Устройство для автоматической компенсации неравномерности фона видеосигнала Советский патент 1982 года по МПК H04N5/14 H04N7/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ФОНА ВИДЕОСИГНАЛА

1

Изобретение относится к. устройствам компенсации неравномерности фона видеосигнала и может быть использовано в телевидении, радиолокации, дефектоскопии, и в измерительной технике.

По основному авт. св. № 794771 известно устройство,содержащее поспедоватепьно соединенные синхронизатор, Первый блок памяти, интерполятор, блок введения корректирующего сигнала, первйй блок сравне.-гая, реверсивный счетчик, второй блок сравнения, второй блок памяти, первый сумматор, третий блок сравнения, генератор приращения корректирук шего сигнала и второй сумматор, выход которого подключен ко второму входу перпервого блока памяти, ко второму входу синхронизатора подключен датчик видеосигнала, эыход которого соединен со вторым входом блока введения корректирук шего сигнала, а второй вход первого блока сравнения соединен с выходом формирователя опорного напряжения, ко второму входу второго блока сравнения подкшочен формирователь пороговых уровней, второй выход которого соединен со вторым входом третьего блока сравнения, причем второй выход третьего блока сравнения соединен со вторым входом второго блока памяти, третий вход которого подключен к выходу первого сумматора второй вход которого соединен со вторым выходом второго.блока сравнения, кроме того, четвертый вход второго блока памяти подключен к первому выходу синхронизатора, третий выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика, установочный вход которого подключен к четвертому выходу синхронизатора , второй выход первого блока памяти соединен со вторым входом второго сумматора. Данное устройство позволяет с высокой точностью автом атически компенсировать неравномерность фона иидеосигнапа от различных датчиков.

