NL8300686A - Inrichting voor het omzetten van een analoog videosignaal in een tweewaardig signaal. - Google Patents

Description

*v * PHN 10.601 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Inrichting voor het onzetten van een analoog videosignaal in een tweewaardig signaal" A. Achtergrond van de uitvinding A(1). Gebied van de uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor 5 het onzetten van een analoog videosignaal in een tweewaardig signaal/ waarbij dit analoge videosignaal wordt verkregen door een document volgens een bepaald lijnenpatroon af te testen. Bijvoorbeeld op de wijze zoals dit gebeurt in een facsimilé af tas t inrichting, in een aftastinrichting voor postcodes of vingerafdrukken en dergelijke.

10 A(2). Beschrijving van de stand van de techniek

Door aftastinrichtingen van de bovengenoemde soort worden analoge videosignalen geleverd waarvan de momentele waarde 15 een maat is voor de gemiddelde helderheid van een bepaald oppervlak je van het document. Dit qppervlakje wordt beeldelement of Pel (Picture elsnent) genoemd en is zeer klein. Bij documenten met vlakken van verschillende kleur kunnen de helderheden van de Pels, van Pel tot Pel zeer sterk uiteenlopen. Aangenomen zal worden dat witte vlakken de 20 maximale helderheid en zwarte vlakken de minimale helderheid hébben. Grijze en gekleurde vlakken zullen dan een helderheid hebben die gelegen is tussen Lg en L^.

Dit analoge videosignaal kan rechtstreeks in een geschikt geheugenmedium (bijvoorbeeld een magneetband) worden opgeslagen, 25 of via een transmissiemedium worden overgedragen. Ten einde bij het opslaan de benodigde geheugenruimte en bij het overdragen de benodigde transmissietijd te beperken, of om patronen op eenvoudige wijze met elkaar te kunnen vergelijken (bijvoorbeeld voor het vergelijken van vingerafdrukken) is het tegenwoordig gebruikelijk cm het analoge videosignaal cm te zetten in een tweewaardig signaal. Daartoe wordt het analoge videosignaal toegevoerd aan een eerste ingang van een comparator schakel ing, terwijl aan een tweede ingang daarvan een referentiesignaal wordt toegevoerd dat door een referenties ignaal- 8300 68 6 ί \ ΕΕΙΝ 10.601 2 τ generator wordt geleverd. Als het analoge videosignaal groter is dan het referentiesignaal, dan levert de comparatorschakeling een uit-gangsspanning E^. Is daarentegen het analoge videosignaal kleiner dan het referentiesignaal, dan levert de conparatorschakeling een uit-5 gangsspanning Eg. Verondersteld zal worden dat E^ groter is dan Eg.

Een dergelijke omzetting gaat onvermijdelijk gepaard met verlies aan informatie. Qm dit verlies te beperken is in referentie 1 reeds voorgesteld cm door de referenties ignaalgenerator een referentiesignaal te laten opwekken dat gelijk is aan de middelbare waarde van 10 het analoge videosignaal. Daartoe wordt dit videosignaal toegevoerd aan deze referentiesignaalgenerator die meer in het bijzonder is voorzien van een positieve en een negatieve piekdetector of piek-respectievelijk daldetector. De piekdetector levert een piek-detectie-signaal dat een maat is voor het hoogste signaalniveau van het vidéo-15 signaal. De daldetector levert een dal-detectiesignaal dat een maat is voor het laagste signaalniveau van het videosignaal. In een optel-schakeling wordt nu het middelbare signaal bepaald waarvan de momentele waarde gelegen is midden tussen de momentele waarden van de beide detectiesignalen. Dit middelbare signaal stelt nu het referentie-20 signaal voor. In de praktijk blijkt deze bekende onzetinrichting een belangrijk nadeel te hebben. Namelijk blijkt dat veel informatie verloren gaat als het document grijze of gekleurde vlakken heeft met helderheden die gelegen zijn in het gebied van 0 tot ca. 0,4 L^, of in het gebied van ca. 0,6 tot L^. Te denken valt daarbij bijvoor-25 beeld aan bankcheques die groene vlakken kunnen bevatten met een helderheid van ca. 0,6 L^, terwijl op deze groene vlakken rode karakters kunnen voorkomen met een helderheid van ca. 0,7 L^. Hierbij is verondersteld dat Lg = 0.

