RU1798929C - Device for formation of picture signal - Google Patents

Изобретение относитс  к технике телевидени  и может быть использовано дл  формировани  сигналов изображени . Цель изобретени  - уменьшение искажений сигнала изображени  границ крупных сегмбн- тов. Светочувствительна  матрица 1 приборов с зар довой св зью, состо ща  из секции 2 накоплени , секции 3 пам ти и выходного регистра 4, формирует сигнал изображени , который с помощью усредни- тел  12 подвергаетс  внутристрочной и межстрочной обработке с помощью масок, записанных во второй и третий регистры 31 и 32 сдвига, при этом нуль в m-ом разр де второго регистра 31 сдвига запрещает обмен сигналами между m-м и т +1-м блоками 14 внутристрочной обработки сигнала, а единица в m-м разр де третьего регистра 32 сдвига разрешает запись текущего значени  сигнала в m-й блок 15 междустрочного накопител . Граница сегментов определ етс  из двух условий: превышение сигналом и его производной заданных уровней. 1 З.п.ф-лы, 2 ил. ЁThe invention relates to a television technique and can be used to generate image signals. The purpose of the invention is to reduce distortion of the image signal of the boundaries of large segments. The photosensitive matrix of devices 1 with a charge, consisting of an accumulation section 2, a memory section 3, and an output register 4, generates an image signal, which, using averagers 12, is subjected to interline and interline processing using masks recorded in the second and the third shift registers 31 and 32, while zero in the mth bit of the second shift register 31 prohibits the exchange of signals between the mth and m + 1-m blocks 14 of the in-line signal processing, and the unit in the mth bit of the third register 32 shift allows recording the current value no signal in the m-th block 15 line drive. The boundary of the segments is determined from two conditions: the excess of the signal and its derivative of the specified levels. 1 C.p. f-ls, 2 ill. Yo

: Изобретение относитс  к технике телевидени  и может быть использовано дл  формировани  сигналов изображени ,: The invention relates to a television technique and can be used to generate image signals,

Цель изобретени  - уменьшение искажений сигнала изображени  границ круп- них сегментов. . . ......The purpose of the invention is to reduce distortion of the image signal of the boundaries of large segments. . . ......

На фиг. 1 приведена структурна  схема предлагаемого устройства формировани  сигналов изображени ; на фиг. 2 - иллюст- ради  принципа посегментиой обработки сигнал изображени ; ; ;. ../ ; Устройство формирЪвани  сигналов изображени  содержит светочувствительную матрицу П.З С 1, состо щую из секцииIn FIG. 1 is a structural diagram of an apparatus for generating image signals; in FIG. 2 - for the sake of the principle of segmented processing, the image signal; ; ;. ../; The device for generating image signals contains a photosensitive matrix P.Z. C 1, consisting of a section

накоплени .2, секции пам ти 3 и выходного регистра 4, последовательно соединенные блок вычитани  7, первый вход которого соединен с выходом выходного регистра 4 светочувствительной матрицы ПЗС 1, и ;видеоконтрольный блок 8, генератор пр мо- угольных импульсов 2.0, синхрогенератор 5, первый, второй, третий, четвертый и п тый выходы которого соединены с синхровхода- мм соответственно секции накоплени  2, ., Секции пам ти 3, выходного регистра 4 све- .точувствитёльной матрицы ПЗС 1, вмдео- контрольного блока 8 и генератора пр моугольных импульсов 20, а также блока усреднени  12, первый, второй управл ющие входы которого соединены с выходами соответственно первого 10 и второго 11 элементов И, вторые входы которых соединены С оотв.етйт вен но с п ер в ы м и вто р ы м вы ход о м генератора пр моугольных импульсов 20, а первые входы объединены, и соединены с шестым выходом синхрогенератора 5, АЦПaccumulation .2, sections of memory 3 and output register 4, sequentially connected to a subtraction unit 7, the first input of which is connected to the output of the output register 4 of the CCD photosensitive matrix 1, and; video control unit 8, rectangular pulse generator 2.0, clock generator 5, the first, second, third, fourth and fifth outputs of which are connected to the synchro-input, respectively, the accumulation section 2,., memory section 3, the output register 4 of the light-sensitive matrix of the CCD 1, in the control unit 8 and the square pulse generator 20, and t There is also an averaging block 12, the first, second control inputs of which are connected to the outputs of the first 10 and second 11 elements of And, respectively, the second inputs of which are connected with the corresponding output from the first and second output of the generator rectangular pulses 20, and the first inputs are combined, and connected to the sixth output of the clock 5, ADC

