Устройство обработки и отображения цветных полутоновых и графических изображений Советский патент 1991 года по МПК H04N5/66 

S

(Л

Изобретение относится к прикладному телевидению. Цель изобретения - упрощение устройства. Устройство обработки и отображения цветных полутоновых и графических изображений содержит телекамеру 1, синхрогенератор 2, блок 3 сопряжения с телекамерой, блок 4 управления памятью изображения, блоки 5 памяти изображения, видео- контрольный блок 6, ЦАП 7, блок О коммутации, блоки 9 табличных преобразований и блок 10 управления. Наличие трех блоков 9 табличных преобразований позволяет сократить аппара турные затраты устройства в целом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к прикладному телевидению с использованием ,средств вычислительной техники и может быть использовано для обработки и отображения данных дистанционного зондирования Земли, в медицинской диагностике, в системах автоматического управления, проектирования и т.п.

Цель изобретения - упрощение устройства.

На фиг.1 структурная электрическая схема устройства отображения и обработки цветных полутоновых и графических изображений, на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока маскирования и логических операций, на фиг.З - структурная электрическая схема блока табличных преобразований, на фиг.4 - структурная электрическая схема блока управления.

Устройство для отображения и обработки цветных полутоновых и графических изображений (см. фиг.1) содержит телекамеру 1, синхрогенератор 2, блок 3 сопряжения с телекамерой, блок 4 управления памятью изображения, первый, второй и т.д. n-й блоки памяти изображения 5.1, 5.5, ..., 5.k, виде оконтрольный блок 6, первый, вто- рой, третий цифроаналоговые преобразователи 7.1, 7.2, 7.3, блок 8 коммутации, первый, второй и третий блоки 9.1, 9.2, 9.3 табличных преобразований, блок 10 управления. Блок 8 маскирования и логических операций (см. фиг.2) состоит из первого, второго и т.д. восьмого поразрядных коммутаторов 11.1, 11.7, каждый из которых представляет собой элемент статической памяти. Каждый блок 9.1, 9.2, 9.3 табличных преобразований (см. фиг.З)

оэ сп

00 4

Ј

содержит входной адресный мультиплексор 12, блок статической памяти 13 и буферный выходной регистр 14 для обмена данными между ЭВМ и блоком ста- тической памяти 13. Такая организация табличных преобразований почволя-1 ет уменьшить количество таблиц по сравнению с известным устройством и таким образом сократить аппаратные затраты на отображение и обработку видеоданных. Блок 10 управления (см. фиг.4) содержит дешифратор 15 адресов, блок 16 управления обменов, двунаправленный шинный формирователь 17 данных, блок 18 формирования старших адресов блоков 9.1 - 9.3 табличных преобразований и подключения графики. Синхрогенератор 2 вырабатывает синх- росерии, необходимые для работы бло- ков устройства, формирует стандартный сигнал ССПдля синхронизации телемонитора (видеоконтрольный блок 6) сигналы синхронизации телекамеры 1, адрес индикации для блоков 5.1 - 5.k памя- ти изображения. Блок 4 управления памятью содержит формирователь сигналов управления элементами динамической памяти блоков 5.1 - 5.k памяти изображения, мультиплексор адреса, блок управления обменом данными между ЭВМ и блоками 5.1 - 5.k памяти изображения, при этом адреса индикации поступают из синхрогенератора 2. Использование в блоке 4 управления памятью одного формирователя, а не по одному для каждого блока памяти устройства- прототипа, использование адреса индикации непосредственно из синхрогенератора 2, а не формирование его на адресных счетчиках для каждого блока памяти устройства-прототипа позволяет сократить аппаратные затраты предлагаемого устройства. Каждый блок 5.1 - 5.k памяти изображения содержит элементы динамической памяти и сдвиговые регистры, мультиплексоры адреса и данных. Информация о расположении изображения в этих блоках приведена ниже в тексте описания. Следует отметить, что использование одного мультиплек- сора адреса, а не по одному на каждый блок памяти устройства-прототипа, также заметно сокращает аппаратные затраты предлагаемого устройства.

Устройство для отображения и обработки цветных полутоновых и графических изображений работает следующим образом.

