DE3303868A1 - Circuit arrangement for digitising and storing video images for further digital processing - Google Patents
Circuit arrangement for digitising and storing video images for further digital processingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur DigitalisierungThe invention relates to a circuit arrangement for digitization
und Speicherung von Videobildern zur nachfolgenden digitalen -Weiterverarbeitung. Die in zwei aufeinanderfolgenden Halbbildern (Vollbild) enthaltene Information eines S/W-Fernseh-bzw. Videobildes soll in der gleichen Geschwindigkeit mit der das Auslesen im Aufnahmegerät erfolgt mit hoher Auflösung in digitale Signale umgesetzt und in einem entsprechenden Speichermedium abgelegt werden. Zur Vereinfachung der Weiterverarbeitung muß ein Zugriff auf beliebig gewählte Daten möglich sein. Zur Kontrolle der gespeicherten Information muß eine dauernd sichtbare Wiedergabe auf einem Monitor gewährleistet sein.and storage of video images for subsequent digital processing. The information contained in two successive fields (frame) of one B / W television or The video image should be read out at the same speed in the recording device is carried out with high resolution in digital signals and converted into be stored on a corresponding storage medium. To simplify further processing Access to any selected data must be possible. To check the saved Information must guarantee a permanently visible display on a monitor be.
Zur Aufbereitung der Daten ist es notwendig, daß Daten im Speicher verändert werden können. die Steuerung muß mit einem beliebigen Rechner, Mikroprozessor oder fest verdrahtet möglich sein.To prepare the data, it is necessary to have data in the memory can be changed. the control must be with any computer, microprocessor or hardwired.
Die Zuordnung der Bildpunkte zu digitaler Information sollte möglichst genau sein, um eine hohe Ortsauflösung zu ermöglichen.The assignment of the pixels to digital information should be possible be precise in order to enable a high spatial resolution.
Technische Lösungen liegen in der Form vor, daß a) Bilder im Rasterverfahren abgetastet werden b) Schaltungsanordnungen verwendet werden, die ähnlich einem Schieberegister funktionnieren c) mechanisch aufwendige Speichermedien (teilweise analoge Zwischenspeicher, z.B. Videoband) verwendet werden (z.B. Plattenspeicher).Technical solutions are in the form that a) images in the raster process are scanned b) Circuit arrangements are used which are similar to a shift register function c) mechanically complex storage media (partly analog intermediate storage, e.g. video tape) can be used (e.g. disk storage).
Die Nachteile sind im Verfahren a) daß keine schnell veränderlichen Bilder erfaßt werden können, da mehrere Fernsehbilder lang das Auslesen erfolgt b) daß ohne aufwendige Logik kein Zugriff auf beliebige Datenpunkte möglich ist, da immer das komplette Bild durchlaufen wird c) daß empfindliche mechanische Komponenten notwendig sind, die z.B. hohe Anforderungen an die Betriebsbedingungen stellen.The disadvantages in method a) are that none are rapidly changing Images can be captured since reading is done for several television images b) that no data points can be accessed without complex logic, since the complete picture is always run through c) that sensitive mechanical components are necessary which, for example, place high demands on the operating conditions.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung von handelsüblichen Speicherbausteinen ein S/W-Videobild einer CCD-Kamera zu digitalisieren, abzuspeichern und die Weiterverarbeitung in einfacher Form zu ermöglichen.The invention is based on the object using commercially available Memory modules to digitize a B / W video image of a CCD camera, to save it and to enable further processing in a simple form.
Die Aufgabe wird erfindungsgemaäß dadurch gelöst, daß die Videoinformation mit dem Systemtakt (Betriebsfrequenz, weiterhin als Clocksignal bezeichnet) in einem Analog-Digital-Converter (ADC, z.B. Fa. TRW) (Fig. 1) Bildpunkt für Bildpunkt in 8 Bit digitale Daten übertragen wird.The object is achieved according to the invention in that the video information with the system clock (operating frequency, furthermore referred to as clock signal) in one Analog-digital converter (ADC, e.g. from TRW) (Fig. 1) pixel by pixel in 8 bit digital data is transmitted.
