УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВИДЕОСИГНАЛА Советский патент 1995 года по МПК H04N5/30 H04N3/14 

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано при разработке зрительных сенсоров роботов, оптоэлектронных измерителей геометрических размеров, формы и параметров положения объектов, а также устройств ввода и обработки символьной информации.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона видеосигнала путем компенсации темнового геометрического шума.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для формирования видеосигнала; на фиг. 2 функциональная схема распределителя импульсов; на фиг. 3-5 приведены соответственно электрические принципиальные схемы блоков фиксации уровня, выборки-хранения и задержки; на фиг. 6 временные диаграммы работы устройства.

Устройство формирования видеосигнала содержит линейку фотоприемников 1, первый сдвигающий регистр 2, каждый из разрядных выходов которого подключен к соответствующему входу стирания линейки фотоприемников 1, второй сдвигающий регистр 3, каждый из разрядных выходов которого соединен с соответствующим входом считывания линейки фотоприемников 1, видеоусилитель 4, вход которого подключен к выходу линейки фотоприемников 1, блок 5 фиксации уровня, информационный вход которого соединен с выходом видеоусилителя 4, блок 6 выборки-хранения, информационный вход и выход которого подключены соответственно к выходу блока 5 фиксации уровня и выходной шине устройства, задающий генератор 7, распределитель 8 импульсов, вход которого, а также первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы соединены соответственно с выходом задающего генератора 7, первыми тактовыми входами первого и второго сдвигающих регистров 2 и 3, вторыми тактовыми входами этих регистров и управляющими входами блока 5 фиксации уровня и блока 6 выборки-хранения, делитель 9, вход которого подключен к четвертому выходу распределителя 8 импульсов, блок 10 задержки, информационный, тактирующий входы и выход которого соединены соответственно с выходом делителя 9, выходом распределителя 8 импульсов и информационным входом второго сдвигающего регистра 3, элемент ИЛИ 11, первый, второй входы и выход которого подключены соответственно к выходу блока 10 задержки, выходу делителя 9 и информационному входу первого сдвигающего регистра 2.

Линейка фотоприемников 1 служит для преобразования воспринимаемого одномерного распределения яркости оптической энергии в соответствующую совокупность электрических сигналов.

Сдвигающие регистры 2 и 3 предназначены для последовательного выбора, стирания и непосредственного считывания информации с линейки фотоприемников 1.

Видеоусилитель 4 предназначен для усиления видеосигналов, считываемых с линейки фотоприемников 1 в соответствующей полосе частот.

Распределитель 8 импульсов предназначен для формирования последовательности импульсов на своих выходах, управляющих работой остальных блоков устройства. Он содержит первый и второй триггеры 12 и 13, счетные входы которых подключены соответственно к входу распределителя 8 импульсов и прямому выходу первого триггера 12, первый элемент НЕ 14, вход которого соединен с входом распределителя 8 импульсов, первый и второй элементы И 15 и 16, первые входы которых подключены к прямому выходу первого триггера 12, а вторые входы соответственно к прямому и инверсному выходам второго триггера 13, третий и четвертый элементы 17 и 18, первые входы которых соединены выходом первого элемента НЕ 14, а вторые входы соответственно с выходами первого и второго элементов И 15 и 16, элемент ИЛИ 19, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам третьего и четвертого элементов И 17 и 18, и второй элемент НЕ 20, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 19, причем выходы третьего, первого, четвертого и второго элементов И 17, 15, 18 и 16 и выходы второго элемента НЕ 20 и элемента ИЛИ 19 подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому, пятому и шестому выходам распределителя 8 импульсов.

Блок 5 фиксации уровня предназначен для формирования приращения ΔU_св уровня сигнала линейки фотоприемников 1. Он содержит запоминающий конденсатор 21, управляемый ключ на транзисторе 22 и операционный усилитель 23. В процессе работы происходит запоминание уровня U₄ U_темн на конденсаторе 21 в момент окончания очередного импульса стирания с первого сдвигающего регистра 2 (на фиг. 6 индексы уровней при U соответствуют номерам позиций на фиг. 1).

Блок 6 выборки-хранения предназначен для выборки и хранения сигналов, сформированных блоком 5 фиксации уровня и содержит управляемый ключ, выполненный на транзисторе 24, запоминающий конденсатор 25 и операционный усилитель 26.

Блок 10 задержки предназначен для тактируемой задержки импульсов, поступающих на его вход, и может быть выполнен, например, по схеме одновибратора формирователя временного интервала, состоящего из двух элементов И 27 и 28, диода 29, резисторов 30-32, конденсаторов 33, 34 и триггеров 35, 36.

Делитель 9 предназначен для формирования импульса на выходе с длительностью, равной суммарной длительности импульсов на входе. Он может быть реализован на основе счетчика с фазоимпульсным представлением информации.

Устройство для формирования видеосигнала работает следующим образом.

Перед началом работы элементы устанавливаются в исходное состояние "0" (схема установки "0" на чертеже не показана), а изображение анализируемого объекта проецируется на светочувствительную поверхность линейки фотоприемников 1.

С включением питания задающий генератор 7 начинает вырабатывать импульсы прямоугольной формы, поступающие на вход распределителя 8 импульсов. При этом на его выходах появляется последовательность импульсов согласно временной диаграмме на фиг. 6.

С поступлением на вход делителя 9 N/2 импульсов (где N число фотоприемников в линейке) на выходе делителя 9 формируется сигнал "1", поступающий через элемент ИЛИ 11 на информационный вход первого сдвигающего регистра 2. С поступлением тактового импульса на первый тактовый вход в первый разряд первого сдвигающего регистра 2 записывается "1", продвигаемая в нем последующими импульсами на втором тактовом входе. Импульс с выхода делителя 9, задержанный в блоке 10 задержки на интервал накопления Т_нак. поступает одновременно на информационные входы двух регистров 3 и 2. В результате очередными тактовыми импульсами на первых тактовых входах в первые разряды сдвигающих регистров 2, 3 записывается "1". Последующие тактовые импульсы на первых и вторых тактовых входах продвигают эти "1" по сдвигающим регистрам 2 и 3.

