Устройство формирования сигнала для коррекции искажений телевизионного изображения Советский патент 1991 года по МПК H04N5/14 

Изобретение относится к телевидению, может быть использовано в вещательном и прикладном телевидении в составе систем автоматической коррекции искажений телевизионного (ТВ) изображения в реальном масштабе времени и является дополнительным к авт. ев, № 1109945.

Цель изобретения - адаптация в реальном масштабе времени параметров корректирующего сигнала.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство формирования сигнала для коррекции ТВ изображения содержит датчик 1 видеосигнала, тест-таблицу 2, блок 3 вычитания, формирователь 4 модуля сигнала, перемножитель 5 и интегратор 6, процессор 7, блок 8 памяти, блок 9 весового суммирования, генератор 10 эталонного сигнала, генератор 11 весового сигнала, синхронизатор 12. генератор 13 ортогональных сигналов, датчик 14 фокуса датчик 15 масштаба и датчик 16 диафрагмы коммутатор 17. аналого-цифровой преобразователь 18. регистр 19 опроса датчиков Выход адреса и выход данных процессора 7 соединены соответственно с входом адреса и вхо дом информации регистра 19 опроса датчиков, вторым выходом подключенного к входу управления коммутатора 17

Устройство работает в трех режимах Оптимизация. Идентификация и Адаптация, задаваемых оператором нажатием соответствующей кнопки на пульте управления процессора 7 В режиме Оптимизация производится автоматически поиск оптимальных значений вектора параметров г- (у) (у)}. корректирующих CHI налов при фиксированном векторе состояния у - F, 6, f - const оптического входа датчика 1 видеосигнала путем минимизации интег ральной оценки за кадровый период взвешенного модуля разности эталонного и формируемого датчиком 1 сигналов изображений с использованием численных методов нелинейного программ и р о Е а н и я Составляющими с вектора с являются сигналы управления весовыми коэффициентами ортогональных сигналов в виде взвешенной суммы которых формируется корректирующий сигнал

Работа устройства в режиме Оптимизация происходит следующим образом. Датчик 1 видеосигнала при фиксированных характеристиках F 0 и f считывает оптическое эталонное изображение с тест-таблицы 2. На сигнальном выходе датчика 1 видеосигнала формируется искаженный видеосигнал В качестве датчика 1 видеосигнала может быть использована передающая ТВ камера любого типа с вариообъективом. в том числе один из цветоделенных каналов цветной ТВ камеры. Для коррекции искажений к управляющему входу (усилителем отклоняющей системы, управляемым формирующим видеоусилителем) датчика 1 видеосигнала по сигнальной шине подаются сигналы для коррекции искажений ТВ

0 изображения с выходов блока 9 весового суммирования. Каждый отдельный сигнал для коррекции искажений представляет собрй взвешенную сумму ортогональных сигналов, определен5 ных на поле растра и синхронных с ТВ разверткой Поэтому для формирования корректирующих сигналов по сигнальной шине поступает на второй вход блока 9 весового суммирования набор (система) орто0 тональных сигналов с выхода генератора 6 ортогональных сигналов а на его первый вход подаются по шине данных с выхода блока 8 памяти сигналы управления весовыми коэффициентами ортогональных сигна5 лов в виде двоичных кодов Синхронное с ГВ разверткой формирование ортоюналь, ны сигналов обеспечивается подачей адресного сигнала в виде двоичного кода с первого выхода синхронизатора 12 на

0 управляющий вход генератора 13 ортогональных сигналов. Перед началом формирования сигналов для коррекции искажении ГВ изображения на выходе данных процессора 7 устанавливают начальные значения

5 сигналов управления весовыми коэффициентами ортогональны : сигналов для каждого из формируемых корректирующих сигналов Эти начальные значения сигналов управления подаются по шине данных в ви0 де двоичных кодов на информационный вход блока 8 памяти и записываются в его соответствующие регистры по адресу приходящему по шине адреса в виде двоичного кода с выхода адреса процессора 7 на ад5 ресный вход блока 8 памяти Вследствие этого на выходе блока весового суммирования формируются сигналы для коррекции искажений ТВ изображения в виде первоначально взвешенных сумм

