DE2351711A1

DE2351711A1 - Verfahren und vorrichtung zum digitalisieren eines video-signals

Info

Publication number: DE2351711A1
Application number: DE19732351711
Authority: DE
Inventors: Volker Dolch
Original assignee: SCANNER Inc
Current assignee: SCANNER Inc
Priority date: 1972-10-19
Filing date: 1973-10-15
Publication date: 1974-05-02
Also published as: JPS4975010A; US3842200A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Digitalisieren eines Video-Signals

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Digitalisieren eines durch Abtastung eines Kontrastmarkierungen enthaltenden Gebietes erzeugten Video-Signals,

Derartige Video-Signale werden beispielsweise beim Ablesen von Kontrastmarkierungen in einem zweldimensionalen Datenfeld erzeugt, die eine bestimmte Information beinhalten und in einem Linienabtastprozess abgetastet werden. Das entsprechende elektrische Video-Signal gibt dann eine Darstellung der abgetasteten Kontrastmarkierungen. Die dabei abzulesende Information wird dabei durch die in einem bestimmten Muster.angeordneten Kontrastmarkierungen in digitaler Form ausgedrückt. Der Abtastprozess kann dabei aus dem einen oder anderen Grunde nicht nur auf das

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Datenfeld beschränkt sein, sondern auch die Umgebung des Datenfeldes in einem mehr oder weniger großen Bereich umfassen. Der Datenablesung kann dabei eine Suchoperation vorausgehen oder parallel laufen, durch die die Lage und Ausrichtung des Datenfeldes in einem bestimmten Gebiet angezeigt wird. Vorrichtungen dieser Art sind bereits in den deutschen Patentanmeldungen P 23 30 181.7, P 23 38 561.7 und P 23 50 474.7 beschrieben·worden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich dabei speziell auf die Verarbeitung der Ablese- bzw. Video-Signale, die während des Datenableseprozesses erzeugt werden, wobei berücksichtigt wird, daß das bei der Ablesung erhaltene Signal nicht unbedingt nur Dateninformationen enthält.

Ein typisches Problem ergibt sich dabei beispielsweise dann, wenn das Datenfeld selbst nicht völlig sauber ist oder wenn die Datenmarkierungen nicht völlig einwandfrei ausgebildet sind. Mit anderen Worten gesagt, stellten nicht alle beobachteten Kontraste, die beispielsweise einen Abfall des Video-Signalpegels bewirken, mit Sicherheit eine tatsächliche Dateninformation dar. In der einfachsten Form kann natürlich die Schaltung, in der das Video-Signal verarbeitet wird, so arbeiten, daß sie nur Signale oberhalb eines bestimmten Pegels als weiß oder hell kennzeichnet und Signale unterhalb eines bestimmten Pegels als schwarz ansieht. Dies kann beispielsweise durch eine einfache Schwellwertschaltung erreicht werden, wodurch es möglich ist, die Dateninformation in eine Impulsfolge umzuwandeln. Grundsätzlich ist diese Arbeitsweise möglich, wenn die Kontrastxnformatxon tatsächlich ausreichend schwarz ist und wenn der Hintergrund tatsächlich weiß ist

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und die Markierungen ausreichend groß im Vergleich mit der Größe des Abtastpunktes sind. Dieses einfache Verfahren würde auch hinreichend gut arbeiten, wenn das Datenfeld im wesentlichen frei von anderen Kontrasten als den gewünschten Datenmarkierungen ist. In der Wirklichkeit ist keine dieser Bedingungen jeweils vollständig erfüllt.

Einige Datenmarkierungen können immer schwach gedruckt sein und somit nicht völlig schwarz erscheinen, während der Aufkleber des Datenfeldes oder ein anderer Hintergrund verunreinigt sein kann. Weiterhin ist es auch möglich, daß die Markierungen nicht immer sehr groß sind und daß der Abtastprozess ein großes Gebiet überstreichen kann, so daß die Markierungen von Natur aus schon nur eine kleine Ausdehnung in dem gesamten abgetasteten Bereich besitzen. Insbesondere können die Ausdehnungen- der Markierungen in Richtung der Abtastung in vergleichbarer Größe mit dem Durchmesser des Abtastpunktes sein· Mit anderen Worten braucht der Datenableseprozess nicht unbedingt mit hoher Auflösung durchgeführt zu werden. Dieses letztere Problem ergibt sich primär aufgrund der Begrenzungen bei der Fokussierung des Abtastpunktes. Ein anderes Problem ergibt sich aus der Tatsache, daß für höhere Abtastgeschwindigkeiten Änderungen des Frequenzganges kleinere Signalpegeldifferenzen (Maximum-Minimum-Verlauf) für dicht beieinanderliegende Datenmarkierungen ergeben als für weiter auseinanderliegende oder breitere Markierungen-.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine

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besondere Verarbeitung von Video—Signalen anzugeben, die unter den-beschriebenen Umständen und Bedingungen erzeugt ._ werden. Das besondere Ziel der Erfindung ist es deshalb, eine Verarbeitung von Video-Signalen vorzusehen, die als" Digitalisierung oder Quantisierung aufgefaßt werden kann und mit einer Ausscheidung oder Unterdrückung von unerwünschten Kontrasten verbunden ist.

Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß in Abhängigkeit von den Werten der jeweils in einer Richtung liegenden Extrema des Video-Signals ein schwebender Bezugspegel gebildet wird, in.-dem diese Werte jeweils aufeinanderfolgend aufgenommen und dann allmählich in zu den Extrema entgegengesetzter Richtung geändervt werden, dieser Bezugspegel mit dem Video-Signal verglichen wird und jeweils bei Gleichheit ein digitaler Impuls erzeugt wird.

Eine noch sicherere Anzeige lediglich von Datenmarkierungen wird dabei dadurch erreicht, daß der Bezugspegel vor dem Vergleich mit dem Video-Signal dergestalt angehoben oder gesenkt wird, daß er zwischen dem Video-Signal und seinem vorherigen Wert liegt.

Die Erfindung ist dabei in Weiterbildung durch eine Vorrichtung durchführbar, die eine erste Einrichtung enthält, die das Video-Signal in Abhängigkeit von besonders gerichteten Signalextrema empfängt und deren Wert aufnimmt aber allmählich den aufgenommenen Wert in einem gesteuerten Verhältnis in zu der Richtung der Signalextrema

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entgegengesetzter Richtung ändert, und eine zweite Einrichtung, die das Video-Signal und das von der ersten Einrichtung aufgenommene und geänderte Signal empfängt und eine dritte Einrichtung umfaßt, die einen relativen, zwischen dem Video-Signal und dem angenommenen und ge- . änderten Signal liegenden Triggerpegel erzeugt, wodurch von der zweiten Ein-richtung eine Folge von Impulsen gebildet wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist dabei vorgesehen, daß die dritte Einrichtung das Video-Signal mit einem den Triggerpegel bestimmenden Signal kombiniert und die aweite Einrichtung einen Komparator umfaßt, der das aufgenommene und geänderte Signal und das kombinierte Signal empfängt und die Folge von Impulsen bildet.

Eine vorteilhafte Wirkung ergibt sich dabei dadurch, daß die dritte Einrichtung eine unterschiedlich v/irksame Verstärkung für das aufgenommene und geänderte Signal und das Video-Signal liefert.

Zur größeren Sicherheit in der Anzeige lediglich von Datenmarkierungen ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die erste und die dritte Einrichtung dergestalt eingestellt sind, daß ein Triggerpegel in dem Bereich der Mitte eines Maximum-Minimum-Verlaufes erhalten wird, wenn das Video-Signal die Abtastung eines Datenfeldes mit gleichmäßigen Abstand besitzenden Datenmarkierungen darstellt.

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Detailliert kann eine solche Vorrichtung dabei dadurch geschaffen werden, daß die erste Einrichtung eine Diode und eine RC-Schaltung mit Vorspannung umfaßt, wobei dem einen Anschluß der Diode das Video-Signal und derem anderen Anschluß über die RC-Schaltung die Vorspannung zugeführt und das aufgenommene und geänderte Signal von dem anderen Anschluß abgenommen wird und die Vorspannung zur Erzielung einer im wesentlichen linearen Änderung hoch über dem Pegel des Video-Signals liegt.

Bei der Erfindung wird also im wesentlichen die Video-Information dadurch quantisiert, daß ein bestimmtes Bezugssignal aus dem Video—Signal selbst abgeleitet: wird. Dies kann als Erzeugung eines schwebenden "schv/arzen" oder "weißen" Bezugspegels angesehen werden. Die Signalminima oder -maxima' werden aufgenommen, aber die aufgenommenen Amplituden v/erden nicht konstant gehalten, sondern vielmehr einer konstanten Abweichung unterworfen, dessen Geschwindigkeit jedoch wesentlich niedriger ist als die SignalVeränderungen beim Überqueren des Abtastpunktes über die besonderen Datenmarkierungen. Das so aufgenommene und sich verändernde Signal wird durch jeden Video-Signalausschlag wieder ergänzt, wobei die Änderungsgeschwindigkeit so gewählt ist, daß die nächste Ergänzung mit einem sehr hohen Wahrscheinlich— keitsgrad die Folge einer Überquerung einer Daten— markierung durch den Abtastpunkt ist. Weiterhin wird dieses Bezugssignal auch ergänzt, falls der nächste Ausschlag höher oder niedriger als der vorhergehende ist. Das Bezugs signal v/ird mit dem reinen Video-Signal vergleichen, wobei dieses bevorzugt in Verbindung mit einem

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Signal geschieht, das einen-Trigger— und Schwellwert von konstanter oder steuerbarer Amplitude darstellt.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 in drei Abschnitten a, b und c ein repräsentatives Beispiel eines Datenfeldes in zeitlichem und'abstandsmäßigem Vergleich mit einem Signalmuster, das sich bei der Durchführung der Erfindung durch Schaffung eines schwebenden "schwarzen" Pegels ergibt,

Fig. 2 ein etwas schematisch dargestelltes Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 ein Diagramm für ein Video-Signal mit überlagertem "weißem" Pegel,

Fig. 4 einen etwas schematisch dargestellten Schaltkreis, bei dem der schwebende "weiße" Pegel gem. Fig. 3 verwirklicht ist,

Fig. 5 eine Schaltung mit Verbesserungen gegenüber der Schaltung yon Fig. 4
und die

Fig.6a Signaldiagramme, die sich auf die Fig. 5 be-

+ 6b , ,

ziehen.