Cm de bezwaren van de in referentie 1 beschreven 30 omzetinrichting te ondervangen, is in referentie 2 voorgesteld om door de referentiesignaalgenerator een referentiesignaal te laten genereren waarvan de momentele waarde voortdurend gelijk is aan de gemiddelde waarde van een aantal, bijvoorbeeld N, momentele waarden van het analoge videosignaal. Meer in het bijzonder wordt daartoe het analoge 35 videosignaal toegevoerd aan een vertragingslijn die op N bepaalde plaatsen is afgetakt. De aan deze aftakkingen optredende, vertraagde versie van het analoge videosignaal worden bij elkaar opgeteld en door een faktor N gedeeld. Het daardoor verkregen signaal stelt het 83 0 0 68 6 ΡΗΝ 10.601 3 Λ « referentiesignaal voor. Ook deze bekende omzetinrichting blijkt in de praktijk een zeer onaangename eigenschap te vertonen. Namelijk blijken onregelmatigheden in het document, zoals verandering van vezelstruktuur van het papier, vervuiling van het papier, of niet 5 gelijkmatig verdeelde inkt zeer sterk in het uitgangssignaal van de camparatorschakeling tot uitdrukking te komen.

B. Doelstelling en samenvatting van de uitvinding 10 De uitvinding beoogt een cmzet-inrichting aan te geven die niet de bezwaren heeft van de boven beschreven bekende inrichting.

Overeenkomstig de uitvinding is daartoe de referentie-signaalgenerator voorzien van: - een eerste hulpreferenties ignaalgenerator waaraan het analoge video-15 signaal wordt toegevoerd en die een eerste hulpreferenties ignaal levert dat gelijk is aan de gemiddelde waarde van een aantal (N) momentele waarden van het analoge videosignaal; - een tweede hulpref erenties ignaalgenerator waaraan het analoge videosignaal wordt toegevoerd en die een tweede hulpref erenties ignaal 20 levert dat gelijk is aan de middelbare waarde van het analoge videosignaal; - middelen voor het vermenigvuldigen van het eerste hulpreferentie-signaal met een faktor a en voor het vermenigvuldigen van het tweede hulpref erentiesignaal met een faktor 1-a voor het opwekken van 25 een eerste respectievelijk een tweede gewogen hulpref erentiesignaal; - soimeermiddelen waaraan de gewogen hulpref er ent ies ignalen worden toegevoerd ter opwekking van een somsignaal dat het genoemde referentiesignaal voorstelt.

Opgemerkt zij dat als eerste hulpref erentiesignaal-30 generator kan worden toegepast de referentiesignaalgenerator die beschreven is in referentie 2 en dat als tweede hulpreferentiesignaal-generator kan worden toegepast de referentiesignaalgenerator die beschreven is in referentie 1.

35 C. Referenties T. Electric Pulse Wave Clipping Circuitry; D.D, Baumann;

Amerikaans octrooischrift nr. 3.566.281 (verleend op 23 februari 1971) B 3 0 0 ύ 8 δ EHN 10.601 4 2. Fingerprint Image Enhancement System; Y.M. Ting, W. Wilson; I.B.M. Technical Disclosure Bulletin, Vol. 16, No. 8, January 1974, pagina's 2684-2685.

5 D. Korte beschrijving van de figuren

Figuur 1 toont schematisch een omzet-inrichting die is uitgevoerd overeenkomstig de uitvinding;

Figuur 2 toont een meer in detail aangegeven omzet-10 inrichting die is uitgevoerd overeenkomstig de uitvinding;

Figuur 3 en figuur 4 tonen enige tijddiagrammen ter toelichting van de werking van de omzet-inrichting die in figuur 2 is aangegeven.