0 ортогональных сигналов. Эти сигналы воздействуют на цепи управления датчика 1 видеосигнала, на сигнальном выходе которого формируется первоначально корректированный видеосигнал

5 от оптического эталонного изображения. Далее видеосигнал подается на первый вход блока 3 вычитания, а на второй вход - сигнал с выхода генератора 10 эталонного (неискаженного) сигнала В цветных ТВ камерах в качестве эталонного сигнала может

служить видеосигнал на выходе предварительно настроенного по указанному способу яркостного канала, На выходе блока 3 вычитания формируется разностный сигнал, который подается на вход формирова- теля 4 модуля сигнала, на выходе которого получается сигнал ошибки, представляющий собой модуль разности текущих значений первоначально корректированного видеосигнала и электрического эталонного сигнала. Сигнал ошибки характеризует распределение по полю растра всех видов ТВ искажений в первоначально корректированном видеосигнале, а следовательно, и качество (точность) формирова- ния первоначально сформированного сигнала для коррекции искажений. Сигнал ошибки с выхода формирователя 4 модуля сигнала подается на первый вход перемножителя 5, на второй вход которого поступа- ет весовой сигнал с выхода генератора 11 весового сигнала. Форма весового сигнала определяет требуемую точность коррекции искажений по полю растра На выходе перемножителя 5 формируется взвешенный по полю растра сигнал ошибки который пода ется на вход интегратора 6 со сбросом, на управляющий вход которого подается кадровый гасящий импульс с второго выхода синхронизатора 12 Для измери- тельных ТВ систем и систем формирования высокого качества ТВ изображения задается одинаковая точность коррекции искажений по полю растра В этом случае весовой сигнал постоянен и генератор 11 весового сигнала, а дакже перемножитель 5 могут быть исключены из состава устройства Интегратор б формирует в двоичном коде в конце прямого хода кадровой развертки значение интегральной оценки р которое однозначно определяет качество коррекции искажений видеосигнала и, следовательно. точность формирования сигналов для коррекции. Двоичный код интегральной оценки поступает во время кадрового гасящего им- пульса на вход данных процессора 7, при этом ьа управляющий вход процессора 7 поступает за- держанный кадровый гасящий импульс с третьего выхода синхронизатора 12. После этого процессор 7 изменяет по заданной программой оптимизации на своем выходе данных значения сигналов управления весовыми коэффициентами ортогональных сигналов относительно их предшествующих значений. Эти измененные сигналы управления прикладываются через блок 8 памяти к первому входу блока 9 весового суммирования, на выходе которого формируются измененные сигналы для