I.n Flg. 1 zeigt der obere Teil a eine etwas vereinfacht dargestellte Version eines Datenfeldes, das während eines Abtastprozesses abgelesen werden soll. Das Datenfeld 10 kann aus einem Aufkleber bestehen, der kontrassierende,

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d.h. schwarze Markierungen 11 trägt. Die Konfiguration der Markierungen ist hier vereinfacht dargestellt. Diese Markierungen können noch andere Formen besitzen, wie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 23 38 561.7 dargestellt ist.

Zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung soll angenommen werden, daß das Datenfeld 10 aus einem Aufkleber besteht, der mehr oder weniger -weiß oder ziemlich hell ist und auf einer Oberfläche angebracht ist, die wesentlich dunkler ist, so daß die Umgebung 12 beispielsweise relativ dunkel ist. Das Datenfeld 10 kann ebenfalls fluoreszierend ausgebildet sein. Als Folge ist eine ziemlich stark kontrastierende Kante.13 vorhanden.

Es muß jedoch angenommen werden, daß das Datenfeld bzw. der Aufkleber nicht einen völlig hellen Hintergrund besitzt, sondern schmutzige Flecken besitzt, wie beispielsweise die Flecken 15, die eine Kontrastmodulation für das aufzunehmende Signal, erzeugen.

Der hier erwähnte Abtastprozess ist als Abtastprozess in sehr weitgehendem Sinne zu verstehen. Beispielsweise kann ein Lichtpunkt mechanisch oder durch einen Lichtpunktabtaster über das Abtastfeld bewegt werden und dabei ein größeres Gebiet überstreichen, als dem Datenfeld entspricht. Ebenso kann das Datenfeld auch mittels eines Vidikon-Systems beobachtet werden, so daß der Abtastpunkt als Elektronenstrahl zu verstehen ist, der das Bild auf einem Vidikon-Schirm abtastet.

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Das Datenfeld kann-durch eine Abtastlinie wie beispielsweise die Abtastlinie 14 abgetastet werden, wobei ein Video-Signal erzeugt wird. Dieses Video-Signal wird durch den Linienverlauf 16 in Fig. Ib dargestellt, der in zeitlich-abstandsmäßiger Ausrichtung mit der schematischen Darstellung des Datenfeldes 10 in Fig. la gezeigt ist. Während der Abtastpunkt entlang der Linie 14 weiterwandert, moduliert der Kontrast entlang des Weges des Abtastpunktes die Intensität des Video-Signals. Sobald der Abtastpunkt die Kante 13 überquert, tritt, wie gezeigt, ein Kontrastsprung an einer Stelle 161 des Linienverlaufes auf. Die schmutzigen Flecken erzeugen eine Helligkeitsmodulation, wie an den Stellen 162 des Linienverlaufes dargestellt ist. Die gezeigten.Minima 163 stellen wirkliche Daten dar, d.h., sie repräsentieren eine Überquerung des Abtastpunktes über die kontrastierenden Markierungen 11·in einer entsprechenden Lage, so daß ein bestimmtes Reflektionsminimum erzeugt wird. Die Minima 163 müssen als Daten erkannt werden, während die Minima an den Stellen 162 bei Anzeige der DatenX^erworfen werden müssen.

Es ist bei der Darstellung in den Zeichnungen nicht zufällig, daß, beispielsweise der Maximum-zu-Minimum-Verlauf · an der Stelle 164 in dem Linienverlauf nicht größer, sondern tatsächlich kleiner ist als der Maximum—Minimum-Verlauf in der Nähe des unerwünschten Signalabfalls an der Stelle 162. Mit anderen Worten kann die resultierende Modulation auf einer dynamischen Basis und aufgrund der unsauberen Flecken relative Signalverlaufe erzeugen, die mit dem Verlauf vergleichbar sind, der sich aufgrund tatsächlicher Daten ergibt. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn das Datenfeld fluoreszierend ist, wobei Kratzer und