15 E. Beschrijving van de uitvoeringsvoorbeelden

In figuur 1 is schematisch een omzet-inrichting aangegeven met een opbouw overeenkomstig de uitvinding. Zij is voorzien van een omzetteringang 1 waaraan het analoge videosignaal x(t) wordt 20 toegevoerd en dat moet worden omgezet in een tweewaardig signaal y(t) dat gewenst wordt aan een omzetteruitgang 2. Deze omzetteruit-gang 2 vormt de uitgang van een conparatorschakeling 3 die twee ingangen 3(.) heeft. De ingang 3(1) is via een vertragingsinrichting 4 aangesloten op de ingang 1 van de omzet-inrichting. Als de vertragings-25 tijd van de vertragingsinrichting 4 gelijk wordt gesteld aan T , dan ontvangt deze conparatoringang 3(1) het signaal x(t-T ). De andere conparator ingang 3(2) ontvangt een referenties ignaal r (t). Ingevolge deze twee ingangssignalen neemt y(t) een waarde E^ aan als x(t-TQ) groter is dan r(t). Is daarentegen x(t-TQ) kleiner dan 30 r (t), dan neemt y (t) een waarde Eg aan die lager is dan E^.

Het referenties ignaal r (t) wordt geleverd door een referentiesignaalgenerator 5. Deze is voorzien van een eerste en van een tweede hulpreferentiesignaalgenerator 51 respectievelijk 52 die respectievelijk een eerste en een tweede hulpreferentiesignaal r^ (t) 35 r2 ^ leveren. Zij zijn elk aangesloten op de omzetteringang 1 en ontvangen zodoende elk het analoge videosignaal x(t). Het hulpreferentiesignaal (t) wordt in een vermenigvuldigschakeling 53 vermenigvuldigd met een constante factor a en het hulpreferentiesignaal 83 0 0 68 6

V

EHN 10.601 5 r2(t) wordt in een vermenigvuldigschakeling 54 vermenigvuldigd met de constante factor 1-a. De grootheid a is hierbij groter dan nul en kleiner dan 1. Een praktische waarde blijkt te zijn a = 0,9. De door de vermenigvuldigschakelingen 53 en 54 geleverde gewogen 5 hulpref erentiesignalen ar^ (t) en (1-a)r2(t) worden bij elkaar opgeteld in een optelinrichting 55. Hierdoor wordt het scans ignaal a r^(t) + (1-a) r2(t) verkregen dat het genoemde referentiesignaal r(t) voorstelt.

Het eerste hulpreferentiesignaal r^(t) is gelijk aan 10 de gemiddelde waarde van N momentele waarden van het analoge videosignaal en kan worden verkregen door de eerste hulpref er ent ies ignaal-regenerator 51 op te bouwen op de wijze zoals is beschreven in referentie 2.

Het tweede hulpreferentiesignaal r2(t) is gelijk aan de 15 middelbare waarde van het analoge videosignaal x(t) en kan worden verkregen door de tweede hulpreferentiesignaalgenerator 52 op te bouwen op de wijze zoals uitvoerig is beschreven in referentie 1.

Een praktische uitvoeringsvorm van de omzet-inrichting is volledigheidshalve weergegeven in figuur 2. Daarbij is de omzetter-20 ingang 1 via de vertragingsinrichting 4 aangesloten cp de canparator-ingang 3(1) en op de ingang van een tweede vertragingsinrichting 6.

Deze vertragingsinrichtingen 4 en 6 bestaan elk uit een cascade-schakeling van drie vertragingssecties 4 (.) respectievelijk 6 (.) die elk een vertragingstijd T^3 hebben. De uitgangen van zowel de 25 vertragingssékties 4(.) als van de vertragingssékties 6(.) zijn aangesloten op een gemeenschappenjke leiding 7 via weerstanden die elk de weerstandswaarde R hebben. De gemeenschappelijke leiding 7 is verbonden met de ingang van een operationele versterker 8. Deze is voorzien van een terugkoppellus waarin een weerstand is opgenomen die de 30 weerstandswaarde heeft. De uitgang van deze operationele versterker 8 is via een inverterende versterker 9 aangesloten op de ccmparator-ingang 3(2).

