FR2629658A1 - Circuit d'amelioration du contraste d'une image video, notamment d'une partie de l'image - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de traitement de signal vidéo monté sur une caméra de télévision ou un moniteur. Il comporte un premier circuit d'expansion automatique de contraste recevant le signal vidéo et ayant pour fonction d'assurer un contraste optimal de toute l'image, et un deuxième circuit d'expansion recevant le signal vidéo et assurant un contraste optimal dans une fenêtre de l'image ainsi que pour toutes les autres zones de l'image ayant un contraste analogue à celui de la fenêtre. Les signaux sortant des deux circuits sont additionnés pour produire une image composite dans laquelle un détail, a priori difficile à observer (zone sombre Z à contre-jour) va se retrouver fortement contrasté. Application : dispositifs optiques d'observation et de visée.
Description
CIRCUIT D'AMELIORATION DU CONTRASTE
D'UNE IMAGE VIDEO, NOTAMMENT D'UNE PARTIE DE L'IMAGE
La présente invention concerne les circuits de traitement de signal vidéo, placés dans une caméra ou un moniteur de télévision pour modifier les caractéristiques du signal vidéo, et elle concerne plus précisément les dispositifs tendant à modifier le contraste de l'image produite sur l'écran d'un moniteur.
D'UNE IMAGE VIDEO, NOTAMMENT D'UNE PARTIE DE L'IMAGE
La présente invention concerne les circuits de traitement de signal vidéo, placés dans une caméra ou un moniteur de télévision pour modifier les caractéristiques du signal vidéo, et elle concerne plus précisément les dispositifs tendant à modifier le contraste de l'image produite sur l'écran d'un moniteur.
Parmi les dispositifs connus, on trouve des circuits de réglage de contraste qui compriment ou dilatent l'amplitude du signal vidéo pour diminuer ou augmenter le contraste entre les points les plus sombres (niveau inférieur du signal vidéo) et les points les plus clairs (niveau supérieur du signal) de l'image. Le réglage du contraste se fait par action manuelle sur un potentiomètre.
On trouve aussi des circuits dits "d'expansion automatique de contraste" qui recherchent le niveau le plus bas et le niveau le plus haut du signal vidéo sur toute la durée d'une trame, et. étirent en hauteur le signal de maniere que le niveau le plus bas se retrouve à un potentiel correspondant à l'affichage d'un point de luminance minimale "noir" sur l'écran, tandis que le niveau le plus haut du signal se retrouve à un autre potentiel correspondant à l'affichage d'un point de luminance maximale "blanc", ces deux potentiels extêmes étant d'ailleurs éventuellement réglables manuellement.
Les amplitudes intermédiaires de signal correspondent à toute l'échelle des gris entre le "noir" et le "blanc".
On trouve encore des circuits dits "de correction de contour" qui améliorent l'aspect contrasté de l'image de la manière suivante chaque fois que le signal vidéo présente un point de transition relativement raide entre un premier niveau de luminance et un deuxième niveau, la différence entre ces deux niveaux est artificiellement accrue par une suroscillation du signal de part et d'autre du front de transition, ce qui se traduit sur L'écran par une augmentation ponctuelle du contraste entre points adjacents. Comme son nom l'indique, cette correction améliore la lisibilité de l'image en surlignant les contours des formes visibles sur l'écran.
Enfin, il existe des circuits dits de "correction de gamma" qui, théoriquement utilisés pour compenser la non linéarité de la courbe de réponse du tube cathodique (luminance en fontion de la tension de modulation), sont quelquefois utilisés pour faire ressortir, par un relèvement renforcé des faibles niveaux de signal, le contraste des zones sombres d'une image présentant à la fois des zones claires et des zones sombres.
L'existence de ces divers types de circuits de traitement, qui sont souvent utilisés simultanément, montre qu'il existe un besoin important d'améliorer la lisibilité d'une image reproduite sur un écran de visualisation.
Ce besoin se fait particulièrement sentir dans le domaine militaire, lorsqu'une caméra de télévision (noir et blanc) est incorporée à un système de conduite de tir pour permettre l'observation d'un paysage, la recherche d'une cible, et le pointage d'une arme sur cette cible. Par exemple, si la cible est un char, éventuellement camouflé, se déplaçant sur un fond de paysage sombre ou semblablement contrasté, on aura de mal à le repérer correctement et surtout à reconnaître s'il s'agit d'un char ami ou ennemi. Les circuits d'amélioration de contraste exposés ci-dessus aident à cette reconnaissance mais ne suffisent pas encore. En effet il apparaît nécessaire de réaliser un dispositif capable d'extraire dans une image donnée une image nette d'un ou de plusieurs détails de manière à permettre leur repérage et leur identification.
La présente invention propose un nouveau circuit de traitement, établissant un contraste d'image tel que même dans les pires conditions, et notamment lorsque l'image présente un fort contre-jour, toute partie intéressante de l'image, aussi bien dans les zones sombres que dans les zones très claires, puisse être reproduite avec lisibilité excellente.
Pour.parvenir à ce résultat, la présente invention propose un circuit de traitement qui comprend:
- un premier circuit d'expansion automatique de contraste recevant le signal vidéo et ayant pour fonction d'étirer en amplitude le signal en alignant sur une première référence inférieure de tension le niveau de signal vidéo correspondant au point le plus sombre de l'image et sur une première référence supérieure de tension le niveau de signal vidéo correspondant au point le plus clair de l'image;;
- un deuxième circuit d'expansion automatique de contraste recevant le signal vidéo avant ou après son passage dans ie premier circuit d'expansion et ayant la même fonction mais relativement aux parties l'image comprenant une fenêtre ainsi que les zones de l'image dont le contraste se situe dans la même plage que celle présentée dans la fenêtre, ce deuxième circuit effectuant une expansion entre une deuxième référence inférieure de tension et une deuxième référence supérieure de tension et comportant des moyens d'ébasage et d'écrêtage pour bloquer sur la deuxième référence inférieure de tension les niveaux de signal vidéo correspondant à des points plus sombres ou aussi sombres que le point le plus sombre de cette fenêtre et sur la deuxième référence supérieure de tension les niveaux de signal correspondant à des points plus clairs ou aussi clairs que le point le plus clair de cette fenêtre;
- un générateur de fenêtre produisant un signal de fenêtre pour commander à la période de balayage dimage, le deuxième circuit d'expansion;;
- un circuit d'addition pour pondérer et additionner à tout moment les signaux vidéo délivrés par les circuits d'expansion automatique de contraste.