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und Abschabungen stellenweise die Fluoreszenz beseitigt haben. Es ist deshalb wichtig, für eine Unterscheidung zwischen Signalverlaufen zu sorgen, die aufgrund von Daten gebildet sind und zwischen solchen Signalverlaufen, die sich aufgrund von verunreinigten Datenfeldern oder deren Teilen ergeben. Weiterhin wird der Frequenzgang des Aufnahmesystems für größere Abstände größere Signalverläufe erzeugen als für kleinere Abstände. Ebenso werden zu Beginn und zum Ende beim Abtasten eines Datenfeldes sich größere Verläufe ergeben als dazwischen. Diese Probleme machen es wünschenswert, einen schwebenden "schwarzen" oder "weißen" Pegel vorzusehen. Ein schwebender "schwarzer^egel wird zuerst beschrieben werden. Ein schwebender "weißer" Pegel folgt in der Beschreibung dann später. -----

Fig. 2 zeigt eine Schaltung, in der die Information dergestalt, verarbeitet wird, daß eine Folge von Impulsen aus dem Video-Signalverlauf 16 erhalten wird, wobei die Impulse die wirklichen Daten repräsentieren. Die Schaltung kann als eine Digitalisierungs- oder Quantisierungsschaltung für die analoge Information angesehen werden, wie sie durch das Video-Signal gegeben ist. Dabei ist in der Schaltung gemäß Fig. 2 eine Video-Signal^Aufnähme— einrichtung 20 angegeben, die aus einer Fotozelle, einem Fotodetektor, einem Fotovervielfältiger oder dergl. bestehen kann, falls der Abtastprozess durch einen bewegbareri Lichtpunkt durchgeführt wird. Dies kann durch einen mechanisch bewegten fokussierten Lichtpunkt oder durch einen Lichtpunktabtaster erfolgen. Alternativ dazu kann die Aufnahmeeinrichtung 20 als Vidikon-Röhre angesehen werden. In jedem Fall liefert der Ausgang 21 ein Video-Signal von der Art des in Fig. 1 gezeigten Linienverlaufes

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Dieser Verlauf wird insbesondere dann erhalten, wenn der Abtastpunkt sich über das spezielle Datenfeld 10 be,wegt.

In der in Fig. 2 gezeigten Schaltung ist außerdem.ein Vorverstärker 22 vorgesehen, der mit dem Ausgang 21 verbunden ist und das Video-Signal mit einem geeigneteren Pegel liefert. Ein Differenzverstärker 23 bewirkt eine einseitige Einstellung, um so ein Rauschen bzw. eine Hintergrundsbeeinflussung im Hinblick auf das Videosignal auszuschalten. Der Anschluß 24 kann deshalb als ein solcher Anschluß angesehen werden, von dem das Signal gemäß dem Linienverlauf 16 in Fig. Ib abgenommen werden kann. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 23 ist so ausgewählt worden, daß es immer, d.h. auch bei maximaler Helligkeit, merklich unterhalb einer bestimmten Vorspannung B+ bleibt. Beispielsweise kann die Vorspannung B+ 15 Volt betragen, dies ist jedoch natürlich ein willkürlich gewählter Wert.

Das Video-Signal wird nun in einer ersten Schaltung 25 dergestalt verarbeitet, daß ein Bezugswert erzeugt wird und von diesem Informationssignalverlauf der Bezugssignalverlauf gewonnen wird, der zum Digitalisieren und Herausziehen der Information benutzt wird. Diese Schaltung kann auch als einseitig wirkende Abweichschaltung bezeichnet werden. Die Schaltung 25 umfaßt eine Diode 26, die, wie gezeigt, mit dem Anschluß 24 verbunden ist und deren Anode über eine Parallelschaltung einer Kapazität und eines vorzugsweise einstellbaren Widerstandes 28 an der Vorspannung B+ liegt.

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Wenn aus Erklärungsgründen für einen Augenblick angenommen wird, daß der Widerstand 28 nicht vorhanden wäre, dann würde die Anode, d.h. der Anschluß 29, sich immer auf dem niedrigsten Potential befinden, das (von Verlusten abgesehen) von dem Differenzverstärker 23 geliefert wird. Deshalb erkennt dann der Anschluß 29 Signal-Minima. Sein Potential wird dabei relativ niedrig sein im Vergleich mit dem vorhergehenden und nachfolgenden Signalverlauf. Der Kapazität 27 ist jedoch der Widerstand parallel geschaltet, durch den eine Entladung der Kapazität 27 erfolgt. Somit tendiert das Potential des Anschlusses 29 dazu, auf den Wert der Vorspanpung B+ anzusteigen* Dieser Anstieg wird in etwa linear verlaufen, falls die Vorspannung B+ ausreichend höher ist als "weiße" Video-Signale.

