Устройство формирования сигналов изображения Советский патент 1991 года по МПК H04N5/335 

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано для формирования сигналов изображения в системах с ПЗС.

Цель изобретения - повышение качества формируемого сигнала изображения путем увеличения уровня высокочастотных составляющих.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема устройства формирования сигналов изображения; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство формирования сигналов изображения (фиг, 1) содержит преобразователь 1 свет-сигнал, блок 2 усреднения, синхрогенератор 3, генератор 4 прямоугольных импульсов, первый и второй элементы ИЛИ 5, б, первый блок 7 вычитания, первый детектор 8 максимума, первый детектор 9 минимума, второй детектор 10 максимума, второй детектор 11 минимума, первый, второй, третий и четвертый блоки 12-15 хранения и сглаживания, третий, второй, четвертый и пятый блоки 16-19 вычитания, первый и второй преобразователи 20, 21 напряжение-код, первый и второй блоки 22,23 умножения, первый и второй блоки24 и 25 постоянной памяти, взвешивающий сумматор 26, видеоконтрольный блок 27.

Устройство формирования .сигналов изображения работает следующим образом. .

Обработка сигналов изображения осуществляется по алгоритму

Vi

макс

V0-V3 F4-V1MJ -1F

(/(n)(t) V(

-1)

1мин 4+ (1-у)

Vo-V3

V2MaKc(n-n- V2MHH(n-1)

(vЈn)(t)-v2MMH(n 1)+v3,

где Vi(n)(t), ViMHH(), ViMaKc() - текущий сигнал п-ого полукадра с выхода блока 2 усреднения (низкочастотная компонента сигнала) и его минимальное и максимальное значение в (п-1)-ом полукадре соответственНО

1 V2(n)(t), V2MMH(), V2MaKdCn 1) - текущий сигнал n-ro полукадра с выхода первого блока 7 вычитания (высокочастотная компонента) и его минимальное и максимальное значение в (п-1)-ом полукадре соответственно;

V0, N/з - максимально возможное (уровень белого) и минимально возможное (уровень черного) значение сигнала изображения соответственно;

у - постоянный коэффициент (0 у 1).

Обработка сигнала изображения в соответствии с (1) означает раздельное нормирование динамического диапазона высокочастотной и низкочастотной составляющей и их сложение с весовыми коэффициентами (1-у) и у соответственно. Нормирование динамического диапазона, т.е. приведение максимального значения текущего сигнала к уровню белого, а минимального значения к уровню черного, высокочастотной составляющей с малым исходным динамическим диапазоном означает увеличение контрастности изображения и различимости мелких объектов,

деталей и т.д. Увеличение контрастности изображения можно оценить в соответствии с формулой для коэффициента контраста участка изображения:

25

Умакс Умин Vnaicc+VMHH

где VMBKC, VMHH - соответственно максимальное и минимальное значения сигнала рас30 сматриваемого участка изображения. Кроме того, некоторое восстановление нормированной низкочастотной составляющей повышает естественность восприятия изображения, особенно в случае слабой расфо35 кусировки в блоке 2 усреднения, когда высокочастотная составляющая на выходе первого блока 7 вычитания соответствует контурному перепаду изображения.

Алгоритм (1) реализуется следующим

40 образом.

С выхода блока 2 усреднения снимается низкочастотная компонента видеосигнала Vi(t) (фиг. 2.6), а с выхода первого блока 7 вычитания - высокочастотная компонента

4% V2(t) (фиг. 2,в) исходного видеосигнапа (фиг. 2,а).

Сигнал (п-1)-го полукадра, ) с выхода первого блока 7 вычитания поступает на входы вторых детекторов 10,11 максиму50 .ма и минимума. В конце (п-1)-го полукадра с выхода второго детектора 10 максимума снимается максимальное значение сигнала в данном полукадре У2макс п . а с выхода второго детектора 11 минимума - мини55 мальное значение /2мин . По поступлении импульса Конец полукадра с выхода синхронизатора 3 на управляющие входы третьего и четвертого блоков 14 и 15 в них записываются соответственно максимальмое Уамаксг и минимальное /2мин п значения сигнала только что закончившегося (п-1)-го полукадра. В начале следующего (п- го) полукадра Импульсом Начало полукадра с выхода синхрогенератора 3, поступающим на входы сброса вторых детекторов 10, 11 максимума и минимума, последние сбрасываются в исходное состояние.

Экстремальные значения сигнала, записанные в третьем и четвертом блоках 14 и 15 с целью уменьшения влияния шума подвергаются сглаживанию в фильтрах низких частот, входящих в их состав. Постоянная времени фильтров т выбирается в зависимости от интенсивности шума в пределах г (15)ТК, где Т« - период полукадров.

