Телевизионное устройство для формирования двухградационного сигнала графических изображений
Изобретение относится к телевидению. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости путем фильтрации помех сигнала датчика изображения. Устройство содержит датчик 1 телевизионного сигнала, АЦП 2, блок 3 медианного фильтра, блок 4 формирования сигнала фрагмента изображения, 5/14, ТВО АДА- КИХ ению. хоусгнала ржит П 2, ормиения , блок 5 буферной памяти, формирователь 6 двухградационного сигнала, формирователь 7 порогового уровня и синхрогенератор 8. Использование блока 3 для предварительной обработки сигнала датчика 1 снижает количество промежуточных уровней сигнала изображения: подаются импульсные помехи на гладких участках изображения, но сохраняются перепады уровней, что отличает медианный вид фильтрации от низкочастотной фильтрации, при которой происходит размывание фронтов. За счет снижения числа промежуточных уровней сигнала моды «белого и «черного становятся более ярко выраженными, и локальные минимумы гистограммы углубляются. Это повышает помехоустойчивость устройства, так как уменьшается влияние импульсных помех на точность формирования порогового уровня по гистограммным признакам. Дан пример выполнения блока 3. 4 ил. Ј (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
„„SU„„, 1633522 (51)5 Н 04 N 7 18 5 14
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
llQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (6!) !356260 (21) 4610405/09 (22) 28.11.88 (46) 07.03.91. Бюл. № 9 (72) В. С. Иванов (53) 621.397 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1356260, кл. Н 04 N 7/18, Н 04 N 5/14, 1986. (54) ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ДВУХГРАДАЦИОННОГО СИГНАЛА ГРАФИЧЕСКИХ
ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к телевидению.
Цель изобретения — повышение помехоустойчивости путем фильтрации помех сигнала датчика изображения. Устройство содержит датчик 1 телевизионного сигнала, АЦП 2, блок 3 медианного фильтра, блок 4 формирования сигнала фрагмента изображения, блок 5 буферной памяти, формирователь 6 двухградационного сигнала, формирователь 7 порогового уровня и синхрогенератор 8. Использование блока 3 для предварительной обработки сигнала датчика 1 снижает количество промежуточных уровней сигнала изображения: подаются импульсные помехи на гладких участках изображения, но сохраняются перепады уровней, что отличает медианный вид фильтрации от низкочастотной фильтрации, при которой происходит размывание фронтов. 3а счет снижения числа промежуточных уровней сигнала моды
«белого» и «черного» становятся более ярко выраженными, и локальные минимумы гистограммы углубляются. Это повышает помехоустойчивость устройства, так как уменьшается влияние импульсных помех на точ- Ж ность формирования порогового уровня по гистограммным признакам. Дан пример вы- Ц ) полнения блока 3. 4 ил.
1633522
1 1 > < >(» t I t l l « t » I I < > i I!! л я K г t » ll lt h t > T t .1(- B Hlt НИЯ, Ч<> К(I <>Ы>Ь И Itt>.tht<)t)BÍÎ В ЦнфРОВЫХ ге.t«вини<>нны» сис It чих 1)ер«да lkl изображений I раф» I(.(hll» и I h(1 н<ы» документов
II()» Bh<>II<).I<>t ktI t÷ к, >,l, >ч свя <и и является
t <>ktt. pIIIC kIe I н<>н(> I!Ilt >1 с(()оИ(TB(l I!O ав Г. B, Хо 1:3.>t> )t>tt ! 1t,1>,к>,l «>0(>.; (ния ян.(>(е>си (н)вышение н<)»1(»»<>усl <> I l!IB»i I lt ну(с 1 фи,>ьграции Iloчех (и(на,l,l kill чики Il «>ор;>жения
llа фиг Ире.л IIIB.!B«, грлк)урная o»åча ге.l<.вн>H(>H!Ioi о усl ройс>н;) для формирова н ия дву» l р;>да ц«о: и< >1< > с>tl нала графически» и <()(>pc! кс >ии, Ill! !)It(2 — Tð>, KTóðная схе»1(1 чели !Ill«)l <) !)Ильl ра; на фиг. 3 (р>> H K ll kt(>!I B.>ьн,) Я t. »<. >l 1 б. 1()K(1 вы <1и(.1(. И и я
opktt ttTItp()ttанной чеди !!It t: на фиг. 4 anep(vp;> (>;1<ч(поч,3 х 3 лл чент;1 с нанравлеНИЯЧН, II() h()1(>t .ЫЧ Bk>11« ЛЯК)(СH OPktt HTH1> О и;1 н и ы (. »", t. д и а l t ы (е.lt виз«о>(нос i(1(н>й.(во для формирования двухградационного сигнала графичеки.» lt «к)р.(к(нии (фиг. 1) содержит дат>«к I гt.ц Bè«è<)ííoгo сиt HBëа, аналого-цифровой ll pt (>l) pB «>ва l ель (ЛЦ(1) 2. блок 3
itt.tkt t»It<>l o фи thrpB, блок 4 формирования сигна.(а ф()а>мл нг;1 изображения, блок 5 буф (>tloH 1>ачяги, форчировагель 6 двухградационного си(нала, форчирователь 7 поро-! oB()l уровня и син»рогл>ераfop 8.
