DE2065927A1

DE2065927A1 - Schwellwertschaltung

Info

Publication number: DE2065927A1
Application number: DE2065927A
Authority: DE
Inventors: Roger Roy Adams Morton
Original assignee: Bausch and Lomb Inc
Current assignee: Bausch and Lomb Inc
Priority date: 1969-06-23
Filing date: 1970-06-22
Publication date: 1977-06-23
Also published as: DE2065927B2; DE2065764A1; NL7009146A; DE2030662B2; FR2047034B1; DE2065927C3; GB1328121A; FR2047034A1; BE752352A; CA930860A; DE2030662C3; GB1328123A; DE2030662A1; GB1328124A; GB1328122A

Description

erarbeiten der

Die Erfindung betrifft eine Schwellwertschaltung zum Verarbeiten der Ausgangssignale einer Abtasteinrichtung, mit der ein Bildfeld zur Ei— fassung von im Bildfeld vorhandenen Objekten zeilenweise abgetastet wird und die ein Videosignal liefert, wenn die Abtastspur ein Objekt überstreicht.

Zum Erfassen der Anzahl und/oder der Parameter von in einem Bildfeld vorhandenen Objekten, beispielsweise im Bildfeld eines Mikroskops vorhandenen Teilchen, wird das Bildfeld mit einer Abtasteinrichtung in Form einer Fernsehkamera zeilenweise abgetastet, die jeweils dann ein impulsformiges Videosignal liefert, wenn die Abtastspur ein Objekt überstreicht. Für die von der Abtasteinrichtung gelieferten Videosignale ist eine Auswerteinrichtung vorgesehen, in der die von einem Objekt herrührenden Videosignale zu einenn Zählimpuls kombiniert und/oder aus den Videosignalen Parameter der im Bildfeld vorhandenen Objekte ermittelt werden. Die einzelnen Videosignale weisen nun eine mehr oder minder unterschiedliche Impulsform auf. Zur Erzielung einwand-

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freier Ergebnisse ist es erforderlich, die von der Abtasteinrichtung gelieferten Videosignale in binäre Signale umzusetzen, d.h. in Signale, die durch zwei diskrete Zustände gekennzeichnet sind, wobei der Übergang vom einen in den anderen Zustand jeweils sprunghaft erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zu schaffen, mit der die unterschiedliche Impulsform aufweisenden Ausgangssignale einer Bildfeldabtasteinrichtung eindeutig in binäre Signale umgesetzt werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Schwellwertschaltung der eingangs genannten Art, die gekennzeichnet ist durch eine Vergleichsschaltung, die mit den Videosignalen sowie einem Schwellwertpegel beaufschlagt wird und deren Ausgang zur Erzeugung eines binären Ausgangssignals umgeschaltet wird, wenn die Amplitude des jeweils anliegenden Videosignals dem Schwellwertpegel entspricht. Der Schwellwertpegel kann von Hand auf den gewünschten Bildintensitätspegel eingestellt werden, bei dem die Umschaltung des binären Signals vom einen in den anderen Zustand erfolgen soll.

Zur Erzielung einer halbautomatischen bzw. automatischen Arbeitsweise wird der Schwellwertpegel von einem Summierglied geliefert, das mit dem grössten und kleinsten Spitzenwert der Amplitude des betreffenden Videosignals beaufschlagt wird. Zweckmässigerweise ist ein Grösstwertglied und ein Kleinstwertglied vorgesehen, die mit den Videosignalen beaufschlagt werden und auf ein bei einem Videosignalübergang erzeugtes Schaltsignal ansprechen und den daraufhin auftretenden grössten und kleinsten Spitzenwert der Amplitude des Videosignals erfassen und speichern.

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Die Schaltsignale für die Steuerung des Grösstwert- und Kleinstwertgliedes werden von einem Vergleicher erzeugt, der mit den Videosignalen und dem Ausgangssignal eines Schwellwertgebers beaufschlagt wird. Die Videosignale werden der Vergleichsschaltung zweckmässigerweise über ein Verzögerungsglied zugeführt, so dass für das Grösstwert- und Kleinstwertglted ausreichend Zeit zur Erfassung der für die Bereitstellung des richtigen Schwellwertpegels erforderlichen Amplitudenwerte zur Verfügung steht.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert, in "

denen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Schwellwertschaltung und

Fig. 2 eine graphische Darstellung von Signalformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schwellwertschaltung nach Fig. 1 .

Die in der Zeichnung dargestellte Schwellwertschaltung empfängt die von einer Fernsehkamera bei der zeilenweisen Abtastung eines Bildfeldes erzeugten Videosignale und setzt diese in entsprechende binäre Video- "

signale um, wobei die sprunghaften Signal übergänge jeweils dann auftreten, wenn von der Fernsehkamera der Umriss oder Rand eines Objektes erfasst wird.

