Устройство формирования сигналов стереопары Советский патент 1991 года по МПК H04N13/00 

Изобретение относится к телевизионной (ТВ)технике и может быть использовано в вещательных и прикладных стереотелевизионных системах для анализа объемного изображения путем получения информации о глубине передаваемой сцены.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем формирования двухполярного сигнала диспаратности.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства формирования сигналов стереопары;на фиг 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства формирования сигналов стереопары.

Устройство формирования сигналов стереопары содержит первую 1 и вторую 2

телевизионные камеры первый 3 и второй 4 дифференциаторы, первый 5 и второй 6 аналого-цифровые преобразователи (АЦП), блок 7 вычисления диспаратности постоянный запоминающий блок 8. блок 9 вычитания, первый блок 10 умножения, цифроа- налоговый преобразователь (ЦАП) 11 и второй блок 12 умножения.

Устройство формирования сигналов стереопары работает следующим образом.

Видеосигналы левого и правого изображений стереопары, формируемые соответственно первой 1 и второй 2 ТВ камерами, оптические оси которых параллельны, поступают на дифференциаторы 3 и 4 при помощи которых выделяются вертикальные перепады яркости изображений стереопары Выделенные перепады яркости, отличао

00 4 О СО

о

ющиесд задержкой, обусловленной диспа- ратностью, поступают на блок 7 вычисления диспаратности, который формирует импульс, длительность которого равна задержке контура правого изображения относительно контура левого изображения, На выходе блока 7 вычисления диспаратности присутствует переменное напряжение положительной полярности, пропорциональное длительности импульсов

d

f В

(1)

где d - диспаратность;

f- фокусное расстояние объектива ТВ камеры;

В - стереоскопический базис;

Y - расстояние до объекта передаваемой сцены,

Из выражения (1) видно, что диспаратность для камер с параллельными осями обратно пропорциональна расстоянию Y и не меняет свой знак, поскольку плоскость нулевой диспаратности находится в бесконечности. При этом величина диспаратности d равна сумме постоянной и переменной составляющих:

d dn ±Ad,

(1)

где dn - постоянная составляющая, соответствующая расстоянию до среднего плана передаваемой сцены;

± Ad - переменная составляющая, соответствующая глубине передаваемой сцены.

Глубина передаваемой сцены определяется глубиной резкости, которую может обеспечивать ТВ камера при данных условиях. При этом наиболее резким является средний план передаваемой сцены, на который и производится настройка камеры при помощи органов фокусировки, Таким образом, при синтезе объемного изображения средний план должен находиться а плоскости экрана, на которую аккомодируется глаз наблюдателя, т.е. предметы среднего плана должны иметь нулевую диспаратность. При использовании для синтеза изображения сигнала полной диспаратности d этого не происходит, поскольку в плоскости экрана воспроизводится бесконечно удаленный задний план, имеющий нулевую диспаратность. Это, в свою очередь, вызывает большой разрыв между аккомодацией и конвергенцией глаз наблюдателя, приводящий к сильному утомлению. Избавиться от этого недостатка можно путем вычитания из полной диспаратности d постоянной составляющей dn. При этом диспаратность dn может быть вычислена по выражению (1), в котором могут быть представлены напряжения, пропорциональные f и В которые снимаются с датчиков обратной связи системы управления масштабированием и фокусировкой второй ТВ камеры 2. Напряжения, пропорциональные f и В, снимаются соответственно с выходов второй ТВ камеры 2 и

поступают на первый 5 и рторой 6 АЦП. где преобразуются в цифровую форму. Далее сигнал Y подвергается функциональному преобразованию при помощи таблицы функции 1 /Y, записанной в блок 8. Затем сигнал

умножается на f и В и после цифро-аналогового преобразования вычитается из полного сигнала диспаратности.

Таким образом, окончательное выражение для сигнала диспаратности, получаемого при помощи предлагаемого устройства, имеет вид

Ad

f В f В

(2)

где Y0 - расстояние до среднего плана передаваемой сцены.

Описанные выше операции выполняются в соответствии со структурной схемой.

вначале выделяются вертикальные перепады ярь-огти видеосигналов левого и правого изобрг. ений при помощи дифференциаторов 3 (фиг.2а) и А (фиг.26). Затем в блоке 7 рцычисления диспаратности происходит выделения сигнала, пропорционального диспаратности, путем, например, установления RS-триггегра с блока 7 в состояние 1 перепадом яркости левого изображения и сбросом в состояние О перепадом яркости

правого изображения (фиг,2в). Длительность полученных импульсов равна диспаратности, а низкочастотная фильтрация позволяет выделить сигнал, пропорциональный полной диспаратности d (фиг,2г).