Het hierboven beschreven deel van de in fig. 2 aangegeven schakeling stelt de in fig. 1 schematisch aangegeven eerste 35 hulpref erenties ignaalgenerator 51 voor indien daarin N = 6 en R^ = R/6 wordt gekozen. In dat geval levert de inverterende versterker het eerste hulpreferentiesignaal r^ (t) dat voldoet aan de uitdrukking: 830 0 88 6 o PHN 10.601 6 _ _ r fx(t-V3) x(t-2To/3) x(t-3V3) x(t-4V3) r1(t) = 6 [. R + R + R + R + x(t-5To/3) i x(t-STo/3)' + g + g 5 = 1 + Xtt-ZT^) + .....+x(t-6T0/3)

Wordt meer in het bijzonder aan deze eerste hulpreferentiesignaal-10 generator het in fig. 3 aangegeven videosignaal x(t) toegevoerd, dan heeft het eerste hmlpfrequentiesignaal r^ (t) de eveneens in fig. 3 aangegeven vorm. De gewenste weging van dit eerste hulpreferentie-signaal r^ (t) met de faktor a, kan worden gerealiseerd door gelijk te maken aan aR/N.

^ Behalve aan de bovenbeschreven eerste hulpreferentie- signaalgenerator, wordt het analoge videosignaal x(t) ook toegevoerd aan de tweede hulpreferentiesignaalgenerator 52 die een piekdetector 56 en een daldetektor 57 bevat. Zoals in de figuur volledigheidshalve is weergegeven kunnen deze detektoren 56 en 57 warden opgebouwd 20 met een diode D, een weerstand met weerstandwaarde R2, een condensator net capaciteit C en een bufferversterker B. Ingevolge het in fig. 3 aangegeven analoge videosignaal x(t) levert de piekdetéktor 56 het eveneens in fig. 3 aangegeven pieksignaal p(t) en levert de daldetektor 57 het dalsignaal d(t). Deze signalen worden toegevoerd 25 aan een potentiometerschakeling 58 die aan zijn uitgang het tweede hulpreferentiesignaal r2(t) levert dat eveneens in fig. 3 is aangegeven. Hierbij is aangenomen dat de-potentiometerschakeling 58 zodanig is ingesteld dat r3 (t) = j jp (t) + d (t)~j. Om de gewenste weging van dit tweede hulpreferentiesignaal te verkrijgen wordt het via een 3° weerstand met weerstandswaarde R3 toegevoerd aan de ingang van de operationele versterker 8. De weerstandswaarde R^ wordt daarbij gelijk gekozen aan

R3 Ί-a5 N

35 en de weerstandwaarde van potentiometer 58 wordt veel kleiner genomen dan R3·

Aan de uitgang' van de inverterende versterker 9 treedt nu het referentiesignaal r(t) op dat gelijk is aan de som 8300686 PHN 10.601 7 aïj (t) + (1-a)r2 (t) en waarvan de vorm voor a = 0,9 is weergegeven in fig. 3. Ingevolge beide in fig. 3 aangegeven signalen x(t) en r(t) levert de ccnparatorschakeling nu het in fig. 4 aangegeven tweewaardige signaal y(t).

5 Zoals uit fig. 3 kan worden afgelezen wordt bij de cmzetinrichting die is opgebouwd volgens de uitvinding geprofiteerd van de voordelen van de bekende, in ref. 2 beschreven, cmzetinrichting als de helderheid van de Pels gelegen is in het gebied dat loopt van ca. 0,05 tot ca. 0,95 L^. hamers in dat geval is r{t) nagenoeg 10 gelijk aan (t). In extreem witte gebieden, dat zijn die gebieden van het document waar geen informatie aanwezig is, kernen kleine helderheidsveranderingen nu niet tot uitdrukking in het tweewaardige signaal y(t). Dit is te danken aan het feit dat voor die gebieden het referentiesignaal r (t) enigszins kleiner is dan r^ (t). Ook komen nu 15 kleine helderheidsvariaties in extreem zwarte gebieden van het document niet tot uitdrukking in het tweewaardige signaal y(t) omdat voor dergelijke gebieden het referenties ignaal r(t) nu enigszins groter is dan r^ (t).