6, вход которого соединен с выходом выходного регистра 4 светочувствительной матрицы ПЗС 1, 3 выход соединен с сигнальным 6, the input of which is connected to the output of the output register 4 of the CCD photosensitive matrix 1, 3 the output is connected to the signal

входом блока усреднени  12, а также ЦАП 9,  the input of the averaging block 12, as well as the DAC 9,

в ход которого соединен с выходом блока усреднени  12, а выход соединен со вторым входом блока вычитани  7, при этом блок усреднени  12 содержит W идентичных вычислительных блоков 13, каждый из которых  which is connected to the output of the averaging block 12, and the output is connected to the second input of the subtracting unit 7, while the averaging block 12 contains W identical computing blocks 13, each of which

.состоит из процессорного элемента дл  внутристрочной обработки сигнала изобра жен.и  14 и процессорного элемента междустрочного .накопител  15, третий.consists of a processor element for in-line processing of the image signal 14 and a processor element of an inter-line storage device 15, the third

.управл ющий вход блока усреднени  12 со- единен с седьмым выходом синхрогенератора 5, двумерный полосовой фильтр 16, вход которого объединен со входом блока. The control input of the averaging block 12 is connected to the seventh output of the clock 5, a two-dimensional bandpass filter 16, the input of which is combined with the input of the block

измерени  гистрограмм/17 и сигнальным входом первого компаратора 18 и соединен с выходом выходного регистра 4 светочувствительной матрицы ПЗС 1, а выход соеди- ;нен с сигнальным входом второго measuring the histograms / 17 and the signal input of the first comparator 18 and is connected to the output of the output register 4 of the CCD photosensitive matrix 1, and the output is connected to the signal input of the second

: компаратора 19, вход опорного напр жени  которого соединен с выходом источника поточного напр жени  21, выход блока измерени  гистрогрэмм 17 соединен со входом блока вычислени  минимума гистрограммы 22, выход которого соединен со входом опорного напр жени  первого компаратора 18, выход первого компаратора 18 соединен со вторым входом третьего элемента V) 24, первый вход которого соединен с выходом Т-триггера 23, вход данных которого соединен с выходом второго компаратора 19, а установочный вход соединен с восьмым выходом синхрогенератора, выход третьего элемента И 24 соединен со входом данных D-триггера, синхровход которого соединен t седьмым выходом синхрогенератора 5, а выход соединен с объединенными входами последовательного ввода данных первого регистра сдвига 26, первым входом первого сумматора по модулю два 27, первым входом второго сумматора по модулю два 28 и входом элемента задержки 29 на период следовани  тактовых импульсов, причем, выход последнего разр да первого регистра сдвига 26 соединен со вторым входом первого сумматора по модулю два 27, выход которого соединен с последовательным входом данных третьего регистра сдвига 32, а выход элемента задержки 29 на период следовани  тактовых импульсов соединен со вторым входом второго Сумматора по модулю два 28, выход которого соединен со-входом инвертора 30, выход которого соединен с последовательным входом данных второго регистра сдвига 31, синхровходы первого 26, второго 31, третьего 32 регистров сдвига объединены и соединены с седьмым выходом синхрогеиератора 5, дев тый выход синхрогенератора 5 соединен с четвертым управл ющим входом блока усреднени  12, выходов второго регистра сдвига 31 соединены с входами управлени  сегментацией соответствующих процессорных элементов дл  внутристрочной обработки сигнала изображени  14, N выходов третьего регистра сдвига 32 соединены с входами управле- ни  сегментацией соответствующих процессорных элементов .междустрочного накопител  15, .: a comparator 19, the reference voltage input of which is connected to the output of the flow voltage source 21, the output of the histogram measuring unit 17 is connected to the input of the minimum calculation unit of the histogram 22, the output of which is connected to the reference voltage input of the first comparator 18, the output of the first comparator 18 is connected to the second input of the third element V) 24, the first input of which is connected to the output of the T-trigger 23, the data input of which is connected to the output of the second comparator 19, and the installation input is connected to the eighth output of the clock generator, output d of the third element And 24 is connected to the data input of the D-trigger, the sync input of which is connected by the seventh output of the clock 5, and the output is connected to the combined inputs of the serial data input of the first shift register 26, the first input of the first adder modulo two 27, the first input of the second adder module two 28 and the input of the delay element 29 for the period of repetition of clock pulses, moreover, the output of the last bit of the first shift register 26 is connected to the second input of the first adder modulo two 27, the output of which is connected to serial data input of the third shift register 32, and the output of the delay element 29 for the period of following the clock pulses is connected to the second input of the second adder modulo two 28, the output of which is connected to the input of the inverter 30, the output of which is connected to the serial data input of the second shift register 31, the clock inputs of the first 26, second 31, third 32 shift registers are combined and connected to the seventh output of the clock 5, the ninth output of the clock 5 is connected to the fourth control input of the averaging block 12, the outputs the second shift register 31 is connected to the segmentation control inputs of the corresponding processor elements for in-line processing of the image signal 14, N outputs of the third shift register 32 are connected to the segmentation control inputs of the corresponding processor elements. interlayer storage 15,.

