета изображения , на которую производится сдвиг накопленных зарядовых пакетов,

то выражение (3) преобразуется к ви- ДУ

(2Т,со8

(п-1) 2

1

(4)

)

/

2Ш. 2(Т, +Т2+ ...+ 2.

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в системах технического зрения, построенных на основе датчиков изображения на приборах с зарядовой связью (ПЗС). Целью изобретения является повышение точности формирования видеосигналов мелкоструктурных изображений. Устройство для реализации способа формирования сигналов изображения на ПЗС содержит синхронизатор 1, формирователь сигналов фаз памяти 2, формирователь сигналов фаз накопления 3, коммутатор 4, формирователь сигналов фаз считывания из выходного регистра 5, первый датчик изображения на ПЗС 6, второй датчик изображения на ПЗС 7, первый усилитель 8, второй усилитель 9, блок вычитания 10. 2 ил.

При реализации требуемой простран- . ственно-частотной характеристики фильтра в области пространственных частот О .p (где оЗгв - граничная частота) можно продолжить симметричным образом частотную характеристику требуемого фильтра в область отри- цателыапс частот и разложить полученную таким образом функцию в ряд Фурь В силу симметричности частотной характеристики относительно нулевой пространственной частоты ее разложение в р Фурье содержит лишь функцию cos.

Если выбирать

Т,

.12

коэффициенты -. Т

в выражении (4) равными

Тад

Т -т

коэффициентами разложения функции требуемой частотно-контрастной характеристики, то решается задача синтез фильтра с требуемой частотной характеристикой т 2(Т, + Т2+ ..l-Th.,)

В датчиках изображения на ПЗСТ , сдвиг зарядовых пакетов и следоватея но, фильтрацию изображения можно производить лишь по одбой координатной оси X, направление которой перпендикулярно линии, разделяющей секцию накопления и секцию памяти датчика изображения на ПЗС. Фильтрацию изображения по другой координатной оси у перпендикулярной координатной оси .х, можно производить известными методами цифровой фильтрации. Для проведения цифровой обработки видеосигнала по координате х требуется память лишь на строку изображения, в то время как дпя обработки сигнала цифровыми методами вдоль координатной оси у требуется память объемом не менее кадра изображения.

Есть датчики изображения на ПЗС с универсальным регистром, который обеспечивает перенос заряда как в горизонтальном направлении вдоль регистра, так и в вертикальном-сквозь регистр.

Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующим образом.

Формирователь 3 сигналов.Фаз накопления формирует сигналы управления первой (фиг.2д), второй (фиг.2е), третьей Сфиг.2ж) фазами секции накопления датчика 6 изображения на ПЗС и первой (фиг.2з), второй (фиг.2и), третьей (фиг.2к) фазами фазами секции накопления датчика 7 изображения на ПЗС.

Формирователь 5 сигналов считывания из выходного регистра состоит из генератора трехфазных импульсных последовательностей, управляемого син- хрогенератором 1, работающим в ждущем режиме, и усилителей мощности

1603536

е.

|0

а.

ь- ,

15

М

25

30

35

40

45

50

для работы на датчики изображения на ПЗС.

Синхрогенератор 1 формирует кадровые гасящие и myльcы (}мг.2а), строчные гасящие импульсы (фиг.2г), тактовые импульсы частотой I МГц (фиг.2р,), сигнал Четность (фиг.2б), поступающие соответственно с первого, второго и третьего выходов синхроге- нератора 1 на первые, вторые и третьи входа формирователя 2 сигналов фаз памяти и формирователя 3 сигналов фаз накопления, а также с четвертого выхода Синхрогенератора 1 на четвертый вход формирователя 3 сигналов фаз накопления и первый вход коммутатора 4. Формирователи 2 и 3 сигналов фаз памяти накопления, формирователь 5 сигналов фаз считывания из выходного регистра формируют импульсы управле.ния секциями памяти, нвкоппе- ния (фиг.2д-2к) и выходного регистра, поступающих соответственно на первый, второй и третий групповые входы датчиков 6 и 7 изображения на ПЗС.