Формир(>ва гt.th 7 >горогoBol уровня cott pm)IT чодоныи д(t (h1 ()p 9, вычислитель !О
«б.>ок 11 ll(>c >роения чи(тограмм.
1)лок,3 м(»(и;)нн<>го Ильтра (фиг. 2) со«(р кит (>.I<>h 2 ф(>рх(ир<)нация апертуры, <кl()KH 1,3 (6 ны;ИL .I(. ния ориентированной ч(,itt;)kit>l, llерныи ht>»t!tt» fB)O() 17, первый 18 и в(прои !9 K<)»tllctpаторы, второй 20 коммуга>ор, 11>е(«и K»»1>l,»;.t г()p 2! и третин коммутатор "2
Блок Bht
И. 1 И 2() —;?t(, э.1 )1<: kt гы (l-ill: 29 34 >t Koмч утат ор, 35
Устрои TB() р,>(1(>1(1(следующим 00разоч. (елеBH IHottllbl H с Hl нал с вы хода датчика Иостунаег на первый вход АЦП 2, с вы»оlH hoTop<)l llpt образованный в цифровую ф(>рчу tlo I!it. (гиразряд«oH шине поступает на 11ерный в»од блока 3. lоследний 1>редназнач tl для подавления импульсных помех, IIpkt«t элеченгы графических изображений и виде тонки.х линий (штри.ховка, координатная сетка «т. и ) лк)бы»;)риентаций должны быть сохранены. Для выполнения указанных гробов,> lkt«в блоке .3 реализован метод ориентирован«ой медианной фильтрации с выбором максимальной из чедиан, вычисленных по четырем направлениям: 0 (.80 ;
45- 225, 135 335, 90 270 (фиг 4). (Л „= r)I u.Ë ()it t. d.i, 4 ориент
При таком алгоритме фильтрации сохраняются тонкие линии любой ориентации, даже если и» толщина меньше половины апертуры фильтра, т. е. в один элемент изображения.
Для формирования апертуры, т. е. для обеспечения одновременного присутствия девяти элементов окрестнос.(и (фиг. 4), предназначен блок 12 (фиг. 2), содержащий две цифровые линии задержки на время строки и шесть элементов задержки на один тактовый интервал.
Блок вычисления ориентированной медианы предназначен для определения среднего по амплитуде отсчета яркости сигнала из подаваемых на его вход. На фиг. 2 указано, что на вход каждого из блоков 13 — 16 вычисления ориентированной медины пода20 ются значения трех отсчетов из приведенной на фиг. 4 скользящей апертуры. Блок вычисления ориентированной медианы. выбирает из них средний по амплитуде отсчет.
Ilo определению медианой дискретной последовательности пl г()„..., n äëÿ нечетного выбирают ТоТ элемент, для которого су.» —
>цествуют элементов меньших или рав2
V — 1 ных ему по величине и
30 больших или равных ему по величине. В данном случае для каждого блока вычисления ориентированной медианы >)< =3, поэтому медианой комбинацией из трех отсчетов будет тот отсчет, который находится в центре ранжированной комбинации (переупорядоченной по возрастанию амплитуд), иначе говоря, такой комбинации, в которой каждый последующий отсчет по крайней мере не меньше, чем предыдущий.
На выходах компараторов 23 — 25, срав40 нивающих попарно значения трех отсчетов, значагцими являются сигналы выходов «)» и «=», объединяющиеся элементами ИЛИ
26 -28 соответственно. Отсутствие сигнала на обоих указанных выходах соответствует
СО TOHHHIO «())., 1ля того, чтобы по результатам попарно(о сравнения сформировать сигнал управления для коммутатора 35 и при этом обойтись минимальным количеством логических элементов, использован способ минимизации логически» цепей, основанный на диаграммах Вейча. Формирование управляющего сигнала для коммутатора 35 производится >tt мента vlH 29 34, осуществляющими де(нифрацию комбинации результатов срав5(- н(.>!! и я.
