Телевизионное устройство для формирования двухградационного сигнала графических изображений

 

Изобретение обеспечивает повышение точности передаваемого изображения путем повышения точности бинарного квантования телевизионного сигнала (ТЕС) графических изображений. Устр-во содержит датчик 1 ТВС, АЦП 2, блок 3 формирования сигнала фрагмента изображения, блок буферной памяти (ББП) 4, формирователь 5 двухградацйонного сигнала, формирователь 6 порогового уровня (ПУ), состоящий из Фаг блока 7 построения гистограмм, модового детектора 8 и вычислителя 9, и синхрогенератор 10. Запись ТВС сдатчика 1 в блок 3 производится постоянно в соответствии с телевизионным с;1тандартом, а считывание из него - ПО фрагментам размером 8x8 элементов . Считанные из блока 3 отсчеты ТВС поступают в ББП 4 для задержки на время, необходимое для формирования ПУ, а также для согласования скорости считывания из него с параметрами канала связи. К концу считывания фрагмента изображения из блока 3 в ББП 4 в блоке 7 будет сформирована гистограмма яркостей фрагмента. Анализ гистограммы осуществляет модовый детектор 8. Вычислитель 9 определяет полусумму значений сигнала, соотв. модам белого и черного. Эта величина явля-ется ПУ для квантования сигнала полутонового изображения на два уровня. Она рассчитывается не по пиковым значениям сигнала в фрагменте, а по наиболее вероятным значениям (модам гистограммы яркостей). Точность повышается за счет выполнения блока 6. Поясняется работа блоков 3- 9. 10 ил. $ сл со сл О5 ю 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1356260 А1 (5g 4 Н 04 N 7/)8, 5/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4061057/24-09 (22) 25.04.86 (46) 30.)1.87. Бюл. N - 44 (72) В. С. Иванов (53) 621.397(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

))- 1107335, кл. Н 04 1) 1/40, 1982.

Егорова С. Д., Запалатовский А. В.

Автоматическая регулировка порога квантования в устройстве информационного считывания графических изображений. — Вопросы теории и проектирования телевизионных систем передачи, приема, обработки и отображения информации. Л.: ЛЭТИ, 1977. (54). ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ФОРМИРОВАНИЯ ДВУХГРАДАЦИОННОГО СИГЦАЛА ГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение обеспечивает повышение точности передаваемого изображения путем повышения точности бинарного квантования телевизионного сигнала (ТВС) графических изображений.

Устр-во содержит датчик 1 ТВС, АЦП 2, блок 3 формирования сигнала фрагмента изображения, блок буферной памяти (ББП) 4, формирователь 5 двухградационного сигнала, формирователь 6 порогового уровня (ПУ), состоящий из блока 7 построения гистограмм, модового детектора 8 и вычислителя 9, и синхрогенератор 10 ° Запись ТВС с датчика 1 в блок 3 производится постоянно в соответствии с телевизионным

Стандартом, а считывание из негопо фрагментам размером 8 х 8 злементов ° Считанные из блока 3 отсчеты

ТВС поступают в ББП 4 для задержки на время, необходимое для формирования ПУ, а также для согласования скорости считывания из него с параметрами канала связи. К концу считывания фрагмента изображения из блока 3 в ББП 4 в блоке 7 будет сформирована гистограмма яркостей фрагмента. Анализ гистограммы осуществляет модовый Pg детектор 8. Вычислитель 9 определяет полусумму значений сигнала, соотв, модам белого и черного. Эта величина является ПУ для квантования сигнала полутонового изображения на два уровня. Она рассчитывается не по пиковым значениям сигнала в фрагменте, а по наиболее вероятным значениям . С (модам гистограммы яркостей). Точ- Ql ность повышается за счет выполнения ф блока 6. Поясняется работа блоков 3- ф )

9. 10 ил. Cb

1356260

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано в цифровых телевизионных (ТВ) системах передачи изображений графических и текстовых документов по узкополосным каналам связи, Цель изобретения — повышение точности передаваемого изображения путем повышения точности бинарного квантования телевизионного сигнала графических изображений.

