Телевизионное устройство для формирования двухградационного сигнала графических изображений Советский патент 1991 года по МПК H04N7/18 H04N5/14 

оэ

СО

со ел to

ND

Изобретение относится к телевидению. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости путем фильтрации помех сигнала датчика изображения. Устройство содержит датчик 1 телевизионного сигнала, АЦП 2, блок 3 медианного фильтра, блок 4 формирования сигнала фрагмента изображения, 5/14, ТВО АДА- КИХ ению. хоусгнала ржит П 2, ормиения, блок 5 буферной памяти, формирователь 6 двухградационного сигнала, формирователь 7 порогового уровня и синхрогенера- тор 8. Использование блока 3 для предварительной обработки сигнала датчика 1 снижает количество промежуточных уровней сигнала изображения: подаются импульсные помехи на гладких участках изображения, но сохраняются перепады уровней, что отличает медианный вид фильтрации от низкочастотной фильтрации, при которой происходит размывание фронтов. За счет снижения числа промежуточных уровней сигнала моды «белого и «черного становятся более ярко выраженными, и локальные минимумы гистограммы углубляются. Это повышает помехоустойчивость устройства, так как уменьшается влияние импульсных помех на точность формирования порогового уровня по гистограммным признакам. Дан пример выполнения блока 3. 4 ил. Ј (Л

NJ

фиг 1

И ю,ч IUIIK DI oil 01 к кчникс r кви ними Mi/hti DI 11 ь HI по тыовоно в цифровых п. к. Him о иных i nt к мах in.pt ычи и-i обра же нии |рафик1ки и itKii жы юк ментов

Kill 1.ВЯ И ЯН 1ЯеТ1.Я

с i роип на по an r ев

IK) 1К01Ю 01 НЫМ

t OBI рПК IK I BOBdl К М

о )

l U п ю i юир

IIOMI ) ll ) I НИ О

.(.ПНЯ ЯИ1Н111Я ПОВЬПШНИе

i и м фм 1Ы рации по меч i т на i i i 11 шк i it o i i/Kt ния

На фш 1 nptJAidBK 11 ирумурная ма rt itBiiiitoHHo о устройства дтя форми рования itnxipii, нио HOI о outlaid i pdфи utiKHx motip i/M ним Hi pui 2 пая iXtMi Mt uianiioio |) на фш 3

ф HKUHOHd 1ЬН 1Я (. б IOK i ВЫЧИ1 ТеНИЯ

opnt in иров шнои Mt .паны на фш 4 апер rypd рмунпом A э к itnri i направ к ниями по KOI ifmi Hriiiti тяюкя ориенти poBdHHbit медианы

1 е 1еви irtomiot iipon IB) 11Я формиро вания т.ву XI р i 1,ационно1 о сигната графиче кич и-i ора/к1нии (фш 1) одержит дат |ик I u к вши энною tin нала аналою циф нжои п кобра юва it ib (ЦП) 2 б юк 3 RlnanH Ж) фи ibrpa б ток 4 формирования inniaia изображения бюк 5 оуфцнюи памяти формирова 1ель b pd lannomioio сшна та формироватепь 7 поро lOBoio чроння и еин рокнерагор N

Формирпвап ь 7 иориювою уровня со аржиг М010ВПИ т ккюр Ч вычиетигсть К) и о юк II iKKipuuiMH чимотрачм

Ь юк NU ти пню о })И1ьтра (фиг 2) LO иржит бюк 12 форми|)ования апертчры ) юки i i Ib IUH HI itnnH ориентированной %н in un.i Mtpubin M)MM raiop 17 первый 18 и второй 1 4 комшраторы второй 20 комм raiop i itinn KoMiiinu)) 21 и третий ком irop 22

Ь ток вы пк t i я iptit HI ирозаннои ме utanbi )ш i) t к)жи| первый 23 вто рои 24 и iptinn 2) коми |раторы -) 1ементы ИЛИ 2(i ,lrы И HL 29 31 и ком м тагор iri

piooiati 1тет.ющим об

N строи т во р i юм

Ге авипюнныи ешнат t выхода датчи ка 1 iiotiv iaer на арный вход АЦП 2 с вы ота KOToioio преобразованный в цифровую форму по iut(.Tnpa фядсюи шине поетупает на первый вхо i б тока 3 По1тет,нии предна жачен ( 1Я нот. IB тения имнутьсных помех причем теменгы графических июбражений в виде тонких тиний (штриховка координат пая еетка л т п ) |юбых риентации юпжны был ь сохранены Дтя вынчмнения ука )анных ipt6oea 1ий в б токе реачи-юван метод ори ентированнои мешанной фи штрации с вы оором максиматьнои и медиан вычистен ных но четырем натравтениям (J L800 4т 225 135 Иг) 40 270 (фиг

А

гпи

mtii opntHT

0

5

0

5

0

0

5

0

Ь

При таком алгоритме фильтрации сохраняются тонкие линии любой ориентации, даже если их толщина меньше половины апертуры фитьтра т е в один элемент изоб ражения