Для расчета записывают функции первого (младшего) и второго (старшего) битов сигнала управления и в соответствии с правилами булевой алгебры минимизируют их:
1683522
Е>(,,,(1 =аЬс+аЬс+аЬс+аЬс=
=аЬ(с+с)+иЬ(с+с j=ub+ab=ah ub;
F «T) =-аЬс+аЬс+ahc+abc=
=acib+b1-<,-ас<Ь+Ь)=ис+ас=ис ас, где а — единица на прямом выходе элемента ИЛИ 26 и нуль на инверсном вы.ходе эгого элемента; а — нуль на прямом выходе и единица на инверсном выходе элемента 26, b H b аналогично для элемента ИЛИ 27; с и C — dHdëîãично для элемента И. 1И 28.
Таким образом, на выходе к<>ммутатора 35 каждого из блоков 18 — 16 присугсTвует значение ме.(наны кол(с>инации Tp(x (в соответствии с фи(. 4) элем«HToB. Б 1<)ки 17- 22 выбиряк)п из ч гыр«x м« IHBH ня)1большук> по В«.IH÷èí«. Блоки -22 функционально составляют у)ел, который выполняет функции максима(ора. Пхтеч nondpного сравнения блоками 17 18 из двуx значений выбирается большее. которое передается (комм утируется) ня входы блоков 21- 22. Одноврсмснно блоками 19 и 20 из оставшихся двуx значений M«>IHdí выбирается больше«, которое комл(утируется fld вторые входы блоков 21 и 22. И.> двух полученных значений блоками 21 и 22 выбирается большее, являющееся выходным значениел( медианного фильтра. Выбор больш«<о )начсния из двух, например, блоками 17 и 18 прои 1 Водится следук)(пи м оор;)зом. I.«.)è xf«хи;1на, вычисленная блоком 13, больп)с или равна медиане, вычисленной блоком 13, компяратор 18 на выходе имеет состояние «1», которое, будучи поданным на упрявляк>сций вход коммутатора 17. пер«в«дет посл«дний в со<.тояни(., IlpH котором 11;-1 выход ll(p((ясTся значение, ссютвстствую(цсе входу, соединенному с выходом блока 1,1; если «gad)Id, вычисленная блоком 1;1, м«f If
Сигнал изображения, по;1вергнхтый медианной фильтрации блоком,1, >н> IB(. гся на вход 6.)ока 4 формирования Hl fl;f(ff> фра>— мента изображения. Работа 6.1<)hoB 4 - I I предл ага«моп> устройства пол)н> тью соответствуег работ(аналог>(чных 6.1()h(>B изBt. СтНОГО УСтРойСтна.
Блок 4 формирования сигfldëB фр(><м«нтя изображения пр(.д<тав,)я«I сo6<)H хстроиство памяти HB кадр 1«левизион>< н > изобра кения, причем !BIIH«h в память;lp<»1!B<>;IHT(постоянно в co<>TB«frrBHH с ТЕ) с. 1)ндартол1, а считывание — по фр >гx!(и-. ям ра <м«р<>м
8)(8 эл«мен гон.
С выходя блока 4 o f« I(гd сигна.1 hi одаются на первый вход 61<)h;< 5 буферной памяти и Hd первый вхо.i формировя1(х)я 7.
Блок 5 предназначен для задержки содержимого фрагмента изображения на время, необходимое для анализа. с целью формирования порогового уровня (такой анализ выполняет формирователь 7), а также для формирования такой скорости считывания из буферного ОЗУ, которая была бы согласована с параметрами представляемого канала связи.
Отсчеты сигнала фрагмента с выхода блока 4 поступают на первый вход формирователя 6, содержасцего входной регистр, предназначенный для фазирования разрядов (тсчетов сигнала, компаратор, предназначснный для формирования одноразрядного сигHdëd графического изображения с Ilopo говым уровнем формирователя7, и скремблер, предназначенный для перемешивания вь(ходног«сигнала с ц«лью обеспечения возможности выделения тактовой частоты на приемной стороне.
Формирователь 7 вырабатывает пороговый уровень для каждого фрагмента. сля этого при считывании содержимого фрагмента изображения на блоке 4 отсчета сигналы подаются ня адресный вход 03V блока 11. K концу считывания фрагмента из блока 4 в блок 5 и формирователь 7 в «HIIхрогенераторе 8 сформирована гистограмма яркостей фрагмента, для считывания котор >й достаточно подключить с помощью кол1л(х гятора адресный вход 03У блока 8 к выходу (четчика, работающего в режиме обратного счета.
