Устройство выравнивания гистограмм яркостей телевизионного сигнала Советский патент 1991 года по МПК G06F15/66 

Фл1

IS

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может применяться при построении цифровых систем связи, например, в системах цифровой обработки изображений в реальном масштабе времени.

Цель изобретения - повышение отношения сигнал/шум на однородных по яркости областях изображения путем ограничения крутизны передаточной харак- термстики и повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства выравнивания гистограмм яркостей телевизионного сигнала; на фиг. 2 - структурная схема видеопроцессора; на фиг. 3 - структурная схема формирования синхроимпульсов.

Устройство выравнивания гистограмм яркостей телевизионного сигнала содержит видеопроцессор 1, мультиплексор 2, регистр 3, селектор 4 яркости телевизионного сигнала, блок 5 преобразования сигнала яркости, компаратор 6, счетчик 7 переполнений, формирователь 8 синхроимпульсов, выходы 9-19 формирователя 8 синхроимпульсов.

Видеопроцессор 1 (фиг. 2) содержит счетчик 20. сумматор 21, регистры 22 и 23, мультиплексор 24. Формирователь 8 синх- роимпульсов содержит (фиг. 3) счетчики 25 и 26 и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 27, В течение сигнала окошка во время отображения в селекторе яркости телевизионного сигнала формируется гистог- ргзмма яркостей

С(В), В 0 Втэкс.

где В - яркость;

В,паке - верхнее значение динамическо- о диапазона яркости входного сигнала, ограниченная с помощью компаратора значением

Sn

мпакг: ч

Отачс t

где SN паи ньшез число ьида (где N - натуральное число), большее числа элементов изображения в окошке,

Ктакс -требуемое значение максимальной крутизны.

Для получения максимального динами- ческого диапазона выходного сигнала число элементов изображения в окошке необходимо выбирать равным 2 - 1.

Число С элементов изображения, отклоненных компаратором, подсчитывается счетчиком.

Во время кадрового бланка в блоке преобразования сигнала яркости формируется передаточная хэра еристика

В -1

I G(J) +

j о

Втакс + 1 В 1 Втакс.

Ее расчет ведется рекурентно по формуле

0

5

0 5

0 5

0

0

5

5

Р(0) 0;

Р(В)- Р (В - 1 ) (B-1) +

Вг

+ 1

SN С

крутизны, подВтакс + 1 В 1, ..., Втакс.

Фактическое значение считываемое по формуле

Кр Р(В)- Р(В- 1), не превышает значения Ктакс + 1.

Вс время отображения каждого кадра одновременно с расчетом гистограммы производится преобразование изображения согласно передаточной характтеристике, рассчитанной в предыдущем кадре.

Устройство работает следующим образом.

В конце кадрового бланка в ячейки селектора 4 яркости телевизионного сигнала записываются нули и устанавливается в нуль регистр 22. Во время отображения от- счегы цифрового кода яркости входного видеосигнала поступают на второй вход данных мультиплексора 2 и с его выхода - на вход адреса блока 5 преобразования сигнала яркости, выбирая ячейку, в которой хранится соответствующий код выходного сигнала яркости, поступающий с выхода данных блока 5 преобразования сигнала яркости на выход устройства. В отсутствие сигнала Окошка сбрасываются в нуль счетчики 20, 25 и 26.

В течение сигнала окошка рассчитывается гистограмма яркостей входного изображения. Для этого отсчеты входного видеосигнала с выхода мультиплексора 2 через регистр 3 подаются на вход адреса селектора 4 яркости телевизионного сигнала Регистр 3 позволяет передавать на вход селектора 4 элементы изображения выборочно, задерживая каждый выбранный элемент изображения на время передачи нескольких последующих. Характер работы регистра 3 определяется схемой формирователя 8 синхроимпульсов. При использовании представленной схемы выбирается каждый второй элемент изображения.

Код яркости входного видеосигнала яв- лгется адресом ячейки селектора 4 яркости телевизионного rvii -.лла записанное в этой ячейке числе появляется на его выходе данных и поступает на вход видеопроцессора 1 и далее через мультиплексор 24 и регистр 23 на вход сумматора 21, где к нему прибавляется единица, поступающая на вход переноса сумматора 21. Результат записывается в ту же ячейку селектора 4. Регистр 23 нужен для хранения считанного из селектора 4 яркости кода на время записи. Если считанное из селектора 4 число оказывается равным числу, поданному с входа сигнала макси- мальной крутизны устройства на второй вход компаратора 6, то по сигналу компаратора 6, поступающему на вход адреса А7 ПЗУ 27, запрещается запись увеличенного значения в селектор 4 и производится при- ращение на единицу значения счетчика 7 переполнений. К началу кадрового бланка в селекторе 4 яркости телевизионного сигнала формируется гистограмма яркостей, ограниченная значением, поданным на вход сигнала максимальной крутизны, а в счетчике 7 переполнений - число элементов изображения, отклоненных компаратором 6 По сигналу кадрового бланка запрещается приращение счетчика 7 сигналом, поступа- ющим на его вход обратного счета, переключается мультиплексор 2 и счетчик 20 под действием импульсов, поступающих на его вход прямого счета с формирователя 8, последовательно выставляет через мулы и- плексор 2 на входы адреса селектора 4 яркости телевизионного сигнала и блока 5 преобразования сигнала яркости значения входной яркости от 0 до Втакс. Для каждого значения яркости число из регистра 22 (пер- воначально в нем хранится нуль) записывается в выбранную ячейку блока 5 преобразования сигнала яркости, затем в регистр 22 с помощью сумматора 21 записывается сумма числа в регистре 22 и отсчета гистограммы, поступающего с выхода данных селектора 4 яркости телевизионного сигнала через мультиплексор 24 и регистр 23 на второй вход сумматора 21. Далее, по сигналу с формирователя 8 синхроимпуль- сов переключается мультиплексор 24 и в регистр 22 записывается сумма чисел из регистра 22 и счетчика 7, содержимое которого поступает через второй вход данных мультиплексора 24 и регистр 23 на второй вход сумматора 21, которая с точностью до постоянного коэффициента представляет собой следующее значение передаточной характеристики.