- un premier circuit d'expansion automatique de contraste recevant le signal vidéo et ayant pour fonction d'étirer en amplitude le signal en alignant sur une première référence inférieure de tension le niveau de signal vidéo correspondant au point le plus sombre de l'image et sur une première référence supérieure de tension le niveau de signal vidéo correspondant au point le plus clair de l'image;;
- un deuxième circuit d'expansion automatique de contraste recevant le signal vidéo avant ou après son passage dans ie premier circuit d'expansion et ayant la même fonction mais relativement aux parties l'image comprenant une fenêtre ainsi que les zones de l'image dont le contraste se situe dans la même plage que celle présentée dans la fenêtre, ce deuxième circuit effectuant une expansion entre une deuxième référence inférieure de tension et une deuxième référence supérieure de tension et comportant des moyens d'ébasage et d'écrêtage pour bloquer sur la deuxième référence inférieure de tension les niveaux de signal vidéo correspondant à des points plus sombres ou aussi sombres que le point le plus sombre de cette fenêtre et sur la deuxième référence supérieure de tension les niveaux de signal correspondant à des points plus clairs ou aussi clairs que le point le plus clair de cette fenêtre;
- un générateur de fenêtre produisant un signal de fenêtre pour commander à la période de balayage dimage, le deuxième circuit d'expansion;;
- un circuit d'addition pour pondérer et additionner à tout moment les signaux vidéo délivrés par les circuits d'expansion automatique de contraste.
Ainsi, non seulement l'image globale sur l'écran est convena
blement contrastée, mais la fenêtre et les zones d'intérêt de cette
image, c'est-à-dire celles dont le contraste est semblable à celui de
la fenêtre, subissent une même expansion de contraste ce qui facilite le repérage de la cible. Ces zones apparaissent à l'écran avec un contraste plus grand.
blement contrastée, mais la fenêtre et les zones d'intérêt de cette
image, c'est-à-dire celles dont le contraste est semblable à celui de
la fenêtre, subissent une même expansion de contraste ce qui facilite le repérage de la cible. Ces zones apparaissent à l'écran avec un contraste plus grand.
La fenêtre est de préférence réglable aussi bien en largeur qu'en hauteur et en position : dans un système de conduite de tir, elle peut être asservie à la position et à la dimension d'un réticule de pointage visible sur l'écran et réalisé par incrustation dans le signal vidéo de créneaux de largeur, de position et de luminances choisies.
L'invention permet d'éviter notamment que l'observateur, intéressé par une portion d'image mal contrastée, soit obligé de régler manuellement le contraste en fonction de cette portion : d'une part il serait amené à modifier constamment ce réglage, et d'autre part le contraste en dehors de la portion intéressante serait très mauvais.
Ce dernier inconvénient serait d'ailleurs conservé si on remplaçait le réglage manuel par une expansion de contraste automatique faite en fonction du niveau de signal à l'intérieur d'une fenêtre délimitant la portion d'image intéressante.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels:
- les figures la, lb, lc montrent ce que devient un signal vidéo lors d'une expansion de contraste;
- la figure 2 montre un signal vidéo présentant un fort contraste global;
- la figure 3 montre le signal vidéo correspondant à la figure 2, traité par le circuit de l'invention
- la figure 4 montre l'allure d'une image après traitement du signal vidéo selon l'invention
- la figure 5 montre un schéma bloc du circuit de traitement selon l'invention;
- les figures 6, 7 et 8 montrent les diagrammes d'expansion de l'amplitude du signal vidéo brut traité dans le circuit de l'invention;;
- la figure 9 montre un schéma d'un exemple de réalisation des circuits d'expansion de contraste utilisés;
- la figure 10 montre un schéma d'un mode de réalisation des circuits d'ébasage et d'écrêtage;
- la figure 11 montre un schéma bloc d'une variante d'utilisation du circuit de traitement selon l'invention.
- les figures la, lb, lc montrent ce que devient un signal vidéo lors d'une expansion de contraste;
- la figure 2 montre un signal vidéo présentant un fort contraste global;
- la figure 3 montre le signal vidéo correspondant à la figure 2, traité par le circuit de l'invention
- la figure 4 montre l'allure d'une image après traitement du signal vidéo selon l'invention
- la figure 5 montre un schéma bloc du circuit de traitement selon l'invention;
- les figures 6, 7 et 8 montrent les diagrammes d'expansion de l'amplitude du signal vidéo brut traité dans le circuit de l'invention;;
- la figure 9 montre un schéma d'un exemple de réalisation des circuits d'expansion de contraste utilisés;
- la figure 10 montre un schéma d'un mode de réalisation des circuits d'ébasage et d'écrêtage;
- la figure 11 montre un schéma bloc d'une variante d'utilisation du circuit de traitement selon l'invention.
La figure la montre un signal vidéo se présentant sous forme de portions successives de signal, correspondant chacune à une ligne, séparées les unes des autres par des intervalles de retour de ligne
Trois lignes successives seulement ont été représentées, mais si l'on examine le signal sur toute une image, c'est-à-dire par exemple sur toute une trame de 625 lignes, on peut repérer un niveau de signal minimal Vmin et un niveau de signal maximal Vmax.
