SU1107335A1 - Устройство преобразовани аналогового видеосигнала в двухуровневый - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АНАЛОГОВОГО ВИДЕОСИГНАЛА В ДВУХУРОВНЕВЫЙ , содержащее блок запоминани  сигнала верхнего уровни, блок запоминани  сигнала нижнего уровн , управл ющие входы которых соединены с управл ющим выходом блока управлени , а выходы которых подключены соотвеТ ственно к первому и второму входам делител  напр жений, выход которого соединен с опорньм входом компаратора , датчик видеосигнала, первый и второй ключи, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани , сигнальные входы первого и второго ключей подключены к выходу датчика видеосигнала, а их выходы -г соответственно к входам блока запоминани  сигнала верхнего уровн  и блока запоминани  сигнала нижнего уровн , выход датчика видеосигнала соединен с сигнальным входом компаратора , а выходы синхроимпульсов блока управлени  подключены к синхровходам датчика видеосигнала, а блок управлени  содержит первый и второй каналы , каждый из которых состоит из последовательно соединенных счетчика и дешифратора, выходы которого подключены к S входам группы RS-триггеров , выходы которых подключены к входам блока разбиени  растра, выход которого  вл етс  управл ющим выходом блока управлени , причем входами вого и второго каналов  вл ютс  входы счетчиков, вход сзброса счетчика первого канала, информационный вход счетчика второго канала и R входы RS-триггеров первого канала, подключены к выходу строчных синхроимпульсов синхрогенератора, вход счетчика второго канла и ,R входы R5 -триггеров второго канала подключены к ВЫХОДУ кадровых синхроимпульсов синхрогенератора, а информационный вход счетчика соединен с тактовым выходом синхрогенератора. м СП