Устройство формировани  сигналов изображени  работает следующим образом .An image signal conditioning apparatus operates as follows.

Исходное состо ние составных блоков и элементов устройства формировани  сигналов изображени  произвольное. Врем  окончани  переходных процессов дл  первого 26, второго 31 и третьего 32 регистров сдвига м двумерного полосового фильтра 16 равно длительности одной строки изображени , а дл  блока усреднени  12 -длительности нескольких дес тков строкThe initial state of the component blocks and elements of the image signal conditioning apparatus is arbitrary. The transient end time for the first 26, second 31, and third 32 shift registers m of the two-dimensional bandpass filter 16 is equal to the duration of one image line, and for the averaging unit 12, the duration of several tens of lines

изображени . Максимальное врем  переходного процесса, равное длительности кадра имеет блок измерени  гистрограмм 17. Таким образом, устройство формировани  сигналов изображени  готово к работе через врем  равное длительности кадра, что намного меньше времени установлени  изображени  в видеоконтрольных устройствах .images. The histogram measuring unit 17 has a maximum transient time equal to the frame duration. Thus, the image signal conditioning apparatus is ready for operation after a time equal to the frame duration, which is much shorter than the image setup time in video monitoring devices.

Организаци  прсегментной обработки изображени  U (m.n), (m 1, М. п. 1 ,N), содержащего один сегмент (фиг. 2,а) S (т, п), (rn.), осуществл етс  следующим образом . При построчном вводе изображени  в устройство обработки попадает nj-  строка,  вл юща с  первой строкой U (m, hj), содержащей сигнал сегмента S (т, щ) U (т, пД при т б. mi, mi+k. После идентификации границы сегмента в данной строке изображени  необходимо выполнить следующие действи ::The organization of the segment processing of the image U (m.n), (m 1, M. p. 1, N) containing one segment (Fig. 2, a) S (t, p), (rn.) Is carried out as follows. When the image is inputted line by line, an nj-line appears containing the first line U (m, hj) containing the signal of the segment S (m, u) U (m, pD for m, mi, mi + k. After identification segment boundaries in a given line of the image, perform the following actions:

1. Запретить обмен сигналами между mi-M и rni+1-м процессорными элементами дл  внутрйстррчной обработки сигнала изображени  14.1. Prohibit signal exchange between mi-M and rni + 1-m processor elements for in-line processing of the image signal 14.

2. Запись к значений 0 (т, п Д, ,mi+l в процессорные элементы;меж- -дУстрочногр накопител  15.2. Writing to the values 0 (m, n, D,, mi + l in the processor elements; inter-e-string drive 15.