Таким образом, в конце (п-1)-го полукадра с выхода третьего и четвертого блоков 14 и 15 хранения и сглаживания снимаются сглаженные соответственно максимальное У2макс п 1 и минимальное /2мин значения сигнала данного полукадра. В четвертом блоке 18 вычитания вычисляется аналоговый сигнал разности У2макс п -У2мин п , который преобразуется в цифровой код во втором преобразователе 21. Цифровой код с его выхода поступает на вход второго блока 25, с выхода которого снимается цифровой код, соответствующий аеличи- У о - Уз

v(n-1) )

У2мин

на вход цифрового кода второго блока 23 умножения. На его другой вход (вход опорного напряжения) поступает выходной сигнал пятого блока 19 вычитания, в котором из текущего сигнала n-го полукадра вычитается сглаженное минимальное значение сигнала (п-1)-го полукадра /2мии Выходной аналоговый сигнал второго блока 23 умножения представляет собой произведение

V2(n) (t) - V2MW Этот

У2макс 2мин

сигнал поступает на один из входов взвешивающего сумматора 26. На другой вход взвешивающего сумматора 26 поступает аналогичным образом преобразованная низкочастотная составляющая сигнала изображения, а именно, величина

не

Этот код поступает

УмайГ - V

(,.,™

Первый из указанных сигналов, поступающих на вход взвешивающего сумматора 26, представляет собой высокочастотную составляющую видеосигнала с нормированным динамическим диапазоном (фиг. 2,д), Второй сигнал представляет собой низкочастотную составляющую с нормированным динамическим диапазоном (фиг. 2,г). Нормированные сигналы низкочастотной и высокочастотной составляющих видеосигнала складываются во взвешивающем сумматоре 26 с коэффициентами у и (1 -у) соответственно (0 у 1). Коэффициент у

выбирается оператором с точки зрения наилучшего визуального восприятия изображения.

Минимальное значение каждого из указанных сигналов равно нулю, а максимальное равно . Для приведения динамического диапазона сигнала изображения на выходе взвешивающего сумматора 26 к стандартному (минимальное значение равно Уз, максимальное - Vo) на третий вход

взвешивающего сумматора подается постоянное напряжение уровня черного-Уз. С выхода взвешивающего сумматора 2о сигнал изображения (фиг. 2,е), описываемый выражением (1), подается на вход видеоконтрольного блока 27 для визуализации изображения.

Формула изобретения Устройство формирования сигналов изображения, содержащее прробраэова, ель свет-сигнал первый яход которого яв- тяется входом ;тройства формирования сигналов изображения, блок усреднения, первый зход которого соединен с выходом преобразователя свет-сигнал, синхрогенератор, первый выход которого соединен с вторым входом преобрззочдтелч свет-сиг- нзг, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с вторым входом блока усреднения, с третьим входом преобразователя свет-сигнал и с вторым с-ыходом синх- рогенератора, а соединен с третьим входом блока усреднения второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с четвертыми входами усреднения и преобразоезтеля сзг --сигнал и с третьим выходом синхроген -ратора, а выход - с пятым входом олока усреднения, генератор прямоугольных им.ульсов, первый и второй выходы которого соединены с вторыми аходами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, а вход - с четвертым выходом синхрогенератора, а также видеоконтрольный блок, первый вход которого соединен с пятым выходом синхрогенаратора, и первый блок вычитания, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом блока усреднения и с выходом преобразователя свет-сигнал, отличающееся тем, что, с целью повышения качества формируемого сигнала изображения путем увеличения уровня высокочастотных составляющих, введены последовательно соединенные первый детектор максимума, первый блок хранения и сглаживания, второй блок вычитания, первый преобразователь напряжение-код, первый блок постоянной памяти, первый блок умножения и взвешивающий сумматор, выход которого соединен с вторым входом видеоконтрольного блока, третий блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом блока усреднения, а выход - с вторым входом первого блока умножения, последовательно соединенные первый детектор минимума, первый вход которого соединен с первым входом первого детектора максимума и с выходом блока усреднения, и второй блок хранения и сглаживания,, выход которого соединен с вторыми входами второго и третьего блоков вычитания, последовательно соединенные второй детектор максимума, третий блок хранения и сглаживания, четвертый блок вычитания.

второй преобразователь напряжение-код, второй блок постоянной памяти и второй блок умножения, выход которого соединен с вторым входом взвешивающего сумматора, третий вход которого является входом задания уровня черного, пятый блок вычитания, первый вход которого соединен с первыми входами второго детектора максимума и второго детектора минимума и

с выходом первого блока вычитания, второй вход - с вторым входом четвертого блока вычитания и с выходом четвертого блока хранения и сглаживания, а выход - соединен со вторым входом второго блока умножения, при этом выход второго детектора максимума соединен с первым бходом четвертого блока хранения и сглаживания,вторые входы первого и второго детекторов минимума и первого и второго детекторов

максимума соединены с шестым выходом синхрогенератора, седьмой выход которого соединен с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого блоков хранения и сглаживания.

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано для формирования сигналов изображения в системах с ПЗС. Цель изобретения - повышение качества формируемого сигнала изображения путем увеличения уровня высокочастотных составляющих На вход блока 7 вычитания поступает сигнал с выхода преобразователя 1 свет -сигнал и с выхода блока 2 усреднения В блоках 12-15 хранения и сглаживания в конце каждого полукадра формируется соответственно максимальное и минимальное значения сигналов с выхода блока 7, которые выделяются в детекторах 10 и 11 Результирующий сигнал отображается на экране видеокоитрольного блока 27 после обработки в блоках 22, 23 умножения, в блоках 17-19 вычитания, в преобразователях 20 и 21 напряжение-код, в блоках 24 и 25 постоянной памяти и во взвешивающем сумматоре 26. 2 ил (Л С

иа

а)

U Uo

.

и

Uo-U)

д)

и

Uo

е)

4

..