Trois lignes successives seulement ont été représentées, mais si l'on examine le signal sur toute une image, c'est-à-dire par exemple sur toute une trame de 625 lignes, on peut repérer un niveau de signal minimal Vmin et un niveau de signal maximal Vmax.
Appliqué tel quel à entrée de modulation de luminance de l'écran de visualisation (wehnelt d'un tube cathodique par exemple), ce signal engendrerait une image dont la luminosité varie entre un niveau de gris clair correspondant à Vmax et un niveau de gris plus foncé correspondant à Vmin.
Un circuit d'expansion automatique de contraste aura pour fonction d'étirer en hauteur le signal de telle sorte que le niveau
Vmin devient égal à une référence de tension inférieure V1 et le niveau Vmax devient égal à une référence de tension supérieure V2, où V2 correspond à du "blanc" (luminosité maximale) et V1 à du "noir" (luminosité minimale). VI et V2 peuvent être réglables manuellement pour définir ce qu'on appelle blanc et noir, mais, une fois ce réglage opéré, le signal vidéo s'ajustera automatiquement de manière à occuper toute la plage de luminosités intermédiaires entre ces deux niveaux.
Vmin devient égal à une référence de tension inférieure V1 et le niveau Vmax devient égal à une référence de tension supérieure V2, où V2 correspond à du "blanc" (luminosité maximale) et V1 à du "noir" (luminosité minimale). VI et V2 peuvent être réglables manuellement pour définir ce qu'on appelle blanc et noir, mais, une fois ce réglage opéré, le signal vidéo s'ajustera automatiquement de manière à occuper toute la plage de luminosités intermédiaires entre ces deux niveaux.
Cet étirement peut se décomposer entre deux actions: la première consiste (Fig.lb) à décaler globalement le niveau du signal vidéo pour amener Vmin à V1 (ou Vmax à V2) ; la deuxième consiste (Fig.lc) à amplifier le signal vidéo dans son ensemble de anière à amener Vmax à V2 (ou Vmin à V1), sans modifier le niveau de Vmin (ou Vmax). Ces deux actions sont en réalité simultanées et s'effectuent d'ailleurs avec une certaine constante de temps, c'est-à-dire qu'on repère sur au moins une trame complète les niveaux Vmin et
Vmax du signal, et c'est sur le signal vidéo des trames suivantes qu'on effectue le décalage de l'amplification désirés.
Vmax du signal, et c'est sur le signal vidéo des trames suivantes qu'on effectue le décalage de l'amplification désirés.
La figure 2 montre un signal vidéo à fort contraste : dans la première partie de chaque ligne, le signal correspond à une zone sombre peu contrastée, et dans la deuxième partie il correspond à une zone claire, également peu contrastée.
Les niveaux Vmin et Vmax du signal peuvent être amenés à Vl et V2 comme expliqué ci-dessus, mais cela augmentera fort peu le contraste d'une zone Z qui intéresse l'opérateur et dont les détails sont malheureusement peu visibles du fait que le signal vidéo dans cette zone est peu modulé (par rapport à la modulation globale du signal dans toute l'image). Par exemple le signal oscille dans la zone Z entre deux niveaux proches V'min et V'max.
La figure 3 montre comment le circuit de traitement selon l'invention transforme le signal vidéo de la figure 2. A l'intérieur de la zone intéressante Z, représentée par une fenêtre F s'étendant sur une durée T à chaque ligne, toujours à la même place par rapport au début de la ligne, et ceci sur un certain nombre de lignes, toujours les mêmes à chaque trame, le signal vidéo subit une expansion de contraste comme expliqué aux figures lb et Ic. Le signal vidéo ayant subi cette expansion, et considéré en sortie du circuit de traitement, est dessiné en pointillé sur la figure 3.
Le niveau du signal vidéo sur une trame, en ne considérant que celui compris dans la fenêtre correspondant à la zone Z, varie entre le niveau minimal V'min, et le niveau maximal V'max. V'min est amené à V'1 et V'max à V'2, V'1 et V'2 étant réglables chacun indépendamment. La même expansion est exécutée dans la zone ou les zones où le signal vidéo brut est compris entre ces limites V'min et V'max du signal vidéo de fenêtre. Ces zones, dont une seule notée CF débordant de la fenêtre Z, est représentée sur les figures 2 et 3, sont caractérisées par le fait que la luminosité et le contraste y varient entre les mêmes limites que celles de la fenêtre. Les zones CF peuvent évidemment se situer en un quelconque endroit de l'image vidéo.
En dehors des zones CF et de la fenêtre Z, le signal vidéo brut subit l'expansion de contraste image. Le maximum du signal d'image noté Vmax, et le minimum de ce signal, noté Vmin, sont respectivement amenés aux niveaux de référence V2 et V1 correspondant généralement au blanc et au noir de la visualisation, respectivement. On remarque sur la figure 2 les durées CF où le signal vidéo brut se situe entre le niveau minimal V'min et le niveau maximal V'max du signal de fenêtre et sur -la figure 3, que ce signal vidéo se trouve porté aux tensions de -référence V'1 et V'2. Le signal vidéo brut, en dehors des zones CF et Z et dont le niveau est compris entre V'min et Vmin reçoit une expansion d'amplitude entre les valeurs V'l et VI.De même le signal vidéo brut compris entre Vmax et V'max reçoit une expansion comprise entre les valeurs V2 et V'2.
L'image dans la zone Z et dans les zones CF devient ainsi fortement contrastée comme le montrent les oscillations de grande amplitude du signal vidéo après traitement (figure 3), et ceci sans altérer le contraste du reste de l'image.
La figure 4 montre l'image que cela peut donner sur un écran de visualisation La fenêtre Z, apparaît claire et bien contrastée sur un fond par exemple sombre dû au contre-jour. Si la zone Z était prise dans une partie très claire et peu contrastée de l'image, elle apparaîtrait au contraire globalement plus sombre et bien contrastée.
