Устройство выравнивания гистограмм яркостей телевизионного сигнала

 

Изобретение может быть использовано в системах цифровой обработки изображений в реальном масштабе времени Цель изобретения - повышение отношения сигнал/шум на однородных по яркости областях изображения путем ограничения (и -п 1 Э дшчс. { крутизны передаточной характеристики и повышение быстродействия устройства. Ус тройство содержит видеопроцессор 1, мультиплексор 2, регистр 3, селектор 4 яркости тепевизионного сигнала,блок 5 преобразования сигнала яркости, компаратор 6, счетчик 7 переполнений формирователь 8 синхроимпульсов с выходами 9-19. Видеопроцессор 1 содержит счетчик сумматор, два регистра мультчплексоо Dpi работе устройства во время отображения каждого кадра одновременно с расчетом гистограммы производится преобразование ичображен 1ч согласно передаточной характеристике рассчитанной в предыдущем кадре и ограниченной заданным значением При этом при расчете гистограммы возможно подвергать обработке каждый вторсй, каждый трргий и т д элементы изображений 3 ил со с iO сл 00 I м JO

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

i5I>. G 06 F 15/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

L1 АИЮ, 1,Д ".ò

1 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ /

- гт т

; —,(1-"= о И

1ср (й ос, -Ф (21) 4683228/24 (22) 27,04.89 (46) 23,06.91. Бюл. М 23 (72) Л.П. Корень (53) 681,32 (088.8) (56) Аппаратная реализация алгоритмог; предварительной обработки изображен..1, — Киев: Институт кибернетики, 1985, п ..— принт 85 — 89.

Авторское свидетельство СССР

М 1131043, кл. Н 04 N7/18,, I 982, (54) УСТРОЙСТВО ВЫРАВНИВАНИЯ ГИСТОСРАММ ЯРКОСТЕЙ ТЕЛЕВИЗИОННОГО

СИГНАЛА (57) Изобретение может быть использовано в системах цифровой обработки изображений в реальном масштабе времени. Цель изобретения — повышение отношения .сигнал/шум на однородных по яркости областях изображения путем ограничения

4(J отсс < у °, !

:1 3

1

„„. Ж„„1658176 А1 крутизны передаточной характеристики и повышение быстродействия устройства. Устройство содержит видеопроцессор 1, мультиплексор 2, регистр 3, селектор 4 яркости телевизионного сигнала, блок 5 преобразования сигнала яркости, компаратор 6, счетчик 7 переполнений, формировагель 8 синхроимпульсов с выходами 9 — 19. Видеопроцессор 1 содержит счетчик. сумматор, два

perI стра, мультиплексор.,Г)р .. работе устрой(:тва во время отображения каждого кадра одновременно с расчетом гистограммы производится преобразование изображен»я гэгласно передаточной характеристике рассчитанной в предыдущем кадре и ограниченной заданным значением При этом при расчете гистограммы возможно подвергать обработке каждый вторсй, каждый грегий и т д, элементы изображения. 3 ил.

1658176

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может применяться при построении цифровых систем связи, например, в системах цифровой обработки и".ображений в реальном масштабе времени.

Цель изобретения — повышение отношения сигнал/шум на однородных по яркости областях изображения путем ограничения крутизны передаточной характеристики и повышение быстродействия устройства, На фиг. 1 приведена структурная схема устройства выравнивания гистограмм яркостей телевиэионного сигнала; на фиг. 2— структурная схема видеопроцессора; на фиг. 3 — структурная схема формирования синхроимпульсов, Устройство выравнивания гистограмм яркостей телевизионного сигнала содержит видеопроцессор 1, мультиплексор 2, регистр 3, селектор 4 яркости телевизионного сигнала, блок 5 преобразования сигнала яркости, компаратор 6, счетчик 7 переполнений, формирователь 8 синхроимпульсов, выходы 9-19 формирователя 8 синхроимпульсов, Видеопроцессор 1 (фиг. 2) содержит счетчик 20. сумматор 21, регистры 22 и 23, мультиплексор 24, Формирователь 8 синхроимпульсон содержит {фиг. 3) счетчики 25 и 26 и постоянное запоминающее устройство {ПЗУ) 27, В течение сигнала окошка во время отображения в селекторе яркости телевизионного сигнала формируется гистограмма яркостей

C(B), В = О, ..., Вп1акс, где  — яркость;

В,„а-„— верхнее значение динамическог о диапазона яркости входного сигнала, ограничснная с помощью компаратора значением

->и

В акс + 1 где S,< — аи :, .ныне-,испо ьида 2 (где N— лм натуральное числа), большее числа элементов иэображения в окошке;

Ктакс — требуемое значение максимальной крутизны, Для получения максимального динамического диапазона выходного сигнала число элементов изображе1ия в окошке необходимо н выбирать равным 2

N 1

Число С элементов изображения, отклоненных компаратором, подсчитывается счетчиком.