Анализ гистограммы выполняется моl()вым дегектором 9. После того. как в блоке 11 сформирована гистограмма, ее отсчеты начинаюг поступать на вход детектора 9, ком><яра горы которого, сравнивая текущий и зад«ржапный отсчеты гистограммы, выделяют .lOh;1ЛЬНЫс МаКСИМуVIЫ (МОДЫ) ГИ«тОГряЛ(МЫ, к<>(орые обо)начаются с игна. 1(>x! «1» длит«льностью в один так) и;1 выходе детектора !). С игналы отсчетов гH«Tol раммы, соответствующие по времени появления сигнала
«1», фиксируются регистрами как сигналы л(од «белого» и «черногс>» и поступают на вход сумматора, входящего в вычислитель I(), который производит сложение сигналя, соответствующего первой мод«, с сигня I<)÷, соответствующим второй моде. Выход сумматора сдвинут на один разряд в сторону старшего разряда, чго обеспечива T д«л HHB 1юлучеHHo H сул(мы ня двя. Сигнал порогового уровня, сформированный таким (н)рязол(, удерживается ня выходе формиров>теля 7 в течени«всег(> вр«м HH считывания содержил>ого фрагмента изображения из î1ока 5.
Применение медиянно)о фильтра для предварит«льпой обработки сигнала датчика изобряжсния снижает h().1ичество промежуточны х уровней сиги()ля изображения: поI, IfoT(я If
1633522 уровней, что отличает этот вид фильтрации от, например, низкочастотной фильтрации, при которой происходит размывание фронтов.
За счет снижения числа промежуточных уровней сигнала моды «белого» и «черного» становятся более ярко выраженными, локальные минимумы гистограммы углубляются. Благодаря этому повышается помехозащищенность работы устройства, так как уменьшается влияние импульсных помех на точность формирования порогового уровня по гистограммным признакам.
Выполнение медианного фильтра можно считать специфичным именно для изображений графических документов, для которых характерны тонкие протяженные линии; связность линий не нарушается, так как одна из четырех ориен гированных медиан обязательно вычислена вдоль линии: значение этой медианы больше. чем значение остальных трех, а именно. она признана знача>цей для замены центрального элемента сколь яц>ей апертуры.
Таким образом, снабжение известного устройства медианы фильгроч повышаег его помехозащищенность, что позволяет более точно формировать двухградационный сигнал графических изображений.
Форм>p.ш u;>or»>eтe»ия
Телевизионное устройство для формирования двухградационно1о сиг»d.>à графических изображений по ант. си, ¹ 1356260, огличаюи1егся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости путем фильтрации 110мех сигна.>а да гчика изображения, введен блок медианного фильтра, включеннын между выходом аналого-цифрового преобразователя и входом блока формирования сигнала фрагмента изображения, а управляющий вход блока медиа нного фильтра соединен с дополнительным выходом синхрогенератора, при этом блок медианного фильтра содержит блок формирования апертуры, первый и второй входы которого являются соответственно сигнальным и управляющим входами блока медианного фильтра, четыре идентичных блока вычисления ориентированной медианы, сигнальные входы которых соединены с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока формирования апертуры, управляющий вход которого объеди16 нен с управляющими входами каждого из блоков вычисления ориентированной медианы, три коммутатора и три компаратора, причем первый и второй сигнальные входы первого коммутатора объединены соответственно с первым и вторым входами первого компаратора и соединены с выходами первого и второго блоков вычисления ориентированной медианы, а управляющий вход соединен с выходом первого компаратора, первый и второй входы второго коммутатора
2 об.ьединены соответственно с первым и вторым входами второго компаратора и соединены с выходами третьего и четвертого блоков вычисления ориентированной медианы, а управляющий вход соединен с выходом второго компаратора, первый и второй сиг><»льные входы третьего коммутатора объединены с первым и вторым входами третьего компаратора и соединены с выходами первого и второго коммутатора, управляющий
»ход третьего коммутатора соединен с выходом третьего компаратора. а выход являЗ5 cò> ÿ выходом блока медианного фильтра.
1633522
Составитель И. Грапианская
Редактор A. Рогулич Техред А. Кравчук Корректор М (.амборская
Заказ 623 Тираж 399 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГKH1 С(ХР
I!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4, 5
Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул Гагарина, 1О!
