DE2430756A1

DE2430756A1 - Einrichtung zur abtrennung eines videosignal-extrempegels

Info

Publication number: DE2430756A1
Application number: DE2430756A
Authority: DE
Inventors: Imant Karlowitsch Alien; Arkady Yakowletiisch Chesin; Anatoly Wasiliewitsc Nikonenko; Jury Olegowitsch Popow; Boris Albertowitsch Yanson
Original assignee: INST ELEKTRONIKI I VYCHESLETEL; LATWIISKY NIIEX I KLINITSCHESK
Current assignee: INST ELEKTRONIKI I VYCHESLETEL; LATWIISKY NIIEX I KLINITSCHESK
Priority date: 1974-07-30
Filing date: 1974-06-26
Publication date: 1976-01-15
Also published as: SE7408423L; SE388335B; DE2430756B2; FR2279289B1; FR2279289A1; US3963991A; GB1451830A

Description

Pet© nta η walte

Dr.-l-'α. !«. Li .ΐ i.'; Γ Ζ Jr.
f München 22, Steinadorfetr. It

530-22.83OP 26. 6. 1974

1. Institut elektroniki i vychislitelnoi tekhniki Akademii Nauk Latviiskoi SSR, Riga (UdSSR)

2. Latviisky nauchno-issledovatelsky Institut experimentalnoi i klinicheskoi meditsiny, Riga (UdSSR)

Einrichtung zur Abtrennung eines Videosignal-Extrempegels

Die Erfindung bezieht sich auf die Videosignal-Pegelmessung in der Fernsehtechnik, insbesondere eine Einrichtung zur Abtrennung des Videosignal-Extrempegels .

Sie kann als Bezugsspannungsgeher bei der Videosignalquantisierung zur Messung der geometrischen und optischen Bildparameter, beispielsweise in der Medizin, Biologie, Metallograf ie, Astronomie und auf anderen Gebieten der Wissenschaft und Technik, verwendet werden, wo man die Erkennung von Objekten bzw. deren Teilen mittels der bei der

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Videosignal verarbeitung erhaltenen Information benutzt. Die Erfindung kann auch bei der Abstimmung eines Fernsehkanals mit Hilfe von Testbildern verwendet werden.

Es ist ein Videosignal-Quantisierungssystem bekannt (vgl. z. B. US-PS 3 415 950, Kl. 1.78-7.1), das folgende elektrisch verbundene Stufen enthält: einen Videosignaldiskriminator, auf dessen Eingang das Videosignal gegeben wird, einen Kanal zur Graupegeleinstellung (kurz Graupegel-Stellkanal genannt), einen Spitzendetektor des Mittelwertes zwischen dem Weißwert und dem Schwarzwert, einen Kanal zur Weißpegeleinstellung (kurz Weißpegel-Stellkanal genannt), dereine Verzögerungsleitung mit Abgriffen und einen Integrierverstärker umfaßt, sowie einen Schalter, der die Arbeitsfolge der erwähnten Stufen bestimmt.

Das Videosignal gelangt gleichzeitig auf den Eingang des Videosignaldiskriminators, auf den Eingang des Spitzendetektors des Mittelwertes zwischen dem Weißwert und dem Schwarzwert und auf den Eingang des Weißpegel-Stellkanals. Je nach der in dem Videosignal enthaltenen Information wird an den zweiten Eingang des Diskriminators der Ausgang eines der erwähnten Kanäle zur Videosignalpegeleinstellung angeschlossen, an dem die Videosignalbegrenzung stattfindet.

Obwohl das bekannte Videosignalquantisierungssystem auch zur Abtrennung des Videosignalextrempegels benutzt werden kann, wird die Quantisierung aber nur für einen Diskriminationspegel vorgenommen. Außerdem gestattet es nicht, gesondert den Weißpegel und den Schwarzpegel abzutrennen. Daraus folgt .die Unmöglichkeit der Videosignalquantisierung auf jedem beliebigen Pegel zwischen dem Weißwert und dem Schwarzwert.

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Ein Nachteil der bekannten Einrichtung ist die geringe Genauigkeit beim Einstellen des Pegelunterscheidungsgrades im Videosignal.

