Устройство для бинарного квантования телевизионного сигнала Советский патент 1983 года по МПК H04N5/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИНАРНОГО КВАНТОВАНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА

Изобретение относится к технике средств связи и может быть использовано при построении устройств предварительной обработки видеосигнала мало контрастных изображений, когда видеосигнал содержит фоновую и шумовую сое тавляющие, например, в телевизионных автоматических системах счета объектов и измерения их геометрических параметров . Известно устройство для бинарного квантования видеосигнала, содержащее последовательно включенные устройство вычитания фоновой составляющей и амплитудный формирователь. Устройство вычитания фоновой составляющей выполнено в виде усилителя, на неинвертирующий вход которого непосредственно, а на инвертирующий через линию задерж ки подается исходный видеосигнал. Амп литудный формирователь может быть выполнен в виде триггера, на вход установки единичного состояния которого непосредственно, а на вход установки нулевого состояния через инвертор подается сигнал с выхода устройства вычитания фоновой составляюидей. На выходе устройства вычитания ф.оновой сое тавлякадей при обработке видеосигна ш возникают импульсы, полярность и размах которых соответствует знаку и величине производной видеосигнала в конечных разностях. Амплитудный формирователь вырабатывает импульсы положительной полярности, начало которых соответствует положительному импульсу, а конец - отрицательному импульсу на его входе 1. Недостаток данного устройства - низкая точность квантования. Под точностью квантования понимается степень совпадения полутонового и бинарного изображений объекта. Причиной указанного недостатка являются ложные срабатывания триггера амплитудного формирователя при воздействии на него шумовой составлягацей и отсутствие правильных срабатываний при обработке малоконтрастных изображений с малыми перепадами яркости, когда отношение сигнал / шум на выходе устройства вычитания фоновой составляющей мало. Известно устройство для бинарного квантования телевизионного сигнала, содержащее первый блок задержки с п отводами, подключенными к соответствующим входам формирователя порогового уровня, компаратор, первый вход которого подключен к среднему отводу первого блока задержки, вход которого соединен с входом дифференцирующего блока, выход которого подключен к входу второго блока задержки п отводов которого подключены к соответствующим входам блока Вьщеления максимального значения видеосигнала, выход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, выход которого соединен с (п+1)М входом формировате ля порогового уровня 2. Недостатком известного устройства является низкая точность квантования видеосигнала в условиях изменяющейся дисперсии шумовой составлякадей. из-за смещения при изменении дисперсии шумовой составляющей моды распределения экстремумов случайного процесса на выходе устройства выделения минимального значения видеосигнала, что приводит, в свою очередь, к неправиль ному формированию порогового уровня и ухудшению точности квантования. Цель изобретения - повышение точности квантования при изменении диспЪ рсии шума. Для достижения поставленной цели .в устройство для бинарного квантования телевизионного сигнала, содержащее первый блок задержки с п отводаМи, подключенными к- соответствующим входам формирователя порогового уров ня, компаратор, первый вход которого подключен к среднему отводу первого блока задержки, вход которого соединен с входом дифференцирующего блока выход KOTOpoio подключен к входу второго блока задержки, п отводов которого подключены к соответствующим вхо дам блока вьвделения максимального значения видеосигнала, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с (п+1) входом формирователя порогового уровня, введены ключ, измеритель дисперсии шума, блок выборки и хранения, дополнительный фильтр ниж.них частот и сумматор, причем выход сумматора соединен с вторым входом компаратора, первый вход сут атора соединен с выходом формирователя порогового уровня, а второй вход - с выходом дополнительного фильтра нижних частот, вход которого соединен с выходом блока выборки и хранения, сигнальный вход которого подключен к выходу измерителя дисперсии шума, а управляющий вход соединен с управляющим входом ключа, выход которого соединен с входом измерителя дисперсии шума, а сигнальный вход - с входом первого блока задержки.. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройству. Устройство для бинарного квантования телевизионного сигнала содержит ключ 1, измеритель 2 дисперсии шума, блок 3 выборки и хранения, фильтр 4 нижних частот, сумматор 5, первый блок 6 задержки с п отводами, формирователь 7 порогового уровня, дифференцирующий блок 8, второй блок 9 задержки с п отводами, блок 10 выделения максимального значения видеосигнала, дополнительный фильтр 11 нижних частот и компаратор 12. Устройство работает следующим образом. Исходный видеосигнал поступает на вход измерителя 2 дисперсии шума через ключ 1 в течение активных частей строк. Измеритель 2 дисперсии шума формирует, сигнал, пропорциональный дисперсии шумовой составляющей и содержащий иишульсную помеху, обусловленную наличием видеосигнала с крутыми ,фронтами. Для устранения этой помехивыходной сигнал измерителя 2 дисперсии шума подвергается ограничению спектра фильтром 4 нижних частот, имеющим постоянную времени, близкую к периоду строчной развертки. Для устранения влияния изменений статистических свойств шумовой составляющей в течение гасящих импульсов, которые могут иметь место в случае применения устройств регенерации синхомеси, сигнал, поступающий на вход фильтра 4 нижних частот, в течение гасящих импульсов равен по величине сигналу конца активной части строки, что обеспечивается переключением блока 3 выборки и хранения в режим хранения гасящими и:мпульсами. Исходный видеосигнал поступает также на вход блока б задержки и на вход дифференцирующего блока 8. Формирователь 7 порогового уровня осуществляет выбор минимального по величине сигнала из п сигналов , поступающих на его входы, с выходов блока 6 задержки, и суммирование с ним сигнала, пропорционального текущей амплитуде производной исходного видеосигнала, формируемого дифференцирующим блоком 8, блоком 9 задержки, блоком 10 выделения максимального значения видеосигнала и фильтром 11 нижних частот. Функция распределения этого сигнала при изменении дисперсии шумовой составлякадей смещается в сторону, противоположную смещению функции распределения оценки фоновой составляющей, однако компенсации смещения оценки фо новой составляющей при этом не происходит, поскольку дисперсия случайного процесса на выходе фильтра 11 нижних .частот велика и зависит от параметров де.терминированной составляющей обрабатываемого видеосигнала. Компенсация смещения функции распределения оценки .фоновоя составляющей достигается в предлагаемом устройстве суммированием выходного сигнала формирователя 7 порогового уровня с выходным сигналом фильтра 4 нижних частот при помощи сумматора 5.. Выходной сигнал фильтра 4 нижних частот прогюрционален меняющемуся изменении дисперсии шумовой составляю щей среднему значению.случайного працесса на выходе формирователя 7 порогового уровня, но имеет противополджный знак, в результате чего среднее значение случайного процесса на Ьыходе сздаматора 5 в отсутствие полезного видеосигнала не зависит от дисперсии шумовой составляЕОщей. Поэтому отсутствует и смещение оценки фоновой состав ляняцей, а следовательно, и порогового уровня, с ко орьо4 при помощи Kow парйтора 12 производится сравнение квантуемого твидеосигнала, поступающего со среднего отвода блока б задержки. Это, в свою очереди, приводит к повышению точности бинарного квантО. вания телевизионного видеосигнала. Использование предлагаемого устрой ства для бинарного .квантования телевизионяого с.игнаЛа позволит повысить эффективность аппаратуры П1редварйтель ной обработки малоконтрастных изобра жений и точность счета и измерения геометрических параметров объектов те левизионной автоматической системой, работающей в бесподстроечном режиме. Формула изобретения Устройство для бинарного квантования телевизионного сигнала, содержащее первый блок задержки, п отводов которого подключены к соответстбукадш входам, формирователя порогового уровня, компаратор, первый вход которого подключен к среднему отводу первого блока задержки, вход которого соединен с входом дифференцирующего-блока, выход которого подключен к входу второго блока задержки, п отводов которого подключены к соответствукадим входам блока вьщеления максимального значения видеосигнала, вькод которого соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с ) М входом формирователя порогового уровня, отличающееся тем, что, с целью повышения точности квантования при изменении дисперсии шума, в него введены ключ, измеритель дисперсии шума, блок выборки и хранения|, дополнительный фильтр нижних частот и сумматор, причем выходсумматора qoединен с втррьм входом компаратора, первый вход сумматора соединен с вы, ходом формирователя порогового .уровня, а второй вход - с выходом дополнительного фильтра нижних частот, вход которого соединен с выходом блока выборки и хранения, сигнальный вход которого подключен к выходу измерителя дисперсии шума, а управляющий вход соединен с управляющим входом ключа, выход которого соединен с входом измерителя дисперсии шума, а сигнальный вход - с входом первого блока задерж- ки. : Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Полоник B.C. Телевизионные автоматические устройства. М., Связь} 1974, с. 57. 2.Берлин А.Б. и Макаренко В.В. Об особенностях применения нелинейного, фильтра,при вьщелении малоконтрастных объектов в телевизионном -изображении,Техника средств связи, сер. ТТ, вып. 1, 1979, с. 86 (прототип).

Cfiec6 sacjtuft/JT t//v/r jf cfff