Die Schwellwertschaltung kann wahlweise in einer von drei möglichen Betriebsarten betrieben werden. Bei der manuellen Betriebsart wird der einem bestimmten Bildintensitätspegel entsprechende Schwellwertpegel, bei dem die sprunghafte Änderung des binären Videosignals auf-

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treten soll, von Hand eingestellt. Zu diesem Zweck ist ein von Hand betätigbarer Schwellwertgeber 92, beispielsweise ein Potentiometer, vorgesehen. Bei der halbautomatischen Betriebsart wird ein entsprechender Schwellwertpegel ebenfalls von Hand eingestellt. Das binäre Videosignal wird jedoch nicht bereits dann eingeschaltet, wenn das zugeführte Videosignal den Schwellwertpegel erreicht. Der eingestellte Schwellwertpegel legt lediglich den Bereich fest, in dem die Umschaltung des binären Videosignals zu erfolgen hat. Bei der halbautomatischen Betriebsart wird der Schwellwertpegel aus dem Durchschnitt von maximalen und minimalen Amplitudenwerten hergeleitet, die das anliegende Videosignal in unmittelbarer Nähe des Schnittpunktes zwischen der Amplitude des anliegenden Videosignals und dem von Hand eingestellten Schwellwertpegel aufweist. Bei der automatischen Betriebsart tritt die Umschaltung des binären Videosignals bei einem durchschnittlichen Schwellwertpegel auf, der aus dem maximalen und minimalen Amplitudenwert irgendeines eine bestimmte Grosse und Steigung überschreitenden Überganges im Videosignal hergeleitet wird.

Das von einer Fernsehkamera gelieferte Videosignal wird der in Fig. dargestellten Schwellwertschaltung über eine Impedanzanpassungsschaltung 84 zugeführt. Das zugeführte Videosignal wird im Verstärker 82 verstärkt und in invertierter Form einer Klemmschaltung 86 zugeführt, wo die Unterseite der Horizontalsynchronimpulse im Videosignal auf einem festen Gleichspannungspegel gehalten wird. Die Klemmschaltung 86 setzt also eine der Grenzen fest, bis zu denen das Videosignal schwingen kann.

Das verstärkte und auf einem bestimmten Bezugspegel gehaltene Videosignal wird dann über eine Leitung 197 einer Vergleichsschaltung 81

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zugeführt. Beim automatischen Betrieb bestimmt die Vergleichsschaltung 81, wann ein Übergang in Abhängigkeit von Videosignalen, die einen grösseren Wert und eine grössere Steigung als vorgegeben besitzen, auftreten soll. Beim halbautomatischen Betrieb wird dem anderen Eingang 194 der Vergleichsschaltung 81 über den Schalter 93 der am Schwellwertgeber 92 eingestellte Schwellwertpegel zugeführt. Durch die Vergleichsschaltung 81 wird somit festgestellt, wann das über die Leitung 197 zugeführte Videosignal den Schwellwertpegel schneidet. Beim automatischen Betrieb wird der Eingang 194 der Vei— gleichsschaltung 81 durch den Schalter 93 an den Ausgang des auto- *

matischen Schwellwertgebers 101 angeschlossen. Bei manuellem Betrieb spielt die Vergleichsschaltung 81 keine Rolle.

Das Videosignal wird auch der Maximum-Schaltung 83 und der Minimum-Schaltung 85 zugeführt. Diese beiden Schaltungen treten nur beim automatischen bzw. halbautomatischen Betrieb in Tätigkeit und bestimmen die vom Videosignal unmittelbar nach dem Umschalten der Vergleichsschaltung 81 erreichten maximalen und minimalen Werte. Der Maximum-Schaltung 83 wird das Videosignal sowie das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 81 zugeführt. Ist das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 81 positiv, folgt die Maximum-Schaltung 83 \

dem Videosignal und erfasst dessen Spitzenwert. Dieser Spitzenwert wird in der Maximum-Schaltung 83 solange gespeichert, bis im Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 81 der nächste positive Übergang auftritt. Bei einem negativen Übergang im Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 81 liefert die Maximum-Schaltung 83 die grösste positive Spannung, die das Videosignal seit dem letzten positiven Übergang im Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 81 erreicht hat. Die Minimum-Schaltung 85 liefert ähnliche Ausgangssignale wie die Maxi-

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mum-Sehaltung 83, wobei jedoch lediglich die F^olaritäten umgekehrt sind. Dio entsprechenden Ausgangssignale der Maximum- und Minimum-Schaltungen 83 und 85 werden einer Summierschaltung 87 zugeführt, welche eine dem augenblicklichen Durchschnittswert der zugeführten Signale entsprechende Ausgangsspannung liefert, die zum Festlegen eines Schwellwertpegels über einen Schalter 103 einer Vergleichsschaltung 90 zugeführt werden kann.

Der Vergleichsschaltung 90 wird auch das mit Hilfe der Verzögerungsleitung 89 verzögerte Videosignal zugeführt. Die Verzögerungsleitung 89 bewirkt eine Verzögerung in der Grössenordnung von einer Mikro-Sekunde. Durch diese Verzögerung wird gewährleistet, dass der Vergleichsschaltung 90 von der Maximum- und Minimum-Schaltung 83 bzw. 85 der erforderliche Schwellwertpegel zur Verfügung gestellt wird, bevor ein Signalübergang bewirkt wird.