■ Ein weiterer Nachteil der erwähnten Einrichtung ist, daß die Information über den mittleren Pegel des Videosignals die "Vorgeschichte" enthält, die die Benutzung des Videosignals vor dem Einstellzeitpunkt wiederspiegelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung mit Digitalelementen zur Abtrennung des Videosignalextrempegels zu schaffen, die eine Einstellung der Videosignalextrempegel über das gesamte Bildfeld (bzw. in einem vorgegebenen Rasterbereich) ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung zur Abtrennung des Videosignalextrempegels, die folgende hintereinandergeschaltete Stufen enthält; einen Schalter, einen Videosignaldiskriminator, auf dessen Eingang das Bildsignal gegeben wird, und zumindest einen Kanal zur Bildsignalextrempegeleinstellung enthält, dessen Eingang mit einem Taktimpulsgeber verbunden ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kanal zur Einstellung eines Extrempegels im Videosignal eine Koinzidenzschaltung und in Reihe mit dieser einen Impulszähler und einen Digital-Analog-Umsetzer umfaßt, wobei der eine Eingang der Koinzidenzschaltung an den Ausgang des Bildsignaldiskriminators, der andere Eingang an den Ausgang des Schalters und der dritte Eingang an den Taktimpulsgeber gelegt ist, während der Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers an den Eingang des Schalters angeschlossen ist.

Es ist zweckmäßig, daß zumindest der Kanal zur Einstellung des Videosignalextrem peg eis an den Videosignaldiskriminator über einen Inverter angeschlossen ist.

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Es empfiehlt sich, daß der Bezugsspannungseingang des Digital-Analog-Umsetzers jedes nachfolgenden Kanals zur Einstellung des Videosignalextrempegels an den Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers eines der Kanäle zur Videosignalextrempegeleinstellung angeschlossen

Es ist auch möglich, daß der Bezugsspannungseingang des Digital-Analog-Umsetzers jedes nachfolgenden Kanals zur Einstellung des Videosignalextrempegels an den Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers des vorhergehenden Kanals zur Einstellung des Videosignalextrempegels angeschlossen ist.

Nachstehend wird die Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. Es zeigen;

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Einrichtung zur Abtrennung eines Videosignal-Extrempegels gemäß der Erfindung,

Fig. 2 und Fig. 3 verschiedene Anschluß-Ausführungsbeispiele für den Bezugsspannungseingang des Digital-Analog-Umsetzers jedes Kanals zur Einstellung des Videosignal-Extrempegels gemäß der Erfindung,

Fig. 4a, b, c, d, e, f, g Zeitdiagramme, die den Betrieb der Einrichtung zur Abtrennung eines Videosignal-Extrempegels veranschaulichen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Abtrennung des Videosignal-

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extrempegels enthält einen Videosignaldiskriminator 1 (Fig. l), an dessen Eingang das Videosignal ankommt, und zumindest einen Kanal 2 zur Extrempegel einstellung. Die Zahl der Kanäle hängt von der Zahl der gleichzeitig zu analysierenden Objekte ab und beträgt im allgemeinen Fair bei η Objekten 2n + l, d. h. es wird ein Schwarzpegel-Stellkanal für das gesamte Bildfeld und je ein Weiß- und ein Graupegelkanal für jedes Objekt benutzt. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besitzt die erfindungsgemäße Einrichtung drei Kanäle zur Extrempegeleinstellung: den Kanal 2 zur Weißpegeleinstellung, einen Kanal 3 zur Graupegeleinstellung und einen Kanal 4 zur Schwarzpegeleinstellung . .Einer von diesen, nämlich der Graupegel-Stellkanal 3, ist an den Ausgang des Videosignaldiskrimmators 1 über einen Inverter 5 angeschlossen, während der Weißpegel-Stellkanal 2 und der Schwarzpegel-Stellkanal 4 an den Ausgang des Diskriminators 1 direkt gelegt sind. Die Kanäle 2 und 4 können auch an den Ausgang des Diskriminators über den Inverter 5 angeschlossen werden (dieses Ausführungsbeispiel und die anderen Ausführungsbeispiele sind nicht gezeigt). Die Einrichtung enthält auch einen Taktimpulsgeber 6, der an den Eingang jedes' erwähnten Kanals angeschlossen ist, und einen Schalter 7, der mit seinem Ausgang an den anderen. Eingang des Bildsignaldiskriminators 1 und an den Eingang und Ausgang jedes Kanals 2, 3 bzw. 4 gelegt ist.

