Устройство цифрового преобразования видеосигнала Советский патент 1991 года по МПК H04N7/18 

&ыхй8

о

Изобретение относится к телевизионной (ТВ) технике. Цель изобретения - повышение быстродействия и помехоустойчивости. Устройство содержит фоточувствительный прибор 1 с зарядовой связью, сигнал с выхода которого через детектор 2, аналоговый вычитатель 3 поступает на интерполирующий фильтр 4, на первом выходе которого восстанавливается непрерывный видеосигнал, который оцифровывается аналого-цифровым преобразователем 12 и вводится в блок 15 памяти. Одновременно отслеживается уровень фонового сигнала, который также вводится в блок 15. При этом обеспечивается повышение быстродействия и помехоустойчивости за счет совмещения в одном кадре процессов преобразования текущего значения фона видеосигнала в цифровую форму, запоминания его мгновенного значения, вычитания его из полного видеосигнала с последующей интерполирующей фильтрацией разностного видеосигнала. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

о ю

о

Изобретение относится к телевизионной (ТВ) технике и может быть использова- но для регистрации видеосигналов, имеющих равномерные фоновые составляющие.

Цель изобретения - повышение быстродействия и помехоустойчивости устройства.

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства,

Устройство содержит фоточувствительный прибор 1 с зарядовой связью (ФПЗС), детектор 2, аналоговый вычитатель 3, интерполирующий фильтр 4, усилитель 5, первый 6 и второй 7 пороговые блоки, первый 8, аторой 9, третий 10 и четвертый 11 ключи, аналоге- цифровой1 преобразователь (АЦП) 12, регистр 13, цифооа налоговый преобразователь (ЦАП) 14, блок15 памяти и блок 16 управления, который состоит из генератора 17 опорной частоты, формирователя 18 фазных напряжений, преобразователя 19 уровней, делителя 20 частоты, формирователя 21 период дискретизации и формирователя 22 сигналов управления детектором.

Устройство работает следующим образом.

Пространственное распределение уровней освещенности Е(в) (фиг.2а), представляющее собой алгебраическую сумму фона ЕФ и видеоимпульсов ± Ei(l) за время Тн накопления (фиг.2б) на светочувствительной поверхности ФПЗС 1, вызывает образование соответствующих зарядовых пакетов. Под действием последовательностей управляющих импульсов (фиг.2в - фиг.2д), формируемых в блоке 16 генератором 17, формирователем 18 и преобразователем 19 за время интервала считывания Тс (фиг.2б), на выходе ФПЗС 1 образуются импульсы, -следующие с частотой управляющих последовательностей, огибающая амплитудных значений которых пропорциональна Еф±Е,().

Выходной сигнал ФПЗС 1 поступает на вход детектора 2, на выходе которого под управлением импульсов с выхода формирователя 22 формируется напряжение (фиг,2 ж), состоящее из постоянной (фоновой) составляющей Уф и видеоимпульсов Ui и IJ2, отображающих наблюдаемые объекты.

С выхода детектора 2 сигнал поступает на первый вход аналогового вычитателя 3, который вторым входом через нормально замкнутую группу ключа 8 соединен с нулевой шиной в интервалах t0-ti и (фиг.2 к) нулевым сигналом с выхода порогового

устройства 7, поступающим на его управляющий вход. В интервалах t0-ti и аналоговый вычитатель 3 транслирует выходной видеосигнал детектора 2 (фиг.2 к).

Выходное напряжение аналогового вычитателя 3 поступает на сигнальный вход интерполирующего фильтра 4, тактируемого по управляющему входу импульсной последовательностью, формируемой делителем 20,

0 (фиг.2 е) с периодом Тд,

Интерполирующий фильтр 4 на своем первом выходе по дискретным выборкам выходного сигнала аналогового вычитателя 3 восстанавливает непрерывный видеосиг5 нал U(t). Одновременно на втором выходе формируется первая производная dU(t)/dt восстанавливаемого видеосигнала (фиг.2 з). Интерполирующий фильтр 4 минимизирует среднеквадратическую погрешность вос0 становления видеосигнала, что обеспечивает повышение помехоустойчивости.

Период ТЗ дискретизации, задаваемый формирователем 21, выбирается из условий получения заданных значений среднеквад5 ратических погрешностей 6 и 3пр восстановления U(t) и dU(t)/dt соответственно: ()p,

5пр Јl/6,

0 где QB - верхняя относительная частота спекцэа функции U(t);

Q - ft) относительная частота; период дискретизации. При этом переходные процессы в ин5 терполирующем фильтре 4 заканчиваются за два периода дискретизации.

В интервалах и т,2-1з уровень флуктуации на втором выходе интерполирующего фильтра 4 не выходит за пределы зоны

0 нечувствительности порогового блока 7, задаваемой опорными напряжениями ± Dent, выходной сигнал порогового блока 7 обеспечивает разомкнутое состояние ключа 10, соединение первого выхода интерполирую5 щего фильтра 4 через ключ 9 с сигнальным входом АЦП 12, соединение второго входа аналогового вычитателя 3 через ключ 8 с нулевой шиной, а также разрешение на введение информации с выхода АЦП 12 в ре0 гистр 13. Таким образом, в интервалах и АЦП 12 отслеживает уровень фонового напряжения, поступающего с первого выхода интерполирующего фильтра 4 через ключ 9 (фиг.2 к), кодовый эквиваленттекуще5 го значения которого с выхода АЦП 12 вводится в регистр 13 и блок 15.

