Способ выделения сигнала контура изображения и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК H04N5/14 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для обработки телевизионного сигнала.

Известен способ получения разностного сигнала с непрерывной модуляцией потенциала катода передающей трубки типа видикон напряжением исходного телевизионноаго сигнгша с изотропной дефокусировкой электронного луча. Исходный телевизионный сигнал непрерывно записывается при этом в виде потенциального рельефа на фотопроводящий слой мишени электроннолучевой трубки. Образованный в предыдущих циклах записи потенциальный рельеф, соответствующий расфокусированному изображению исходного телевизионного сигнала, электрически вычитается из исходного телевизионного сигнала, прикладываемого в моментах записи к элементам мишеии. С выхода непрерывно поступает телевизионный сигнал, соответствующий разности дефокусированного и сфокусированного изображений 1.

Устройство, осуществляющее данный crtoco6, выполнено на базе передающей камеры с труокой типа видикон и содержит телевизионную камеру, вход которой соединен с выходом блока формирования сигнала записи, а выход - со входом блока формирования считанного сигнала и с выходом усилителя исходного сигнсша, управляющий вход камеры соединен с выходом блoka управления апертурой луча.

Недостатком известного способа является невозможность обеспечения заданной формы апертуры по плоскос10ти растра на мишени передающей электроннолучевой трубки (ЭЛТ), так как реальная степень расфокусировки обычно изменяется по плоскости растра.

15

Например, в центре форма апертуры отличается от формы апертуры на краю из-за изменения угла падения электронного луча на мишени ЭЛТ. Обеспечение эквивалентности формы

20 апертуры по всей поверхности растра обычно существенно усложняет операции и аппаратуру получения разностного сигнала, вариант с расфокусировкой электронного луча по растру

25 не позволяет реализовать высококачественного выделения разностного сигнала.

Недостатком устройства, осуществляющего данный способ, является со30ответственно низкое качество выделенного сигнала разности и сложность реализации эффективной системы дефокусировки луча, обусловленная необходимостью обеспечения эквивалентности степени дефокусировки луча по всей плоскости растра.

Известен способ получения разностного сигнала, основанный на формировании двух отдельных видеосигналов, каждый из которых соответствует изображению с полной четкостью и расфокусированному изображению, последующем вычитании одного сигнала из другого 23.

Такое способ реализуется комбинированным электроннооптическим устройством, содержащим две телевизионные камеры, дающие два изображения сцены, блок обработки сигнала, разностный усилитель. Устройство позволяет производить апертурную коррекцию, подчеркивание границ, выделение контуров и т,д.

Недостатком такого способа является сложность с беспечения дефокусировки, что ухудшает качественные показатели разностного сигнаЛа: пространственно-частотную характеристику и отношение сигнал/шум,

-Недостатком устройства, осуществляющего данный способ, является низкое качество выделения сигнала разности, что обусловлено применением тиний задержки, в широком диапазоне частот дают сильные искажения. Это не позаоляет эффективно осуществить получение разностного сигнала, или, например, преобразовать его спектр

Известен также способ выделения сигнала контура изображения, основанный на получении разностного сигнала путем вычитания из основного сигнала изображения сигнала дефокусировки с помощью оптических или электрических средств 3.

Известно также устройство для выделения сигнала контура изображения, содержащее первую и вторую телевизионные камеры, блок разверток, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами первой и второй телевизионных камер, формирователь синхронизирующих импульсов, выход которого соединен со входом блока формирования управляющих сигналов, блок амплитудной- коррекции и смеситель 4 .

Недостатком известного способа является то, что видеосигнал, соответствующий расфокусированному изображению, получается путем считывания потенциального рельефа оптически дефокусированного изображения или путем управления апертурой считывающего луча при электронной дефокусировке, В том и другом случаях нельзя получить равномерную дефокусировку

по краям и в центре растра: в первом случае из-за специфических искажений объектива (аберрации, дисторсия, кома Ь во втором из-за различия радиусов Кривизны отклонения луча и мишени Все это ухуд1иает качество выделенного разностного сигнала: пространственно-частотную характеристику и отношение сигнал/шум и усложняет процесс разностного сигнала. Кроме того, рассмотренный способ не позволяет выделить разностный сигнал в фиксированном направлении по плоскости растра с одновременным подавлением составляющих других направлений.

Недостаток известного устройства заключается в сложности изготовления системы дефокусировки, связанной как с технологическими, так и с конструктивными трудностями, что усложняет процесс получения разностного сигнала.