Als Folge der Wirkungsweise der Schaltung 25 wird beispielsweise der Linienverlauf 16, wenn das Signal dem Anschluß 24 zugeführt wird, durch die Schaltung 25 so verarbeitet, daß ein Signal am Anschluß 29 erhalten wird, das der ausgezogenen Linie 129 in Fig. Ib entspricht. Die Form des dieser Linie 129 entsprechenden Signals, das sich aus dieser gesteuerten Abweichung ergibt, wird dabei so ausgewählt, daß der Signalpegel mit Sicherheit über dem Signalpegel des nächstfolgenden Minimums liegt. Die Auswahl der Form des Signals ergibt sich aus dem Ausbalancieren zweier entgegengesetzter Zwangsbedingungen. Auf der einen Seite sollte das schwebende Pegelsignal nicht zu weit unterhalb irgendeines ziemlich flachen Minimums liegen, das für eine Information bedeutungsvoll sein kann. Somit sollten die schwebenden Bezugswerte eng

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dynamischen Veränderungen folgen, was insbesondere für hohe Abtastgeschwindigkeiten wichtig ist, in welchem Fall der Frequenzgang große dynamische Variationen bewirken kann. Auf der anderen Seite sollte der schwebende Pegel nicht zu sehr von einer geraden Linie für Signal-Minima abweichen, die auf dem gleichen Niveau aufeinanderfolgen.

Wenn sich der Abtaststrahl einer Kontrastkante 13 nähert und diese überquert, steigt der Signalpegel steil an, wie es bereits für die Stelle 161 beschrieben wurde. Dagegen steigt das Signal am Anschluß 29 nur langsam an. Die entsprechende Abweichung wird nun dadurch gewählt, daß die Werte der Kapazität 27 und des einstälbaren Widerstandes 28 entsprechend gewählt werden, so daß, wenn der Abtastpunkt die erste Markierung 11 erreicht und der Signalpegel entsprechend abfällt, dieser ein wenig unterhalb den Signalpegel abfällt, der vorher im Anschluß 29 an diesem Punkt vorhanden war.

Man ersieht hieraus einen Zweck der gesteuerten Abweichung. Der Signalpegel könnte wieder unterhalb den Pegel abfallen, den das Signal hatte, bevor der Abtastpunkt auf die Kante 13 auftrifft, dies kann jedoch nicht erwartet werden, so daß der Signalverlauf nach unten nicht wieder den vorhergehenden Pegel erreicht. Aus diesem Grunde ist Sorge dafür getragen worden, daß der schwebende "schwarze" Bezugspegel ansteigt. Auf der anderen Seite" ist leicht ersichtlich, daß die Schmutzflecken, die, an den Stellen 162 einen ersten entsprechenden Verlauf des Signals bewirken, nicht hinreichend dunkel sind, um ein Abfallen

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des Signalpegels zu erzeugen, aufgrund dessen der Pegel das Potential an dem Anschluß 29 erreicht. Das gleiche gilt für jeden anderen unerwünschten Abfall des Signalpegels. ·

Aus diesem Grunde ist ersichtlich, daß ein nützliches Bezugssignal aus dem Video-Signal gewonnen wird, das durch durch die erwünschten Abfälle des Signalpegels modifiziert wird, daß jedoch das Bezugssignal sich selbst dynamisch auf Bedingungen einstellt, die es ermöglichen, eine Kontras tmodul ation aufgrund von Schmutzflecken auf dem Datenfeld in geeigneter Weise auszuschließen. Die Linie 129 und der Linienverlauf 16 zeigen ebenfalls_? wie der dynamische Bereich sich verschlechtert bei fortschreitender Abtastung. Die Maximum-Minimum-Verläufe werden flacher und der "schwarze" Pegel scheint sich nach oben zu verschieben. Das der-Linie 129 entsprechende schwebende schwarze Bezugssignal folgt dieser Veränderung und liefert so einen neuen Bezugswert für jeden Signalanstieg.

Das Signal an dem Anschluß 29 wird dem einen Eingang eines Differenzverstärkers 30 zugeführt, dessen anderem Eingang das Video-Signal über eine Summierungsschaltung 31 zugeführt wird, durch die der Anschluß 24 mit diesem anderen Eingang des Differenzverstärkers 30 verbunden ist. Die Summierungsschaltung 31 subtrahiert von dem Video-Signaleine vorbestimmte Schwellspannung V. Die sich daraus ergebende Verschiebung des Signalpegels bewirkt hinsichtlich des Effektes auf den Differenzverstärker 30 eine Verschiebung des Bezugssignals gemäß einer Verschiebung von der Linie 129 zu einer gestrichelt gezeichneten Linie in Fig. Ib. Es sollte erwähnt werden, daß die der Abtastung

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zugeführte Spannung V nicht direkt den Schaltpegel bestimmt. Die Spannung V ist zusammengesetzt aus der gewünschten Schaltpegelspannung minus der Schwellspannung der Diode Diese relative Verschiebung der Signale bewirkt, daß der wirksame Schaltpegel längs der Flanken der Signal-Minima liegt.