Нулевой сигнал, вводимый в интервалах t6-ti и ta-ta с выхода порогового блока 7 в блок 15, является признаком поступления в

блок 15 с выхода АЦП 12 цифрового эквивалента фонового сигнала (t).

С второго выхода интерполирующего фильтра 4 в интервалах Ц-Т2 и сигналы, представляющие собой первую производную информационных видеоимпульсов (фиг.2з), вызывают появление на выходе порогового блока 7 единичного Напряжения (фиг.2 и), замыкающего ключ 10, обеспечивая связь первого выхода интерполирующего фильтра 4 с входами усилителя 5 и порогового блока 6, а также ключ 8, соединяющий выход ЦАП 14 с вторым входом аналогового вычитателя 3. Указанный единичный сигнал одновременно является запретом на введение в регистр 13 выходного кода АЦП 12. При этом регистр 13 фиксирует мгновенные значения фонового сигнала, соответствующие моментам ti и 1з, преобразуемые ЦАП 14 в напряжения Ucj(ti) и Оф(12) соответственно. Таким образом, в интервалах n-t2 и , соответствующих срабатыванию порогового блока 7 (фиг.2 и), на выходе аналогового вычитателя 3 и на первом выходе интерполирующего фильтра 4 формируется разность текущего значения видеосигнала и его фонового значения в моменты п и ta (фиг.2 к).

Указанная разность через ключ 10, открытый в интервалах ti-t2 и ta-t4, поступает на входы усилителя 5 и порогового блока б при превышении разностным сигналом опорных значений +Uon2 либо -Uon2, в ре- зулътате чего на первом его выходе появляется сигнал Полярность, управляющий полярностью выходного сигнала усилителя 5 и одновременно поступающий на вход запоминающего устройства 15 (фиг.2 м). Сигнал Полярность (независимо от знака входного сигнала для усилителя 5) обеспечивает постоянную полярность на его выходе, обеспечивая требуемый режим для АЦП 12. Одновременно на втором выходе порогового устройства 6 в интервалах ti-t2 и образуется единичное напряжение (фиг.2 л), открывающее ключ 11, обеспечивающий соединение выхода усилителя 5 с входом АЦП 12.

В интервалах ti-t2 и с выхода АЦП 12 в блок 15 поступает цифровой эквивалент видеоимпульсов с исключенной фоновой составляющей, о чем свидетельствует единичный сигнал Признак на его входе с выхода порогового блока 7.

Полярность видеоимпульсов определяет выходной сигнал порогового блока 6. На фиг.2 м единичный уровень на его выходе соответствует отрицательному видеоимпульсу.

Тактовая частота АЦП 12 и блока 15 соответствует периоду дискретизации и берется из блока 16.

5Таким образом, обеспечивается исключение фоновой составляющей видеосигнала за один цикл (кадр), что расширяет динамический диапазон устройства для информационной составляющей видеосигнала,

0 повышает помехоустойчивость, а также повышает быстродействие, что дает возможность регистрировать подвижные объекты. Формула изобретения 1. Устройство цифрового преобразова5 ния видеосигнала, содержащее последовательно соединенные фоточувствительный прибор с зарядовой связью, детектор и аналоговый вычитатель, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразо0 ватель, регистр и цифроаналоговый преобразователь, а также усилитель, блок памяти и блок управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющими входами фоточувстви5 тельного прибора с зарядовой связью детектора и объединенными тактовыми входами аналого-цифрового преобразователя и блока памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и поме0 хоустойчивости, в него введены интерполирующий фильтр, первый и второй пороговые блоки, первый, второй и третий и четвертый ключи при этом выход аналогового вычита- теля соединен с сигнальным входом интер5 полирующего фильтра, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, а первый и второй выходы интерполирующего фильтра соединены соответственно с объединенными входами

0 второго и третьего ключей и сигнальным входом второго порогового блока, выход которого соединен с первым входом видеосигнала блока памяти, который объединен с управляющими входами регистра и первого,

5 второго и третьего ключей, выход регистра соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход,цифроаналогового преобразователя соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с общий шиной устройства, а вы0 ход первого ключа соединен с вторым входом аналогового вычитателя, выход третьего ключа соединен с входом усилителя, который объединен с сигнальным входом первого порогового блока, первый и

5 второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами четвертого ключа и усилителя, который объединен с вторым входом видеосигнала блока памяти, выход которого является выходом устройства, информационный вход

блока памяти соединен с выходам аналого- цифрового преобразователя, сигнальный вход которого соединен с выходом второго ключа, который объединен с выходом четвертого ключа, вход которого соединен с выходом усилителя, при этом первые и вторые опорные входы первого и второго пороговых блоков являются входами для соответствующих опорных напряжений.

2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю ще е- с я тем, что блок управления содержит генератор опорной частоты, выход которого соединен с входом формирователя фазных

T/L

ЕГ

ЧПППППППППППППППППППППППП .

пппппппппппппппппппппппп t пплппппппппппппппппппппг ., t

. Л-Л ПППППППП , t

i

ж

0

напряжений, первый и второй выходы которого соединены с одноименными входами преобразователя уровней, выход которого является первым выходом блока управления, вторым выходом которого является выход формирователя сигналов управления детектором, вход которого соединен с первым выходом формирователя фазных напряжений, второй выход которого соединен с делителем частоты, управляющий вход которого соединен с формирователем периода дискретизации, выход делителя частоты является третьим выходом блока управления.

i

Ј