On distingue sur la figure 4 le contour rectangulaire marqué de la fenêtre dans la partie droite de la zone Z. Par contre, dans la partie gauche de cette zone Z, le contour de cette fenêtre est plus flou car il rejoint une zone CF limitrophe à la fenêtre. Ainsi par exemple, la détection d'un - objet éventuellement camouflé et le pointage de la fenêtre sur cet objet entraîne la perception plus aisée,par visualisation de l'image vidéo traitée selon l'invention, de la présence éventuelle d'autres objets d'intérêts, situés à proximité et ayant un contraste analogue.
La figure 5 montre le schéma-bloc du circuit de traitement selon l'invention : le signal vidéo SV, non traité ou ayant subi certains traitements préalables, y compris des traitements d'amélioration de contraste tels qu'une correction de contour ou une correction de gamma, est amené à l'entrée d'un premier circuit d'expansion automatique de contraste 10 agissant sur la totalité de l'image, circuit dont la sortie est reliée à une première entrée A d'un circuit d'addition 12.
Par ailleurs, le signal 5V est amené à l'entrée d'un deuxième circuit d'expansion automatique de contraste 14 dont la sortie est reliée à une autre borne d'entrée B du circuit d'addition 12.
Le deuxième circuit, à la différence du premier, n'agit que sur les parties du signal vidéo, délimitées par la variation d'amplitude du signal vidéo dans la fenêtre F. Un générateur 16 de fenêtre (crêneaux d'une durée donnée T pendant N lignes) est prévu pour commander le deuxième circuit 14. Ce générateur de fenêtre 16 n'est utilisé que pour la mesure, dans le deuxième circuit d'expansion automatique de contraste 14, des limites V'min et V'max du signal vidéo brut de fenêtre.
Ce deuxième circuit 14 pourra être constitué par un circuit d'expansion de contraste 13 du même type que celui 10 utilisé pour toute l'image mais, comme la réponse de ce circuit est linéaire en fonction de l'amplitude du signal SV il est nécessaire de prévoir des moyens d'ébasage et d'écrêtage 11 aux niveaux bas et haut décrits et obtenir une courbe de réponse du type indiqué sur la figure. 7.
La figure 6 montre le diagramme d'expansion de l'amplitude du signal 5V par le circuit d'expansion 10. Le signal délivré par le circuit d'expansion 10 varie linéairement d'un niveau VP à un niveau VG tandis que le niveau du signal SV varie de Vmin à Vmax.
La figure 7 est relative au diagramme d'expansion du signal SV par le circuit d'expansion 14. Le signal délivré par le circuit d'expansion 14 varie linéairement d'un niveau V'P à un niveau V'G tandis que le niveau du signal SV varie de V'min à V'max. En dehors de ces limites du signal SV, les signaux délivrés par le circuit d'expansion 14 sont respectivement maintenus constants et égaux à
V'P ou V'G respectivement par les circuits d'ébasage et d'écrêtage du circuit 11.
V'P ou V'G respectivement par les circuits d'ébasage et d'écrêtage du circuit 11.
La figure 8 représente le diagramme d'expansion du signal SV transformé par le circuit de traitement selon l'invention et délivré à la sortie D de celui-ci. Ce diagramme est déduit des deux premiers, par pondération et addition des niveaux en ordonnée, correspondant à des mêmes points d'abcisse sur chacun de ceux-ci.
Le circuit d'addition 12 de la figure 5 réalise cette pondération et cette addition par exemple notamment au moyen de deux résistances variables ou fixes R10, et R14, reliées ensemble, par une extrémité, à la sortie D de l'additionneur 12 et reliées chacune par leur autre extrémité aux entrées A et B de cet additionneur (voir figure 10). Avec des résistances variables il est possible de régler la plage de variation V'1-V'2 à l'intérieur de la plage V1-V2; par exemple pour que cette plage V'1-V'2 représente 50% de la plage V1-V2.
Ces deux résistances variables peuvent être remplacées par un potentiomètre unique ou par tout autre circuit effectuant une pondération et une addition de signaux admis à ses bornes.
Le schéma de base de la figure 5 peut subir des variations mineures sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, l'entrée du deuxième circuit 14 peut recevoir non pas le signal vidéo SV mais celui déjà traité dans le premier circuit d'expansion 10.
Un circuit de correction de contours et/ou de correction de gamma peut être placé en amont ou en aval de l'ensemble du circuit de la figure 5 ; de tels circuits peuvent aussi être placés en amont ou en aval du deuxième circuit 14 exclusivement, ou encore un circuit de correction de contour en amont ou en aval du deuxième circuit exclusivement et un circuit de correction de gamma en amont ou en aval du premier circuit. Ces solutions sont des variations mineures possibles parmi d'autres.
Par ailleurs, il faut considérer que le signal vidéo SV qui rentre dans le circuit de traitement peut être pourvu ou non de zones de suppression de signal, de signaux de synchronisation, de signaux particuliers incrustés qui viennent se superposer à l'image (tels qu'un réticule de pointage, ou des indications alphanumériques ou autres symboles).Dans ces conditions, il faut comprendre que des circuits d'incrustation peuvent être prévus en aval de l'un ou l'autre des circuits d'expansion de contraste 10 et 14 ou en aval du circuit d'addition 12, la meilleure solution étant sans doute d'effectuer ces incrustations au niveau du circuit d'addition 12 qui possédera alors des entrées correspondant aux signaux à incruster (figurées symboliquement par une entrée C), et des entrées de commande d'incrustation (figurées symboliquement par une entrée 1). Des générateurs de symboles seront reliés aux entrées de signaux à incruster, tandis qu'un circuit de commande d'incrustation (pouvant inclure en pratique le générateur de fenêtre F) commandera à des instants choisis
I'aiguillage de tel ou tel signal vers la sortie du circuit d'addition 12.