Der Kanal ''zur Einstellung des Extrempegels besteht aus folgenden in Reihe geschalteten Baueinheiten; einer Koinzidenzschaltung 9, einem Impulszähler 10 und einem Digital-Analog-Umsetzer 11. Jede Koinzidenzschaltung 9 hat drei Eingänge 12, 13 und 14, von denen einer (14) mit einem entsprechenden Ausgang 15, 16 bzw. 17 des Schalters 7, der andere (12) mit dem Ausgang des Diskriminators 1 (oder

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mit dem Ausgang des Inverters 5) und der dritte (13) mit dem Ausgang des Taktimpulsgebers 6 verbunden ist. Jeder Impulszähler 10 ist mit dem einen Eingang an den Ausgang der Koinzidenzschaltun g 9 und mit dem anderen Eingang an den Ausgang 18 des Schalters 7 angeschlossen. Jeder Digital-Analog-Umsetzer 11 besitzt auch zwei Eingänge, deren einer mit dem Ausgang des Zählers verbunden ist, während an den anderen die Bezugsspannung U angelegt wird. Der Ausgang jedes Digital-Analog-Umsetzers 11 ist mit einem entsprechenden Eingang 19, 20 bzw. 21 des Schalters 7 verbunden, während der Ausgang des Impulszählers 10 zusätzlich an ein Registriergerät 22 geschaltet ist. Die Kanäle 3 und 4 sind ähnlich wieder Kanal 2 ausgeführt, jedoch sind sie der Einfachheit halber in Fig. 1 nicht angedeutet.

Der Schalter 7 hat drei Eingänge 23, 24 und 25. Auf den Eingang 23 werden die Bildsynchronisierimpulse und auf den Eingang 24 die Zeilensynchronisierimpulse gegeben, während der Eingang 25 als Auslöseeingang dient. In dem angeführten Ausführungsbeispiel hat der Schalter einen zusätzlichen Eingang 26, auf den man ein Signal der elektronischen Ausblendung (der elektronischen Maske) gibt.

Als Registriergerät 22 werden Leuchtsignaltafeln, Z if fernanzeigeröhren, Zifferndrucker, Locher sowie Einrichtungen zur direkten Eingabe der Daten in elektronischen Datenverarbeitungsanlagen usw. benutzt .

Der Bezugsspannungseingang U des Digital-Analog-Umsetzers 11 (Fig. 2) jedes folgenden Extrempegelhaltekanals wird zur Erhöhung der Genauigkeit an den Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 eines Kanals angeschlossen. Ein solcher Kanal kann der Weißpegel-Stellkanal 2 sein.

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Darüber hinaus kann man den Bezugs spannung seingang U des Digital-Analog-Umsetzers 11 (Fig. 3) jedes nachfolgenden Extrempegelhaltekanals an den Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 des vorhergehenden Kanals anschließen.

In beiden Fällen ist der Eingang des Digital-Analog-Umsetzers 11 eines Kanals zur Extrem pegeleinstellung stets an die Bezugsspannungsquelle U (nicht eingezeichnet) angeschlossen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Abtrennung eines Videosignalextrempegels funktioniert wie folgt:

Mit dem Eintreffen eines Auslöseimpulses am Eingang 25 des

viPig. 1)

Schalters //erscheint an seinem Ausgang 18 ein Signal zur Rückstellung jedes Impulszählers 10 der Kanäle 2, 3, 4, wobei die Impulszähler des Weißpegel-Stellkanals 2 und des Schwarzpegel-Stellkanals 4 jeweils in einen solchen Zustand gebracht werden, bei dem vom Ausgang der Digital-Analog-Umsetzer 11 an die Eingänge 29 und 21 des Schalters ein Potential angelegt wird, das die Ungleichung

(3)

erfüllt. Hierin ist U das Potential am Ausgang der Digital-Analog-Umsetzer 11 des Weißpegel-Stellkanals 2 und des Schwarzpegel-Stellkanals 4 und U das Potential des Videosignalschwarzpegels.

Der Impulszähler des Graupegel-Stellkanals 3 wird in einen Zustand gebracht, bei dem vom Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 an den Eingang 20 des Schalters 7 ein Potential angelegt wird, das die

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Ungleichung

(4)

erfüllt. Hierin ist U das Potential am Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 des Graupegel-Stellkanals 3 und U das Maximalpotential des Videosignal-Weißpegels.

An den Ausgängen 15, 16, 17 des Schalters erscheinen nacheinander Freigabepotentiale, die auf die Eingänge 14 der Koinzidenzschaltungen 9 der Extrempegel-Stellkanäle 2, 3 und 4 gelangen und die Arbeit des Weißpegel-Stellkanals im Laufe des ersten Teilbildes, des Kanals 3 im Laufe des zweiten Teilbildes und des Kanals 4 im Laufe des dritten Teilbildes des Bildsignals sichern. Gleichzeitig sichert der Schalter das abwechselnde Anschließen der Ausgänge des Digital-Analog-Umsetzers der Extrempegelstellkanäle 2, 3, 4 an den Eingang des Bildsignaldiskriminators 1. Im folgenden soll die Arbeitsweise des Weißpegel-Stellkanals 2 anhand der Zeitdiagramme (Fig. 4), wo auf der Ordinate die Spannung aufgetragen ist, betrachtet werden. Auf den Eingang 12 der Koinzidenzschaltung 9 wird ein Freigabepotential vom Ausgang des Videosignaldiskriminators 1 gegeben. Ist der Videosignalpegel (Fig. 4a) dem Absolutwert nach größer als der Pegel des vom Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 eintreffenden Signals (Fig. 4b), so erscheinen in diesem Fall am Ausgang der Koinzidenzschaltung 9 Impulse (Fig. 4c) des Taktimpulsgebers 6. Der Impulszähler 10 ändert unter der Einwirkung des vom Ausgang der Koinzidenzschaltung 9 eintreffenden Signals (Fig. 4c) seinen Zustand, demzufolge das Potential (Fig. 4b) am Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 geändert wird. Ist das Potential am Ausgang der Digital-

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Analog-Um setzer 11 des Weißpegel-Stellkanals 2 und des Schwarzpegel-Stellkanals 4 kleiner als das Potential des Schwarzpegels des Videosignals, so wird das Potential am Ausgang des Videosignaldiskrim inators

I nicht geändert, und der beschriebene Zyklus wiederholt sich so lange, bis das Potential (Fig. 4b) am Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers

II den Videosignalpegel übersteigt.

Falls beim Erscheinen eines Freigabepotentials am Ausgang 14 der Koinzidenzschaltung 9 wieder das Potential am Ausgang der Digital-Analog-Umsetzer 11 des Weißpegel-Stellkanals 2 und des Schwarzpegel-Stellkanals 4 kleiner als das Potential des Videosignalschwarzpegels ist, findet eine weitere Steigerung des Absolutwertes des Potentials (Fig. 4b) am Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 statt. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis in einem Bildteil des Fernsehrasters der Videosignalweißpegel, dessen Nummer vom Ausgang des Impulszählers 10 zum Registriergerät 22 gelangt, festgehalten wird.

Der Schwarzpegel-Stellkanal 4 funktioniert auf ähnliche Weise, nur mit dem Unterschied, daß das Freigabepotential vom Ausgang 17 des Schalters 7 am Eingang 14 der Koinzidenzschaltung 9 des Schwarzpegelstellkanals 4 nur für die Durchlauf zeit des Zeilenaustastim pulses eintrifft und somit die Festhaltung des Schwarzpegels des Videosignals (Fig. 4d, e) ermöglicht.

Der Kanal 3 zur Graupegeleinstellung funktioniert ähnlich wie der Weißpegel-Stellkanal 2, nur mit dem Unterschied, daß auf den Eingang 12 der Koinzidenzschaltung 9 das Signal vom Ausgang des Videosignaldiskriminators 1 über den Inverter 5 gelangt. Dies führt zum Auftreten eines Freigabepotentials am Eingang 12 der Koinzidenzschaltung 9

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bei einer Bedingung, die der Ungleichung (4) genügt. Das heißt, falls das Potential am Eingang des Digital-Analog-Umsetzers 11 des Graupegel-Stellkanals 3 dem Absolutwert nach den Bildsignalpegel übersteigt, erscheinen am Ausgang der Koinzidenzschaltung 9 des Schwarzpegel-Stellkanals 4 Impulse (Fig. 4f) des Taktimpulsgebers 6. Das Signal am Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 des Graupegel-Stellkanals 3 zeigt Fig. 4g.