Dies ermöglicht, 256 Graustufen zu erkennen. Gleichzeitig wird durch einen Pixelzähler (0 entspricht Bildanfang) die zugehörige Adresse (bzw. räumliche Lage des Pixels) des Datenbytes erzeugt. Diese Adresse besteht aus 19 Bit; 9 Bit codieren die Linie, 9 Bit die Position in der Linie; 1 Bit zeigt an, ob das erste oder zweite Halbbild vorliegt und dient zur Erkennung der vollständigen Digitalisierung. Die genaue Beschreibung dieser Signale ist z.B.This enables 256 levels of gray to be recognized. At the same time is through a pixel counter (0 corresponds to the beginning of the image) the associated address (or spatial Position of the pixel) of the data byte. This address consists of 19 bits; 9 bit code the line, 9 bits the position in the line; 1 bit indicates whether the first or second field is present and is used to recognize the complete digitization. The exact description of these signals is e.g.
aus den Datenblättern der Fa. Fairchild zur CCD-Kamera zu entnehmen.from the data sheets from Fairchild for the CCD camera.
Die Speicherung erfolgt in 4 Speicherblöcken zu je 64 kByte (in folgendem als Bank bezeichnet).The storage takes place in 4 memory blocks of 64 kB each (in the following referred to as a bank).
Jede der 4 Banks ist folgendermaßen ausgestattet: Sie besteht aus 32 Speicher-IC's des Typs 4116 oder gleicher Adressierungsart (z.B. Hersteller Motorola MCM 4116 BP-15 bzw. BP-30).Each of the 4 banks is equipped as follows: It consists of 32 memory ICs of type 4116 or the same addressing type (e.g. manufacturer Motorola MCM 4116 BP-15 or BP-30).
Die Steuersignale und Bezeichnungen entsprechen denen der zugehörigen Datenblätter. Die Adressierungszuordnung und Erzeugung dieser Signale sind unten beschrieben.The control signals and designations correspond to those of the associated Data Sheets. The addressing assignment and generation of these signals are below described.
Jedes IC speichert 16 kBit und wird über 2 x 7 Adressen angesprochen. Die Organisation erfolgt in 8 Bit, damit hat eine Bank 4 Blöcke zu 16 kByte.Each IC stores 16 kBit and is addressed via 2 x 7 addresses. The organization takes place in 8 bits, so a bank has 4 blocks of 16 kByte.
Jeder Block ist bis auf die Daten-Ein/Ausgänge völlig parallel verdrahtet, so daß eine Adressierung Byteweise erfolgt.With the exception of the data inputs / outputs, each block is wired completely in parallel, so that addressing takes place byte by byte.
Die beiden schnellst veränderlichen Adressen, A17, A16 werden auf die vier 2 zu 4-Dekoder der einzelnen Bank (74 S 139, IC 1) (Fig. 2) gegeben, bei denen je einer der Dekodierungsausgänge so verdrahtet ist, daß immer genau einer der vier Dekoder 'LOW' in die ihm zugeordnete Bank leitet. Liegen gleichzeitig Eingang 15 und 1 auf 'HIGH', so bewirkt dies folgendes: a) der Zähler IC 3 (74 LS 161) (Fig. 2) wird gestartet und zählt 1101, 1110, 1111, 0000 im Takt der Systemclock.The two fastest changeable addresses, A17, A16 are opened the four 2 to 4 decoders of the individual bank (74 S 139, IC 1) (Fig. 2) are given each of which one of the decoding outputs is wired so that always exactly one which sends four decoders 'LOW' to the bank assigned to it. Are at the same time entrance 15 and 1 to 'HIGH', this has the following effect: a) the counter IC 3 (74 LS 161) (Fig. 2) is started and counts 1101, 1110, 1111, 0000 in time with the system clock.
b) der Multiplexer IC 2 (74 LS 154) (Fig. 2) leitet die einem Schreib- oder Lesezugriff zugeordneten Signale an die Speicherbausteine weiter und schaltet (entsprechend Lesen/Schreiben) die Busleitungstreiber IC 5a,b (74 LS 241) (Fig. 2) in Richtung Speicher oder Datenbus entsprechend dem Zustand der Zählerausgänge 14 und 13.b) the multiplexer IC 2 (74 LS 154) (Fig. 2) forwards the one write or read access assigned signals to the memory modules and switches (corresponding to reading / writing) the bus line drivers IC 5a, b (74 LS 241) (Fig. 2) in the direction of the memory or data bus according to the state of the counter outputs 14 and 13.