Вид .полученных при этом масок Гх и Гу представлен .на фиг. 2 б. По приходу следу- ющей строки изображени  необходимо выполнить пункт 1 рассматриваемой процедуры, а в процессорные элементы междустрочного накопител  15 с mt no mi и с rriL+p по тн запись значени  элементов изображени  текущей строки. Маска Гу примет вид, представленный на фиг. 2 в. Дл  идентификации границы сегмента используютс  признаки величины и крутизны перепада сигнала изображени , .A view of the masks Gx and Gu obtained in this case is shown in FIG. 2 b. Upon the arrival of the next image line, it is necessary to perform step 1 of the considered procedure, and in the processor elements of the interline drive 15 with mt no mi and with rriL + p, the value of the image elements of the current line should be written. The mask Gu will take the form shown in FIG. 2 c. To identify the segment boundary, signs of magnitude and steepness of the difference of the image signal are used.

Во врем  очередной строки телевизионного изображени  видеосигнал с выхода выходного регистра 4 светочувствительной матрицы ПЗС 1 поступает на вход АЦП 6, на первый вход блока вычитани  7, на вход двумерного полосового фильтра 16, на вход блока измерени  гистограмм 17 и на сигнальный вход первого компаратора 18.During the next line of the television image, the video signal from the output register 4 of the photosensitive sensor CCD 1 is fed to the input of the ADC 6, to the first input of the subtraction unit 7, to the input of the two-dimensional bandpass filter 16, to the input of the histogram measuring unit 17 and to the signal input of the first comparator 18.

После аналого-цифрового преобразовани  строка телевизионного изображени  в цифровой форме поступает на сигнальный вход блока усреднени  12. На третий у п- равл ющий вход блока усреднени  12 с седьмого выхода синхрогенератора 5 подаетс  последовательность импульсов, уп- равл юща  последовательной записью строки телевизионного изображени  в процессорные элементы дл  внутристрочной обработки сигнала изображени  14. Во врем  строчного гас щего импульса первоначально с выхода генератора 20 пр моугольный импульс поступает на вход первого элемента И 10. . After analog-to-digital conversion, the line of the television image in digital form is fed to the signal input of the averaging block 12. A pulse train is supplied to the third control input of the averaging block 12 from the seventh output of the sync generator 5, which controls the sequential recording of the line of the television image to the processor elements for in-line processing of the image signal 14. During the line damping pulse, initially from the output of the generator 20, a rectangular pulse is fed to the input of the first lementa and 10.

Тактовые импульсы с шестого выхода синхрогенератора через первый элемент И 10 поступают на первый управл ющий вход блока усреднени  12 (управл ющий усреднением по горизонтали). Степень усреднени  гга горизЬнтали зависит от количества :импульсов, которое регулируетс  путем изменени  длительности, импульса на выходе генератора пр моугольных импульсов 20, Усреднение по вертикали достигаетс  подачей импульса со второго выхода генератора пр моугольных импульсов 20 на второй вход второго элемента И 11 и на второй управл ющий вход блока усреднени  12 (управл ющий расфокусировкой по вертикали ). Степень усреднени  по вертикали регулируетс  аналогично степени усреднени  по горизонтали.Clock pulses from the sixth output of the clock through the first element And 10 are fed to the first control input of averaging unit 12 (controlling horizontal averaging). The degree of averaging of the horizontal axis depends on the number of pulses, which is controlled by changing the duration of the pulse at the output of the rectangular pulse generator 20, Vertical averaging is achieved by applying a pulse from the second output of the rectangular pulse generator 20 to the second input of the second element And 11 and to the second control the averaging unit 12 input (vertical defocus control). The degree of vertical averaging is controlled similarly to the degree of horizontal averaging.

Во врем  записи сигнала изображени  в блок усреднени  видеосигнал с выхода выходного регистра 4 светочувствительной матрицы ПЗС 1 поступает также на объединенные входы двумерного полосового фильтра 16. блока измерени  гистограммы 17 и сигнальный вход первого компаратора 18. С выхода двумерного полосового фильтра 16 сглаженный продифференцированный сигнал поступает на сигнальный вход второго компаратора 19.:When the image signal is recorded in the averaging unit, the video signal from the output register 4 of the photosensitive matrix of the CCD 1 also arrives at the combined inputs of the two-dimensional bandpass filter 16. of the histogram measuring unit 17 and the signal input of the first comparator 18. From the output of the two-dimensional bandpass filter 16, the smoothed differentiated signal is fed to signal input of the second comparator 19 .:

В первом компараторе 18 происходит сравнение видеосигнала с пороговым напр жением , вырабатываемым блоком измерени  гистограмм 17 и блоком измерени  минимума гистограммы 22. и выдача единичного , напр жени  на выходе при превышении видеосигналом порога. Во втором компараторе 19 происходит сравнение продифференцированного видеосигнала с порогом , поступающим : от источника посто нного напр жени  21. На выходе второго компаратора 19 единичное напр жение по вл етс  в случае превышени  заданного уровн  скорости нарастани  фронта видеосигнала. Дл  получени  бинарно квантованного видеосигнала служит Т-триггер 23 и третий элемент И 24. Перед поступлением очередной строки изображени , во врем  строчного гас щего, Т-триггер 23 устанавливаетс  в О импульсом, поступающим с восьмого выхода синхрогенератора 5, При соблюдении двух условий: превышени  видеосигналом и его производной заданных уровней на выходе третьего элемента И 24  вл етс  единичный импульс, длительность которого соответствует размеру сегмента в данной строке изображени . Дл  получени  из этого импульсаIn the first comparator 18, the video signal is compared with the threshold voltage generated by the histogram measuring unit 17 and the minimum measuring unit of the histogram 22. And a single output voltage is output when the video signal exceeds a threshold. In the second comparator 19, the differentiated video signal is compared with a threshold coming from a constant voltage source 21. At the output of the second comparator 19, a unit voltage appears when the specified level of the rise time of the video signal rises. To obtain a binary quantized video signal, the T-flip-flop 23 and the third element I 24 are used. Before the next line of the image arrives, during the horizontal blanking, the T-flip-flop 23 is set to O by a pulse from the eighth output of the sync generator 5, subject to two conditions: exceeding the video signal and its derivative of predetermined levels at the output of the third AND element 24 is a single pulse, the duration of which corresponds to the size of the segment in a given line of the image. To obtain from this impulse

пачки импульсов с периодом следовани  тактовых импульсов сигнал с выхода третьего элемента И 24 подаетс  на вход данных синхронного D-триггера 25, на синхровход которого подаютс  импульсы с седьмого выхода синхрогенератора. Дл  преобразовани  последовательностей с выхода синхронного D-триггера в маску Гх, регулирующую внутристрочную обработку, служат элемент задержки на период следовани  тактовых импульсов 29 и второй сумматор по модулю два 28. Формирование маски Гх проиллюстрировано на. фиг. 2 а, где Ути - последовательность тактовых импульсов, поступающие с седьмого выхода синхрогенератора 5, Uzs - последовательность импульсов на выходе синхронного Р-триггераbursts of pulses with a period of repetition of clock pulses, the signal from the output of the third element And 24 is fed to the data input of the synchronous D-flip-flop 25, to the sync input of which pulses from the seventh output of the clock are supplied. To convert the sequences from the output of the synchronous D-flip-flop into the Gx mask, which regulates the intra-line processing, there is a delay element for the cycle period 29 and the second adder modulo two 28. The formation of the Gx mask is illustrated by. FIG. 2 a, where Uti is the sequence of clock pulses coming from the seventh output of the clock 5, Uzs is the sequence of pulses at the output of the synchronous P-trigger

25. Озо - маска Гх, получаема  с выхода инвертора 30, U29 - последовательность импульсов на выходе элемента задержки на период следовани  тактовых импульсов 29, U28 - последовательность импульсов на выходе второго сумматора по модулю два 28.25. Ozo is the mask Gx obtained from the output of the inverter 30, U29 is the sequence of pulses at the output of the delay element for the period of repetition of clock pulses 29, U28 is the sequence of pulses at the output of the second adder modulo two 28.

Сформированна  таким образом маска записываетс  во второй регистр сдвига 31, с выходов которого на входы управлени  сегментацией процессорных элементов внутристрочной обработки.The mask thus formed is recorded in the second shift register 31, from the outputs of which to the segmentation control inputs of the processor elements of inline processing.