Цель изобретения - повышение точности и отношения сигнал/шум,

Указанная цель достигается тем, что в известном способе выделения сигнсша контура изображения, основанном на разделении входного светового потока от объекта на первую и вторую пространственные световые составлянмцие, проецировании их на светочувствительные.поверхности двух датчиков телевизионного сигнала, одновременном формирова нии первого видеосигнала из первойсветовой составляющей, соответствующего расфокусированному изображению объектаj и второго видеосигнала из второй световой составляющей, соответствующего сфокусированному изображению объекта, вычитании первого -видеосигнала из второго, после разделения входного светового потока изменяют пространственное положение первой световой составляющей по шумоподобному закону относительно оптической оси первого датчика телевизионного сигнала, при этом проецирование первой и второй световых составляющих на соответствующую светочувствительную поверхность осуществляют пооче1редно во времени, первый видеосигнал интегрируют, а второй видеосигнал задерживают на время интегрирования первого,

В известное устройство для выделения сигнала контура изображения, содержащее два датчика телевизионного сигнала,, блок управления, вход которого подключен к выходу синхронизатора, а первый выход через блок разверток подключен к первому входу первого датчика телевизионного сигнала, а также последовательно соединенные смеситель и блок амплитудночастотной коррекции, блок относительной амплитудной коррекции, вход которого соединен с выходом второго датчика телевизионного сигнала, введены оптический коммутатор, дефлектор, блок коррекции геометрических искг1женнй, усилитель обратной связи, последовательно соединенные модулятор, блок относительной частотной и временной коррекции, фаэоинвертор и ко1Ф1утатор, а также интегратор, при этом первый выход оптического коммутатора соединен через деФлектов со вторым входом первого датчика телевизионного сигнала, второй выход оптического коммутатора связан с nepBtavi входом второго датчика телевизионного сигнала, к второму входу которого через усилитель обратной связи подключен второй выход блока управления, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к электрическому входу дефлектора и электрическому входу оптического коммутатора, первый выход блока коррекции геометрических искажений соединен с третьим входом второго датчика телевизионного сигнала, второй выход блока коррекции геометрических искажений связан с первым входом модулятора, вход которого подключен к выходу блока относительной амплитудной коррекции, первый вход блока коррекции геоглетрических искажений соединен со вторым выходом блока разверток, второй вход блока коррекции геометрических искажений соединен с пятъал выходом блока управления, шестой выход которого подключен к второму входу блока относительной частотной и временной коррекции, седьмой выход блока управления соединен с первым входом интегратора, второй вход которого соединен с выходом первого датчика телевизионного сигнала и вторым вхоЛом усилителя обратной связи, а выход - с первым входом смесителя, восьмой выход блока управления подключен к управляющему входу коммутатора, соответствующий вход которого соединен с выходом блока относительной частотной и временной коррекции.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого уст ойства.

Устройство содержит оптический . коммутатор 1, дефлектор 2, первый и второй датчики 3 и 4 телевизионного сигнала, модулятор 5, блок б относительной частотной и временной коррекции, фазоинвертор 7, коммутатор 8, усилитель 9 обратной связи, блок 10 коррекции геометрических искажений, блок 11 относительной амплитудной коррекции, блок 12 разверток, интегратор 13, смеситель 14, блок 15 амплитудно-частотной коррекции, синхронизатор 16 и блок 17 управления.

Устройство работает следующим образом.

Изобрах ение объекта поочередно во времени проецируется при помоьчи оптического кo Jtмyтaтopa 1 на светочувствительные поверхности дгтчиков 3 и 4 телевизионного сигнала, причем изображение на второй датчик 4 телевизионного сигнала проецируется обычным способом и запоминается на период, кратный длительности поля, а на первый 3 датчик телевизионного сигнала - дефлектором 2

o (например, качающимся зеркалом, квар-. цевым зеркалом и т.д.), работой которого управляет блок 17 управления. Строчные и кадровые синхроимпульсы 5 врабатываются в формирователе 16

синхронизирующих импульсов и подаются в блок 17 управления, который вырабатывает соответствующие у-правляющие сигналы для управления оптическим коммутатором 1, дефлектором 2, блоком 12 разверток, коммутатором 8, усилителем 9 обратной связи, интегратором 13, блоком 10 коррекция геометрических искажений и блоком 6 относительной частотной и временной

5 коррекции.

В отдельных телевизионных камерах эффективность получения сигнала разности может быть увеличена за сче-т

0 введения отрицательной обратной связи (ООС ), т.е. изменением режима работы камеры при введенной-. ООС можно добиться увеличения г мплитуда разностного сигнала. Однако введение ООС

5 возможно не во всех типах суп;ествующих в настоящее время датчиков телевизионного сигнала. Поэтому в предлагаемое устройство введен усилитель 9 обратной связи, что позволяет осуществить выключение ООС и получить

0 разностный сигнал при выключенной ООС.