Сигнал полной диспаратности имеет форму короткого импульса, амплитуда которого пропорциональна диспаратности d, а длительность равна длительности яркостного перепада правого изображения, Этот сигнал получается путем подключения отфильтрованного импульса на выход блока 7 Е1ычисления диспаратности в момент прихода яркостного перепада правого изображения.

Параллельно происходит вычисление

постоянной составляющей диспаратности dn (фиг.26). Для этого с второго входа второй ТВ камеры 1 снимается сигнал, пропорциональный удаленности среднего плана Y0, на

который производится фокуса .ч С третьего выхода второй ТВ камеры 2 снимается сигнал, пропорциональный фокуо.ому расстоянию вариообъектива в данный момент. Оба сигнала поступают на первые вхо- ды первого 5 и второго 6 АЦП и преобразуются в цифровую форму, Затем сигнал Y подвергается функциональному преобразованию при помощи блока 8, в котором записана таблица функции 1/Y. Вы- ходной сигнал с блока 0 перемножается с сигналом f, поступающим на второй вход первого блока 10 умножения. Выходной сигнал блока 10 умножается на постоянный коэффициент, пропорциональный базису съемки В. Сигнал с выхода второго блока 12 умножения преобразуется в аналоговый с помощью ЦАП 11 и поступает на второй вход блока 9 вычитания, ня первый вход которого поступает сигнал полной диспа- ратности d, На выходе блока 9 вычитания получается переменная составляющая сигнала диспаратности (фиг.2е).

Таким образом, на первом выходе устройства присутствует сигнал правого изо- бражения стереопары, а на втором его выходе - двуполярный сигнал, равный диспаратности вертикальных границ сигналов стереопары, который позволяет синтезировать левое изображение стереопары с минимальным разрывом между конвергенцией и аккомодацией, расположенное в предэкранном и зазкранном пространствах.

Формула изобретения

Устройство формирования сигналов стереопары, содержащее первую и вторую

I В

пидк. . к г

НИЯ r- CngpcH

Т8 кэмеры подключен к и ния диспаратное

телевизионные В) камеры, выход первой г -Увый дифференциатор г iv еду блока яычисле- ; первый выход второй в,эрой дифференциатор ,-му v ,оду блока вычисле- - отличающееся ем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования двух полярного сигнала диспаратности. введены постоянный запоминающий блок(ПЗБ), блок вычитания, . ервый и второй блоки умножения, первой и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП), цифроанало- говые преобразователи (ЦАП), причем второй выход второй ТВ камеры соединен с первым входом первого АЦП, выход которого через постоянный запоминающий блок соединен с первым входом первого блок умножения, выход которого подключен к первому входу второго блока умножения, третий выход второй ТВ камеры подключен к первому входу второго АЦП, выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, выход блока вычисления диспаратности подключен к первому входу блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, первый вход которого соединен с выходом второго блока умножения, вторые входы ЦАП, первого и второго АЦП являются входами для сигнала дискретизации, а второй вход второго блока умножения - входом для цифрового кода стереоскопического базиса, причем выходы первой ТВ камеры и блока вычитания являются соответственно первым и вторым выходами устройства

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в вещательных и прикладных стереотелевизионных системах для анализа объемного изображения путем получения информации о глубине передаваемой сцены Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем формирования двухполярного сигнала диспаратности Видеосигнал с выхода телевизионных камер 1 и 2 подается на дифференциаторы 3 и 4 в результате чего выделяются вертикальные перепады яркости При помощи блока 7 вычисляется диспаратность перепадов яркости правого изображения относительно левого. Одновременно вычисляется диспаратность. соответствующая среднему плану снимаемой сцены, для чего с выходов камеры 2 снимаются напряжения, пропорциональные положению органов фокусировки и масштабирования С помощью постоянного запоминающего блока 8 блоков 10 и 12 умножения цифровые значения фокусировки и масштабирования преобразуются в сигнал коррекции, который обеспечивает формирование на выходе блока 9 вычитания двух- полярного сигнала диспэратности 2 ил (Л С

LI

выход

выход

Но

Фиг.1

IT

8

и

и

-jrL

I

h

Фиг. 2