Die Vergleichsschaltung 90 schaltet also bei automatischem oder halbautomatischem Betrieb immer dann um, wenn das verzögerte Videosignal den Mittelwert zwischen der maximalen und minimalen Spannung eines; von der Vergleichsschaltung 81 gewählten Überganges kreuzt. E3ei manuellem Betrieb schaltet die Vergleichsschaltung 90 um, wenn das verzögerte Videosignal den am Schwellwertgeber 92 eingestellten Gleichspannungspegel erreicht. Der Schalter 103 wird entsprechend der gewählten Betriebsart eingestellt.

Zur näheren Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Schwellwertschaltung sind in Fig. 2 einige beim Betrieb auftretende Signalformen dargestellt. Die fest ausgezogene Linie 94 stellt das von der Abtastkamera erzeugte Videosignal dar. Das in der Ver-

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zögerungsleitung 89 verzögerte und als Eingangssignal der Vergleichsschaltung 90 zugeführte Videosignal ist durch die gestrichelte Linie 95 dargestellt. Die Ausgangssignale der Maximum-Schaltung 83 und der Minimum-Schaltung 85 sind mit den Bezugszahlen 96 und 97 bezeichnet. Das Maximum-Signal 96 ist in Form einer durchgezogenen Linie mit im Abstand voneinander angeordneten kleinen Kreuzen dargestellt. Das Minimum-Signal 97 ist in Form einer fest ausgezogenen Linie mit im Abstand voneinander eingezeichneten kleinen Kreisen dargestellt. Das Maximum-Signal 96 wird kurz nach Beginn der Vorderflanke eines Videosignals auf das Videosignal 94 heruntergeführt bzw. | begrenzt. Das Minimum-Signal 97 wird andererseits kurz nach Beginn der Rückflanke eines Videosignals auf das Videosignal 94 heruntergeführt bzw. begrenzt. Durch diese Begrenzung des Maximum- bzw. Minimum-Signals werden auf Drifterscheinungen bei der Bestimmung der maximalen und minimalen Werte des Videosignals zurückzuführende Fehler vermieden. Die Vergleichsschaltung 90 schaltet an den durch die Signalpegel 96 und 97 festgelegten Mittelpunkten 98 "hinauf" oder "hinunter", sobald das anliegende Videosignal den durch den Mittelpunkt festgelegten Pegel erreicht. Auf diese Weise entsteht das binäre Videosignal 99, bei dem jeder binäre Videoimpuls eine dem Abstand zwischen zwei Mittelpunkten 98 entsprechende Dauer aufweist. Λ

Das durch Umschalten der Vergleichsschaltung 90 erzeugte binäre Videosignal 99 wird der Auswertschaltung 91 zugeführt. Das Ausgangssignal der Schwellwertschaltung ist also ein binäres Signal, das einen positiven Wert besitzt, wenn der Abtaststrahl der Fernsehkamera ein im Bildfeld befindliches Objekt abtastet und das den Wert Null aufweist, wenn der Elektronenstrahl lediglich den Hintergrund des Bildfeldes abtastet. . ■,■■>;

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 . Schwellwertschaltung zum Verarbeiten der Ausgangssignale einer Abtasteinrichtung, mit der ein Bildfeld zur Erfassung von im Bildfeld vorhandenen Objekten zeilenweise abgetastet wird und die ein Videosignal liefert, wenn die Abtastspur ein Objekt überstreicht, gekennzeichnet durch eine Vergleichsschaltung (90), die mit den Videosignalen | (95) sowie einem Schwellwertpegel (98) beaufschlagt wird und deren Ausgang zur Erzeugung eines binären Ausgangssignals (99) umgeschaltet wird, wenn die Amplitude des jeweils anliegenden Videosignals dem Schwellwertpegel entspricht.
2. Schwellwertschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwertpegel von einem Summierglied (87) geliefert wird, das mit dem grössten und kleinsten Spitzenwert der Amplitude des betreffenden Videosignals beaufschlagt wird.
3. Schwellwertschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, λ dass ein Grösstwertglied (83) und ein Kleinsh/vertglied (85) vorgesehen sind, die mit den Videosignalen beaufschlagt werden und auf ein bei einem Videosignalübergang erzeugtes Schaltsignal ansprechen und den daraufhin auftretenden grössten und kleinsten Spitzenwert der Amplitude des Videosignals erfassen und speichern.

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4. Schwellwertschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltsignale für die Steuerung des Grösstwert- und Kleinstwertgliedes (83, 85) von einem Vergleicher (81) erzeugt werden, der mit den Videosignalen und dem Ausgangssignal eines Schwellwertgebers (92 bzw. 101) beaufschlagt wird.
5. Schwellwertschaltung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Videosignale der Vergleichsschaltung (90) über ein Verzögerungsglied (89) zugeführt werden.

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