I'aiguillage de tel ou tel signal vers la sortie du circuit d'addition 12.
Ces particularités d'organisation étant données, on va donner en référence à la figure 9 un exemple de circuit d'expansion 13 ou 10.
Ce circuit comprend un amplificateur à gain variable 18 recevant le signal vidéo à traiter SV. Le gain est commandé par la sortie d'un amplificateur différentiel 20.
La sortie de l'amplificateur à gain variable 18 est amenée, par l'intermédiaire d'une capacité de liaison 22 et d'un circuit de blocage de niveau (clamping en anglais) 24, à un circuit d'alignement au niveau inférieur V'P, représenté dans un cadre pointillé, désigné par 26. Le circuit 24 a pour fonction de ramener à zéro le niveau de blocage du signal vidéo pendant les retours de ligne.
La sortie du circuit d'alignement 26, qui constitue aussi la sortie du circuit d'expansion de contraste de la figure 9 est bouclée sur une entrée de commande de gain de l'amplificateur 18 par l'intermédiaire d'un détecteur -de crête de signal vidéo représenté dans un cadre pointillé 28 et par l'intermédiaire de l'amplificateur différentiel 20 dont une entrée est reliée au détecteur de crête et dont l'autre entrée est reliée au curseur d'un potentiomètre 21 définissant la tension de référence supérieure V'G (ajustable).
Le détecteur de crête 28 et le circuit d'alignement 26 reçoivent le signal de la fenêtre F pour effectuer la détection crête ou l'alignement de niveau que pendant les créneaux constituant cette fenêtre. Le générateur de fenêtre 16, représenté sur la figure 6 peut d'ailleurs établir d'autres signaux périodiques que la fenêtre, comme par exemple le signal de synchronisation de ligne SL pour actionner pendant les instants de retour de ligne le dispositif de blocage de niveau 24 (figuré sous forme d'un interrupteur de mise à zéro et d'un amplificateur suiveur à haute impédance d'entrée) commandé par le signal SL.
Le détecteur de crête 28 est par exemple simplement constitué par une diode de redressement 30 en série avec un interrupteur 32, fermé seulement pendant les créneaux de la fenêtre F, et avec un ensemble d'une résistance R et d'une capacité C en parallèle. La capacité se charge sur les pointes de signal vidéo et se décharge avec une constante de temps RC correspondant à environ une trame de balayage.
Le niveau de charge de la capacité C est appliqué à l'amplificateur différentiel 20 qui compare ce niveau à V'G et agit sur le gain de l'amplificateur 18 pour qu'à la trame suivante le signal vidéo soit amplifié ou réduit dans un sens tendant à rapprocher de V'G le niveau de charge de la capacité. De cette façon l'amplificateur à gain variable 18 délivre un signal tel que V'max devienne égal à V'G.
Le circuit 26 d'alignement du niveau inférieur du signal vidéo est constitué de la manière suivante: un condensateur C' reçoit sur une armature le signal à aligner et est connecté par l'autre armature à la résistance R' qui est la résistance de polarisation d'émetteur d'un transistor 34 polarisé par ailleurs par une résistance de collecteur 36 reliée à une tension d'alimentation continue Vcc. La base du transistor est aussi reliée par une diode 40 au curseur d'un potentiomètre 42 définissant la référence inférieure de tension V'P. Enfin, la base du transistor est reliée par. une résistance 44 à la sortie du générateur de fenêtre 16.
La sortie du circuit d'alignement-26, est prise sur l'émetteur
du transistor 34 relié à la capacité C' et à la résistance R'.
du transistor 34 relié à la capacité C' et à la résistance R'.
En dehors des créneaux définissant la fenêtre F, le transistor 34 est bloqué et les variations du signal amplifié par l'amplificateur 18 sont transmises telles quelles de l'entrée à la sortie du circuit d'alignement 26. En effet, la capacité C' est équivalente à un court circuit pour des variations d'un signal à son entrée dont la fréquence est très supérieure à la constante de temps R'C'. Ceci est le cas notamment du signal vidéo. Pendant les créneaux de la fenêtre F, le transistor peut conduire, mais seulement si le signal amplifié par 18 est inférieur à la référence V'P, et, dans ce dernier cas, la conduction du transistor provoque une charge du condensateur C' jusqu'à une tension de polarisation d'émetteur égale à V'P.
La décharge du condensateur C' étant lente (constante de temps R'C' déterminée au moins égale à une période de trame), le condensateur C' prend ainsi une valeur de charge moyenne telle que le signal présent sur l'émetteur du'transistor pendant la fenêtre soit toujours supérieur ou égal à V'P. Le circuit 26 effectue dont bien l'alignement inférieur sur V'P de la tension minimale du signal vidéo égale à la tension minimale V'min.
Les constantes de temps RC et R'C' du circuit 13 sont du même ordre et telles, qu'en dehors des durées T des lignes de la fenêtre, le gain de l'amplificateur à gain variable 18 et le niveau de polarisation du transitor 34 sont maintenus. De cette façon, toutes les parties du signal vidéo brut SV dont l'amplitude se situe entre les.
valeurs V'min et V'max subissent la même expansion entre V'P et V'G que le signal vidéo inclus dans la fenêtre. Les parties du signal vidéo brut dont les valeurs sont respectivement inférieures à V'min ou supérieures à V'max sont ébasées et écrêtées respectivement aux valeurs V'P et V'G désirées, par des circuits d'ébasage et d'écrêtage disposés en cascade avec le circuit 13.