После расчета передаточной характери- стихи по сигналу, поступающему с выхода переноса счетчика 20 на вход прямого счета счетчика 25, переключается счетчик 25, изменяя управляющую последовательность, генерируемую формирователем синхроимпульсов. При этом счетчик переполнений, регистр 22, регистр 23 по сигналу с выхода формирователя синхроимпульсов 8 сбрасывается в нуль и счетчик 20 еще раз выставляет через мультиплексор 2 на входы адреса селектора яркости телевизионного сигнала 4 значения входной яркости от 0 до Bmakc. При этом в ячейки селектора 4 яркости записываются нули. Следующий за этим сигнал с выхода переноса счетчика 20 на вход прямого счета счетчика 25 переводит устройство в режим ожидания начала отображения.

Счетчики 25 и 26 образуют последовательную схему формирователя синхроимпульсов, а постоянное запоминающее устройство - комбинационную схему для формирования управляющих импульсов. При этом счетчик 26 делит частоту тактовых импульсов на два и на четыре, формируя четырехтактную последовательность. Формула изобретения Устройство выравнивания гистограмм яркостей телевизионного сигнала, содержащее видеопроцессор, первый выход которого соединен с входом данных селектора яркости телевизионного сигнала, мультиплексор, первый вход данных соединен с вторым выходом видеопроцессора, а второй вход данных и выход соединены соответственно с входом видеосигнала устройства и входом адреса блока преобразования сигнала яркости, выход которого является выходом устройства, формирователь синхроимпульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения отношения сигнал/шум на однородных по яркости областях изображения и повышения быстродействия, в него введены регистр, компаратор и счетчик переполнений, причем выход мультиплексора соединен с входом данных регистра, выход которого соединен с входом адреса селектора яркости телевизионного сигнала, выход которого соединен с первыми входами видеопроцессора и компаратора, второй вход которого соединен с входом сигнала максимальной крутизны устройства, выход компаратора соединен с входом прямого счета счетчика переполнений и первым входом формирователя синхроимпульсов, выход счетчика переполнений соединен с вторым входом видеопроцессора, вход адреса мультиплексора соединен с вторым входом формирователя синхроимпульсов и является входом сигнала кадрового бланка устройства, вход тактовых импульсов устройства соединен с третьим входом формирователя синхроимпульсов, четвертый вход которого соединен с входом сигнала окошка

устройства и с третьим входом видеопроцессора, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с входом данных блока преобразования сигнала яркости и пятым входом формирователя синх- роимпульсов, с первого по шестой выходы которого соединены соответственно с входами с четвертого по девятый видеопроцессора, выходы с седьмого по одиннадцатый формирователя синхроимпульсов соедине- ны соответственно с синхровходом регистра, управляющим входом селектора яркости телевизионного сигнала, управляющим входом блока преобразования сигнала яркости, входом сброса счетчика переполнений, вхо- дом обратного счетчика переполнений, причем видеопроцессор содержит счетчик, сумматор, два регистра и мультиплексор, первый и второй входы данных и вход адреса которого являются соответственно пер- вым, вторым и пятым входами

видеопроцессора, входы сброса первого и второго регистров соединены с седьмым входом видеопроцессора, восьмой и девятый входы видеопроцессора соединены соответственно с входами прямого счета и сброса счетчика, выход данных и переноса которого являются соответственно вторым и четвертым выходами видеопроцессора, выход мультиплексора соединен с входом данных первого регистра, а синхровход и выход данных соединены соответственно с четрертым входом видеопроцессора и первым входом данных сумматора, вход переноса которого является третьим входом видеопроцессора, а второй вход данных соединен с третьим выходом видеопроцессора и с выходом второго регистра, синхровход которого является шестым входом видеопроцессора, а вход данных соединен с выходом сумматора и является первым выходом видеопроцессора.

Изобретение может быть использовано в системах цифровой обработки изображений в реальном масштабе времени Цель изобретения - повышение отношения сигнал/шум на однородных по яркости областях изображения путем ограничения (и -п 1 Э дшчс. { крутизны передаточной характеристики и повышение быстродействия устройства. Ус тройство содержит видеопроцессор 1, мультиплексор 2, регистр 3, селектор 4 яркости тепевизионного сигнала,блок 5 преобразования сигнала яркости, компаратор 6, счетчик 7 переполнений формирователь 8 синхроимпульсов с выходами 9-19. Видеопроцессор 1 содержит счетчик сумматор, два регистра мультчплексоо Dpi работе устройства во время отображения каждого кадра одновременно с расчетом гистограммы производится преобразование ичображе- н 1ч согласно передаточной характеристике рассчитанной в предыдущем кадре и ограниченной заданным значением При этом при расчете гистограммы возможно подвергать обработке каждый вторсй, каждый трр- гий и т д элементы изображений 3 ил со с iO сл 00 I м JO

загнал окошки

Чз

Г

I

Фиг. 2

От блока 1 От блоха 6

Кадровый бланк Сигнал ошибкаТактоВыеимпульсы

Фие.З