Der Differenzverstärker 30 bestimmt, wann der Linienverlauf 16 überhalb oder unterhalb des relativen Bezugs— pegels liegt, der durch die Linie 291 gekennzeichnet ist, und der Ausgang dieses Verstärkers schaltet entsprechend. Als Faustregel kann gesagt werden, daß die gesteuerte Abweichung in der Schaltung 25 die Spannung am Anschluß 29 zum Ansteigen veranlassen sollte, so daß bei einer Kombination mit der Triggerspannung V, die der Linie 291 entsprechende Spannung die Flanke des nächsten Maximum-Minimum-Abfalls, der die nächste Datenmarkierung repräsentiert, in etwa dessen Mitte erreicht. Als Folge davon erzeugen regelmäßig angeordnete Markierungen und Zwischenräume gleich breite Impulse und Pausen. Der Ausgang des Differenzverstärkers 30 ist in Fig. Ic dargestellt. Man kann hieraus ersehen, daß jedes Minimum durch einen Impuls dargestellt wird und die Folge der Impulse getreulich das Muster der Kontrastmarkierungen in dem Datenfeld darstellt. .

Das Vorhergehende war in Beziehung auf die Erzeugung eines schwebenden "schwarzen" Pegels (Linie 129) beschrieben worden. Ein schwebender "weißer" Pegel könnte dadurch erzeugt werden, daß die Diode 26 umgedreht und die Polarität der Schwellspannung V in Fig. 2 geändert wird.

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Ein schwebender "weißer" Pegel hat sich aus einigen spezifischen Gründen als geeignet erwiesen. In der deutschen Patentanmeldung P 23 38 561.7 ist beispielsweise beschrieben, daß die Abtastung des Datenfeldes sich auf das Gebiet des Datenfeldes beschränkt. Ebenso ist dort der Hintergrund des Datenfeldes nicht notwendigerweise fluoreszierend ausgebildet, da andere Kriterien vorhanden sind, mittels derer das Datenfeld gesucht und gefunden wird. Schmutzmarkierungen auf regulär bedruckten Aufklebern haben nicht .einen solch hervorgehobenen Einfluß auf den Kontrast.

Wenn das Abtastraster in' etwa auf das Datenfeld beschränkt wird, muß trotz der Vorzüge hinsichtlich der Ablesezeit die Tatsache beachtet werden, daß der Abtastpunkt während der Rückführung abgeblendet ist und das Video-Signal somit auf üen absolut ."schwarzen" Pegel abfällt. Es würde unpraktisch sein, die ^llAbweichⁿ-Schaltung von diesem "schwarzen" Pegel aus laufen zu lassen, da Datenmarkierungen zu schnell erscheinen können. Es sei wiederholt, daß die Ergänzung des "schwarzen" Bezugspegels von der Tatsache abhängt, daß die Abweichschaltung einen Signalpegel erreicht, der etwas überhalb des nächsten Minimums 163 liegt, das erkannt werden soll. Infolgedessen hat es sich unter diesen Umständen als günstiger erwiesen, mit einem schwebenden "weißen" Pegel zu arbeiten. ·

In Fig. 3 ist ein Video-Signal 41 dargestellt, wie es am Ausgang einer Vidikon-Röhre erscheinen kann, wenn ein Datenfeld abgetastet wird. Der Teil 42 des Signalverlaufs kennzeichnet den Abfall des .Signalpegels während der¹ Rückführung des Abtaststrahls, wenn dieser Strahl ausgeblendet ist.

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Die Auslenkungen 43 kennzeichnen den Signalverlauf, der sich 'beim Überqueren der Vidikon-Bilder der Kontrastmarkierungen durch den Abtaststrahl ergibt. Die Linie kennzeichnet den Bezugspegel, der durch eine-Schaltung in einer Leitung 149 in Fig. 4 erzeugt wird.

Die Schaltung 45 in Fig. 4 ist im Prinzip gleich der Schaltung 25 in Fig. 2, nur daß hier die gezeigte Diode 46 andersherum gepolt ist und an einer Vorspannung B-liegt. Die Leitung 149 in Fig. 4 liefert somit ein der Linie 49 in Fig. 3 entsprechendes Signal, falls ein Video-Signal wie das Video-Signal 41 dem Anschluß 44 der Schaltung 'zugeführt wird. Der in Fig. 4 gezeigte Block 40 bezeichnet allgemein eine Vidikon-Röhre mit einem verzögerten Ausgangskreis (Vorverstärker), der beim Abtasten des Datenfeldes ein gut verwendbares Video-Signal liefert.

Das Signal wird dem Anschluß 44 zugeführt, so daß die Schaltung 45 das der Linie 49 entsprechende Bezugssignal erzeugt, das einem Eingang eines Komparators 50 zugeführt wird. Die Schwellwert-Triggerspannung V. vom Komparator wird über einen Summierungsverstärker 47 eingeführt, der ebenfalls das Video-Signal vom Anschluß 44 erhält. Die Triggerspannung V. erscheint als eine Komponente in einer zusammengesetzten Schwell spannung V, die zusätzlich den Diodenschwellwert V_Q als Komponente umfaßt, um diesen Schwellwert vom Komparatoreingang zu eliminieren. Der Summierungsverstärker 47 ist ein Operationsverstärker, der ein invertiertes Signal liefert. Zu diesem Zweck liefert ein anderer Operationsverstärker 48 eine weitere

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Inversion des Video-Signals mit der überlagerten Spannung V. Diese Schwellspannung V enthält als dritte Komponente V» die Kompensationsspannungen für die beiden Verstärker und 48. Die Verwendung der Operationsverstärker zur Einführung der Schwellwert-Triggerspannung V ist insofern vorteilhaft, als die Abweichung des Video-Signals aufgrund der'gleichgerichteten Vorspannung gleichzeitig den beiden Eingängen des Komparators 50 zugeführt wird und nicht die Erzeugung der Impulsfolge bewirkt.