Le circuit 13 de la figure 9 peut constituer aussi le circuit 10, d'expansion sur toute l'image, pourvu que l'on commande le cir cuit 26 et le circuit 28 non pas, par les créneaux de la fenêtre F, mais par des créneaux d'une fenêtre F' (signal de suppression de trame) qui correspond à l'ensemble de l'image. Dans ce cas les tensions de référence choisies deviennent les valeurs VP et VG désirées.
Cette commande par la fenêtre F' est évidemment nécessaire pour que les périodes de retour deligne ou de trame du signal vidéo ne soient pas prises en compte pour l'expansion de l'image car le niveau de signal vidéo pendant ces retours doit rester indépendant de l'image a observer.
Bien entendu, le même générateur 16 peut servir à élaborer la fenêtre F', et les signaux de synchronisation de ligne et trame et d'autres signaux utiles s'il y a lieu.
Si l'on appelle a et b les coefficients pondérateurs affectés par le circuit 12 d'addition et de pondération, aux signaux SA et SB délivrés respectivement par les circuits 10 et 14 et admis sur ses entrées A et B on peut écrire que le signal de sortie SD devient:
SD = a.SA + b.V'P selon que SV est compris entre Vmin et V'min,
SD= a.SA + b.SB selon que SV est compris entre V'min et V'max, et
SD = a.SA + b.V'G selon que SV est compris entre V'max et Vmax.
SD = a.SA + b.V'P selon que SV est compris entre Vmin et V'min,
SD= a.SA + b.SB selon que SV est compris entre V'min et V'max, et
SD = a.SA + b.V'G selon que SV est compris entre V'max et Vmax.
Quand le signal SV est minimum (Vmin) le signal délivré par le circuit 10 vaut VP, le signal délivré par le circuit 14 vaut V'P, et le signal de sortie SD vaut : SD .= a.VP + b.V'P et correspond au noir de l'écran. Quand le signal SV est maximum (V max), le signal délivré par le circuit 10 vaut VG, le signal délivré par le circuit 14 vaut V'G, et le signal de sortie vaut SD = a.VG + b.V'G et correspond au blanc de l'écran.
Dans une application préférée et bien que cela ne constitue pas une restriction de l'invention, on retient VP = V'P = 0 volt,
VG = V'G = 700 milivolts et (a + b = 1). De cette manière le niveau du noir du signal de sortie SD correspond au niveau de tension 0 volt et le niveau du blanc du signal de sortie SD correspond au niveau de tension 70ûmilivolts.
VG = V'G = 700 milivolts et (a + b = 1). De cette manière le niveau du noir du signal de sortie SD correspond au niveau de tension 0 volt et le niveau du blanc du signal de sortie SD correspond au niveau de tension 70ûmilivolts.
Le générateur de fenêtre 16 peut être commandé par un microprocesseur qui commande aussi des générateurs de symboles, de réticules etc., en vue de l'incrustation de signaux appropriés dans le signal vidéo au niveau du circuit d'addition 12 de la figure 5 en dehors de la fenêtre ou pendant la fenêtre. Ce microprocesseur aura, parmi ses fontions, la tâche de définir les caractéristiques éventuellement variables de la fenêtre : largeur, hauteur, position, en particulier si ces caractéristiques sont directement liées aux caractéristiques correspondantes d'un réticule de pointage qui lui même dépend de données extérieures (fournies au microprocesseur) telles que notamment la distance d'une cible.
La figure 10 représente un mode de réalisation du circuit selon l'invention où on distingue en amont de l'additionneur 12, et en cascade avec le circuit d'expansion 13, un circuit d'ébasage au noir 48, et un circuit d'écrêtage au blanc 52. On appelle circuit d'ébasage un circuit ayant pour effet de lisser les parties d'un signal inférieures à un seuil. Ces circuits 52 et 48 ont respectivement pour objet principal de limiter à V'G le niveau de signal sortant du circuit 13 lorsque le signal SV est supérieur ou égal à V'max et de maintenir au niveau V'P le signal sortant du circuit 13 lorsque le signal SV est inférieur ou égal à V'min. L'ensemble 11 comportant les circuits 48 et 52, mis en cascade avec le circuit d'expansion 13 constitue le circuit d'expansion automatique de contraste 14.Ces circuits 48 et 52 sont respectivement similaires aux circuits 46 et 50 mis éventuellement en cascade avec le circuit d'expansion automatique de contraste 10, et qui ont eux pour effet d'éliminer de l'image vidéo des aberrations de luminosité. On examinera a ce propos les effets de points "trop blancs" sur le signal vidéo traité selon l'invention, un raisonnement similaire étant applicable aux points "trop noirs" de
I'écran.
I'écran.
Par exemple, il peut arriver au cours de la prise de vue que l'on ait à fixer l'arrière d'un avion à réaction. On distingue alors plusieurs niveaux de luminosité de l'image : sombre pour le sol, normale pour l'avion, claire pour le ciel et très lumineuse pour la sortie du réacteur de l'avion. Le signal vidéo, élaboré par le dispositif de prise de vue, est appliqué au circuit d'amélioration de contraste selon l'invention. Du fait de ses constantes de temps, le circuit d'expansion de contraste 10 est capable d'assimiler le contraste sombre-clair mais pas le contraste sombre-très lumineux, sachant que l'information très lumineuse est de durée faible par rapport à la durée du signal vidéo d'une image.En conséquence, l'amplification en 18 des parties de signal vidéo correspondant à l'image très ponctuelle de la sortie du réacteur, a pour effet de délivrer en sortie du circuit 10 un signal présentant des niveaux instantanés notablement supérieurs aux niveaux VG. En effet, le circuit d'expansion de contraste n'est pas capable d'ajuster son gain en fonction de telles crêtes de signal de durée trop courte. Les signaux délivrés dans ces conditions par les circuits d'expansion automatique de contraste sont donc hors d'échelle et sont mal pris en compte par les divers circuits des moniteurs de télévision classique. Il convient de les éliminer.