Somit stellt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Einrichtung zur Abtrennung eines Videosignalextrempegels nach Ablauf dreier Teilbilder eines Fernsehrasters drei Bildsignalextrempegel eini den Weißpegel, den Graupegel und den Schwarzpegel, wobei die Information über die Größe derselben den Ausgängen der Impulszähler 10 der entsprechenden Pegelstellkanäle 2, 3, 4 entnommen und auf den Eingang des Registriergerätes 22 gegeben wird. Außerdem können von den Ausgängen der Digital-Analog-Umsetzer 11 der Videosignalpegel-Stellkanäle 2, 3 und 4 die eingestellten Videosignalpegel in Analogform auf eine periphere Einrichtung gegeben werden, die die Quantisierung des Videosignals auf jedem beliebigen Begrenzungspegel zwischen den Extrempegeln des Videosignals sichert, wobei es gleichgültig ist, ob der erwähnte Begrenzungspegel diskret, stetig automatisch oder manuell gewählt wird.

Falls der Bezugsspannungseingang U jedes Digital-Analog-Umsetzers 11 (Fig. 2) der Kanäle 3 und 4 an den Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 des Kanals 2 geschaltet ist, wird auf die Bezugsspannungseingänge der Digital-Analog-Umsetzer 11 der Kanäle 3 und ein Potential vom Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 des Weißpegel-Stellkanals 2 gegeben. Dies gestattet es, die Genauigkeit der

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Grau- und Schwarzpegeleinstellung ohne Erhöhung der stellenmäßigen Kapazität des Impulszählers 10 zu erhöhen. Im übrigen funktioniert die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung wie oben beschrieben.

Eine weitere Steigerung der Genauigkeit der Schwarzpegeleinstellung ohne Erhöhung der stellenmäßigen Kapazität des Impulszählers wird durch Anschluß des Bezugsspannungseingangs U des Digital-Analog-Umsetzers 11 (Fig. 3) jedes nachfolgenden Kanals an den Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 des vorhergehenden Kanals erreicht. In diesem Fall wird an den Bezugsspannungseingang U des Digital-Analog-Umsetzers 11 des Schwarzpegel-Stellkanals das Potential vom Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 des Graupegelkanals 3 (Fig. 4g) gelegt. Im übrigen funktioniert die Einrichtung wie oben beschrieben.

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Claims

Patentansprüche

(ll Einrichtung zur Abtrennung des Videosignalextrempegels, die folgende hmteremandergeschaltete Stufen enthält: einen Schalter, einen Videosignaldiskriminator, auf dessen Eingang das Bildsignal gegeben wird, und zumindest einen Kanal zur Bildsignalextrempegeleinstellung enthält, dessen Eingang mit einem Taktimpulsgeber verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (2, 3 bzw. 4) zur Einstellung eines Extrempegels im Videosignal eine Koinzidenzschaltung (9) und in Reihe mit dieser einen Impulszähler (1O) und einen Digital-Analog-Umsetzer (ll) umfaßt, wobei der eine Eingang (12) der Koinzidenzschaltung (9) an den Ausgang des Bildsignaldiskriminators (l), der andere Eingang (14) an den Ausgang des Schalters (7) und der dritte Eingang)an den Taktinipulsgeber (6) gelegt ist, während der Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers (ll) an den Eingang des Schalters (7) angeschlossen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Kanal (2, 3 bzw. 4) zur Einstellung des Videosignalextrempegels an den Videosignaldiskriminator (l) über einen Inverter (5) angeschlossen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugsspannungseingang (U ) des Digital-Analog-Umsetzers)jedes nachfolgenden Kanals (3 bzw. 4) zur Einstellung des Videosignalextrempegels an den Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers (ll) eines der Kanäle (2) zur Videosignalextrempegeleinstellung angeschlossen ist.

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4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugsspannungseingang (U des Digital-Analog-Umsetzers (ll) jedes nachfolgenden Kanals (3, 4) zur Einstellung des Videosignalextrempegels an den Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers (ll) des vorhergehenden Kanals (2) zur Einstellung des Videosignalextrempegels angeschlossen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Registriergerät (22), dessen Eingang mit dem Ausgang des Impulszählers (10) verbunden ist.

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