Недостатком известного устройства $галяется невозможность автоматического контроля исходной неравномерности 392 фона видеосигнала до её компенсации. На практаке же часто необходимо обеспечить автоматический контроль качества работы датчиков видеосигнала, например, при их отбраковке путем измерения искажений, вносимых датчиками при преобразовании ими информации в видеосигнал. Одним из видов таких искажений является неравномерность фона видеосигнала, которая в настоящее время измеряется осциллографическим способом. Цель изобретения - обеспечение автоматической регистрации характеристик не равномерности фона видеосигнала. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматической ком пенсации неравномерности фона видеосигнала введены четвертый, пятый и шестой блоки сравнения, регистр минимального отсчета и регистр максимального отсчета, входы которых подключены ко второму выходу первого блока памяти, последовательно соединенные первый элемент И, регистр адреса минимального отсчета и блок регистрации, послецовательно соединенные второй элемент И и регистр адрюса максимального отсчета, выход которого подкшочен ко второму входу блока регистрации, третий сумматор, первый вход которого соединен с вы выходом регистра минимального отсчета второй вход - с выходом регистра максимального отсчета, а выход - с третьим входом блока регистрации, последователь но соединенные триггер и блок видеокрнт рольного устройства, вход синхронизации которого подключен к первым входам син хронизации регистров минима.льного и ма симального отсчетов, ко входу синхронизации блока регистрации и ко второму выходу синхронизатора, последовательно соединенные регистр и четвертый сумматор, а также формирователь шкалы, вы ход которого подключен ко второму входу четвертого сумматора, выход которого соединен со вторым входом шестого блока сравнения и со входом регистра, вход синхронизации которого подключен к пятому выходу синхронизатора, четвер- тый выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И и с установочными входами регистра и триггера, выход первого элемента И под ключен ко второму входу синхронизации регистра минимального отсчета, выход которого соединен со вторым входом чет вертого блока сравнения, выход которого подключен ко второму входу первого эле мента И, выход второго элемента И сое инен со вторым входом синхронизашти егистра максимального отсчета, выход которого подключен ко второму входу пятого блока сравнения, выход которого соеинен со вторым входом второго элемена И, выход шестого блока сравнения одключен ко входу триггера, кроме того, ервый выход синхронизатора соединен с нформационными входами регистров адреса минимального и максимального отсчетов. На чертеже представлена структурная блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит синхронизатор 1, первый блок 2 памяти, интерполятор 3, блок 4 введения корректирующего сигнала, первый блок 5 сравнения, реверсивный счетчик 6, второй блок 7 сравнения, второй блок 8 памяти, пёрвь,1Й сумматор 9, третий блок 10 сравнения, генератор 11 приращения корректирующего сигнала, второй сумматор 12, датчик 13 видеосигнала, формирователь 14 пороговых уровней, формирователь 15 опорного на- пряжения, четвертый блок 16 сравнения, пятый блок 17 сравнения, шестой блок 18 сравнения, регистр 19 минимального отсчета, регистр 20 максимального отсчета, первый элемент И 21, регистр 22адреса минимального отсчета, блок 23регистрации, второй элемент И 24, регистр 25 адреса максимального отсчета, третий сумматор 26, триггер 27, блок 28 видеоконтрольного устройства, регистр 29, четвертый сумматор 30 и формирователь 31 шкалы. Предлагаемое устройство работает следуюш.им образом. Видеосигнал с выхода датчика 13 видеосигнала, развертывающего равномерно освещенный белый фон, подается на один вход блока 4 введения корректирующего сигнала. Для компенсации неравномерности фона видеосигнала на другой вход блока 4 введения корректирующего сигнала поступает с интерполятора 3 корректирующий сигнал, который вычитает- ся из видеосигнала для того, чтобы скорректированный видеосигнал на выходе блока 4 введения корректирующего сигнала имел постоянную амплитуду, равную уровню белого фона в видеосигнале. Скорректированный видеосигнал подается на один вход первого блока 5 сравнения, на другой вход которого с выхода формирователя 15 опорного напряжения поступает постоянное опорное напряжение,, уровень которого равен амплитуде видеосигнала от белого фона. Первый блок 5 сравнени я формирует бинарно-квантованный сиг нал. Если амппитуда скорректированнотхэ видеосигнапа превьппает уровень опор ного напряжения, то на выходе первого блока 5 сравнения формируется уровень логического нуля, в противном случае формируется уровень логической единицы Значение бинарно-квантованного сигнала определяет рес льтат компенсации неравномерности фона видеосигнала, а пледовательно, и направление изменения корректирующего сигнала в любой точке развертываемой области Корректирующий сигнал формируется только в опорных точках развертываемой области и хранится в цифрювом коде в ячейках первого блока 2 памяти, число которых рав но числу опорных точек. Для более точной оценки качества компенсации неравномерности фона в каждой опорной точке производится пространственно-временная обработка результатов компенсации (бянарно-квантованного сигнала) в пределах каждого из элементарных участков, на которые разбивается развертываемая область и в центре которых находятся опор ные точки. Эта обработка производится до тех пор, пока не будет с заданной достоверностью определено направление очередного шага изменения корректирующего сигнала для данной опорной точки. Для этого бинарно-квантованный сигнал поступает на управляющий вход реверсивного счетчика 6, а на его счетш 1й вход с выхода синхронизатора 1 подаются тактовые импульсы, частота которых определяет количество выборок, бинарно-квантованного сигнала в пределах элементарного участка вдоль строчного напряжения развертки.. В начале каждого элементарного участ ки вдоль строчного направления развертки на