На фиг. представлена структурная электрическая схема ТВ устройства для формирования двухградационного 15 сигнала графических изображений; на фиг. 2 - карта разбиения кадра изображения на фрагменты; на фиг. 3 — порядок считывания фрагмента изображения; на фиг, 4 - структурная электри- 20 ческая схема блока формирогания сиг-: нала фрагмента изображения; на фиг. 5 - то же, формирователя адреса считывания, на фиг. 6 — то же, блока буферной памяти; на фиг, 7 — то же, 25 формирователя двухградационного сигнала; на фиг. 8 — то же, блока построения гистограммы; на фиг. 9 — то же, модового детектора; на фиг, !Ото же, вычислителя. ЗО

Телевизионное устройство содержит датчик 1 ТВ сигнала, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, блок 3 формирования сигнала фрагмента изображения, блок 4 буферной памяти, форми- 5 рователь 5 двухградационного сигнала, формирователь 6 порогового уровня, выполненный в виде блока 7 построения гистограммы, модового детектора 8 и вычислителя 9, и синхрогенератор 10.

Аналого-цифровой преобразователь

2 может быть выполнен в виде последовательно соединенных фильтра нижних частот, блока. фиксации уровня видеосигнала и собственно аналого- 4 цифрового преобразователя, например микросхемы типа 1107 ПВ1.

Блок 3 формирования сигнала фрагмента изображения (фиг. 4) содержит В0 блок 11 ОЗУ, формирователь !2 сигналов ВА$, САП, WE, коммутатор 13 адресов, формирователи — адресов записи 14 и считывания 15, Формирователь 15 адресов считывания (фиг. 5) содержит делители 16.18, регистр 19, счетчик 20, элемент

ИЛИ 21, делитель 22, счетчик 23, регистр 24, счетчик 25.

Блок 4 буферной памяти (фиг. 6) содержит блок 26 буферного ОЗУ, коммутатор 27 адресов, счетчик-формирователь 28 адресов записи и счетчикформирователь 29 адресов считывания.

Формирователь 5 двухградационного сигнала (фиг„ 7) содержит входной регистр 30, компаратор 31 и скремблер 32.

Блок 7 построения гистограммы (фиг. 8) содержит коммутатор 33, блок 34 ОЗУ, счетчик 35, элемент

И 36 и сумматор 37, Модовый детектор 8 (фиг, 9) содержит первый компаратор 38, регистр

39, элемент И 40 и второй компаратор

41; выход 42 является выходом модоного детектора 8.

Вычислитель 9 (фиг. 10) содержит входной регистр 43, сумматор 44, выходной регистр 45, регистр 46.

Устройство работает следующим образом.

ТВ сигнал с выхода датчика 1 поступает на первый вход АЦП 2, с выхода которого (преобразованный в цифровую форму) по 6-разрядной шине проходит на первый вход блока 3. Блок 3 представляет собой устройство памяти на кадр телевизионного изображения выполненное на базе динамических микросхем ОЗУ емкостью 64 Кбит, причем зались в память производится постоянно в соответствии. с ТВ стандартом, а считывание — по фрагментам размером 8х8 элементов (фиг. 2). Порядок считывания элементов в фрагменте указан на фиг. 3. Формирователь 14 адреса записи (фиг. 4) представляет собой

16-разрядный счетчик. причем первые

8 разрядов формируют адрес по строке, а остальные 8 разрядов — адрес по столбцу для микросхем блока 11.

Формирователь 15 адресов считывания (фиг. 5) при размере кадра 256х х256 элементов работает следующим образом.

Счетчик 20 формирует 8-разрядную . комбинацию адреса по строке. На его первый вход (счетный) подается сигнаЛ тактовой частоты с выхода синхрогенератора 10. После первых восьми тактов счетчик 20 сбрасывается в "0" сигналом с выхода делителя 16, Таким образом, сформированы адреса по строке первых восьми элементов первой строки кадра, что соответствует восьми тактам второй строки фрагмента, таким

1356260

4 же, как и для первой строки, однако после восьмого такта по сигналу делителя 16 срабатывает на один такт счетчик 25, который формирует адрес по столбцу для блока 11. После каж5 дого цикла делителя 16 частоты на

8 срабатывает делитель 18, 8-разрядный выход которого соединен с установочным входом счетчика 20. При этом после окончания считывания фрагмента состояние делителя 18 увеличивается на 8. Это состояние может быть передано на установочные входы счетчика

20 только после разрешающего сигнала, поступающего на второй вход регистра !

9 с выхода делителя 17.