Для формирования апертуры, т е для обеепечения одновременного присутствия девяти элементов окрестности (фиг 4), пред назначен блок 12 (фиг 2) содержащий две цифровые линии задержки на время строки и шесть элементов задержки на один такто вый интервал

Блок вычисления ориентированной ме дианы предназначен для определения сред нею по амплитуде отсчета яркости сигнала ит подаваемых на его вход На фиг 2 указа но что на вход каждого из блоков 13-16 вычисления ориентированной медины пода ютея значения трех отсчетов из приведенной на фиг 4 скользящей апертуры Блок вы числения ориентированной медианы выби рает ив них средний по амплитуде отсчет По определению медианой дискретной по еидовательности п п2 пн для нечетного X выбирают тот элемент для которого су

-т шествуют--- элементов меньших или рав

V -1 ных ему по величине и--- элементов

ботьших или равных ему по величине В данном случае для каждого блока вычисления ориентированной медианы V 3, поэтому медианой комбинацией из трех отсчетов бу тет тот отсчет, который находится в центре ранжированной комбинации (переупорядо ченной по возрастанию амплитуд), иначе товоря, такой комбинации, в которой каж гыи последующий отсчет по крайней мере не меньше чем предыдущий

На выходах компараторов 23-25 срав кивающих попарно значения трех отсчетов, значащими являются сигналы выходов « и « объединяющиеся эпементами ИЛИ 2о 28 соответственно Отсутствие сигнала на обоих указанных выходах соответствует состоянию «

Дтя тою чтобы по результатам попар ною сравнения сформировать сигнал управ тения для коммутатора 35 и при этом обойтись миниматьным количеством логических тементов истю тьзован способ минимизации отическнх цегки основанный на т,иаграм мах Вейча Формирование управляющего сигнла дтя коммутатора 35 производится TtMeHTdMH 24-34 осуществляющими де пшфрацию комбинации резу тьтатов срав IR ч и я

Для расчета записывают функции пер вого (младшего) и второго (старшего) битов сигнала управ тения и в соответствии с пра винами бу тевой а 1гебры минимизируют их

fif«A) abc- -abc- -abc- -abc

ab(c + c)ab()ub+ab ab -ah, Р2(ет) - abcjt-abcjrabc-irabc

ac( b t-t- aci b + b )uc+ac ac ac, где а - единица на прямом выходе элемента ИЛИ 26 и на инверсном выходе этого элемента, a - НУЛЬ на прямом выходе и единица на инверсном выходе элемента 26. b и b- аналогично для элемента ИЛИ 27, с и Г - аналогично для элемента ИЛИ 28

Таким образом, на выходе коммутати ра 35 каждого из блоков 13-К) прису гст- вует значение медианы комбинации трех (в соответствии с фиг 4) элементов Блоки 17 22 выбираю и четырех ме иын пан большую по величине Ьлоки 17 22 функ ционально составляют зел, который выполняет функции максимагора Путем попар ного сравнения блоками 17- 18 из ДВУХ значений выбирается большее, которое передается (коммутируется) на входы блоков 21 -22 Одновременно блоками 19 и 20 из оставшихся двух значений медиан выбирается большее, которое коммутируется на вторые входы блоков 21 и 22 Из двух полученных значений блоками 21 и 22 выбирается большее, являющееся выходным значением медианного фильтра Выбор больше о значе- ния из ДВУХ, например, блоками 17 и 18 производится следующим обра шм Г.сли медиа на, вычисленная блоком 13, больше или равна медиане, вычисленной блоком 13, компаратор 18 на выходе имеет состояние «1, которое, будучи поданным на управляющий вход коммутатора 17, переведет последний в состояние, при котором на выход передается значение, соответствующее входу, соединенному с выходом блока 13, если медиана, вычисленная блоком 13. меньше, чем медиана, вычисленная блоком 14, на выходе компаратора 18 имеется состояние «о, и коммутатор 17 передает на выход шачение, соответствующее входу, соединенному с выходом блока 14 Группы блоков 19, 20 и 21, 22 работают аналогично блокам 17, 18

Сигнал изображения, подвергнутый медианной фильтрации блоком 3, тиается на вход блока 4 формирования с ш нала фра менга изображения Работа блоков 4 II предлагаемой; устройства полностью соответствует работе аналогичных б юков известного устройства

Блок 4 формирования сигнала фрагмента изображения л ре,к гавляег (.обой устройство памяти на кадр тслеви шонпог о изображения, причем запись в память производится по стоянно в соответствии t ГВ иандартом. а считывание/го ментам ра змероу)

8X8 элементов

С выхода блока 4 отсчета сигналы по даются на первый вход блок, 5 буферной памяти и на первый вход формирователя 7

Блок 5 предназначен для задержки содержимого фрагмента изображения на время, необходимое для анализа, с целью формирования порогового уровня (такой анализ

выполняет формирователь 7), а также для формирования такой скорости считывания из буферного ОЗУ, которая была бы согласована с параметрами представляемого канала связи.

