Способ формирования полутоновых изображений на экране электронно-лучевой трубки и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G09G1/06 

Изобретение относится к вычислительной технике и. момег быть использовано в качестве устройств отображения зрительной информации для психофизиологических исследований зрительной системы.

Известен способ формирования тестирующих изображений во время их предъявле ний испытуемому в управляемом эксперименте, при котором изображение формируют поточечно путем управле ния синхронно с разверткой мгновеннь1м Значением сигнала, модулирующего яркость луча электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) 1.,5

Модулирующий Яркость сигнал получают в результате преобразования cui- нала на выходе УЦВМ из цифровой формы в аналоговую синхронно с разверткой изображения в ходе его предъявления 20 испытуемому, причем само тестирующее изображение и/или его контраст меняется в зависимости от реакций испытуемого на предшествующие тесты 11.

Для формирования этим способом двумерных изображений с широким пространственно-частотным спектром (до 30 циклов на градус ) и большим числом градацией яркости (до 256 необходи ма УЦВМ и цифроаналоговые преобразователи с высоким быстродействием и пропускной способностью {порядка 10 бит в с).

Поэтому таким способом формируют только одномерные изображения, яркость которых меняется вдоль одного направления.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ формирования тестирующих изображений, при котором цифровое поточечмое управление яркостью, осуществляемой синхронно только с медленной составляющей развертывающего сигнала (вдоль оси X), а составляющая моду-лирующего сигнала, синхронная с быстрой составляющей развертывающего сигнала (вдоль оси У), вводится в анало395говой форме -путем умножения на медленную составляющую, полученную в результате цифроаналогового преобраз.ования. Отсутстоие цифрового управления си риалом,модулирующим яркость вдоль оси У, ограничивает класс формируемых в управляемом эксперименте тестирующих изображений, так как позволяет сформировать только одномерные изо бражения с плавным (гоуссовским) из менением яркости на границах кадра. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является yctpoйcтвo, содержащее блок управления, цифроаналоговые преобразователи, г еретор бланкирующих сигнало и генератор импульсов видеосинхронизации и модулирующего.сигнала..Коды, по ступающие на регистры через блок управления, преобразуются в напряжение. Выходы преобразователей код-аналог соединены с генератором бланкирующего сигнала. Этот сигнал гасит луч в со ответствующие моменты времени и на телевизионном экране формируется двух тоновое изображение 2. Устройство формирует только прямоугольные изображения, имеющие две гра дации яркости. Цель изобретения - расширение области применения способа за обес печения формирования полутоновых изображений с переменным двумерным прост ранственным частотным спектром. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу формирования полутоновых изображений на экране элект ронно-лучевой трубки, заключающемуся в формировании сигнала управления яркостью входным сигналом, меняющимся синхронно с медленной составляющей равзертки, формируют модулирующий сигнал, соответствукяций базисным функ циям пространственного частотного спектра изображения и их весам, и модулируют им входной сигнал, меняющийся синхронно с медленной составляющей развертки, в течение периода быстрой .составляющей развертки. А также тем, что в устройство, содержащее блок управления и последовательно соединенные регистры и цифроаналоговые преобразователи, введены генераторы базисных функций и суммирующий усилитель, причем выход блока управления соединен с входами регистров, входы генераторов базисных функций и блока управления подключены к входу синхронизации устройства,, а их выходы соединены с вторыми входами цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены с входом суммирующего усилителя, выход которого является выходом устройства. Пусть f(x,y) - двумерное распределение яркости на экране электроннолучевой трубки, Выбор системы координат (х,у) определяется типом применяемой развертки. Так, например, для телевизионного растра (х,у) - прямоугольная система координат, в которой X - координата точки на строке развертки, а у - координата или номер развертки. Для радиальной разстрокивертки X - координата точки на радиусе развертки, а у - угловая координата. При фиксированном значении у функция f(x,) описывает одномерное распределение яркости вдоль элемента развертки (строки, радиуса и т.п.). В общем случае, при разных i функции f(x,y) различны,и множество функций f(x,y-), i 1,N, где N - число элементов развертки а кадре, описывает двумерное распределение яркости в пределах одного кадра изображения. В соответствии со спектральной . теорией, на интервале а х Ь, являющемся элементом развертки, функция f{x,yi) представляется а виде линейной комбинации более простых Функций (х), т.