коррекции искажения ТВ изображения ко торые подаются на управляющий вход датчика 1 видеосигнала. Нч выходе датчика 1 видеосигнала формируется вновь корректи рованный видеосигнал, текущие значения которого вновь сравниваются с текущими значениями электрического эталонного сигнала, аналогично как и для первоначально корректированного видеосигнала. На выходе интегратора б вновь формируется отсчет интегральной оценки р. который определяет качество формирования сигналов для коррекции искажений ТВ изображения при измененном значении сигналов управления весовыми коэффициентами ортогональных сигналов которые вновь записываются, как и значение интегральной оценки, в процессор 7. Таким образом в памяти процессора 7 записываются от кадра к кадру отсчеты интегральной оценки и соответствующие им отсчеты значений сигналов управления весовыми коэффициентами ортогональных сигналов. Процессор 7 вычисляет по этим значениям оптимальные значения ifj каждого из сигналов управления при которых достигается минимум оценки/о используя один из алгоритмов численной оптимизации например метод интерполяции плряГкппи целевой функции р. Вычисленные опшмсннные значения сигналов управления весовыми коэффициентами ортогональных сигналов записываются в процессоре 7 и в соответствующие регистры блока 8 памяти. С помощью этих сигналов управления на выходе блока 9 весового суммирования формируются оптимальные при фиксированном значении у характеристик оптического входа датчика 1 видеосигнала корректирующие сигналы которые воздействуют на видеосигнал через соответствующие цепи управления датчиком 1 видеосигнала. Сигналы для коррекции искажений видеосигналов цветоделенных каналов камер цветного телевидения формируются аналогично, с той лишь разницей, что s этим случае в качестве электрического эталонного сигнала используется скорректированный видеосигнал скоростного канала от оптического эталонного изображения. Это позволяет минимизировать взаимные искажения цветоделенных каналов одни относительно других. В режиме Идентификация производится оценка параметров а модели для адаптации параметров корректирующих сигналов Cfyj (у) ул (у), j 1 ,п к текущим значениям вектора состояния оптической системы датчика 1 видеосигнала. В этом режиме устройство работает в интерактивном

режиме. Оценка параметров модели адаптации производится в процессе самообучения устройства формирования сигнала для коррекции искажений ТВ изображения рекуррентным методом наименьших квадратов (МНК), реализованным программой Идентификация. При этом в качестве начального приближения принимается fi (0) 0; Р(0) - 1 с. где 0 - нулевой вектор параметров, J - единичная матрица. Ј - большое число такое, чтобы число 1/ Ј не было нулем процессора 7. На первом шаге самообучения k 1 устанавливаются характеристики оптического входа датчика 1 видеосигнала у(1) F(1), 0(1), f(1) и соответствующего им размера тест-таблица 2. После чего нажимается оператором кнопка Идентификация. В результате инициализируется к работе программ Идентификация и загорается светодиод Идентификация Входными данными для программы являются вектор состояния у(1) оптической системы и динамический вектор параметров корректирующих сигналов у(1) а (1) - а0п. где п (1) - оптимальный вектор параметров корректирующих сигналов оптимальный при фиксированных значениях оптического входа, например F - 100 мм, 0 5.6 f 4м Вектор a. Mj получается путем оптимизации параметров корректирующих сигналов при у(1), проводимой с помощью программы Оптимизация, работа которой изложена ранее. Рассчитывается вектор (Zg (1) u(1)- 7оп, который записывается в процессор 7 С помощью регистра 19 опроса датчиков производится запрос значений составляющих F(1) 0(1) вектора у(1) текущего состояния оптической системы, которое поступает на вход данных процессора 7 и запоминается нам. Для этого в соответствии с программой Идентификация назначается процессором 7 по окончании кадрового гасящего импульса на МА в виде двоичного кода адрес общения с датчиками фокуса 14, масштаба 15 и диафрагмы 16, на выходе которых формируются напряжения, ппопооциональные фокусировке (f(1), масштабу F(1) и относительному отверстию 0(1) вариообъектива датчика 1 видеосигнала соответственно. На выходе данных процессора 7 устанавливается позиционный двоичный код управления коммутатором 17, который записывается в регистр 19 опроса датчиков импульсом записи с выхода управления процессора 7 и открывает по управляющему входу коммутатор 17. При этом напряжение с запрашиваемого датчика состояния (14. 15 или 16) оптической системы подается на

аналоговый вход аналого-цифрового преобразователя 18, который в двоичном коде формирует значения состоящих у1(1), подаваемых на вход данных процессора 7 в момент прихода импульса чтения с первого выхода регистра 19 опроса датчиков. Значение вектора состояния у(1) записывается в процессор 7. На основании данных Од (1) и у (1) процессдром 7 производится оценка параметров) (1), j 1,п модели адаптации (4). Эта оценка записывается . По окончании расчетов светодиод Идентификация гаснет. На втором шаге самообучения устанавливается