Модулятор 5 обеспечивает сохранение амплитуды сигнала, считанногчэ со второго датчика 4 телевизионного сигнала, при осуществлении коррекции

5 геометрических искгикений. Амплитуда сигнала на выходе модулятора 5 изменяется в соответствии с сигналом от блока 10 коррекции геометрических искажений. Коррекция относительных,

0 амплитудных, частотных, временных искажений и геометрических искажений процесса проецирования от одной камеры к другой осуществляется соответственно в блоке 11 относитель5ной амплитудной коррекции, в блоке б относительной частотной и временной коррекций и в блоке 10 коррекции геометрических искаясений.

0

Фазоинвертор 7 изменяет фазу сигнала, задержанного вторым датчиком 4 телевизионного сигнала на 180° . Для получения суммарного сигнала коммутатор 8 подключает выход модулято5ра 5 непосредственно на вход смесителя 14, а для получения разностного сигнгша через фазоинвертор 7.

В предлагаемом устройстве возможно получение телевизионного сигнала пространственной разности путем одновременного проецирования светового воздействия на светочувствительные поверхности датчиков 3 и 4 телевизионного сигнала. В этом случае оптический коммутатор 1 отключается. Кроме того, возможно получение телевизионного сигнала межкадровой разности, которую осуществляют отключением дефлектора.Предлагаемые способ и устройство выгодно отличаются от указанных прототипов, так как выделенный сигнал контура изображения, получаемый согласно этому способу, имеет более высокое качество: улучшенные пространственно- частотную характеристику и отношение сигнал/шум, кроме того, оба датчика 3 и 4 телевизионного сигнала могут быть как запоми нающими, так и на приборах с чзарядовой связью.

Устройство выделения сигнала контура изо бражке ния менее сложно по техническому решению и позволяет осуществить высококачественное выделение разностного сигнала в любом заданном по растру направлении.

Формула изобретения

1. Способ выделения сигнала контура изображения, основанный на разделении входного светового потока от объекта на первую и вторую пространственные световые составляющие проецировании их на светочувствительные поверхности двух датчиков . телевизионного сигнала, одновременном формировании первого видеосигнала из первой световой составляющей, соответствующего расфокусированному изображению объекта, и второго видеосигнал I из второй световой составляющей, соответствующего сфокусированному изобра кению объекта, вычитании первого видеосигнала из второго, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и отношения сигнал/шум, после разделения входного светового потока изменяют пространственное положение первой световой составляющей по шумоподобному закону относительно оптической оси первого датчика телевизионного сигнала, при этом проецирование первой и второй световых составляющих на соответствующую светочувствительную поверхность осуществляют поочередно во времени, первый видеосигнал интегрируют, а второй видеосигнал задерживают на время интегрирова иия первого.

2. Устройство для выделения сигнала контура изображения, содержащее два датчика телевизионного сигнала, блок управления, вход которюго подключен к выходу синхронизатора, а первый выход через блок разверток подключен к первому входу первого датчика телевизионного сигнала, а также последовательно соединенные смеситель и блок амплитудночастотной коррекции, блок относительной амплитудной коррекции, вход которого соединен .с выходом второго датчика телевизионного сигнала, отличающееся тем, что, с целью повьЕоения точности и отношения сигнал/шум, введены оптический коммутатор, дефлектор, блок коррекции геометрических искажений, усилитель обратной связи, последовательн соединенные модулятор, блок относительной частотной и временной коррекции, фазоинвертор и коммутатор, а также интегратор, при этом первый выход оптического коммутатора соединен через дефлектор со вторым вхохом первого датчика телевизионного сигнала, второй выход оптического коммутатора соединен с первым входом датчика телевизионного сигнала, к второму входу которого через усилитель обратной связи подключен второй выход блока управления, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к электрическому входу дефлектора и электрическому входу оптического коммутатора, первый выход блока коррекции геометрических искажений соединен с третьим входом второго датчика телевизионного сигнала, второй выход блока коррекции геометрических искажений соединен с первым входом модулятора, вход которого подключен к выходу блока относительной амплитудной коррекции, первый вход блока коррекции геометрических искажений соединен с вторым выходом блока разверток, второй вход блока коррекции геометрических искажений соединен с пятым выходом блока управлени шестой выход которого подключен к -второму входу блока относительной частотной и временной коррекции, седьмой выход блока управления соединен с первым входом интегратора, второй вход котоЕЮГо соединен с выходом первого датчика телевизионного сигнала и вторьни входом усилителя обратной связи, а выход - с первым входом смесителя, восьмой выход блока управления подключен к управляющему входу коммутатора, соответствующий вход которого соединен С вькодом блока относительной частотной и временной коррекции. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка Велико ;ритании 1128855,. кл. Н 4 F, 1968.. 2. Патент США 3987243, кл. .8, 1976. 3.Патент Великобританииff985518, кл.. Н 4 F, 1965 (прототнп). 4.Патент Великобритании 1087298, кл. Н 4 F, 1967 (прототип) .