Во время кадрового бланка в блоке преобразования "игнала яркости форл1ируется передаточная хара еристика

P(0) = О;

Р(В) — В1аакс + 1

SN

5 1- )

Втакс + 1

В=1, ..., Втакс

Ее расчет ведется ле

10 P(0) =- 0:

Р(В) =- P ( — 1 ) (G(B — 1)+

 — 1

° g (G(S)+ =о рекурентно по формуВа1акс + 1

SN с

Втакс + 1

15 В = 1, ..., В пакс, Фактическое значение крутизны, подсчитываемое по формуле

KF = P(B) — Р(В - 1), нс превышает значения Кп акс + 1.

20 Во время отображения каждого кадра одновременно с расчетом гистограммы произнодится преобразование иэображения согласно передаточной характтеристике, рассчитанной в предыдущем кадре.

Устройство работает следующим образом.

В конце кадрового бланка в ячейки селектора 4 яркости телевизионного сигнала записываюгся нул. и устанавливается в

30 нуль регистр 22, Во время отображения отсчегы цифрового кода яркости входного видеосигнала поступают на второй вход данных мультиплексора 2 и с его выхода— на вход адреса блока 5 преобразования сиг35 нала яркости, выбирая ячейку, в которой хранится соответствующий код выходного сигнала яркости, поступающий с выхода данных блока 5 преобразования сигнала яркости на выход устройства. В отсутствие сигнала окошка сбрасываются в нуль счетчики 20, 25 и 26.

В течение сигнала окошка рассчитывается rnc-ограмма яркостей входного изображения, Для этого отсчеты входного

45 видеосигнала с выхода мультиплексора 2 через регистр 3 подаются на вход адреса селектора 4 яркости телевизионного сигнала. Регистр 3 позволяет передавать на вход селектора 4 элементы изображения выбо50 рочно, задерживая каждый выбранный элемент иэображения на время передачи нескольких последующих, Характер работы регистра 3 определяется схемой формирователя 8 синхроимпульсов. При использова55 нии представленной схемы выбирается каждый второй элемент иэображения.

Код яркости входного видеосигнала явлг ется адресом ячейки се ектора 4 яркости телениэионногo;..n .-;ала, записанное в этой ячеике числе появля,тся íà его выходе дан1658176

15 ных и поступает на вход видеопроцессора 1 и далее через мультиплексор 24 и регистр

23 на вход сумматора 21, где к нему прибавляется единица, поступающая на вход переноса сумматора 21. Результат записывается в туже ячейку селектора 4. Регистр 23 нужен для хранения считанного иэ селектора 4 яркости кода на время записи. Если считанное из селектора 4 число оказывается равным числу, поданному с входа сигнала максимальной крутизны устройства на второй вход компаратора 6, то по сигналу компаратора 6, поступающему на вход адреса А7

ПЗУ 27, запрещается запись увеличенного значения в селектор 4 и производится приращение на единицу значения счетчика 7 переполнений. К началу кадрового бланка в селекторе 4 яркости телевизионного сигнала формируется гистограмма яркостей, ограниченная значением, поданным на вход сигнала максимальной крутизны, а в счетчике 7 переполнений — число элементов изображения, отклоненных компаратором 6.

Ilo сигналу кадрового бланка запрещается приращение счетчика 7 сигналом, поступающим на его вход обратного счета, переключается мультиплексор 2 и счетчик 20 под действием импульсов, поступающих на его вход прямого счета с формирователя 8, последовательно выставляет через мультиплексор 2 на входы адреса селектора 4 яркости телевизионного сигнала и блока 5 преобразования сигнала яркости значения

Входной яркости от 0 до BmaKc, Для каждого значения яркости число иэ регистра 22 (первоначально в нем хранится нуль) записывается в выбранную ячейку блока 5 преобразования сигнала яркости, затем в регистр 22 с помощью сумматора 21 записывается сумма числа в регистре 22 и отсчета гистограммы, поступающего с выхода данных селектора 4 яркости телевизионного сигнала через мультиплексор 24 и регистр

23 на второй вход сумматора 21. Далее, по сигналу с формирователя 8 синхроимпульсов переключается мультиплексор 24 и в регистр 22 записывается сумма чисел иэ регистра 22 и счетчика 7, содержимое которого поступает через второй вход данных мультиплексора 24 и регистр 23 на второй вход сумматора 21, которая с точностью до постоянного коэффициента представляет собой следующее значение передаточной характеристики.