Dans le circuit d'ébasage au noir 48, un pont diviseur formé par les résistances 54 et 56, impose une référence de tension V'P (niveau de noir) sur la base d'un transistor 58 dont le collecteur et l'émetteur sont polarisés respectivement par des résistances 60 et 62 entre des potentiels d'alimentation Vcc et-Vcc. Le signal délivré par le circuit 13 attaque la base d'un transistor 64 dont le collecteur et l'émetteur sont polarisés respectivement par des résistances 66 et 62 entre les potentiels d'alimentation Vcc et -Vcc.
Le signal délivré sur les émetteurs reliés des transistors 64 et 58, par le circuit d'ébasage des noirs 48, reste toujours supérieur ou égal à V'P. En effet si ce signal avait tendance à devenir inférieur à V'P le transistor 58 se mettrait en conduction et établirait sur son émetteur un potentiel égal à V'P.
Dans le circuit d'écrêtage au blanc 52, le signal délivré par le circuit 48 est introduit sur l'émetteur d'un transistor 68 dont llémet- teur et le collecteur sont polarisés par des résistances 70 et 72 entre les potentiels d'alimentation Vcc et -Vcc, et dont la base est portée à une référence de tension V'G (niveau de blanc) par un pont diviseur formé par les résistances 74 et 76. Le'signal délivré par ce circuit d'écrêtage 52 reste toujours inférieur ou égal au seuil V'C. En effet si ce signal avait tendance à s'élever au-dessus de cette valeur, le transistor 68 se mettrait en conduction et établirait sur son émetteur un potentiel égal à V'G.
Dans les circuits 46 et 50 de même type que les circuits 48 et 52 les niveaux de référence de tensions sont respectivement pris égaux à VP et VG.
Une variante d'utilisation du circuit selon l'invention (10, 12,
14, 16) apparaît sur la figure 11. Dans cette utilisation les références V'P et V'G du circuit 14 sont portées aux valeurs représentatives respectivement du noir (V1) et du blanc (V2) sur l'écran.
14, 16) apparaît sur la figure 11. Dans cette utilisation les références V'P et V'G du circuit 14 sont portées aux valeurs représentatives respectivement du noir (V1) et du blanc (V2) sur l'écran.
La sortie du circuit 14, délivrant ainsi un signal variant entre V1 et
V2, est introduite, en parallèle avec le signal délivré par la sortie D de l'additionneur 12, variant lui aussi entre les valeurs V1 et V2, aux deux entrées d'un commutateur 78 commandé par le signal de fenêtre F délivré par le générateur de fenêtre 16. Le commutateur 78 constitue un simple circuit d'aiguillage, comprenant des portes analogiques qui laissent passer vers la sortie de ce circuit le signal appliqué sur l'une ou l'autre de ses deux entrées, en fonction de créneaux F de commande appropriés. Il dirige vers sa sortie E, le signal SB délivré par le circuit d'expansion de contraste fenêtre 14 lorsque ce signal correspond à une partie de ligne comprise dans la fenêtre et le signal SD délivré par le circuit d'addition 12 lorsque ce signal correspond à une partie de ligne non comprise dans la fenêtre. Il permet ainsi de combiner dans le temps ces signaux SB et SD.
V2, est introduite, en parallèle avec le signal délivré par la sortie D de l'additionneur 12, variant lui aussi entre les valeurs V1 et V2, aux deux entrées d'un commutateur 78 commandé par le signal de fenêtre F délivré par le générateur de fenêtre 16. Le commutateur 78 constitue un simple circuit d'aiguillage, comprenant des portes analogiques qui laissent passer vers la sortie de ce circuit le signal appliqué sur l'une ou l'autre de ses deux entrées, en fonction de créneaux F de commande appropriés. Il dirige vers sa sortie E, le signal SB délivré par le circuit d'expansion de contraste fenêtre 14 lorsque ce signal correspond à une partie de ligne comprise dans la fenêtre et le signal SD délivré par le circuit d'addition 12 lorsque ce signal correspond à une partie de ligne non comprise dans la fenêtre. Il permet ainsi de combiner dans le temps ces signaux SB et SD.
Le dispositif de l'invention permet un bon repérage des détails à identifier. En effet, on explore un champ donné (par déplacement de la fenêtre dans un dispositif de prise de vue fixe ou par déplacement du dispositif de prise de vue avec une fenêtre fixe) et on observe sur l'écran l'image du signal vidéo SD traité selon l'invention. Certaines parties du paysage, ayant un contraste équi valent à celui de la fenêtre, sont révélées avec plus de netteté. Une fois leur repérage éxécuté on cherche à identifier les parties repérées, premièrement en déplaçant la fenêtre sur ces parties, deuxièmement en commuttant, vers la sortie F d'un deuxième commutateur 80, les signaux provenant de la sortie D de l'additionneur 12 avec les signaux provenant de la sortie E du commutateur d'aiguillage 78.
Lorsque la sortie F du commutateur 80 est reliée à la sortie E du commutateur d'aiguillage 78, I'image visible sur l'écran comporte, dans la fenêtre, une partie d'image dont le contraste est maximal puisqu'il va du noir au blanc permettant ainsi une expansion de contraste maximale dans la fenêtre tout en préservant une bonne expansion de contraste dans les zones CF définies précédemment. A la périphérie de la fenêtre, dans ce cas, le repérage des zones CF dont le contraste est équivalent au contraste fenêtre, reste ainsi aisé du fait que le signal dans cette partie d'image a subi le traitement selon l'invention.
L'invention a été décrite en prenant comme exemple le traitement d'un signal vidéo correspondant à un balayage ligne par ligne du type télévision, mais il est entendu qu'elle ne doit pas se limiter à ce type de balayage.