Es sei ebenfalls auf den folgenden möglichen Fall hingewiesen. Falls der Abtastpunkt einen relativ langen und sehr dunklen Bereich überquert, wird das Potential in der Leitung 149 weiterhin abfallen, so daß der schwebende "weiße" Pegel sogar den Signalpegel· erreicht, der der Abtastung des sehr dunklen Gebietes entspricht. In Kombination mit der Triggerspannung V, kann der Triggerpegelfür den Komparator 50 durch den Vidikon-Ausgang überlaufen werden, obgleich kein oder nur ein unbedeutender Kontrast vorhanden ist. Dieser Gesichtspunkt besitzt jedoch keine Bedeutung, da-ein Abfall des weißen Bezugssignals auf "schwarze" Signalpegel nur untar ,solchen Umständen auftreten kann, die sich außerhalb des Datenfeldes ergeben. Immer wenn der Abtaststrahl die Kante eines Datenfeldes überquert, wird das Video-Signal ansteigen, und zwar nicht notwendigerweise auf einen echten "weißen" Pegel aber genügend hoch, um das schwebende Bezugssignal wieder nach oben zu bringen, so daß eine einen Signalabfall erzeugende Kontrastmarkierung danach ein relativ zu dem gerade wiederhergestellten "weißen" Bezugspegel ausreichend großes Signaldifferential erzeugt.

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Das in Fig. 4 gezeigte Beispiel kennzeichnet sich durch die Tatsache, daß die Schwellwert-Triggerspannung V, dem (positiven) Video-Signal zugefügt wird. Solch eine Signalsummierung erfordert die Anpassung eines relativ großen Signalbereiches am Komparatoreingang. Ebenso kann die Verwendung einer festen Triggerspannung V. eine nicht notwendige Bedingung in solchen Fällen darstellen, in denen die dynamischen Veränderungen (Unterschied in aufeinanderfolgenden Maximum-Minimum-Verlaufen) erheblich sind, während Fehler im Aufkleber bzw. im Datenfeld weniger augenscheinlich sind. Die Schaltung gem. Fig. 5 unterscheidet sich von der Schaltung in Fig. 4 in beiden Beziehungen, es wird jedoch ersichtlich werden, daß die Fälle getrennt aufgegriffen werden können, wenn es notwendig ist.

Das Video-Signal wird in der als Block 40 dargestellten Schaltung erzeugt und die Abweichspannung für den schwebenden "weißen" Pegel wird wie bisher in der Schaltung 45 erzeugt. Das Video-Signal und das schwebende Bezugssignal werden voneinander in einem Subetraktionsverstärker 52 subtrahiert, wobei ein Verstärker 51 als Trennstufe für die Verstärkung ί mit hoher Eingangs- und niedriger Ausgangsimpedanz dient. Falls die verschiedenen Widerstände am Subtraktionsverstärker 52, die die Widerstände 53 und 54 umfassen, gleich sind, besteht der Verstärkerausgang aus einem Signal, das auf Null abfällt bei jeder Ergänzung des schwebenden Bezugspegels durch Video-Signal verlaufe.

Das schwebende "weiße" Bezugssignal wird jetzt dem Eingang

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des Komparators 50 zugeführt. Wenn der andere Eingang des Komparators 50 eine feste Spannung V (s. Fig. 5a) erhält, würde die Schaltung wieder mit einem festen Triggerpegel arbeiten, der dem anderen Eingang des Komparators zugeführt wird. Solch eine Schaltung stellt lediglich eine Modifikation von der Schaltung gem. Fig. 4' dar, indem nämlich der Eingangsbereich für den Komparator reduziert wird. Die Schaltung 55 in Fig. 5 könnte jedoch eine unterschiedliche Spannung bewirken, die nichts mit dem Triggerpegel zu tun hat. Dies ist relevant für den zweiten besonderen Gesichtspunkt dieser Schaltung.

Unter der Annahme, daß beispielsweise der Widerstand einen unterschiedlichen (positiven) Wert in bezug auf den Wert der anderen Widerstände (einschließlich 54) in dem Kreis des Subtraktionsverstärkers 52 besitzt, wird die. Verstärkung des schwebenden Bezugssignals, das im S.ubtraktionsverstärker 51 wirksam ist, unterschiedlich sein. Falls der Widerstand des Widerstandes 53 höher ist als der der anderen Widerstände, so kann die Verstärkung reduziert sein und es ist der schwebende "weiße" Pegel insgesamt niedriger im Vergleich zu dem Video-Signal selbst,wie es in dem Subtraktionsverstärker 52 wirksam ist.