Дл  получени  маски Гу, регулирующей процесс междустрочной обработки сигнала изображени , сигнал с выхода синхронного D-триггера 25 подаетс  на первый вход первого сумматора по модулю два 27, на второй вход которого подаетс  сигнал с выхода последнего разр да первого регистра сдвигаTo obtain a mask Gu that regulates the process of line-by-line processing of the image signal, the signal from the output of the synchronous D-flip-flop 25 is supplied to the first input of the first adder modulo two 27, to the second input of which is fed the signal from the output of the last bit of the first shift register

26. соответствующий сигналу с выхода синхронного D-триггёра 25 дл  предыдущей строки изображени . Формирование маски ГУ иллюстрируетс  на фиг. 26, где Uae. последовательность импульсов с выхода последнего разр да первого регистра сдвига 26, U25 - последовательность импульсов с выхода синхронного D-триггера 25, Ua.-- маска Гу, получаема  с выхода первого сумматора по модулю два 27. Эта маска с выходов параллельного вывода данных подаетс  на входы управлени  сегментацией процессорных элементов междустрочного накопител  15, Запись текущих значений изображени  в процессорные элементы междустрочного накопител  осуществл етс  подачей импульса с 9 выхода синхрогенератора 5 на четвертый управл ющий вход блока усреднени  12.. .26. corresponding to the signal from the output of the synchronous D-flip-flop 25 for the previous image line. The formation of the GU mask is illustrated in FIG. 26, where is Uae. the sequence of pulses from the output of the last bit of the first shift register 26, U25 - the sequence of pulses from the output of the synchronous D-flip-flop 25, Ua .-- mask Gu, obtained from the output of the first adder modulo two 27. This mask is fed from the outputs of the parallel data output to inputs for controlling the segmentation of the processor elements of the interline drive 15, The current image values are recorded in the processor elements of the interline drive by supplying a pulse from the 9 output of the sync generator 5 to the fourth control block progress averaging 12 ...

Сдвиг чисел, записанных в регистры сдвига осуществл етс  подачей тактовых импульсов с седьмого выхода синхрогенератора 5; The shift of the numbers recorded in the shift registers is carried out by applying clock pulses from the seventh output of the clock 5;

Адаптаци  устройства формировани  сигналов изображени  к абсолютному значению перепада на кра х сегментов осуществл етс  следующим образом, Гистограмма изображений, содержащих два крупных сегмента, носит двухмодовый характер. Минимальное значение гистограммы между модами. Даст оптимальный порог дл  разделени  сегментов по признаку абсолютного значени  перепада. Дл  этого видеосигнал с выхода выходного регистра 4 светочувст0 вительной матрицы ПЗС 1 подаетс  на последовательно соединенные блок измерени  гистограмм 17 и блок вычислени  минимума гистограммы 2.2, где формируетс  сигнал, подаваемый на входThe adaptation of the image signal conditioning apparatus to the absolute value of the difference at the edges of the segments is carried out as follows. The histogram of images containing two large segments is of a two-mode nature. The minimum value of the histogram between modes. It will provide an optimal threshold for dividing segments based on the absolute value of the differential. For this, the video signal from the output of the register 4 of the photosensitive matrix of the CCD 1 is supplied to the series-connected histogram measuring unit 17 and the histogram minimum calculation unit 2.2, where the signal supplied to the input is generated

5 опорного напр жени  первого компаратора 18.5 is the reference voltage of the first comparator 18.

С приходом следующей строки видеосигнал локально усредненного изображени  выводитс  из процессорных элементовWith the arrival of the next line, the video signal of the locally averaged image is output from the processor elements

0 дл  внутристрочной обработки и на его ме сте записываетс  приход щий видеосигнал. В блоке вычислени  7 после цифроаналого- вого преобразовани  в ЦАП 9 видеосигнал локально усредненного изображени  вычи .5 таетс  из исходного видеосигнала.0 for in-line processing and at its place the incoming video signal is recorded. In the computation unit 7, after digital-to-analog conversion to the DAC 9, the video signal of the locally averaged image is subtracted .5 is extracted from the original video signal.

В результате достигаетс  подавление низкочастотной составл ющей сигнала изображени  с регулируемым диапазоном подавлени  и уменьшением искажений наThe result is the suppression of the low-frequency component of the image signal with an adjustable suppression range and reduction of distortion by

0 границах сегментов с резкими перепадами  ркости, а также использование устройства приводит к выделению мелкой структуры изображени  и повышению его контрастности; :.0 the boundaries of segments with sharp changes in brightness, as well as the use of the device leads to the allocation of a fine image structure and increase its contrast; :.

5 Ф о р м у л а и з о б р ет е н и  5 Formula s