Отсчеты сигнала фрагмента с выхода

блока 4 поступают на первый вход формирователя 6, содержащего входной регистр, предназначенный для фазирования разрядов отсчетов сигнала, компаратор, предназначенный для формирования одноразрядного сигнала графического изображения с пороговым уровнем формировате.тя7, и скремб- лер, предназначенный для перемешивания выходного сигнала с целью обеспечения возможное и выделения тактовой частоты на приемной стороне

0

Формирователь вырабатывает пороговый уровень для каждого фрагмента Для этого при считывании содержимого фрагмента изображения на блоке 4 отсчета сигналы подаются на адресный вход ОЗУ бло5 ка 1 1 К концу считывания фрагмента из блока 4 в блок 5 и формирователь 7 в син- хрогенераторе 8 сформирована гистограмма яркостей фрагмента, для считывания которой достаточно подключить с помощью коммутатора адресный вход ОЗУ блока 8 к вы

0 ходу счетчика, работающего в режиме обратного счета

Анализ гистограммы выполняется модо- вым детектором 9 После того, как в блоке 1 1 сформирована гистограмма, ее отсчеты начинают поступать на вход детектора 9, ком5 Пифагоры которого, сравнивая текущий и задержанный отсчеты гистограммы, выделяют локальные максимумы (моды) гистограммы, которые обозначаются сигналом «1 длительностью в один такт на выходе детектоQ ра 9 Сигналы отсчетов тисто|раммы, соответствующие по времени появления сигнала «Ь. фиксируются регистрами как сигналы мод «белого и «черною и поступают на вход сумматора, входящего в вычислитель К), который производит сложение сиг5 нала, соответствующего первой моде, с сигналом, соответствующим второй моде Выход сумматора сдвинут на один разряд в сторону старшего разряда, что обеспечивает деление полученной СУММЫ на два Сигнал порогового уровня, сформированный таким

0 образом, удерживается на выходе формирователя 7 в течение всею времени считывания содержимого фрагмента изображения из блока 5

Применение медианного фильтра для предварительной обработки сигнала датчика изображения снижает ко гичество промежуточных уровней cm на.га изображения, подаются импульсные помехи на гладких участках изображения, но сохраняются перепады

5

уровней, что отличает этот вид фильтрации от, например, низкочастотной фильтрации, при которой происходит размывание фронтов.

За счет снижения числа промежуточных уровней сигнала моды «белого и «черного становятся более ярко выраженными, локальные минимумы гистограммы углубляются. Благодаря этому повышается помехозащищенность работы устройства, так как уменьшается влияние импульсных помех на точность формирования порогового уровня по гистограммным признакам.

Выполнение медианного фильтра можно считать специфичным именно для изображений графических документов, для которых характерны тонкие протяженные линии: связность линий не нарушается, так как одна из четырех ориентированных медиан обязательно вычислена вдоль линии: значение этой медианы больше, чем значение остальных трех, а именно, она придана значащей для замены центрального элемента еколь- 1ящей апертуры.

Таким образом, снабжение известного устройства медианы фильтром повышает его помехозащищенность, что позволяет более точно формировать двухградационный сигнал графических изображений

Формула изобретения

Телевизионное устройство для формирования двучградационного сигнала графических изображений по авт св. ЛЬ 1356260, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости путем фильтрации помех сигнала датчика изображения, введен блок медианного фильтра, включенный меж

ду выходом аналого-цифрового преобразователя и входом блока формирования сигнала фрагмента изображения, а управляющий вход блока медианного фильтра соединен с дополнительным выходом синхрогенера- тора, при этом блок медианного фильтра содержит блок формирования апертуры, первый и второй входы которого являются соответственно сигнальным и управляющим входами блока медианного фильтра, четыре идентичных блока вычисления ориентированной медианы, сигнальные входы которых соединены с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока формирования апертуры, управляющий вход которого объединен с управляющими входами каждого из блоков вычисления ориентированной медианы, три коммутатора и три компаратора, причем первый и второй сигнальные входы первого коммутатора объединены соответственно с первым и вторым входами первого компаратора и соединены с выходами первого и второго блоков вычисления ориентированной медианы, а управляющий вход соединен с выходом первого компаратора, первый и второй входы второго коммутатора Ь объединены соответственно с первым и вторым входами второго компаратора и соединены с выходами третьего и четвертого блоков вычисления ориентированной медианы, а управляющий вход соединен с выходом второго компаратора, первый и второй сигнальные входы третьего коммутатора объединены с первым и вторым входами третьего компаратора и соединены с выходами первого и второго коммутатора, управляющий вход третьего коммутатора соединен с выходом третьего компаратора, а выход является выходом блока медианного фильтра.

0

0

Ь

Фид.З

ФигМ