Устройство формирования сигнала объемного изображения Советский патент 1991 года по МПК H04N13/00 

г:-:

D.:3n

KU-i- } 17О-О i

j

,

J

ri

IJ тЬн

I

I

1

L

}-- i(il IT

i- г: it - J,

-1

fi-

lf -7

,ib-m-:.

-, d - /- / J.A /

О i

I

I

1

L

i(il IT

г: it - J,

-1,-р

fi- Tf/T

lf -7 , - Т, J

m-:.

т

CD 00 00

-U ел

со

пары, которые преобразуются в цифровую форму и запоминаются, запомненная

информация считывается и сравнивается, b ил.

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в вещательных и прикладных стереотелевизионных системах для анализа ооъем- ного изображения путем получения информации о глубине передаваемой сцены. Цель изобретения - повышение точности формирования сигнала объемного изображения. Устройство формирования сигнспа объемного изг-бражения содержит первую и вторую передающие телевизионные камеры 1, 2 (ПТК), аналого- цифоовой преобразователь 3 (АЦП), пер- зыи запоминающий олок на строку (ЗЬ), синхрогенератор 5, счетчик 6 столбцов, делитель 7 на два, первый и второй фильтры 8. 9 высокой частоты (ФВи), второй запоминающий блок 10 на строку (ЗЬ), первый формирователь 11 импульсов, второй формирователь 1 /мпульсов (ФИ), регистр 13, сумматор 4, первый формирователь 15 адреса записи, первый запоминающий блок 16 координат, формирователи 17 адреса считывания, блок 18 сравнения, второй формирователь 19 адреса записи, второй запоминающий блок 20 координат. При синхронном сканировании изображений стереопары на выходах первой и второй ПТК 1, 2 формируются сигналы левой и правой стереоU5 (Л

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

Цель изобретения - повышение точности формирования сигнала объемного изображения.

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

Устройство содержит первую телевизионную камеру 1, вторую телевизионную камеру 2, АЦП 3, первый ЗБ на строку Ц, синхрогенератор 5, счетчик 6 столбцов, лелитель 7 на 2, первый ФВЧ 8, второй ФВЧ 9. второй ЗБ 10, первый формирователь 11 импульсов, второй формирователь 12 импульсов, регистр 13, сумматор 1, певый формирователь 15 адреса записи, первый запоминающий блок 16 координат, формирователь 17 адреса считывания, блок 18 сравнения, второй формирователь 19 адреса записи, второй ЗБ 20 координат.

Работа устройства происходит следующим образом.

В процессе синхронного сканирования изображений стереопары, формируемых на мишенях передающих телевизионных трубок первой и второй передающих телевизионных камер, выделяются информативные элементы обоих изображений (контрастные перепады яркости) . Затем происходит идентификация информативных элементов, т.е. нахождение одинаковых перепадов, соответствующих одним и тем же элементам текстуры обоих изображений. Следующим этапом является нахождение параллакса информативных элементов, т.е. нахождение относительного смещения одноименных элементов текстуры в направлении оси X, вызванного различным удалением предметов передаваемой сцены от телевизионных камер.

5

5

5

0

5

0

5

В результате на первом выходе устройства будет присутствовать цифровой видеосигнал от первой телевизионной передающей камеры, а на втором выходе устройства - цифровой сигнал, соответствующий параллаксу информативных элементов правого изображения стереопары. Полученные сигналы могут быть переданы в цифровой или аналоговой форме по каналу связи. При этом на приемном конце может быть синтезировано полноценное объемное изображение, в котором линейному экранному параллаксу Р9 соответствует кажущаяся дальность предмета D, определяющаяся выражением

D bL}/b-P9;

где b - стереоскопический базис съемки, равный расстоянию между оптическими осями ТВ камер; Ь 3 - Расстояние от наблюдателя

до экрана;

Р, - экранный параллакс. При этом вычисление величины параллакса только для информативных элементов изображения оправдано, поскольку элементы изображения, соответствующие равномерному фону.невозможно идентифицировать. Однако эти элементы также имеют параллакс, который может быть вычислен путем интерполяции непосредственно в приемном устройстве. Этим достигается устранение избыточности сигнала пространственной глубины.