Description

Изобретение относитс  к телевизионно-вычислительной автоматике и может быть использовано в преобразовател х аналогового видеосигнала в двухуровневьай видеосигнал (без полутонов ) . Известен преобразователь аналогового видеосигнала в двухуровневый, Состо щий из компаратора и пикового детектора, формирующего опорный уровень из текущего значени  видеосигна ла, соединенных последовательно, причем сигнальный вход компаратора соединен с датчике видеосигнала Г1. Недостатке устройства  вл етс  невысока  точность детек±ировани  из-з иеучитывани  при формировании опорного уровн  пиковым детектором минимального значени  видеосигнала (уровн  фона ), а также длительности видеосигнала от объекта изображени . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  уст ройство преобразовани  аналогового видеосигнала в двухуровневый, содержащее блок запоминани  сигнала верхнего уровн , блок запоминани  сигнала нижнего уровн , управл ющие входы которых соединены с первым выходом блока управлени , информационные входы - с выходом датчика видеосигна ла, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам делител  напр жений, выход которого соединен с опорным входом KcQia ратора, датчик видеосигнала, первый и второй ключи, причем сигнальный вход компаратора через линию задержки соединен с выходом датчика видеосигнала 12. Нед-остатком известного устройства  вл етс  невысока  точность преобразовани , обусловленна  отсутствием учета изменени  верхнего и нижнего уровней за врем  длительности видеосигнала . Цель изобретени  - повышение точности преобразовани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве, преобразовани  аналогового видеосигнала в двухуровневый , содержащем блок запоминани  сигнала верхнего уровн , блок запоми нани  сигнала нижнего уровн , управл ющие входы которых соединены с управл ющим выходом блока управлени , а выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам делител  напр жений, выход которого соединен с опорным входом компаратора , датчик видеосигнала, первый и второй ключи, сигнальные входы перво го и второго ключей подключены к выходу видеосигналов, а их выходал соответственно к входам блока запоминани  сигнала верхнего уровн  и блока запоминани  сигнала нижнего уровн , выход датчика видеосигнала соединен с сигнальным входом компаратора , а выходы синхроимпульсов блока управлени  подключены к синхровходам датчика видеосигнала, а блок управлени  содержит первый и второй каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных счетчика и дешифратора, выходы которого подключены к 5 входам группы PS-триггеров г выходы которых подключены к входам блока разбиени  растра,, выход которого  вл етс  управл ющим выходсм блока управлени , причем входами первого и второго каналов  вл ютс  входы счетчиков, вход сброса счетчика первого канала, информационный вход счетчика второго канала И R входа RS-триггеров первого канала подключены к выходу строчных синхроимпульсов синхрогенератора, вход сброса счетчика второго канала и R входы RS-триггеров второго канала подключены к выходу кадровых синхроимпульсов синхрогенератора , а информационный вход счетчика соединен с тактовым выходом синхрогеиератора. На фиг. 1 приведена структурна  электрическа  схема устройства; на фиг. 2 - структурна  электрическа  схема блока управлени ; на фиг. 3 пример реализации устройства; на фиг.. 4 - блок аналогового запоминани  сигналов верхнего и нижнего уровн , используемого в устройстве; на фиг. 5 - диаграмма видеосигнала части строки; на фиг. 6 - пример разбиени  телевизионного растра на участки при настройке устройства. Устройство преобразовани  аналогового видеосигнала в двухуровневый содержит датчик 1 видеосигнала, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, блок 3 управлени , блок 4 запоминани  сигнала верхнего уровн  блок 5 запоминани  сигнала нижнего уровн , цифроаналоговые преобразователи (). б и 7, делитель 8 напр жений, -интегратор 9, компаратор 10, первый ключ 11, второй ключ 12. Блок 3 управлени  содержит синхрогенератор 13; первый канал, включающий счетчик 14, дешифратор 15 и R5 -триггеры 16, второй канал, включающий счетчик 17, дешифратор 18 и R5 -триггеры 19, блок 20 разбиени  растра, блок 21 объединени . Пример реализации устройства, приведенный на фиг. 3, включает в себ  блок 22 формировани  опорного уровн , выполн ющий функции блоков 4,5 и 8, компараторы 23-1, 23-2, ..., 23-р , логические элементы И 24-1, 24-2, ..., 24-р, логический элемент ИЛИ 25, видеоконтрольное устройство ШКУ 26. Блок 22 формировани  опорного уровн  содержит первую и вторую резистивные сборки 27 и 28, делители 29 и 30 напр жений, включающие в себ  потенциометры 31-34, резисторы 35-38, шину 39 питани  и переключатель 40, Устройство работает следующим образом . Рассмотрим работу устройства по обработке изображений, состо щих из объектов белого цвета на черном фоне Работа устройства состоит из двухэтапов: настройки и преобразовани . При настройке устройства (.фиг. 1) сначала оператор переводит первый ключ 11 в замкнутое состо ние (второй ключ 12 разсмкнут, при эта перед датчиком 1 расположено изображение равномерно освещенного пол  белого цвета. Видеосигнал с датчика 1 поступает на вход АЦП 2, который пре юбразует аналоговый видеосигнал в цифровую форму. По сигналам, поступающим из блока 3 управлени  на ;управл ющие входы блока 4, значени  видеосигнала записьшаютс  в соответствующие  чейки пам ти. Количество  чеек пам ти равно количеству участков, на которые разбиваетс  телевизионный растр, получаемых при пересечении набора вертикальных -i и горизонтальных j линий (фиг. 6). Формирование линий разбиени  (i и j) на телевизионном растре производитс  с помощью блока 3 управлени  следующим образом. Счетчики 14 и 17  вл ютс  f-разр  ными, где f количество элементов раз ложени  в строке растра. Счетчик 14, на информационный вход которого пода ютс  тактовые импульсы с первого выхода синхрогенератора 13, производит подсчет количества тактов в каждой строке сканировани , т.е. производит еедискретизацию. Счетчик 17, на информационный вход которого поступают строчные синхроимпульсы с второго вы хода синхрогенератора 13, подсчитывает количество строк в каждом кадре Обнуление счетчиков 14 и 17 производитс  соответственно строчными и кад ровыми синхроимпульсами, поступающими на соответствующие входы сброса счетчиков 14 и 17. Дл  синхронизации работы блока 3 управлени  с работой датчика 1 видеосигнала строчные и кадровые синхроимпульсы подаютс  так же На синхровходы датчика 1. Количество линий i и j и положение на теле визионном растре вертикальных и гори зонтальных полос формируетс  на этапе настройки дешифраторами 15 и 18, представл ющими, например, сборку из многовходовых элементов И. Дл  этого выходы счетчиков 14 и 17 подключаютс , например с помощью перемычек, к соответствующим входам дешифраторов 15и 18. 