0 5 5 - 0

5

0

0

Источниками информации, подлежащей обработке и отображению, являются либо телекамера 1, либо внешний накопитель цифровой информации, с которого данные поступают в устройство через шину связи с ЭВМ. В случае поступления информации с телекамеры 1 аналоговый телевизионньй сигнал с выхода телекамеры 1 поступает на вход блока 3 сопряжения с телекамерой, в котором он подвергается аналого-цифровому преобразованию. Синхронизация телекамеры 1 и блока 3 сопряжения с телекамерой осуществляется сигналом, поступающим на их входы с первого выхода синхрогенератора 2, а подключение блока 3 сопряжения с телекамерой к шине связи с ЭВМ осуществляется по команде, поступающей на его первый вход с первого выхода блока 4 управления памятью. В случае поступления информации с внешнего накопителя сигнал изображения, подлежащий обработке и отображению, поступает через шину - связи с ЭВМ в блок 4 управления памятью. При этом необходимые управляющие сигналы передаются по шине связи от синхрогенератора 2 в блок 4 управления памятью. При этом из блока 4 управления памятью входные дан-, ные и адреса передаваемых данных поступают соответственно на первый пход (по шине данных) и второй вход (по шине адреса) блоков 5.1-5.k памяти изображения. Содержимое блоков 5.1-5.k памяти изображения последовательно считывается по адресам, генерируемым блоком 4 управления памятью. Каждый блок 5. 1-5.k памяти изображения хранит данные об изображении, представленном в виде численной матрицы, т.е. в виде двух квадратных числовых матриц, строки и столбцы которых соответствуют горизонталям и вертикалям изображения, а численные значения содержат характеристики каждой из точек, на которые разбивается изображение. Размер каждой матрицы блоков 5.1 - 5.k памяти изображения позволяет хранить в каждом из них 4 изображения размером 256x256 (либо одно ) элементов разбиения изображения. При отображении производится последовательный построчный опрос всех матрицы блоков 5.1 - 5.k памяти изображения в темпе и в соответствии разверт ке телевизионного изображения, чем обеспечивается непрерывная его регенерлция. Необходимые для работы блоков 5.1 - 5.k памяти изображения управляющие сигналы вырабатываются синхрогенератором 4 и поступают с его третьего выхода на третий вход блоков 5.1 - 5.k памяти изображения. Информация об изображении располагается в блоках 5.1 - 5.k памяти изображения следующим образом. Благодаря органи- зацни четырех матриц имеется возможность хранения в них четырех независимых цифровых изображения размером 256К256 или . Выходы матриц являются соответствующими выходами блоков 5.1 - 5.R памяти изображения, к каждому из которых подсоединен соответствующий вход блока 8 маскирования и логических операций. При этом адресные входы блоков 5.1 - 5.k памя- ти изображения объединены между собой и подключены к третьему выходу блока 4 управления памятью, а входы данных - к второму выходу того же устройства. Из k-блоков 5.1 - 5.k памяти изображения видеоинформация поступают на К-входы блока 8 маскирования и логических операций (см. фиг.2), где в соответствии с содержимым-, которое заносится-в элементы статической па- мяти субблоков 11.1 - 11.8 (см. фиг.2) по цепи ЭВМ-шина - блок 10 управления коммутации - внутренняя шина видеоконтроллера блок 8 запрещает или разрешает прохождение определенных би- тов данных из блоков 5.1 - 5.k памяти изображения на вторые входы блоков 9.1 - 9.3 табличных преобразований. При этом каждый из субблоков 11.1 - 11.3 (см. фиг.2) блока 8 маскирования и логических операций выполняет функцию произвольного преобразования k- бит информации одного веса (где вес - порядковый номер бита в байте информации), поступающих на его k-входы и k-выходы блоков 5.1 - 5.k памяти изображения, в 4 бит информации в темпе поступления видеоинформации на вход заявляемого устройства для отображения и обработки цветных полутоновых и графических изображений, причем все биты одного веса со всех блоков 5.1- 5.k памяти изображения поступают на один из восьми субблоков 11.1 - 11.8 (см. фиг. 2), позволяющий для каждого сочетания k-входньгх битов задать зна-, чение 4 выходных битов (Р1, С1, В1 и Y1 и т.д. на фиг.2) за счет того, что каждый субблок 11.1 - 11.8 (см. фиг, 2)