c) die Leitungstreiber IC 4a,b (74 LS 241) (Fig. 2) werden durch den Zählerausgang 13 so geschaltet, daß an dem Speicher nacheinander zuerst die Adressen AR - A6, dann die Adressen A7 - A13 anliegen.c) the line driver IC 4a, b (74 LS 241) (Fig. 2) are through the Counter output 13 switched so that first the addresses on the memory AR - A6, then addresses A7 - A13 are present.
d) der Zählerausgang 12 wird invertiert und liefert direkt den zur Verarbeitung der ersten 7 Adressen A - A6 notwendigen Puls (im folgenden R-:-S genannt) an alle 32 Speicherbausteine.d) the counter output 12 is inverted and delivers directly to the Processing of the first 7 addresses A - A6 necessary pulse (hereinafter called R -: - S) to all 32 memory modules.
e) der Zählerausgang 13 wird invertiert und ergibt mittels einer 'ODER'-Verknüpfung mit den im IC 1 (Fig. 2) dekodierten Adressen A14, A15 den für die Verarbeitung der zweiten 7 Adressen A7 - A13 notwendigen Puls (im folgenden C'A-§ genannt). Dieser wirkt nur auf einen Speicherbereich von 16 kByte, abhängig von den Adressen A14, A15.e) the counter output 13 is inverted and results from an 'OR' link with the addresses A14, A15 decoded in IC 1 (FIG. 2) for processing of the second 7 addresses A7 - A13 necessary pulse (hereinafter referred to as C'A-§). This only affects a memory area of 16 kByte, depending on the addresses A14, A15.
Durch diese Aufteilung ist gewährleistet, daß jedes Datenbyte genau einem Speicherplatz zugeordnet wird.This division ensures that every data byte is accurate is assigned to a memory location.
Die RAS-Eingänge aller 4 Blöcke sind verbunden.The RAS inputs of all 4 blocks are connected.
Die CAS-Eingänge sind nur innerhalb eines Blockes verbunden, die vier Blöcke sind getrennt (CASp - 3).The CAS inputs are only connected within one block, the four Blocks are separated (CASp - 3).
Die RD/WR-Eingänge aller vier Blöcke sind verbunden.The RD / WR inputs of all four blocks are connected.
Die Daten-Ein/Ausgänge aller vier Blöcke sind entsprechend Bit - Bit7 verbunden, so daß 8 Datenleitungen nach außen führen.The data inputs / outputs of all four blocks are corresponding to Bit - Bit7 connected so that 8 data lines lead to the outside.
Diese Organisation bewirkt folgendes: a) der bei dynamischen Speichern notwendige Refresh wird automatisch durch das laufende RAS-Signal und die schnell veränderlichen Adressen A - A6 durchgeführt.This organization has the following effects: a) that of dynamic memories necessary refresh is automatic by the running RAS signal and the fast variable addresses A - A6.
b) welches Byte adressiert ist bestimmt die Kombination: Ap - A6 : in allen IC's wird eine Reihe angewählt A7 - A13: in einem Block wird eine Spalte angewählt A14- A15: in einer Bank wird ein Block angewählt A16- A17: eine Bank wird angewählt.b) which byte is addressed determines the combination: Ap - A6: A row is selected in all ICs A7 - A13: in a block there is a column selected A14-A15: a block is selected in a bank A16-A17: a bank is selected selected.
c) die Zugriffszeit (Zykluszeit) der Speicherbausteine ist nicht die Grenze für das Speichersystem: da der Adressierungsvorgang nach Anwahl der Bank durch A16 -A17 selbsttätig weiterläuft, bleiben 4 Takte Zeit, um das Einlesen oder Auslesen der Daten zu ermöglichen.c) the access time (cycle time) of the memory modules is not the Limit for the storage system: because the addressing process after selecting the bank continues to run automatically with A16 -A17, there are 4 clock cycles left to read in or To enable the data to be read out.