1 5-триггеры 16 и 19,-5 входы которых подключены к соответствующим выходам дешифраторов 15 и 18, срабатывают по переднему фронту первого импульса из серии импульсов, по вл ющейс  на каждом выходе дешифраторов 15 и 18 из-за цикличности работы счетчиков 14 и 17. RS -триггеры 16и 19 обнул ютс  соответственно строчными и кадровыми синхроимпульсами , поступающими на входы сброса триггеров 16 и 19 с выходов синхрогенератора 13. В блоке 20 разбиени  pacfpa сигналы, поступающие с инвертирующих и неинвертирующих выходов RS -триггеров 16 и 19, преобразуютс  в сигналы , начало и продолжительность которых соответствует размерам и папожению участков 41 на телевизионном растре (фиг. б ). Разбиение телевизион-ного растра в этом случае производитс  на п равных пр моугольников, так как из-за разброса параметров телевизионных трубок априорно неизвестен вид функции неравномерности чувствительности мишени датчика 1 видеосигнала , определ ющей наравномерHocTb верхнего уровн  42 и нижнего уровн  43 видеосигнала (фиг. 5/, п выходов блока 20 разбиени  растра объедин ютс  в адресную шину, подключаемую к управл ющим (адресным) входам блоков 4 и 5. Запись значений видеосигнала от равномерно освещенного пол  белого цвета производитс  в течение времени кадровой развертки. Далее аналогично описанному в течение времени кадровой развертки производитс  процесс записи значений видеосигнала при передаче изображени  черного (фонового ) цвета (второй ключ 12 замкнут, первый ключ 11 разомкнут ) в  чейки пам ти блока 5. Таким образом, в  чейках пам ти блоков 4 и 5 хран тс  значени  видеосигнала соответственно верхнего 42 и нижнего 43 уровней видеосигнала (фиг. 5 ), записанные в моменты пересечени  вертикальных и горизонтальных линийраз-биени  (i, jl на телевизионнсм растре, (.левые верхние вершины ri участков 41). На этапе преобразовани  (первый 11 и второй 12 кличи разомкнуты ) запомненные значени  видеосигнала по сигналам, поступающим на управл ющие ( адресные) входы блоков 4 и 5 из бло-, ка 43 управлени , извлекаютс  из  чеек пам ти блоков 4 и 5 и поступают на входы ЦАП б и 7, преобразующих информацию в цифровой форме в соответствующие напр жени . Делитель 8 напр жени  формирует из сигналов, поступающих на его входы, напр жение дискретных значений опорного уровн . Интерпол тор 9 соедин ет эти значени  в непрерывный опорный уровень 44,  вл ющийс  кусочной аппроксимацией (фиг. 5) идеального опорного уровн . Идеальным опорным уровнем называетс  уровень, при котором ошиб ка преобразовани , св занна  с нерав номерностью верхнего 42 и нижнего 43 уровней видеосигнала, равна нулю. В каждой точке телевизионного растра идеальный опорный уровень имеет значение , пропорциональное разности зна чений видеосигнала объектов и фона. Коэффициент пропорциональности, опре дел емый коэффициентом пропорциональ ности делител  8 напр жений, выбираетс  из услови  наилучшей компенсации апертурных искажений и обычно равен 0,5 (полусумматор). В примере реализации предлагаемого устройства (фиг. 3) используетс  аналоговое запоминание верхнего и нижнего уровней видеосигнала, а также разбиение растра на неодинаковые участки. Настройка примера реализации устройства (фиг. 3) проводитс  вручную с использованием ВКУ 25. Дл  этого оператор проводит следующие операции Перед входным зрачком датчика 1 видеосигнала устанавливают равномерно освещенное поле белого цвета. С помощью переключател  40 (фиг. 4J подключают третий выход потенциометра 31 к второму входу компаратора 23-р и, враща  микрометрический винт потенциометра 31, устанавливают на его третьем выходе напр жение Upioix 1ФИГ. 5), при котором на экране ВКУ 26 полностью исчезнет изображение белого пол , так как значение видеосигнала . Поступающего на вход ВКУ 26 с выхода компаратора 23-р через логический элемент И 24-р и логический элемент ИЛИ 25, равно нулю. С помощью переключател  40 (фиг. 4) подключают третий Выход потенциометра 33 к второму входу компаратора 23-р, и, враща  микрометрический винт потенциометра 33, устанавливают на его третьем выходе напр жение (фиг. 5), при котором на экране ВКУ 26 полностью по вл етс  изображение белого пол , так как значение видеосигнала , поступающего на вход ВКУ 26 равно единице по всей площади растра Перед входным зрачком датчика 1 уста навливают равномерно освещенное поле черного цвета. Провод т операции, аналогично описанным, использу  последовательно потенциометры 32 и 34 дл  установки в блоке 22 (фиГ-. 31 напр жений соответственнои д,; и U, фиг. 5), гдеир,,и.,у,максЙУ1альное и минимальное значени  видеосигнала объекта белого цвета, Uj,j,, максимальное и минимальное значени  видеосигнала объекта черного цвета (фона в данном случае ).. Напр жени  Eg на выходах резистивной сборки 28  вл ютс  значени ми опорного уровн  дл  соответствующих компараторов 23-1, 23-2, .. ., 23-/Э-1 (фиг. 3) . е, (1) Е 0- (р -1), .n,).f,i tiiot cpl 0,5 . rnaxj глах В этом примере -реализации устройства (.фиг. 3) идеальный опорный уровень аппроксимируетс  на каждом участке 41 (фиг. 61 одним из посто нных опорных уровней Вр 1/. После определени  экстремальных значений видеосигнала Um«x(f -mind производитс  разбиение и 1ЧЛ n I I I 1 г 1. j, телевизионного растра на участки 41 (фиг. .6) с помощью блока 3 управлени  (фиг. 2 . В отличие от первого примера реализации устройства фиг. 1, гпе производитс  разбиение растра на п равных пр моугольников, в этом примере реализаци  (, ввиду использовани  ВКУ 26, разбиение можно произвести более оптимально с точки зрени  точности преобразовани , т.е. на п неравных пр моугольников, следующим образом. Оператор с помощью переключател  40 фиг. 4) подает на второй вход компаратора 23-р последовательно р опорных уровней С с р-го выхода резистивной сборки 27: .4. рИ в соответствии с положением переключател  40 на экране ВКУ 26 по в- . л ютс  изображени  областей одинаковой оптической плотности 5 о -1 ,. .., Sg , ... Sp. Разбиение телевизионного растра на участки 41 (фиг.6) производитс  таким образом, чтобы принадлежаща  участку площадь области 45 одной оптической плотности была больше площади областей 46 и 47 других оптических плотностей в Крраз. Экспериментально установлено, что дл  обеспечени  средней погрешности преобразовани , равной 1%, коэффициент Кр равен 1,5. Согласно этому условию оператор определ ет по экрану ВКУ 26 координаты вертикальных и горизонтальных линий разбиени  (i , j), по которым производитс  соответствующее подключение выходов счетчиков 14 и 17 к входам Дешифраторов 15 и 18, например с помогдью перемычек. Каждоу опорному уровню Bg став тс  в соответствие участки, у которых больше 60% площади занимает область е-ой