представляет собой элемент статической памяти с произвольным доступом и организацией 2x4 бит. Таким образом, данная структура позволяет производить простую коммутацию k-входных сигналов в любой из Г, С, В, Y выходных сигналов, размножение любого входного сигнала на любое сочетание выхо дов и произвольные логические операции над входными сигналами, что позволяет отображать видеоданные произвольной памяти изображения в любом произвольном цвете или псевдоцветах и при этом данная структура исключает необходимость в блоках маскирования для каждого блока памяти, как это сделано в устройстве-прототипе, сокращая аппаратные затраты и как следствие, потребляемую мощность. Выходные сигналы R, Г., В блока 8 маскирования и логических операций представляют собой байт информации, а выходной сигнал Y - восьмиразрядный код, младшие 4 бит которого содержат графическую информацию красный-зеленый- с.иний-черный, а старших 4 бит используются для формирования старших адресов блоков 9.1-9.3 табличных преобразований. В устройстве-прототипе отсутствует возможность представления графической информации на фоне полутоновой путем выключения отображения в необходимых точках (черный и цвет графики). Выходной сигнал Y блока 8 маскирования и логических операций в четырех младших разрядах несет графическую информацию следующего содержания: красный YOO, зеленый Y01, синий Y02, черный Y03. Причем установлен следующий приоритет при отображении графической и полутоновой информации. В случае их одновременного разрешения блоком 10 управления видеоконтролером полутоновая информации отображается в соответствии с заданной табличной, функцией соответствующей таблицы 9.1- 9.3 преобразований тогда и только тогда, когда все биты YOO, Y01, Y02, Y03 одновременно равны нулю, во всех остальных случаях отображается графическая информация. Выходные сигналы Р, С или В поступают непосредственно на вход любой из таблиц 9.1 - 9.3 преобразований. Входной адресный мультиплексор (см. фиг.5) 12 каждой таблицы 9.1 - 9.3 преобразований под ключает к адресному входу статической памяти 13 этой таблицы видеоданные

для отображения или адрес обмена с внутренней шины видеоконтролера из блока, 10 управления видеоконтролером при обмене данными с ЭВМ по шине. Ви- деоданные запоминаются в регистре адресного мультиплексора 12 синхронно частоте поступления видеоинформации, статическая память 13 хранит функцию табличного преобразования поступаю- щих десятиразрядных входных данных в восьмиразрядный код характеристики красного, зеленого или синего (соответственно R, G-, В) изображения каждой точки видеоинформации. На выходе статической памяти 13 данные формируются с временной задержкой, опре- деляемой быстродействием данной статической памяти. При этом обмен данными между ЭВМ и статической памятью 13 производится через буферный выходной регистр 14 по внутренней шине видеоконтролера. Таким образом, наличие трех таблиц 9.1 - 9.3 преобразователя с независимыми входами позволяет сократить аппаратные затраты устройства в целом, но позволяет получать отображения видеоинформации в естественных цветах. Аналоговые сигналы для отображения на видеоконтрольном блоке 6 генерируются в блоках 7.1 - 7.3 цифроаналоговых преобразователей синхронно темпу поступления видеоданных, на их вторые входы поступают данные с выходом соответствующих блоков 9.1 - 9.3 табличных преобразований для красного, зеленого и синего цвета также синхронно темпу поступления видеоданных. Генерирование аналоговых сигналов графической видеоинформации обеспечивается управляющими сигналами, поступающими на третьи входы цифроаналоговых преобразователей 7.1 - 7.3 с второго входа блока 10 управления видеоконтролером. Пветоотделенные аналоговые сигналы подаются на соответствующие входы видеоконтрольного блока 6 и могут использоваться для получения кодированного сигнала в стандарте СЕКАМ или ПАЛ. Сигналы синхронизации цифроана- логовых преобразователей 7.1 - 7.3 поступают на их первые входы с четвертого выхода синхрогенератора 2, а сигналы синхронизации видеоконтрольного блока 6 поступают на его первый вход с второго выхода синхрогенератора 2. Управление работой блока 8 маскирования и логических операций, блоков 9.1 - 9.3 табличных преобразова