In Fig. 6 a ist die Video-Signalkomponente 60 in dem Subtraktionsverstärker 52 dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 61 wird das (hypothetische!) reduziert verstärkte Video-Signal bezeichnet, wie es anscheinend benutzt wird, um das schwebende weiße Bezugssignal 62 zu erhalten. Dieses weiße Bezugssignal 62 ist im Verstärker 52 wirksam.

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Aufgrund der Verstärkungsveränderung schwebt dieses schwebende weiße Bezugssignal jedoch bis untarhalb des weißen Video-Signals und kombiniert somit die Funktion der Triggerspannung V, in den anderen Ausführungen. Dieser Triggerpegel ist nicht fest, besteht aber aus einem festen Bruchteil des Maximum-Minimum-Verlaufs in jedem Augenblick.

Die unterschiedlichen Schraffierungen in Fig. 6 a zeigen Teile der Video-Signalkomponente 60 überhalb und unterhalb des schwebenden weißen Bezugssignals 62 an. Fig. 6b stellt den resultierenden Impulsverlauf dar, der durch den Komparator 50 erzeugt wird, wenn der Ausgang des Subtraktxonsverstarkers dem einen Eingang des Komparators zugeführt wird. Der andere Komparatoreingang empfängt lediglich ein Irrtumskorrektur- und Abgleichssignal. Ein solches Signal zu erzeugen ist der Zweck der Schaltung Die Korrekturspannungen umfassen sowohl die Ausgleichsspannungen aller Verstärker 50, 51, 52 als auch die Schwel!spannung der Diode.

Anstatt oder zusätzlich zum Verringern der Verstärkung für das schwebende weiße Bezugssignal könnte auch einfach die Verstärkung für das Video-Signal dadurch verringert werden, daß der Widerstand des Widerstandes 54 im Vergleich zum Widerstand 53 und den anderen Widerständen verringert würde.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt ist, sondern daß alle möglichen denkbaren Veränderungen und Modifikationen

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möglich sind, ohne daß dabei der Rahmen der Erfindung

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verlassen wird. ' - ~

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Claims

Patentansprüche

rlJ Verfahren zum Digitalisieren.eines durch Abtastung eines Kontrastmarkierungen enthaltenden Gebietes erzeugten Video-Signals, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von den Werten der jeweils in einer Richtung liegenden Extrema des Video—Signals ein schwebener Bezugspegel gebildet wird, indem diese Werte jeweils aufeinanderfolgend aufgenommen und dann allmählich in zu den Extrema entgegengesetzter Richtung geändert werden, dieser Bezugspegel mit dem Video-Signal verglichen wird und jeweils bei Gleichheit ein digitaler Impuls erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugspegel vor dem Vergleich mit dem Videosignal dergestalt angehoben oder gesenkt wird, daß er zwischen dem Video-Signal und seinem vorherigen Wert liegt.
3. Vorrichtung zum Quantisieren einer Video-Information, die durch durch Abtastung eines bestimmten, Kontrastmarkierungen enthaltenden Gebietes erzeugte Video-Signale dargestellt wird, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung, die das

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Video-Signal in Abhängigkeit von besonders gerichteten Signalextrema empfängt und deren Wert aufnimmt, aber allmählich den aufgenommenen Wert in einem gesteuerten Verhältnis in zu der Richtung der Signalextrema entgegengesetzter Richtung ändert, und eine zweite Einrichtung, die das Video-Signal und das von der ersten Einrichtung aufgenommene und geänderte Signal empfängt und eine dritte Einrichtung umfaßt, die einen relativen, zwischen dem Video-Signal und dem aufgenommenen und geänderten Signal· liegenden Triggerpegel erzeugt, wodurch von der zweiten Einrichtung eine Folge von Impulsen gebildet wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung das Video-Signal mit einem den Triggerpegel bestimmenden Signal kombiniert und die zweite Einrichtung einen Komparator umfaßt, der das aufgenommene und geänderte Signal und das kombinierte Signal empfängt und die Folge von Impulsen bildet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die 'dritte Einrichtung eine unterschiedlich wirksame Verstärkung für das aufgenommene und geänderte Signal und das Video-Signal liefert.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die dritte Einrichtung dergestalt eingestellt sind, daß ein Triggerpegel in dem Bereich der Mitte eines Maximum-Minimum-Verlaufes erhalten v/ird, wenn das Video-Signal die Abtastung eines Datenfeldes mit gleichmäßigen Abstand besitzenden Datenmarkierungen darstellt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine Diode (26, 46) und eine RC-Schaltung mit Vorspannung (B+ bzw. B-) umfaßt, wobei dem einen Anschluß der Diode das Video-Signal und derem anderen Anschluß über die RC-Schaltung die Vorspannung zugeführt und das aufgenommene und geänderte Signal von dem anderen Anschluß abgenommen wird und die Vorspannung zur Erzielung einer im wesentlichen linearen Änderung hoch über dem Pegel des Video-Signals liegt.

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