5 оператором новая совокупность у(2) F(2), 0(2), f(2) характеристик оптического входа датчика 1 видеосигнала и соответствующего размера, на соответствующем расстоянии от оптического входа датчика 1 видеосигна0 ла тест-таблица 2. Производится оптимизация параметров а (2) корректирующих сигналов при новом установленном значении вектора у(2) состояния оптической системы датчика 1 видеосигнала, аналогич5 но, как на первом шаге самообучения. Рассчитывается у(2) и считывается текущий вектор состояния «(2). На основании этих данных уточняется оценка на втором шаге самообучения. На k+1 m ша0 ге самообучения оценки являются достоверными. На этом режим Идентификация заканчивается. Вектор оценкиД (т) хранится в процессоре 7 и используется в режиме Адаптация при замене оптимальных кор5 ректирующих сигналов в соответствии с текущим значением у состояния оптической системы датчика 1 видеосигнала в процессе его эксплуатации (передачи ТВ изображения), Для этого по окончании кадрового га0 сящего импульса производится опрос датчиков фокуса 14, масштаба 15 и диафрагмы 17. Поступаемые синхронно с ТВ разверткой на вход данных процессора 7 значения используются для расчета оптимального для данной совокупности у вектора параметров корректирующих сигналов:

«I (У) ion + / (m) 9/ (у), j 1 .п.

Значения сигналов управления а (у) записываются в блок 8 памяти. С помощью этих сигналов управления, скорректированных с учетом реальных условий передачи, форми- с руются на выходе блока 9 весового суммирования сигналы для коррекции искажений ТВ изображения, которые компенсируют в реальном масштабе времени искажения, вносимые вариообъективом при изменении его характеристик F, 0 и f. Параметры опти5

ческой системы датчика 1 видеосигнала очень медленно изменяются во времени, например за счет ее старения,,Для учета этого неконтролируемого фактора произво- дится ремя от времени уточнение параметров Д (т) модели адаптации в режиме Идентификация, Для этого в качестве начальных значений принимается pj(0) Д (т), Р(0) Р(т).

Формула изобретения Устройство формирования сигнала для коррекции искажений телевизионного изображения по авт. св. N 1109945, отличающееся тем, что. с целью адаптации в реальном масштабе времени параметров корректирующего сигнала, введены датчик фокуса, датчик масштаба, датчик диафраг

мы. коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и регистр опроса датчиков, входы управления, информации и адреса которого подключены к выходу управления, первому и второму выходам процессора соответственно, вход данных которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, подключенного аналоговым входом к выходу коммутатора, а синх- ровходом - к первому выходу регистра опроса датчиков, второй выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, подключенного тремя сигнальными входами к выходам датчиков фокуса, масштаба и диафрагмы соответственно, входы которых соединены с первым, вторым и третьим выходами датчика видеосигнала соответственно

Изобретение относится к телевидению Цель изобретения - адаптация в реальном масштабе времени параметров корректирующего сигнала. Устройство формирования сигнала для коррекции искажений телевизионного изображения содержит датчик 1 видеосигнала, тест таблицу 2. блок 3 вычитания формирователь 4 модуля сигнала, пе ремножитель 5 интегратор 6 процессор 7 блок 8 памяти блок 9 весового суммирова ния, генератор 10 эталонного сигнала генератор 11 весового сигнала синхронизатор 12 и генератор 13 ортогональных сигналов Цель достигается введением датчика 14 фокуса датчика 13 масштаба датчика 16 диафрагмы, комг утатора 17, аналого-цифрового преобразователя 18 регистра 19 опроса датчиков. Устройство реализует модель автоматической адаптации с идентификацией параметров этой модели реку- рентным методом наименьших квадратов во время самообучения а также наблюдение за условиями передачи и пересчет в соответствии с этими наблюдениями векто ра параметров регулирования в реальном масштабе времени 1 ил СО с о со 00 -N ел ю