После расчета передаточной характеристики по сигналу, поступающему с выхода переноса счетчика 20 на вход прямого счета счетчика 25, переключается счетчик 25, изменяя управляющую последовательность, генерируемую формирователем синхроим20

55 пульсов. При этом счетчик переполнений, регистр 22, регистр 23 по сигналу с выхода формирователя синхроимпульсов 8 сбрасывается в нуль и счетчик 20 еще раэ выставляет через мультиплексор 2 на входы адреса селектора яркости телевизионного сигнала

4 значения входной яркости от 0 до Bmakc.

При этом в ячейки селектора 4 яркости записываются нули. Следующий за этим сигнал с выхода переноса счетчика 20 на вход прямого счета счетчика 25 переводит устройство в режим ожидания начала отображения.

Счетчики 25 и 26 образуют последовательную схему формирователя синхроимпульсов, а постоянное запоминающее устройство — комбинационную схему для формирования управляющих импульсов.

При этом счетчик 26 делит частоту тактовых импульсов на два и на четыре, формируя четырехтактную последовательность, Формула изобретения

Устройство выравнивания гистограмм яркостей телевизионного сигнала, содержащее видеопроцессор, первый выход которого соединен с входом данных селектора яркости телевизионного сигнала, мультиплексор, первый вход данных соединен с вторым выходом видеопроцессора, а второй вход данных и выход соединены соответственно с входом видеосигнала устройства и входом адреса блока преобразования сигнала яркости, выход которого является выходом устройства, формирователь синхроимпульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения отношения сигнал/шум на однородных по яркости областях изображения и повышения быстродействия, в него введены регистр, компаратор и счетчик переполнений, причем выход мультиплексора соединен с входом данных регистра. выход которого соединен с входом адреса селектора яркости телевизионного сигнала, выход которого соединен с первыми входами видеопроцессора и компаратора, второй вход которого соединен с входом сигнала максимал ь ной крутизн ы устройства, выход компаратора соединен с входом прямого счета счетчика переполнений и первым входом формирователя синхроимпульсов, выход счетчика переполнений соединен с вторым входом видеопроцессора, вход адреса мультиплексора соединен с вторым входом формирователя синхроимпульсов и является входом сигнала кадрового бланка устройства. вход тактовых импульсов устройства соединен с третьим входом формирователя синхроимпульсов, четвертый вход которого соединен с входом сигнала окошка

1658176 устройства и с третьим входом видеопроцессора, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с входом данных блока преобразования сигнала яркости и пятым входом формирователя синхроимпульсов, с первого по шестой выходы которого соединены соответственно с входами с четвертого по девятый видеопроцессора, выходы с седьмого по одиннадцатый формирователя синхроимпульсов соединены соответственно с синхровходом регистра, управляющим входом селектора яркости телевизионного сигнала, управляющим входом блдка преобразования сигнала яркости, входом сброса счетчика переполнений, входом обратного счетчика переполнений, причем видеопроцессор содержит счетчик, сумматор, два регистра и мультиплексор, первый и второй входы данных и вход адреса которого являются соответственно первым, вторым и пятым входами видеопроцессора, входы сброса первого и второго регистров соединены с седьмым входом видеопроцессора, восьмой и девятый входы видеопроцессора соединены со5 ответственно с входами прямого счета и сброса счетчика, выход данных и переноса которого являются соответственно вторым и четвертым выходами видеопроцессора, выход мультиплексора соединен с входом

10 данных первого регистра, а синхровход и выход данных соединены соответственно с четгертым входом видеопроцессора и первым входом данных сумматора, вход переноса которого является третьим входом

15 видеопроцессора, а второй вход данных соединен с третьим выходом видеопроцессора и с выходом второго регистра, синхровход которого является шестым входом видеопроцессора, а вход данных соеди20 нен с выходом сумматора и является первым выходом видеопроцессора.

1658176

От длока1 Ом длокц g

11 ф

ФигЗ

Составитель Л. Логачева

Редактор Н, Лазаренко Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор М, Шароши

Заказ 1714 Тираж 416 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открнтиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

/Ьдроlый блан

CQPiYQ4 ОИЮД (Та4МщРыр

® пульс /

Ю

11

12