I

При формировании стереопары ТВ камерами с параллельными оптическими осями элементы изображения будут иметь параллакс только одного знака, например положительного, что определяет возможность реализации устройства. В левом изображении стереопары могут присутствовать информативные элементы, которых нет в правом изображении. Это обусловлено разрывами непрерывности рельефа в ближней зоне из-за перекрытия одних предметов другими и означает невозможность идентификации информативных элементов. В предлагаемом устройстве указанный

s1

эффект преодолевается путем оЬнаруже ния непарных информативных элементов и интерполяции за счет повторения прдыдущего отсчета.

Указанные операции выполняются в соответствии со структурной схемой Вначале происходит выделение информативных элементов, для чего с помощью ФВЧ 8 и 9 выделяются высшие гармоники строчной частоты, чем достигается выделение контрастных перепадов яркости в направлении оси X. Затем при

помощи формирователей 11 и 12 импульсов выделенным сигналам придается форма коротких прямоугольных импульсов с уровнем ТТЛ и длительностью, равной длительности одного элемента изображения.

Затем с целью идентификации одноименных информативных элементов их координаты X записываются в одноименные ячейки первого и второго ЗБ 16. и 20 координат. С этой целью импульсы с выходов формирователей 11 и 12 подаются на входы первого и второго ФАЗ 15 и 19, которые представляют собой двоичные счетчики, тактируемые импульсами строк, которые поданы на их вторые входы. Приходящие на ФАЗ 15 и 19 импульсы изображения инкре- ментируют их (увеличивают состояние на 1) и воздействуют на входы записи первого и второго ЗБ 16 и 20 координат.

Таким образом, пришедшие в разное время (обусловленное параллаксом) импульсы записывают свои координаты в одноименные ячейки ЗБ координат. Код координаты при этом вырабатывается счетчиком 6 столбцов, на вход которого поданы импульсы дискретизации с частотой .5 МГц. Работа счетчика 6 синхронизируется импульсами строк, поданными на первый вход. Код координаты X подается на информационные входы ЗБ 16 и 20 координат. I

Одновременно с записью координат информативных элементов производится запись изображения от первой ТВ камеры 1, преобразованного в цифровую форму по полному стандарту при помощи АЦП 3, в первый ЗБ на строку. Адрес записи при этом подается на первый вход ЗБ (, а импульсы записи - на второй вход ЗБ . При этом во второй ЗБ 10 на строку записывается контурное изображение от первой

ТВ камеры 1 , получаемое с выхода пер10

5

20

5

0

вого формирователя 11 (фиг. 2).

Период работы устройства составляет 2 строки. С приходом первого строчного синхроимпульса (фиг. ) делитель 7 на 2 переходит в единичное состояние. При этом происходят адресация и запись в первые секции первого и второго ЗБ 16 и 20 координат. С приходом второго строчного синхроимпульса делитель 7 на 2 переходит в нулевое состояние. При этом происходит адресация и запись во вторые секции первого и второго ЗБ 16 и 20 координат. В это же время из первых секций первого и второго ЗБ 16 и 20 координат происходит считывание координат информативных элементов первых строк левого и правого изображений. Считывание достигается тем, что первый и второй ЗБ k и 10 на строку работают в режиме Считывание - Модификация - Запись, т.е. перед тем, как в ЗБ и 10 записана вторая строка на выходах ЗБ k и 10 появляется информация об элементах, первой строки,

Эта информация с выхода второго ЗБ 10 на строку воздействует на первый вход формирователя 17 адреса считывания, инкрементируя его, на четвертые входы первого и второго ЗБ 16 и 20 координат, разрешая считывание, и на второй вход регистра 13, разрешая запись в регистр 13. При этом счи- 5 тайные по одноименному адресу из ЗБ 16 и 20 координаты информативных элементов первых строк левого и правого изображений поступают соответственно на инвертирующий (первый) и неинвертирующий (второй) входы сумматора 1. Вычисленная разность координат X, численно равная параллаксу Р, записывается в регистр 13. Тамим образом, при появлении на первом выходе устройства сигнала яркости информативного элемента на выходе 2 устройства появляется информация о его параллаксе.