Датчики 6 изображения на ПЗС используется в качестве памяти изображения на кадр, что необходимо дпя проведения межкадрового вычитания на блоке 1.0 вычитания.

Первая (фиг.2з) и третья (фиг.2к) фазы датчика 7 в периоды Т,, Т,..., Tj. находятся в режиме обогащения, а вторая фаза СФиг.2и) - в режиме накопления. В периоды t (фиг.2к) происходит сдвиг потенциального рельефа, накопленного в секции накопления, на величину а по формулам (2)-(4), где а - размер фоточувствительного элемента датчика изображения на ПЗС вдоль оси X.

Весовые коэффициенты в формуле (4) Т, Tnji

f -m-соответствуют временам накопления Т,, Т2,...,Т5 (фиг.2). На выходе датчика 7 формируется видеосигнал расфокусированного изображения в течение первого кадра Т.

Во втором кадре в течение времени производится формироваТи(фиг.2)

ние видеосигнала нерасфокусированно- го изображения. Таким образом, в дат- чике 7 поочередно производится формирование то расфокусированного (период Тц, фиг.2), то нерасфокусированного изображения (период Т., , фиг.2).

В формулу (А) в качестпс сомножи1 J. - -теля входит выражение е

означающее обггий сдвиг изображения на -у- элементов. Для формирования межкадровой разности необходимо ском- П енсировать этот сдвиг, для чего При п|ереносе сигналов изображения из сек ц|ни накопления в секцию памяти длительность переноса при формировании расфокусированного изображения выби- р:ается- меньше длительности переноса при формировании нерасфокусированно- го изображения на время t (фиг.2),

п+1

Величина t определена как время одного цикла переноса (фиг.2к). Видеосигнал с выхода датчика 7 изображения на ПЗС через усилитель 8 посту- п:ает на второй вход коммутатора 4 и ВХОД1ЮЙ регистр датчика 6, который хранит записанную в него информацию в течение кадра.

Таким образом, на выходе датчика 6 в период Тц (фиг.2) формируется видеосигнал нерасфокусированного изображения,а в период Т - видеосигнал расфокусированного изображе- , а на вькоде датчика 7 в те же п}ериоды времени формируется видео- то расфокусированного, то не- расфокусированного изображения. Коммутатор 4, управляемый сигналом Четность, служит для поочередной коммутации видеосигнала с тем, чтобы на один вход блока 10 вычитания поступап видеосигнал расфокусированного изображения, а на другой вход - видеосигнал нерасфокусированного изображения.

Блок 10 вычитания формирует сигнал межкадровой разности, который представляет собой сигнал отфильтрованного изображения.

Таким образом, преложенный способ формирования сигнала изображения на

0

0

5

0

5

0

приборах с зарядовой связью обеспечивает повьпцеиие тпчипсти Формирования видеосигнала мелкоструктурных изображений. С помошью разложения функции частотно-контрастной характеристики в ряд Фурье реализуется фильтр, соответствующий заданной пространственно- частотной характеристике.

Формула изобретения

Способ формирования сигнала изображения на приборах с зарядовой связью (ПЗС), включающий преобразование оптического изображения в видеосигнал четкого изображения, формирование видеосигнала расфокусированного изображения и межкадровое вычитание из видеосигнала четкого изображения видеосигнала расфокусированного изображения, о т л и ч а К1 и; и к с я тем, что, с целью повьппения точности формирования видеосигнала мелкоструктурных изображений, формирование видеосигнала расфокусированного изображения осуществляют последовательным чередованием накопления зарядовых пакетов и сдвигов этих зарядовых пакетов на один элемент разложения каждый в секции накопления ПЗС путем подачи импульсов накопления и импульсов переноса на электроды секции накопления, при этом группу импульсов переноса зарядовых пакетов из секции накопления в секцию памяти ПЗС при формировании видеосигнала расфокусированного изображения выбирают по длительности меньше, чем при формировании видеосигнала четкого изображения на величину t п+2

2

где п - число сдвигов заря

довых пакетов на один элемент разложения, произведенных в секции накопления в течение кадра, а t - время сдвига зарядовых пакетов на один элемент разложения.

ППППППППППППППППППППЯПППППппппП,

ж

а

П

D