Таким образом, по окончании первого фрагмента счетчик 20 начинает счет с состояния "8", а счетчик 25 этим же сигналом возвращается в состояние "0". Далее циклы повторяются до окончания первых 64 фрагментов, что соответствует первым восьми строкам полного кадра изображения. 25

По окончании считывания 64-ro фрагмента, т.е. после считывания последнего элемента восьмой строки полного кадра изображения, состояние счетчика 25 увеличивается на 8, так как разрешающий сигнал с выхода переноса делителя 18 разрешает задачу на установочные входы счетчика 25 состояния выхода счетчика 23, который за время считывания первых 64 фрагментов восемь раз срабатывает от выходного сигнала делителя 22. В этот же момент делитель 18 устанавливается в состояние "0" сигналом с выхода элемента

ИЛИ 21. Начинается считывание по ука- 4О занному выше алгоритму очередных 64 фрагментов, по окончании которого состояние счетчика 25 увеличивается еще на 8, и так далее до прихода на вход элемента ИЛИ 21 кадрового синхро- 45 импульса считывания с соответствующего выхода синхрогенератора 10, который приводит всю схему в исходное положение.

С выхода блока 3 отсчеты сигнала подаются на первый вход блока 4 буферной памяти и на первый вход формирователя 6. Блок 4 (фиг. 6) предназначен, во-первых, для задержки содержимого фрагмента изображения на время, необходимое для анализа с целью формирования порогового уровня (такой анализ выполняет формирователь

6), а во-вторых, для формирования такой скорости считывания из буферного ОЗУ, которая была бы согласована с параметрами представляемого канала связи. Особенностью работы блока 4 является то, что содержимое нечетных, начиная с первого и четных, начиная с второго фрагментов изображения, размещается в разных областях ОЗУ, что реализуется подачей на седьмой адресный вход блока 26 уровня "О" при записи и считывании нечетных фрагментов и уровня "1" при записи и считывании четных фрагментов. .Отсчеты сигнала фрагмента с выхода блока 4 поступают на первый вход формирователя 5 (фиг. 7). Входной регистр 30 предназначен для фазирования разрядов отсчетов сигнала. Компаратор 31 предназначен для формирования одноразрядного сигнала графического изображения с пороговым уровнем формирователя 6 . Скремблер 32 выполнен как рекуррентная линия задержки на регистрах сдвига и предназначен для перемешивания выходного сигнала с целью обеспечения возможности выделения тактовой частоты на приемной стороне.

При считывании содержимого фрагмента изображения из блока 3(фиг. 8) отсчеты сигнала через коммутатор 33 подаются на адресный вход блока 34

ОЗУ. Циклы записи и считывания в блоке 34 сформированы так, что во время первой половины тактового интервала частоты считывания f, происходит считывание из блока 34 содержимого ячейки, адрес которой удерживается на первом входе в течение тактового интервала 1,, а во вторую-. половину тактового интервала происходит запись в блок 34 в ячейку с тем же адресом. Так как информационный вход блока 34 соединен с выходом сумматора, который добавляет "единицу к содержимому данной ячейки памяти, считанному в первую половину тактового интервала, то к концу считывания фрагмента из блока 3 в ячейках, адреса которых соответствуют наиболее вероятным уровням сигнала во фрагменте, находятся наибольшие числа. Таким образом, к концу считывания фрагмента из блока 3 в блок

4 и формирователь 6 в блоке 34 формируется гистограмма яркостей фрагмента, для считывания которой достаточно с помощью коммутаторов 33 подклю5 13562 чить адресный вход блока 34 к выходу счетчика 35, работающего в режиме обратного счета.

Анализ гистограммы выполняет модовый детектор 8, После того как в блоке 7 формируется гистограмма, т.е. после записи в блок 34 последнего отсчета фрагмента изображения, коммутатор 33 под действием управляющего сигнала с выхода синхрогенератора 10 подает на первый вход блока 34 сигнал с выхода счетчика 35, работающего в режиме обратного счета от 64 до

1. Значение гистограммы поступают на первый вход первого компаратора 38 (фиг. 9), на второй вход которого подаются те же значения, но задержанные на один такт регистром 39. В момент, когда сигнал на первом входе первого компаратора 38 становится меньше сигнала на втором входе, первый компаратор 38 классифицирует это как локальный максимум гистограммы; на его выходе появляется сигнал "1" длительностью в один такт. Одновременно с этим задержанный регистром