Схема 18 сравнения работает следующим образом.

При равном количестве информативных элементов в строках левого и правого изображений по окончании строки на выходе схемы 18 сравнения появляется сигнал 1, разрешающей прохождение следующего импульса строк на вход 1 делителя 7 на 2. При поступлении следующего импульса состояние вы0

5

0

5

хода делителя 7 на 2 меняется на противоположное. В случае неравенства количества информативных элементов в строках левого и правого изображений по окончании строки на выходе схемы 18 сравнения будет сигнал О, запрещающий прохождение следующего импульса строк на вход 1 делителя 7 на 2. Состояние выхода делителя не изменяется (фиг. k). При этом запись производится в те же секции, в которые были записаны строки с разным количеством информативных элементов, до тех пор, пока не появляются строки с равным количеством элементов. Считывание производится из секций, в которые до этого были записаны строки с равным количеством элементов. Таким образом достигается устранение ошибки путем повторения предыдущего отсчета.

Формула изобретения

Устройство формирования сигнала объемного изображения, содержащее первую и вторую телевизионные (ТВ) камеры, выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго фильтров высокой частоты (ФВЧ).отличающееся тем, что, с целью повышения точности фор мирования сигнала параллакса высокотекстурных изображений, введены синх рогенератор, первый запоминающий бло на строку, второй запоминающий блок (ЗБ) на строку, первый формирователь импульсов, второй формирователь импульсов, первый-ЗБ координат, второй ЗБ координат, первый формирователь адреса записи, второй формирователь адреса записи, формирователь адреса считывания, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок сравнения, сумматор, делитель на 2, счетчик столбцов, регистр, при этом первые входы первой и второй ТВ камер соединены с первым выходом синхрогене

5

0

5 п 5

0

ратора, вторые входы первой и второй ТВ камер соединены с первым входом делителя на 2, с вторыми входами первого и второго формирователей адреса записи, вторым входом формирователя адреса считывания, первым входом счетчика столбцов и вторым выходом синхрогенератора, причем третий выход синхрогенератора соединен с вторыми входами первого и второго ЗБ на строку и с вторым входом счетчика столбцов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго ЗБ на строку и третьими входами первого и второго ЗБ координат, выход делителя на 2 соединен с пятыми входами первого и второго ЗБ координат, вторым входом регистра и выходом второго ЗБ на строку, третий вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, вторым входом второго ЗБ координат и первым входом второго формирователя адреса записи, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и первым входом второго ЗБ координат, при этом первый вход первого ЗБ координат соединен с выходом первого формирователя адреса записи и первым входом схемы сравнения,выход которой соединен с вторым входом делителя на 2, первый выход первого формирователя адреса записи соединен с вторым входом первого ЗБ координат и выходом второго формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом второго ФВЧ, вход первого формирователя импульсов соединен с выходом первого ФВЧ, выход АЦП соединен с третьим входом первого ЗБ на строку, выход которого является первым выходом устройства, выходы первого и второго ЗБ координат подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с первым входом регистра, выход которого является вторым выходом устройства.

Гиг. 2

V

Первый выход устройства

Второй выход устройства

I строка

Фиг. 3 2 строка

3 стро

гп 1-1П П

ИУУ

мщ

п

я

Запись в первые сек ции, считы вание из вторых

i

Запись во вторые сек-1 ции, считывание из первых

i

#.Г. 4

3 строка

П

Г

i

а

Запись в первые секции, считывание из вторых