е. .f i)Ccj4,)-4(x), где CicCyi) ,со , есть спектр функции f(x,y)B системе базисных функций MJtCx). В качестве функций Чк(х) выбираются базисные функции с интервалом ортогональности, совпадающим с интервалом а i- х. Ь. Выбор системы базисных функций определяется задачей исследования и пространственным частотным спектром тестируюдих изображеиий. Сигналы, мгновенные значения которых соответствуют базисным функциям Нк(х)| формируются синхронно с разверткой, а коэффициенты С(с(у;) вычисляются с учетом оценок реакции испытуемого на предшествующие тесты. Алгоритм вычисления коэффициентов С(((у ) определяется задачей управляемого эксперимента и принятым методом психофизиологического исследования. Возмож(ости формирования различных изображений по предлагаемому способу наи5более полно реализуются при использо вании цифровой вычислительной машины для получения кодов коэффициентов С)(у). Сигналы Сц(у) ) преобразуются из цифровой формы в аналоговую и умн жаются на соответствующие сигналы f,,(t)} , затем сигналы Сц (у,-). ifxix) суммируются, и сигнал п ) модулирует яркость луча электроннолучевой трубки (чертеж). Изменение набора коэффициентов С,(у,-) в зависимости от номера i эле мента развертки и номера кадра позво ляет получать широкий класс не тольк одномерных, но и двумерных, а также движущихся изображений. На чертеже показано устррйст во дл осуществления способа. Предлагаемое устройство содержит генераторы 1, базисных функций, соеди ненные через цифроаналоговые преобразователи 2 с сум/лирующим усилителем 3, и регистры (, соединенные с делителями 2 напряжения. Цифровой вх устройства соединен с входом регистров t через блок 5 управления, а вто рой вход устройства подключен к блоку 5 управления и к генераторам 1 ба зисных функций. Устройство работает следующим образом. Выходной сигнал генератора базисных функций К-го порядка через цифро аналоговый преобра.зователь 2 подается на вход суммирующего усилителя.3. Коэффициент передачи преобразователя 2 задается кодом, установленным на цифровом регистре j данного канала устройства. Код коэффициента пере дачи подается по кодовым шинам из уп равляющей цифровой вычислительной ма шины через блок 5 управления на регистр. Синхронизация записи кода в регистры с разверткой осуществляется с помощью сигнала, поступающего в, блок 5 управления с входа 2 (вх. 2). Базисные функции времени генерируются, например, методом моделирования дифференциальных уравнений или уравнений в конечных разностях, собствен ныв функции которых и составляют базис. Например, для тригонометрическог синус-косинусного базиса моделируется система дифференциальных уравнений, а для базиса Уолша - уравнения в конечных разностях. Синхронизация 16 IB этом слуиае осуществляется с пимС ущью сигнала, поступающего на вход 2 (вх. 2) устройства. Для ортогональных полиномов, например полиномов Че бышева, генераторы базисных функций могут быть выполнены как функциональные преобразователи напряжения развертки, поступающего в качестве независимой переменной на вход 2 (вх.2) устройства. Выходной сигнал устройства г1одается на .видеоусилитель или вход Z электронно-лучевой трубки и модулирует яркость синхронно с разверткой. Модулирующий сигнал может изменяться от элемента развертки (строки, радиуса и т . Г1.) к элементу, что обеспечивает формирование двумерных изображений, яркость которых меняется по двум координатам. Движущиеся изображения формируют за счет изменения выходногосигнала устройства от кадра к кадру. По сравнению со способом формирования потональных изображений путем управления синхронно с разверткой мгновенными значениями сигнала, модулирующего яркость луча электроннолучевой трубки, предлагаемый способ позволяет в несколько десятков раз снизить необходи Аое быстродействие и пропускную способность управляющей цифровой вычислительной машины и цифроаналоговогто преобразователя. Благодаря этому могут быть сформированы в ходе управляемого эксперимента двумерные полутональные изображения. Возможности формирования различ- ; ных изображений, заложенные в предлагаемом устройстве, наиболее полно реализуются при использовании цифровой вычислительной машины для получения кодов коэффициентов деления напряжения. По сравнению с известными устройствами поточечного лосмирования тестирующих изображений предлагаемое устройство имеет преимущество по объему памяти для хранения изображений, по быстродействию канала связи цифровая вычислительная машина - уст ройство формирования изображений, а . также по быстродействию преобразования код-аналог для получения сигнала модуляции Яркости. Предлагаемое устройство позволяет сформировать полутональные изображения с заданными свойствами, близкими к свойствам реальных изображений и получить новые экспериментальные данНые о характеристиках.зрительной 7 ;955 системы и механизмах распознавания зрительных образов. Формула изобретения . 1. Способ формирования полутоновых изображений на экране электроннолучевой трубки, заключающийся в формиро вании сигнала управления яркостью входным сигналом, меняющимся синхронно с медленной составляющей развертки,отличающийся тем, что, с целью расширения области применения способа за счет обеспечения формирования полутоновых изображений с переменным двумерных пространственным частотным спектром, формируют модулирукхций сигнал, соответствующий базисным функциям пространственного частот ного спектра изображения и их весам, и модулируют им входной сигнал, меняющийся синхронно с медленной состав/;яющей развертки, в течение периода быстрой составляющей развертки, 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее блок управления и последовательно соединенные регистры и цифроаналоговые преобразователи, отли чающееся тем, что, оно содержит генераторы ба зисных функций и суммирующий усилитель, причем выход блока управления соединен с входами регистров, входы генераторов базисных функций и блока управления подключены к входу синхронизации устройства, а их выходы соединены с вторыми входами цифроаналогопых преобразователей, выходы которых соединены с входом суммирующего усилителя, выход которого является выходом устройства. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе 1.Draham N., Robson I.G., Hachmias I. Grating summation in fovea and periphery. - Vision Research, 1978, V. 18, p. 815-825. 2.Lubowsky I.A, Computer controlled method for deter mining the filds of visnal system nenrons. Transaction on Biomedical Engineering, YEEE, 1977, V. 2k, n S, p. i(6l-(66 (прототип) .

Лг