39 отсчет гистограммы поступает на первый вход второго компаратора 41, на второй вход которого подаются фик- 30 сированные значения уровня детектирования гистограммы (экспериментально выбраны значения от 1 до 16). Сравнение отсчетов гистограммы с заранее заданными фиксированными значениями

35 позволяет повысить помехоустойчивость работы модового детектора 8. Если зна- чение локального максимума гистограммы больше установленного на втором входе второго компаратора 41, то он 4О выдает сигнал "1" длительностью в один такт на второй вход элемента

И 40. При совпадении сигналов .на входах элемента И 40 íà его выходе 42 образуется сигнал, который поступает 45 на управляющий вход входного регистра 43 вычислителя 9 (фиг, 10), На второй вход регистра 43 поступают значения сигнала с выхода счетчика

35 блока 7. В момент прихода сигнала на управляющий вход .входного регистра

43 на его выходе фиксируется уровень сигнала, соответствующий локальному максимуму гистограммы. Если этот мак" симум (мода) гистограммы был первым по счету, та на выходе сумматора 44 образуется сигнал, равный сумме значений сигнала на первом входе и сигнала на втором входе, причем в момент

60 6 фиксации первой моды сигнал на втором входе сумматора 44 равен нулю, так как в начале процесса анализа гистограммы регистр 46 имеет нулевое состояние. Таким образом, после прихода первого управляющего импульса, обозначающего наличие первой моды, что при принятбм режиме обратного счета счетчика 35 соответствует моде белого,, на выход» сумматора 44 будет сигнал, равный сигналу на первом входе. После того к;.к модовый детектор

8 фиксирует нали :ие второй моды, сумматор 44 производит сложение уровня, соответствующего второй моде (на первом входе), с урс внем, соответствующим первой моде (на втором входе), и на er o выходе появляется сигнал, равный сумме зна ений уровней сигнапа, соответствуюпих первой и второй модам, Так как шина, соединяющая выход сумматора 44 с входом выходного регистра 45, сдвинута на один разряд в сторону старшего разряда делителя

I6, то в момент окончания считывания очередного фрагмента из блока 4 на выходе выходного регистра 45 фиксируется значение с гнала, равное половине сигнала на выходе сумматора

44, т,е. полусумм- значений сигнала, соответствующих м )дам белого и черного. Сигнал на выходе выходного регистра 45 удерживаегся в течение всего времени считывания содержимого фрагмента изображения из блока 4. Уровень этого сигнала является пороговым уровнем для квантования сигнала полутонового изображения на два уровня, который рассчитывается не по пиковым значениям сигнала в фрагменте, а по наиболее вероятны значениям (модам гистограммы яркос пей), т.е. с учетом статистики распре,вселения яркостей, что позволяет повысить точность квантования.

Формула и:> о бр ет ения

Телевизионное устройство для формирования двухгра, àöèoííoão сигнала. графических изобр, жений, содержащее последовательно с >единенные .датчик телевизионного си:"нала, аналого-цифровой преобразова"ель, блок формирования сигнала фра) мента изображения, блок буферной пам :ти и формирователь двухградационного сигнала, второй вход которого соединен с выходом фор1356260

8 мирователя порогового уровня, сигнальный вход которого соединен с выходом блока формирования сигнала фрагмента изображения, при этом выход датчика телевизионного сигнала соединен с входом синхрогенератора, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя, блока формирования сигнала фрагмента иэображения, блока буферной памяти и формирователя порогового уровня, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности передаваемого изображения путем повыщения точности бинарного квантования телевизионного сигнала графических изображений, формирователь порогового уровня выполнен в виде последова5 тельно соединенных блока построения гистограммы, модового детектора и вычислителя, причем второй выход блока построения гистограммы соединен с вторым входом вычислителя, первый вход блока построения гистограммы является сигнальным входом формирователя порогового уровня, а второй вход является входом синхронизации, при этомвыход вычислителя является выходом формирователяпорогового уровня.

1356260

Ф /Г Ю

Заказ 5814/56

1(оизво ственно-полиграфическое предприятие, г Ужго о л„Проектная, ч р д у

Составитель Г, Росаткевич

Редактор А. Маковская Техред М.Ходанич Корректор Л Патай

Тираж 636 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

) ЮГ