установочный вход реверсивного счетчика 6 поступают с выхода синхронизатора 1 импульсы начатьной установки, устананавливаюшие на выходе реверсивного счетчика 6 начальный средний код. Реверсивный счетчик 6 после началь ной установки суммирует или вычитает тактовые импупьсы в течение дтттельноста элементарного участка вдоль строки в зависимости от значения бинарно-квантованного сигнала в моменты прихода тактовых импульсов. Второй блок 7 сравнения в конце каждого элементарного участ ка в строчном направлении производит сравнение результата накоплеьшя выборок бинарно-квантованного сигнала, выраженного в цифровом коде, снижаемого с ре- версивного счетчика 6, с двумя порогами, выраженными в цифровых кодах-и поступающими с первого выхода формирователя 14 пороговых уровней. При превьпиении одного из порогов с первого выхода второго блока 7 сравнения форкшруется число +1 в прямом двоичном коде, либо число -1 в дополнительном двоичном коде в зависимости от тог-о, какой из двух порогов превышен, и, следовательно, применяется реиэние, что скорректированный сигнал выше опорного уровня или ниже его для данной строки данного элементарного участка. Число +1 или -1 поступает на один вход первого сумматора 9, на другюй вход которого с выхода второго блока 8 памяти с ячейки, соответствующей данному элементарному участку, подается в прямом двоичном коде число, отражающее результат накопления решений, принятых при анализе предыдущих строк данного элементарного участка. Результат суммирования с выхода первого сумматора 9 поступает на информационный вход второго блока 8 памяти и запи(завается импульсом превышения порога в ту ячейку второго 8 памяти, в которой формируется ре льтат накопления решений в направлении кадровой развертки для данного элементарного участка. При этом смена ячеек первого блока 2 памяти и второго блока 8 пам5гги осуществляется синхронно с разверткой путем подачи уПравляюш 1х сигналов с выхода синхронизатора 1 на адресные входы блоков 2 и 8 памяти. Кроме того, с выхода первого сумматора 9 результат накопления в кадровом направлении решений о значении скорректированного сигнала по строкам для данного элементарного участка, поступает на вход третьего блока 1О сравнения, где сравнивается с двумя порогами, выраженными в цифровых кодах и подаваемыми со второго выхода формирователя 14 пороговых уровней. При превышении одного иг. порогов с первого выхода третьего блока 1О сравнения поступает на вход генератора 11 приращений корректирующего сигнала импульс превышения порога. При этом генератор 11 приращения корректирующего сигнапа формирует число +1 в прямом двоичном коде либо чиспо -1 в дополнительном двоичном кое в зависимости от того, какой из двух орогов превышен. Таким образом, приимается решение об изменении корректирующего сигнала на шаг в соответствущую для данной опорной точки сторону. 792 На втором выходе третьего блока 10 сравнения формируется начальный средний код, который подается на информационный вход второго блока 8 памяти и записывается в ячейку naMHTHj соответствующую тому элементарному участку, для которого произошло превышение порога. При этом подготавливается данная ячейка второго блока 8 памяти для анализа скорректированного сигнала в кадровом направлении в пределах данного эдементарного участка с применением измененного на шаг корректирующего сигнала. Число +1 или -1 с выхода генератора 11Приращения корректирующего сиг нала поступает на первый вход второго сумматора 12, на второй вход которого подается с соответствующей ячейки первого блока 2 памяти в цифровом коде ко ректирующий сигнал для данной опорной точки. Измененный на единицу корректирующий сигнал с выхода второго сумматора 12 записывается в данную ячейку первого блока 2 памяти. Как ранее указывалось, корректирующий сигнал формируется, лишь в опорных точках развертываемой области и хранится в цифровом коде в ячейках первого блока памяти. Для воспроизведевшя корректирующего сигнала в промежуточных точках используется интерполятор 3. Для этого с первого блока 2 памяти счи тываются корректирующие сигналы одновременно для четырех опорных точек, внутри которых расположен развертыва ющий луч. Считываемые такими группами - корректирующие сигналы подаются на вхо интерполятора 3. Интерполятор 3 форми- рует объединенный аналоговый корректи- рующий сигнал для каждой точки развертываемой области, который представляет собой взвещенную сумму корректирующих сигналов от четырех соседних опорных точек с весами, пропорциональными расстояниям от данной точки до этих опорных точек. Объединенный корректирующи сигнал поступает на вход блока 4 введе ния корректирующего сигнала, где вычитается из видеосигнала. Подобным образом предлагаемое устройство, как и известное производит фор мирование (калибровку) корректир ующег сигнала по видеосигналу от равномерно освещенного белого фона. Отсчеты сформированного корректирующего сигнала для опорных точек запоминаются и хранятся в двоичном коде в ячейках первог блока 2 памяти. Эти отсчеты исполбзую ся в дальнейшем при формировании объединенного корректирующего сигнала для автоматической компенсации неравномерности фона видеосигнала при передаче датчиком 13 видеосигнала видеоинформации до момента следующей калибровки корректирующего сигнала. В предлагаемом устройстве, кроме то го, предлагается использовать запомнен - кые отсчеты корректирующего сигнала для визуального контроля исходной неравномерности фона видеосигнала датчика 3, Для этого отсчеты корректирующего сигнала, считываемые на втором выходе первого блока 2 памяти в реальноммасштабе времени, поступают на первые входы регистров 19 и 20 минимального и максимального отсчетов, а также четвертого и пятого блоков 16 и 17 сравнения. В регистрах 19 и 2О минимального и максимального отсчетов записывается в двоичном коде отсчёт корректирующего сигнала для первой (начальной) опорной точки с приходом импульса записи, поступающим в начале кадровой развертки со второго выхода синхронизатора 1 на первые входы синхронизации регистров 19 и 2О минимального и максимального отсчетов. Этот