In de praktijk blijkt het van voordeel te zijn, on, 20 evenals bij fotccqpieerapparaten gebruikelijk is, voor sommige documenten, hetzij de zwarte informatie, hetzij de witte informatie te accentueren. Dit is bijvoorbeeld het geval wanneer het originele document van slechte kwaliteit is. Deze z.g. licht/donker - regeling kan bij de in figuur 2 weergegeven omzet-inrichting worden gerealiseerd 25 op een van de volgende manieren.

a) Door verandering van de stand van de potentiometer 58 kan of het zwarte niveau of het witte niveau worden bevoordeeld.

b) Door de weerstandswaarde te veranderen kan het aandeel van r2 (t) in r(t) worden vergroot of verkleind.

30 c) Door een extra off-set spanning toe te voeren aan de operationele versterker 8, kan het referenties ignaal worden verhoogd of verlaagd.

De onder c) genoemde off-set spanning kan, zoals in figuur 2 is aangegeven, met behulp van een potentiometerschakeling 59 35 worden afgeleid van twee constante spanningsbronnen die resp. een spanning + VQ en - VQ leveren. De aan de uitgang van deze potentio-meterschakeling 59 optredende spanning wordt via een weerstand met weerstandswaarde R^ toegevoerd aan de ingang van de operationele ver- 8300686 τ ΕΉΝ 10.601 8 sterker 8.

Opgemerkt zij, dat in het uitvoeringsvoorbeeld dat in figuur 2 is aangegeven de tweede hulpreferentiesignaalgenerator 52 is aangesloten op de omzetter-ingang 1. Zij kan echter ook worden 5 aangesloten op de uitgang van één van de vertragingssékties 4 (.) of 6(0.

Ook zij nog opgemerkt, dat de vertragingssekties 4(.) en 6(.) niet allemaal dezelfde vertragingstijd hoeven te hebben.

Het is mogelijk dat het videosignaal niet analoog, 10 maar tijddiscreet is en dus wordt gevormd door een reeks monsters van het analoge videosignaal, waarbij deze monsters optreden met een bepaalde bemonsterfrequentie f . Dit is b.v. het geval als het document

O

wordt afgetast door een reeks, in één lijn gelegen CCD-beeldsensoren.

In dat geval zal de vertragingstijd 1^3 van de vertragingssecties 15 4(.) en 6(.) bij voorkeur gelijk worden gekozen aan 1/f .

O

20 25 30 35 83 0 0 68 6

Claims (1)

1. Inrichting voor het ontzetten van een analoog video signaal in een tweewaardig signaal, bevattende: a) een omzetter ingang voor het ontvangen van het analoge videosignaal; b) een onzetteruitgang waaraan het tweewaardige signaal gewenst wordt; g c) een referentiesignaalgenerator die is gekoppeld met de cmzetter- ingang en aldus het analoge videosignaal ontvangt en die een referentiesignaal levert, d) een ccnparatorschakeling die is gekoppeld met de omzetter ingang en met genoemde referentiesignaalgenerator, alsmede met de amzetter- 10 uitgang, voor het leveren van het tweewaardige signaal aan die onzetteruitgang, met het kenmerk, dat de referentiesignaalgenerator is voorzien van: e) een eerste hulpreferenties ignaalgenerator die is gekoppeld met de omzetter ingang en waaraan aldus het analoge videosignaal wordt 15 toegevoerd en die een eerste hulpreferentiesignaal levert dat gelijk is aan de gemiddelde waarde van een aantal (N) momentele waarden van het analoge videosignaal, f) een tweede hulpref erenties ignaalgenerator die is gekoppeld met de omzetter ingang en waaraan aldus het analoge videosignaal wordt 20 toegevoerd en die een tweede hulpreferentiesignaal levert dat gelijk is aan de middelbare waarde van het analoge videosignaal, g) middelen voor het vermenigvuldigen van het eerste hulpreferentiesignaal met een faktor a en voor het vermenigvuldigen van het tweede hulpreferentiesignaal met een faktor 1-a, ter opwekking 25 van een eerste respectievelijk een tweede gewogen hulpreferentiesignaal, h) scrcmeermiddelen waaraan de gewogen hulpref er enties ignalen worden toegevoerd ter opwekking van een scmsignaal dat het genoemde referentiesignaal voorstelt. 30 35 8300686