В процессе движения "1" на входах сдвигающих регистров 2 и 3 формируются импульсы, поступающие на входы стирания и считывания линейки фотоприемников 1. При этом на выходе линейки фотоприемников 1 появляются тактовые сигналы, представляющие собой смесь видеосигналов и темнового геометрического шума. Они поступают на видеоусилитель 4, который преобразует их в соответствующие напряжения электрического тока.

С выхода видеоусилителя 4 усиленный сигнал U₄ поступает на вход блока 5 фиксации уровня 5. Если транзистор 22 открыт, то в результате протекания через него тока на конденсаторе 21 формируется некоторый потенциал U₂₁ U_темн. При запирании транзистора 22 в момент окончания импульса стирания на конденсаторе 21 осуществляется запоминание уровня сигнала U₄ соответствующего указанному моменту времени. В результате в последующие моменты времени (когда транзистор 22 закрыт), на конденсаторе 21 происходит вычитание запомненного уровня U₂₁ из текущего уровня сигнала U₄:
ΔU_св U₄ U₂₁ U₄ U_темн.

Выделенное при закрывании транзистора 22 значение ΔU_св поступает на вход блока 6 выборки-хранения.

С поступлением импульса происходит открывание транзистора 24, в результате чего на конденсаторе 25 происходит запоминание в блоке 5 фиксации уровня напряжения на время, равное периоду считывания сигналов с ячеек линейки фотоприемников 1.

На последующих периодах считывания производится перезапись приращений сигналов на конденсаторе 25 с соответствующих фотоячеек линейки фотоприемников 1.

Таким образом, появляется возможность "привязки" к темновому уровню выходного сигнала каждой фотоячейки линейки фотоприемников 1 (в момент окончания импульса стирания) и тем самым выделения его "чистого" приращения, что соответствует выделению видеосигнала независимо от уровня темнового геометрического шума. Результатом является расширение динамического диапазона и повышение чувствительности линейки фотоприемников 1.

Кроме того, если в исходных токовых сигналах линейки фотоприемников 1 неисправные элементы имеют уровни сигнала, превосходящие максимальный информационный уровень, то после выделения сигналы с этих элементов отсутствуют (так как приращения сигналов в них равны нулю, что облегчает дополнительную обработку видеосигналов.

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано при разработке зрительных сенсоров роботов, оптоэлектронных измерителей геометрических размеров, формы и параметров положения объектов, а также устройств ввода и обработки символьной информации. Целью изобретения является расширение динамического диапазона видеосигнала путем компенсации темнового геометрического шума. Устройство для формирования видеосигнала содержит линейку 1 фотоприемников, два сдвигающих регистра 2 и 3, видеоусилитель 4, блок 5 фиксации уровня, блок 6 выборки хранения, задающий генератор 7, распределитель 8 импульсов, делитель 9, блок 10 задержки, элемент ИЛИ 11. Распределитель 8 импульсов содержит два триггера, два элемента НЕ, четыре элемента И и элемент ИЛИ. Цель изобретения достигается обеспечением возможности "привязки" к темновому уровню выходного сигнала каждого фотоприемника линейки 1 (в момент окончания импульса стирания) и тем самым выделения "чистого" приращения, что соответствует выделению видеосигнала независимо от уровня темнового геометрического шума. Результатом является расширение динамического диапазона и повышение чувствительности линейки 1 фотоприемников. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВИДЕОСИГНАЛА, содержащее линейку фотоприемников, два сдвигающих регистра, последовательно соединенные видеоусилитель, блок фиксации уровня и блок выборки-хранения, выход которого является выходом устройства, а также последовательно соединенные задающий генератор и распределитель импульсов, при этом выход линейки фотоприемников соединен с входом видеоусилителя, N выходов первого сдвигающего регистра соединены с N-входами стирания линейки фотоприемников, а N выходов второго сдвигающего регистра соединены с N входами считывания линейки фотоприемников, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона видеосигнала путем компенсации темнового геометрического шума, в него введены делитель, блок задержки и элемент ИЛИ, при этом первый и второй выходы распределителя импульсов подключены к первому тактовому входу первого и второго сдвигающих регистров соответственно, третий выход распределителя импульсов подключен к второму тактовому входу первого сдвигающего регистра, четвертый выход распределителя импульсов соединен с вторым тактовым входом второго сдвигающего регистра, тактовым входом блока задержки и входом делителя, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, а через блок задержки к информационному входу второго сдвигающего регистра и второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом первого сдвигающего регистра, пятый и шестой выходы распределителя импульсов подключены соответственно к управляющим входам блока фиксации уровня и блока выборки-хранения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что распределитель импульсов содержит два триггера, два элемента НЕ, четыре элемента И и элемент ИЛИ, при этом вход первого триггера соединен с входом первого элемента НЕ и является входом распределителя импульсов, выход первого триггера соединен с входом второго триггера и первыми входами первого и второго элементов И, прямой выход второго триггера подключен к второму входу первого элемента И, инверсный выход второго триггера подключен к второму входу второго элемента И, выход первого элемента И соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, выход второго элемента И соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, выход третьего и четвертого элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу второго элемента НЕ, причем первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым выходами распределителя импульсов являются соответственно выход третьего элемента И, выход первого элемента И, выход четвертого элемента И, выход второго элемента И, выход второго элемента НЕ и выход элемента ИЛИ.