Claims (10)
1. Circuit de traitement de signal vidéo comportant un premier circuit d'expansion automatique de contraste (10) recevant le signal vidéo et ayant pour fonction d'étirer en amplitude le signal en alignant sur une première référence inférieure de tension (VP) le niveau de signal vidéo correspondant au point le plus sombre de l'image, et sur une première référence supérieure de tension (VG) le niveau de signal correspondant au point le plus clair de l'image caractérisé par le fait qu'il comporte en outre::
- un deuxième circuit d'expansion automatique de contraste (14) recevant le signal vidéo avant ou après son passage dans le premier circuit d'expansion (10) et ayant la même fonction mais relativement aux parties de l'image comprenant une fenêtre ainsi qu'aux zones de l'image dont le contraste se situe dans la même plage que celle représentée dans la fenêtre, ce deuxième circuiteffectuant une expansion entre une deuxième référence inférieure de tension (V'P) et une deuxième référence supérieure de tension (V'G) et comportant des moyens d'ébasage et d'écrêtage pour bloquer sur la deuxième référence inférieure de tension (V'P) les niveaux de signal vidéo correspondant à des points plus sombres ou aussi sombres que le point le plus sombre de cette fenêtre et sur la deuxième référence supérieure de tension (V'G) les niveaux de signal correspondant à des points plus clairs ou aussi clairs que le point le plus clair de cette fenêtre
- un générateur de fenêtre (16) produisant un signal de fe être (F) pour commander à la période de balayage d'image le deuxième circuit d'expansion (14);;
- un circuit d'addition (12) pour pondérer et additionner à tout moment les signaux délivrés par les deux circuits d'expansion automatique de contraste et délivrer ainsi un signal vidéo dont le contraste est amélioré dans la fenêtre ainsi que dans les zones de l'image dont le contraste se situe dans la plage présentée dans la fenêtre.
2. Circuit selon la revendications 1, caractérisé par le fait que les moyens d'ébasage et d'écrêtage comportent un circuit d'ébasage (48) et un circuit d'écrêtage (52) connectés en cascade entre un circuit d'expansion (13) et un circuit d'addition (12).
3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le premier circuit d'expansion automatique de contraste. (10) est suivi également d'un circuit d'ébasage (46) en série avec un circuit d'écrêtage (50).
4. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le circuit d'addition (12) comporte un pont à résistances variables (R10, R14) pour additionner et pondérer les signaux délivrés par les circuits d'expansion de contraste (10,14).
5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on peut régler le pont de résistance pour que le circuit d'addition (12) pondère les signaux délivrés par les circuits d'expansion de contraste de telle façon qu'après le traitement la plage de variation du signal vidéo compris dans la fenêtre soit de l'ordre de la moitié de la plage de variation du signal vidéo extérieur à la fenêtre.
6. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que chaque circuit d'expansion (10, 14) comprend un amplificateur à gain variable (18) recevant le signal vidéo (SV), et un circuit (26) d'alignement au niveau inférieur de tension (VP, V'P) en aval de l'amplificateur à gain variable, avec une boucle de réaction recevant la sortie du circuit d'alignement pour commarider le gain de l'amplificateur à gain variable, cette boucle comprenant un détecteur de crête de signal vidéo (Z8) suivi d'un amplificateur différentiel dont une entrée est à une référence supérieure de tension (VG, V'G).
7. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le générateur de fenêtre est apte à produire une fenêtre de dimensions et positions variables.
8. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les références de tension inférieures (VP,
V'P) et supérieures (VG, V'G) sont réglables individuellement pour les deux circuits d'expansion.
9. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le circuit d'addition (12) comporte des entrées d'incrustation et/ou de suppression de signal et est apte à aiguiller vers sa sortie soit le signal vidéo traité par le dispositif de traitement de l'invention, soit des signaux d'incrustation ou de suppression (en dehors de/ou pendant la fenêtre).
10. Variante d'utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, autorisant deux modes de fonctionnement, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un premier commutateur (78) à deux positions commandé par le générateur de fenêtre, pour prélever le signal de sortie (SD) du circuit d'addition qu'en dehors du balayage de fenêtre et pour prélever directement le signal de sortie (SD) du deuxième circuit d'expansion (14) lors du balayage de fenêtre, et un deuxième commutateur à deux positions (80) pour choisir dans un premier mode les signaux délivrés par le circuit d'addition et dans une deuxième mode les signaux délivrés par le premier commutateur.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8216300A FR2629658B1 (fr) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | Circuit d'amelioration du contraste d'une image video, notamment d'une partie de l'image |
| GBGB8325688.3A GB8325688D0 (en) | 1982-09-28 | 1983-09-26 | Circuit for improving the contrast of a video image |
| DE19833334898 DE3334898A1 (de) | 1982-09-28 | 1983-09-27 | Schaltungsanordnung zur verbesserung des kontrasts eines videobildes, insbesondere eines bildteiles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8216300A FR2629658B1 (fr) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | Circuit d'amelioration du contraste d'une image video, notamment d'une partie de l'image |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2629658A1 true FR2629658A1 (fr) | 1989-10-06 |
| FR2629658B1 FR2629658B1 (fr) | 1990-10-05 |
Family
ID=9277807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8216300A Expired - Lifetime FR2629658B1 (fr) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | Circuit d'amelioration du contraste d'une image video, notamment d'une partie de l'image |
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|---|---|
| DE (1) | DE3334898A1 (fr) |
| FR (1) | FR2629658B1 (fr) |
| GB (1) | GB8325688D0 (fr) |
Cited By (3)
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| FR2648302A1 (fr) * | 1989-06-09 | 1990-12-14 | Peugeot | Procede de traitement d'un signal composite video d'une scene a examiner |
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1983
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- 1983-09-27 DE DE19833334898 patent/DE3334898A1/de not_active Withdrawn
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8325688D0 (en) | 2009-09-09 |
| DE3334898A1 (de) | 1989-12-28 |
| FR2629658B1 (fr) | 1990-10-05 |
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