отсчет подается с выходов регистров 19 и 2О, минимального и максимального отсчетов на вторые входы четвертого и пятого блоков 16, 17 сравнения соответственно. Четвертый и пятый блоки 16, 17 сравнения сравнивают отсчеты корректирующего сигнала для текущих опорных точек развертываемой области с отсчетом, корректирующего сигнала для начальной опорной точки. На выходе четвертого блока 16 сравнения формируется разрещающий сигнал только в том случае, если отсчет корректирующего сигнала для текущей опорной точки не превышает отсчета корректирующего сигнала для начальной опорной точки. Разрешающий сигнал с выхода четвертого блока 16 сравнения подается на ВХОД первого элемента И 21, на другой вход которого с выхода синхронизатора i поступают импульсы начальной установки в начале каждого элементарного участ-i ка вдоль строчного направления развертки. При наличии разрешающего сигнала на выходе четвертого блока 16 сравнения импульсы начальной установки поступают через первый элемент И 21 на второй вход синхронизации регистра 19 минимального отсчета и на вход регистра 22 адреса минимального отсчета. В результате в регистр 19 минимального от:счета записывается в двоичном коце бли жайший в направпенни развертки отсчет корректирующего сигнала, меньший oivсчета корректирующего сигнала для начальной опорной точки. При этом в регистр 22 адреса минимального отсчета записывается в двоичном коде адрес, соответствующий этому отсчету опорной точки в направлении строчной и кадровой разверток, так как на информационный вход этого регистра приходят коды адресов текущих опорных точек с выхода син хронизатора 1, В дальнейшем четвертый блок 16 сравнения производит аналогичным образом сравнение отсчета корректирующего сигнала, записанного IB регист 19 минимального отсчета, с отсчетами корректирующего сигнала для следующих текущих опорных точек. Таким образом, по окончании кадро- вой развертки в регистр 19 минимального отсчета записывается минимальный ртсчет корректирующего сигнала для всей развертываемой области, а в ре -Гистр 22 адреса минимального отсчета адрес, соответствующий этому отсчетуопорной точки в направлении строчкой и кадровой разверток. Аналогичным образом работают вместе пятый блок 17 сравнения, регистр 20 максимального отсчета, второй элемент И 24 и регистр 25 адреса максимального отсчета. Отличие состоит в том, что на выходе пятого блока 17 сравнения фо мируется разрешающий сигнал только в случае, если отсчет корректирующего сиг нала для текущей опорной точки превыша ет отсчет корректирующего сигнала для начальной опорной точки. В результате по окончании кадровой развертки в регистр 20 максимального отсчета записывается максимальный отсчет. корректирующего сигнала для всей разверты ваемой области, а в регистр 25-адреса максимального отсчета - адрес, соответствующий этому отсчету опорной, точки. Минимальный urnin максимальный Вгпа отсчеты корректирующего сигнала поступа ют на входы третьего сумматора 26. На вы ход третьего сумматор 2 6 формируется раз ность ,-e);|yj, .которая поступает на вход блока . 23 регистрации. В связи с тем, что на этапе калибровки корректирующего сигнала (получение отсчетов корректирующего сигнала) производится, по сути, аналого- цифровое преобразование с точностью до постоянной составляющей сигнала неравномерности фона видеосигна ла в опорных точках развертываемой рбласти, то разность Bmoi-В („характеризует размах сигнала неравномерности фона по полю изображения. Так как динамический диапазон корректирующего сигнапа согласован (равен) динамическому диапазону видеосигнала, то величина .т где N - число уровней квантования корректирующего сигнала, характеризует величину неравномерности фона видеосигнала в процентах. Блок 23 регистрации нормирует разность, В n,, по коэффициенту и индицирует величину неравномерности фоне видеосигнала 1 на табло. того, значение может записываться на любой другой носитель информации, используемый, например,дпя дат&нейшей машинной обработки. Помимо этого, на другие входы блока 23 регистрации поступают с выходов регистра 22 адреса минимального отсчета и регистра 25 адреса максимального отсчета коды адресов критических опорных точек, в которых достигается соответственно минимальное и максимальное значения сигнала неравномерности фона. В момент прихода импульса, записанного в начале кадровой развертки, с выхода синхронизатора 1 на вход синхронизации блока 23 регистрации этот блок преобразует двочиный код адресов критических опорных точек в десятичный и индицирует на табло номера этих точек вдоль строчной и кадровой разверток. Кроме того, эти данные могут записываться на любой другой носитель информации для машинной обработки, например для про-ведения критического сечения по полю изображения. Устройство -позволяет также производить автоматическое воспроизведение распределения неравномерности фона датчика 13 видеосигнала по полю изображения. Для этого импульсы начальной установки в начале каждого элементарного участка вдоль строчного направления развертки подаются на установочные входы регист- , ра 29 и триггеры 27. При этом в регистре 29 записы ется начальный нулевой код. Этот код с выхода регистра 29 по- ступает на первый вход четвертого сумматора ЗО, на другой вход которого подается с формирователя 31 шкашз код дискретизации распределения, определя юший (задающий) дискрет контролируемого распределения неравномерности фона видеосигнала. Результат суммирования с четвертого сумматора ЗО поступает на 11924 вход регистра 29, на вход синхронизации которого Г1одаются с пятого выхода син- хронизатора 1 тактовые импульсы. Та1ШМ образом, четвертый сумматор 30 производит динамическое суммирование, в резупьтате которого на выходе четвертого сумматора 30 код изменяется дискретно с частотой следования тактовых импупь - сов. Частота тактовых т мпульсов достаточна для того, чтобы за время, равное длительности элементарного участка вдоль строчного направления разверти, код на выходе четвертого сумматора ЗО изменился в пределах всего динамического диапазона корректирующего сигнала. Дискрет-is

но нарастающий код с выхода четвертого сумматора 30 поступает на один вход шестого блока 18 сравнения на другой вход которого подаются отсчеты корректирующего сигнала, считываемые со второго выхода первого блока 2 памяти. В момент .превышения нарастающим кодом отсчета корректирующего сигнала для . данной опорной точки на выходе щестого блока J 8 сравнения формируется импульс опрокидывающий триггер 27 из начального состояния,в которое триггер 27 устанавливается импульсами начальной установки. Таким образом, на выходе триггера 27 формируется на каждом элементарном участке вдоль строчного направления развертки импупьс, длительность которого пропорциональна отсчету корректирующего сигнала для опорной точки .данного элементарного участка. Эти импульсы с выхода триггера 27 подаются на вход блока 28 видеоконтрольного устройства, на котором формируется телевизионный растр путем подачи на вход синхронизации блока видеоконтрольного устройства синхроимпульсов со второго выхода синхронизатора 1. Тем самым на экране блока 28 видеоконтрольного устройства индицируется распределение неравномерHocTti фона видеосигнала по попю изображения в виде линий равных значений неравномерности фона, имеющих одинаковую щирину, пропорциональную неравномерности фона. Предлагаемое устройство наряду с автоматической компенсацией неравномер ности фона видеосигнала обеспечивает ав томатическую регистрацию неравномернос ти фона видеосигнала путем автоматического измерения величины неравномернос ти фона видеосигнала и фиксации координат критических точек, в которых достигается максимальный размах сигнала нетый и шестой блоки сравнения, регистр минимального отсчета и регистр макси-, мального отсчета, входы которых подключены к второму выходу первого блока памяти, последовательно соединенные первый элемент И, регистр адреса минимального отсчета и блок регистрации, последоЁ1ательно соединенные второй элемент И и регистр адреса максимального отсчета, выход которого подключен к второму входу блока регистрации, третий сумматор, вход которого соеДинен с выходом регистра минимального отсчета, второй вход - с выходом регистра 1412 равномерности фона видеосигнапа по попю изображения, а также путем индикации распределения (в виде пиний равных значений) неравномерности фаз по погас изображения. Формула изобретения Устройство для автоматической компенсации неравномерности фона видеосигнапа по авт. св. № 794771, отличающееся тем, что, с целью обеспечения автоматической регистрации характеристик неравномерности фона видеосигнала, в него введены четвертый, пя- максимального отсчета, а выход - с третьим входом блока регистрации, последовательно соединенные триггер и бпок ви -. еоконтрольного устройства, вход синхронизации которого подключен к первым входам синхронизации регистра минимального отсчета и регистра максимального отсчета, к входу синхронизации блока регистрации и второму выходу синхронизатора, последовательно соединенные регистр и четвертый сумматор, а также формирователь щкалы, выход которого подключен к второму входу четвертого сумматора, выход которого соединен с вторым входом шестого блока сравнения и входом регистра, вход синхронизации которого подключен к пятому выходу синхронизатора, четвертый выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И и с установочными входами регистра и триггера, выход первого элемента И подключен к второму входусинхронизации регистра минимального отсчета, Шзтход которого соединен с вторым входом четвертого блока сравнения, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход второго элемента И соединен с вторым входо:м синхронизации регистра максимального отсчета, выход которого подключен

139249i414

к второму входу пятого блока сравнения,гера. кроме того, первый выход синхоовыход которого соединен с вторым вхо-низатора соединен с ИЕ1формационными

дом второго элемента И, выход шестоговходами регистров адреса минимапьного

блока сравнения подключен к входу триг-и максимального отсчетов.