Diese Voradressierung bewirkt hier lediglich, daß die Daten verschoben (hier Original adresse + 3) im Speicher abgelegt werden. Die mit vier Banks erreichbare Zeit ist kürzestensfalls 1/4 der Zykluszeit eines Bausteins. This pre-addressing only has the effect of shifting the data (here original address + 3) can be stored in the memory. The one that can be reached with four banks Time is at least 1/4 of the cycle time of a block.
(hier: 94 ns) d) durch die Kombination der RD/WR-Signale und der Steuersignale der IC's 5a,b mit dem Zähler IC 3 (Fig. 2) ist gewährleistet, daß nur dann geschrieben oder gelesen wird, wenn gültige Daten anstehen oder der Datenbus frei ist. (here: 94 ns) d) by combining the RD / WR signals and the Control signals of the IC's 5a, b with the counter IC 3 (Fig. 2) ensures that it is only written or read when valid data is pending or the data bus free is.
Die Steuerung des Gesamtablaufs (Zugriff, Start der Digitalisierung) erfolt durch eine Schnittstelle (Fig. 1: Interface).The control of the overall process (access, start of digitization) takes place through an interface (Fig. 1: Interface).
Der Aufbau dieses Bauteils ist wie folgt (siehe Fig. 3): a) Die Verbindung zum Rechner bilden 3 Zwischenspeicher zu 8 Bit.The structure of this component is as follows (see Fig. 3): a) The connection 3 8-bit buffers for the computer.
(74 LS 373): 2 Datenregister (Eingabe/Ausgabe) 1 Befehlsregister Daß gültige Daten anstehen, wird über den Strobe-Eingang gemeldet. Der Ready-Ausgang erlaubt Rückmeldung, daß neue Befehle gegeben werden können. (74 LS 373): 2 data registers (input / output) 1 command register The strobe input reports that valid data is pending. The ready output allows feedback that new commands can be given.
b) Ein verdrahtetes Mikroprogramm ist aufgebaut aus diversen logischen Verknüpfungen und einem 4 Bit Zähler 74 LS 191 in Verbindung mit einem 4 zu 16 Dekoder.b) A wired microprogram is made up of various logical ones Links and a 4 bit counter 74 LS 191 in connection with a 4 to 16 decoder.
Die Verknüpfungen bestehen zwischen den Ausgängen des Dekoders und des Befehlsregisters. The links exist between the outputs of the decoder and of the command register.
c) Die Adressleitung wird entweder mit den vom Pixelzähler gelieferten Adressen oder mit in der Schnittstelle befindlichen 2 x 9 Bit Zählern (6 x 74 LS 161) Uber einen 19 Bit-Multiplexer getrieben.c) The address line is either supplied with the one supplied by the pixel counter Addresses or with 2 x 9 bit counters located in the interface (6 x 74 LS 161) Driven through a 19 bit multiplexer.
d) Ein 4 Bit-Zähler kontrolliert, wann ein ganzes Bild zu Ende ist.d) A 4-bit counter controls when a whole picture is over.
e) Zwei Flipflops synchronisieren den Ablauf mit Befehlen des Rechners.e) Two flip-flops synchronize the process with commands from the computer.
-f) Ein Flipflop stellt sicher, daß alle Speichereinheiten (Banks) im richtigen Takt arbeiten.-f) A flip-flop ensures that all memory units (banks) work in the right rhythm.
Die Funktion ist wie folgt: Mit dem Strobe-Puls wird der 4 Bit-Zähler gestartet (15--), wenn keine Refresh-Pause vorliegt oder das Programm noch arbeitet.The function is as follows: With the strobe pulse the 4 bit counter is started (15--) if there is no refresh pause or the program is still working.
Mit jedem der 15 Schritte ist durch Verknüpfung der Ausgänge des Dekoders mit Ausgängen des Befehlsregisters eine bestimmte Funktion auszuführen.With each of the 15 steps the outputs of the decoder are linked to execute a specific function with outputs of the command register.
Maximal können in einem Zählschritt 256 Befehle parallel ausgeführt werden.A maximum of 256 commands can be executed in parallel in one counting step will.
Die hier verdrahteten Funktionen sind TAB. 1 zu entnehmen.The functions wired here are TAB. 1 can be found.