оптической плотности, т.е. образованна  при преобразовании видеосигнала Cg-ым опорным уровнем. Дл  этого производитс  соответствующа  ксммутаци  и выходов блока 20 разбиени  растра в блоке 21 объединени , имеющем р выходов {по количеству ксмпараторов ). I

На этапе преобразовани  видеосигнал сравниваетс  одновременно с р опорными уровн ми Bg на р компараторах 23-1, 23-2, ..., 23-р. Сигналы с выходов кo 1пap aтopoв 23-1, 23-2, ..., 23-р подаютс  на входы логических элементов И 24-1, 24-2, 24-р, . где стробируютс  сигналами, поступающими с соответствующих выходов блока 3 управлени  таким образом, что в любой MOieHT сканировани  на входы логического элемента ИЛИ 25 поступает сигнал с выхода только одного из компараторов 23-1, 23-2, 23-р. На выходе логического элемента ИЛИ 25 формируетс  двухуровневый бинарный) видеосигнал.

Предлагаемое устройство позвол ет существенно повысить точность преобразовани  видеосигнала по сравнению с известным за счет более точного (соответствующего функции неравномерности чувствительности мишени датчика ) формировани  верхнего и нижнего уровней. Под точностью преобразова0 ни  понимаетс  степень соответстви  длительности аналогового видеосигнала от объекта длительности единично го уровн  в бинарном видеосигнале,

отражающа  близость результата к 5 истинному значению размера объекта.

Использование предлагаемого устройства в телевизионных анализаторах изображени , примен ющихс  в микроэлектронике на операци х контрол 

0 фотошаблонов, позвол ет повысить существенным образом достоверность контрол  и тем самым повысить коэффициент выхода годных микросхем.

... Строчные синхроимпульсы щ -т ff

Фиг.З JHIZHIIH

фигЛ.

If на КС ff

Claims (1)

1. • УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АНАЛОГОВОГО ВИДЕОСИГНАЛА В ДВУХУРОВНЕВЫЙ, содержащее блок запоминания сигнала верхнего уровня, блок запоминания сигнала нижнего уровня, управляющие входы которых соединены с управляющим выходом блока управления, а выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам делителя напряжений, выход которого соединен с опорным входом компаратора, датчик видеосигнала, первый и второй ключи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразования, сигнальные входы первого и второго ключей подключены к выходу датчика видеосигнала, а их выхо к синхровходам а блок управи второй кйнасостоит из ды — соответственно к входам блока запоминания сигнала верхнего уровня и блока запоминания сигнала нижнего уровня, выход датчика видеосигнала соединен с сигнальным входом компаратора, а выходы синхроимпульсов блока управления подключены датчика видеосигнала, ления содержит первый лы, каждый из которых последовательно соединенных счетчика и дешифратора, выходы которого подключены к S входам группы R5-триггеров, выходы которых подключены к входам блока разбиения растра, выход которого является управляющим выходом блока управления, причем входами nep-«g вого и второго каналов являются входы счетчиков, вход сброса счетчика первого канала, информационный вход счетчика второго канала и R входы RS-триггеров первого канала, подключены к выходу строчных синхроимпульсов синхрогенератора, вход сброса счетчика второго канла и ,R входы RS-триггеров второго канала подключены к выходу кадровых синхроимпульсов синхрогенератора, а информационный вход счетчика соединен с тактовым выходом синхрогенератора.