0

5

5 50 55

0

5

0

45

нин и цифроаналоговых преобразователей 7.1 - 7.3 осуществляется по двунаправленной внутренней шине видеоконтролера блоком 10 управления видеоконтролером, который выполняет следукщие функции: обмен данными межг ду блоком 8 маскирования и логических операций ЭВМ, обмен данными между ЭВМ и блоками 9.1 - 9.3 табличных преоб- рачований, формирование старших адресов блоков 9.1 - 9.3 табличных преобразований, при этом возможно два варианта Формирования адресов: первый - старшие адреса имеют фиксированные значения, определяемые данными из регистра блока 18 формирования старших адресов блоков 9.1 - 9.3 табличных преобразований и подключения графики, второй - динамическое формирование старших адресов из четырех битов (Y04 - Y07) байтового потока выходного сигнала Y блока маскирования и логических операций по следующему закону: Р08 - Y04, С08 - Y05, B08-Y06, РСВ09 - Y07 (общий), где буквенный индекс соответствует таблице преобразования для красного, зеленого или синего цветов, а цифровой индекс - номеру адресного входа, определение режима индикации, а именно запрещение или разрешение прохождения на видеоконтрольный блок 6 графической или полутоновой видеоинформации. При этом дешифратор 15 адресов (см. фиг.4) представляет собой блок, в котором дешифрируются адреса, которые отведены в адресном пространстве ЭВМ для обмена данными с регистрами старших адресов и режимов индикации блока 18 с блоком 8 маскирования и логических операций и блоками 9.1 - 9.3 табличных преобразований, а блок 16 обмена формирует сигналы чтения или записи. Двунаправленный шинный преобразователь 17 предназначен для обмены данными. Блок 18 формирования старшие разряды индикации адресов для блоков 9.1 - 9.3 табличных преобразований и сигналы управления цифроаналоговых преобразователей 7.1 - 773.

Устройство для обработки и отображения цветных полутоновых и графичес- киъ изображений, предлагаемое в качестве изобретения, может быть реализовано для любого k - числа памятей изображения. Формула изобретения

кнх изображений, содержащее телекамеру, блок сопряжения с телекамерой, блок управления памятью, соединенный через шину связи с ЭВМ, первый выход которого соединен с первым блоком входом блока сопряжения с телекамерой, первый, второй и третий цифро- аналоговые преобразователи, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым, и третьим входами видеоконтрольного блока,а первые входы - через шицу данных - с блоком управления памятью, n-блоков памяти изображения, первые входы которых соединены через сгину входных данных с вторым выходом блока управления памятью, вторые входы - с первым выходом синхрогенератора, первый, второй и третий блоки табличных преобразова- ний, выходы которых соединены с первыми входами цифроаналоговых преобразователей, управляющие входы которых подключены к второму выходу синхрогенератора и первым входам первого, второго и третьего блоков табличных преобразований, отличающее- с я тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены блок коммутации, блок управления, причем п входы блока коммутации соединены с соответствующими одноименными выходами п- блоков памяти изображения, (п+1)-ми выходами блока управления памятью, втбрые входы первого, второго и третьего блоков табличных преобразова- ний соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока коммутации, блок управления соеди19Ю

нен через пину связи с ЭВМ, его первый вход подключен к третьему выходу синхрогенератора, второй вход - через двунаправленную шину к (п-Н)-му входу блока коммутации и третьим входам первого, второго и третьего блоков табличных преобразований, третий вход - блока управления соединен с четвертым выходом блока коммутации, первый выход - по шине управления старшими адресами - с третьими входами первого, второго и третьего блоков табличных преобразований, а второй выход - с третьими входами первого, второго и третьего цифроаналоговых преобразователей.

г TV

t Ф

J K0-&/S

Q-BUS

о

ttttttltUlitttU1

ds5sjeaddssS5ЈgЈ3;l5i8

п г

113

lit

11 5

ft/2.7

о

«с«Ьч

§&

к л

ЭДЭ1

I

П 7

П8

Внутренняя

шина видео у контроллера.

Внутренняя шина Buato контроллера.

Фиг.З