Die hier verdrahteten Befehle sind TAB. 2 zu entnehmen.The commands wired here are TAB. 2 can be found.
Hiermit kann die Ablaufsteuerung durch einen 8 Bit-Rechner erfolgen oder mittels Schaltern vorgegeben werden.This allows the sequence control to be carried out by an 8-bit computer or can be specified by means of switches.
Die Wiedergabe des Speicherinhalts erfolgt in der Art, daß immer, wenn kein Programm abläuft, mit den vom Kamerasystem erzeugten Adressen der Speicher angesprochen wird und die zugehörigen Daten mit Hilfe eines handelsüblichen Digital/Analog Konverters (z.B. der Fa. TRW) in Analogsignale umgesetzt werden.In einer Mischstufe (Mixer Fig. 1) werden diesem Signal die genormten Synchronpulse beigemischt, so daß ein Standardvideosignal vorliegt, das auf jedem Monitor wiedergegeben werden kann.The contents of the memory are reproduced in such a way that always if no program is running, the memory with the addresses generated by the camera system is addressed and the associated data with the help of a commercially available digital / analog Converter (e.g. from TRW) can be converted into analog signals in a mixer (Mixer Fig. 1) the standardized synchronous pulses are added to this signal, see above that there is a standard video signal that can be displayed on each monitor can.
Die anstehenden Daten werden Bitweise parallel in einem Komparator mit eingestelltem Bitmuster verglichen (Bildmodifikation Fig. 1) und das Ausgangssignal steuert den DAC an, daß die eingestellte Graustufe wahlweise schwarz oder weiß geschaltet wird, wenn Gleichheit vorliegt.The pending data are bit by bit in parallel in a comparator compared with the set bit pattern (image modification Fig. 1) and the output signal controls the DAC so that the set gray level is switched to either black or white if there is equality.
Damit werden alle Bildpunkte gleichen Graus schwarz oder weiß wiedergegeben ('Höhenlinien').This means that all pixels of the same gray are reproduced in black or white ('Contour Lines').
Eine weitere Ausführung der Erfindung ist dadurch gegeben, daß eine handelsübliche Videokamera benutzt werden kann.A further embodiment of the invention is given in that a commercially available video camera can be used.
Dies wird ermöglicht, indem die Steuereinheit (Fig. 1) nicht als Einheit mit der Kamera - wie bei der CCD-Kamera üblich - vorliegt, sondern gesondert aufgebaut wird.This is made possible by having the control unit (Fig. 1) not as a unit with the camera - as is customary with the CCD camera - but built up separately will.
Nach dem Stand der Technik sind zwei Betriebsarten möglich: Der Pixelzähler (Adressgenerator) wird von einem Taktgeber getrieben und dieser Takt synchronisiert den Ablauf der Kamerasteuerung. Dies ist möglich bei Kameras mit externer Synchronisation (z.B. Fa. Bosch).According to the state of the art, two modes of operation are possible: The pixel counter (Address generator) is driven by a clock and this clock is synchronized the camera control process. This is possible with cameras with external synchronization (e.g. Bosch).
Liegt diese Möglichkeit nicht vor, so muß mit Hilfe der von der Kamera erzeugten Synchronsignale (Bildstart, Zeilenstart, Bildwechsel) der Adressgenerator synchronisiert werden.If this is not possible, the camera must be used The address generator generates synchronous signals (picture start, line start, picture change) be synchronized.
TAB. 1:
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833303868 DE3303868A1 (en) | 1983-02-05 | 1983-02-05 | Circuit arrangement for digitising and storing video images for further digital processing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833303868 DE3303868A1 (en) | 1983-02-05 | 1983-02-05 | Circuit arrangement for digitising and storing video images for further digital processing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3303868A1 true DE3303868A1 (en) | 1984-08-09 |
Family
ID=6190065
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19833303868 Withdrawn DE3303868A1 (en) | 1983-02-05 | 1983-02-05 | Circuit arrangement for digitising and storing video images for further digital processing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3303868A1 (en) |
Cited By (4)
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-
1983
- 1983-02-05 DE DE19833303868 patent/DE3303868A1/en not_active Withdrawn
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |